Ultrapure: Microelecronics 보론 제거

끊임없이 증가하는 제품 수요에 대응하기 위해 반도체 제조업체를 포함한 마이크로전자 산업은 지속적으로 진화하며 새로운 과제에 직면하고 있습니다. 그 중 하나가 제조 공정 전반에 걸쳐 일관된 초순수(UPW)를 확보하는 과제입니다. 이번 블로그에서는 Xylem의 Global product manager인 Patrick Buzzell이 보론 제거의 중요성과 Xylem의 혁신적인 솔루션에 대해 설명합니다.

2023년 1분기 전 세계 반도체 매출은 무려 1,195억 달러에 달했으며, 향후 지속적인 성장이 예상됩니다.[1] 팬데믹 이후 제조업체들은 지역 공급망을 통해 미래 대응력을 강화하고, 성능을 극대화하며, 새로운 칩 아키텍처를 개발하고, 생산 효율을 높이기 위해 노력하고 있습니다.

생산 효율성을 높이는 주요 과제 중 하나는 제품 결함을 최소화하는 것입니다. 특히 잘 알려진 수질 오염물질인 ‘보론’에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 보론은 약한 전하 특성으로 인해 제거가 어려운 오염물질입니다. 제조 공정에서 사용하는 초순수(UPW)에 보론이 과도하게 포함되면 제품 결함과 함께 엄격한 품질 기준을 충족하지 못할 수 있습니다. 이에 따라 업계에서는 ppt(조단위) 수준으로 낮은 보론 제거 한도를 설정하고 있습니다. 이러한 까다로운 기준을 충족하기 위해 전기탈이온화(EDI)는 UPW 생산에서 기존 혼합층 이온교환(MBDI) 방식에 비해 많은 장점을 제공하는 핵심 기술로 자리 잡았습니다.

보론 제거를 위한 진일보

Xylem의 첨단 Ionpure® VNX-Ultra는 마이크로전자 산업을 위해 개발 및 최적화된 고성능 연속 전기탈이온화(CEDI) 시스템입니다. MBDI 시스템과 달리, CEDI 기술은 지속적이고 안정적인 수질과 연속적인 공급을 제공하여 운영을 간소화합니다. Ionpure VNX-Ultra는 UPW에서 보론 제거 효율이 99.8% 이상, 실리카 제거 역시 99.8% 이상, 나트륨과 염화물 제거는 99.9% 이상으로 탁월한 성능을 발휘합니다. 이 제품은 현재까지 개발된 Ionpure 모듈 중 가장 강력한 성능을 자랑하며, 보론 selected resin없이 단일 시스템 구성만으로도 ppt 수준의 보론 제거가 가능합니다.

제조업에서 비용과 투자 대비 효과(ROI)는 중요한 요소입니다. Ionpure VNX-Ultra는 기존 MBDI 솔루션 대비 OPEX(운영 비용)를 크게 절감하면서도 1~2년 내 투자 회수율을 실현한 사례가 보고되었습니다. 이는 유지보수 간소화와 화학약품 사용 절감에 따른 비용 절감이 결합된 결과입니다. 반도체 Make-Up 시스템의 경우 최대 7년 이상 세정 작업이 필요 없었던 사례도 있으며, Ionpure VNX-Ultra는 최소한의 점검과 서비스만으로도 안정적인 운영이 가능합니다. 그만큼 운송과 에너지 소비도 감소해 더 친환경적이고 지속 가능한 운영을 지원합니다.

특히, CEDI 기술의 큰 장점 중 하나는 유해 화학약품의 취급과 보관을 제거함으로써 작업 현장의 안전성을 크게 높인다는 점입니다. 기존 MBDI 방식에서는 화학적 재생을 위해 위험한 화학약품을 다뤄야 하며, 이는 실제로 생명과 안전에 위협이 될 수 있습니다. 제조업 현장에서 안전이 최우선인 만큼, 위험 물질을 제거하고 작업자와의 접촉을 최소화하는 것은 중요한 고려사항입니다.

더 나은 미래를 위해

제조업체들이 생산 확장과 미래 대응, 그리고 증가하는 수요를 충족하고자 할 때, Ionpure VNX-Ultra는 기존 MBDI 방식에 비해 유지보수 부담이 낮고, 안전하며 지속 가능한 대안을 제공합니다. 첨단 CEDI 시스템을 통해 UPW 생산 공정을 최적화하고 보론 제거 문제를 효과적으로 해결하여, 결함 없는 고품질 생산을 안정적으로 실현할 수 있습니다.

^[1] _{https://www.semiconductors.org/global-semiconductor-sales-decrease-8-7-in-first-quarter-march-sales-tick-up-month-to-month-for-first-time-since-may-2022/}