[KoMiCo Lab] 초순수를 활용한 Water Cleaning

반도체 공정은 미세한 입자 하나가 치명적인 불량으로 이어질 만큼 극도로 정밀한 작업의 연속입니다. 이 과정에서 사용하는 물은 단순한 물이 아니라, ‘초순수(UPW: Ultra Pure Water)’라는 첨단 소재 수준으로 관리됩니다.

우리가 일상에서 사용하는 물에는 나트륨, 칼슘, 염화이온 등 다양한 이온이 녹아 있으며, 이들은 전도성을 띠어 회로 손상이나 불량의 원인이 될 수 있습니다. 또한 특정 이온은 반도체 소자의 산화막에 침투해 전기적 특성을 불안정하게 만들고, 시간이 지나면 표면에 잔류해 파티클을 형성하기도 합니다.

더불어 식각이나 현상과 같은 공정에 사용하는 고순도 화학약품은 물 속 이온에 의해 반응성이 변질될 수 있어, 일반수나 순수로는 대응이 어렵습니다. 이에 따라 반도체 업계는 불순물을 거의 0에 가깝게 제거한 초순수만을 사용합니다.

코미코는 이러한 초순수를 장비 부품의 세정과 코팅 과정에 적용해 최상의 청정 환경을 구현하고 있습니다.

■ 초순수란 무엇인가?

초순수(Ultra Pure Water, UPW)는 물(H₂O) 이외의 불순물이 거의 완전히 제거된 상태의 물입니다.
반도체 산업에서 사용하는 초순수는 일반 정수된 물보다 10⁶배 이상 순수하며, 이온, 미생물, 유기물, 입자, 용존 가스까지 모두 제거 된 것으로 활용되고 있습니다.

반도체용 초순수(UPW) 관리 항목과 기준 수치

구분	관리 기준
전기 저항	≥ 18.2 MΩ·cm (25℃)
전도도	≤ 0.055 μS/cm
TOC (총 유기탄수)	< 1 ppb (parts per billion)
입자	≥ 0.05 μm 입자, ≤ 1개/mL
미생물	< 1 CFU/100 mL
용존 산소 (Dissolved Pxygen)	수십 ppb 이하

초순수는 반도체 제조 공정에서 제품의 수율, 신뢰성, 장비의 내구성을 결정하는 핵심 공정 재료로서,
웨이퍼와 장비에 오염이 발생하지 않도록 하며 금속 부품의 부식도 방지하기 때문에 반도체뿐만 아니라 디스플레이, 2차전지, 정밀 로봇 산업 등에서도 사용됩니다.

이러한 초순수를 사용하는 반도체 부품 세정 방식은 대표적으로 고압 세정과 고온 세정으로 나뉘며, 각 방식은 서로 다른 원리와 응용 효과를 가집니다.

■ 고압 세정 (High Pressure DI Water Cleaning)
고압 세정은 고압 펌프를 통해 초순수를 높은 압력으로 압축하고, 정밀 노즐을 통해 분사함으로써 이물질을 박리시키는 방식입니다.일반적으로100~150kg/cm²의 압력이 사용되며, 화학 약품 없이도 강한 세정 효과를 발휘할 수 있습니다.

고압 세정의 가장 큰 장점은 모재 표면에 강하게 붙어 있는 증착막, 코팅 잔사, 금속 스케일과 같은 오염물을 효과적으로 제거할 수 있다는 점입니다. 특히 표면 손상 없이 강한 오염막을 제거할 수 있기 때문에, 일정 수준 이상의 세정 품질을 유지하면서도 제품의 손상을 최소화할 수 있으며 화학 약품 없이 진행하여 친환경적이라는 장점 또한 있습니다.

■ 고온 세정 (Hot DI Water Cleaning)

고온 세정은 외부에서 열을 가함으로써 오염물 분자들을 활성화 상태로 전이시키고, 이 과정에서 분자 간의 결합력이 약화되어 오염이 표면에서 떨어져 나가도록 하는 원리를 기반으로 합니다.

▲ 가열에 따른 물 분자의 구조 변화 이미지

고온 세정은 오염물이 흡열 반응을 통해 분해되기 쉬운 조건에서 특히 효과를 발휘합니다. 유기화합물과 같이 상대적으로 낮은 에너지로 분해 가능한 오염물의 경우, 고온 상태에서 분자 단위로 쉽게 분해되어 제거됩니다. 또한 고온의 초순수는 표면장력을 감소시켜 미세한 틈 사이에도 침투하기 쉬우며, 화학 약품을 사용하지 않고도 높은 수준의 세정 성능을 구현할 수 있습니다.

고온 세정은 특히 잔류 유기물이나 박리되기 어려운 분자성 오염에 강점을 가지며, 환경 친화적인 세정 방식으로 활용되고 있습니다. 다만 고온을 유지하는 데 필요한 에너지 소비가 크고, 가열에 시간이 걸릴 수 있다는 점은 단점으로 작용할 수 있습니다.

이번 글에서는 초순수를 활용한 고온 및 고압 세정 기술의 원리와 특징을 살펴보았습니다. 다음 글에서는 반도체 산업에서 장비 부품 세정 기술이 왜 점점 더 중요해지고 있는지, 그 배경과 필요성에 대해 소개할 예정이니 많은 관심 부탁드립니다.

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<About KoMiCo>

KoMiCo는 1996년 국내 최초로 반도체 장비 부품의 세정 및 코팅 서비스를 사업화한 기업으로, 미국, 중국, 대만, 싱가포르 등 글로벌 거점을 기반으로 세계 유수 반도체 기업들로부터 품질을 인증받은 Global No.1 기업입니다.

KoMiCo는 세정·코팅 신기술을 바탕으로 기존 사업의 고도화는 물론, OEM 반도체 장비용 핵심 부품 개발과 시장 확대를 통해 사업 영역을 지속적으로 확장하고 있습니다. 앞으로도 고객의 생산성과 수율 향상에 기여하며, 반도체 장비 부품 분야의 글로벌 선도 기업으로 나아가겠습니다.