산업용 고순도는 제조 공정상 불순물이 완전히 제거가 되지 않을 뿐만 아니라
가스 운반 시 또는 운반용기(운반용 Tank 또는 Cylider 등)에 의해 오염이 됩니다.
전자 반도체, 디스플레이 등의 산업 분야에 사용되는 가스 중에 포함된 불순물은 제품 제조 시
불량 원인으로 이를 제거해 불순물을 제거하는 데 가스 정제기를 사용합니다.
Purifier 개론
· 필요성 각 공정에서 요구되는 Low Impurity Level을 만족시키는 원 가스의 불순물을 제거하기 위함.
저순도 가스를 고순도로 정제하여 사용할 수 있는 경제성.
· Filter와의 차이점 Filter는 Particle을 거르는 개념이나 Purlfier는 불순문을 정제함
· 종류 촉매+흡착 방식) Galvanic Cell, Resin etc. / Getter 방식) Metal Alloy Getter
불순물의 영향
<예시> 반도체 : TFT-LCD 등의 공정에서 불순물이 미치는 영향
· 불순물 : 영향
· 산소 : 금을 제외한 모든 금속 표면에 흡착, 수소와 반응하여 수분 생성
· 수분 : 금속 표면에서 흡착력 크다. 실리콘 산화막의 배선에 VOID 혹은 산 모양의 결정 생성
· 수소 : 실리콘 웨이퍼에 침투하여 Boron 중화하여 웨이퍼 특성변화, 격자 내의 수소가 가열에 의하여 빠져 나옴으로서 격자 변형, 산소와 반응하여 수분 생성
· 탄화수소류 : Dry Process에 의해 중합반응 생성, 알루미늄 배선의 돌출(Overhang)의 원인 제공
· 질소 : PVD ---1) N₂ in AL (Electromigration Failures) / 2) N₂ in TI (Film Property Change)
· 금속이온, 먼지입자 : 중금속의 오염은 P-N 접합의 Leak 전류의 원인이 됨. 자기적 Short를 일으키는 원인 제공
가스의 정제
앞에서 살펴본 바와 같이 가스 중에는 불순물이 포함되어 있고, 이 불순물은 제품의 불량 원인으로 작용하는 바, 이 불순물을 제거하여 주는 정제(Purification)가 필요하다. 그러므로 가스 중에 포함된 불순물을 제거하여 가스의 순도를 향상시키주는 역할을 하는 장치를 가스정제기(Gas Purifier)라고 한다.
개요
고순도 및 초고순도 가스의 생산 및 공급을 위하여 여러 가지 형태의 가스정제기가 사용되고 있다. 특히, 반도체 공정에서 가스 불순물의 영향은 치명적이다. 256mb 이상으로 고집적화되고 있는 반도체 제작을 위해서는 초고순도(99.999999% 이상)의 가스 사용이 필수적이다. 따라서 가스 정제능력이 탁월하고 대용량뿐만 아니라 장비에 직접 사용되는 P.O.U(Point of Use)방식도 가능한 Getter형 가스 정제기의 사용이 점점 확산되고 있다.
종류와 특징
Gas Purifier는 정제를 목적으로 하고 있으며, 정제원리 및 사용환경(온도 및 압력)에 따른 구분이 가능하다. 가장 일반적으로 Gas Purifier는 정제원리에 따라서 다음과 같이 구분할 수 있다.
(1) Catalyst Type
1. 작동원리
- 질소, 산소, 불활성기체의 정제에 사용되고, CH₄ 4와 H₂ 20와 CO₂ 로, O₂ 2와 CO는 H₂ 0와 CO₂ 로 촉매반응을 일으킨 후 흡착한다.
2. 장점 : 대용량 사용가능, 운전비용이 저렴하다.
3. 단점 : N₂ 와 같은 불순물은 제거가 불가능하다.
(2) Line Purifie
상온에서 작동되는 최근 개발된 정제기로 반도체 공정상에 특수가스 정제로서 많이 사용되고 있다. 전체적으로 정제능력이 있어서 선택적으로 불순물의 제거가 가능하고 새로운 불순물을 생성하는 등 문제점을 포함하고 있지만 사용상의 편이에 따라 사용량이 증가하고 있다.
➀ Ni Catalyst
1. 용도 : 아르곤 용접에 사용되는 가스의 정제
2. 장점 : 상온 작동되므로 가열장치의 불필요, 재생이 가능하다.(수소 필요)
3. 단점 : 수명이 짧으며 Bulk Gas에 대해서만 정제가 가능하고, CH₄와 N₂ 와 같은 불순물의 제거가 불가능하다.
➁ Resin Technology
1. 용도 : 반도체 공정 등에 사용되는 특수가스 사용 공정에서 수분 등의 제거
2. 장점 : 상온 작동되므로 가열장치의 불필요, 수명이 비교적 길다.
3. 단점 : 수소 및 메탄의 생성에 따라서 별도의 제거장치 필요. N₂ 의 불순물의 제거가 불가능하다. 발열반응에 따른 발생열의 처리가 필요
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