KR20020065106A

KR20020065106A - 반도체 세정폐수 중 절삭공정 폐수의 재이용방법

Info

Publication number: KR20020065106A
Application number: KR1020010005452A
Authority: KR
Inventors: 김주천; 최호상
Original assignee: 동안엔지니어링 주식회사
Priority date: 2001-02-05
Filing date: 2001-02-05
Publication date: 2002-08-13

Abstract

본 발명은 반도체 세정폐수 중 절단공정(SAW)폐수를 재이용하는 방법이다. 본 발명은 반도체 공정 중에 발생하는 폐수를 재이용하는 방법에 있어서, 상기 반도체 공정중 실리콘 웨이퍼(silcon wafer) 커팅(cutting) 공정시에 발생하는 절삭가공(SAW) 폐수를 원수조(11)에 수용하는 제 1단계와, 상기 제 1단계에서 유입되는 절삭가공 폐수를 소정의 가압으로 일정한 유속을 유지하게하는 이송펌프(12)에 의해 절삭가공(SAW) 폐수 부유물을 전처리하는 마이크로 필터(13)로 통과되도록하는 제 2단계와, 상기 제 2단계를 통과한 투과수에서 실리콘(Si)미립자를 농축 여과하는 한외여과막 모듈(UF Modual)(14)에 의해 처리하는 제 3단계와, 상기 제 3단계를 통과한 투과수를 유입하여 투과수조(16)에 저장하는 제 4단계를 포함한다. 이에 따라, 환경오염을 방지하고, 폐수 중에 양질의 처리수를 재이용하여 공정의 경제성을 높이는 효과가 있다.

Description

반도체 세정폐수 중 절삭공정 폐수의 재이용방법{method of reusing process of SAW wastewater in semiconductor rinsing wastewater}

본 발명은 반도체 세정폐수 중 절삭공정(SAW)폐수의 재이용 방법으로써, 보다 상세하게는 반도체를 제조하면서 발생하는 세정폐수 중에 실리콘 웨이퍼(silicon wafer) 커팅(cutting)공정시에 발생하는 절삭공정(SAW)폐수의 재이용방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조공정에서 사용되는 많은 양의 초순수가 1차세정에 의하여 공정폐수로 상당량이 방류되고 있는 실정이다. 예를 들어, 모 반도체 공장의 경우 1일 약 3500톤의 폐수를 방류하고 있다.

한편 반도체를 제조하기 위해서는 다양한 공정이 요구된다.

우선 반도체의 재료로서는 웨이퍼(wafer), 각종 화학물질 및 가스, 그리고 초순수라 불리우는 DI water가 있다. 반도체의 제조에 있어서 웨이퍼(wafer)의 검사가 제조공정 상 중요한 공정의 하나로 자리잡고 있다.

그리고, 웨이퍼(wafer)의 제조로 부터 초순수의 사용이 시작되는데, 상기 웨이퍼의 제조 중 광유에 탄화규소(SIC)를 넣은 것을 컷팅 와이어(wire)에 묻혀 초순수로 냉각하면서 인고트(ingot)를 자를 때 다량의 폐수가 발생하게 된다.

잘라낸 웨이퍼(wafer)를 광택이 나게하는 연마(polishing)공정에서 초순수를 과량 공급하면서 고 정밀도 평탕화 공정에서 많은 양의 폐수가 발생한다. 또한 이 공정을 마친 웨이퍼(wafer)의 두께의 조정을 위하여 가공된 뒷면을 연마하는 백 그라인딩(back grinding)공정에서 과량의 폐수가 발생하게 된다.

이런 일련의 과정 후 웨이퍼(wafer)가 완성되는데, 상기 웨이퍼(wafer)의 제조 상에 초순수(DI water)가 다량 사용된다.

또한, 반도체 일괄공정(FAB)일 경우에는 웨이퍼(wafer)를 외부업체로 부터 공급받아 설계에 의한 반도체칩을 생산하게 되는데 이때 공정별로 폐수가 발생하게 된다.

우선 설계된 디자인을 웨이퍼(wafer)에 패턴디자인(pattern design)을 한 후 리티컬 포토마스크 제너레이션(reticle photomask generation) 후에 마스크 엘리진먼트(mask alignment) 과정을 거친 후 디벨로핑 에칭(developing etching) 과정을 거치게 된다.

에칭(etching)시 사용된 감광액을 린스하기 위해 많은 양의 초순수가 필요하며, 이때도 다량의 폐수가 발생하는 문제점이 있다.

에칭(etching)이 끝난 웨이퍼(wafer)는 옥시데이트 디프젼 DVD 이온 인플레네이션(oxidate diffusion DVD ion implanation) 단계와 CMP(chamical mechanicalpolishing)공정을 거치게 된다. 연마공정(polishing)이 이루어지는 이 공정의 슬러리(slurry)의 공급장치에 초순수가 필요함과 동시에 폐수도 발생된다.

그리고, 양호한 웨이퍼(wafer)를 자르는 다이싱(dicing)공정에서는 다이아몬드 커터(diamond cutter)를 이용하는데 윤활제로 초순수를 사용하며, 이 공정 중에 백그라인딩(back grinding)을 실시하기도 하기 때문에 역시 다량의 폐수가 발생하는 문제점이 있다.

한편, 연속된 다이 본딩(Die bonding), 와이어 본딩(Wire bonding), 몰딩 마킹(molding marking) 및 도금공정에서도 역시 세정폐수가 발생하게 된다.

이 과정을 다 끝낸 후에 파이널 테스팅(final testing)을 거친 후 완성품 반도체 칩이 나오게 된다. 이러한 일련의 연속공정의 각 공정마다 초순수가 사용되며, 사용된 초순수는 폐수로 비뀌어 배출되게 된다.

공정을 구체적으로 설명하자면, 노광이란 웨이퍼(wafer)위에 설계된 디자인을 빛으로 조사하는 것으로 이를 화학 약품으로 희석하여 표면에 도포하며, 이 공정 후에 웨이퍼(wafer)를 세정하기 위해 다량의 초순수(DI water)가 필요하게 된다.

80년대 후반에 개발된 CMP(chemical mechanical polishing)공정의 개발로 공정을 단순화하여 초순수(DI water)사용량은 절감한다. 통상 8인치 웨이퍼(wafer)한 장을 가공하는데 사용되는 초순수(DI water)는 확인된 정보가 없으며, 일반적인 데이터를 종합하여 볼 때 CMP공정을 포함할 경우 5.5~6.5이다. 월 10k웨이퍼(wafer)를 사용하는 반도체 제조공정에서 초순수의 사용량은 80~90가 필요하게 되며, 이것은 전량 폐수로 발생하게 된다.

2000년 부터는 기존의 8인치 웨이퍼(wafer)가 12인치 웨이퍼(wafer)로 전환되었으며 이때 소요되는 초순수의 양은 8~10정도이다. 또한 월 10k 웨이퍼(wafer)를 사용한다고 할 때 110~140의 초순수가 필요하다.

웨이퍼(wafer)를 공급받아 칩을 제조하는 데는 많은 공정으로 이루어진다. 일반적으로 반도체 에셈블리(assembly) 공정의 조립공정에서는 초순수를 사용하는 공정은 크게 두 공정으로 구분된다.

웨이퍼 절삭공정(wafer sawing)공정과 벡 그라인딩(back grinding) 공정에서 전체 초순수(DI water)의 30%정도를 사용하며, 나머지는 도금공정에서 주로 사용된다.

절삭공정(sawing)공정 중 웨이퍼(wafer)의 표면을 연마하거나 필요한 크기로 절단하는 과정에서 세정용수로 초순수가 사용된 후 전량폐수로 처리되고 있는 바와 같이 반도체 제조공정에서 사용되는 많은 양의 초순수가 1차 세정에 의해 공장폐수로 상당량 방류되고 있는 실정으로 반도체 산업에서 초순수의 사용량은 폐수의 발생량과 같을 것이며 이를 재사용하기 위한 노력이 꾸준히 연구되고 있다.

기존의 리드플레임 공정을 대신하는 새로운 공정도 초순수를 사용하는 바탕 위에서 개발된다. 반도체 제조공정에서 BGA(Ball Grid Array) 세정폐수는 세정공정에서 함유하게 되는 COD성분을 비롯하여 비교적 낮은 농도의 불순물을 포함하고 있으나, 현재 전량폐수 처리되어 방류되고 있다. 특히, BGA(Ball Grid Array)폐수는 주로 솔더링(soldering) 공정페수가 대부분을 차지함으로 솔더링(soldering) 공정에서 사용되는 접착제 및 그 밖의 불순물을 함유한 린스폐수가 다량 발생하는 반면, 웨이퍼(wafer)표면을 연마하거나 절단하는 공정에서 발생되는 세정페수에는 미세한 실리콘(Si)입자와 비교적 낮은 농도의 불순물만이 포함되어 있으나 현재 전량 폐수로 처리되고 있는 실정이다.

따라서 폐수 자체를 재활용(recycle)시키는 고도의 정수처리가 반도체 산업발전 및 원가절감에도 밀접한 관련이 있다. 전자산업에서 이러한 경향은 더욱 뚜렷하게 나타나고 있으며, 향후 국내 산업을 주도함에 있어서 해결해야 할 과제이다.

또한, 반도체 제조공정 중 여러가지 폐산, 폐알카리, 폐유기용제 등을 함유한 다량의 폐수처리 비용도 상당하며, 방류수의 수질기준을 강화하고 있는 정부 시책에 호응하기 위해서도 처리수의 재이용 또는 감소는 필연적이다.

결국, 폐수 방출량을 최소화하고 처리수를 재 이용하는 제로 디스차지 시스템(zero discharge system)의 도입이 요구된다.

최근 경제 발전에 의한 산업공장의 증가와 도시화로 인한 인구증가에 따라 물에 대한 수요가 급증하고 있고, 수자원의 부족과 오염문제에 대한 국, 내외적인 규제가 엄격해 지면서 국민들의 괸심도가 높아져 폐수의 배출기준이 강화되고, 또 한편으로는 1996년부터 폐수방출의 총량규제가 시행된다.

이와같은 시점에서 우리는 수자원의 합리적인 이용을 위하여 다방면으로 연구개발을 진행한다.

이런 방안으로 다목적 댐건설, 지하수(천정호수 및 심정호수) 및 지표수(하천, 호소 및 강물)의 개발에 역점을 두었으나 근래에 와서 주민의 반대(일명 Nimby현상)등으로 인하여 합의가 어려우며 공사기간이 오래 소요되므로 경제성을 고려할 단계에 이르게 되었으며, 안정적인 산업 발전을 위하여 새로운 수자원의 개발이 필요하다.

이런 이유로 반도체 제조공정에서 발생하는 폐수의 재이용은 용수의 절약 및 환경오염 방지차원에서 절실히 요구되도 있으며, 각 공장에서는 이에 부응하고자 공업용수를 절약하기 위한 공정개선, 생산품질개선, 부대시설의 개선 등 청정 기술발전을 도모하고 있다.

처리수를 재 이용하므로써 공업용수가 절약되고 용수공급 부족사태를 방지할 수 있는 최소 폐수배출 및 처리수의 재이용을 위한 무방류 시스템의 연구가 반드시 필요하지만 무방류시스템을 도입하는데 가장 큰 문제점은 폐수를 처리하는데 처리 비용이 높다는데 있다.

반도체 공장폐수 재활용 시스템 프로세스(system process) 선정방법은 각 공장에서 사용되는 용수의 수질과 양, 또는 재활용하고자 하는 공장폐수 처리수의 수질에 따라 장치 및 공정이 다르다.

즉 공장공급 용수의 용도, 사용 목표수질, 생산단가, 투자비, 운전용이성, 물의 회수율, 용지 사용면적, 시설투자비 등을 고려하여 선정된다.

이런 이유로 최근 이온 교환(ion exchange) 및 역삼투 공정 등을 다양하게 이용할 수 있는 시스템의 도입이 많은 산업 분야에서 진행되고 있다.

또한 폐수처리에 관한 기술은 보급단계에 있는 실정으로 산업단지 조성 및 시설확장에 따른 공업용수 확보와 폐수의 재 이용량 증대에 따른 시장의 규모가 대형화되고 정부의 폐수총량 규제에 따라 각 엔지니어링(engineering)사들이 막(membrane)을 이용한 시스템(system)개발을 시작하는 단계이다.

미국을 중심으로 한 북미지역에서는 대기업을 중심으로 독립적인 연구가 활발하게 진행되고 있으나 관심분야는 기체분리, 수처리(해수 담수화, 초순수제조) 및 폐수처리이다.

미국에서의 도시하수의 재 이용계획은 1975년 이후 상당히 실현화되어 서남부의 반건조 지역에서는 95%에 달하는 503× /년이 재 이용되고 있다.

한편 경제발전과 산업구조가 고도화됨에 따라 많은 분야에서 순수 및 초순수의 사용이 증가하고 있다. 그 중 반도체 분야에서의 초순수의 중요성은 생산수율과도 직접적인 관련이 있다.

따라서 반도체 소자의 고집적화로 인해 초순수 즉, 더 많은 불순물의 제거가 요구되며 그로 인해 초순수 생산 단가와 용수 부족 현상이 날로 심각해져 가고 있다.

반도체 산업에서의 폐수 재활용 연구는 국내에서도 최근에 활발히 이루어지고 있으며, 특히 분리막을 이용한 처리방법이 안정적인 처리수질 확보, 경제성 그리고 청정기술(clean technology)이라는 점에서 많이 이용되고 있다.

반도체 공정의 웨이퍼(wafer)가공 공정 폐수(SAW폐수라 함)의 성상은 반도체 그레이드(grade) 초순수를 사용하므로 콜로이달 실리콘(colloidal silicon) 입자가대부분을 차지하고 다른 불순물은 거의 없음을 확인할 수 있었고, 이 폐수 중의 콜로이달 실리콘(colloidal silicon) 입자만 제거하면 양질의 처리수를 얻어 재사용이 가능하다.

국내에는 1968년에 이르러 반도체 산업이 시작되었으나 초순수 설비를 아직도 대부분 외국기술에 의존하고 있는 실정이며 아직까지도 재 이용 시설은 거의 전무한 실정이다.

1990년대 초반부터 반도체 및 전자회사에서의 초순수 제조시설이 급격히 증가하였으며, 폐수량 역시 급격히 증가하고 있는 것이 현실이다.

반도체 세정폐수 재이용은 현재는 외국과 기술제휴에 의한 초보적인 발전단계이며, 분리막 공정기술을 외국에서 도입하고, 건설 및 운전에 참여하고 있는 것이 국내 반도체 설비의 현실이며, 세정폐수의 재이용 효율도 상당히 낮은 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 반도체를 제조하면서 발생하는 세정폐수 중에 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)를 커팅(cutting)공정 시에 생성되는 SAW폐수의 재이용 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 세정폐수 중 절삭공정(SAW)폐수의 재이용방법의 개념도이고,

도 2는 본 발명에 따른 반도체 세정폐수 중 절삭공정(SAW)폐수의 재이용 방법의 회로도이고,

도 3은 본 발명에 따른 반도체 세정폐수 중 절삭공정(SAW)폐수의 재이용방법의 순서도이다.

-도면 주요 부분에 대한 부호의 설명-

S1; 절삭공정(SAW) 폐수를 집수하는 단계

S2; 한외여과막을 통한 폐수 재활용 공정을 거치는 단계

S3; RO(Reverse Osmosis) 막 시스템(membrane system) 메이크업 워터(make-up water)로 재사용하는 단계

S4; RO(Reverse Osmosis) 막 시스템(membrane system) 의 메이크업 워터(make-up water)를 초순수로 재생하는 단계

S5; 한외여과막(UF Module)에 농축된 농축수를 집수하는 단계

S6; 실리콘(Si)미립자를 회수하는 단계

S11; 제 1단계 S12; 제 2단계

S13; 제 3단계 S14; 제 4단계

S17; 농축수 재순환 및 역세정단계

11; 원수조 12; 이송펌프

13; 전처리 마이크로 필터 14; 한외여과막 모듈

15; 압축공기 공급장치 16; 투과수조

상기 목적은, 본 발명에 따라, 반도체 공정 중에 발생하는 폐수를 재이용하는 방법에 있어서, 상기 반도체 공정중 실리콘 웨이퍼(silcon wafer) 커팅(cutting) 공정시에 발생하는 절삭가공(SAW) 폐수를 원수조(11)에 수용하는 제1단계와(S11), 상기 제 1단계에서 유입되는 절삭가공 폐수를 소정의 가압으로 일정한 유속을 유지하게하는 이송펌프(12)에 의해 절삭가공(SAW) 폐수 부유물을 전처리하는 마이크로 필터(13)로 통과되도록하는 제 2단계와(S12), 상기 제 2단계를 통과한 투과수에서 실리콘(Si)미립자를 농축 여과하는 한외여과막 모듈(UF Modual)(14)에 의해 처리하는 제 3단계와(S13), 상기 제 3단계를 통과한 투과수를 유입하여 투과수조(16)에 저장하는 제 4단계를(S14) 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제 1단계(S11)에서, 상기 원수조(11)에 수위감지센서를 설치하여 유입되는 폐수의 수위를 감지하고 절삭가공 폐수 유량의 균등화 조절 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제 2단계에서(S13), 상기 전처리 마이크로 필터(13)에 절삭가공(SAW)폐수에 함유된 5이상의 크기를 갖는 소정의 부유물을 차단하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제 3단계에서(S14), 상기 투과수조(16)에 투과수가 유입될 시 소정의 공기압을 가진 압축공기 공급장치(15)에 의해 상기 원수조로 재이동시키는 역세정작용(S17)단계를 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 역세정작용(S17)은 투과수를 간헐적 주기로 한외여과막(14) 내부에 역류시켜 불순물의 제거와 투과 유속을 유지하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 첨조하여 본 발명에 따른 반도체 세정폐수 중 절삭공정(SAW)폐수의 재이용방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 세정폐수 중 절삭공정(SAW)폐수의 재이용방법의 개념도이고, 도 2는 본 발명에 따른 반도체 세정폐수 중 절삭공정(SAW)폐수의 재이용 방법의 회로도이고, 도 3은 본 발명에 따른 반도체 세정폐수 중 절삭공정(SAW)폐수의 재이용방법의 순서도이다.

먼저, 본 반도체 세정폐수 중 절삭공정(SAW)폐수의 재이용 방법의 전체적인 개념은 도 1에 도시된 바와 같이, 반도체의 세정 공정 중에 발생하는 절삭공정(SAW) 폐수를 집수하면(S1), 집수된 절삭공정(SAW)의 폐수는 한외여과막(14)이 형성되어 있는 폐수 재활용 공정으로 이송되고(S2), 상기 한외 여과막 시스템(14)에서 세정된 절삭(SAW)공정 폐수는 초순수 제조공정의 RO(Reverse Osmosis) 막 시스템(membrane system) 메이크업 워터(make-up water)로 재사용하는 공정을 거치며(S3), 상기 초순수 제조공정의 RO(Reverse Osmosis) 막 시스템(membrane system) 의 메이크업 웨터(make-up water)는 초순수로 재생되게 된다(S4).

또한, 상기 집수된 절삭공정(SAW)의 폐수는 한외여과막이 형성되어 있는 폐수 재활용 공정(S2)에서 한외여과막(14)에 농축된 농축수를 집수시키고(S5), 상기 집수된 농축수에서 실리콘(Si)미립자를 회수하는 공정(S6)을 거치게 된다.

상기 한외여과막(UF Module)(14)은 압력을 구동력으로 하는 막분리공정(S3)으로 일정한 크기의 세공을 갖는 막을 이용하여 크기가 서로 다른 용질이나 입자를 분리하는 방법이다. 이와 유사한 공정을 막세공의 크기 순서로 나타내면 미세여과(microfiltration), 한외여과(ultrafilteration), 역삼투(reverseosmosis)로 구분할 수 있다.

상기 분리법들에 의한 용액에서 입자의 분리는 막의 세공크기와 입자의 크기 차에 의한 체분리 효과(sieving effect)에 의하며, 분리될 수 있는 입자의 크기는 10~10이다.

상기 한외여과 분리공정에서는 압력을 추진력으로 하여 막의 세공크기에 따라 용질과 용매를 분리함으로 막의 세공크기보다 크기가 큰 용질은 투과되지않고 순환, 농축되어 진다. 또한, 특별한 화학약품의 첨가나 상변화가 동반되지 않음으로 수용액상 중에 용해, 분산된 단백질이나 효소의 분리 및 정제에 이용된다.

상기 한외여과공정은 투과량이 높은 저압공정으로 에너지 소모가 적고 간단한 기존의 분리 공정과 조합이 용이하다.

본 발명에 따른 반도체 세정폐수 중 절삭공정(SAW)폐수의 재이용 방법의 전체적인 장치와 폐수의 경로는 도 2에 도시된 바와 같이, 반도체 제조 공정 중에 발생하는 절삭공정(SAW)폐수를 저장하는 폐수 원수조(polypropylene)(11)와, 상기 폐수 원수조(11)에서 이송되는 절삭공정(SAW)폐수를 일정한 가압으로 분출시키는 이송펌프(feed pump)(12)와, 상기 이송 펌프(12)에 의해 가압된 절삭공정(SAW)의 폐수를 전처리하는 마이크로 필터(prefilter)(13)를 통과한 투과수를 분리시키는 한외여과막 모듈(UF Module)(14)과, 상기 한외여과막 모듈(UF Module)(14)을 통과한 투과수를 유입하여 저장하는 투과수조(16)로 이루어진다.

우선, 상기 폐수원수조(11)는 반도체 세정폐수 중 폐수집수조(미도시)의 절삭공정(SAW)폐수를 유입한다. 이때, 폐수집수조의 폐수의 원활한 이송을 위해 이송펌프(미도시)를 가동시킨다. 이때, 폐수원수조(11)에는 수위감지센서(미도시)가 작동하며, 일정한 양의 폐수가 유입되면 자동차단하고, 적정한 수위를 유지한다.

상기 수위감지센서의 작동은 상기 원수조의 용량 2/3를 넘어설 때 경보음을 울리고, 3/4이 될 시 원수조에 유입되기 직전에 설치되어 있는 밸브가 작동하여 폐수의 흐름을 차단한다.

또한, 상기 폐수원수조(11)의 재질은 pH변화와 화학약품에 약하지 않은 폴리프로필렌(polypropylene)으로 택했다.

그리고 이송펌프(feed pump)(12)는 전처리 마이크로 필터(13)로 폐수를 이송하고, 상기 전처리 마이크로 필터(13)는 절삭가공(SAW)폐수에 함유된 5이상의 입자를 제거하고 한외여과막 모듈(UF Module)(14)의 보호기능을 갖는다.

또한, 상기 전처리 마이크로 필터(14)에 유입되는 폐수를 상기 이송펌프(12)의 작동에 의해 일정한 수량으로 전체 회로상의 적정한 압력을 유지하도록 하고, 상기 압력의 유지는 시각적으로 압력게이지에 표시된다.

상기 전처리 마이크로 필터(14) 하우징(housing)의 재질은 SUS 316이고, 그 종류는 티-타입(T-type) 과 카티리지(cartridge)를 사용한다.

여기서, 상기 전처리 마이크로 필터(13)는 5이상의 입자를 제거하고 부유물을 제거하는 역할을 한다.

상기 전처리 마이크로 필터(13)를 통과 시킨후 한외여과막 모듈(UF Module)(14)은 실리콘(Si) 미립자를 제거하고, 실리콘(Si)미립자를 농축 하는 역할을 한다.

본 반도체 세정폐수 중 절삭공정(SAW)폐수의 재이용방법에 사용된 한외여과막 모듈(14)은 할로우 파이버 타입(hollow fiber type)의 폴리설폰(polysulfone)재질이며, 분획분자량(MWCO)은 각각 10000, 30000, 20000을 사용하였으며, 사용된 한외여과막(14)의 특성은 다음과 같다.

표1. 실험에 사용된 한외여과막 모듈의 특성

아이템(items)	hollow fiber 한외여과막(UF membranes)
분획분자량(MWCO)	20,000	10,000	30,000
size()	1062cm	8.9112.6cm	8.9112.6cm
HF ID	0.8mm	0.8mm	0.8mm
막면적(membrane area)	3.8	4.9	4.9
수소이온 농도지수(pH range)	1~14	2~13	2~13
막 물질명(merterials)	폴리설 폰(polysulfone)	폴리설 폰(polysulfone)	폴리설 폰(polysulfone)

실리콘(silicon)미립자 함유폐수의 한외여과막(UF)(14) 투과 유속은 분획분자량(MWCO)이 30000, 20000, 10000의 순으로 나타났으나 실리콘(silicon)미립자의 제거효율은 분획분자량(MWCO, molecular weight cut off)과 관계없이 96%이상을 얻는다.

한편, 투과유속의 경시변화에 따른 안정성은 분획분자량(MWCO)이 작을수록 우수하다.

또한, 역세정(back flushing)을 하지 않았을 경우는 초기 투과유속보다 최종 투과유속이 약 30% 정도 감소한 반면에 역세정(back flushing)을 수행한 경우는 초기 투과 유속에 90%까지 회복되었으며, 주기적인 섞음과 역세정 작용(Water sweeping and back flushing)으로 투과수량을 안정적으로 확보할 수 있다.

그리고, 투과수 회복율에서 플레쉬 워터(fresh water)에 의한 스위핑(sweeping)법과 공기에 의한 역세정 작용(back flushing)법은 약 70% 정도의 회복율을 보였으나 두가지 방법을 병행한 섞음과 역세정 작용(water sweeping and back flushing) 법이 90%이상의 회복율을 나타냈다.

실리콘(Si)미립자 함유폐수의 평균 입자의 크기는 196~207nm이었으며, 한외여과막(14)을 투과한 투과수에서는 실리콘(Si)미립자 및 오염물의 분산입자 분포 양(intensity)이 10% 이하로 입자가 대부분 제거된다.

한외여과막(14) 투과수의는 대부분 1 이하로 나타났으며, 탁도는 1NTU이하, 전기 전도도(electrical conductivity)는 3이하로 나타났다.

이것은 기존의 초순수 제조공정의 RO(reverse osmosis)원수 및 RO(reverse osmosis)투과수의 수질과 비교하여 매우 양질의 투과수 임을 입증한다.

한편, 상기 한외여과막(14)을 통과한 투과수는 투과수조(16)에 저장되는데, 상기 투과수조(16)에 투과수가 유입될 시에 소정의 압력을 가진 압축공기 공급장치(15)로 역세정 작용(S17)을 일으키게 된다.

상기 역세정 작용(S17)은 상기 설명과 같이, 한외여과막모듈(14) 상에 세정수의 유입과 유출의 장애를 주는 불순물의 제거와 투과 유속을 유지하는 작용을 한다.

역세정 작용(S17)은 한외여과막(14)에서 투과수조(16)로 유입되기 전 압축공기를 압축공기공급장치(15)에 의해 주입하고 , 상기 압축공기공급장치(15)에 의해투과수는 다시 한외여과막(14)을 관통하여 원수조(11)로 직행하는 경로를 거친다. 상기 역세정 작용(S17)은 간헐적 또는 연속적으로 실시하여 투과 유속의 안정성을 높인다.

상기 역세정작용단계(S17)의 장치상 흐름은 상기 한외여과막모듈(14)에 일정한 압축공기공급장치(15)에서 공기압을 가한다. 상기 공기압은 한외여과막모듈(14)을 향하고, 이때, 센서(미도시)의 작동에 의해 상기 전처리 마이크로 필터(13)를 통과한 투과수를 밸브에 의해 차단하고, 상기 한외여과막(14)상에 설치된 또 하나의 다른 경로의 회로로 한외여과막(14)상에 머물러있는 공급수와 투과수를 를 이동시킨다.

또한, 상기 공급수와 투과수를 이동시키는 과정에서 역세정 회로경로 상의 밸브를 센서에 의해 열고, 다시 그 경로를 따라 폐수원수조(11)로 이동시키게 된다.

폐수원수조(11)상의 폐수와 상기 세정수는 서로 교반되고, 다시 재차 공정을 거치게 된다.

본 발명에 따른 반도체 세정폐수 중 절삭공정(SAW)폐수의 재이용 방법의 순서는 도 3에 도시된 것과 같이, 상기 반도체 공정 중 실리콘 웨이퍼(silicon wafer) 커팅(cutting) 공정시에 발생하는 절삭가공(SAW) 폐수를 원수조(11)에 수용하는 제 1단계와, 상기 제 1단계에서 원수조(11)로 유입되는 절삭가공 폐수가 이송펌프(12)에 의해 소정의 유속으로 절삭가공 폐수 부유물을 전처리하는 마이크로 필터(13)로 통과되도록하는 제 2단계와, 상기 제 2단계를 통과한 투과수를 한외여과막 모듈(UF Module)(14)에 의해 실리콘(Si)미립자를 분리하는 제 3단계와, 상기 제 3단계의 한외여과막 모듈(14)를 통과한 투과수를 유입하여 투과수조(16)에 저장하는 제 4단계에 의해 절삭공정(SAW)폐수를 재이용 한다.

먼저, 상기 제1단계(S11)에서 원수조(11)에는 감지센서를 설치하여 절삭가공(SAW)폐수 유량을 균등화 한다. 여기서 수위감지센서의 역할은 원수조(11)에 폐수가 넘치는 현상을 막고, 최초의 폐수집수조(미도시)로 부터 유입되는 절삭공정의 폐수를 원수조(11)로 유입시키고 유량 또한 조절할 수 있는 기능이 있다.

그리고, 상기 제 2단계(S12)에서는 폐수에 포함되어 있는 비교적 큰 입자, 즉 5이하의 부유물은 통과 시키고, 5이상의 크기를 갖는 부유물을 차단하는 전처리 마이크로 필터(13)가 설치되어 있다. 또한, 상기 전처리 마이크로 필터(13)는 5미만의 기공 크기로 구성되어 있다.

그리고, 상기 제 3단계(S13)에서는 상기 전처리 마이크로 필터(13)에서 투과된 투과수를 실리콘(Si)미립자와 투과수로 분리하는 한외여과막 모듈(UF Module)(14)에 의해 투과수를 분리한다.

또한, 상기 제 3단계(S13)를 통과한 투과수를 유입하여 투과수조(16)에 저장하는 제 4단계(S14) 진행 전에, 상기 투과수조(11)에 투과수가 유입될 시에 소정의 압력을 가진 압축공기 공급장치(15)로 역세정 작용(S17)을 일으킨다.

상기 역세정작용(S17)은 한외여과막(14) 상에 세정수의 유입과 유출에 장애를 주는 불순물의 제거와 투과 유속을 유지하는 작용을 하는데, 소정의 가압으로상기 한외여과막(14)에서 다음단계로 유입하는 투과수를 다시 한외여과막(14)을 통과시켜 원수조(11)로 투과수를 되돌리는데 있다.

또한, 역세정작용(S17)에 의해 다시 상기 소정의 가압으로 분출된 폐수를 본 절삭공정(SAW)폐수의 재이용 방법의 시작점인 상기 제 1단계(S11)로 이동하여, 다시 순차에 따른 단계를 거친다.

상기 역세정작용 단계(S17)의 작동은 한외여과막(14)에 전처리 마이크로 필터에서 여과된 투과수가 유입되기 직전의 밸브를 닫고, 상기 한외여과막(14)의 또 다른 경로, 즉 역세정경로의 밸브를 연다.

이에 따라, 압축공기 공급장치의 펌핑작동에 의해 상기 한외여과막을 통과한 투과수 뿐만 아니라 상기 한외여과막 내부의 유입수까지 역세정경로를 통해 원수조로 이동하여 다시 본 발명의 방법을 재차로 거친다.

본 발명은 반도체를 제조하면서 발생하는 세정폐수 중에 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)를 커팅(cutting)공정 시에 생성되는 절삭가공(SAW)폐수의 재이용을 통하여 환경오염을 방지하고, 폐수 중의 양질의 처리수를 재이용하여 공정의 경제성을 높이는 효과가 있다.

Claims

반도체 공정 중에 발생하는 폐수를 재이용하는 방법에 있어서;

상기 반도체 공정중 실리콘 웨이퍼(silicon wafer) 커팅(cutting) 공정시에 발생하는 절삭가공(SAW) 폐수를 원수조(11)에 수용하는 제 1단계와;

상기 제 1단계에서 유입되는 절삭가공 폐수를 소정의 가압으로 일정한 유속을 유지하게하는 이송펌프(12)에 의해 절삭가공(SAW) 폐수 부유물을 전처리하는 마이크로 필터(13)로 통과되도록하는 제 2단계와;

상기 제 2단계를 통과한 투과수에서 실리콘(Si)미립자를 농축 여과하는 한외여과막 모듈(UF Modual)(14)에 의해 처리하는 제 3단계와;

상기 제 3단계를 통과한 투과수를 유입하여 투과수조(16)에 저장하는 제 4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 세정폐수 중 절삭가공(SAW)폐수를 재이용하는 방법.
제 1항에 있어서;

상기 제 1단계에서,

상기 원수조(11)에 수위감지센서를 설치하여 유입되는 폐수의 수위를 감지하고 절삭가공 (SAW) 폐수 유량의 균등화 조절 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 세정폐수 중 절삭가공(SAW)폐수를 재이용하는 방법.
제 1항에 있어서;

상기 제 2단계에서,

상기 전처리 마이크로 필터(13)에 절삭가공 폐수에 함유 수용된 5이상의 크기를 갖는 소정의 부유물을 차단하여 전처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 세정폐수 중 절삭가공(SAW)폐수를 재이용하는 방법.
제 1항에 있어서;

상기 제 4단계에서,

상기 투과수조(16)에 2차 세정된 투과수가 유입될 시 소정의 공기압을 가진 압축공기 공급장치(15)에 의해 상기 원수조로 재이동시키는 역세정작용(S17)단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 세정폐수 중 절삭가공(SAW)폐수를 재이용하는 방법.
제 4항에 있어서;

상기 역세정작용(S17)단계는,

투과수를 간헐적 주기로 한외여과막(14) 내부에 역류시켜 상기 1차 세정수의 유입과 유출에 장애를 주는 불순물의 제거와 투과 유속을 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 세정폐수 중 절삭가공(SAW)폐수를 재이용하는 방법.