온실가스 배출의 이해 - 전기 전자 산업

전자 산업

• 플라즈마 식각, 반응 챔버의 세정 및 온도 조절을 위해 불소화합물을 사용
• 세정가스로는 CF4, C2F6, C3F8, C4F6 등이 있음
• 부산물은 CF4, C2F6, CHF3, C3F8 이 있음

 

가. 제조 공정의 이해

 1) 웨이퍼 제조 공정 : 실리콘 원석에서 웨이퍼 제작

• 단결정 성장 -> 절단 -> 경면연마 -> 세척 및 검사
• 단결정 성장 : 고진공 상태에서 섭씨 1400도 이상의 고온에 녹은  폴리 실리콘은 정밀하게 조절되는 조건하에서 큰 직경을 가진 단결정봉으로 성장
• 절단 : 실리콘 단결정봉을 웨이퍼를 얇은 슬라이스로 변형시키는 공정
• 경면연마 : 웨이퍼를 평탄하고 결함이 없도록 만드는 공정
• 세척 및 검사 : 경면연마 과정을 거친 웨이퍼의 표면에 있는 오염물을 제거 및 검사

 

 2) 웨이퍼 가공공정

• 산화공정 - 감광액 도포 - 노광공정 - 현상 공정 - 식각 공정 - 이온주입 공정 - 화학기상 증착공정 - 금속배선 공정 순으로 진행 됨
• 산화 공정 : 고온(800~1200도씨)에서 산소나 수증기를 실리콘 웨이퍼 표면에 뿌려 산화막을 형성시키는 공정
• 감광액 공정 : 광액을 웨이퍼 표면에 고르게 도포 후 이를 살짝 구워서 얼라이너 라고 불리는 사진 촬영장치로 보내는 공정
• 노광 공정 : 포토 마스크 위에 그려진 회로 패턴에 빛을 통과 시켜 PR 막이 형성된 웨이퍼 위로 회로 패턴을 사진찍는 공정
• 현상 공정 : 웨이퍼 표면에서 빛을 받는 부문의 막을 현상시키는 공정
• 식각 공정 : 웨이퍼에 회로 패턴을 형성시켜 주기 위해 화학물질이나 반응성 가스를 사용하여 필요없는 부분을 선택적으로 제거시키는 공정
• 이온 주입 공정 : 회로까지 연결된 부문에 불순물을 미세한 가스 입자 형태로 뿌려서 전기소자 특성을 만드는 공정
• 화학기상 증착 공정 : 회로까지 연결된 부문에 불순물을 미세한 가스 입자 형태로 뿌려서 전기소자 특성을 만드는 공정
• 금속배선 : 웨이퍼 표면에 형성된 각각의 회로를 금, 은, 알루미늄 선으로 연결시키는 공정

나. 주요 배출시설의 이해

• 식각시설 : 산이나 알카리 용액에 어떤 제품의 표면 처리를 위하여 담구거나 원료 및 제품을 중화시키는 시설
• 화학기상증착 시설 : 기체, 액체 혹은 고체 상태의 원료 화합물을 반응기 내에 공급하여 기판 표면에서의 화학적 반응을 유도함으로써 반도체 기판 위에 고체 반응생성물인 박막층을 형성하는 공정 

 

다. 물질 에너지 수지의 이해

 1) 식각시설(식각공정)

  가) Input

• 원료 : 웨이퍼
• 공정가스(부식용) : CHF3, CH2F2
• 세정용가스 : CF4, C3F8, C4F8, NF3 등
• 에너지(처리시설 가동) : LNG, 전력

  나) Output

• 제품 : 웨이퍼
• 온실가스 배출 : CHF3, CH2F3, CF4 등
• 기타 부산물 : 대기오염, 폐수

 2) 화학기상 증착 공정

  가) Input

• 원료 : 웨이퍼, 원료 화합물
• 세정용가스 : CF4, C3F8, C4F8, NF3 등
• 에너지(처리시설 가동) : LNG, 전력

  나) Output

• 제품 : 웨이퍼
• 온실가스 배출 : CF4, C3F8, C3F6 등
• 기타 부산물 : 대기오염, 폐수

 

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오존 파괴물질(ODS)의 대체물질 사용

가. 오존파괴물질 대체 물질 사용 이해

 - ODS 대체물질의 용도는 비에어로졸 용매, 에어로졸, 발포제, 냉동 및 냉방부문의 냉매, 소화기, 전기설비

 

나. 주요배출시설의 이해

• 비에어로졸 용매 : 불소계 온실가스 중에서 HFCS 가 몬트리올 의정서에 의해 규제 물질로 지정된 CFC-113 을 대체하여 용매로 사용
• 에어로졸 : 에어로졸은 추진제와 용매로 사용되며, 즉각 배출로 간주되는데 초기 충진량이 제조 후 1~2년 안에 모두 배출되며 대부분은 판매 후 6개월 안에 모두 배출
• 발포제 : 발포제로 대부분 CFCS 를 사용해왔으나, 몬트리올 의정서에 의해 CFCS가 규제된 이후 현재는 대체물로 주로 HFCS 가 사용
• 냉동 및 냉방 : 기존에 냉장고와 에어컨의 생산 공정시 냉매 충진물로 사용되 오던 CFCS 와 HCFCS를 대체하여 현재는 주로 HFCS가 사용
• 소방부문 : 소방 부문에서는 할론에 대한 부분적인 대체물로 HFCS와 PFCS가 사용
• 전기설비 : 주로 SF6와 PFCS가 사용되며 송전과 배전 중 전기 설비에서 전기 절연체와 전류 차단제로 사용