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"화학공정용어"에 대한 내용입니다.
목차
1. 실리콘 제조 및 활용
1.1. 실리콘의 구조와 특성
1.1.1. 실리콘과 실리콘 화합물의 구분
1.1.2. 초크랄스키 법을 이용한 실리콘 단결정 제조
1.2. 반도체 제조 공정
1.2.1. 리소그래피 기술
1.2.2. 습식 식각 및 건식 식각
1.3. 실리콘 반도체의 P/N 접합
1.3.1. N-type과 P-type 실리콘
1.3.2. P-N 접합의 원리 및 활용
1.4. 열전현상과 제벡 효과
1.5. 실리콘 웨이퍼의 절단 및 가공 특성
2. 제지산업의 환경문제와 해결 방안
2.1. 제지산업의 현황
2.1.1. 용수 및 에너지 다소비 산업
2.1.2. 국내 제지산업의 경제적 기여
2.2. 제지산업 폐수의 특성
2.2.1. 펄프 공정, 흑액 농축 공정, 초지·도공 공정에서의 폐수 발생
2.3. 무방류 제지공정 기술
2.3.1. 개념 및 장점
2.3.2. 한계점과 극복 방안
2.4. 친환경 제지산업으로의 발전 방향
3. 참고 문헌
본문내용
1. 실리콘 제조 및 활용
1.1. 실리콘의 구조와 특성
1.1.1. 실리콘과 실리콘 화합물의 구분
실리콘(Silicon)과 실리콘 화합물의 구분은 다음과 같다.
실리콘(Silicon, Si)은 주기율표 14족에 속하는 원소로, 화학기호 Si로 표현된다. 실리콘은 원자가 전자가 4개인 금속-비금속 성질을 가진 반도체 물질이다. 실리콘은 자연계에서 가장 많이 존재하는 원소 중 하나로, 산화규소(SiO2)의 형태로 지각을 구성하고 있다.
반면 실리콘 화합물(Silicon Compounds)은 실리콘 원소가 다른 원소와 결합한 화합물을 말한다. 대표적인 실리콘 화합물로는 실리콘 카바이드(SiC), 실리콘 나이트라이드(Si3N4), 실리콘 옥사이드(SiO2) 등이 있다. 실리콘 화합물은 실리콘 원소가 주가 되어 형성된 화합물로, 실리콘의 특성과 다른 독특한 성질을 가지고 있다. 예를 들어 실리콘 카바이드는 내열성과 내마모성이 우수하며, 실리콘 나이트라이드는 높은 강도와 내열성을 가진다.
따라서 실리콘과 실리콘 화합물은 모두 실리콘을 포함하고 있지만, 순수한 실리콘 원소와 실리콘이 다른 원소와 결합한 화합물로 구분된다고 할 수 있다.
1.1.2. 초크랄스키 법을 이용한 실리콘 단결정 제조
초크랄스키 법을 이용한 실리콘 단결정 제조는 반도체 산업에서 매우 중요한 공정이다. 이 방법은 용융된 실리콘으로부터 단결정 실리콘을 직접 성장시키는 기술로, 고순도의 단결정 실리콘 웨이퍼를 얻을 수 있다.
초크랄스키 법의 원리는 다음과 같다. 먼저 고순도의 석영 도가니 안에 실리콘 다결정을 넣고 용융시킨다. 이때 도가니 외부에 카본 히터를 설치하여 가열한다. 그리고 용융된 실리콘 속에 종자 결정인 실리콘 단결정을 담그고, 이 단결정을 매분 10회 정도 회전시키면서 분당 1-2mm의 속도로 서서히 끌어올린다. 이 과정에서 도가니와 용융액은 단결정의 회전 방향과 반대 방향으로 회전시킨다. 이러한 조작을 통해 균일성이 높고 지름이 큰 실리콘 단결정을 제조할 수 있다.
초기에는 지름이 약 20mm 정도의 단결정이 만들어졌지만, 기술과 장치의 개선으로 점점 더 큰 지름의 단결정 제조가 가능해졌다. 현재는 120mm 이상의 대구경 실리콘 단결정 제조도 가능하게 되었다.
이처럼 초크랄스키 법은 고순도의 대구경 실리콘 단결정을 얻을 수 있어 반도체 산업에 필수적인 기술이다. 이를 통해 제조된 실리콘 웨이퍼는 집적회로, 태양전지 등 다양한 반도체 소자의 기판으로 사용된다.
1.2. 반도체 제조 공정
1.2.1. 리소그래피 기술
리소그래피 기술은 반도체 제조 공정에서 핵심적인 역할을 담당한다. 리소그래피는 마스크에 새겨진 패턴을 웨이퍼 상에 전사하는 기술로, 마스크의 패턴이 웨이퍼 표면에 복제되어 집적회로의 미세한 구조를 구현할 수 있다.
리소그래피의 주요 공정 단계는 다음과 같다. 첫째, 웨이퍼의 표면을 깨끗하게 세정한다. 둘째, 웨이퍼 표면에 감광액(photoresist)을 도포한다. 이때 감광액의 도포 두께와 균일성이 중요하다. 셋째, 소프트 베이킹(soft baking) 공정을 거쳐 감광액의 용매를 제거한다. 넷째, 마스크와 웨이퍼를 정렬한 뒤 자외선을 조사하여 감광액을 노광한다. 다섯째, 현상(development) 과정을 통해 노광된 감광액을 제거한다. 마지막으로 하드 베이킹(hard baking)을 실시하여 남은 감광액의 접착력을 높인다.
이러한 리소그래피 기술은 광학 시스템, 마스크 제작, 정렬 등 다양한 요소 기술들이 복합적으로 작용하여 구현된다. 특히 광원의 파장, 렌즈의 개구수, 마스크와 웨이퍼의 정렬 정밀도 등이 패턴의 해상도와 선폭을 결정하는 핵심 요소이다. 최근에는 극자외선(EUV) 리소그래피 기술이 차세대 공정으로 주목받고 있는데, 이는 더 짧은 파장의 광원을 사용하여 보다 미세한 패턴을 구현할 수 있다.
리소그래피 기술의 발전은 반도체 소자의 집적도 향상과 성능 개선에 크게 기여해왔다. 미세 패턴 형성 기술의 발전은 트랜지스터 크기 감소와 집적도 증가로 이어졌고, 이를 통해 컴퓨팅 능력과 에너지 효율성이 지속적으로 향상될 수 있었다. 앞으로도 리소그래피 기술은 반도체 산업의 핵심 공정 기술로...
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