반도체 제조에 사용하는 약품은 겉으로 맑고 깨끗해 보여도 아주 적은 불순물이 들어 있을 수 있습니다. 그래서 약품의 주성분 함량과 함께, 어떤 불순물이 얼마나 들어 있는지도 확인해야 합니다.

이번 글에서는 전자급 인산 속 염화물·질산염·황산염을 분석하는 방법을 살펴봅니다. 전자급 인산은 반도체·전자산업에서 사용하는 고순도 인산으로, 공정에 따라 표면을 선택적으로 깎는 식각 등에 활용됩니다.

1. 인산에서 어떤 불순물을 확인하나요?

IC는 이온 크로마토그래피(Ion Chromatography)의 약자로, 액체 속에서 전기를 띠는 성분인 이온을 분리해 종류와 양을 확인하는 분석 방법입니다. 컬럼은 이 성분들을 나누는 역할을 하는 부품입니다.

이 글에서 다루는 대상은 염화물(Cl⁻), 질산염(NO₃⁻), 황산염(SO₄²⁻)입니다. 모두 음전하를 띠는 이온으로, 함께 묶어 음이온이라고 부릅니다.

다만 이 세 성분을 측정했다고 인산의 모든 품질 항목을 확인한 것은 아닙니다. 금속 불순물, 입자 등은 관리 항목에 맞는 별도 분석 방법을 검토해야 합니다. 필요한 항목과 허용 수준은 적용 규격과 고객 요구사항에서 먼저 확인하세요.

2. 아주 적은 불순물은 왜 찾기 어려울까요?

가장 큰 어려움은 시료에 인산이 매우 많이 들어 있다는 점입니다. 분석하려는 이온에 비해 인산에서 비롯된 성분이 지나치게 많으면 분리와 측정에 영향을 줄 수 있습니다.

이처럼 분석 대상 외에 시료를 이루는 배경 성분을 매트릭스(Matrix)라고 합니다. 여기서는 고농도 인산이 주요 배경입니다.

시끄러운 공간에서 작은 목소리를 구분하는 상황을 떠올리면 쉽습니다. 작은 목소리를 더 잘 듣기 위해서는 주변 소리를 줄이는 방법도 함께 필요합니다. 인산 분석도 장비의 감도뿐 아니라 배경 성분의 영향을 줄이는 과정이 중요합니다.

3. 물로 많이 희석하면 해결되지 않을까요?

희석하면 인산의 농도를 낮출 수 있지만, 확인하려는 불순물도 함께 묽어집니다. 인산의 영향을 줄이려다 미량 이온이 측정하기 어려운 농도로 내려갈 수 있는 것입니다.

이해를 돕는 가상 계산: 시료에 불순물이 0.1mg/kg 들어 있다면 100배 희석 후에는 0.001mg/kg 수준이 됩니다. 이는 설명용 숫자이며 특정 장비의 측정 한계를 뜻하지 않습니다.

따라서 희석 배수만 높이는 것보다, 필요한 측정 수준을 유지할 수 있는 시료 준비와 분리 방법을 함께 검토해야 합니다.

4. 먼저 분리하고 모은 뒤 측정하면 무엇이 달라지나요?

활용할 수 있는 방법 중 하나가 이온 배제 분리와 밸브 전환 농축을 결합하는 방식입니다. 어려운 이름이지만, 핵심은 배경 성분과 분석 대상이 이동하는 차이를 이용해 필요한 부분을 골라 다음 단계로 보내는 것입니다.

여기서 농축은 시료를 끓여 물을 날리는 작업을 뜻하지 않습니다. 필요한 이온을 컬럼에 모으는 과정입니다. 밸브를 바꾸는 시점과 흐름 조건이 맞아야 대상 성분을 충분히 모으면서 인산의 영향을 줄일 수 있습니다.

5. Wayeal IC6600은 어떻게 활용됐나요?

아래는 Wayeal이 공개한 제조사 Application 자료의 분석 예시입니다. (주)정일사이언스의 국내 고객 분석 결과는 아닙니다.

제조사는 IC6600에 전도도 검출기, AS3110 오토샘플러와 분리·농축용 컬럼 등을 구성해 전자급 인산의 세 음이온을 분석했습니다. 오토샘플러는 시료를 순서대로 자동 주입하는 장치입니다.

상세 자료의 시료 준비는 인산 시료 50g을 초순수로 총 100g이 되도록 조제하는 2배 희석을 포함합니다. 따라서 이 예시를 ‘인산 원액을 아무 준비 없이 주입하는 분석’으로 이해해서는 안 됩니다.

제조사가 보고한 동일 시료의 연속 5회 주입 결과는 다음과 같습니다.

피크는 성분이 검출될 때 그래프에 나타나는 봉우리이며, 면적은 양을 계산하는 데 활용되는 신호입니다. RSD는 반복 측정값이 얼마나 흩어지는지 나타내는 지표로, 위 수치는 해당 시험에서 주입을 반복했을 때의 신호 변동을 보여줍니다.

이 결과만으로 시료 준비 전체의 반복성이나 모든 농도에서의 정확도까지 보장할 수는 없습니다. 실제 적용 전에는 사용하는 시료와 목표 농도에서 별도 확인이 필요합니다.

자료에 언급된 GB/T 28159-2025는 중국 표준입니다. 국내 적용 규격 충족이나 고객의 품질 승인 여부는 따로 검토해야 합니다.

6. 우리 시료에 적용하려면 무엇을 준비해야 할까요?

장비 모델만 정하기보다 아래 정보를 먼저 정리하면 분석 구성과 시료 테스트의 범위를 구체적으로 협의할 수 있습니다.

• 분석 대상과 목표 농도: 어떤 이온을 어느 수준까지 측정해야 하나요?
• 시료 정보: 인산 농도, 다른 혼합 성분과 사용 전·후 시료 여부를 알려주세요.
• 판정 기준: 적용 시험법, 고객 규격, 결과 보고 단위가 있나요?
• 업무 조건: 하루 시료 수와 필요한 결과 확인 시간은 어느 정도인가요?
• 보유 장비: 기존 IC의 모델·검출기와 밸브·컬럼 구성을 확인해주세요.

시료 테스트에서는 공시험, 낮은 농도에서의 측정 가능 여부, 성분 분리, 회수율과 반복성을 확인할 필요가 있습니다. 공시험은 시료 대신 정해진 물이나 용액으로 오염을 확인하는 시험입니다. 회수율은 알고 있는 양을 넣었을 때 얼마나 다시 측정되는지 확인하는 지표입니다.

미량 분석에서는 사용하는 물·용기·필터 등도 오염원이 될 수 있어 적합성을 함께 확인하는 것이 좋습니다. 농축 단계가 포함되면 준비 과정에서 들어온 오염도 결과에 영향을 줄 수 있습니다.

7. 어떤 품질관리 업무에 활용할 수 있을까요?

다음은 적용을 검토할 수 있는 업무 예시이며, 특정 고객의 도입 성과를 뜻하지 않습니다.

분석 방법이 실제 시료에 적합한 것으로 확인되면, 약품의 불순물 수준을 비교하고 품질 판단의 근거를 마련하는 데 활용할 수 있습니다. 다만 특정 분석장비 도입만으로 반도체 수율 개선이나 모든 불량 예방을 보장할 수는 없습니다.

자주 묻는 질문

Q. 일반 IC에 인산을 바로 넣으면 되나요?

장비와 컬럼의 허용 조건, 시료 농도와 필요한 측정 수준에 따라 다릅니다. 고농도 인산의 영향을 검토하고, 시료 준비·분리·농축을 포함한 구성이 적합한지 확인해야 합니다.

Q. 이 분석은 희석하지 않는 방법인가요?

이번 Wayeal 상세 예시에는 2배 희석 과정이 있습니다. 핵심은 희석을 전혀 하지 않는다는 것이 아니라, 배경 성분을 분리하는 과정으로 과도한 희석에만 의존하지 않도록 하는 것입니다.

Q. IC6200이나 기존 장비로도 똑같이 할 수 있나요?

이번 자료는 IC6600의 특정 구성과 조건을 사용했습니다. 다른 모델에 그대로 적용할 수 있다고 단정할 수 없으며, 필요한 흐름 경로·밸브·검출기·컬럼과 제어 기능을 별도로 확인해야 합니다.

Q. 분석 그래프에 피크가 보이면 정량할 수 있나요?

신호가 보이는 것과 신뢰할 수 있는 농도값을 얻는 것은 다릅니다. 해당 농도에서 공시험의 영향, 다른 성분과의 분리, 검량 및 회수율·반복성 등을 확인해야 합니다. 검량은 신호와 농도의 관계를 확인하는 과정입니다.

핵심 요약

• 인산 속 미량 불순물 분석에서는 고농도 인산의 영향을 줄이는 것이 중요합니다.
• 많이 희석하면 불순물까지 묽어지므로 목표 농도와 시료 준비 방법을 함께 검토해야 합니다.
• 이온 배제 분리와 밸브 전환 농축은 필요한 성분을 골라 모은 뒤 IC로 측정하는 접근입니다.
• Wayeal IC6600의 제조사 예시에는 시료의 2배 희석이 포함됩니다.
• 도입 전에는 실제 시료, 목표 농도와 적용 규격에 맞춰 분석 적합성을 확인하세요.

인산 시료의 이온 분석을 검토하고 계신가요?

(주)정일사이언스에 시료 정보와 분석 목적을 알려주세요. 필요한 장비 구성과 실제 시료 테스트 가능 범위 등 도입 전 확인사항을 함께 검토하겠습니다.

전화: 031-8077-2260
이메일: info@jiscience.co.kr