저널커버디자인 / Nanoscale / Volume 18, Issue 37
01 October 2026

https://pubs.rsc.org/nr/article/18/37/20060/1357839/Electrophoresis-driven-agglomeration-enables

Abstract

Nanoscale에서 cover로 선정이 되었습니다.

Abstract

전기영동 구동 응집을 통한 반도체 공정 등급 화학 물질 내 100 nm 미만 실리카 나노입자의 여과 기반 제거

반도체 제조 공정에서 10 nm 미만 미세 공정의 수율을 저하시키는 주요 원인 중 하나는 처리용 화학 물질 내에 미량으로 존재하는 100 nm 미만의 불순물입니다. 이러한 미세 불순물은 기존의 정제 방법으로는 제거하기가 매우 어렵습니다. 기계적 여과 방식은 100 nm보다 작은 나노입자를 포집하는 데 효과가 없으며, 유전영동(DEP) 방식은 유전율이 낮은 실리카 등의 입자에 대해 유전영동력이 입자의 부피와 클라우시우스-모소티(Clausius-Mossotti) 계수에 비례하므로 성능이 제한됩니다. 본 연구에서는 이러한 한계를 극복하기 위해 전기영동(EP)과 표준 원심 여과를 결합한 확장 가능한 정제 전략을 보고합니다.

DEP와 달리 EP는 나노입자의 고유 표면 전하와 직접 작용하므로, 입자의 크기, 유전율 또는 전극 형태에 관계없이 효과적인 제어가 가능합니다. 직류(DC) 바이어스 하에서 물의 전기분해로 생성된 국소 pH 구배는 양극 근처의 실라놀(silanol)기를 양성자화하여 표면 전하를 중화시키고, 1 µm를 초과하는 크기로 나노입자를 응집시킵니다. 이러한 응집체는 기존의 폴리불화비닐리덴(PVDF) 멤브레인 여과를 통해 쉽게 제거할 수 있으며, 탈이온수에서 92.9%의 실리카 제거 효율을 달성했습니다. 제안된 공정은 중성, 산성, 염기성 조건에서 실리카, 실리케이트, 실리콘 기반 불순물에 대해 추가로 검증되었으며, 이를 통해 넓은 화학적 호환성과 운전 유연성을 입증했습니다. 이러한 결과는 EP 보조 응집 및 여과 기술이 차세대 반도체 제조에 필요한 초고순도 화학 물질을 확보하기 위한 유망하고 산업적으로 호환 가능한 전략임을 확립해 줍니다.