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KR102732428B1 - 클린룸 내 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스 - Google Patents

클린룸 내 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스 Download PDF

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KR102732428B1
KR102732428B1 KR1020220084224A KR20220084224A KR102732428B1 KR 102732428 B1 KR102732428 B1 KR 102732428B1 KR 1020220084224 A KR1020220084224 A KR 1020220084224A KR 20220084224 A KR20220084224 A KR 20220084224A KR 102732428 B1 KR102732428 B1 KR 102732428B1
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Abstract

가속도 조건 10G 내지 18G 범위, 행정 거리 300㎜ 이내, 하중 조건 400Kgf/㎟ 이하, 0.30초 이하의 방향전환시간에 따른 일일 345,600회 정지 마찰력을 반복적으로 받는 공정 조건에서 사용되는 LM 베어링, 볼스크류 베어링, 일반 볼구름 베어링, 크로스롤러 베어링 부품들에 적용되며, 퍼플루오로폴리에테르(perfluoropolyether: PFPE) 2~15 wt%, 에텐 테트라 플루오로(Ethene, tetrafluoro-, oxidized, polymd., reduced, Me esters, reduced, ethoxylated) 5~10 wt%, 폴리테트라풀루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE) 25~38 wt%, 폴리알파올레핀(polyalphaolefin:PAO-Group Ⅳ) 20~35 wt%, 폴리에틸렌(Polyethylene) 1~5 wt%, 롱 체인 구조의 알코올 (Hexyl-1-decanol,2) 0.5~3 wt%, 겔(GEL)타입의 황계 극압 첨가제-(Overbased Sulfonates) 1~5 wt%, 설퍼라이즈드 비스(다이뷰틸카마보다이싸이오에이토)다이-μ-옥소다이옥소다이 몰리브데넘(sulfurized bis (dibutylcarbamodithioato)di-μ-oxodioxodimolybdenum)) 1~5 wt%를 적어도 포함하고, 주도 등급 NLGI #3(220 mm ~ 250 mm)인 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스가 제시된다.

Description

클린룸 내 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스{Fluorine-containing grease for semiconductor manufacture assembly equipment in clean-room}
본 발명은 반도체 조립 생산라인 중 웨이퍼 칩 내부 회로를 구성하는 Die attach, Wire-bonding 반도체 장비에서 가속도 10G ~18G(1G=9.8㎨) 범위, 300㎜ 행정 거리 이내, 0.30초 이하 방향전환에 따른 정지 마찰력을 반복적으로 받는 LM-베어링, 볼스크류-베어링, 일반 볼구름-베어링, 크로스롤러-베어링 부품들에 적용되는 불소 함유 그리스(grease)에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 베어링 구동에 따른 LM 베어링과 볼 스크류 베어링, 일반 볼구름 베어링, 크로스롤러 베어링 4종 베어링 부품들의 운동 및 정지 마찰력, 하중에 대한 윤활성능을 향상시키고 마찰에 대한 부하를 줄여 핵심 4종 베어링 부품들의 내구성을 향상시키고, 그리스의 마찰계수를 줄임으로써 그리스 자체의 윤활 수명(내구성)을 연장하여 칩 불량 발생에 따른 손실과 장비 부품 교체에 따른 생산정지의 손실을 최소화할 수 있는 기술 관한 것이다.
윤활제로서 불소 함유 그리스의 제조 및 사용은 종래부터 알려져 왔다. 불소 함유 그리스가 퍼플루오로폴리에테르(perfluoropolyether: PFPE) 같은 퍼플루오리네이티드 액체에서폴리테트라풀루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE) 폴리머를 배합 후 충분한 교반으로 제조되어 왔다(USP 4472290 참조).
또한, 대한민국 특허공개번호 특1998-080506(공개일: 1998년11월25일)의 불소 그리스의 발명이 공개되어 있다.
상기 공개 발명은, 퍼플루오로폴리에테르( PFPEs )의 주요성분 60 중량%로 불소를 가지며 다른 에틸렌으로 불포화된 모노머들을 가진 테트라플루오로에틸렌(POLYMERIZED-TETRAFLUOROETHENE 이하 PTFE라 하며) 코폴리머의 15∼50 중량%, 선형 구조의 분자량 4,000 ~ 25,000 범위의 20℃에서 30 ~ 1000 cSt로 구성된 점도 등급(Viscosity Grade)을 갖는 퍼플루오로폴리에테르(Perfluoropolyethers 이하 M 계열, Z 계열 PFPEs라 하며) 오일 30∼84.5 중량%를 포함하는 불소 그리스에 관한 것이다.
상기 공개 발명은 일반적인 기계 등에 사용하는 윤활제로 효용 가치가 있을 뿐 클린룸 내 반도체 생산 장비에 사용하기에는 부적합하며, 특히 기존 비누계 그리스를 클린룸 내 반도체 생산 장비에 사용할 경우 비누계 지방산 그리스의 낮은 비중( ρ≒ 0.9 g/㎤ 이하)으로 인한 그리스 자체 파티클이 비산, 발진 후 반도체웨이퍼제품에 착상하는 문제, 비누계 지방산 그리스 내 비누화 반응으로 금속 리튬(Li)계 증주제의 윤활 기유를 품고 뱉는 탄력성이 부족하여 윤활 기유의 분리현상(이유)으로 윤활 기유 낙하 및 미스트 파티클 발생 문제, 윤활 기유의 이유로 윤활(내구)성 부족으로 베어링 마모분에 의한 파티클 비산, 발진 후 반도체 웨이퍼 제품에 착상하는 문제, 윤활 기유의 이유로 윤활(내구)성, 내열성 부족으로 비누 증주제의 가속화된 열화로 인한 탄화물 발생 및 비산, 발진 후 반도체 웨이퍼 제품에 착상하는 문제, 윤활 기유 및 첨가제의 각종 고무, 수지 부품들과의 팽윤, 경화 반응으로 인한 파티클 비산, 발진 후 반도체 웨이퍼 제품에 착상하는 문제와 같은 오염 및 불량 요인들이 발생한다.
결과적으로, 그리스에 가해지는 수직 하중과 반복되는 방향전환에 따른 정지 마찰력(345,600회/日)을 받는 수평, 수직 하중으로 비누계 지방산 그리스는 쉽게 열화가 진행되며 이러한 그리스 열화 현상은 지방산 탄화물(슬러지: sludge)을 발생 및 축적시키고 이러한 윤활 기유의 지방산과 비누계 증주제 탄화물질들은 마모의 인자들로 작용하며 윤활 성능을 방해 및 저하시키며 베어링의 마모, 장비 내 부품의 마모로 인한 장비 정밀도 하락에 따른 반도체 웨이퍼 불량품 발생의 문제점를 발생시킨다.
따라서, 반도체장비의 짧은 행정거리 및 짧은 시간 동안 급격한 온도 상승 특성에 따른 기존 윤활막 생성 및 유지를 위한 윤활막의 장기 내구성에 적합하도록 윤활유의 근본 목적인 장비의 수명 연장, 장비의 파티클 비산방지 및 장비의 오염방지, 불량 웨이퍼 발생의 문제를 개선시킬 수 있는 불소 함유 그리스의 발명이 요망된다.
한편, 그리스와 관련된 종래기술로는 대한민국공개특허 특1998-080506호 등이 있다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 반도체 장비의 짧은 행정 거리 및 짧은 시간 동안 급격한 온도 상승 특성에 따른 기존 윤활막 생성 및 유지를 위한 윤활막의 장기 내구성에 적합하도록 윤활유의 근본 목적인 장비의 수명 연장, 장비의 파티클(Particle) 비산 방지 및 장비 오염방지, 불량 웨이퍼 발생의 문제를 개선 또는 해결할 수 있는 불소 함유 그리스를 제공함에 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 전술한 과제로 제한되지 아니하며, 언급되지 아니한 또 다른 기술적 과제들은 후술할 내용으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 해결 수단으로서,
본 발명의 제1관점으로, 가속도 조건 10G 내지 18G 범위, 행정 거리 300㎜ 이내, 하중 조건 400Kgf/㎟ 이하, 0.30초 이하의 방향전환시간에 따른 일일 345,600회 정지 마찰력을 반복적으로 받는 공정 조건에서 사용되는 LM 베어링, 볼스크류 베어링, 일반 볼구름 베어링, 크로스롤러 베어링 부품들에 적용되며, 퍼플루오로폴리에테르(perfluoropolyether: PFPE) 2~15 wt%, 에텐 테트라 플루오로(Ethene, tetrafluoro-, oxidized, polymd., reduced, Me esters, reduced, ethoxylated) 5~10 wt%, 폴리테트라풀루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE) 25~38 wt%, 폴리알파올레핀(polyalphaolefin:PAO-Group Ⅳ) 20~35 wt%, 폴리에틸렌(Polyethylene) 1~5 wt%, 롱 체인 구조의 알코올 (Hexyl-1-decanol,2) 0.5~3 wt%, 겔(GEL)타입의 황계 극압 첨가제-(Overbased Sulfonates) 1~5 wt%, 설퍼라이즈드 비스(다이뷰틸카마보다이싸이오에이토)다이-μ-옥소다이옥소다이 몰리브데넘(sulfurized bis (dibutylcarbamodithioato)di-μ-oxodioxodimolybdenum)) 1~5 wt%를 적어도 포함하고, 주도 등급 NLGI #3(220 mm ~ 250 mm)인 것을 특징으로 하는 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스가 개시된다.
본 발명의 제2관점으로, 가속도 조건 10G 내지 18G 범위, 행정 거리 300㎜ 이내, 하중 조건 400Kgf/㎟ 이하, 0.30초 이하의 방향전환시간에 따른 일일 345,600회 정지 마찰력을 반복적으로 받는 공정 조건에서 사용되는 LM 베어링, 볼스크류 베어링, 일반 볼구름 베어링, 크로스롤러 베어링 부품들에 적용되며, 퍼플루오로폴리에테르(perfluoropolyether: PFPE) 5~15 wt%, 에텐 테트라 플루오로(Ethene, tetrafluoro-, oxidized, polymd., reduced, Me esters, reduced, ethoxylated) 3~8 wt%, 폴리테트라풀루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE) 30~40 wt%, 폴리알파올레핀(polyalphaolefin:PAO-Group Ⅳ) 15~30 wt%, 폴리에틸렌(Polyethylene) 5~10 wt%, 롱 체인 구조의 알코올 (Hexyl-1-decanol,2) 1~2 wt%, 겔(GEL)타입의 황계 극압 첨가제-(Overbased Sulfonates) 1~5 wt%, 설퍼라이즈드 비스(다이뷰틸카마보다이싸이오에이토)다이-μ-옥소다이옥소다이 몰리브데넘(sulfurized bis (dibutylcarbamodithioato)di-μ-oxodioxodimolybdenum)) 1~5 wt%를 적어도 포함하고, 주도 등급 NLGI #3(220 mm ~ 250 mm)인 것을 특징으로 하는 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스가 개시된다.
본 발명의 제3관점으로, 가속도 조건 10G 내지 18G 범위, 행정 거리 300㎜ 이내, 하중 조건 400Kgf/㎟ 이하, 0.30초 이하의 방향전환시간에 따른 일일 345,600회 정지 마찰력을 반복적으로 받는 공정 조건에서 사용되는 LM 베어링, 볼스크류 베어링, 일반 볼구름 베어링, 크로스롤러 베어링 부품들에 적용되며, 퍼플루오로폴리에테르(perfluoropolyether: PFPE) 2~17 wt%, 에텐 테트라 플루오로(Ethene, tetrafluoro-, oxidized, polymd., reduced, Me esters, reduced, ethoxylated) 2~9 wt%, 폴리테트라풀루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE) 25~40 wt%, 폴리알파올레핀(polyalphaolefin:PAO-Group Ⅳ) 20~30 wt%, 폴리에틸렌(Polyethylene) 3~12 wt%, 롱 체인 구조의 알코올 (Hexyl-1-decanol,2) 2~3 wt%, 겔(GEL)타입의 황계 극압 첨가제-(Overbased Sulfonates) 1~5 wt%, 설퍼라이즈드 비스(다이뷰틸카마보다이싸이오에이토)다이-μ-옥소다이옥소다이 몰리브데넘(sulfurized bis (dibutylcarbamodithioato)di-μ-oxodioxodimolybdenum)) 1~5 wt%를 적어도 포함하고, 주도 등급 NLGI #3(220 mm ~ 250 mm)인 것을 특징으로 하는 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스가 개시된다.
본 발명의 제4관점으로, 가속도 조건 10G 내지 18G 범위, 행정 거리 300㎜ 이내, 하중 조건 400Kgf/㎟ 이하, 0.30초 이하의 방향전환시간에 따른 일일 345,600회 정지 마찰력을 반복적으로 받는 공정 조건에서 사용되는 LM 베어링, 볼스크류 베어링, 일반 볼구름 베어링, 크로스롤러 베어링 부품들에 적용되며, 퍼플루오로폴리에테르(perfluoropolyether: PFPE) 9~15 wt%, 에텐 테트라 플루오로(Ethene, tetrafluoro-, oxidized, polymd., reduced, Me esters, reduced, ethoxylated) 5~10 wt%, 폴리테트라풀루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE) 25~40 wt%, 폴리알파올레핀(polyalphaolefin:PAO-Group Ⅳ) 15~25 wt%, 폴리에틸렌(Polyethylene) 3~12 wt%, 롱 체인 구조의 알코올 (Hexyl-1-decanol,2) 3~5 wt%, 겔(GEL)타입의 황계 극압 첨가제-(Overbased Sulfonates) 1~5 wt%, 설퍼라이즈드 비스(다이뷰틸카마보다이싸이오에이토)다이-μ-옥소다이옥소다이 몰리브데넘(sulfurized bis (dibutylcarbamodithioato)di-μ-oxodioxodimolybdenum)) 1~5 wt%를 적어도 포함하고, 주도 등급 NLGI #3(220 mm ~ 250 mm)인 것을 특징으로 하는 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스가 개시된다.
이때, 상기 퍼플루오로폴리에테르(perfluoropolyether: PFPE), 폴리알파올레핀(polyalphaolefin:PAO-Group Ⅳ) 및 에텐 테트라 플루오로(Ethene, tetrafluoro-, oxidized, polymd., reduced, Me esters, reduced, ethoxylated)로 구성되는 윤활기유의 점도 등급이 VG 40℃(15~32), VG 100℃(6~12)인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 불소 함유 그리스의 이유도(wt%)가 0.5 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 불소 함유 그리스의 4볼 마모테스트(ASTM D2266) 결과가 0.40mm 내지 0.49mm인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 불소 함유 그리스의 4볼 하중테스트(ASTM D2596) 결과가 200kgf 내지 400kgf인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 설퍼라이즈드 비스(다이뷰틸카마보다이싸이오에이토)다이-μ-옥소다이옥소다이몰리브데넘(sulfurized bis (dibutylcarbamodithioato)di-μ-oxodioxodimolybdenum))는 노란색의 이황화몰리브덴으로서, 고온 260℃ 이상에서 색상이 노랑색에서 진녹색으로 변하는 성질을 이용하여 반도체장비 180℃ 이상 온도상승의 경고 지표로 활용되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 불소 함유 그리스는 상기 겔(GEL)타입의 황계 극압 첨가제-(Overbased Sulfonates)를 포함하여 염수 5% 분무(KS M 2109) 시험 기준 120시간 이상의 방청 성능을 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 클린룸 내 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스는 반도체 생산라인 후 공정 중 웨이퍼 칩 내부 회로를 구성하는 Die attach 반도체 장비에서 방향전환에 따른 정지마찰력(345,600회/日)을 격렬하게 반복적으로 받는 LM 베어링, 볼스크류 베어링, 일반 볼구름 베어링들과 Wire-bonding 반도체 장비 내의 운동을 제어하는 몰드 베이스 구동용 크로스롤러 베어링에 대하여 마찰부하를 줄이고, 고속의 운동 및 방향 전환에 따른 마찰면의 온도를 낮추며 장비의 각종 파티클 발진, 비산 방지 및 장비의 오염 방지, LM 베어링, 볼스크류 베어링, 일반 볼구름 베어링, 크로스롤러 베어링 부품의 수명연장, 그리스의 윤활 내구성 확보, 반도체 생산장비들의 좌표 정밀도 유지 및 반도체 웨이퍼의 불량 비율을 줄이는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 불소 함유 그리스와 타사 그리스의 발진 시험 결과를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 불소 함유 그리스와 타사 그리스의 LM 베어링 왕복시험 결과를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 불소 함유 그리스와 타사 그리스의 크로스롤러 베어링 시험 결과를 보여주는 도면이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명도록 한다. 다만 발명의 요지와 무관한 일부 구성은 생략 또는 압축할 것이나, 생략된 구성이라고 하여 반드시 본 발명에서 필요가 없는 구성은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 결합되어 사용될 수 있다.
Die-attach, Wire-bonding 반도체장비는 대상 제품의 특성상 각종 파티클로 인한 오염이 발생하고, 휴지 시간 없이 가동시간이 길어서 고가인 장비 내 LM 베어링, 볼스크류 베어링, 일반 볼구름 베어링, 크로스롤러 베어링의 수명 및 정밀도 하락 문제가 발생하고 있다.
장비의 수명 및 좌표 정밀도 유지는 가동 중 장비의 부품간 마찰로 인한 마모를 효율적으로 감소시키는 것이 관건이고, 이를 위한 윤활제인 그리스의 성능에 따라 장비의 수명 및 정밀도에 많은 차이를 나타내고 있다.
그리스는 기유(액체), 증주제(thickener: 고체 분말) 및 첨가제로 이루어져 있고, 이들의 혼합 비율에 따라서 단단하거나 무른 정도를 조정하게 된다.
그리스는 상기 3가지 재료의 혼합물이며 증주제가 스펀지로서 실질적 윤활을 하는 기유의 저장소 역할을 한다.
윤활기유는 일정 압력, 하중을 받으면 증주제에서 나와 각종 마찰 경계 부위에서 윤활막을 형성하며 압력이 해제되면 증주제 내로 들어가 장비 내에서 증주제는 기유의 이탈을 방지한다. 이 중 첨가제는 기유에 용해되어 극압성, 내마모성, 내열성, 방청성 등 윤활성을 향상 또는 윤활성 이외의 성능 요구사항 등이 충족되도록 한다.
그리스는 점도 등급이 아닌 주도 등급(National Lubricants Grease Institute_Grade: NLGI_Grade)으로 표시된다. 주도 등급은 상온(25℃)에서 통 안에 그리스를 담고 설정된 기준이 되는 무게(102.5g) 추를 그리스 위에 넣어 기준시간(1/10 scale 5초) 동안 무게 추가 그리스 내로 들어간 깊이로 정해진다. 단단한 그리스는 기준 무게추가 그리스 내로 들어간 깊이의 수치가 낮고, 무른 그리스는 기준 무게추가 그리스 내로 들어간 깊이의 수치가 높게 나타난다. 상기 주도 등급은 "000, 00, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6"의 9등급으로 나타내고, 낮은 수의 등급일수록 무른 그리스를 나타낸다(주도 등급 시험 기준 ASTM D217, KS M 2032). 주도 등급 "#2"가 가장 일반적으로 사용되는 그리스로 알려져 있다.
반도체장비에 사용되는 기존의 그리스 역시 주도 등급 "#0~#2"를 사용해 왔다. 그러나 반도체 장비에서 행정 거리가 짧고 짧은 시간에 부하가 쉽게 걸리는 특성으로 인하여 주도 등급 "#0~#2"의 그리스를 사용할 경우 주도등급이 적절치 않아 장비 내 그리스 이탈로 인한 윤활(내구)성 유지 부족 및 분산의 문제로 그리스 재주입 주기가 짧아져 빈번한 그리스 재주입의 번거로움이 발생하고, 이에 따른 생산정지로 인해 생산손실이 발생하였다.
또한, 그리스 재주입이 적절한 시기에 이루어지지 않는다면 마찰 접촉면의 부하가 크게 걸리고 동력의 비효율적 손실이 발생하며, 윤활 성능의 부족으로 인한 장비 및 부품 마찰로 인해 마찰경계면 온도가 급상승하게 된다.
그리하여 그리스의 장기 윤활(내구)성을 위한 그리스 이탈방지, 6개월 이상의 긴 그리스 재급유 주기의 요구조건을 만족하기 위하여 반도체장비에 사용되는 그리스의 주도등급은 NLGI #3(220 mm ~ 250 mm) 범위로 비교적 단단한 주도등급으로 설계하되 윤활기유의 점도등급(Viscosity Grade: VG)은 반도체 각종 베어링의Speed Factor(Dm.N)가 620,000~950,000임을 고려하여 15~32 ㎟/s 범위를 갖도록 한다.
반도체 클린룸 환경에서 요구되어지는 그리스의 사전 성능시험 및 본 성능 시험은 하기와 같이 이루어진다.
1) 윤활(내구)성
* LM 베어링의 왕복시험(본 성능시험 - 형번 NH252080ANCT01PCZ, 등속5.4m/s, 가감속 10.0G, 스트로크 1.5m)
* 4볼 테스트 (사전 성능시험)
- 내마모성(anti-wear: ASTM D2266),
- 내하중성(Extreme Pressure: ASTM D2596)
2) 파티클 비산, 발진 시험 : 日 NSK社 제시기준(사전 성능시험)
* 볼-스크류 베어링 비산(축경 Ø 12, 리드 30mm, 강구경：2.00mm, 회전수 2,500rpm, 가감속 0.4G, 스트로크 390mm)
* LM 베어링 발진(형번 NS201300ALC1T01PCZ, 스트로크 1,000mm, 속도0.5m/s, 1.0m/s, 1.5m/s, 측정 입경범위 10~3000nm, 발진 측정기 TSI Model 3772)
3) 몰드 베이스 내 크로스롤러베어링내구시험(본 성능시험)
* 크로스롤러 베어링 왕복시험(IKO [형번-CRWG4-200H], 20Hz, 스트로크 4 mm[Amp. 2 mm], 가속도 18G)
그리스의 윤활(내구)성 및 내마모성, 내하중성은 반도체 장비의 수명을 좌우하게 되고, 이러한 그리스의 특성은 윤활 기유 종류의 선정과 배합비율, 기유의 점도등급에 따른 베어링의 Speed Factor (Dm.N)와의 적합성 여부, 증주제인 PTFE, 첨가제의 선택 및 조합에 따라 크게 좌우된다.
따라서, 그리스 윤활기유 분리방지 및 파티클 비산, 발진을 최소화하기 위해서는 윤활기유와 증주제의 배합기술, 특정 증주제의 선정 및 기유의 비중 증가, 주도등급의 상향조정(#2→#3), 그리스 원료들의 표면에너지 최소화, 특정 첨가제의 선정이 필요하다.
또한, 윤활제인 그리스는 액체상태의 기유를 이용한 습식(wet)타입의 그리스와 고체상태인 건식 윤활제를 이용한 건식(dry)타입의 그리스가 존재하는데, 본 발명의 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스는 사용되는 M, Z 계열의 PFPE 습식 윤활 기유 형태의 윤활이면서 고체 분말 형태의 증주제가 윤활 기유를 함유, 배출, 흡수를 반복하는 매커니즘으로 액상과 고상의 중간 형태를 나타낸다.
이하 본 발명의 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스의 구성을 상세히 설명하기로 한다.
<기유(base oil)>
본 발명의 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스의 기유는 불소기유(PFPE), 반응형 불소원료(Polymer Modifier), 합성유(PAO)를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 불소 함유 그리스의 첫번째 기유인 퍼플루오로폴리에테르(PFPE)는 형석(FLUORSPAR : CaF2)에서 추출한 물질 플루오로폴리에테르(perfluoropolyether:PFPE) 중 M 또는 Z 계열 만을 사용한다.
테프론(PTFE)수지 스크랩을 열분해하여 얻은 재생(Recycling) PFPE물질은 퍼플루오로옥탄산(Perfluoro octanoic acid-PFOA)의 인체유해성 문제로 제외 한다. 또한, 본 특허에 대한 PFPE로서 브랜치 구조의 Y계열 타입은 반도체 장비의 특성에 부적합으로 판단되어 배제한다.
상기 퍼플루오로폴리에테르(perfluoropolyether: M 또는 Z 계열 PFPE)는 뛰어난 저온 유동성과 고온에서의 안정성으로 인한 증발량, 열산화, 탄화 진행이 극히 적고 급격한 압력 또는 하중 증가에도 안정적인 윤활막 형성으로 슬라이딩 저항이 적어 표면 마찰력이 낮은 특성이 있다.
그러나 기유 구성을 100% 퍼플루오로폴리에테르(PFPE) 진행 시 초기 윤활성능은 우수하나 장기적인 윤활의 내구성이 약한 단점을 가지고 있다.
이와는 반대로 합성기유의 대표 물질인 합성유(PAO)는 윤활의 내구성이 우수한 장점을 보유 하나 퍼플루오로폴리에테르(PFPE) 대비 낮은 초기 윤활성능과 낮은 비중(ρ≒ 0.9 g/㎤ 이하)으로 파티클 비산, 발진의 문제점을 나타낸다.
따라서, 본 발명에서는 퍼플루오로폴리에테르(PFPE)와 합성유(PAO)에 반응형 불소원료(Polymer Modifier)를 추가하여 두 물질의 장점 만을 가진 반응기유를 사용할 수 있다.
<증주제(thickener)>
본 발명의 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스의 증주제는 폴리테트라풀루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene: 일명 테프론 파우더: PTFE)을 사용하되 경계윤활에 대응하기 위하여 마이크로미터(μm) 단위가 아닌 나노미터(nm) 단위의 물질을 사용하고 서스펜딩(Suspending), 에멀젼(Emulsion), 크리스탈(Crystal) 결정 구조 중 서스펜딩(Suspending)과 크리스탈(Crystal) 결정구조를 혼합 사용한다.
상기 폴리테트라풀루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE)은 매우 안정된 내화학성, 매우 좋은 내열성, 매우 낮은 마찰계수, 매우 낮은 표면장력(비점착성), 낮은 열팽창계수, 낮은 열전도율 및 난연성의 특성을 나타내는 소재로 알려져 있다. 그 중 불소수지 테프론 자체의 윤활 성능이 뛰어나 표면 마찰력이 낮은 특성이 있다. 광범위한 적용의 예로 프랑스 테팔 社의 주방용품에 윤활성을 극대화한 표면 코팅제로 사용되고 있다. 다만, 테프론 코팅만으로는 낮은 강도 및 짧은 내구성을 갖는 것이 단점이며 분리된 코팅 물질의 인체유입에 대한 무해성 검증이 된 제품만을 사용한다.
<첨가제>
본 발명의 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스의 첨가제는 설퍼라이즈드 비스(다이뷰틸카마보다이싸이오에이토)다이-μ-옥소다이옥소다이몰리브데넘(sulfurized bis (dibutylcarbamodithioato)di-μ-oxodioxodimolybdenum))을 사용한다.
설퍼라이즈드 비스(다이뷰틸카마보다이싸이오에이토)다이-μ-옥소다이옥소다이몰리브데넘(sulfurized bis (dibutylcarbamodithioato)di-μ-oxodioxodimolybdenum))은 많은 윤활제 제조업체들이 내마모성(Anti-Wear) 향상을 위한 건식 극압첨가제로 사용하고 있으나 본 출원인의 실험을 통하여 결과 값을 분석하여 본 결과 2~5 wt% 까지는 내마모성 개선의 효과가 나타났으나 6 wt% 이상의 첨가는 내마모성(Anti-Wear) 개선에 영향이 없는 것으로 나타났다. 특히 증주제, 기유에 허용 포화치를 넘어서는 6 wt% 이상의 첨가는 청정도를 중요 시 하는 반도체 생산라인에서는 분진(Particle)의 비산, 발진 문제를 발생시킬 수 있는 중요한 요인이다. 본 출원인의 비산 실험을 통하여 보았을 때 기유의 전체 wt% 대비 최대 5 wt%를 넘지 않아야 함을 알 수 있었다.
<실시예 1>
본 발명의 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스의 실시예로서,
가속도 조건 10G 내지 18G 범위, 행정 거리 300㎜ 이내, 하중 조건 400Kgf/㎟ 이하, 0.30초 이하의 방향전환시간에 따른 일일 345,600회 정지 마찰력을 반복적으로 받는 공정 조건에서 사용되는 LM 베어링, 볼스크류 베어링, 일반 볼구름 베어링, 크로스롤러 베어링 부품들에 적용되며, 퍼플루오로폴리에테르(perfluoropolyether: PFPE) 2~15 wt%, 에텐 테트라 플루오로(Ethene, tetrafluoro-, oxidized, polymd., reduced, Me esters, reduced, ethoxylated) 5~10 wt%, 폴리테트라풀루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE) 25~38 wt%, 폴리알파올레핀(polyalphaolefin:PAO-Group Ⅳ) 20~35 wt%, 폴리에틸렌(Polyethylene) 1~5 wt%, 롱 체인 구조의 알코올, 일례로 2-헥실-1-데칸올(2-Hexyl-1-decanol) 0.5~3 wt%, 겔(GEL)타입의 황계 극압 첨가제-(Overbased Sulfonates) 1~5 wt%, 설퍼라이즈드 비스(다이뷰틸카마보다이싸이오에이토)다이-μ-옥소다이옥소다이 몰리브데넘(sulfurized bis (dibutylcarbamodithioato)di-μ-oxodioxodimolybdenum)) 1~5 wt%를 적어도 포함하는 주도 등급 NLGI #3(220 mm ~ 250 mm)의 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스가 제시된다.
본 실시예 1에서는 퍼플루오로폴리에테르(perfluoropolyether: PFPE) 15 wt%, 에텐 테트라 플루오로(Ethene, tetrafluoro-, oxidized, polymd., reduced, Me esters, reduced, ethoxylated) 10 wt%, 폴리테트라풀루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE) 30 wt%, 폴리알파올레핀(polyalphaolefin:PAO-Group Ⅳ) 30 wt%, 폴리에틸렌(Polyethylene) 5 wt%, 2-헥실-1-데칸올(2-Hexyl-1-decanol) 3 wt%, 겔(GEL)타입의 황계 극압 첨가제-(Overbased Sulfonates) 5 wt%, 설퍼라이즈드 비스(다이뷰틸카마보다이싸이오에이토)다이-μ-옥소다이옥소다이 몰리브데넘(sulfurized bis (dibutylcarbamodithioato)di-μ-oxodioxodimolybdenum)) 2 wt%를 사용하여 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스를 제조하였다.
<실시예 2>
본 발명의 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스의 다른 실시예로서,
가속도 조건 10G 내지 18G 범위, 행정 거리 300㎜ 이내, 하중 조건 400Kgf/㎟ 이하, 0.30초 이하의 방향전환시간에 따른 일일 345,600회 정지 마찰력을 반복적으로 받는 공정 조건에서 사용되는 LM 베어링, 볼스크류 베어링, 일반 볼구름 베어링, 크로스롤러 베어링 부품들에 적용되며,
퍼플루오로폴리에테르(perfluoropolyether: PFPE) 5~15 wt%, 에텐 테트라 플루오로(Ethene, tetrafluoro-, oxidized, polymd., reduced, Me esters, reduced, ethoxylated) 3~8 wt%, 폴리테트라풀루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE) 30~40 wt%, 폴리알파올레핀(polyalphaolefin:PAO-Group Ⅳ) 15~30 wt%, 폴리에틸렌(Polyethylene) 5~10 wt%, 롱 체인 구조의 알코올, 일례로 2-헥실-1-데칸올(2-Hexyl-1-decanol) 1~2 wt%, 겔(GEL)타입의 황계 극압 첨가제-(Overbased Sulfonates) 1~5 wt%, 설퍼라이즈드 비스(다이뷰틸카마보다이싸이오에이토)다이-μ-옥소다이옥소다이 몰리브데넘(sulfurized bis (dibutylcarbamodithioato)di-μ-oxodioxodimolybdenum)) 1~5 wt%를 적어도 포함하는 주도 등급 NLGI #3(220 mm ~ 250 mm)의 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스가 제시된다.
본 실시예 2에서는 퍼플루오로폴리에테르(perfluoropolyether: PFPE) 15 wt%, 에텐 테트라 플루오로(Ethene, tetrafluoro-, oxidized, polymd., reduced, Me esters, reduced, ethoxylated) 5 wt%, 폴리테트라풀루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE) 35 wt%, 폴리알파올레핀(polyalphaolefin:PAO-Group Ⅳ) 30 wt%, 폴리에틸렌(Polyethylene) 5 wt%, 2-헥실-1-데칸올(2-Hexyl-1-decanol) 2 wt%, 겔(GEL)타입의 황계 극압 첨가제-(Overbased Sulfonates) 5 wt%, 설퍼라이즈드 비스(다이뷰틸카마보다이싸이오에이토)다이-μ-옥소다이옥소다이 몰리브데넘(sulfurized bis (dibutylcarbamodithioato)di-μ-oxodioxodimolybdenum)) 3 wt%를 사용하여 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스를 제조하였다.
<실시예 3>
본 발명의 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스의 또 다른 실시예로서,
가속도 조건 10G 내지 18G 범위, 행정 거리 300㎜ 이내, 하중 조건 400Kgf/㎟ 이하, 0.30초 이하의 방향전환시간에 따른 일일 345,600회 정지 마찰력을 반복적으로 받는 공정 조건에서 사용되는 LM 베어링, 볼스크류 베어링, 일반 볼구름 베어링, 크로스롤러 베어링 부품들에 적용되며,
퍼플루오로폴리에테르(perfluoropolyether: PFPE) 2~17 wt%, 에텐 테트라 플루오로(Ethene, tetrafluoro-, oxidized, polymd., reduced, Me esters, reduced, ethoxylated) 2~9 wt%, 폴리테트라풀루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE) 25~40 wt%, 폴리알파올레핀(polyalphaolefin:PAO-Group Ⅳ) 20~30 wt%, 폴리에틸렌(Polyethylene) 3~12 wt%, 롱 체인 구조의 알코올, 일례로 2-헥실-1-데칸올(2-Hexyl-1-decanol) 2~3 wt%, 겔(GEL)타입의 황계 극압 첨가제-(Overbased Sulfonates) 1~5 wt%, 설퍼라이즈드 비스(다이뷰틸카마보다이싸이오에이토)다이-μ-옥소다이옥소다이 몰리브데넘(sulfurized bis (dibutylcarbamodithioato)di-μ-oxodioxodimolybdenum)) 1~5 wt%를 적어도 포함하는 주도 등급 NLGI #3(220 mm ~ 250 mm)의 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스가 제시된다.
본 실시예 3에서는 퍼플루오로폴리에테르(perfluoropolyether: PFPE) 15 wt%, 에텐 테트라 플루오로(Ethene, tetrafluoro-, oxidized, polymd., reduced, Me esters, reduced, ethoxylated) 5 wt%, 폴리테트라풀루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE) 35 wt%, 폴리알파올레핀(polyalphaolefin:PAO-Group Ⅳ) 30 wt%, 폴리에틸렌(Polyethylene) 5 wt%, 2-헥실-1-데칸올(2-Hexyl-1-decanol) 2 wt%, 겔(GEL)타입의 황계 극압 첨가제-(Overbased Sulfonates) 4 wt%, 설퍼라이즈드 비스(다이뷰틸카마보다이싸이오에이토)다이-μ-옥소다이옥소다이 몰리브데넘(sulfurized bis (dibutylcarbamodithioato)di-μ-oxodioxodimolybdenum)) 4 wt%를 사용하여 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스를 제조하였다.
<실시예 4>
본 발명의 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스의 또 다른 실시예로서,
가속도 조건 10G 내지 18G 범위, 행정 거리 300㎜ 이내, 하중 조건 400Kgf/㎟ 이하, 0.30초 이하의 방향전환시간에 따른 일일 345,600회 정지 마찰력을 반복적으로 받는 공정 조건에서 사용되는 LM 베어링, 볼스크류 베어링, 일반 볼구름 베어링, 크로스롤러 베어링 부품들에 적용되며,
퍼플루오로폴리에테르(perfluoropolyether: PFPE) 9~15 wt%, 에텐 테트라 플루오로(Ethene, tetrafluoro-, oxidized, polymd., reduced, Me esters, reduced, ethoxylated) 5~10 wt%, 폴리테트라풀루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE) 25~40 wt%, 폴리알파올레핀(polyalphaolefin:PAO-Group Ⅳ) 15~25 wt%, 폴리에틸렌(Polyethylene) 3~12 wt%, 롱 체인 구조의 알코올, 일례로 2-헥실-1-데칸올(2-Hexyl-1-decanol) 3~5 wt%, 겔(GEL)타입의 황계 극압 첨가제-(Overbased Sulfonates) 1~5 wt%, 설퍼라이즈드 비스(다이뷰틸카마보다이싸이오에이토)다이-μ-옥소다이옥소다이 몰리브데넘(sulfurized bis (dibutylcarbamodithioato)di-μ-oxodioxodimolybdenum)) 1~5 wt%를 적어도 포함하는 주도 등급 NLGI #3(220 mm ~ 250 mm)의 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스가 제시된다.
본 실시예 4에서는 퍼플루오로폴리에테르(perfluoropolyether: PFPE) 10 wt%, 에텐 테트라 플루오로(Ethene, tetrafluoro-, oxidized, polymd., reduced, Me esters, reduced, ethoxylated) 5 wt%, 폴리테트라풀루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE) 40 wt%, 폴리알파올레핀(polyalphaolefin:PAO-Group Ⅳ) 25 wt%, 폴리에틸렌(Polyethylene) 5 wt%, 2-헥실-1-데칸올(2-Hexyl-1-decanol) 5 wt%, 겔(GEL)타입의 황계 극압 첨가제-(Overbased Sulfonates) 5 wt%, 설퍼라이즈드 비스(다이뷰틸카마보다이싸이오에이토)다이-μ-옥소다이옥소다이 몰리브데넘(sulfurized bis (dibutylcarbamodithioato)di-μ-oxodioxodimolybdenum)) 5 wt%를 사용하여 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스를 제조하였다.
위 제시된 퍼플루오로폴리에테르(perfluoropolyether: PFPE)의 종류는 M, Z 계열을 말하며 M 계열 및 Z 계열은 솔베이사의 윤활제(PFPE) 제품 명칭 "Fomblin®M"및 "Fomblin®Z"의 윤활제 종류를 나타낸다.
기존의 대부분의 불소 함유 그리스의 기유는 솔베이사의 Fomblin®PFPE를 사용하되, 솔베이사의 Fomblin®PFPE"Y,M,W,Z"종류 중, 중저가인 "Y" 타입을 사용하고 있다(여기에서 Y, M, W, Z는 미국 솔베이사의 윤활제(PFPE) 제품 명칭 "Fomblin®Y", "Fomblin®M","Fomblin®W","Fomblin®Z"의 윤활제 종류를 나타낸다).
이하 Fomblin®Y", "Fomblin®M","Fomblin®W","Fomblin®Z"의 종류와 특성 및 점도지수에 관한 내용은 기출원된 등록특허 제10-2134093호에 개시된 기술 내용을 참고할 수 있는 관계로 생략하도록 한다.
상기 본 발명의 실시예들의 기유(base)인 퍼플루오로폴리에테르(perfluoropolyether: PFPE)는 솔베이사의 Fomblin®PFPE를 사용하되, 솔베이사의 Fomblin®PFPE"Y,M,W,Z"타입 종류 중 점도 지수가 300 이상을 나타내는 "M" 또는 "Z" 타입을 사용하여 반도체 장비에서 그리스 요구 조건인 고온 안정성을 향상하게 되었다.
상기 솔베이사의 Fomblin®PFPE의 "M" 타입과 "Z"타입 윤활기유에 대한 4볼-내마모도 시험(ASTM D 2266 기준) 결과에 대한 구체적인 내용은 기출원된 등록특허 제10-2134093호에 개시된 기술 내용을 참고할 수 있는 관계로 생략하도록 한다.
상기 "M" 타입 및 "Z" 타입 퍼플루오로폴리에테르(perfluoropolyether: PFPE)는, "Y" 타입에 비해 고온 에서의 안정성이 매우 뛰어나고, 윤활막이 얇으면서 압력에 강하고 초기 윤활성이 우수하다. 구체적인 내용은 기출원된 등록특허 제10-2134093호에 개시된 기술 내용을 참고할 수 있는 관계로 생략하도록 한다.
본 발명의 상기 실시예들의 첨가제는 상술한 바와 같이 반도체장비의 내마모성과 직접 관계가 있으므로, 고가인 반도체장비의 수명을 좌우한다.
또한, 첨가제에 대한 구체적인 내용은 기출원된 등록특허 제10-2134093호에 개시된 기술 내용을 참고할 수 있는 관계로 생략하도록 한다.
<반도체장비 적용을 위한 내마모도의 근본적인 향상을 위한 실험>
클린룸 내 반도체장비에 적용되는 기존의 지방산 비누계 그리스 및 PFPE와 PTFE의 단순 교반형 불소그리스의 4볼-내마모도 시험(ASTM D 2266 기준) 결과 값은 0.966 ~ 1.423mm까지 다양한 편차가 분포하여 반도체 생산업체의 내마모도 개선 요구로 기존 내마모도 수치보다 낮은 0.6mm 이내(내부 관리 기준 0.5mm 이하) 조건의 기준을 요구함에 따라 유기계 이황화몰리브덴 및 DoverphosEP-425의 첨가제만으로는 내마모도(Anti-wear) 향상에의 한계와 그리스의 내구성, 이유문제, 오염물질 파티클 비산, 발진의 한계를 인식함과 동시에 반도체 장비 세대별 발전에 따른 고속화, 청정성의 요구조건이 극대화되어 신규 적용 그리스에 대한 성능 개선이 필수적인 상황이다.
이를 위하여 본 출원인은 그리스의 본 성능 시험 전 사전 성능 시험을 아래와 같이 진행한다.
Ⅰ. 불소기유 PFPE + PAO 반응 비율 별 기유 윤활성능 향상(4볼-내마모도 시험)
Ⅱ. 각 반응 윤활기유와 증주제(PTFE)의 조합에 따른 4볼-내마모도 시험
Ⅲ. 기존 Doverphos EP-425 극압 첨가제(Extreme Pressure Additive) 대체물질 선정 및 함유량 조절 - 4볼-내 마모도 및 방청성 시험
Ⅳ. 그리스의 이유 및 윤활막 표면에너지를 낮추어 비산, 발진을 최소화하는 첨가제 선정 및 함유량 조절 - 비산 및 발진 시험
Ⅴ. Ⅰ~Ⅳ 까지 성능 우위 구성의 그리스 내하중성(ASTM D2596) 시험
→ 기존 日 'T'社 AF*그리스와 당사 출원 그리스 비교
위 5가지 시험을 진행하였다.
Ⅰ. 불소기유 PFPE + PAO 반응 비율 별 기유 윤활성능 향상
불소기유 PFPE + PAO 반응비율 별 기유 윤활성능 실험 진행의 결과는 아래 [표 1]과 같다.
(아래 wt%는 그리스 전체를 100 wt% 기준으로 표기함)
구성 기유종류 4구 내마모성 마모흔(mm) 마찰계수
PFPE(2~15wt%) + PAO(20~35 wt%) - 1차 ‘A’ 타입 0.486 0.0254
PFPE(2~15wt%) + PAO(20~35 wt%) - 2차 0.462 0.0229
PFPE(5~15wt%) + PAO(15~30 wt%) - 1차 ‘B’ 타입 0.447 0.0236
PFPE(5~15wt%) + PAO(15~30 wt%) - 2차 0.436 0.0193
PFPE(2~17wt%) + PAO(20~30 wt%) - 1차 ‘C’ 타입 0.475 0.0242
PFPE(2~17wt%) + PAO(20~30 wt%) - 2차 0.445 0.0216
PFPE(9~15wt%) + PAO(15~25 wt%) - 1차 ‘D’ 타입 0.463 0.0231
PFPE(9~15wt%) + PAO(15~25 wt%) - 2차 0.438 0.0202
위 윤활기유의 4볼-내마모도 실험을 진행한 결과, 4구시험 내마모도(㎜) 마모흔 값은 0.436 ~ 0.486의 수치와 마찰계수 0.0193 ~ 0.0254의 범위로 나타났다.
기존 (단순)교반형 불소그리스의 4구 내마모 마모흔 0.966~1.423 mm 대비 현저히 낮은 마모량을 나타내고 마찰계수도 기대 이상의 효과가 있었다.
Ⅱ. 상기 [표 1]의 각 반응 윤활기유와 증주제 (PTFE)의 조합에 따른 4볼-내마모도 시험 결과는 아래 [표 2]와 같다.
구성 4구 내마모성 마모흔(mm) 마찰계수
‘A’타입 기유 + PTFE(25~38 wt%) - 1차 0.462 0.0241
‘A’타입 기유 + PTFE(25~38 wt%) - 2차 0.454 0.0212
‘B’타입 기유 + PTFE(30~40 wt%) - 1차 0.438 0.0203
‘B’타입 기유 + PTFE(30~40 wt%) - 2차 0.421 0.0187
‘C’타입 기유 + PTFE(25~40 wt%) - 1차 0.460 0.0227
‘C’타입 기유 + PTFE(25~40 wt%) - 2차 0.436 0.0201
‘D’타입 기유 + PTFE(25~40 wt%) - 1차 0.452 0.0218
‘D’타입 기유 + PTFE(25~40 wt%) - 2차 0.412 0.0197
상기 [표 1]의 윤활기유 + 증주제 비율 별 그리스화 제품 4볼-내마모도 실험을 진행한 결과, 4구시험 내마모도(㎜) 마모흔 값은 0.412 ~ 0.462의 수치와 마찰계수 0.0187 ~ 0.0241의 범위로 나타났다.
각 윤활기유(PFPE + PAO)의 기존 수치 대비 PTFE의 윤활성 부가에 따른 4구시험 내마모도(㎜) 마모흔 값이 약 0.008~0.026, 마찰계수가 약 0.0005 ~ 0.0033 감소된 개선수치를 확인할 수 있다.
Ⅲ. 기존 Doverphos EP-425 극압 첨가제(Extreme Pressure Additive) 대체물질
상기 (반응형)불소기유 (PFPE+PAO)와 증주제 PTFE의 조합으로 실험한 결과를 토대로 그리스 전체의 윤활내구성, 내마모도의 개선을 위하여 기존 극압첨가제(Extreme Pressure Additive) 보다 성능이 우수하며 윤활기유 및 그리스 증주제와의 이유의 문제를 개선하는 대체 첨가제의 선정과 함량 별 4구시험 내마모도(㎜)및 마찰계수의 시험이 필요하다.
첨가제 중 극압 첨가제(Extreme Pressure Additive)는 금속과 금속이 만나는 부위에서 화학작용을 하여 마모를 줄여주는 기능을 갖는다. 금속과 금속이 만나는 마찰 부위는 각종 윤활유로서 윤활작용을 하지만, 마찰 부위에 국소적으로 금속과 금속 간의 접촉이 발생된다. 극압첨가제는 극성(Polar)을 가진 분자로 되어 있으며, 이러한 첨가제가 금속과 금속 간의 접촉에서 금속끼리 마찰되지 않도록 하는 기능을 갖는다.
그러나 시중에 일반적으로 사용되는 극압 첨가제는 염소(Cl), 황(S), 인(P) 성분의 액상 형태가 대부분이며 이는 PFPE와의 용해성이 매우 불량하여 PFPE와 극성을 가지는 분리현상을 발생시켜 파티클 비산, 인체 유해성 문제, 장기간 금속표면 부식에 의한 방청성 불량, 2차 오염물질 발생 등 여러 가지 문제가 제기되어 반도체 생산라인에 적합하지 않은 물질이다.
개선된 첨가제 물색 중 그리스와 같은 겔(GEL)형태의 LUBRIZOL社의 LUBRIZOL® 5283C에 대한 극압성, 방청성, 이유방지의 특성을 알게 되었고 이 제품을 [표 2] 그리스 구성 중 결과 값이 가장 양호하다고 판단되는 <실시예 4>-('D'타입기유 + PTFE(25~40 wt%))에 대하여 3 wt%, 5 wt% 및 7 wt 첨가하여 내마모도, 방청성의 실험을 진행하였다.
결과는 아래 [표 3]과 같다.
구성 4구 내마모성 마모흔(mm) 마찰계수
‘D’타입 기유 + PTFE(25~40 wt%) +5283C 3wt%- 1차 0.431 0.0208
‘D’타입 기유 + PTFE(25~40 wt%) +5283C 3wt%- 2차 0.399 0.0194
‘D’타입 기유 + PTFE(25~40 wt%) +5283C 5wt%- 1차 0.419 0.0201
‘D’타입 기유 + PTFE(25~40 wt%) +5283C 5wt%- 2차 0.413 0.0198
‘D’타입 기유 + PTFE(25~40 wt%) +5283C 7wt%- 1차 0.437 0.0215
‘D’타입 기유 + PTFE(25~40 wt%) +5283C 7wt%- 2차 0.432 0.0221
[표 2]의 그리스 구성 중 <실시 예 4>-('D'타입기유 + PTFE(25~40 wt%)) 를 베이스로 LUBRIZOL® 5283C을 3wt%, 5wt%, 7wt% 첨가 후 4구-내마모성 결과값을 보았을 때 3wt%~5wt%의 첨가 비율에서 효과가 있었다(이후, 5283C의 첨가량을 8wt%이상 추가 하는 것은 내마모도의 악화 또는 성능개선의 효과가 없는 관계로 실험수치는 생략한다).
LUBRIZOL® 5283C을 3wt%, 5wt% 첨가 후 4구-내마모성 값(0.588㎜)이 첨가 전 대비 3.2%~4.7%의 내마모도 향상을 나타내었다. 이러한 내마모도의 수치가 작다고 느껴질 수 있으나 각종 윤활제의 4구-내마모성 시험(ASTM D 2266)을 진행하였을 때 마모흔 1.0mm~0.5mm 범위의 마모흔 수치는 쉽게 낮출 수 있으나 보통 0.4mm~0.5mm 사이에서 마모흔 수치를 1/100mm 단위로 낮추는 것이 쉽지 않은 것이 현실이다.
또한 이와 관련하여 마찰계수의 수치도 평균적으로 낮아짐을 알 수 있다.
이와 더불어 5283C의 방청성을 검증하기 위하여 KS M 2109 시험법에 따른 염수 5%분무 시험을 5283C를 첨가하지 않은 [표 2]의 4가지 그리스 조성과 5283C를 첨가한 [표 3]의 3가지 그리스 조성으로 진행한 결과는 아래[표 4]와 같다.
구성 염수 5%분무
시험시간(hr) 		방청 여부
‘A’타입 기유 + PTFE(25~38 wt%) 72 O
‘B’타입 기유 + PTFE(30~40 wt%) 72 O
‘C’타입 기유 + PTFE(25~40 wt%) 72 O
‘D’타입 기유 + PTFE(25~40 wt%) 96 O
‘D’타입 기유 + PTFE(25~40 wt%) +5283C 3wt% 120 O
‘D’타입 기유 + PTFE(25~40 wt%) +5283C 5wt% 180 X
‘D’타입 기유 + PTFE(25~40 wt%) +5283C 7wt% 180 X
LUBRIZOL® 5283C의 방청성은 첨가 시 방청효과를 확인 할 수 있었으며 첨가비율 3wt%, 5wt%, 7wt%의 진행 결과는 3wt%의 첨가비율도 양호하나 5wt%이상에서 매우 우수한 결과 값을 나타났다.
상기 [표 3]의 4구-내마모성과 [표 4]의 염수 5%분무 방청성 결과를 보았을 때 'D'타입 기유 + PTFE(25~40 wt%) +5283C 5wt%의 조성이 가장 이상적임을 알 수 있다.
Ⅳ. 그리스의 이유방지 및 윤활막 표면에너지를 낮추어 비산, 발진을 최소화하는 첨가제 선정 및 함유량 조절
윤활(내구)성 외에도 클린룸 내 윤활 그리스의 주요 성능 중 한가지는 윤활기유의 이유 방지 및 그리스 비산, 발진량을 최소화하는 것이다(일반적으로 초기가동 시 윤활대응을 위하여 5wt% 이내의 이유도는 허용을 하지만 클린룸 내에서 5wt% 이내 이유도 파티클 비산, 발진의 오염인자로 작용하기에 이유도 0wt%에 가까운 그리스가 요구된다).
이유방지를 위하여 기존 이유방지 첨가제를 넣거나 별도의 증주제의 탄력성 부가를 위한 가공처리 방법 등이 있으나 근본적인 윤활기유와 증주제와의 분리를 방지하기 위하여 단일 증주제 방식이 아닌 2차 이유방지를 위한 증주제 기능 물질이 필요하다.
또한 비산, 발진량을 최소화하기 위하여 그리스의 비중(ρ) 을 높이는 것과 그리스 도포 시 윤활막 표면에너지를 낮추어 그리스 자체의 비산, 발진을 막고 외부 이 물질의 부착을 방지하는 매커니즘을 위한 화학적 설계가 필요하다.
이를 위하여 폴리머 첨가제로 폴리에틸렌(Polyethylene : 분자량 = 50,000~250,000, 밀도 = 0.94gram/cc)을 상기 [표 1]의 반응형 윤활기유에 화학적으로 용해시키고 [표 4]의 구성으로 그리스를 완성 시 폴리에틸렌 1~12 wt% 첨가의 효과는 아래와 같은 성능을 나타내었다.
1) 요변성(thixotrophy) : 응력을 가하면 연화되나 응력이 제거되면 원상복구됨, 충분한 유막을 형성하도록 함
2) 비극성(전기적으로 중성) : 전기적으로 극성을 갖지 않기 때문에 윤활표면에 첨가제보다 먼저 부착하여 첨가제의 작용을 방해하지 않음. 따라서, 첨가제의 효과를 극대화함
3) 이유도를 최소화 : 유분리를 억제하여 비산, 발진을 방지함
4) 화학적으로 비반응성 : 그리스의 산화, 열화를 방지하여 장기간의 수명을 보장함
상기와 같은 성능을 나타내는 폴리에틸렌을 1~9wt% 범위로 첨가하였을 때에는 파티클 발생이 급격히 줄어들고 4구 내마모성(그리스 윤활성) 시험값에 변화가 없었다. 즉, 윤활성능의 저하가 나타나지 않았다.
10~12wt% 범위로 첨가하였을 때에는 파티클 저하의 성능이 나타나지 않았으며 4구 내마모성(그리스 윤활성)의 미미한 저하 변화량(0.05mm)이 나타나기 시작하였다.
반면, 폴리에틸렌이 13~18wt% 범위로 첨가된 조성의 그리스 6종에 대하여 시험결과 1) 더 이상 파티클 발생이 줄어드는 효과가 발생하지 않고 2) 4구 내마모성(그리스 윤활성) 시험 시 마모흔의 크기가 1.2mm이상을 나타내며 그리스 윤활성능이 급격히 저하되었다. 즉, 그리스의 윤활성과 반대의 성질인 접착성이 크게 증가하여 폴리에틸렌 첨가 주요 목적인 요변성(Thixotropy)의 기능이 상실 되었다.
최종 완성된 그리스의 베어링 운동 시 파티클 비산, 발진에 대한 사전 시험은 국내 'S"전자 주관 아래 일본 대표적 베어링 회사인 日 'NSK'社 에서 진행 하였다.
비산, 발진 사전 성능시험 조건 및 결과는 아래와 같다.
1) 비산 시험
볼스크류 베어링 축경: Ø 12, 리드: 30mm, 강구경: 2.00mm, 스트로크: 390mm, 예압형식：오버사이즈 볼 예압, 최고회전수：2500min-1, 가속도: 0.4G, 왕복횟수 : 1,000회 시험 완료 후 비산량 없음 확인으로 합격 여부 판정.
'HT-Z1(본 발명)'은 비산량 전혀 없음으로 확인.
2) 발진 시험
LM형번 : NS201300ALC1T01PCZ, 스트로크：1,000mm, 강구경：3.175mm, 예압하중 : 680N(5.5％C100）, 속도：1.5m/sec, 주입유량：0.001 m3/min, 측정공간 : 0.02832㎥, 발진측정기 ：TSI Condensation Particle Counter Model 3772, 측정입자직경：10∼3000nm, 측정시간 : 120분 기준으로 진행 후,
도 1을 참고하면, 기존 타사 (불소)그리스 입자수는 1,000,000 EA인 반면 본 발명의 'HT-Z1' 의 입자수는 80,000~90,000 EA로 본 발명의 'HT-Z1'은 타사 그리스 대비 발진량 면에서 10% 미만의 결과를 얻었다.
Ⅴ. 최종 완성된 그리스의 4볼-내하중성(ASTM D2596) 시험
기존 日 'T'社 AF*그리스와 당사 출원 그리스 비교
기존 日 ‘T’社 AF*그리스 ‘HT-Z1’(본 발명)
160 kgf 480 kgf
상기 Ⅰ~Ⅴ의 그리스 사전 시험 평가를 완료 후,
본격적인 그리스 윤활 내구성 본 성능 시험 조건 및 결과를 아래와 같이 제시한다.
1) 그리스 윤활 내구성 본 성능시험 조건
● LM 베어링 왕복시험(Die-attach 내 LM베어링 유사 동작조건 적용)
- LM 베어링 : 형번 NH252080ANCT01PCZ, 강구경：4.7625mm, 등속5.4m/s, 가감속 10.0G, 스트로크 1.5m, 면압 : 1.9GPa, 122㎞/日(총 22,000㎞ 주행-180일 후 LM블럭 파손, 강구이탈 여부 기준)
● 크로스롤러 베어링(Wire-bonding 하단 X,Y축 몰드 베이스 유사 동작조건 적용)
- 크로스롤러 베어링 : 형번IKO [CRWG4-200H], 스트로크4 mm[Amp. 2 mm], 주기 : 25 Hz[Rectangular Wave], 가속도 : 18G, 가동 시간 : 120 h(41.47 km), 총 55km 주행 후 피니언 기어 및 롤러 파손여부, 그리스 변색 상태 기준
2) 그리스 윤활 내구성 본 성능시험 결과
LM 베어링의 왕복시험(Die-attach 적용)
주행거리 (km) 파손 형태 합격여부
타사 ‘A’(일본) 5,500 엔드캡 파손
(강구이탈)		 불합격
타사 ‘B’(일본) 2,700 엔드캡 파손
(강구이탈)		 불합격
타사 ‘C’(국내) 1,780 엔드캡 파손
(강구이탈)		 불합격
‘HT-Z1’(본 발명) 22,000 없음 합격
[표 6] 및 도 2를 참고하면, 기존 타사 'A''B' (일본)과 타사 'C'(국내) 모두 6,000km 이내에서 파손되며 LM블럭 내 엔드캡 파손 및 강구 이탈이 진행되었으며 LM레일 표면에 그리스 및 마모의 파티클 오염물질 부착으로 클린룸 내 적용 불가인 반면,
본 발명의 'HT-Z1'은 요구조건 22,000km를 충족하며 LM블럭 엔드캡 파손없이 LM레일 표면에 그리스 및 마모의 파티클 오염물질 부착현상 없이 청정한 상태를 나타내었다.
크로스롤러 베어링(Wire-bonding 적용)
주행거리 (km) 파손 형태 합격여부
타사 ‘D’(대만) 8.2 피니언 기어 파손
그리스 황변		 불합격
타사 ‘E’(국내) 15.6 피니언 기어 파손
롤러 마모심각		 불합격
‘HT-Z1’(본 발명) 55 없음 합격
[표 7] 및 도 3을 참고하면, 기존 타사 'D'(대만), 타사'E'(국내) 모두 20km 이 내에서 중심 축 피니언 기어의 파손이 심각하여 롤러의 마모 및 그리스의 열, 탄화 현상으로 인한 진동이 발생한 반면,
본 발명의 'HT-Z1'은 요구조건 41.47km를 충족하며 55km 주행 후 피니언 기어, 롤러의 마모흔적이 없으며, 그리스에 대한 색상, 성능 변형이 없었다.
참고로 윤활유, 그리스 등의 윤활제품은 금속표면 사이의 마찰계수를 낮추어 마찰열을 줄이며 마찰열에 의한 윤활제의 손상을 방지하고 윤활제품 사용의 근본적인 목적은 기계장치의 수명을 연장하는 것이다(모든 윤활제품의 경쟁은 이 마찰계수를 낮추고 윤활 내구성을 유지함이 관건이다).
본 발명의 클린룸 내 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스는 반도체장비에 사용되는 특성상 10,000 클래스(class) 이하의 클린룸의 제조 환경에서, 혼합용 용기에 조성 성분들을 상술한 실시예들의 조성비에 기초하여 넣고, 일정 시간 혼합과정을 거쳐 겔(Gel)상태로 제조하고, 1차 3밀(mill) 압연과정을 거쳐 3차 3밀(mill) 압연과정을 통하여 상기 증주제를 일정한 비율로 분포시켜 증주제와 기유의 분리 현상(oil separation)을 최소화되도록 제조된다.
상기 공정으로 제조된 본 발명의 불소 함유 그리스는 반도체 조립공정 장비에 사용했을 때 윤활막의 두께가 보다 얇고 금속 표면과 이온 결합하며 윤활 강도가 강하여 400kgf 까지의 하중에서 파손되지 않는 열, 산화 안정성이 뛰어난 반영구적인 윤활 형태를 형성한다.
또한, 주도등급 "#3"(220~250 : ASTM D217)으로 설계하여 Die-attach, Wire-bonding 장비의 특성 상 하중 조건 400Kgf/㎟ 이하 경하중, 베어링 부품 형번 25㎜이하 범위의 작고 협소한 공간 내 대부분 200mm 이내 짧은 스트로크 범위에서 기존 그리스 제거, 세정 및 그리스 재주입 또는 재급유가 현실적으로 어려운 만큼 장비 초기 조립 시 그리스를 도포, 충진 하여 2년 이상의 장기 재급유 주기에 대응하고, 이유 및 그리스의 흐름성을 방지하여 파티클 비산, 발진을 최소화하는 것이 필수적이다.
이와 같이 Die-attach, Wire-bonding 장비 적용 그리스는 특성 상 그리스 주도 등급은 단단(Hard)하게 설계하고 이유를 방지하여 파티클 비산, 발진을 최소화하고, 그리스 내 윤활기유의 점도등급(Viscosity Grade)은 생산장비 내 베어링의 Speed Factor(Dm.N)가 620,000~950,000임을 고려하여 15~ 32 ㎟/s 범위로 구성하여 10G 이상의 고속에 대응하며, 윤활기유의 내구성 품질이 우수한 합성유를 적용하여야 고온에서 안정성이 매우 높고, 장비의 마모를 방지하는 성능이 우수하다.
본 발명의 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스의 물성치 시험 성적은 아래 [표 8]과 같다.
시험항목 단위 규격 본 발명 시험방법
혼화주도(25℃) 1/10mm 220-250 240 KS M 2032
NLGI 등급 - 3 3 -
증주제 - - PTFE -
기유점도(VG 40℃, 100℃) cSt - 15~32, 6~12 KS M 2014
적점 ℃ 220 이상 없음 KS M 2033
동판부식(100℃/24h) - 색변화없을 것 1a KS M 2088
증발량(99℃/22h) % 1.8 이하 0.19 KS M 2037
혼화안정도(25℃) 1/10mm 250 이하 238 KS M 2051
이유도(100℃/24h) % 5.0 이하 0.08 KS M 2050
4볼 wear mm - 0.412 ASTM D2266
또한, 본 발명의 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스와 기존 사용 중인 반도체 장비용 타사 제품의 그리스(A,B 제품)의 비교는 아래 [표 9]와 같다.
시험항목 ASTM KS M A 제품 B 제품 본 발명 제품
주도(NLGI) ASTM D217 　 # 1 #3 #3
증주제 - - Li soap Li soap PTFE
기유Type 종류 - Phenyl Ether Group 3 PFPE + PAO
VG 40℃ ASTM D445 KS M 2014 113.9 32 15~32
VG 100℃ 13.91 3 6~12
증발량 wt% ASTM D972 KS M 2037 1.96 5.6 0.19
이유도 wt% ASTM D1742 KS M 2050 3.4 6.1 0.08
동판부식 ASTM D4048 KS M 2088 1a 1a 1a
4볼 마모 mm ASTM D2266 1.72 0.989 0.412
4볼 극압 kgf ASTM D2596 160 185 400 이하
점도지수 ASTM D2270 KS M 2014 135 123 195~220
상술한 본 발명의 실시예는 본 발명의 다양한 실시예 중 일부에 불과하다. 본 발명의 기유로 퍼플루오로폴리에테르(perfluoropolyether: PFPE) + 합성유(PAO)를 만들어 주는 반응형 불소원료(Polymer Modifier)를 이용하여 두 물질의 장점만을 가진 점도등급 VG15~32cSt 반응기유를 사용하며, 증주제로 서스펜딩(Suspending)과 크리스탈(Crystal) 결정구조를 혼합한 나노미터(nm) 입자의 폴리테트라풀루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE) 사용과 , 첨가제로 유기계 설퍼라이즈드 비스(다이뷰틸카마보다이싸이오에이토)다이-μ-옥소다이옥소다이몰리브데넘(sulfurized bis (dibutylcarbamodithioato)di-μ-oxodioxodimolybdenum)) 5 wt% 이내, 롱 체인 구조의 알코올, 일례로 2-헥실-1-데칸올(2-Hexyl-1-decanol) 0.5~3 wt%, 겔(GEL)타입의 황계 극압 첨가제-(Overbased Sulfonates) 1~5 wt%, 폴리에틸렌(Polyethylene) 1~12 wt%를 적어도 포함하는 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스에 관한 기술적 사상에 포함되는 다양한 실시 예가 본 발명의 보호범위에 해당하는 것은 당연하다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면, 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 발명의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 가속도 조건 10G 내지 18G 범위, 행정 거리 300㎜ 이내, 하중 조건 400Kgf/㎟ 이하, 0.30초 이하의 방향전환시간에 따른 일일 345,600회 정지 마찰력을 반복적으로 받는 공정 조건에서 사용되는 LM 베어링, 볼스크류 베어링, 일반 볼구름 베어링, 크로스롤러 베어링 부품들에 적용되며,
    퍼플루오로폴리에테르(perfluoropolyether: PFPE) 2~15 wt%, 에텐 테트라 플루오로(Ethene, tetrafluoro-) 5~10 wt%, 폴리테트라풀루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE) 25~38 wt%, 폴리알파올레핀(polyalphaolefin) 20~35 wt%, 폴리에틸렌(Polyethylene) 1~5 wt%, 2-헥실-1-데칸올(2-Hexyl-1-decanol) 0.5~3 wt%, 겔(GEL)타입의 황계 극압 첨가제-(Overbased Sulfonates) 1~5 wt%, 설퍼라이즈드 비스(다이뷰틸카마보다이싸이오에이토)다이-μ-옥소다이옥소다이 몰리브데넘(sulfurized bis (dibutylcarbamodithioato)di-μ-oxodioxodimolybdenum)) 1~5 wt%를 적어도 포함하고,
    주도 등급 NLGI #3 인 것을 특징으로 하는 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스.
  2. 가속도 조건 10G 내지 18G 범위, 행정 거리 300㎜ 이내, 하중 조건 400Kgf/㎟ 이하, 0.30초 이하의 방향전환시간에 따른 일일 345,600회 정지 마찰력을 반복적으로 받는 공정 조건에서 사용되는 LM 베어링, 볼스크류 베어링, 일반 볼구름 베어링, 크로스롤러 베어링 부품들에 적용되며,
    퍼플루오로폴리에테르(perfluoropolyether: PFPE) 5~15 wt%, 에텐 테트라 플루오로(Ethene, tetrafluoro-) 3~8 wt%, 폴리테트라풀루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE) 30~40 wt%, 폴리알파올레핀(polyalphaolefin) 15~30 wt%, 폴리에틸렌(Polyethylene) 5~10 wt%, 2-헥실-1-데칸올(2-Hexyl-1-decanol) 1~2 wt%, 겔(GEL)타입의 황계 극압 첨가제-(Overbased Sulfonates) 1~5 wt%, 설퍼라이즈드 비스(다이뷰틸카마보다이싸이오에이토)다이-μ-옥소다이옥소다이 몰리브데넘(sulfurized bis (dibutylcarbamodithioato)di-μ-oxodioxodimolybdenum)) 1~5 wt%를 적어도 포함하고,
    주도 등급 NLGI #3 인 것을 특징으로 하는 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스.
  3. 가속도 조건 10G 내지 18G 범위, 행정 거리 300㎜ 이내, 하중 조건 400Kgf/㎟ 이하, 0.30초 이하의 방향전환시간에 따른 일일 345,600회 정지 마찰력을 반복적으로 받는 공정 조건에서 사용되는 LM 베어링, 볼스크류 베어링, 일반 볼구름 베어링, 크로스롤러 베어링 부품들에 적용되며,
    퍼플루오로폴리에테르(perfluoropolyether: PFPE) 2~17 wt%, 에텐 테트라 플루오로(Ethene, tetrafluoro-) 2~9 wt%, 폴리테트라풀루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE) 25~40 wt%, 폴리알파올레핀(polyalphaolefin) 20~30 wt%, 폴리에틸렌(Polyethylene) 3~12 wt%, 2-헥실-1-데칸올(2-Hexyl-1-decanol) 2~3 wt%, 겔(GEL)타입의 황계 극압 첨가제-(Overbased Sulfonates) 1~5 wt%, 설퍼라이즈드 비스(다이뷰틸카마보다이싸이오에이토)다이-μ-옥소다이옥소다이 몰리브데넘(sulfurized bis (dibutylcarbamodithioato)di-μ-oxodioxodimolybdenum)) 1~5 wt%를 적어도 포함하고,
    주도 등급 NLGI #3 인 것을 특징으로 하는 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스.
  4. 가속도 조건 10G 내지 18G 범위, 행정 거리 300㎜ 이내, 하중 조건 400Kgf/㎟ 이하, 0.30초 이하의 방향전환시간에 따른 일일 345,600회 정지 마찰력을 반복적으로 받는 공정 조건에서 사용되는 LM 베어링, 볼스크류 베어링, 일반 볼구름 베어링, 크로스롤러 베어링 부품들에 적용되며,
    퍼플루오로폴리에테르(perfluoropolyether: PFPE) 9~15 wt%, 에텐 테트라 플루오로(Ethene, tetrafluoro-) 5~10 wt%, 폴리테트라풀루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE) 25~40 wt%, 폴리알파올레핀(polyalphaolefin) 15~25 wt%, 폴리에틸렌(Polyethylene) 3~12 wt%, 2-헥실-1-데칸올(2-Hexyl-1-decanol) 3~5 wt%, 겔(GEL)타입의 황계 극압 첨가제-(Overbased Sulfonates) 1~5 wt%, 설퍼라이즈드 비스(다이뷰틸카마보다이싸이오에이토)다이-μ-옥소다이옥소다이 몰리브데넘(sulfurized bis (dibutylcarbamodithioato)di-μ-oxodioxodimolybdenum)) 1~5 wt%를 적어도 포함하고,
    주도 등급 NLGI #3 인 것을 특징으로 하는 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 퍼플루오로폴리에테르(perfluoropolyether: PFPE), 폴리알파올레핀(polyalphaolefin) 및 에텐 테트라 플루오로(Ethene, tetrafluoro-)로 구성되는 윤활기유의 점도가 40℃에서 15 내지 32cSt이고, 100℃에서 6 내지 12cSt인 것을 특징으로 하는 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불소 함유 그리스의 이유도(wt%)가 0.5 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불소 함유 그리스의 4볼 마모테스트(ASTM D2266) 결과가 0.40mm 내지 0.49mm인 것을 특징으로 하는 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불소 함유 그리스의 4볼 하중테스트(ASTM D2596) 결과가 200kgf 내지 400kgf인 것을 특징으로 하는 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 설퍼라이즈드 비스(다이뷰틸카마보다이싸이오에이토)다이-μ-옥소다이옥소다이몰리브데넘(sulfurized bis (dibutylcarbamodithioato)di-μ-oxodioxodimolybdenum))는 노란색의 이황화몰리브덴으로서, 고온 260℃ 이상에서 색상이 노랑색에서 진녹색으로 변하는 성질을 이용하여 반도체장비 180℃ 이상 온도상승의 경고 지표로 활용되는 것을 특징으로 하는 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불소 함유 그리스는 상기 겔(GEL)타입의 황계 극압 첨가제-(Overbased Sulfonates)를 포함하여 염수 5% 분무(KS M 2109) 시험 기준 120시간 이상의 방청 성능을 나타내는 것을 특징으로 하는 반도체 생산장비 적용 불소 함유 그리스.
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