클린룸에서 베어링이 오염원이 되는 구조
웨이퍼 불량을 추적하다 보면 의외의 지점에서 파티클이 나옵니다. 반송 로봇의 관절, 컨베이어 롤러, FOUP 개폐부 — 전부 베어링이 들어가는 회전부입니다.
일반 강(鋼) 베어링이 클린룸에서 만드는 오염은 3가지 경로입니다. ① 금속 마모 분진 ② 그리스 기화(아웃가싱) ③ 부식 입자. PEEK 베어링은 이 3가지 경로를 소재 차원에서 끊습니다.
이유 1 — 파티클: 마모 분진이 적고, 나와도 연질이다
PEEK(폴리에테르에테르케톤)는 수지 자체에 윤활성이 있는 자기윤활 소재입니다. 금속끼리 구르는 베어링과 달리 마찰 계수가 낮아 마모 분진 발생량 자체가 적습니다.
더 중요한 차이는 분진의 성질입니다. 금속 마모 분진은 경질(hard) 입자라 웨이퍼 표면에 닿으면 스크래치를 만들고, 자성이 있어 정전기적으로 달라붙습니다. PEEK 마모 입자는 연질(soft) 수지 입자입니다. 발생량이 적고, 발생해도 손상 위험이 상대적으로 낮습니다.
이유 2 — 무급지: 그리스라는 오염원을 아예 없앤다
클린룸 오염원 중 가장 통제하기 어려운 것이 그리스입니다. 그리스는 온도가 올라가면 기화되어 아웃가싱을 만들고, 시간이 지나면 새어 나와 주변을 오염시키며, 재급유 작업 자체가 클린룸 반입 리스크입니다.
PEEK 링 + 세라믹(또는 유리) 볼 + PTFE 케이지 조합은 그리스 없이 운전이 가능합니다. PTFE 케이지가 볼에 미세한 윤활막을 전이시키는 구조라 재급유가 필요 없습니다. 그리스가 없으면 아웃가싱도, 누유도, 재급유 인건비도 없습니다.
이유 3 — 내화학: 세정·에칭 라인 옆에서도 부식이 없다
반도체 라인의 세정·에칭 구역은 산·알칼리 증기가 상존합니다. 일반 강 베어링은 이 환경에서 녹이 슬고, 녹 입자는 그대로 파티클이 됩니다. STS304조차 염산·불산 계열에는 공식(pitting)이 발생합니다.
PEEK는 산·알칼리·유기용제 대부분에 화학적으로 안정합니다. 세정 라인 주변 롤러, 약액 이송부 인접 회전부처럼 화학 증기에 노출되는 위치에서 부식 입자 발생을 원천 차단합니다.
정직한 비교 — PEEK가 부적합한 3가지 경우
PEEK가 만능은 아닙니다. 다음 조건에서는 다른 소재가 맞습니다.
소재별 비교 — 클린룸 회전부 기준
| 구분 | 일반 강 베어링 | STS304 베어링 | PEEK 베어링 (무급지) |
|---|---|---|---|
| 마모 분진 | 경질 금속 입자, 다량 | 경질 금속 입자 | 연질 수지 입자, 소량 |
| 그리스 아웃가싱 | 있음 (재급유 필요) | 있음 (재급유 필요) | 없음 (무급지 운전) |
| 내화학성 | 부식 취약 | 일부 산에 공식 발생 | 산·알칼리·용제 안정 |
| 적용 클린룸 등급 | ISO Class 6 이하 권장 | ISO Class 5~6 | ISO Class 1~4 가능 |
| 허용 하중 | 높음 | 높음 | 낮음 (경하중용) |
| 무게 | 기준 | 기준과 동일 | 약 1/5 (경량) |
선택 기준은 간단합니다. 웨이퍼에 가까운 경하중 회전부일수록 PEEK 무급지, 하중·온도가 큰 축일수록 세라믹·STS 조합. 한 라인 안에서도 위치별로 소재를 나눠 쓰는 것이 총비용에서 유리합니다.
도입 전 확인 체크리스트
꼭 KTN이 아니어도 됩니다. 다만 하중·온도 조건을 물어보지 않고 PEEK를 권하는 업체는 피하십시오. 조건 검토 없는 소재 추천은 교체 악순환의 시작입니다.
자주 묻는 질문
클린룸 회전부 소재, 조건부터 검토하십시오
하중·회전수·온도·화학 노출 조건을 알려주시면
PEEK·세라믹·STS 중 맞는 소재와 견적을 함께 제시합니다. 도면 없이 마모품 실물만 있어도 됩니다.