고온 웨이퍼 핸들링을 위한 고경도 PDMS 패드의 열적 거동 분석 및치수 안정성 평가

• 영문명: Thermal Behavior Analysis and Dimensional Stability Evaluation of High-Hardness PDMS Pads for High-Temperature Wafer Handling
• 발행기관: 한국산업기술융합학회(구. 산업기술교육훈련학회)
• 저자명: 박기원 우재우
• 간행물 정보: 『산업기술연구논문지』제31권 2호, 73~81쪽, 전체 9쪽
• 주제분류: 공학 > 산업공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2026.06.30

국문 초록

본 연구는 구조적 강성(Rigidity)과 점탄성 순응성(Compliance)을 동시에 제공하는 실리콘 엘라스토머인 Shore A 85 경도 PDMS 패드의 물리적 균질성 및 점탄성 특성이 고온 이송 공정 중 웨이퍼 슬립을 완화하는 데 미치는 영향을 분석하였다. 실험 결과, 냉각 단계에서 25 mm 두께의 알루미늄 플레이트와 웨이퍼 사이에 최대 131.4°C의 열구배(Thermal gradient)가 나타남을 확인하였다. 이러한 열 구배는 PDMS 미세구조 내부의 공기 수축을 유도하여 국부적인 부압 형성 가능성을 시사하였다. 또한, 고경도 PDMS 패드는 반복적인 기계적 하중 시험 후에도 두께 편차가 0.030 mm 미만으로 제어되어 우수한 치수 안정성을 나타내었으며, 이는 재료의 물리적 균질성이 확보되었음을 보여준다. 결론적으로, PDMS의 점탄성 순응 접촉은 고온 환경에서 계면 마찰 성능을 안정화하는 데 기여할 가능성을 보였으며, 기존 소재 대비 웨이퍼 슬립 완화에 활용될 수 있음을 시사한다. 본 연구의 결과는 고온 웨이퍼 핸들링 공정에서 PDMS 기반 이송 시스템의 적용 가능성을 평가하기 위한 기초자료로 활용될 수 있다.

영문 초록

This study analyzed the effects of the physical homogeneity and viscoelastic properties of polydimethylsiloxane (PDMS) with a Shore A hardness of 85, a silicone elastomer with structural rigidity and viscoelastic compliance, on mitigating wafer slip during high-temperature handling processes. The experimental results revealed a significant thermal gradient of up to 131.4 °C between the 25 mm-thick aluminum plate and the wafer during the cooling phase. This thermal gradient may induce a localized negative pressure through the contraction of air within the PDMS microstructures, suggesting a possible mechanism for interfacial friction stabilization without external pressure. Furthermore, the high-hardness PDMS pads demonstrated dimensional stabilitywith a thickness deviation of less than 0.030 mm, even after repetitive mechanical loading tests, indicating the role of material homogeneity. In conclusion, the viscoelastic compliant contact of PDMS may contribute to the stabilization of the frictional performance at elevated temperatures and mitigation of wafer slip compared with conventional materials. These findings provide basic reference data for evaluating the applicability of PDMS-based handling systems in high-temperature wafer-handling processes.

목차

Ⅰ. 서 론

Ⅱ. 본 론

Ⅲ. 실험 및 결과 고찰

Ⅳ. 결 론

REFERENCES

키워드

점탄성 순응성 Shore A 경도 열역학적 흡착 웨이퍼 슬립 완화 물리적 균질성 Viscoelastic Compliance Shore A Hardness Thermodynamic Adhesion Wafer Slip Mitigation Physical Homogeneity

참고문헌

• ECS Meeting Abstracts
• Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
• Proceedings of International Conference on Planarization/CMP Technology
• CIRP Annals
• Proceedings of International Conference on Planarization/CMP Technology
• ECS Journal of Solid State Science and Technology
• International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
• International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
• Materials Research Society Symposia Proceedings
• Journal of Industrial Technology Research