What is MEMS CMP
반도체 기술에서 파생된 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 기술은 마이크로 칩에 전기회로와 기계적인 특징을 잘 조화시켜 만드는 기술로서 반도체 제작 공정과 유사한 공정으로 제작되어 여러 기술에 응용되어지고 있으며, 최근에는 의학 기술의 발달에 의해 Bio-MEMS 분야가 주목 받고 있다. 그 외에도 Opatical-MEMS, RF-MEMS 등의 많은 분야에서 MEMS 기술을 응용하고 있다.
그 제작 기술로는 기판 자체를 가공하여 제작하는 Bulk-micromachining과 기판 표면위에 박막의 증착을 이용한 구조물 제작에 쓰이는 Surface-micromachining 기술이 있다. 특히 표면미세가공 기술인 Surface-micromachining 기술을 이용한 구조물제작에서 박막 증착 과정에서 발생하는 장비의 특성에 따른 박막의 불균일도로 인한 구조물의 형상 변화가 발생하게 된다. 이러한 결점을 줄이는 방법으로는 마스크 디자인의 수정과 보상을 통한 방법과 증착 장비의 조건의 균일화를 통하여 보완이 가능하다. 하지만 이러한 보완점들은 또 다른 결점이 발생될 가능성을 배제하지 않을 수 없다. 이러한 점을 보완하기 위하여 반도체 기술에서 사용되는 평탄화 기술인 CMP(Chemical Mechanical Polishing)를 구조물 제작 공정 과 연계하여 진행하면 앞에서 언급한 결점을 해결할 수 있을 것으로 예측할 수 있었다. 그림은 MEMS 기술을 이용한 Micro gear 제작 과정에서 발생하는 구조물 형상의 결함을 CMP 공정을 통해 보완된 결과를 보여 준다.
현재 실험실에서 진행 되고 있는 연구는 폴리실리콘을 이용한 구조물 제작을 위한 MEMS CMP 연구로서 실제 MEMS 크기의 패턴을 이용한 마스크 제작을 통해 실제 폴리실리콘에 구현된 패턴의 연마 특성에 관한 연구가 진행 되고 있다.
실험에서 각 폴리실리콘 패턴의 연마를 통한 특성 결과에서 콜로이달 실리카를 이용한 연마 보다 퓸드 실리카를 이용한 연마 결과가 폴리실리콘 MEMS 구조물 제작에 적합 하였으며, 일반적인 패드를 사용한 연마보다 마이크로 구조물 MS(Micro Structure) 패드와 같이 균일한 입자 배열을 가지는 패드가 패턴 연마에서 발생하는 결함을 최소화 할 수 있다는 결론을 얻을 수 있었다
MEMS CMP를 위한 연구는 다음과 같다
- MEMS 구조물 제작에 사용되는 물질에 따른 평탄화 특성에 관한 연구 연마 패드의 특성에 따른 패턴연마의 특성에 관한 연구.
- MEMS 구조물 디자인의 마스크 배치 위치에 따른 연마 특성에 관한 연구.
- 패턴 연마 예측을 위한 시뮬레이션 프로그램 개발.