본 연구에서는 플라즈마 애싱 (plasma ashing) 공정의 영향으로 발생하는 부유된 MEMS(Micro-Electro-Mechanical System) 구조물의 휨 (deflection) 현상을 측정하고 원인을 분석하였다. 휨 현상의 원인을 크게 고온에 의한 열변형, 증착 시 발생하는 두께방향 비등방성, 플라즈마 환경에서의 물리적/화학적 반응으로 인한 조성 및 재질 변화 등으로 구분하여 연구를 수행하였다. 휨 현상의 원인 분석을 위하여 레이저 단차 측정기 (laser profiler), 써모라벨 (thermo label), 미소압입기 (nano-indenter) 및 주사형 오제이 전자 분석기 (Scanning Auger Microprobe System) 와 같은 다양한 장비를 사용하여 측정을 수행하였다. 측정 결과로 도출된 정량적 데이터로부터 MEMS 구조물의 잔류 응력을 평가하기 위하여 해석 모델 (analysis model)을 구성하였다. 측정된 자료를 토대로 열변형, 두께방향 비등방성, 표면 재질 변화 등이 MEMS 구조물의 휨 현상을 유발시키는 것을 밝혀냈다.
In the present study, the deflection of MEMS structures during the plasma ashing process is quantitatively studied. The present study investigates the thermal deformation due to high temperature of plasma ambient, inhomogeneous material properties, and the change of element composition and material properties due to physical and chemical reactions of the film surface and the plasma particles. Various measurements are carried out in order to support effectiveness of the results in the present study; laser profiler, thermo label, nano-indenter, and scanning auger microprobe system. The present study constructs an analysis model to evaluate the residual stresses in the MEMS structures from the quantitative measurements. The experimental results demonstrate that the thermal deflection, inhomogeneous in the thickness direction, and the change of surface material properties cause the deflection of MEMS structures after the plasma ashing process.
