서로 다른 베이킹 단계에서의 SU-8 코팅 웨이퍼 나노인덴테이션 분석

SU-8 포토레지스트는 미세전자기계시스템(MEMS), 마이크로유체 소자 및 관련 마이크로 스케일 기술에서 구조층 및 패시베이션 층으로 널리 사용됩니다. 이러한 소자의 장기 신뢰성은 SU-8 코팅의 기계적 안정성과 점탄성 거동에 크게 의존합니다. 본 연구에서는 표준 포토리소그래피 공정을 대표하는 다양한 베이킹 단계에서 나노인덴테이션을 이용하여 SU-8 폴리머 박막의 기계적 및 점탄성 거동을 체계적으로 분석하였습니다. SU-8 층은 실리콘 웨이퍼 위에 스핀 코팅된 후 프리베이크, 포스트베이크 및 하드베이크 처리를 거쳐 점진적인 가교 반응의 영향을 평가하였습니다. 정적 나노인덴테이션 결과, 탄성 계수는 베이킹 단계 동안 큰 변화 없이 약 6.2 GPa 수준을 유지하였습니다. 반면, 경도는 프리베이크 이후 0.173 ± 0.012 GPa에서 포스트베이크 및 하드베이크 이후 각각 0.365 ± 0.011 GPa와 0.364 ± 0.016 GPa로 유의하게 증가하였습니다. Burgers 점탄성 모델을 이용한 크리프 시험 분석 결과, 열 경화가 진행됨에 따라 지연 탄성 계수와 점도 파라미터가 모두 증가하였으며, 이는 장기 점탄성 변형이 억제됨을 의미합니다. 종합적으로, 나노인덴테이션은 SU-8 박막에서 가교 반응의 진행과 점탄성 안정성 변화를 모니터링할 수 있는 민감하고 비파괴적인 방법임을 보여주며, MEMS 및 마이크로유체 응용에서 공정 최적화 및 기계적 신뢰성 확보에 유용한 정보를 제공합니다.