| 초록 |
1.2 ㎛ 두께의 후막 PZT (Pb(Zr0.52Ti0.48)O3)를 이용하여 out-of-plane 방향으로 구동되는 마이크로 캔틸레버가 설계 및 제작되었고, 이를 이용하여 마이크로 부품이나 바이오 셀의 머니퓰레이션에 이용이 가능한 그리퍼 제작에 대한 연구가 수행되었다. 후막 압전 방식의 그리퍼의 경우 정전 방식이나 열 또는 공압 방식 등을 이용한 그리퍼에 비해 변위가 작은 단점이 있지만 정확한 변위의 제어가 가능하고 적은 전력 소비를 보일 뿐 아니라 구동 및 측정이 동시에 가능하다는 등의 장점이 있다. 또한, out-of-plane 방식의 그리퍼는 in-plane 방식의 그리퍼에서 적용이 난해한 force 측정을 wafer-level 공정에서 적용이 가능하다. 일반적으로 크기가 100 ㎛ 이하인 미세 물체의 경우 중력에 비해 정전기력 및 Van der Waals 힘이 더 우세하게 작용하게 되어 그리퍼로 물체를 잡는 과정보다는 다시 놓는 과정이 어렵다고 알려져 있다. 압전 그리퍼의 제작을 위해 (100) 실리콘 웨이퍼 상에 2 ㎛ 두께의 저응력 SiNx 막이 LPCVD로 증착되었다. 그 위에 하부전극으로 Pt/Ti 층이 200/20 nm 두께로 증착되었고, PZT는 sol-gel방식으로 1.2 ㎛ 두께로 증착되었으며 마지막으로 상부전극으로 200 nm 두께의 Pt 박막이 이용되었다. 전극 및 PZT는 ICP RIE (inductively coupled plasma reactive ion etching)를 이용하여 식각되었으며 웨이퍼 상부로부터 캔틸레버를 제작하기 위하여 XeF2 에칭이 이용되었다. 캔틸레버의 길이와 폭이 각각 1 mm, 100 ㎛인 경우에 5 V, 2 Hz의 사각파를 인가하면 80 ㎛ 이상의 변위를 타나내는 것을 확인하였다. 그리퍼 팔 사이의 스페이서로써 PI (polyimide) 필름을 이용한 접합이 수행되었다. 향후 제작된 그리퍼를 이용한 마이크로 부품 및 바이오 셀의 그리핑 연구가 수행될 것이다. |
