화학기계적 연마(CMP)는 반도체 및 전자소자 제조 공정에서 필수적인 평탄화 기술로, 화학적 반응과 기계적 마찰을 결합하여 웨이퍼 표면의 미세한 요철을 제거하고 고품질의 평탄도를 확보하는 공정입니다. 본 연구실에서는 CMP 공정의 핵심인 슬러리 조성, 연마 패드의 특성, 공정 변수 최적화 등 다양한 요소에 대한 심층 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 슬러리 내의 화학적 첨가제와 연마 입자의 농도, 패드의 마모 특성, 온도 및 압력 등 다양한 변수들이 재료 제거율과 표면 품질에 미치는 영향을 실험 및 시뮬레이션을 통해 체계적으로 분석하고 있습니다. CMP 공정의 효율성과 친환경성을 높이기 위한 연구도 활발히 진행 중입니다. 슬러리 소비량 절감, 슬러리 내 유해 화학물질 저감, 에너지 및 초순수 사용량 최소화 등 지속가능한 제조를 위한 다양한 솔루션을 개발하고 있습니다. 또한, 패드 컨디셔닝 시스템의 설계 및 최적화, 패드 마모 예측을 위한 인공지능 기반 모델링 등 첨단 기술을 접목하여 CMP 장비의 수명 연장과 공정 신뢰성 향상에 기여하고 있습니다. 최근에는 하이브리드 연마 공정, 광촉매 반응을 활용한 전기화학-기계적 평탄화(ECMP), 다양한 소재(사파이어, SiC, 리튬탄탈레이트 등)에 대한 맞춤형 CMP 공정 개발 등 차세대 반도체 및 디스플레이, 전력소자 제조를 위한 혁신적 연구도 병행하고 있습니다. 이러한 연구는 산업 현장의 요구에 부합하는 고생산성, 고정밀, 친환경 평탄화 기술의 실현을 목표로 하고 있습니다.

트라이볼로지는 상호 운동하는 표면 간의 마찰, 마모, 윤활 현상을 다루는 학문으로, 기계공학 및 소재공학 분야에서 매우 중요한 역할을 합니다. 본 연구실은 CMP 공정뿐만 아니라 다양한 기계 부품 및 신소재의 마찰 및 마모 특성에 대한 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 3D 프린팅 기술의 발전에 따라 PLA, PETG, ABS-like 레진 등 다양한 3D 프린팅 소재의 마찰·마모 거동을 실험적으로 분석하고, 이들의 기계적 특성과 내구성 향상을 위한 최적화 방안을 제시하고 있습니다. 3D 프린팅 소재의 마찰 및 마모 특성은 실제 기계 부품으로의 적용 가능성을 결정짓는 중요한 요소입니다. 본 연구실은 무윤활 조건, 다양한 윤활제의 점도 변화, 상대 운동 조건 등 다양한 환경에서 3D 프린팅 소재의 마찰계수, 마모량, 표면 거칠기 및 광택도 변화 등을 체계적으로 평가하고 있습니다. 이를 통해 3D 프린팅 부품의 신뢰성 향상과 산업적 활용 확대에 기여하고 있습니다. 또한, 트라이볼로지 연구는 CMP 공정의 마찰력 모니터링, 패드-웨이퍼-슬러리 인터페이스에서의 실접촉면적 분석, 마찰에너지와 재료제거율의 상관관계 규명 등 CMP 공정의 근본적 이해와 최적화에도 직접적으로 연결됩니다. 인공지능 및 시뮬레이션 기법을 활용한 트라이볼로지 예측 모델 개발, 신소재 및 복합재의 마찰·마모 거동 해석 등 첨단 연구도 활발히 이루어지고 있습니다.