• 한국표면공학회지
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• 제46권3호
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• pp.99-104
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• 2013

The simple and cost-effective microfabrication method of photosensitive glass (PSG) using metal patterning and blank exposure was proposed. Conventional photolithography for micromachining of PSG needs a costly quartz mask which has high transmittance as an optical property. However, in this study the process was improved through the combination of micro-patterned Ti thin film and blank UV exposure without quartz mask. The effect of UV exposure time as well as the DHF etching condition was investigated. UV exposure test was performed within the range from 3 min to 9 min. The color and etch result of PSG exposed for 5 min were the most clear and effective to etch more precisely, respectively. The etching results of PSG in diluted hydrofluoric acid (DHF) with a concentration of 5, 10, 15 vol% were compared. The effect on the side etch was insignificant while the etch rate was proportional as the concentration increased. 10 vol% DHF results not only high etch rate of 75 ${\mu}m/min$ also lower side etch value after PSG etching. This method facilitates the microfabrication of PSG with various patterns and high aspect ratio for applying to advanced applications.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.213-213
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• 2016

현재 반도체 산업에서는 디바이스의 고 집적화, 고 수율을 목적으로 패턴의 미세화 및 웨이퍼의 대면적화와 같은 이슈가 크게 부각되고 있다. 다중 패터닝(multiple patterning) 기술을 통하여 고 집적 패턴을 구현이 가능해졌으며, 이와 같은 상황에서 각 패턴의 임계치수(critical dimension) 변화는 패턴의 위치 및 품질에 큰 영향을 끼치기 때문에 포토마스크의 임계치수 균일도(critical dimension uniformity, CDU)가 제작 공정에서 주요 파라미터로 인식되고 있다. 반도체 광 리소그래피 공정에서 크롬(Cr) 박막은 사용되는 포토 마스크의 재료로 널리 사용되고 있으며, 이러한 포토마스크는 fused silica, chrome, PR의 박막 층으로 이루어져 있다. 포토마스크의 패턴은 플라즈마 식각 장비를 이용하여 형성하게 되므로, 식각 공정의 플라즈마 균일도를 계측하고 관리 하는 것은 공정 결과물 관리에 필수적이며 전체 반도체 공정 수율에도 큰 영향을 미친다. 흔히, 포토마스크 임계치수는 플라즈마 공정에서의 라디칼 농도 및 식각 선택비에 의해 크게 영향을 받는 것으로 알려져 왔다. 본 연구에서는 Cr 포토마스크 에칭 공정에서의 Cl2/O2 공정 플라즈마에 대해 O2 가스 주입량에 따른 식각 선택비(etch selectivity) 변화를 계측하여 선택비 제어를 통한 Cr 포토마스크 임계치수 균일도 향상을 실험적으로 입증하였다. 연구에서 사용한 플라즈마 계측 방법인 발광분광법(OES)과 optical actinometry의 적합성을 확인하기 위해서 Cl2 가스 주입량에 따른 actinometer 기체(Ar)에 대한 atomic Cl 농도비를 계측하였고, actinometry 이론에 근거하여 linear regression error 1.9%을 보였다. 다음으로, O2 가스 주입비에 따른 Cr 및 PR의 식각률(etch rate)을 계측함으로써 식각 선택비(etch selectivity)의 변화율이 적은 O2 가스 농도 범위(8-14%)를 확인하였고, 이 구간에서 임계치수 균일도가 가장 좋을 것으로 예상할 수 있었다. (그림 1) 또한, spatially resolvable optical emission spectrometer(SROES)를 사용하여 플라즈마 챔버 내부의 O atom 및 Cl radical의 공간 농도 분포를 확인하였다. 포토마스크의 임계치수 균일도(CDU)는 챔버 내부의 식각 선택비의 변화율에 강하게 영향을 받을 것으로 예상하였고, 이를 입증하기 위해 각각 다른 O2 농도 환경에서 포토마스크 임계치수 값을 확인하였다. (표1) O2 11%에서 측정된 임계치수 균일도는 1.3nm, 그 외의 O2 가스 주입량에 대해서는 임계치수 균일도 ~1.7nm의 범위를 보이며, 이는 25% 임계치수 균일도 향상을 의미함을 보인다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권8호
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• pp.709-714
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• 2014

리버스 옵셋 인쇄는 인쇄전자를 위한 미세 패터닝기술 중 하나로서 수 ${\mu}m$ 이하의 선폭을 구현할 수 있다. 옵셋 인쇄의 특성상 잉크는 PDMS 재질의 블랑켓에 전사된 후 음각으로 패턴된 클리쉐에 접촉하여 불필요한 패턴을 제거하게 되는데, 이 때 블랑켓은 압력에 의하여 음각 패턴 내부로 침투하는 변형이 발생한다. 이러한 변형은 인쇄 압력에 비례하며, 과도한 인쇄 압력은 넓은 면적의 패턴을 인쇄할 때 클리쉐 패턴의 바닥에 블랑켓이 닿는 불량을 일으키게 된다. 이 논문에서는 리버스 옵셋 인쇄에서 가압변위에 따른 PDMS 블랑켓의 변형을 유한요소기법을 이용하여 모델링하고 접촉압력 대비 변형량을 예측함으로써 실제 인쇄 장비의 실험 결과와 비교하여 인쇄결함이 발생하지 않도록 하는 클리쉐의 제작조건을 제시하고자 한다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.32-32
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• 2009

Silicon carbide (SiC) is a wide-bandgap semiconductor that has materials properties necessary for the high-power, high-frequency, high-temperature, and radiation-hard condition applications, where silicon devices cannot perform. SiC is also the only compound semiconductor material. on which a silicon oxide layer can be thermally grown, and therefore may fabrication processes used in Si-based technology can be adapted to SiC. So far, atomic force microscopy (AFM) has been extensively used to study the surface charges, dielectric constants and electrical potential distribution as well as topography in silicon-based device structures, whereas it has rarely been applied to SiC-based structures. In this work, we investigated that the local oxide growth on SiC under various conditions and demonstrated that an increased (up to ~100 nN) tip loading force (LF) on highly-doped SiC can lead a direct oxide growth (up to few tens of nm) on 4H-SiC. In addition, the surface potential and topography distributions of nano-scale patterned structures on SiC were measured at a nanometer-scale resolution using a scanning kelvin probe force microscopy (SKPM) with a non-contact mode AFM. The measured results were calibrated using a Pt-coated tip. It is assumed that the atomically resolved surface potential difference does not originate from the intrinsic work function of the materials but reflects the local electron density on the surface. It was found that the work function of the nano-scale patterned on SiC was higher than that of original SiC surface. The results confirm the concept of the work function and the barrier heights of oxide structures/SiC structures.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.80-80
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• 1999

플라즈마 디스플레이 패널(PDP)의 공정을 간단히 하기 위하여 포토레지스트, ITO, 격벽재료를 Ar+ laser(λ-514 nm, CW)와 Nd:YAG laser(λ=532, 266nm, pulse)로 직접 패터닝 하였다. 레이저에 의한 포토레지스트의 패턴결과, 아르곤 이온 레이저의 포토레지스트 가공의 반응 메카니즘은 레이저 빔의 열에 의한 시료 표면의 국부적인 온도상승에 의한 용융작용이며, 그 결과 식각 후 형성된 패턴의 단면 모양도 레이저빔의 profile과 같은 가우시안 형태를 나타낸다. Nd:YAG 레이저의 4고조파(532nm)를 이용한 경우 200$\mu\textrm{m}$/sce의 주사속도에서 포토레지스트를 패턴하기 위한 임계에너지(threshold energy fluence) 값은 25J/cm2이며, 약 40J/cm2의 에너지 밀도에서 하부기판의 손상이 발생하기 시작하였다. 글미 1은 Nd:YAG 레이저 4고조파를 이용하여 포토레지스트를 식각한 경우 SEM 표면사진(위)과 단차특정기에 의한 단면형상(아래)이다. ITO 막의 레이저에 의한 직접 패턴 결과, ITO 막은 레이저 펄스에 의한 급속 가열 및 증발에 의한 메커니즘으로 식각이 이루어지며, 레이저 파장에 따른 광흡수 정도의 차이에 의해 2고조파 (532nm)에서 ITO 막의 가공 품질이 4고조파(266nm)에 비해 우수하며 패턴의 폭도 출력에 따라 제어가 용이하였다. 그림 2는 Nd:YAG 레이저 2고조파를 이용하여 ITO를 식각한 경우 SEM표면 사진(위)과 단차측정기에 의한 단면형상(아래)이다. 격벽 재료의 레이저에 의한 직접 패턴 결과, Ar+ 레이저(514nm)는 출력 밀도 32NW/cm2에서 격벽을 유리 기판의 경계면까지 식각하였다. Nd:YAG 레이저(532nm)는 laser fluence가 6.5mJ/cm2에서 격벽을 식각하기 시작하였으며, 19.5J/cm2에서 유리기판의 rudraus(격벽 두께 130$\mu\textrm{m}$)까지 식각하였다.

• 한국표면공학회지
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• 제49권6호
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• pp.555-559
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• 2016

A biodegradable nanofiber scaffolds using electrospining provide fibrous guidance cues for controlling cell fate that mimic the native extracellular matrix (ECM). It can create a pattern using conventional electrospining method, but has a difficulty to generate one or more pattern structures. Femtosecond(fs) laser ablation has much interested in patterning on biomaterials in order to distinguish the fundamental or systemic interaction between cell and material surface. The ablated materials with a short pulse duration using femtosecond laser that allows for precise removal of materials without transition of the inherent material properties. In this study, linear grooves and circular craters were fabricated on electrospun nanofiber scaffolds (poly-L-lactide(PLLA)) by femtosecond laser patterning processes. As parametric studies, pulse energy and beam spot size were varied to determine the effects of the laser pulse on groove size. We confirmed controlling pulse energy to $5{\mu}J-20{\mu}J$ and variation of lens maginfication of 2X, 5X, 10X, 20X created grooves of width to approximately $5{\mu}m-50{\mu}m$. Our results demonstrate that femtosecond laser processing is an effective means for flexibly structuring the surface of electrospun PLLA nanofibers.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권11호
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• pp.1631-1636
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• 2010

본 연구는 AFM 을 이용하여 nano scale 의 Lithography 를 구현하는 것이다. 외부의 pulse generator 를 통하여 전류를 통전 시키는 방법을 수정함으로써, 일정 습도를 유지한 상태의 AFM 내부에서 Si-wafer 의 표면과 Tip의 사이에 전원을 인가하고 pulse generator 에서 임의로 pulse 폭의 변화를 준다. Si-wafer 표면에서 물 분자가 Tip과 wafer 사이의 직접적인 전류의 이동조절로 인해 전기 화학적 반응을 적절히 제한하여 산화물을 생성시키는 방법이다. 이렇게 생성된 산화물은 불산 처리를 통하여 산화물을 식각시켜 미세 그루브를 구현 할 수 있다. 본 연구를 통한 나노 패턴 생성 기법은 나노 머시닝 기술의 진보에 잠재적 가능성을 제시한다.

• 한국자기학회지
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• 제17권4호
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• pp.156-161
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• 2007

어레이(away) 자성센서 개발을 위해 고진공 스퍼터링 증착장비를 이용하여 스펙큘러형(specular type) Glass/Ta(5)/NiFe(7)/IrMn(10)/NiFe(5)/$O_2$/CoFe(5)/Cu(2.6)/CoFe(5)/$O_2$/NiFe(7)/Ta(5)(nm) 거대자기저항-스핀밸브(giant magnetoresistive-spin valves; CMR-SV)박막을 제작하였다. 다층박막 시료를 $20{\times}80{\mu}m^2$의 미세 활성영역을 가진 15개 어레이를 $8{\times}8mm^2$ 영역 내에 최적화한 제작 조건으로 광 리소그래피 패터닝 하였다. Cu를 증착하여 만든 2단자 전극법으로 측정한 자성특성은 15개 모든 소자들이 균일한 자기저항특성을 나타내었고, 5 Oe 근방에서 가장 민감한 자기저항비 자장민감도와 출력전압들은 각각 0.5%/Oe, ${\triangle}$V: 3.9 mV이었다. 형상자기이방성이 적용된 상부 자유층 $CoFe/O_2/NiFe$층은 하부 고정 자성층 $IrMn/NiFe/O_2/CoFe$층 자화 용이축과 직교하였다. 측정시 인가전류 값을 각각 1 mA에서 10 mA까지 인가하였을 때 출력 작동 전압 값은 균일하게 증가하였으며, 자장감응도도 거의 일정하여 미세 외부자장에 민감한 나노자성소자로서 좋은 특성을 띠었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.313-313
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• 2009

OLED 소자는 직접발광, 광시야각, 그리고 빠른 응답속도 때문에 동영상에 적합하여 최근 각광받고 있는 디스플레이장치 중의 하나이다. OLED 소자의 양극재료로는 높은 광투과율과 $\sim10^{-4}{\Omega}\;cm$ 수준의 낮은 전기 비저항을 갖는 ITO (Sn-doped $In_2O_3$)가 널리 사용되고 있다. 하지만 원료 물질인 인듐의 수급량 부족으로 인한 문제점과 독성, 저온증착의 어려움, 스퍼터링시 음이온 충격에 의한 막 손상으로 저항의 증가의 문제점이 있고, 또한 액정디스플레이의 투명전극으로 사용될 경우 $400\;^{\circ}C$정도의 높은 온도와 수소 플라즈마 분위기에서 장시간 노출 시 열화로 인한 광학적 특성변화가 문제가 된다. 반면에 Al이 도핑 된 ZnO (AZO)박막은 넓은 밴드갭 (3.37eV)와 400nm에서 700nm 사이의 가시광 영역에서 80% 이상의 우수한 투과성을 지니고 있다. 특히 Al이 도핑된 ZnO는 박막의 전기적 특성이 크게 향상되어 디스플레이나 태양전지로의 응용이 가능하다. 또한 비교적 낮은 비용과 플라즈마에서의 안정성, 무독성, 그리고 전기전도성과 같은 많은 이점이 있다. 그 결과 AZO 박막은 ITO기판을 대안하는 지원물질로 활발히 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 TCO 박막의 면 저항과 표면 거칠기에 따른 OLED 소자의 특성을 분석하였다. ITO와 AZO 박막은 챔버 내 다양한 가스 분위기(Ar, Ar+$O_2$ and Ar+$H_2$)에서 R.F Magnetron Sputtering방법으로 증착하였다. TCO 박막의 구조적인 이해를 돕기 위해서 X-ray diffraction 과 FESEM으로 분석하였다. 광학적 투과도와 박막의 두께는 ultraviolet spectrophotometer (Varian, cary-500)와 surface profile measurement system으로 각각 측정하였다. 면저항 charge carrier 농도, 그리고 TCO 박막의 이동도와 같은 전기적특성은 four-point probe와 hall effect measurement(HMS-3000)로 각각 측정하였다. TCO 박막의 표면 거칠기 조절을 위해 photo lithography 공정을 사용하여 TCO 박막을 화학에칭 하였다. 미세사이즈 패턴 마스크가 사용되었으며 에칭의 깊이는 에칭시간에 따라 조절하였다. TCO 박막의 표면 형태는 FESEM과 AFM으로 관찰하였다. 투명전극으로 사용되는 ITO 및 AZO 기판 상용화를 위해 ITO 및 AZO 기판 위에 ${\alpha}$-NPB, Alq3, LiF, Al 의 순서로 증착 및 패터닝함으로써 OLED 소자를 제작하였다. 전류밀도와 전압 그리고 발광휘도와 전압과 같은 전기적 특성은 spectrometer(minolta CS-1000A)를 이용하여 측정하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제17권3호
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• pp.43-49
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• 2010

직접인쇄기술 방식은 기존의 포토리소그래피 방법을 이용한 패터닝 기술에 비해 저비용, 간단한 공정 과정, 친환경성 등 여러 장점들로 인해 미세 회로 형성 분야의 그린 테크놀로지로 최근 각광받고 있다. 이러한 프린팅 기반의 전자기술을 상용화하기 위해서는 프린팅 방식으로 형성된 회로의 전기적 특성 평가가 필수적인데, 이에 본 연구에서는 구리 잉크를 이용하여 잉크젯 프린팅 방식으로 2 가지 타입, parallel transmission line(PTL)과 coplanar waveguide(CPW) 구조의 회로를 형성하고 $250^{\circ}C$에서 30분 동안 소결하여 완성하였다. 전류-전압 그래프로 직류 저항을 측정하여 벌크 구리의 비저항 값의 약 3.3배되는 평균 0.558 ${\mu}{\Omega}{\cdot}cm$의 비저항 값을 도출하였고 회로의 고주파 특성 평가를 위해 주파수 범위 0~30 GHz에서 probe station chuck과 샘플 간의 갭 유무에 따른 scattering parameter를 측정하였다. 모든 시편에서 5 dB 이하의 반사 특성을 보였으며, PTL 회로가 CPW 구조보다 전반적으로 더 좋은 통과 특성을 나타내었다.