• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권2호
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• pp.65-70
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• 2023

나노임프린트 리소그래피(Nanoimprint lithography, NIL) 공정은 패턴 형성을 위한 공정 단순성, 우수한 패턴 형성, 공정의 확장성, 높은 생산성 및 저렴한 공정 비용이라는 이유들로 인해 많은 관심을 받고 있다. 그러나, 기존의 NIL 기술들을 통해 금속 소재 상 구현할 수 있는 패턴의 크기는 일반적으로 마이크로 수준으로 제한적이다. 본 연구에서는, 다양한 두께의 금속 기판 표면에 마이크로/나노 스케일 패턴을 직접적으로 형성하기 위한 극압 임프린트 리소그래피(extremepressure imprint lithography, EPIL) 방법을 소개하고자 한다. EPIL 공정은 자외선, 레이저, 임프린트 레지스트 또는 전기적 펄스 등의 외부 요인을 사용하지 않고 고분자, 금속, 세라믹과 같은 다양한 재료의 표면에 신뢰성 있는 나노 수준의 패터닝을 가능하게 한다. 레이저 미세가공 및 포토리소그래피로 제작된 마이크로/나노 몰드는 상온에서 높은 하중 혹은 압력을 가해 정밀한 소성변형 기반 Al 기판의 나노 패터닝에 활용된다. 20 ㎛ 부터 100 ㎛까지 다양한 두께를 갖는 Al 기판 상 마이크로/나노 스케일의 패턴 형성을 보여주고자 한다. 또한, 다목적 EPIL 기술을 통해 금속 재료 표면에서 그 형상을 제어하는 방법 역시 실험적으로 증명된다. 임프린트 리소그래피 기반 본 접근법은 복잡한 형상이 포함된 금속 재료의 표면을 요구하는 다양한 소자 응용을 위한 나노 제조 방법에 적용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.175.2-175.2
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• 2016

외부에서 운용되는 태양광 시스템에 있어서 셀 보호를 위해 사용되는 보호용 유리는 다양한 기후 변화를 겪으며 직면 하게 되는 먼지, 비 그리고 바람으로 부터 그 시스템을 보호하는데 필수적이다. 그러나 유리 자체의 제한된 투과도는 태양으로 부터의 에너지 전달에 있어서 일부 손실을 야기 한다. 많은 연구자들은 유리의 투과도를 향상시킴으로써 주어진 태양광 발전 시스템의 효율을 높이고자 노력 하였다. 한 예로써 패터닝 및 화학 공정을 통해 특정 크기의 표면 구조를 형성 하게 되면 유리의 투과도가 향상됨으로써 태양광 효율을 높이는 방법이 제시 된 바 있다. 본 연구에서는 기존의 고비용 장시간을 요하는 공정 대신 1분 이내의 단 시간에 He/CH4/C4F8 대기압 플라즈마를 이용한 공정의 최적화를 통하여 유리 표면에 마이크로 나노 구조 형성 및 표면 장력 에너지를 낮추어 투과도 향상은 물론 자가 세정 기능을 더함으로써 태양광 시스템의 장기적인 외부 운용 효율을 약 0.3% 가량 높일 수 있었다. 또한 표면 처리에 사용한 대기압 플라즈마의 optical emission spectroscopy 를 통하여 공정의 최적화 과정에서의 반응 가스 온도, 전자 여기 온도 그리고 라디칼 등의 생성 반응 기작을 연구 하였다.

• KSBB Journal
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• 제21권4호
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• pp.273-278
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• 2006

박테리아 패터닝을 위한 혼성 아가로즈젤 마이크로 스탬프는 PDMS 몰드를 이용한 replica moding 공정을 이용하여 제작하였다. 완성된 스탬프를 박테리아를 잉크로 사용한 후, $50{\mu}m$ 원 모양을 가지는 2차원 박테리아 어레이를 구현할 수 있었다. 또한, 상기 방법을 통하여 실험 목적에 적합한 다양한 모양을 가지는 패턴을 쉽게 만들 수 있다. 패터닝된 박테리아의 형광 세기는 스팟과 주변간에 매우 높은 대조비를 이루며, 각각의 스팟 및 스팟간의 형광 세기가 매우 균일함을 보여 프린팅 시 매우 균일한 패턴을 얻을 수 있었다. 박테리아 패터닝을 할 경우 큰 문제점인 낮은 젖음성과 미끄럽고 작은 아가로즈젤 마이크로 스탬프를 취급의 어려움을 본 연구에서 제안한 혼성 아가로즈젤 마이크로 스탬프를 이용하여 해결할 수 있었다. 상기 방법의 가장 큰 장점은 세포를 이용한 패터닝의 경우 세포의 활성을 유지시키는 것인데 다량의 수분을 포함하는 아가로즈젤을 사용할 경우 세포의 활성을 유지시키면서 패턴을 구현할 수 있으므로 매우 중요한 기술로 생각된다. 본 연구에서 제안된 방법은 매우 재현성이 높으며, 편리하고, 빠르게 구현할 수 있어서 미생물 생태학, 세포와 표면간의 상호작용 그리고 세포를 바탕으로 하는 스크리닝 시스템에 활용 되어 질것으로 기대된다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2007년도 춘계종합학술대회
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• pp.507-509
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• 2007

본 연구는 기존의 방식으로 만든 비정질 실리콘 박막 트랜지스터의 제조공정에서 발생되는 결함에 대한 원인을 분석하고 해결함으로써 수율을 증대시키고 신뢰성을 개선하고자한다. 본 연구의 수소화 된 비정질 실리콘 박막 트랜지스터는 Inverted Staggered 형태로 게이트 전극이 하부에 있다. 실험 방법은 게이트전극, 절연층, 전도층, 에치스토퍼 및 포토레지스터층을 연속 증착한다. 스토퍼층을 게이트 전극의 패턴으로 남기고, 그 위에 $n^+a-Si:H$ 층 및 NPR(Negative Photo Resister)을 형성시킨다. 상부 게이트 전극과 반대의 패턴으로 NPR층을 패터닝하여 그것을 마스크로 상부 $n^+a-Si:H$ 층을 식각하고, 남아있는 NPR층을 제거한다. 그 위에 Cr층을 증착한 후 패터닝하여 소오스-드레인 전극을 위한 Cr층을 형성시켜 박막 트랜지스터를 제조한다. 이렇게 제조한 박막 트랜지스터에서 생기는 문제는 주로 광식각공정시 PR의 잔존이나 세척 시 얇은 화학막이 표면에 남거나 생겨서 발생되며, 이는 소자를 파괴시키는 주된 원인이 된다. 그러므로 이를 개선하기 위하여 ashing 이나 세척공정을 보다 엄격하게 수행하였다. 이와 같이 공정에 보다 엄격한 기준의 세척과 여분의 처리공정을 가하여 수율을 확실히 개선 할 수 있었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 추계학술대회 논문집
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• pp.170-171
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• 2015

최근 고성능이며 유연하고 투명한 전자 기기의 제작에 대한 관심이 높아지고 있으며 이에 대한 연구가 많이 수행되고 있다. 유연 전자제품을 제작하기 위해서는 고성능의 전자소자를 스탬프를 이용해 모재에서 유연한 기판으로 옮겨 붙이는 전사공정이 필요하다. 성공적인 전사공정을 수행하기 위해 스탬프 표면의 점착력을 제어하는 것이 중요하며, 이를 위해 다양한 표면 패터닝 및 표면처리 방법이 연구되고 있다. 대기압 플라즈마 표면처리는 공정 과정이 단순하여 대면적 연속적 전사 장비에 적용하기에 적합한 표면처리 공정으로, 본 연구에서는 대기압 플라즈마 표면 처리된 스탬프의 점착특성을 조사하고, 표면 처리된 스탬프를 이용하여 전자소자의 전사여부를 확인하는 실험을 수행하였다. 플라즈마 처리되지 않은 스탬프 표면은 높은 접착력을 가지며, 이를 이용하여 전자소자를 모재에서 떼어낼 수 있었다. 반면에 스탬프에 대기압 플라즈마 표면처리를 하면 실리카 재질의 경화층이 형성되며 이 층에 의해 점착력이 감소하여 전자소자를 모재에서 떼어낼 수 없었다. 따라서 스탬프에 대기압 플라즈마 표면처리를 함으로써 스탬프와 전자소자 사이의 점착력을 변화시킬 수 있으며, 이를 이용하면 선택적 전사가 가능함을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.445-445
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• 2011

본 연구에서는 편극 패턴된 강유전체 단결정 $LiNbO_3$ 기판에 광화학적 반응에 의해 금속(Au, Ag, Cu)나노입자를 표면에 선택적으로 성장하였다. 강유전체는 자발편극성의 특성을 지니고 있기 때문에 선택적으로 전압을 가하여 편극성의 역전에 의해 표면의 편극성을 선택적으로 패터닝이 가능하다. 본 연구에서는 주기적으로 양의 편극 영역과 음의 편극 영역이 패턴된 $LiNbO_3$ 기판을 사용하였다. 표면의 편극성은 압전소자반응현미경법(PFM)을 이용하여 확인하였으며, 극성은 R-V curve로 확인하였다. 금속입자는 금속입자를 포함하는 용액에 기판을 넣고 자외선을 조사하여 성장시켰다. 성장된 금속입자의 표면 분포 및 분석은 AFM을 이용하여 측정하였다. Ag 입자를 성장시킨 결과, (-z)편극 영역보다 (+z)편극영역에서 보다 많은 금속 나노입자들이 환원반응을 일으켜 나노입자를 형성하였으며, 경계영역 (inversion domain boundary)에 가장 많은 나노구조체가 형성되었다. Au 입자의 경우, (+z)편극영역이 (-z)편극영역의 표면보다 더 많은 입자가 형성되었지만 Ag입자처럼 편극영역의 경계에서 많이 증착되는 경향성은 보이지 않았다. Cu 입자의 경우 광화학반응을 거의 일으키지 않았으며, 편극영역에 따른 증착 경향성도 보이지 않았다. 이와 같은 결과를 증착된 금속 나노입자의 편극에 따른 표면분포를 강유전체 표면 극성에 따른 표면 밴드구조와, 각 입자가 지닌 환원전위와 전자친화도에 관련된 모델로 설명할 것이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.312.2-312.2
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• 2014

실리콘은 광센서, 태양전지, 발광다이오드 등 광소자 응용 분야에서 널리 사용되고 있는 물질이다. 그러나 실리콘의 높은 굴절율(n~3.5)은 표면에서 약 30% 이상의 Fresnel 반사를 발생시켜 소자의 효율을 감소시키는 원인이 된다. 따라서, 반사손실을 줄이기 위해서는 실리콘 표면에 효율적인 무반사 코팅을 필요로 한다. 기존의 단일 혹은 다중 박막을 이용한 무반사 코팅 기술은 물질간 열팽창계수의 불일치, 접착력 문제, 박막 두께 조절 및 적합한 굴절율을 갖는 물질 선택 어려움 등의 단점을 지니고 있다. 최근, 이러한 무반사 코팅 기술의 대안으로 곤충 눈 구조를 모방한 나노크기의 서브파장 격자구조 (subwavelength gratings, SWGs)에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이러한 SWGs 구조는 공기와 반도체 표면 사이에 점진적, 선형적으로 변화하는 유효굴절율을 갖기 때문에, 광대역 파장영역뿐만 아니라 다양한 각도에서 입사하는 빛에 대해서도 효과적으로 Fresnel 표면 반사를 낮출 수 있다. 본 연구에서는 실리콘 기판 표면 위에 효율적인 무반사 특성을 갖는 계층적 SWGs 나노구조를 제작하기 위해, 레이저간섭리소그라피 및 열적응집금속 입자를 이용한 식각 마스크 패터닝 방법과 유도결합플라즈마 식각 공정을 이용하였다. 제작된 무반사 실리콘 SWGs 나노구조의 표면 및 식각 프로파일은 전자주사현미경으로 관찰하였고, 표면 접촉각 측정 장비를 이용하여 샘플 표면의 젖음성을 확인하였다. 제작된 샘플의 광학적 특성을 조사하기 위해 UV-vis-NIR 스펙트로미터와 엘립소미터 측정 시스템들을 이용하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제36권1호
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• pp.18-26
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• 2016

반도체 산업은 우리나라 주력산업중 하나로 매년 꾸준한 성장세를 보이며 지속적인 성장을 하고 있다. 이러한 반도체 산업에서의 중요한 기술은 소자의 고 집적화이다. 이는 면적당 메모리 용량을 증가시키는 것으로 핵심역할을 하는 것이 바로 포토리소그래피 기술이다. 포토리소그래피란 마스크의 표면에 빛을 쬐어 생기는 그림자를 웨이퍼 상에 인쇄하는 기술이며 반도체 제조공정에서의 가장 중요한 공정이다. 이러한 공정을 통해 나온 패터닝을 분석 시에 폭과 단차의 균일성을 측정한다. 이에 따라 본 논문은 포토리소그래피 공정이 적용된 시험편 패터닝에 폭과 판 사이와의 단차를 투과형 디지털 홀로그래피를 구성하여 측정하고자 한다. 투과형 디지털 홀로그래피 간섭계를 구성하고 시험편에 임의의 9포인트를 설정하여 각 포인트를 측정하고 상용장비인 SEM (scanning electron microscopy)과 alpha step으로 측정한 결과와 비교하고자 한다. 투과형 디지털 홀로그래피는 측정시간이 타 기법에 비에 짧다는 장점과 배율렌즈를 사용하기 때문에 저 배율에서 고 배율로 변경하여 측정할 수 있는 장점을 가지고 있다. 실험 결과로부터 투과형 디지털 홀로그래피가 포토 리소그래피가 적용된 패터닝 측정에 유용한 기술임을 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회지
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• 제16권1호
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• pp.65-73
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• 2007

마이크로유체 채널 내에서 표면 성질과 기능성 분자들의 공간적인 위치를 제어하는 것은 진단소자, 마이크로 반응기, 또는 세포와 마이크로 유체역학의 기본적인 연구를 일해 매우 중요하다. 이 논문에서는 소프트 리소그라피 방법을 이용하여 채널 안에 패턴된 구조물을 포함하는 안정적인 마이크로 채널을 제작하는 방법을 소개하려 한다. 먼저 패턴된 영역을 폴리디메틸실록세인(PDMS) 몰드의 치수와 제작 과정을 적당히 조절함으로써 산소 플라즈마로부터 보호한다. 마이크로 구조물은 대표적인 생물오손(biofouling) 억제 물질인 폴리에틸렌 글리콜(PEG)계 공중합 고분자 혹은 다당류인 히알루산(HA)을 패턴하여 얻었으며 이러한 패턴을 이용하여 피브로넥틴(FN), 소의 혈장 알부민(BSA) 등의 단백질과 동물 세포의 어레이를 제작하였다.

• 한국레이저가공학회지
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• 제15권3호
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• pp.1-6
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• 2012

The friction force of patterned needle in elastomer have been investigated to verify the application for bio and plastic industry. The micro pattern on the needle surface were prepared by 266 nm, 20 ns laser and 800 nm, 220 fs laser, which were able to generate the different surface roughness. The friction force was measured by the load cell of 10 N capacity. As the results, the friction force of no patterned needle is almost constant during the needle penetrates the silicone rubber sample. However, the needle having asperities shows the variation of the friction force. The higher the surface roughness is, the smaller the friction force is until the surface roughness is very high. In our experiment conditions, the reduction of the friction force by 20 % compared to no pattern needle was achieved with straight and $50{\mu}m$ discrete line generated by 266 nm, 20 ns laser.