• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.30 no.2
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• pp.65-70
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• 2023

Nanoimprint lithography (NIL) has attracted much attention due to its process simplicity, excellent patternability, process scalability, high productivity, and low processing cost for pattern formation. However, the pattern size that can be implemented on metal materials through conventional NIL technologies is generally limited to the micro level. Here, we introduce a novel hard imprint lithography method, extreme-pressure imprint lithography (EPIL), for the direct nano-to-microscale pattern formation on the surfaces of metal substrates with various thicknesses. The EPIL process allows reliable nanoscopic patterning on diverse surfaces, such as polymers, metals, and ceramics, without the use of ultraviolet (UV) light, laser, imprint resist, or electrical pulse. Micro/nano molds fabricated by laser micromachining and conventional photolithography are utilized for the nanopatterning of Al substrates through precise plastic deformation by applying high load or pressure at room temperature. We demonstrate micro/nanoscale pattern formation on the Al substrates with various thicknesses from 20 ㎛ to 100 mm. Moreover, we also show how to obtain controllable pattern structures on the surface of metallic materials via the versatile EPIL technique. We expect that this imprint lithography-based new approach will be applied to other emerging nanofabrication methods for various device applications with complex geometries on the surface of metallic materials.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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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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• v.21 no.4
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• pp.273-278
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• 2006

The noble method of hybrid agarose gel microstamp fabricated by replica molding against PDMS master to make bacteria patterns on agar surface was presented. After the fabricated hybrid agarose gel microstamp was inked with E. coli, we could obtain 2 dimensional bacterial arrays with $50{\mu}m$ circular spots. And the various shaped patterns based on experimental design were easily generated. The analysis of mean fluorescent signal was showed that bacterial pattern have high contrast between spots and background and homogeneity of pattern. Our proposed method solved the problem of wetting and handling with small soft agarose gel microstamp when bacteria were used for ink. The agarose gel stamp provides appropriate environment to inked bacteria, which is essential technology for cell patterning with high retaining viability during the patterning process. This method is reproducible, convenient, rapid, and could be applied to screening system, study of cell-surface interaction, and microbial ecology.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2007.06a
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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.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.11a
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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.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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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.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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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.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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• v.36 no.1
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• pp.18-26
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• 2016

The semiconductor industry is one of the key industries of Korea, which has continued growing at a steady annual growth rate. Important technology for the semiconductor industry is high integration of devices. This is to increase the memory capacity for unit area, of which key is photolithography. The photolithography refers to a technique for printing the shadow of light lit on the mask surface on to wafer, which is the most important process in a semiconductor manufacturing process. In this study, the width and step-height of wafers patterned through this process were measured to ensure uniformity. The widths and inter-plate heights of the specimens patterned using photolithography were measured using transmissive digital holography. A transmissive digital holographic interferometer was configured, and nine arbitrary points were set on the specimens as measured points. The measurement of each point was compared with the measurements performed using a commercial device called scanning electron microscope (SEM) and Alpha Step. Transmission digital holography requires a short measurement time, which is an advantage compared to other techniques. Furthermore, it uses magnification lenses, allowing the flexibility of changing between high and low magnifications. The test results confirmed that transmissive digital holography is a useful technique for measuring patterns printed using photolithography.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.16 no.1
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• pp.65-73
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• 2007

The control of surface properties and spatial presentation of functional molecules within a microfluidic channel is important for the development of diagnostic assays, microreactors, and for performing fundamental studies of cell biology and fluid mechanics. Here, we present soft lithographic methods to create robust microchannels with patterned microstructures inside the channel. The patterned regions were protected from oxygen plasma by controlling the dimensions of the poly(dimethylsiloxane)(PDMS) mold as well as the sequence of fabrication steps. The approach was used to pattern a non-biofouling polyethylene glycol(PEG)-based copolymer or the polysaccharide hyaluronic acid(HA) within microfluidic channels. These non-biofouling patterns were then used to fabricate arrays of fibronectin(FN) and bovine serum albumin(BSA) as well as mammalian cells.

• Laser Solutions
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• v.15 no.3
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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.