• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.40 no.8
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• pp.731-736
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• 2016

Three-dimensional (3D) high-aspect-ratio (HAR) microstructures for biomedical applications (e.g., microneedle, microadhesive, etc.) are microfabricated using the hybrid ultraviolet (UV) lithography in which inclined, rotational, and reverse-side UV exposure processes are combined together. The inclined and rotational UV exposure processes are intended to fabricate tapered axisymmetric HAR microstructures; the reverse-side UV exposure process is designed to sharpen the end tip of the microstructures by suppressing the UV reflection on a bottom substrate which is inevitable in conventional UV lithography. Hybrid UV lithography involves fabricating 3D HAR microstructures with an epoxy-based negative photoresist, SU-8, using our customized UV exposure system. The effects of hybrid UV lithography parameters on the geometry of the 3D HAR microstructures (aspect ratio, radius of curvature of the end tip, etc.) are measured. The dependence of the end-tip shape on SU-8 soft-baking condition is also discussed.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 1999.11d
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• pp.1164-1166
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• 1999

본 연구에서는 3차원 회전체 구조물을 제조하기 위해 회전노광장치를 설계하여 제작하고 마이크로렌즈 제작용 X-선 마스크와 PMMA 기판을 정밀하게 회전시켜 노광함으로써 3차원의 마이크로렌즈를 제작하였다. 제작된 마이크로렌즈의 크기는 직경이 $50{\sim}700{\mu}m$이었고, 또한 이러한 방법으로 원통형 렌즈, 계란형 렌즈 등을 제작함으로써 X-선 사진식각공정으로 정밀도가 높은 다양한 3차원의 회전체 구조물을 제조하는 방법을 제시하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.51.2-51.2
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• 2009

본 실험에서는 레이저 간섭 리소그래피를 이용한 2차원 나노 패턴을 형성하였고, 수열합성법을 이용하여 90 도에서 ZnO 나노 기둥을 ZnO/Si 기판 상에 제작 하였다. ZnO 버퍼층은 스퍼터를 이용하여 200도, Ar 분위기에서 증착 하였으며, 레이저 간섭 리소그래피를 이용하여 두 번의 노광을 통해 2차원 나노 패턴을 형성하였다. 먼저, 최적화된 포토레지스트를 ZnO/Si 기판 위에 도포하고, 2500rpm에서 30초간 스핀코팅 한 후, 첫번째 노광을 실시 하였고, ZnO/Si 기판을 회전시켜 첫번째 노광과 교차 시킨 다음 두 번째 노광을 통해 교차하는 부분만 현상되도록 하였다. 기판의 회전 및 기판과 입사 레이저 사이의 각도를 조절하여 제작된 나노 패턴의 종류는 square lattice, centered rectangular lattice, oblique lattice, hexagonal lattice, rectangular lattice, 5가지로, 2차원의 모든 격자를 제작 하였다. 저온 수열합성법에서는 Na citrate를 형상제어제 (surfactant ions)로 사용하여 ZnO 나노 기둥을 형성하였다. $NH_4OH$를 이용하여 용액의 pH를 조절하였고, Zn nitrate hexahydrate를 Zn의 원료 물질로 사용하였다. 2차원 나노 패턴의 3차원 형태는 Atomic force microscopy (AFM, Veeco instruments, USA)를 이용하여 접촉 모드에서 관찰하였고, ZnO 나노 구조는 주사 전자 현미경 (FE-SEM, Model: JSM-6701F, Tokyo, Japan) 를 통하여 분석 하였다. 나노 패턴의 AFM 분석 결과 ZnO/Si 기판상에 포토레지스트가 주기적인 배열을 가지는 것을 확인하였고, ZnO/Si 기판상에 포토레지스트가 완전히 현상된 부분이 일정한 배열을 가지는 것을 확인하였다. 포토레지스트가 현상되어 기판의 표면이 드러난 부분의 크기는 약 250nm로 측정되었다. ZnO 나노 구조의 FE-SEM 분석 결과, 각각의 나노 구조가 나노패턴 중 완전히 현상된 부분만을 통하여 성장되었다는 것을 확인하였고, 형상 제어제로 사용된 Na citrate의 첨가 여부에 따라 나노 구조의 모양이 변화되었다는 것을 알 수 있었다. Na citrate 가 첨가된 나노 기둥의 경우 약 500nm의 길이를 가지는 하나의 기둥 형태로 성장하였다는 것을 확인하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.36 no.10
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• pp.1011-1017
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• 2012

We report the development of an optical micro-nanolithography method by using a roll-type mask. It includes phase-shift lithography and photolithography for realizing various target dimensions. For sub-wavelength resolution, a structure is achieved using the near-field exposure of a photoresist through a cylindrical phase-mask, allowing high-throughput continuous patterning. By using a film-type metal mask, continuous photolithography was achieved, and this method could be used to control the period of resultant patterns in real time by changing the rotating speed of the cylinder mask. As an application, we present the fabrication of a transparent electrode in the form of a metallic mesh by using the developed roll-type photolithography process. As a result, a transparent conductor with good properties was achieved by using a recently built cylindrical phase-shift lithography prototype, which was designed for patterning on 100-mm2 substrates.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2001.07c
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• pp.1914-1917
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• 2001

3D Feed Horn Shape MEMS Antenna Array는 적외선 이미지 소자 또는 Tera hertz band 등에서 많은 응용을 할 수 있는 장점을 가진 MEMS 구조체 이다. 하지만 일반적인 MEMS 공정을 이용해서 3D Feed Horn Shape MEMS antenna array를 구현하기는 적합하지 않았다. 본 논문에서는 마스크와 웨이퍼가 일체 된 형태의 경사된 척이 초 저속으로 회전하면서 노광을 할 수 있는 새로운 방식과 미러 반사구조를 이용해서 평행광을 얻을수 있는 노광장치 (MRPBI : Mirror Reflected Parallel Beam Illuminator) System제작방법을 제안하였다. 3D Feed Horn Shape MEMS Antenna의 구조적인 high apect ratio의 특성에 의해서 SU-8과 PMER Negative Photo resist를 이용한 기본적인 실험을 통해 3D 구조체의 구현 가능성을 증명하였다. 또한 Microbolometer의 성능향상을 위한 이론적인 3D MEMS Antenna Model들을 HFSS(High Frequency Structure Simulator)을 이용해서 그 최적구조를 제안하고 3D MEMS Antenna Gain 값을 비교 분석하였다.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.15 no.4
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• pp.309-312
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• 2004

Two-dimensionally arrayed nanocolumn lattices were fabricated by using double-exposure laser holographic method. The hexagonal lattice was formed by rotating the sample with 60 degree while the square lattice by 90 degree before the second laser-exposure. The size and period of nanocolumns could be controlled accurately from 125 to 145 nm in diameter and 220 to 290 nm in period for square lattice by changing the incident angle of laser beam. The reactive ion etching for a typical time of 30 min using CH$_4$/H$_2$ plasma enhanced the aspect-ratio by more than 1.5 with a slight increase of the bottom width of columns.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2001.07c
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• pp.1899-1901
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• 2001

본 논문에서는 3차원 feed horn 안테나를 볼로미터에 결합함으로써 감지도(Detectivity)를 향상시킨 비가시광 영상 감지 소자를 제안하였다. Feed horn 안테나의 우수한 지향성(Directivity)를 통해서 주위의 잡음 성분을 제거함으로써 감지도의 향상을 확인할 수 있었다. 안테나와 볼로미터와의 결합 손실을 줄이기 위해서 볼로미터의 흡수층의 모양을 원형의 형태로 하였으며 크기도 안테나 폭과 일치를 시켰다. 또한 열적 고립 구조를 만들기 위한 지지 다리의 모양도 원형의 형태로 하여서 전체 길이를 증가 시켰으며 이로 인해 열전도도(Thermal conductance)를 $4.65{\times}10^{-8}$[W/K]까지 낮출 수 있었 다. 설계된 소자의 감지도는 $2.37{\times}10^{9}$[$cm\sqrt{Hz}/W$]을 나타내었으며 안테나 결합을 통한 감지도의 향상을 확인 할 수 있었다. 볼로미터의 제작은 MEMS 기술을 이용한 표면미세가공(Surface micromachining)법으로 열적 고립 구조체를 제작할 수 있으며 3차원 feed horn안테나는 SU-8이라는 음성 감광제를 경사회전노광시켜서 제작할 수 있다.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.2 no.1
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• pp.35-40
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• 1993

A FET(field effect transistor) type lipid sensor was fabricated uy immobilizing lipase enzyme on the gate of pH-ISFET($SiO_{2}/Si_{3}N_{4}$). A water soluble polymer, polyvinyl alcohol(PVA) was modified with 1-methyl-4-(formyl-styryl) pyridinium methosulfate(SbQ) to give a photosensitive membrane(PVA-SbQ) in which lipase was immobilized. The optimum photolithographic conditions were ; spin coating speed $5,000{\sim}6,000$ rpm. UV exposure time $20{\sim}30$ seconds, developing time in water $30{\sim}40$ seconds, and vacuum drying time 45 min. at room temperature with the suspension containing PVA-SbQ aqueous solution(SbQ 1mol%, 10 wt %) $200{\mu}L$, bovine serum albumin (BSA) 7.5 mg, and lipase 10 mg. The lipid sensor showed good linear calibration curve in the range of $10{\sim}100$ mM triacetin as a lipid sample.