• Electrical & Electronic Materials
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• v.17 no.6
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• pp.11-16
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• 2004

지난 40여년간의 반도체 집적 공정의 발전에 있어서 무어(Moore)의 법칙에 의한 소자의 미세화를 달성하기 위하여, 광리소그래피(optical lithography) 기술은 꾸준히 발전하여 왔으며, 소자의 선폭이 나노스케일인 공정에서 역시, 소자 제조의 핵심기술은 리소그래피 기술을 이용한 회로의 패터닝(patterning) 기술에 달려 있다고 해도 과언이 아니다. 그러나 현재 사용되고 있는 광리소그래피는 사용하는 파장의 길이에 따른 분해능(resolution)의 한계로 인하여, 이러한 나노 스케일의 소자를 제작하기 위해서는 새로운 리소그래피 기술이 필요하다는 것이 일반적으로 인정이되고 있다.(중략)

• Information Display
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• v.12 no.5
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• pp.33-38
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• 2011

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2004.05a
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• pp.155-155
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• 2004

최근 집중 육성산업으로 분류되어 연구 및 투자가 되고 있는 반도체, 정보통신, 바이오산업, 디스플레이 등에서 초정밀화와 저비용, 대량생산을 하기 위해서 기존의 공정을 대체할 수 있는 새로운 나노공정기술의 요구가 급증하고 있다 최근에는 극초단파 특성으로 인하여 극미세 형상을 가공할 수 있는 펨토초 레이저(femto second laser)를 나노공정에 적용하는 다양한 연구가 진행되고 있다. 특히, 기존의 쾌속조형공정을 응용하여 다른 공정으로는 제작이 불가능한 나노 스케일에서 3차원 자유곡면을 가지는 구조물을 제작할 수 있는 공정개발에 대하여 다양한 연구가 진행되고 있다.(중략)

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.28 no.9
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• pp.1270-1275
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• 2004

Standard positive photoresist techniques were adapted to generate nano-scale patterns of gold substrate using self-assembled monolayers (SAMs) and femtosecond laser. SAMs formed by the adsorption of alkanethiols onto gold substrate are employed as very thin photoresists, Alkanethiolates formed by the adsorption of alkanethiols are oxidized on exposure to UV light in the presence of air to alkylsulfonates. Specifically, it is known that deep UV light of wavelength less than 200nm is necessary for oxidation to occur. In this study, ultrafast laser of wavelength 800nm and pulse width 200fs is applied for photolithography. Results show that ultrafast laser of visible range wavelength can replace deep UV laser source for photo patterning using thin organic films. Femtosecond laser coupled near-field scanning optical microscopy facilitates not only the patterning of surface chemical structure, but also the creation of three-dimensional nano-scale structures by combination with suitable etching methods.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2012.10a
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• pp.135-136
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• 2012

• 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.

• Composites Research
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• v.34 no.4
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• pp.264-268
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• 2021

In this study, we propose a method for fabricating hydrophobic coatings/films with three-dimensional (3D) hierarchical nanostructured organic/inorganic composite surfaces. An epoxy-based, large-area 3D ordered nanoporous template is first prepared through an advanced photolithography technique called Proximity-field nanoPatterning (PnP). Then, a hierarchically structured surface is generated by densely impregnating the template with silica nanoparticles with an average diameter of 22 nm through dip coating. Due to the coexisting micro- and nano-scale roughness on the surface, the fabricated composite film exhibits a higher contact angle (>137 degrees) for water droplets compared to the reference samples. Therefore, it is expected that the materials and processes developed through this study can be used in various ways in the traditional coating/film field.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.32 no.4
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• pp.252-256
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• 2023

A one-step method for nanoscale patterning of silver ionic ink on a substrate is developed using a microscale, elastic mold deformation. This method yields unique micro/nanoscale metallic structures that differ from those produced using the original molds. The linewidth of these metallic structures is significantly reduced (approximately 10 times) through the sidewall deformation of the original mold cavity on a thin liquid film, as verified by finite element analysis. The process facilitates the fabrication of various, isolated and complex micro/nanoscale metallic structures with negligible residual layers at low cost and high throughput. These structures can be utilized for various applications, including optoelectronics, wearable sensors, and metaverse-related devices. Our approach offers a promising tool for manipulation and fabrication of micro/nanoscale structures of various functional materials.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.52-52
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• 2012

최근 선진국을 중심으로 제조기술의 산업혁명이라고 불릴 정도로 큰 파급효과가 기대되는 자기조립기반의 산업공정기술을 확보하기 위한 많은 노력과 연구들이 활발하게 진행되고 있다. 자기조립(Self-Assembly) 현상은 자연에서 일어나는 자발적인 힘으로 원자 또는 분자 단위까지 구조물을 제어하고 bottom-up 방식(상향식: 원자/분자 스케일의 나노구조를 배열/조립하여 원하는 형태의 패턴을 만들어 내는 방식)으로 원하는 구조물을 설계/제작할 수 있는 능력을 가지고 있다. 기초적인 과학으로부터 출발한 자기조립기술은 최근 자기조립 응용개발에서 많은 성과를 이루어내면서 산업화 가능성을 크게 하고, 과학계와 산업계의 많은 관심을 불러일으키고 있다. 반도체 산업기술을 예측하는 ITRS 로드맵(2005년)에 의하면 directed self-assembly 방법이 새로운 미래 패터닝 기술로 개발되어 2016년경에 사용되고, 자기조립소재로 제작된 다양한 응용소자들은 새로운 미래소자로 개발될 것으로 예상하고 있다. 이에 맞추어 국내 기업들도 diblock copolymer를 이용한 나노패터닝 기술 확보를 위한 연구를 진행하고 있다. 또한 IBM은 자기조립기술을 반도체공정에 실험적으로 적용하여 자기조립기술이 생산 공정에 부분적으로 적용될 가능성이 크다는 것을 보여주었다. 산업계와 함께 학계의 연구센터에서는 산업화를 위한 자기조립 집적화 공정(Integrated process) 개발을 이루기 위하여 체계적으로 연구를 실시하고 있다. 미국의 Northeastern 대학의 CHN(Center for high-rate Nanomanufacturing) 연구센터는 자기조립 집적화에 용이한 새로운 개념의 소자를 제안하고 이를 집적화하기 위한 다양한 공정을 개발하고 있으며, Wisconsin 대학의 NSEC(Nanosacle Science and Engineering Center) 연구센터는 diblock copolymer를 이용한 나노패터닝 기술 개발에서 획기적인 결과를 도출하여 산업계에 적용될 가능성을 높이고 있다. 이와 같은 결과들로부터 앞으로의 자기조립기술에 대한 연구는 3차원 구조물을 제작할 수 있는 집적화 공정에 집중될 것이고, 이를 위하여 새로운 개념의 단순한 구조의 응용소자개발도 함께 추진될 것으로 판단된다. 또한 실용 가능성이 큰 집적화 공정으로 개발하기 위하여 기존의 top-down 방식을 접목한 bottom-up 방식의 자기조립 집적화 공정이 개발될 것으로 예상하고 있다. 이와 함께 자기조립공정은 반복되는 구조를 쉽게 제작할 수 있는 장점을 가지고 있어 다양한 응용소자 [태양전지(solar cell), 연료전지(fuel cell), 유연성 있는 전자기기(flexible electronics), 화면표시 장치(display device)] 제작에 쉽게 이용되어 새로운 산업을 창출할 수 있는 가능성을 보이고 있다. 본 자기조립 연구 센터에서는 이와 같은 자기조립 특성을 제조공정에 적용하여 혁신적인 제조공정기술을 확보하고자 연구를 진행하고 있다. 그러므로 본 발표에서 이와 같은 연구 흐름과 함께 본 센터에서 진행하고 있는 자기조립 제조방법을 소개하고자 한다. 이와 함께 자기조립방법을 이용하여 제작된 다양한 응용소자 개발 결과를 발표하고, 이를 top-down 방식과 접목하여 집적화공정으로 개발하는 전략을 함께 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.244-245
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• 2010

최근 광전자 분야에서는 미래 에너지 자원에 대한 관심과 함께 GaN 기반 발광다이오드 및 태양전지 연구가 활발히 진행되고 있다. GaN는 높은 전자 이동도와 높은 포화 속도 등의 광전자 소자에 유리한 특성을 가지고 있으나, 고 인듐 함유량과 막질의 우수한 특성을 동시에 구현하는 것은 매우 어렵다. 이를 극복하기 위한 방법으로써 선택 영역 박막 성장법(Selective Area Growth)은 마스크 패터닝을 통해 제한된 영역에서만 박막을 성장하는 방법으로써 GaN의 막질을 향상 시킬 수 있는 방법으로 주목받고 있다. 본 논문에서는 대면적 기판에서 GaN의 막질 향상뿐만 아니라 고인듐 InGaN 박막 성장을 위하여 서브마이크로미터 주기와 크기를 갖는 홀 패턴을 포토리소그라피 공정 최적화를 통해 구현할 수 있는 방법에 대해 논의한다. 그림. 1은 사파이어 기판 위에 선택 영역 박막 성장법을 이용하여 성장한 n-GaN/활성층/p-GaN의 구조를 나타낸 그림이다. 이를 통하여 서브마이크로미터 스케일의 반극성 InGaN면 위에 높은 인듐 함유량을 가지면서도 우수한 특성을 갖는 박막을 얻을 수 있다. 본 실험을 위하여 사파이어 기판 위에 SiO2를 증착한 후 포토레지스트(AZ5206)을 도포하고 포토리소그라피 공정을 진행하여 2um 크기 및 간격을 갖는 패턴을 형성했다. 그림. 2는 AZ5206에 UV를 조사(5초)하고 현상(23초)한 패턴을 윗면(그림. 2(a))과 $45^{\circ}$ 기울인 면(그림. 2(b)) 에서 본 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진이다. 이를 통해 약 2.2um의 홀 패턴이 선명하게 형성 됨을 볼 수 있다. 그 후 수백나노 직경의 홀을 만들기 위해서 리플로우 공정을 수행한다. 그림. 3은 리플로우 온도에 따른 패턴의 홀 모양을 AFM(Atomic Force Microscope)을 이용하여 측정한 표면의 사진이다. 이를 통해 2차원 평면에서 리플로우 온도 및 시간에 따른 변화를 볼 수 있다. 그림.3의 (a)는 리플로우 공정을 진행하기 전 패턴이고, (b)는 $150^{\circ}C$에서 2분, (c)는 $160^{\circ}C$에서 2분 (d)는 $170^{\circ}C$에서 2분 동안 리플로우 공정을 진행한 패턴이다. $150^{\circ}C$와 $160^{\circ}C$에서는 직경에 큰 변화가 없었고, $160^{\circ}C$에서는 시료별 현상 시간 오차에 따라 홀의 크기가 커지는 경향이 나타났다. 그러나 $170^{\circ}C$에서 2분간 리플로우 한 시료 (그림. 3(d))의 경우는 홀의 직경이 ~970nm 정도로 줄어든 것을 볼 수 있다. 홀의 크기를 보다 명확히 표현하기 위해 그림.3에 대응시켜 단면을 스캔한 그래프가 그림.4에 나타나 있다. 그림.4의 (a) 및 (b)의 경우 포토레지스트의 높이 및 간격이 일정하므로, 리플로우에 의한 영향은 거의 없었다. 그림. 4(c)의 경우 포토레지스트의 높이가 그림.4(a)에 비해 ~25nm 정도 낮은 것으로 볼 때, 과도 현상 및 약간의 리플로우가 나타났을 가능성이 크다. 그림. 4(d)에서는 ~970nm의 홀 크기가 나타나서 본 연구에서 목표로 하는 나노 홀 크기에 가장 가까워짐을 확인할 수 있었다. 따라서, $170^{\circ}C$ 이상의 온도와 2분 이상의 리플로우 시간 조건에서 선택 영역 성장을 위한 나노 홀 마스크의 크기를 제어할 수 있음을 확인하였다.