• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.50.2-50.2
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• 2009

사파이어는 질화물계 광전자소자 제작 시 박막 성장 기판으로 주로 사용되어 최근 그 중요성이 부각되고 있다. 특히 미세 패턴이 형성된 사파이어 기판을 이용하여 질화물계 발광다이오드 소자를 제작하면 빛의 난반사가 증가하여 광추출효율에 큰 개선이 나타난다. 또한 사파이어는 화학적 안정성이 뛰어나고, 높은 강도를 지녀 나노임프린트 등 여러 가지 패터닝 공정에서 패턴 형성 몰드로도 응용될 수 있다. 그러나 이와 같은 사파이어의 화학적 안정성으로 인하여 sub-micron 크기의 미세 패턴을 형성하기 힘들며, 현재 사파이어의 패턴은 micron 크기로 제한되어 사용되고 있다. 본 연구에서는 나노임프린트 리소그라피(NIL)를 사용하여 사파이어 웨이퍼의 c-plane위에 sub-micron 크기의 hole 패턴 및 pillar 패턴을 형성하였다. 우선 Hole 패턴을 형성하기 위해 사파이어 기판 위에 금속 hard mask 패턴을 UV 임프린트 공정과 etch 공정을 통해 형성하였다. 그리고 이 금속 패턴을 mask로 사파이어를 ICP 식각을 하여 hole 패턴을 형성하였다. 또한 Pillar 패턴을 형성하기 위해 lift-off 공정을 이용하여 금속 마스크 패턴을 형성하였고 이를 ICP 식각을 통해 사파이어 기판 위에 pillar 패턴을 형성하였다.

• Polymer Science and Technology
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• v.20 no.1
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• pp.40-45
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• 2009

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2007.05a
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• pp.332-336
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• 2007

Temperature is an essential process variable in nanoimprint lithography(NIL) where the temperature varies between room temperature and above the glass transition temperature. To simulate NIL process, we employ both the Nose-Poincare method for temperature controlled molecular dynamics(MD) and force field for polymer material i.e. polymethyl methacrylate(PMMA), which is most widely selected as NIL resist. Nose-Poincare method, which convinces the conservation of Hamiltonian structure and time-reversal symmetry, overcomes the drawbacks inherent in the conventional methods such as Nose thermostat and Nose-Hoover thermostat. Thus, this method exhibits enhanced numerical stability even when the temperature fluctuation is large. To describe PMMA, we adopt the force field which account for bond stretch, bending, torsion, inversion, partial charge, and van der Waals energy.

• Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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• 2004.11a
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• pp.83-89
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• 2004

In this paper, molecular dynamics simulations are performed to analyze the adhesion between a diamond mould and a copper substrate in diamond nanoimprint lithography. The diamond nanoimprint lithography process is simplified as punch-type nanoindentation. The copper substrates are assumed to monocrystalline and defect free and consist of $22500\~80000$ atoms depending on their dimension. The diamond moulds consist of 916 or 2414 atoms, which is assumed to be rigid. The consistent results lot the maximum normal force and the adhesion force are obtained regardless of the size of substrates and the adhesion hysteresis is shown in all cases. It is found that the friction acting on the sidewalls of the mould affects the adhesion significantly when the mould is released from the substrate.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2004.05a
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• pp.12-12
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• 2004

나노임프린트 관련되어 전 세계적으로 지금까지 4개회사가 장비 및 공정기술 개발을 하고 있으나 대부분 수년 전에 창업한 회사이며, 4개의 나노임프린트 장비 관련 회사는 미국의 Nanonex, 오스트리아의 EVG사, 미국의 Molecular Imprint Inc. (MII),스웨덴이 Obducat이다. 개발된 장비의 대부분은 수작업이 필요한 연구용 장비로 현재 공정 기술개발을 위해 활용되고 있으며, MI사 장비가 최초로 양산 적용을 목표로 개발하여 국내에도 도입 되어있다. 일본에서는 아직 장비 개발이 시도된 바 없으며 현재 관련 공정 기술개발을 하고 있다.(중략)

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.23 no.11 s.188
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• pp.34-41
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• 2006

Nanoimprint lithography is an emerging technology which has an ability to make patterns under 100nm width. Recently many researches have been focused to develop multilayer patterning function in nanoimprint lithography and aligning method is attracting attention as a key technology. $Moir\'{e}$ has been used widely to measure dislocation or deformation of objects and considered one of the best solutions to detect aligning error in nanoimprint lithography. Concentric circular patterns are used to generate a $moir\'{e}$ fringe in this paper and aligning offset and direction are extracted from it. Especially this paper shows the difference of fringe equation of $moir\'{e}$ which can be obtained in nanoimprint process atmosphere from normal one.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.81.1-81.1
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• 2012

나노임프린트 리소그라피(Nano-Imprint Lithography, NIL) 기술은 기판위의 resin을 나노구조물이 각인된 스탬프로 눌러서 나노구조물을 형성하는 기술로, 경제적이고 효과적으로 나노구조물을 제작할 수 있는 기술이다. 그중에서도 UV 기반의 나노임프린트(UV-NIL) 기술은 resin을 투명한 스탬프로 누른뒤 UV로 경화시켜 나노구조물을 형성하는 기술로써 고온, 고압($140{\sim}180^{\circ}C$, 10~30bar)이 필요한 가열식 나노임프린트 기술에 비해 상온, 상압($20^{\circ}C$, 1bar)에서도 구조물 형성이 가능하여 다층구조 형성에 적합하다. 연속적인 임프린팅 공정에 의해 resin이 quarz 스탬프에 잔류하여 패터닝에 결함을 유발하게 되므로 오염물을 제거하기 위한 세정공정이 필요하다. 하지만 UV에 의해 경화된 resin은 cross-linking을 형성하여 화학적인 내성이 증가하게 되므로 제거하기가 어렵다. 현재는 resin 제거를 위한 세정공정으로 SPM($H_2SO_4/H_2O_2$) 세정이 사용되고 있는데 세정시간이 길고 세정 후에 입자 또는 황 잔유물이 남으며 많은 유해용액 사용의 문제점이 있어 효과적으로 resin을 제거할 세정공정이 필요한 상황이다. 본 연구에서는 친환경적인 UV 세정 및 오존수 세정공정을 적용하여 경화된 resin을 제거하는 연구를 진행하였다. 실험샘플은 약 100nm 두께의 resin을 증착한 $1.5cm{\times}1.5cm$ $SiO_2$ 쿠폰 wafer를 사용하였으며, UV 및 오존수의 처리시간을 달리하여 resin 제거효율을 평가하였다. ATR-FTIR 장비를 사용하여 시간에 따른 resin의 두께를 측정한 결과, UV 세정으로 100nm 높이의 resin중에 80nm의 bulk resin이 단시간에 제거가 되었고 나머지 20nm의 resin thin film은 오존수 세정으로 쉽게 제거되는 것을 확인 하였다. 또한 표면에 남은 resin residue와 particle을 제거하기 위해서 SC-1 세정을 진행하였고 contact angle과 optical microscope 장비를 사용하여 resin이 모두 제거된 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.240-240
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• 2010

반사 방지막은 LEDs, 태양전지, 센서 등의 광전소자의 효율을 향상시키는데 사용되고 있다. 일반적으로 사용되는 단층 또는 다층 박막의 반사방지막은 thermal expansion mismatch, adhesion, stability 등의 문제점을 가지고 있다. 따라서, 단층 또는 다층 박막의 반사방지막 대신에 파장이하의 주기를 갖는 구조(subwavelength structure, SWS)의 반사방지막 연구가 활발히 진행되고 있다. 입사되는 태양 스펙트럼의 파장보다 작은 주기를 갖는 SWS 구조는 Fresnel 반사율을 감소시켜 빛의 손실을 줄일 수 있다. 이러한 SWS 반사 방지막을 제작하기 위해서는 에칭 마스크가 필요하다. 에칭 마스크 제작을 위해서 사용되는 장비로는 홀로그램, 전자빔, 나노임프린트와 같은 리소그라피 방법이 있으나, 이들은 제작 비용이 고가이며 복잡한 기술을 필요로 한다. 따라서 본 실험에서는 리소그라피 방법보다 간단하고 저렴한 self-assembled Au 나노 입자 에칭 마스크를 이용한 실리콘 SWS 반사 방지막을 제작하여 구조적 및 광학적 특성을 연구하였다. Au박막은 열증발증착(thermal evaporator)법에 의해 실리콘 기판 위에 증착되었고, 급속 열처리(rapid thermal annealing, RTA)를 통해 Au 나노입자 에칭 마스크를 형성시켰다. 실리콘 SWS 반사방지막은 식각 가스 $SiCl_4$를 기반의 유도결합 플라즈마(inductively coupled plasma, ICP) 장비를 사용하여 제작되었다. Au 나노 입자의 마스크 패턴 및 에칭된 실리콘 SWS 프로파일은 scanning electron microscope를 사용하여 관찰하였으며, UV-Vis-NIR spectrophotometer를 사용하여 300-1100 nm 파장 영역에 따른 반사율을 측정하였다. ICP 에칭 조건을 변화시켜 가장 낮은 반사율을 갖는 최적화된 실리콘 SWS 반사방지막을 도출하였다. 최적화된 구조에 대해서, 실리콘 SWS 반사방지막은 벌크 실리콘 (>35%)보다 더 낮은 5% 이하의 반사율을 나타냈다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.416-417
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• 2013

최근 질화물계 발광다이오드(light emitting diode, LED) 소자는 핸드폰, 스마트 TV 등의 디스플레이 분야와 실내외조명, 감성조명, 특수조명 등의 조명분야에 그 응용분야가 급속히 확대되고 있다. 이러한 LED 소자는 에너지 절감과 친환경에 장점을 가지고, 가까운 미래에 조명시장을 대체할 것으로 예상된다. 이를 만족하기 위해서는 현재보다 더 높은 효율을 갖는 LED 개발이 요구되어지고 있는 상황이다. 일반적으로 질화물계 LED 소자의 효율은 내부양자 효율, 광추출 효율 등으로 나타낼 수 있다. 내부 양자효율은 성장된 결정의 질의 개선 및 다층의 이종접합 또는 다중양자우물 구조와 같이 활성층의 캐리어 농도를 높이는 접합구조로 설계되어 80% 이상의 효율을 나타낸다. 그러나 광추출 효율은 이에 미치지 못하고 있다. 이는 반도체 재료의 높은 굴절률로 인하여 빛이 외부로 탈출하지 못하고 내부로 반사되거나 물질 안에서 흡수가 일어나기 때문이다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 많은 연구 그룹들은, 표면에 패턴 형성하여 빛의 전반사를 줄여 그 효율을 올리는 연구결과를 보고하고 있다. 대표적인 방법으로는 wet etching, 전자빔 리소그라피, 나노임프린트 리소그라피, 레이저 홀로 리그라피, 나노스피어 리소그라피 등이 사용되고 있다. 이 중, 나노스피어 리소그라피는 폴리스틸렌 혹은 실리카 등과 같은 나노 크기의 bead를 사용하여 반도체 기판 표면에 단일층으로 고르게 코팅한 마스크로 사용하여 패턴을 주는 방법이다. 이 방법의 장점으로는 대면적에 균일한 패턴을 형성할 수 있고, 공정비용이 저렴하여 양산하기에 적합하다는 특징이 있다. 나노스피어 리소그라피를 통해서 표면에 생성된 패턴 모양의 각도에 따라서, 식각되는 깊이에 변화에 따라 실험한 결과들은 있지만, 아직까지 크기가 다른 나노입자들의 마스크 이용하여 형성된 패턴 밀도에 따른 광 추출 효과에 대한 연구가 많이 미흡하다. 따라서 본 연구에서는 다양한 크기의 실리카로 패턴을 형성시켜 패턴 밀도에 대한 광추출 효율의 효과에 대해서 조사하였다. 실험 방법으론, DI, 에탄올, TEOS, 암모니아의 순서대로 그 혼합 비율을 조정하여 100, 250, 500 nm 크기의 나노입자를 합성하였고 이것을 질화물계 LED의 표면 위에 단일층으로 스핀코팅 방법을 통해 코팅을 하였다. 그 후 ICP-RIE 방법으로 필라 패턴을 형성하였는데, 그 결과 100 nm SiO2 입자를 이용한 경우 $4.5{\times}10^9$/$cm^2$, 250 nm의 경우 $1.4{\times}10^9$/$cm^2$, 500 nm의 경우 $0.4{\times}10^9$/$cm^2$의 패턴의 밀도를 보여주었다(Fig. 1). 패턴의 밀도에 따라 전계광학적 특성을 확인하여 보았는데, 그 결과는 평평한 표면과 비교하였을 때 100 nm에서 383%, 250 nm에서는 320%, 500 nm에서는 244% 상승하는 결과를 보여주었다(Fig. 2). 이번 실험을 통해서 LED의 광추출 효율은 표면 모양과 깊이 뿐 아니라 밀도가 커질수록 그 효율이 올라간다는 사실을 알 수 있었다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2006.07c
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• pp.1364-1365
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• 2006

본 논문에서는 두께 0.25 mm의 알루미늄 포일 (foil)을 이용해 나노기공 알루미나 주형을 만들었다. 우선 알루미늄 포일 표면의 유기물을 제거한 후, 전해연마 방법을 이용하여 표면을 매끄럽게 하였다. 또, 양극산화를 통해 알루미늄 표면에 나노기공을 형성하였다. 나노기공 알루미나($Al_{2}O_{3}$) 주형 위에 Polymethyl methacrylate (PMMA)를 얇게 도포하여 나노기공 사이로 침투시킨 후 주형을 제거하여 나노기둥인 PMMA를 얻었다. 이것을 나노임프린트 리소그라피 기법을 이용하여 태양전지의 N-type 물질로 맏이 사용되는 티타니아 ($TiO_2$)의 면적을 넓게 할 수 있다.