• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.402.2-402.2
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• 2014

과학과 기술이 발전할수록 나노크기를 넘어서 나노 크기미만의 관찰 분해능과 가공능력이 필수로 요구되어 측정장비와 가공장비의 연구 및 개발이 매우 중요하다. 현재는 주사전자현미경과 투과전자현미경의 발달로 나노크기 이하의 이미징 분해능에는 도달하였지만, 전자 입자의 가벼운 무게 때문에 가공측면에서는 한계를 가지고 있다. 또한 지난 수십 년간 정밀가공에 사용된 갈륨이온 LMIS(Liquid Metal Ion Source)기반의 집속이온빔 시스템은 수십 nm의 가공정밀도를 가지지만 10 nm 미만의 가공정밀도까지 구현하기에는 현재 기술적인 한계로 힘들다. 나노크기 이하의 이미징 분해능과 수 nm의 가공정밀도를 갖는 이온현미경이 최근에 상용화되어 판매되고 있는데, 이 이온 현미경에 사용되는 것이 가스장 이온원(GFIS:Gas Field Ionization Source)이다. 가스장 이온원은 작은 발산각, 작은 가상 이온원 크기 그리고 좁은 에너지 퍼짐의 특징을 가지며 이에 따라 구면수차 및 색수차에도 둔감한 특징을 가지고 있다. 또한 LMIS 는 갈륨이온이 시편속에 파고들어 시편의 물질 특성이 변화되는 문제가 있지만, GFIS에서는 주로 He, Ne 와 같은 불활성 기체를 주로 사용하므로 시편과 반응을 최소화 할 수 있는 장점도 있다. 위와 같은 특징을 갖는 이온빔을 GFIS 로 생성하고 이온현미경에 사용하기 위해서는 이온빔이 팁의 단원자 내지 수 개 정도의 원자에서 생성되도록 해야 한다. 본 연구에서는 GFIS 의 원리를 소개하고 장(전계)이온현미경(Field Ion Microscope)실험을 통하여 GFIS기반으로 생성된 이온빔의 형상을 보여준다. 또한 높은 각전류밀도 구현을 위하여 질소가스 에칭으로 텅스텐 팁 끝 단원자에서만 이온빔을 생성하고, 각전류 밀도 계산과 안정도 실험결과로 본 연구에서 개발한 이온원이 이온총으로서의 이온현미경 적용 가능성에 대해 보여준다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.504-504
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• 2011

최근 디지털 프린팅 기술의 핵심기술로 떠오르고 있는 잉크젯 프린팅 기술은 최근 기존의 문서인쇄 뿐 아니라, 직물 인쇄, 태양전지 등의 다양한 반도체 소자 제조에 널리 활용되고 있으며, 점차 그 응용 분야를 넓혀가고 있다. 특히 thermal 방식의 잉크젯 피린팅 기술은 etching, thin film process, lithography등의 반도체 공정 기술을 이용하여 제작할 수 있기 때문에, 현재 잉크젯 프린팅 기술은 대부분 thermal 방식을 체택하고 있다. 이러한 thermal 잉크젯 프린팅 방법에서는 잉크를 토출시키기 위하여, 전기적 에너지를 열에너지로 전환하는 전자저항막층이 필수적으로 필요하게 되는데, 이러한 전자저항막층은 수백도가 넘는 고온 및 잉크와 접촉으로 인한 부식 및 산화 문제가 발생할 수 있는 열악한 환경에서 사용되므로, Ta, SiN과 같은 보호층을 필수적으로 필요로 한다. 그러나 최근 잉크젯 프린터의 고해상도 고속화, 대면적 인쇄성 등과 같은 다양한 요구 증가에 따라, 잉크젯 프린터의 저전력 구동이 이슈로 떠올라 열효율에 방해가 되는 보호층을 제거할 필요성이 제기되고 있다. 지금까지는 Poly-Si, $HfB_2$, TiN, TaAl, TaN _0.8 등의 물질들이 잉크젯 프린터용 전자저항막 물질로 연구되거나 실제로 사용되어져 왔으나, 이러한 물질들을 보호층을 제거하는 경우 쉽게 산화되거나, 부식되는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 기존 전자저항막의 기능을 만족시키면서, 산화나 부식에 대한 강한 내성을 가져 보호층을 제거하더라도 안정적으로 구동이 가능한 하이브리드 기능성(히터 + 보호층)을 가지는 잉크젯 프린터용 전자저항막 물질의 개발이 시급한 실정이다. 본 연구에서는 자기조립특성을 가져 정밀제어가 가능한 원자층증착법(Atomic Layer Deposition)을 이용하여 원자/나노 단위의 미세 구조 컨트롤을 통해 내열 내산화 내부식성 저온도저항계수를 동시에 가지는 다기능성 전자저항막을 설계 및 개발하고자 하였다. 전자저항막 개발을 위하여 우수한 내부식 내산화성을 가지고 결정립 크기에 따른 온도저항계수 조절이 가능한 platinum group metal들과 전기 저항 및 내열성 향상을 위한 물질의 복합구조막을 원자증증착법으로 증착하였다. 또한, 전자저항막 증착시 미세구조와 공정 변수가 내부식성, 내산화성, 그리고 온도저항계수에 미치는 영향을 체계적으로 연구하여, proto-type의 inkjet printhead를 구현하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.254.1-254.1
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• 2013

현재의 나노기술 및 부품은 나노미터 이하의 초고분해능을 요구하면서도 나노미터 이하의 정확도로 가공할 수 있는 기술을 요구하고 있다. 이온현미경은 위 두 요구조건을 만족하는 차세대 현미경으로써 초고분해능 이미징과 함께 기존의 갈륨이온을 사용하는 집속이온빔 장치보다 네온가스등을 이용하여 더 정밀하게 에칭 및 스퍼터링을 할 수 있다. 이온현미경은 전자현미경에 비해 더 깊은 초점심도를 갖으며, 색수차와 구면수차에 비교적 둔감하고 전자에 비해 무거운 이온의 무게 때문에 짧은 파장을 갖는 특징을 가지고 있다. 이와 같은 특징을 이용하면 전자현미경과 다른 여러 특징과 장점을 갖는 고분해능의 현미경을 제작할 수 있다. 이와 같이 차세대 현미경으로 주목받는 이온현미경의 중요한 부분인 이온총은 현재 가스장 이온 소스 방법으로 대부분 개발되고 있다. 가스장 이온 소스는 1950년대에 E. W. Muller에 의해 개발된 전계 이온 현미경(Field Ion Microscope)에서 응용된 방법으로 뾰족한 탐침에서의 가스 이온화를 기반으로 한다. 가장 보편적으로 사용되는 재질은 텅스텐으로 수십 nm 정도의 곡률 반경을 갖도록 제작하고 초고진공에 설치하여 강한 양전압을 인가함과 동시에 가스를 팁 주변에 넣어주면 팁표면에서 이온빔이 발생하게 된다. 본 연구에서는 위와 같이 차세대 나노장비로써 주목받는 이온현미경의 특징에 대해 소개하고, 특히 이온현미경의 이온총 원천기술 개발을 위해 연구하고 있는 가스장 이온 소스의 특성에 대해 소개한다. 수소, 네온, 헬륨의 전계 이온현미경과 함께 생성된 이온빔의 안정도 및 각전류 밀도를 계산하여 실제 이온총으로의 적용 가능성에 대해 보여준다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.23 no.1 s.178
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• pp.129-135
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• 2006

In this study, a two-axis ultra-precision stage driven by piezoelectric elements is presented. The stage has a flexure-type parallel linear guide mechanism consisting of quad-symmetric simple parallel linear springs and quad-symmetric double compound linear springs. While the simple parallel linear springs guide the linear motion of a moving plate in the stage, the double compound linear springs follow the motion of the simple parallel linear spring as well as compensate the parasitic motions caused by the simple parallel linear springs. The linear springs are designed by rectangular beam type flexures that are deformed by bending deflection rather than axial extension, because the axial extension is smaller than the bending deflection at the same force. The designed guide mechanism is analyzed by finite element method(FEM). Then two-axis parallel linear stage is implemented by the linear guide mechanism combined with piezoelectric elements and capacitance type displacement sensors. It is shown that the manufactured ultra-precision stage achieves 3 nm of resolution in x- and y-axis within 30 ${\mu}m$ of operating range.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2002.10a
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• pp.993-998
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• 2002

Ultra precision processing technology is the field which is seriously protected its technology by advanced nations. Because of this reason, this technology is very difficult to supply for domestic companies, also domestic companies are revealed the limit of technology development by itself. And then, those are depend on the technology development of advanced nation, domestic companies are not conquer application step with already developed parts. Of course, some cases of its research are succeed. those are included element technology, system technology and so on, for development of ultra precision processing system. To conquer technology holding ultra precision processing accuracy of no level, active research are needed. In this paper, stability of ultra precision cutting unit is analyzed, this unit is the kernel unit in ultra precision processing machine. According to alteration of shape and material about hinge, stability investigation is performed Through this stability investigation, trial and error is reduced in design and manufacture, at the same time, we are accumulated foundation data for un it control.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.21 no.3
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• pp.180-187
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• 2004

The miniaturization technologies are perceived as potential key technologies of the future. They will bring about completely different ways in which people and machines interact with the physical world. However, at the present time, the primary technologies used fur miniaturization are dependent on the microelectronic fabrication techniques. The principal shortcomings associated with such techniques are related to the inability of to produce arbitrary three-dimensional features not only in electronics but also in a wide range of metallic materials. In this paper, a ultramicro-stereolithography system assisted with a femto-second laser was developed to fabricate the arbitrary three-dimensional nano/micro-scaled features. In the developed process, a femto-second laser is projected according to CAD data on a photosensitive monomer resin, it induces polymerization of the liquid resin. After the polymerization, a droplet of ethanol is dropped to remove the liquid resin and then the polymerized nano-scaled features only remain. By a newly developed process, miniature devices for an extremely wide range of applications would become a technologically feasible reality. Some of nano/micro-scaled features as examples were fabricated to prove the usefulness of this study at the fundamental stage.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.26 no.5
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• pp.150-156
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• 2009

The removal of tiny particles adhered to surfaces is one of the crucial prerequisite for a further increase in IC fabrication, large area displays and for the process in nanotechnology. Various cleaning techniques (wet chemical cleaning, scrubbing, pressurized jets and ultrasonic processes) currently used to clean critical surfaces are limited to removal of micrometer-sized particles. Therefore the removal of sub-micron sized particles from silicon wafers is of great interest. For this purpose various cleaning methods are currently under investigation. In this paper, we report on experiments on the cleaning effect of 100nm sized fluorescence particles on silicon wafer using the plasma shockwave occurred by femtosecond laser. The plasma shockwave is main effect of femtosecond laser cleaning to remove particles. The removal efficiency was dependent on the gap distance between laser focus and surface but in some case surface was damaged by excessive laser intensity. These experiments demonstrate the feasibility of femtosecond laser cleaning using 100nm size fluorescence particles on wafer.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.33 no.1
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• pp.11-16
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• 2016

Lithography techniques are generally used to manufacture nano-patterns on silicon, however, it is difficult to make a V-shaped pattern using these techniques. Although silicon is a brittle material, it can be treated as a ductile material if mechanically machined at extremely low force scale. The manufacturing technique of nano-patterns on single crystal silicon using a mechanical method was developed in this study. First, the linear pattern was machined on the silicon with increasing thrust force. Then, the correlation between measured cutting force and machined pattern was analyzed. Based on the analysis, the critical thrust force was quantitatively determined, and then the silicon was machined at a force lower than the critical thrust force. The machined pattern was observed using SEM and AFM to check for the occurrence of brittle fractures. Finally, the sharp V-shaped nano-pattern was manufactured on the single crystal silicon.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.32 no.1
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• pp.63-68
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• 2015

Micro/nano patterns for optical concentration and diffusion have been studied in the various fields such as displays, optics, and sensors. Conventional micro patterns were continuous and linear shapes due to using linear-type light sources, however, recently non-continuous patterns have been applied as point sources are used for dot-type light sources such as LEDs and OLEDs. In this study, a hybrid machining technology combining an indentation machining method and an AAO process was developed for manufacturing the non-continuous micro patterns having nano patterns. First, mirror-like surfaces ($R_a<20nm$) of pure Aluminum substrates were obtained by optimizing cutting conditions. Then, The letter of 'K' consisting of the arrays of the micro patterns was manufactured by the indentation machining method which has a similar principle to indentation hardness testing. Finally, nano patterns were machined by AAO process on the micro patterns. Conclusively, a specific letter having nano-micro hybrid patterns was manufactured in this study.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.35 no.1
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• pp.18-23
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• 2022

Electrohydrodynamic jet (e-jet) printing, a type of direct contactless microfabrication technology, is a versatile fabrication process that enables a wide range of micro/nanopattern arrays by applying a strong electric field between the nozzle and the substrate. In general, the morphology and the thickness of polymers/quantum dot micropatterns show a systematic dependence on the diameter of the nozzle and the ink composition with a fully automated printing machine. The purpose of this report is to provide typical examples of e-jet printed micropatterns of polymers/quantum dots to explain the effect of each process variable on the result of experiments. Here, we demonstrate several operating conditions that allow high-resolution printing of layers of polymers/quantum dots with a precise control over thickness and submicron lateral resolution.