• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.338-338
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• 2012

사파이어 ($Al_2O_3$)는 높은 밴드갭 에너지 (~19.5 eV)를 가진 물질로서 우수한 내마모성, 강도, 전기 절연성 및 안정한 화학적 특성을 갖고 발광다이오드 기판, 보석재료 등 각종 산업 및 기술적 분야에서 널리 사용되고 있다. 특히, 플립칩 발광다이오드 구조의 경우 광추출효율을 향상시키기 위해 높은 투과도를 갖는 사파이어 기판이 요구되어 왔으며, 지금까지 건식/습식식각방법을 이용한 사파이어 표면에 마이크로 크기의 심한 거칠기 또는 요철이 형성된 나노크기의 격자구조를 형성시키는 연구가 진행되어 오고 있다. 그 중, 나노 크기의 격자구조는 공기에서 반도체 기판까지 선형적인 유효굴절률 분포를 갖기 때문에 표면에서 생기는 Fresnel 반사 손실을 줄일 수 있다. 이러한 구조를 형성하기 위해서는 식각 마스크가 필요한데, 형성 방법으로 레이저 간섭 리소그래피, 전자빔 리소그래피, 나노임프린트 리소그래피 등이 있으나, 비싼 가격과 복잡한 공정 절차 등의 단점을 지니고 있다. 따라서 본 연구에서는 식각 마스크 패턴을 위해, 보다 저렴하고 간단한 실리카 나노구 및 열적응집 금 나노 입자를 이용하였다. 양면 폴리싱 c-plane 사파이어 기판을 사용하였고, 단일 층의 주기적인 실리카 나노구를 기판 표면에 스핀코팅에 의해 도포한 후 유도결합플라즈마 식각 장비를 이용하여 식각하여 주기적인 패턴을 갖는 렌즈모양의 격자구조를 형성하였다. 그리고 주기적으로 형성된 격자 위에 열 증착기를 이용하여 금 박막을 증착한 후 급속열적어닐닝(rapid thermal annealing)을 이용하여 열처리함으로써 비주기적인 금 나노입자를 형성시켰다. 형성된 금 나노패턴을 이용하여 동일한 조건으로 식각함으로써 광대역 및 전방향성 높은 투과도를 갖는 원뿔 모양의 사파이어 나노구조를 제작하였다. 제작된 샘플의 패턴 및 식각 형상은 전자현미경을 사용하여 관찰하였으며, UV-vis-NIR 분광광도계 (spectrophotometer)를 사용하여 투과율을 측정하였다. 렌즈 모양 표면 위에 원뿔모양의 나노구조를 갖는 사파이어 기판은 일반적인 사파이어 기판보다 향상된 투과율 특성을 보였다.

• Proceedings of the IEEK Conference
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• 2004.06b
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• pp.359-362
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• 2004

Electron beam on high energy acceleration, which travels deeply and sharply through photoresist, became to be used in e-beam lithography apparatus for nano-patterning in due to its high resolution. An advanced electron beam lithography simulation tool is currently undergoing development for nano-patterning. This paper will demonstrate such simulation efforts with experiments at 200 keV e-beam lithography processes on PMMA, ZEP520 of which photoresist parameters and characteristics will be explained with simulation results. Neureuther parameters was extracted from the contrast curve of the resist

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.63-63
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• 2010

나노 구조를 제작은 나노 기술을 기반으로 하는 electronics, optoelectronics, sensing, ultra display등의 여러 분야에서 이용되고 있다. 특히 나노 구조를 갖는 금속 패터닝의 경우 전자빔 리소 그래피 (electron beam lithography)나 레이저 패터닝(laser patterning)과 같은 방법들이 많이 사용되고 있다. 하지만 공정이 복잡하고 그로 인해 공정 비용이 많이 든다는 단점이 있었다. 나노 임프린트 리소그래피 기술은 master mold 표면의 나노 패턴을 가열, 가압 공정을 통해 기판 위의 고분자 레지스트 층으로 전사하는 기술이다. 이 기술은 간단한 공정을 통해 나노 패턴을 형성할 수 있는 기술이기 때용에 차세대 나노 패터닝 기술로써 각광받고 있다. 특히 이 기술은 레지스트 층과의 직접적인 접촉을 통해 나노 패턴을 형성하기 때문에 다양한 방법을 통해 기능성 나노 패턴을 직접적으로 형성할 수 있는 가능성을 지니고 있다. 본 연구는 novel meta1의 하나인 Ag 입자가 첨가된 ink solution를 master mold로부터 복제한 PDMS mold를 이용하여 다양한 구조의 나노 패턴을 만드는 방법에 대한 연구이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 1999.05a
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• pp.575-577
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• 1999

In this study, the PPPI(Plasma Polymerized Phenyl Isothiocyanate) resist thin film was manufactured in accordance with the plasma polymerization method and after exposing it to an electron beam, a pattern was formed by plasma etching. With the FT-IR(Fourier transform-infrared spectrometry) analysis, it was confirmed that the PI(Phenl Isothiocyanate) monomer was successsfully produced into a thin film by the plasma. The polymerization rate of the thin film was 450~ 1012($\AA$/min) to 100-200(W) discharge power and 120-12($\AA$/min) to 0.1 ~0.4[torr] system pressure.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.24 no.4 s.193
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• pp.153-158
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• 2007

Recently nano imprint lithography to fabricate photonic crystal on polymer is preferred because of its simplicity and short process time and ease of precise manufacturing. But, the technique requires the precise mold as an imprinting tool for good replication. These molds are made of the silicon, nickel and quartz. But this is not desirable due to complex fabrication process, high cost. So, we describe a simple, precise and low cost method of fabricating PDMS stamp to make the photonic crystals. In order to fabricate the PDMS mold, we make the original pattern with designed hole array by finding the optimal electron beam writing condition. And then, we have tried to fabricate PDMS mold by the replica molding with ultrasonic vibration and pressure system. We have used the cleaning process to solve the detaching problem on the interface. Using these methods, we acquired the PDMS mold for photonic crystals with characteristics of a good replication. And the accuracy of replication shows below 1% in 440nm at diameter and in 610nm at lattice constant by dimensional analysis by SEM and AFM.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.339-339
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• 2011

기존의 광학리소그래피방법으로는 나노크기의 패턴을 형성하는데에 있어서 많은 제약이 있으며, 사실상 수십나노크기의 패턴을 형성하는데에는 전자빔리소그래피등 새로운 패턴형성 방법이 요구되고 있다. 블록 공중합체를 이용한 나노 패턴은 서로 다른 화학적 구조를 가지는 고분자들이 공유결합으로 연결되어 있는 분자구조를 이용하여, 하나의 분자 내에 서로 다른 블록들이 상분리를 일으키려는 것과 동시에 이들의 공유결합으로 인해 그 정도가 제한되는 것을 이용하여 라멜라, 실린더, 구 등의 주기적으로 배열된 형태의 구조물을 형성하는 패터닝 기술이다. 블록 공중합체를 이용한 나노크기의 패턴 형성은 열역학적으로 안정적인 구조이며, 대면적으로 구현 할 수 있어서 차세대 소자제작을 위한 제작기술로 많은 관심을 가지고 있다. 하지만 블록공중합체를 이용한 나노패턴 기술은 선행적으로 나노구조체를 결함이 없고, 원하는 형태로 제작 할 수 있는 공정의 확립이 필요하다. 따라서 본 연구에서는, 이러한 블록 공중합체을 이용한 나노패턴을 제조하는 공정에서, 폴리스틸렌과 실리콘 산화물 박막과의 표면반응을 막기 위한 Self-Assembly Monolayers (SAMs) 처리 공정이 패턴 형성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 MPTS의 농도 및 처리시간을 변화시켰다. 나노패턴을 분석, 확인하기 위하여 Atomic Force Microscopic (AFM)과 Field Emission Scanning Electron Microscope (FESEM)을 이용하였다.

• Journal of the Semiconductor & Display Technology
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• v.8 no.4
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• pp.43-48
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• 2009

The aim of this paper is to describe the development of the electron-beam optic analysis algorithm for simulating the e-beam behavior concerned with electrostatic lenses and their focal properties in the micro-column of the multi-beam lithography system. The electrostatic lens consists of an array of electrodes held at different potentials. The electrostatic lens, the so-called einzel lens, which is composed of three electrodes, is used to focus the electron beam by adjusting the voltages of the electrodes. The optics of an electron beam penetrating a region of an electric field is similar to the situation in light optics. The electron is accelerated or decelerated, and the trajectory depends on the angle of incidence with respect to the equi-potential surfaces of the field. The performance parameters, such as the working distances and the beam diameters are obtained by the computational simulations as a function of the focusing voltages of the einzel lens electrodes. Based on the developed simulation algorithm, the high performance of the micro-column can be achieved through optimized control of the einzel lens.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.346.1-346.1
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• 2016

본 연구에서는 열처리(Thermal Dewetting Process)와 빗각 증착(Oblique angle deposition)을 이용하여 비주기 서브파장 구조물을 마이크로 렌즈 형태의 유리 기판 상부에 제작하였다. 먼저 $2{\times}2cm2$ 크기의 유리 기판에 기존 리소그래피 공정으로 원기둥 형태의 감광액을 형성한다. 이후 Hot-plate로 $180^{\circ}C$에서 90초간 열을 가해 지름이 $20{\mu}m$인 반구형태로 변형시킨 뒤 반응성이온식각 공정을 진행하여 마이크로 렌즈를 제작한다. 렌즈의 표면에 나방 눈 구조를 형성하기 위해 전자빔 증착으로 15nm의 은 박막을 쌓은 뒤 $500^{\circ}C$에서 1분간 열처리 공정을 진행하였다. 열이 가해졌을 때 은 박막은 표면자유에너지를 최소화하기 위해 나노 크기의 덩어리진 입자 형태로 변화한다. 여기서 형성되는 나노입자의 크기가 렌즈 표면 중심에서 가장자리로 갈수록 작아진다는 것을 주사전자현미경을 통해 확인하였다. 증착 각도가 증가할수록 열처리 공정 후의 은 나노입자의 크기가 점점 작아진다는 것을 검증하기 위해 은 박막의 증착 각도를 $0^{\circ}$, $35^{\circ}$, $55^{\circ}$, $70^{\circ}$로 증착 후 열처리 공정을 진행하여 확인하였다. 비스듬하게 증착되어 형성된 박막은 다공형태로 낮은 밀도를 가지는데 이는 박막 두께 감소를 일으킨다. 따라서 증착 각도가 증가할수록 열처리 공정 후의 은 나노입자의 크기는 점점 작아진다. 이후 은 나노입자를 마스크로 하여 다시 반응성이온식각 공정을 진행하였으며 식각 후 나머지 은 나노입자들은 HNO3용액에서 1분간 처리하여 제거하였다. 제작된 구조물의 평균 직경과 크기는 각각 ~220nm 및 ~250nm인 것으로 확인하였다. 위와 같은 공정을 통해 다양한 크기를 가진 비주기 서브파장 구조물을 제작할 수 있다. 구조물의 주기가 파장 길이보다 짧을 경우 분산이 최소화되며 넓은 파장 대역에서 무반사 효과를 얻을 수 있다. 이 공정은 마스크를 통한 리소그래피의 한계를 극복할 수 있으며 여러 곡면형 표면에 적용가능한 장점이 있다. 또한 프리즘, 렌즈, 광섬유와 같은 광소자의 광투과율을 향상시키는데 이용될 수 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.418-418
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• 2014

나노임프린트 공정으로 제작된 동일한 형태의 패턴 구조를 변형하거나, 표면의 특성을 조절하는 것은 임프린트 공정의 응용성을 높일 수 있는 유용한 기술이다. 본 연구진은 플라즈마와 열처리를 통하여 임프린트 나노패턴의 크기를 변형하는 연구[1]와 나노구조의 형태에 따른 표면특성의 변화 연구[2]를 수행한 바 있는데, 본 연구에서는 나노임프린트 패턴의 구조 및 표면특성을 단일 칩 내에서 연속적으로 변화하도록 제작하는 방법에 관해 고찰하였다. 나노임프린트 공정으로 제작한 패턴을 반응성이 연속적으로 변화하도록 고안된 산소 플라즈마 장치에서 식각하여 구조를 연속적으로 변형하고, 전자현미경(SEM)과 원자힘현미경(AFM), 집속이온빔(FIB) 등을 통해 표면과 단면을 확인하였으며, 구조변형 이후의 후처리에 따른 접촉각 등의 변화를 관찰하여 임프린트 나노구조 패턴 표면의 화학적 특성을 조절하는 방법을 탐구하였다. 본 연구 결과는 단일한 모 패턴으로부터 다양한 크기의 패턴을 제작하고 화학적 특성을 조절하는 것이 가능함을 보이는 것으로서, 향후 이러한 연속적 변화를 갖는 미세구조를 이용하여 혼합 물질의 분리 및 바이오 물질의 검출 등에 응용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of the Semiconductor & Display Technology
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• v.6 no.3
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• pp.25-33
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• 2007

A computationally efficient and accurate Monte Carlo (MC) simulator of electron beam lithography process, which is named SCNU-EBL, has been developed for semiconductor nanometer pattern design and fabrication. The simulator is composed of a MC simulation model of electron trajectory into solid targets, an Gaussian-beam exposure simulation model, and a development simulation model of photoresist using a string model. Especially for the trajectories of incident electrons into the solid targets, the inner-shell electron scattering of an target atom and its discrete energy loss with an incident electron is efficiently modeled for multi-layer resists and heterogeneous multi-layer targets. The simulator was newly applied to the development profile simulation of ZEP520 positive photoresist for NGL(Next-Generation Lithography). The simulation of ZEP520 for electron-beam nanolithography gave a reasonable agreement with the SEM experiments of ZEP520 photoresist.