• Proceedings of the KSME Conference
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• 2007.05a
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• pp.337-342
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• 2007

In this study, molecular dynamics simulation of nano imprint lithography in which patterned stamp is pressed onto amorphous polyethylene(PE) surface are performed to study the behaviour of polymer. Force fields including bond, angle, torsion, and Lennard Jones potential are used to describe the inter-molecular and intra-molecular force of PE molecules and stamp, substrate. Periodic boundary condition is used in horizontal direction and canonical NVT ensemble is used to control the system temperature. As the simulation results, the behaviour of polymer is investigated during the imprinting process. The mechanism of polymer deformation is studied by means of inspecting the surface shape, volume, density, atom distribution. Deformation of the polymer resist was found for various of the stamp geometry and the alignment state of the polymer molecules.

• 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 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.28 no.2
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• pp.239-244
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• 2011

Nano Imprint Lithography(NIL) is technique for copying a pattern from stamp with nano size pattern in order to replicated the materials. It is very important to demold in order to make NIL process effectively. Self Assembled Monolayers(SAM) coater is manufactured by means of decreasing surface energy with the stamp surface treatment to improve release characteristics. Manufactured device contains tilting and rotation option for increasing process life time by coating on the sidewall of the pattern in stamp. The stamp coated with optimized tilting angle $30^{\circ}$ and rotation speed of 10rpm has more imprinting cycles than the stamping coated without tilting and rotation. Effective SAM coating on the sidewall of the pattern in stamp will improve by 50% of process life time.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2008.11a
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• pp.1917-1921
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• 2008

Ultraviolet-nanoimprint lithography (UV-NIL) is promising technology for cost effectively defining micro/nano scale structure at room temperature and low pressure. In addition, this technology is fascinating because of it's possibility for high-throughput patterning without complex processes. However, to acquire good micro/nano patterns using this technology, there are some challenges such as uniformity and fidelity of patterns, etc. In this paper, we have focused on uniform contact mechanism and performed contact mechanics analysis. The dimension of the flexible sheet to get adequate uniform contact area has been obtained from contact mechanics simulation. Based on this analysis, we have made a uniform pressurizing device and confirmed its uniform pressurized zone using a pressure sensing paper.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.295-295
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• 2014

일반적으로 박막 태양전지의 효율은 박막 종류에 따른 광 흡수율에 의해 결정되며, 이는 증착한 박막의 두께에 의해 결정된다. 증착한 박막의 두께가 두꺼워질수록 광 흡수율은 증가하지만, 박막 두께가 지나치게 두꺼워지면 열화 현상으로 인한 모듈의 효율 감소가 생기므로 적절한 박막의 두께가 요구된다. 특히 a-Si:H의 경우 가시광 영역에서 높은 흡수계수를 가지고 있어서 얇은 박막 두께로도 태양전지의 제작이 가능하지만, 동일한 박막 두께에서 효율을 더욱 향상시키기 위한 다양한 광 포획 기술에 대한 연구가 많이 진행 되고 있다. 본 연구에서는 자외선을 이용한 nano-imprint lithography 기술을 이용하여 a-Si:H 태양전지의 유리기판 위에 pattern을 삽입하여 광 산란 효과를 향상 시키고자 하였다. 또한 유리기판의 굴절률 (n=1.5)과 투명전극의 굴절률 (n=1.9)의 중간 값을 갖는 ZnO nanoparticles (n=1.7)이 분산 된 imprinting resin을 사용함으로써 점진적으로 굴절률을 변화시켜, 최종적으로 a-Si:H 층까지의 광 투과율을 높이고자 하였다. 제작한 기판의 종류는 다음과 같다. 첫 번째 기판으로는 유리기판 위에 ZnO nanoparticles이 분산 된 imprinting resin을 spin-coating 하여 점진적인 굴절률의 변화에 의한 투과도 향상을 확인하고자 하였다. 두 번째 기판으로는 규칙적인 배열을 갖는 micro 크기의 패턴을 형성하였다. 마지막으로는 불규칙한 배열을 갖는 nano 크기와 micro 크기가 혼재 된 패턴을 형성하여 투과도 향상과 동시에 빛의 산란을 증가시키고자 하였다. 후에 이 세가지 종류를 기판으로 사용하여 a-Si:H 기반의 박막 태양전지를 제작하였다. 먼저 제작한 박막 태양전지용 기판의 광학적 전기적 특성을 분석하였다. 유리 기판 위에 형성한 패턴에 의한 roughness 변화를 확인하기 위해 atomic force microscopy (AFM)를 이용하여 시편의 표면을 측정하였다. 또한 제작한 유리 기판 위에 투명 전극층을 형성 후, 이로 인한 전기적 특성의 변화를 확인하기 위해 hall measurement system을 이용하여 sheet resistance, carrier mobility, carrier concentration 등의 특성을 측정하였다. 또한, UV-visible photospectrometer 장비를 이용하여 각 공정마다 시편의 광학적 특성(투과도, 반사도, 산란도, 흡수도 등)을 측정하였고, 최종적으로 제작한 박막 태양전지의 I-V 특성과 외부양자효율을 측정하여 태양전지의 효율 변화를 확인하였다. 그 결과 일반적인 유리에 기판에 제작된 a-Si:H 기반의 박막 태양전지에 비해, ZnO nanoparticles이 분산 된 imprinting resin을 spin-coating 하여 점진적인 굴절률 변화를 준 것만으로도 약 12%의 태양전지 효율이 증가하였다. 또한, micro 크기의 패턴과 nano-micro 크기가 혼재된 패턴을 형성한 경우 일반적인 유리를 사용한 경우에 비해 각각 27%, 36%까지 효율이 증가함을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2012.05a
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• pp.153-153
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• 2012

자연계에는 다양한 생물체들의 표면 구조가 특수한 기능을 갖는 형태로 되어 있다. 이와 같이 특수한 기능을 갖는 생물체들의 표면 구조는 일반적으로 화학적 조성과 표면의 더불어 나노와 마이크로 구조가 혼합되어 있는, 이른바 hierarchical 구조를 보인다. 그 중에서도 표면 초소수성 특성을 보이는 연잎의 표면과 같은 hierarchical 구조는 self-cleaning effect 등의 기능성 표면 제작에 활용이 가능하여 이를 모사하기 위한 연구가 활발히 진행중에 있다. 이에 본 연구에서는 연잎과 같은 초소수성을 띄는 ZnO nano-in-micro hierarchical 구조를 저온 공정을 통하여 다양한 기판에 제작하였다. 이를 위하여 ZnO 나노 입자 분산 레진을 제작하였고 UV imprinting 과 수열합성법을 통하여 마이크로 패턴 상부에 ZnO 나노 입자가 형성된 ZnO nano-in-micro hierarchical 구조를 형성하였다. 제작된 ZnO hierarchical 구조의 젖음 특성은 표면 접촉각이 $160^{\circ}C$이상인 초소수성을 보였으며, 제작 공정에는 고온의 열처리가 수반되지 않아 PET film 등 다양한 기판에 ZnO hierarchical 구조를 제작할 수 있었다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.22 no.12 s.177
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• pp.16-21
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• 2005

Photonic crystals, periodic structure with a high refractive index contrast modulation, have recently become very interesting platform for the manipulation of light. The existence of a photonic bandgap, a frequency range in which the propagation of light is prevented in all directions, makes photonic crystal very useful in application where the spatial localization of light is required, for example waveguide, beam splitter, and cavity. However, the fabrication of 3 dimensional photonic crystals is still difficult process. A concept that has recently attracted a lot of attention is a planar photonic crystal based on a dielectric membrane, suspended in the air and perforated with two dimensional lattice of hole. The fabrication of Si master with pillar structure using hot embossing process is investigated for two dimensional, low-index-contrast photonic crystal waveguide. From our research we show that the multiple stamp copy process proved to be feasible and useful.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.189-189
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• 2015

Plasmonics, sensor, field effect transistors, solar cells 등 다양한 적용분야를 가지는 실리콘 구조체는 제작공정에 의해 전기적 및 광학적 특성이 달라지기 때문에 적합한 나노구조 제작방법이 요구되고 있다. 나노구조체 제작방법으로는 Photo lithography, Extreme ultraviolet lithography (EUV), Nano imprinting lithography (NIL), Block copolymer (BCP) 방식의 방법들이 연구되고 있으며, 특히 BCP는 direct self-assembly 특성을 가지고 있으며 가격적인 면에서도 큰 장점을 가진다. 하지만 BCP를 mask로 사용하여 식각공정을 진행할 경우 BCP가 버티지 못하고 변형되어 mask로서의 역할을 하지 못한다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 논문에서는 BCP와 질화막을 이용한 double mask 방법을 사용하였다. 기판 위에 BCP를 self-assembly 시키고 mask로 사용하여 hole 부분으로 노출된 기판을 Ion gun을 통해 질화 시킨 후에 BCP를 제거한다. 기판 위에 hole 모양의 질화막 표면은 BCP와 다르게 etching 공정 중 변형되지 않는다. 이러한 질화막 표면을 mask로 사용하여 pillar pattern의 실리콘 나노구조체를 제작하였다. 질화막 mask로 사용되는 template은 PS와 PMMA로 구성된 BCP를 사용하였다. 140kg/mol의 polystyrene과 65kg/mol의 PMMA를 톨루엔으로 용해시키고 실리콘 표면 위에 spin coating으로 도포하였다. Spin coat 후 230도에서 40시간 동안 열처리를 진행하여 40nm의 직경을 가진 PS-b-PMMA self-assembled hole morphology를 형성하였다. 질화막 형성 및 etching을 위한 장비로 low-energy Ion beam system을 사용하였다. Reactive Ion beam은 ICP와 3-grid system으로 구성된 Ion gun으로부터 형성된다. Ion gun에 13.56 MHz의 frequency를 갖는 200W 전력을 인가하였다. Plasma로부터 나오는 Ion은 $2{\Phi}$의 직경의 hole을 가지는 3-grid hole로 추출된다. 10~70 voltage 범위의 전위를 plasma source 바로 아래의 1st gird에 인가하고, 플럭스 조절을 위해 -150V의 전위를 2nd grid에 인가한다. 그리고 3rd grid는 접지를 시켰다. chamber내의 질화 및 식각가스 공급은 2mTorr로 유지시켰다. 그리고 기판의 온도는 냉각칠러를 이용하여 -20도로 냉각을 진행하였다. 이와 같은 공정 결과로 100 nm 이상의 높이를 갖는 40 nm직경의 균일한 Silicon pillar pattern을 형성 할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.45 no.2
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• pp.149-154
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• 2007

Nanoimprint lithography (NIL) is useful technique because of its low cost and high throughput capability for the fabrication of sub-micrometer patterns which has potential applications in micro-optics, magnetic memory devices, bio sensors, and photonic crystals. Usually, a chemical surface treatment of the stamp is needed to ensure a clean release after imprinting and to protect the expensive original master against contamination. Meanwhile, adhesion promoter between resin and substrate is also important in the nanoscale pattern. In this work, we have investigated the effect of surface treatment using silane coupling agent as release layer and adhesion promoter for UV-Nanoimprint lithography. Uniform SAM (self-assembled monolayer) could be fabricated by vapor deposition method. Vapor phase process eliminates the use of organic solvents and greatly simplifies the handling of the sample. It was also proven that 3-acryloxypropyl methyl dichlorosilane (APMDS) could strongly improve the adhesion force between resin and substrate compared with common planarization layer such as DUV-30J or oxygen plasma treatment.