본 논문은 초 집적화된 광학소자의 제작과 관련된 전자빔 리소그래피 및 임프린트 공정에 관한 연구이다. 저가 대량 생산에 적합한 임프린트를 통한 고효율의 다양한 광학 소자들을 제작하기 위해서는 초정밀 임프린트용 스탬프 제작 및 변형을 방지할 수 있는 임프린트 공정에 대한 연구가 요구된다. 본 연구에서는 전자빔 리소그래피 공정에 의한 원형 마스터 패턴을 제작하기 위하여 가속전압, 개구수의 크기, 디포커싱 길이, 레지스트의 경화온도, 노광량 등과 같은 전자빔 리소그래피의 ...
본 논문은 초 집적화된 광학소자의 제작과 관련된 전자빔 리소그래피 및 임프린트 공정에 관한 연구이다. 저가 대량 생산에 적합한 임프린트를 통한 고효율의 다양한 광학 소자들을 제작하기 위해서는 초정밀 임프린트용 스탬프 제작 및 변형을 방지할 수 있는 임프린트 공정에 대한 연구가 요구된다. 본 연구에서는 전자빔 리소그래피 공정에 의한 원형 마스터 패턴을 제작하기 위하여 가속전압, 개구수의 크기, 디포커싱 길이, 레지스트의 경화온도, 노광량 등과 같은 전자빔 리소그래피의 파라미터에 따른 노광된 패턴의 특징을 분석하였다. 이러한 기초적인 실험 및 분석을 통해 파라미터에 따른 전자빔 노광 특성을 이해하였고, 임프린트 스탬프 제작을 위한 원형 마스터 패턴을 제작할 수 있었다. 제작된 원형 마스터 패턴을 이용하여 에칭공정, 전주도금 공정, 복제 주조 공정을 통해 광자결정용 실리콘 스탬프, 나노 렌즈 어레이와 나노 회절 격자 패턴제작을 위한 고분자 스탬프, 고분자 광회로층 제작을 위한 니켈 스탬프를 제작하였다. 제작된 스탬프들을 이용하여 임프린트 기술을 통한 고분자 광학소자 등을 제작할 수 있었다. 아래에 광자결정 소자 및 나노 렌즈 어레이 및 나노 그레이팅 광소자와 같은 나노급 3-D형상의 광학소자, PLC 소자 등에 대한 연구 내용을 정리하였다. 첫째, 본 연구에서는 PMGI를 사용한 bi-layer lift off 공정을 이용하여 광자 결정 소자를 위한 실리콘 스탬프를 매우 정밀하게 제작하였다. 이를 위해 우선, 설계패턴의 형상을 imaging layer에 정밀하게 구현하기 위한 최적의 전자빔 리소그래피 공정을 도출하였다. 그리고, 현상액의 농도 및 시간에 따른 PMGI의 undercut 길이 변화에 대한 실험을 수행하여 설계된 광자결정 패턴에 있어 최적의 undercut 길이를 도출하였다. 이를 기반으로 RIE 공정을 통해 매우 정밀한 나노 임프린트용 Si stamp를 제작하였다. 또한, 제작된 Si stamp를 통해 다단 임프린트 방식에 의한 임프린트를 통해 치수 정밀도를 5nm이하로 제어하였으며, 이 수치는 다양한 응용 가능성이 있는 광자결정 구조물의 특성을 충분히 나타낼 수 있는 오차이다. 둘째, 본 연구에서는 나노 렌즈 어레이와 나노 그레이팅 광소자와 같은 3차원 광소자들을 저전압 전자빔 리소그래피 공정과 디포커싱 전자빔 리소그래피 공정기법을 제안하여 임프린트용 고분자 스탬프를 제작하였다. 저전압 전자빔 리소그래피에서는 노광량이 증가하여도 3kV이하에서 노광된 패턴의 선폭과 침투 깊이가 일정하다는 것을 알아냈으며, 이를 이용하여 stepped 3-D 나노구조물을 제작하였다. 또한, 저전압에서는 표면에서의 전자빔의 산란에 의한 노광이 이루어진다는 것을 파악하여 V groove 패턴을 제작할 수 있었으며, 중첩노광에 의한 수나노급의 mesa 구조물의 제작이 가능하였다. 또한, 우리는 전자빔의 강도 및 빔 프로파일이 디포커싱 길이에 따라 변화는 것을 파악하였다. 이러한 특징을 이용하여 나노 렌즈 어레이용 반구 형상, 나노 콘 형상 그리고 나노 그레이팅 패턴을 제작할 수 있었으며, 이를 복제 주조 방식을 통해 PDMS 고분자 금형을 정밀하게 제작하였다. 셋째, 본 연구에서는 열처리 기법을 이용한 표면조도가 개선된 저가이며, 내구성이 뛰어난 임프린트용 니켈 스탬프를 제작할 수 있는 방법을 제시하였으며, 이를 이용한 고효율의 고분자 도파로 및 PLC 소자를 제작하였다. Sub-Tg 열처리를 통해 DRIE 공정시 발생하는 표면조도를 상당히 개선시켜 25nm 이하로 제어하였으며, 이는 열처리전의 표면 거칠기와 비교하여 76% 감소한 값이다. 제작된 니켈스탬프를 이용하여 제작된 광도파로의 경우 실리콘 원형 스탬프로 제작된 광도파로의 광손실보다 0.21 dB/cm로 줄었으며, 이를 통해 제작된 니켈 스탬프의 유용성을 확인 할 수 있었다.
본 논문은 초 집적화된 광학소자의 제작과 관련된 전자빔 리소그래피 및 임프린트 공정에 관한 연구이다. 저가 대량 생산에 적합한 임프린트를 통한 고효율의 다양한 광학 소자들을 제작하기 위해서는 초정밀 임프린트용 스탬프 제작 및 변형을 방지할 수 있는 임프린트 공정에 대한 연구가 요구된다. 본 연구에서는 전자빔 리소그래피 공정에 의한 원형 마스터 패턴을 제작하기 위하여 가속전압, 개구수의 크기, 디포커싱 길이, 레지스트의 경화온도, 노광량 등과 같은 전자빔 리소그래피의 파라미터에 따른 노광된 패턴의 특징을 분석하였다. 이러한 기초적인 실험 및 분석을 통해 파라미터에 따른 전자빔 노광 특성을 이해하였고, 임프린트 스탬프 제작을 위한 원형 마스터 패턴을 제작할 수 있었다. 제작된 원형 마스터 패턴을 이용하여 에칭공정, 전주도금 공정, 복제 주조 공정을 통해 광자결정용 실리콘 스탬프, 나노 렌즈 어레이와 나노 회절 격자 패턴제작을 위한 고분자 스탬프, 고분자 광회로층 제작을 위한 니켈 스탬프를 제작하였다. 제작된 스탬프들을 이용하여 임프린트 기술을 통한 고분자 광학소자 등을 제작할 수 있었다. 아래에 광자결정 소자 및 나노 렌즈 어레이 및 나노 그레이팅 광소자와 같은 나노급 3-D형상의 광학소자, PLC 소자 등에 대한 연구 내용을 정리하였다. 첫째, 본 연구에서는 PMGI를 사용한 bi-layer lift off 공정을 이용하여 광자 결정 소자를 위한 실리콘 스탬프를 매우 정밀하게 제작하였다. 이를 위해 우선, 설계패턴의 형상을 imaging layer에 정밀하게 구현하기 위한 최적의 전자빔 리소그래피 공정을 도출하였다. 그리고, 현상액의 농도 및 시간에 따른 PMGI의 undercut 길이 변화에 대한 실험을 수행하여 설계된 광자결정 패턴에 있어 최적의 undercut 길이를 도출하였다. 이를 기반으로 RIE 공정을 통해 매우 정밀한 나노 임프린트용 Si stamp를 제작하였다. 또한, 제작된 Si stamp를 통해 다단 임프린트 방식에 의한 임프린트를 통해 치수 정밀도를 5nm이하로 제어하였으며, 이 수치는 다양한 응용 가능성이 있는 광자결정 구조물의 특성을 충분히 나타낼 수 있는 오차이다. 둘째, 본 연구에서는 나노 렌즈 어레이와 나노 그레이팅 광소자와 같은 3차원 광소자들을 저전압 전자빔 리소그래피 공정과 디포커싱 전자빔 리소그래피 공정기법을 제안하여 임프린트용 고분자 스탬프를 제작하였다. 저전압 전자빔 리소그래피에서는 노광량이 증가하여도 3kV이하에서 노광된 패턴의 선폭과 침투 깊이가 일정하다는 것을 알아냈으며, 이를 이용하여 stepped 3-D 나노구조물을 제작하였다. 또한, 저전압에서는 표면에서의 전자빔의 산란에 의한 노광이 이루어진다는 것을 파악하여 V groove 패턴을 제작할 수 있었으며, 중첩노광에 의한 수나노급의 mesa 구조물의 제작이 가능하였다. 또한, 우리는 전자빔의 강도 및 빔 프로파일이 디포커싱 길이에 따라 변화는 것을 파악하였다. 이러한 특징을 이용하여 나노 렌즈 어레이용 반구 형상, 나노 콘 형상 그리고 나노 그레이팅 패턴을 제작할 수 있었으며, 이를 복제 주조 방식을 통해 PDMS 고분자 금형을 정밀하게 제작하였다. 셋째, 본 연구에서는 열처리 기법을 이용한 표면조도가 개선된 저가이며, 내구성이 뛰어난 임프린트용 니켈 스탬프를 제작할 수 있는 방법을 제시하였으며, 이를 이용한 고효율의 고분자 도파로 및 PLC 소자를 제작하였다. Sub-Tg 열처리를 통해 DRIE 공정시 발생하는 표면조도를 상당히 개선시켜 25nm 이하로 제어하였으며, 이는 열처리전의 표면 거칠기와 비교하여 76% 감소한 값이다. 제작된 니켈스탬프를 이용하여 제작된 광도파로의 경우 실리콘 원형 스탬프로 제작된 광도파로의 광손실보다 0.21 dB/cm로 줄었으며, 이를 통해 제작된 니켈 스탬프의 유용성을 확인 할 수 있었다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.