두가지 톤의 리소그래피를 위한 소프트 스탬프 제작

Abstract

나노 구조는 여러 분야에서 많은 주목을 받아왔으며 그에 따라 나노 구조를 제작하는 방법 또한 많은 학자들에 의해 연구되어왔다. 그 중 마이크로 사이즈의 polydimethylsiloxane (PDMS) 스탬프를 통해 나노 구조를 제작하는 ‘Edge transfer lithography (ETL)’라는 방법이 보고되었다. ETL이란 PDMS 스탬프에 있는 잉크 물질이 스탬프의 벽면을 따라 전사되게끔 하여 스탬프 패턴의 가장자리 부분에서만 물질 전달이 일어나 나노 사이즈의 패턴이 만들어지게 한다. 일반적으로 PDMS는 thiols잉크를 사용하고 이는 PDMS가 thiols 물질을 머금고 전사하기에 용이하기 때문인데 ETL을 수행하기 위해서는 스탬프의 가장자리에서만 물질 전달이 일어나야 하므로 스탬프가 머금을 수 없는 silane물질을 잉크로 사용하였다. 이를 극복하기 위해 PDMS 스탬프가 패턴 가장자리에 추가적인 잉크를 저장할 수 있는 틈을 가지게 하여 일반적인 thiols 패턴이 만들어짐과 동시에 패턴의 가장자리 부분에서 더 높은 밀도의 물질 전달이 이루어지게 하였다. 위 스탬프를 만들기 위해 이전에 개발된 Au nanomembrane based lithography 방법을 이용하였다. 기존의 Au nanomembrane based lithography의 경우 사용된 스탬프와 반대의 패턴이 가득 채워진 형태로 만들어지는데 이 때 반응에 참여하는 Al층의 양을 줄이면 가득 채워지지 않고 모세관력에 의해 가장자리 부분이 뾰족한 패턴이 만들어진다. 위 방법으로 만든 Al(OH)3 패턴을 PDMS 스탬프의 틀로 사용하여 추가적인 잉크 저장소를 지닌 스탬프를 만들 수 있다. 위에서 제작한 스탬프를 이용하여 thiols잉크 물질을 금 기판 위에 전사하였을 때, 짧은 식각 시간에는 일반적인 thiols패턴 전사와 같이 스탬프와 같은 마이크로 사이즈의 패턴이 나타났으나 여기서 더 긴 시간 동안 식각할 경우 가장자리 부분만 남게 되어 ETL 공정과 같이 나노 사이즈의 패턴이 제작되었다.