[일반화학실험]PDMS를 이용한 미세접촉 인쇄

1. 실험 목적
가. PDMS 고무를 이용하여 자기조립 단분자막의 미세접촉(microcontact) 전사 실험을 수행한다.

2. 실험 이론 및 원리
가. 미세접촉 인쇄(microcontact printing)
미세접촉인쇄는 소프트 리소그래피 공정의 가장 대표적인 방법으로 단순성과 편리성 외에도 많은 수의 패턴을 복제할 수 있다는 장점을 가지고 있으며, 탄성중합체 스탬프왿� 기판 표면 사이의 정합접촉이 패턴 전이의 핵심기술이다. 미세접촉인쇄는 2차원의 형상을 만드는데 가장 적합하지만, 금속 박막도금과 같은 다른 공정과 결합되면 3차원 형상을 만드는데 이용할 수 있다. 미세접촉인쇄는 마스터 폴리 디메틸 실록산 (PDMS) 스탬프의 릴리프 패턴을 사용하여 기판의 표면에 잉크의 자기 조립 단일 층 (SAM) 패턴을 형성하는 부드러운 리소그래피의 한 형태이다.

즉, 가공된 마스터(master)로부터 탄성중합체(PDMS) 스탬프에 패턴을 복제하고, 단층형성잉크(monolayer-forming ink)를 wet inking이나 contact inking 방식으로 자기조립 단층막을 형성한다. 이왿� 같이 기능성 잉크가 적셔진 스탬프로 기판에 미세패턴을 전이한다. 인쇄된 미세패턴은 식각(etching) 공정 또는 증착(deposition) 공정을 통해 마스터에 따른 패턴을 제작할 수 있게 된다. 복수 개의 스탬프를 이용하여 하나의 기판에 인쇄하는 경우 서로 다른 스탬프 간에 정렬을 시키면서 인쇄함으로써 정밀한 인쇄 결과물을 얻을 수 있다. 정렬을 위해서 스탬프왿� 기판에 서로 대응되는 정렬 마크를 형성하고 이를 광학 얼라인먼트 시스템을 이용하여 확인하고 정렬한다. 그러나 미세접촉 인쇄공정의 정렬 과정에서 기판 상에 먼저 인쇄된 물질들을 다른 스탬프가 눌러서 손상시키는 문제가 발생하거나, 스탬프를 누르는 가압장치(pressurized unit)가 시야를 방해하여 정렬과정이 어려워지는 문제점이 있다.