바이오나노학부 나노 공학실험 레포트 CFL Capillary Force Lithography

나노 공학실험 레포트
Capillary Force Lithography
바이오나노학부

1. Introduction

- 이번 실험의 목적은 고분자의 pattern을 만드는 것이다. 단순히 Mask를 놓고 찍어내는 방식이 아니라 고분자의 capillary force를 이용해서 넓은 범위의 pattern을 나타낼 것이다. Capillary force는 고분자 patterning에서 중요한 개념이 된다. 액체가 모세관을 적시면, 낮은 Gibbs free energy를 가지게 된다. 이 wetting이 Capillary를 일으킨다고 할 수 있다. 대표적인 방법이 micromolding in capillary 이다. 이 방법에는 약간의 단점이 존재하는데, 이 단점을 극복하기 위해 Solvent-assisted microcontact molding이 개발되었다. 이는 substrate에 두꺼운 polymer layer를 형성하여 elastomeric mold(탄성체 주형)에 용매를 wetting 하여표면에 thin layer만 패턴을 형성하는 방법이다.
이 CFL은 한마디로 열을 가해서 고분자의 유동성을 유발하는 nanoimprinting과 microcontact printing의 결합 형태이다. 그 결과 imprint의 뛰어난 패턴 형성과 압력을 가할 필요가 없는 microcontact의 장점을 동시에 갖는다. 그리고 패턴을 형성하는 과정에서 고분자의 얇은 층 이 직접 노출이 되기 때문에 후에 etching을 할 필요가 없다는 장점을 가진 다.

2. 실험 이론

- Elastomeric mold로서 PDMS를 사용하였다. 고분자는 PS를 사용하였다.
PDMS mold를 Master위에 올려놓을 때 PDMS의 자체적인 wetting의 성질이 있지만 작은 흠이나 기…

3. Materials and Method.

1)PDMS

① PDMS 60g과 경화제 6g을 종이컵에 따라 스푼으로 잘 저어준다. 이 때 주의해야할 점은 거품이 너무 많이 생기지 않도록 해야한다.

② 오븐에 넣고 10분 뒤 꺼내어 위로 떠오른 기포를 제거해준다. 기포가 다 없어질 때까지 이 과정을 반복한다.

③ 약 1시간이 지나면 꺼내어 경화를 판별한다. 완전히 굳을 때까지 기다린다. 경화제가 제대로 섞이지 않는다면 굳지 않을 수도 있으므로 주의한다.

2) PS

① PDMS가 오븐에 들어가 있는 동안 Spin coating을 한다. PS의 농도는 10%이다. 30초 3000rpm으로 spin coating 한다.

3) overall

① PDMS의 경화가 끝나면 master에서 떼어낸다.

② 원하는 master를 잘라낸다. 주의할 점은 칼로 잘 잘라지지 않으므로 작두를 내리듯이 떼어내야 한다.

③ master를 떼어내고 나면 이를 spin coating 한 PS wafer위에 기포가 중간에 들어가지 않도록 한쪽부터 눌러준다.

④ 140℃ oven에 올려놓는다. wafer가 녹을 수도 있으므로 바닥에 닿지 않도록 올려놓는다.

⑤ 20분 정도 기다린 후 wafer를 꺼낸다. 경우에 따라 시간이 걸릴 수도 있다. 본 실험은 약 1주일 정도가 지난 후 wafer를 꺼냈음을 미리 알린다.

⑥ wafer에서 PDMS를 벗겨 낸 후 패턴을 확인하고 SEM으로 다시 한번 패턴을 확인한다.

4. Result.

5. Sem Picture

6. Discussion