Capillary force lithography (CFL) is an attractive lithography technique that can fabricate high-resolution pattern in large area and in simple manner. However, conventional CFL, where it uses heat or solvent to fluidize polymer, has issued that the applied heat or solvent incurs thermal expansion or deformation of elastomeric mold; furthermore, any structural modification from a mold pattern is quite challenging due to an difficulty in controlling the degree of fluidization by both heat and solvent. In this study, we introduce a new concept of capillary force lithography, termed directional photofluidization (DPF) CFL, which exploits the fluidization of polymer induced by simple far-field light exposure. The room temperature DPF-CFL process allows a pattern formulation in stable manner with avoiding any deformation issue of elastomeric mold. Furthermore, the degree of fluidization can be deterministically controlled by light, which provides unprecedented structural controllability in pattern height. As a proof-of-concept, azobenzene-containing material that shows directional photofluidic behavior is used as a pattern former, and various micro/nano structures in large area are successfully fabricated in fast manner by developing a light-irradiation protocol. The formation of multi-scale structure is also successfully demonstrated, ensuring its wide applicability to various applications.
모세관력 리쏘그라피(Capillary Force Lithography)는 고해상도의 고분자구조를 넓은 면적에 간단한 공정으로 제작할 수 있는 매력적인 패터닝 기술이다. 하지만, 열과 용매를 이용하여 고분자의 액화를 유도하는 전통적인 모세관력 리쏘그라피는 열에 의한 탄성체 몰드의 팽창으로 탄성체 몰드가 고분자 표면으로부터 분리되는 문제, 용매에 의해 탄성체 몰드가 변형되는 문제, 고분자의 액체적 거동을 통제하지 못해 모세관력에 의해 채워지는 구조의 높이를 제어할 수 없는 한계점 등을 갖고 있었다. 본 연구에서는 빛을 이용하여 고분자의 액화를 유도하는 새로운 형태의 모세관력 리쏘그라피 기술을 소개한다. 본 연구에서 제안하는 빛에 의한 고분자의 액화는 상온에서 일어남으로 탄성체 몰드의 팽창, 변형 및 기판으로부터의 분리 없이 안정적으로 패턴을 형성시킬 수 있으며, 더욱이 고분자의 액체적 거동은 빛을 통해 손쉽게 통제 가능하여 모세관력에 의해 채워지는 구조의 높이를 손쉽게 임의로 조절할 수 있다. 본 기술의 성공열쇠는 빛에 의해 상온에서 방향성을 갖고 유체화되는 아조고분자의 사용이며, 이를 통해 다양한 마이크로/나노 크기의 구조를 넓은 면적에 빠른 공정 속도로 제작할 수 있었다. 끝으로, 이 기술을 응용하여 멀티스케일의 구조를 제작함으로써 보다 복잡한 구조의 다양한 패턴을 제작할 수 있는 가능성을 보여주었다.
