실리콘 기반 스텐실의 제작은 Fig. 4와 같이 주로 저응력 SiN을 가공하여 제작된다. 양면 폴리싱 실리콘 웨이퍼에 저응력 SiN 막을 LPCVD (Low Pressure Chemical Vapour Deposition)로 증착하고 포토소그래피 공정을 이용하여 마스크 패턴을 형성한다. 그리고 ICP (Inductively Coupled Plasma) 식각으로 SiN 막을 제거하여 웨이퍼 윗면의 SiN 막 패턴을 형성한다. 뒷면의 SiN 막은 동일한 공정을 사용하여 계산된 크기를 가지는 마스크 패턴을 형성 후 KOH 용액으로 실리콘 식각(Bulk Silicon Etching)을 수행하여 SiN 멤브레인을 가지는 스텐실을 제작한다.

Fig. 4 
Fabrication process of silicon nitride (SiN) stencil. (a) Deposition of 500-nm-thick low stress SiN. (b) Photolithography of pattern. (c) SiN etching on front side. (d) Photolithography and SiN etching on backside. (e) KOH etching of bulk Si from backside for 500-nm-thick SiN membrane releasing

Bruger et al.⁴는 벌크 마이크로머시닝(Bulk Micro-Machining) 기술을 사용하여 2 μm 크기를 가지는 실리콘 기반의 증착용 섀도우마스크를 제작하였다. Ootuka et al.⁵는 200 nm 두께의 Si₃N₄ 멤브레인을 나노스텐실 마스크로 사용하여 강자성 금속(Ferromagnetic Metal) 증착 공정으로 Ni/NiO/Co 터널 접합 어레이(Tunnel-Junction Array)를 제작하였다. 동일한 스텐실 제작 공정을 사용하여 Kohler et al.⁶는 Si₃N₄ 멤브레인을 증착용 마스크로 170 - 550 nm 크기를 가지는 크롬 패턴을 제작하였다. Deshmukh et al.⁷는 전자 빔 리소그래피를 이용하여 마스크 패턴을 형성하고 CHF₃/O₂ 플라즈마로 식각하여 나노스텐실을 제작하였다. 제작된 나노스텐실을 증착용 마스크로 사용하여 15 - 20 nm 폭을 가지는 금속 패턴을 제작하는 기술을 보고하였다. Brugger et al.⁸는 LIL (Laser-Interferenc Lithography)과 식각 공정으로 나노스텐실을 제작하고 300 nm 크기의 단층 금속 패턴을 간단하고 저렴한 비용으로 제작하는 방법을 제안하였다. Kim et al.¹은 실리콘 웨이퍼 전면에 388개 이상의 멤브레인을 가지는 나노스텐실을 저응력 SiN 막으로 제작하였으며, 국부 증착을 통하여 나노스텐실의 실효성을 검증하였다. Fig. 5는 SiN 나노스텐실의 뒷면을 전자주사 현미경(Scanning electron microscopy, SEM)으로 확인한 사진으로 나노스텐실의 예를 보여주고 있다. Kim et al.^2,9,10은 일반적인 나노스텐실 제작공정에 집속 이온 빔(Forcused Ion Beam, FIB) 밀링을 결합하여 선폭 100 nm 이하의 나노스텐실을 제작하는 기술을 제안하고 국부증착으로 선폭 70 nm 크기의 극소형 나노패턴을 제작하였다. Tun et al.¹¹은 나노스텐실을 이용하여 20 - 100 nm 폭을 가지는 Au 나노와이어(Nanowire)를 증착하고 기판과 금속 나노와이어의 형상과 크기를 분석하는 연구를 수행하였다. Vazquez-Mena et al.¹²는 미리 정의된 전기 패드를 갖는 기판에 Au/Al 나노와이어를 증착하여 와이어의 형태와 저항에 대한 연구를 수행하였다. 또한 100 mm 크기의 실리콘 웨이퍼 전체에 금속 나노와이어를 제작하는 기술을 보여주었다.

Fig. 5 
SEM image of a fabricated SiN nanostencil from the backside¹ (Adapted from Ref. 1 on the basis of open access)

Kim et al.³은 실리콘 웨이퍼와 산화막을 패터닝하고 실리콘 기판을 350 μm 정도 식각 후 후면을 연마하여 관통형 스텐실을 제작하는 방법을 제안하였다. 후면 연마공정을 사용하여 기존의 나노스텐실 제작 공정보다 단순하게 스텐실을 제작하였으며, 폭 45 μm 크기의 패턴을 가지는 실리콘 스텐실을 제작하여 금속 증착용 마스크로 사용하였다.

나노스텐실은 일반적으로 포토레지스트 없이 재사용이 가능하고 넓은 영역의 나노/마이크로 금속 구조의 제작과 패터닝으로 많이 활용되었다. 많은 연구자들은 실리콘 기반의 나노스텐실로 다양한 금속을 증착하는 연구를 수행하였다.

그러나 나노스텐실을 이용한 금속의 증착 공정에서 미세패턴의 막힘(Clogging) 현상과 미세패턴이 커지는 블러링(Blurring) 효과에 관한 문제점이 존재한다. 증착 공정에서 금속입자는 스텐실의 미세패턴을 수직 경로로 통과하여 대상 기판에 증착되지만 증착 각도의 변화로 스텐실 미세패턴 주위에 금속입자가 증착되어 막히는 현상이 발생하기도 한다. 또한 동일한 스텐실로 여러 번 패터닝을 하면 미세패턴에 금속입자가 증착되어 미세패턴의 크기가 감소되는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 SAM (Self-Assembled Monolayer)을 이용하여 미세패턴 주변의 금속입자 접착을 감소시키는 방법과 습식 식각을 사용하여 금(Au) 및 알루미늄(Al)과 같은 금속입자를 제거하는 방법이 보고되었다.

Kolbel et al.^13,14는 나노스텐실을 SAM으로 코팅하여 증착 공정에서 나노스텐실의 개방형 패턴 막힘을 줄일 수 있음을 제안하였다. SAM 코팅 된 나노스텐실의 개방형 패턴에 금의 접착이 현저히 감소함을 실험을 통해 확인하였다.

나노스텐실을 이용한 금속 증착에서 미세패턴의 막힘 현상은 나노 크기를 가지는 미세패턴을 제작하기에 좋은 아이디어로 활용되었다. 나노스텐실의 미세패턴이 막힘 현상으로 인하여 패턴의 크기가 감소되므로 Fig. 6과 같이 증착 공정을 제어하면 원래의 미세패턴보다 작은 크기를 가지는 나노 패턴 제작이 가능하다.

Fig. 6 
SEM image of size tuning of apertures on nanostencil by additional deposition

Lee et al.¹⁵는 Fig. 4와 같은 공정으로 나노스텐실을 제작하고 나노스텐실 표면에 이산화규소(SiO₂)를 PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)로 부가증착하여 나노 패턴의 선폭을 100㎚ 크기로 줄이는 연구를 수행하였다(Fig. 6). 이러한 기술은 증착 방향과 방법에 따라 다양한 치수를 갖는 높은 종횡비 3D 나노 구조를 만드는데 사용이 가능하다.

일반적으로 스텐실 패터닝에서 스텐실과 대상 기판 사이의 갭(Gap)이 존재한다. 갭으로 인하여 금속입자가 개방형 패턴을 통해 기판으로 증착될 때 개방형 패턴보다 큰 크기를 가지는 패턴이 형성되는데 이를 블러링 효과라 한다. 블러링 효과가 나노 패턴의 크기를 확대하므로 패터닝 중 스텐실과 대상 기판 사이의 갭을 줄일 수 있는 기술에 관한 연구가 보고되었다.

Villanueva et al.¹⁶는 Fig. 4와 같은 방법으로 나노스텐실을 제작하고 상이한 기판의 국부적 식각이 가능한 마스크로 활용하였다. 그리고 식각 공정에서 발생하는 스텐실과 대상 기판과의 갭 및 고정에 대한 문제점을 최소화하는 연구를 수행하였다. Sidler et al.¹⁷는 순응형 박막(Compliant Membrane)을 사용하여 나노스텐실과 대상 기판의 갭을 줄여 블러링 효과를 95% 감소시키는 연구를 수행하였다.

실리콘 기반 나노스텐실의 연구는 증착을 이용한 금속 패터닝뿐만 아니라 다양한 분야로 응용되고 있다.

Özyilmaz et al.¹⁸는 FIB를 이용한 나노스텐실로 자기성 나노 구조(Magnetic Nanostructure)를 제작하여 STT (Spin Transfer Torque) 연구로 응용하였다. Park et al.^19,20은 병렬 나노브릿지(Parallel Nanobridge) 패턴을 제작하기 위하여 SiN 나노스텐실, 가장자리 패터닝(Edge Patterning), 역나노스텐실 공정(Reverse Nanostencil Process)을 접목하여 85 nm 크기의 병렬 크롬(Cr) 나노 브릿지 패턴을 제작하였다. Du et al.²¹는 나노스텐실을 크롬 증착용 마스크로 사용하여 마이크로 구조에 크롬 나노 패턴을 형성하고 이를 식각을 위한 마스크로 사용하여 DRIE (Deep Reactive Ion Etching)로 마이크로 구조 위에 선택적으로 고종횡비(High-Aspect-Ratio)를 가지는 나노/마이크로 복합 구조체를 제작하는 연구를 수행하였다. Agarwal et al.²²는 실리콘 스텐실의 개방된 패턴 사이의 두 전극 간격을 1 - 2 μm 크기로 제작하여 이를 분산된 단일벽 탄소나노튜브(Single-Walled Carbon Nanotubes, SWNTs)의 패터닝으로 응용하였다. Boogaart. et al.²³은 SiN 나노 스텐실을 증착용 마스크로 사용하기 위하여 유한요소법(FEM)과 실험결과 분석으로 멤브레인의 변형을 줄일 수 있는 안정화된 구조 설계에 관한 연구를 보고하였다.

PDMS는 화학적으로 안정한 특성을 가지는 폴리머로 강한 내구성과 유연한 특성으로 비평면 표면에 구조물 제작과 패턴 생성 및 마이크로 구조의 복제(Replication)로 사용되고 있으며, 광학적으로 투명한 성질을 이용한 광학장치로도 활용이 가능한 폴리머이다. 또한 PDMS는 독성이 없는 생체적합성 특성을 가지고 있기 때문에 생체연구 및 세포 배양을 위한 소형장치 제작으로 활발한 연구가 진행되고 있다. Fig. 7은 PDMS 마이크로스텐실의 다양한 제작 방법들을 보여주고 있다.

Fig. 7 
(a) Fabrication of PDMS microstencil using microfluidic replication; (b) Fabrication of PDMS microstencil using pressure-assisted replication.; (c) Fabrication of PDMS microstencil using gas-blowing replication

PDMS 마이크로스텐실의 가장 보편화된 제작 방법은 가압 공정과 마이크로 유체 채널을 이용한 흡입(Suction) 공정으로 Albert Folch와 그의 연구팀에 의해 제안되었다.

Folch et al.^28,29는 마이크로 유체 채널과 미세구멍에 연결된 주사기(Syringe)를 이용하여 미세구멍을 통해 PDMS를 흡입하여 PDMS 마이크로스텐실을 제작하는 방법(Fig. 7(a))과 포토리소그래피로 제작한 마스터 몰드 위로 가압이 가능한 판을 눌러 압력을 이용하여 PDMS 마이크로스텐실을 제작하는 방법(Fig. 7(b))을 사용하였다. 2000년에 보고된 이러한 제작 방법은 지금까지 많은 연구자들에 의해 사용되고 있다. Park et al.³⁰은 가압판을 이용하여 마스터 몰드 위 PDMS 중합체를 눌러서 제작하는 방법으로 100 μm, 300 μm, 500 μm 크기를 가지는 PDMS 마이크로스텐실을 제작하여 세포배양용 섀도우마스크로 활용하였다. 그리고 Cho et al.³¹는 Park과 동일한 가압판 공정을 사용하여 550 μm 크기의 PDMS 마이크로스텐실을 제작하여 세포의 공동배양(Co-Cluture) 장치로 사용하였다. Hattori et al.³²은 가압 공정과 미세구멍을 통한 PDMS 흡입 방식의 단점을 보완하기 위하여 두 가지 공정을 결합하여 새로운 제작 방법으로 기존의 제작방법의 문제점을 해결하였다. Choi et al.³³는 가압 공정으로 PDMS 마이크로스텐실을 제작할 때 발생하는 10 - 20 μm 두께의 얇은 PDMS 막을 습식 식각으로 제거하여 다양한 패턴을 가지는 PDMS 마이크로스텐실을 제작하고 비평면 표면의 증착 및 식각용 섀도우마스크로 응용하였다. Li et al.³⁴는 가압 공정에서 발생하는 잔류 PDMS 막 제거를 플라즈마 에칭(Reactive Ion Etching, RIE)을 이용하여 해결하였으며, 3 μm 크기의 개방형 패턴을 가지는 관통형 PDMS 마이크로스텐실 제작이 가능함을 보였다.

최근에 보고된 가스블로잉 공정(Fig. 7(c))을 이용한 PDMS 마이크로스텐실 제작은 마스터 몰드에 PDMS를 스핀코팅(Spin Coating)한 후 그 위로 질소가스(Nitrogen Gas)를 분사하여 마스터 몰드 위에 생성된 얇은 PDMS 막을 쉽게 제거하는 방법으로 가압이나 흡입을 위한 장치가 필요 없고 간단한 공정으로 관통형 패턴을 제작할 수 있다. 그리고 구조에 따라 단층구조의 스텐실과 이중구조의 스텐실 제작으로 응용이 가능하다.

Choi et al.³⁵는 가스블로잉 공정을 이용하여 PDMS 마이크로스텐실을 제작하는 방법을 제안하고, Fig. 7(c)와 같은 공정을 사용하여 질소가스의 유량, 거리 등 다양한 실험변수를 조정하여 마이크로스텐실을 제작하였다. 그리고 Choi et al.³⁶는 동일한 공정으로 이중구조를 가지는 마이크로스텐실(Microwell Plate)을 제작하는 방법을 제안하였다. Fig. 8은 아크릴 몰드(Acryl Mold)와 PDMS 마이크로스텐실을 결합하여 제작된 이중구조체 마이크로웰 플레이트로 높은 격벽과 구역분리가 가능한 다중구조체 제작이 가능함을 보여주는 예이다. 제작된 마이크로웰 플레이트는 신경세포의 마이크로 패턴 세포 배양 후 각각의 신경세포 패턴을 세포 분화로 활용하는 실험에 사용하였다.

Fig. 8 
Fabrication process of PDMS microwell plate and image (a) Machining of acryl mold for compartment, (b) Insertion of PDMS microstencil and PDMS casting, (c) Microwell plate

이러한 제작 방법 이외에 레이저 가공, 펀칭 등 다양한 방법을 사용한 PDMS 마이크로스텐실의 제작이 보고되었다.

Shiku et al.³⁷는 300 μm 크기의 원형 패턴을 가지는 PDMS 마이크로스텐실을 CO₂ 레이저를 사용하여 PDMS를 직접 가공하여 스텐실을 제작하는 방법을 보여주었다. Raof et al.³⁸는 고가의 장비가 필요없는 간편한 제작 방법을 제안하였다. 1 mm 두께의 PDMS 필름에 외경이 500 μm 크기를 가지는 주사기 바늘로 펀칭하는 방법을 통해 550 μm 크기의 관통형 PDMS 마이크로스텐실을 쉽게 제작하였다. Nam et al.³⁹는 제거가 용이한 얇은 포토레지스 층에 PDMS를 스핀코팅으로 도포하여 마이크로스텐실을 제작하고 포토레지스트를 희생층으로 사용하여 얇은 PDMS 마이크로스텐실을 분리하는 방법을 제안하였다.

PDMS 마이크로스텐실은 다양한 방법으로 제작이 가능하지만 가스블로잉 공정의 기술적 한계인 숙련도에 의한 재현성과 마이크로스텐실 형상 제어 문제, 잔류 PDMS 막 제거를 위해 사용되는 고가의 플라즈마 에칭 장비의 사용, 흡입과 가압을 이용한 공정의 문제점인 외부장치 사용과 낮은 관통 수율 및 대면적과 대량생산의 어려움 등과 같은 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 극복한 새로운 자동화 시스템과 연속 생산 공정에 대한 연구가 최근 보고되었다.

Choi et al.⁴⁰가 제안한 에어나이프(Air-Knife) 시스템(Fig. 9)을 이용한 자동생산 시스템은 대면적 제작이 가능하고 공정시간 단축을 통한 대량생산이 가능한 방법으로 숙련도의 영향이 없고 재현성이 높으며 누구나 쉽게 제작할 수 있다. 에어나이프 시스템을 이용한 자동생산 시스템은 자동 이송장치와 질소가스의 대면적 분사가 가능한 에어나이프로 구성되며 마스터 몰드의 잔류 PDMS 층을 대면적 분사를 통해 쉽고 빠르게 제거하는 방법으로 가스블로잉 기술의 단점을 극복한 새로운 형태의 자동화 공법이다. 그리고 Choi et al.⁴¹는 에어나이프 시스템을 사용하여 3차원 복합 형상을 가지는 PDMS 마이크로스텐실을 제작하는 방법을 제안하고, 이를 3차원 세포배양기술로 적용하여 간세포를 3차원 입체형상으로 배양하는 In Vitro 세포연구를 수행하였다. Kim et al.⁴²은 에어나이프 시스템으로 PDMS 마이크로스텐실을 제작하고 스텐실의 미세패턴에 PLGA (Poly Lactic-Co-Glycolic Acid) 용액을 채워 용매증발(Solvent Evaporation) 방식과 결합한 응용연구로 PLGA 마이크로 컨테이너(Microcontainer)를 제작하여 세포 이송장치로 활용하였다.

Fig. 9 
Air-knife automation system and SEM image of PDMS microstencil

Fig. 10은 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 임프린트 공정으로 PDMS 마이크로스텐실의 연속 생산이 가능한 시스템을 보여주고 있다. Lee et al.⁴³는 롤-투-롤 임프린트 장치에 미세패턴이 형성된 소수성(Hydrophobicity) PDMS 몰드와 친수성(Hydrophilicity)을 가지는 광경화성 PUA(Polyurethane Acrylate)의 비젖음(Dewetting) 현상을 이용하여 연속생산이 가능한 자동화 시스템을 제안하고, 20 μm 크기의 개방형 패턴을 가지는 마이크로스텐실 제작이 가능함을 보였다.

Fig. 10 
Schematic illustration of the roll-to-roll equipment for the fabrication of microstencil 43 (Adapted from Ref. 43 on the basis of open access)

하이드로젤은 높은 수분 함량, 다공성 구조, 생체 적합성 등의 특징을 가진 폴리머로 가교방식에 따라 다양한 성질을 나타낼 수 있다. 이러한 하이드로젤의 특성 중 광감응성은 특정한 파장의 빛에 반응하여 구조가 변화하거나 분해가 되는 광반응성(Photoreactive) 그룹을 도입시키는 방식으로 광개시제(Photo-Initiator)를 이용한 자유라디칼 중합으로 3차원 구조의 마이크로 패턴 제조가 가능하다.

광경화성 하이드로젤의 하나인 PEGDA (Polyethylene Glycol Diacrylate)는 두 개의 아크릴레이트(Acrylate) 기를 가지며 광개시제와 UV노광을 이용하여 3차원 구조의 마이크로 패턴 제조가 가능하다. 또한, 생체 친화적이고 PEG의 분자량을 변화시켜 수분 함유량 조절이 가능한 특성으로 주로 약물 전달시스템(Drug Delivery System, DDS), 조직공학(Tissue Engineering), 인공장기, 바이오센서 등의 분야로 사용된다. 이러한 PEGDA를 이용한 하이드로젤 마이크스텐실 제작 방법(Fig. 11)은 마이크로 몰드(Micro-Stamp), 모세관 활동(Capillary Action), UV 노광을 이용하여 제작한다.

Fig. 11 
Fabrication of hydrogel microstencil using capillary action

Khademhosseini et al.⁴⁴는 PDMS 스탬프와 기판을 결합 후 PEG 하이드로젤을 모세관력 리소그래피(Capillary Force Lithography) 방법으로 채워 UV 노광으로 하이드로젤 스텐실을 제작하는 방법을 제안하였다. Flickinger et al.⁴⁵와 Pan et al.⁴⁶는 동일한 방법으로 PEGDA를 사용하여 하이드로젤 구조체를 제작하여 세포배양용 장치로 사용하였다. Choi et al.⁴⁷는 PEGDA를 이용하여 47 - 300 μm 크기를 가지는 하이드로젤 스텐실을 제작하고, 플라즈마 식각을 통해 미세유체 바이오 연료전지의 나노복합체 전극⁴⁸을 제작하는 연구를 수행하였다.

Fukuda et al.⁴⁹는 키토산(Chitosan) 하이드로젤을 사용한 마이크로 구조체를 제작하는 방법을 제안하고 이를 세포의 공동배양을 위한 시스템과 스페로이드(Spheroid) 형상으로 세포를 배양하는 바이오 연구를 수행하였다.

하이드로젤 이외의 광경화성 폴리머를 이용한 마이크로스텐실 제작은 다음과 같다. Masters et al.⁵⁰는 NOA (Norland Optical Adhesive) 계열의 MY133 DC를 사용하여 하이드로젤 스텐실을 제작하고 이를 단백질(Protein) 패터닝으로 사용하였다. Rana et al.⁵¹는 NOA 81을 UV 노광과 PDMS 스템프 가압을 사용하여 스텐실을 제작하고 미세유체 장치와 결합하여 간격 조정을 통해 여러 기판을 동시 패터닝 할 수 있는 시스템을 제안하였다. 제작된 스텐실은 단백질, 콜라겐(Collagen), 세포(Cell), 나노입자(Nano Particle) 등의 패터닝으로 사용하였다.

폴리머 마이크로스텐실은 재료의 성질에 따라 PDMS와 하이드로젤 마이크로스텐실이 있으며 화학적 안정성, 유연성, 생체적 합성 등과 같은 고유한 성질을 가지고 있기 때문에 다양한 분야로 활용이 가능하다.

생체적합성 및 화학적 안정성을 이용한 폴리머 마이크로스텐실의 응용은 조직공학, 세포 배양용 디바이스, 바이오센서, 생체연구 및 의료용 소형장치 제작 등 바이오 공학으로 많은 연구가 진행되고 있다.

바이오 공학에서 Folch et al.^28,29는 두 종류의 PDMS 마이크로스텐실을 이용하여 콜라겐 패터닝과 세포의 국부적 배양에 관한 연구를 수행하였다. Park et al.³⁰은 PDMS 마이크로스텐실을 다양한 크기로 제작하여 ES (Embryonic Stem Cell) 세포의 응집 크기에 따른 세포 분화에 대한 연구를 수행하였다. Hattori et al.³²는 ECM (Extracellular Matrix) 피브로넥틴(Fibronectin)과 콜라겐을 8 × 8 크기의 마이크로어레이(Microarray) 형식으로 패터닝하고 CHO-K1 세포를 배양하는 연구를 수행하였다. Shimizu et al.⁵²는 C2C12 근아세포(Myoblast)를 PDMS 마이크로스텐실을 이용하여 직사각형으로 배양하고 근관세포(Myotube)로 분화 후 분리하여 단일 근아세포를 분석하는 연구를 수행하였다. Wu et al.⁵³는 신경세포 축삭돌기(Neuron Axon)의 프로테옴(Proteome)의 기능적 작용을 연구하기 위하여 PDMS 마이크로스텐실을 이용한 랩 온어 칩(Lab on a Chip)을 제작하였다. Choi et al.^36,54는 가스블로잉 공정으로 PDMS 마이크로스텐실과 마이크로웰 플레이트를 제작하여 신경줄기세포(Neural Stem Cell)와 Purkinje 신경세포 및 인간 골수중간엽 줄기세포의 국부 배양 및 세포분화에 관한 연구를 수행하였다(Fig. 12). Hsu et al.⁵⁵는 신경세포 축삭돌기를 PDMS 스템프와 마이크로스텐실을 이용하여 패턴닝하고 다양한 외인성 단백질(Exogenous Protein) 성장과 시냅스(Synaptic Vesicles)의 분화에 미치는 영향을 연구하였다. Cho et al.³¹는 500 μm 크기의 PDMS 스텐실을 이용하여 간세포(Hepatocyte)와 섬유아세포(Fibroblast)를 국부적으로 공동 배양하여 세포의 상호작용을 분석하는 연구를 수행하였다. Chen et al.⁵⁶은 PDMS 마이크로스텐실을 다중 채널(Multi-Channel)의 분리를 위한 다공성막(Porous Membrane)으로 사용하여 세포의 공동배양 장치로 응용하였다. Kim et al.⁵⁹는 거트 온 어 칩(Gut on a Chip) 모사를 위해 PDMS 마이크로스텐실을 다공성막으로 사용하는 조직공학 연구를 수행하였다. Jinno et al.⁵⁷는 Parylene-C 필름을 증착 방법을 통해 제작하고 플라즈마 리엑터(Plasma Reactor)로 식각하여 200 μm 크기의 개방형 패턴을 가지는 다층구조의 Parylene-C 스텐실을 제작하는 방법은 제안하였다. 제작된 스텐실은 단백질과 세포의 공동배양 패터닝으로 활용하였다. Wright et al.⁵⁸는 Parylene-C 마이크로스텐실을 제작하여 세포의 공동배양으로 활용하였다.

Fig. 12 
Bio application : Micropatterned cell culture using PDMS microstencil. (a) and (b) Micropatterned culture of NSCs, (c) Fluorescence image of cortical neurons, (d) Florescence image of NSCs

폴리머 마이크로스텐실의 강한 내구성과 유연성을 이용한 비평면 표면에 구조물 제작 및 패터닝 기술(Fig. 13(a))은 플렉시블 디스플레이와 웨어러블 센서의 곡면패터닝 기술과 금속전극 증착 기술로도 연구가 진행되고 있다.

Fig. 13 
Display application : (a) Aluminum patterns on non-planar surface (Adapted from Ref. 33 with permission), (b) Wearable sensors (Adapted from Ref. 60 on the basis of open access)

Takamatsu et al.⁶⁰는 직물(Textile)의 극속 전극 패터닝에 PDMS 스텐실을 사용하여 PEDOT:PSS (Poly 3,4-Ethylenedioxythiophene: Poly Styrene Sulfonate) 전도성 물질을 패터닝 하였으며, 직물에 금속 전극을 제작하여 웨어러블 센서로 활용이 가능한 기술을 보여주었다(Fig. 13(b)). Meng et al.⁶¹은 PDMS스텐실을 이용한 유연기판에 E-Beam 증착으로 금속 전극을 패터닝하여 변형 센서(Strain Sensor)를 제작하는 연구를 수행하였다. 또한 유연기판에 전도성 물질을 도포하기 위하여 스텐실 리소그래피가 적용되고 있으며 이는 플렉시블 디스플레이로 활용되고 있다.

Yun et al.⁶²은 전자 빔 리소그래피를 이용하여 PMMA (Polymethylmethacrylate) 기반의 폴리머 스텐실을 제작하여 50 μm에서 500 nm 크기의 다양한 길이를 가지는 전계효과 트랜지스터(Field Effect Transistor, FET) 어레이를 제작하였다.