JP2010533860A - 診断装置及びその製造方法 - Google Patents
診断装置及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010533860A JP2010533860A JP2010516921A JP2010516921A JP2010533860A JP 2010533860 A JP2010533860 A JP 2010533860A JP 2010516921 A JP2010516921 A JP 2010516921A JP 2010516921 A JP2010516921 A JP 2010516921A JP 2010533860 A JP2010533860 A JP 2010533860A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- image sensor
- photodetectors
- wells
- diagnostic apparatus
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/508—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above
- B01L3/5085—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above for multiple samples, e.g. microtitration plates
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
- G01N21/6452—Individual samples arranged in a regular 2D-array, e.g. multiwell plates
- G01N21/6454—Individual samples arranged in a regular 2D-array, e.g. multiwell plates using an integrated detector array
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
- B01L2200/12—Specific details about manufacturing devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2300/00—Additional constructional details
- B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
- B01L2300/0627—Sensor or part of a sensor is integrated
- B01L2300/0654—Lenses; Optical fibres
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/76—Chemiluminescence; Bioluminescence
Abstract
基準試料とターゲット試料との間の生化学的反応が生じて、その結果を検出することができる診断装置及びその製造方法を開示する。本発明による診断装置は、複数の光検出器が形成されたイメージセンサと、該イメージセンサの上部に高分子物質で形成された高分子層と、前記複数の光検出器に対応して前記高分子層に形成され、内部が空いている複数のウェル(Well)とを備える。
Description
本発明は、診断装置に関するものであり、より詳細には、基準試料とターゲット試料との間の生化学的反応が生ずる部分とその結果が検出される部分が一体に集積した形態であり、生化学的反応が生ずる部分が高分子(Polymer)やガラス箔(foil)で形成された診断装置及びその製造方法に関するものである。
一般に、バイオチップは、ガラス、シリコン、金などの金属、ナイロンなどの材質で形成された基板の上にDNA、タンパク質などの生体分子で構成された基準試料が規則的に配列された形態に形成される。バイオチップは、配列される基準試料の種類によってDNAチップやタンパク質チップなどに分類される。バイオチップは、基板に固定された基準試料とターゲット試料との生化学的な反応を基本的に利用している。このような基準試料とターゲット試料との生化学的な反応の代表的な例は、DNA塩基間の相補結合や抗原−抗体反応などである。
バイオチップによる診断は、一般に、光学プロセスを通じて生化学的反応が起きる程度を検出することで行われる。一般的な光学プロセスは蛍光または発光を利用する。
蛍光(fluorescence)を利用した光学プロセスの例は、バイオチップ内に固定された基準試料に投与されたターゲット試料が蛍光物質と結合して、基準試料とターゲット試料との間の特定の生化学的反応が生じた場合、蛍光物質が残留するようにする。以後、外部光源下で蛍光物質が発光して、この発光を測定するものである。
発光(luminescence)を利用した光学プロセスの例は、バイオチップ内に固定された基準試料に投与されたターゲット試料が発光物質とを結合して、基準試料とターゲット試料との間の特定の生化学的な反応が生じた場合、発光物質が残留するようにする。以後、外部光源がなくても発光物質が自己発光で発光して、この発光を測定するものである。
図1は、従来のバイオチップを示す。
図1を参照して、従来のバイオチップ100は、ガラスなどの基板110に一定な間隔で多くの種類の基準試料120が配置される。
ターゲット試料を従来のバイオチップ100上にある多くの種類の基準試料120に投与すると、ターゲット試料と各基準試料120との間で生化学的反応が起きる。このとき、ターゲット試料内に一定量の蛍光物質または発光物質が化学結合などによって含まれている場合、ターゲット試料と各基準試料120との間の生化学的反応後、蛍光物質または発光物質が残留するようになる。ターゲット試料と基準試料120との生化学的反応によって発光物質または蛍光物質が生成される場合にも、同じく蛍光物質または発光物質が残留するようになる。
残留する蛍光物質または発光物質は、光照射または外部光遮断によって光を発生する。このとき、生化学的反応の程度に応じて、残留する蛍光物質または発光物質の量も変化するため、蛍光物質または発光物質から発生する光量も変化する。発生した光量を測定するためには、CCDカメラ、レーザスキャナ、精密顕微鏡などの別途の走査装置が必要である。このような、CCDカメラ、レーザスキャナ、精密顕微鏡などは高価であり、バイオチップの商用化に多くの障害となる。
図2は、従来のバイオチップを走査するための装置の例としてCCDカメラ210を示す。
光照射によって蛍光物質から発生する光の強度または外部光遮断によって発光物質から発生する光の強度は、一般に微弱である。従って、蛍光物質または発光物質から発生した光を検出するためにCCDカメラ210を用いた場合、半導体を使用するCCDカメラ210が熱雑音に弱いため、蛍光物質または発光物質から発生する光の強度が微弱な場合、光を集めるために長い露出時間が必要になる。熱雑音も露出時間に比例して大きくなるので、検出される光に多くのノイズが含まれて、光検出効率が落ちることがある。
従来、CCDカメラ210での光検出効率を高めるために、高価なレンズ211を装着するか、またはCCDカメラ210に追加の処理を行っている。追加の処理の代表的な例は、CCDカメラ210を冷却することである。CCDカメラ210の冷却は、熱電子の発生を減少させて、熱電子によって発生する熱雑音を低減して、光検出効率を高めることができる。しかし、冷却プロセスが複雑になり、追加の装置が必要になるという問題がある。
本発明は、生化学的反応が生ずる部分と生化学的反応の程度が検出される部分が一体に集積した構造を有し、生化学的反応が生ずる部分が高分子やガラス箔で形成された診断装置を提供することにある。
本発明はまた、前記診断装置を製造する方法を提供することにある。
本発明の一態様によれば、診断装置は、複数の光検出器が形成されたイメージセンサと、該イメージセンサの上部に、高分子物質で形成された高分子層と、前記複数の光検出器に対応して前記高分子層に形成され、内部が空いている複数のウェル(Well)とを備える。
本発明の他の態様によれば、診断装置は、複数の光検出器が形成されたイメージセンサと、該イメージセンサの上部に形成された第1フォトレジスト層と、該第1フォトレジスト層の上部に形成された第2フォトレジスト層と、前記複数の光検出器に対応して前記第2フォトレジスト層に形成され、内部が空いている複数のウェルとを備える。
本発明のさらに他の態様によれば、診断装置は、複数の光検出器が形成されたイメージセンサと、該イメージセンサの上部に形成されたガラス箔(foil)と、前記複数の光検出器に対応して前記ガラス箔に形成され、内部が空いている複数のウェルとを備える。
本発明のさらに他の態様によれば、診断装置の製造方法は、複数の光検出器が形成されたイメージセンサの上部に第1フォトレジスト層を形成するステップと、前記第1フォトレジスト層の上部に第2フォトレジスト層を形成するステップと、前記複数の光検出器に対応したパターンで前記第2フォトレジスト層の上部をマスキング(masking)するステップと、露光処理および現象処理によって前記第2フォトレジスト層に前記複数の光検出器に対応した複数のウェルを形成するステップとを備える。
本発明のさらに他の態様によれば、診断装置の製造方法は、複数の光検出器が形成されたイメージセンサの上部に高分子樹脂を塗布するステップと、光検出器に対応した、前記高分子樹脂の表面の複数の位置に前記高分子樹脂を溶解する溶剤を噴射して、前記複数の光検出器に対応した複数のウェルを形成するステップとを備える。
本発明のさらに他の態様によれば、診断装置の製造方法は、複数の光検出器が形成されたイメージセンサの上部にガラス箔を接着するステップと、前記ガラス箔の上部にフォトレジストを塗布して、前記複数の光検出器に対応したパターンにマスキングするステップと、露光処理および現象処理によって前記フォトレジストを前記パターンにエッチングするステップと、前記エッチングされた部分をフッ化水素酸溶液でエッチングして、前記複数の光検出器に対応した複数のウェルを形成するステップとを備える。
本発明のさらに他の態様によれば、診断装置の製造方法は、複数の光検出器が形成されたイメージセンサの上部にガラス箔を接着するステップと、前記ガラス箔の上部に高分子樹脂を塗布するステップと、光検出器に対応した、前記高分子樹脂の表面の複数の位置に前記高分子樹脂を溶解する溶剤を噴射して、前記高分子樹脂の一部をエッチングするステップと、前記エッチングされた部分をフッ化水素酸溶液でエッチングして、前記複数の光検出器に対応した複数のウェルを形成するステップとを備える。
本発明のさらに他の態様によれば、診断装置の製造方法は、複数の光検出器が形成されたイメージセンサの上部にガラス箔を接着するステップと、光検出器に対応した、前記ガラス箔の複数の位置にレーザを用いて複数のウェルを形成するステップとを備える。
以下、本発明の具体的な実施例について図面を参照して詳しく説明する。
図3は、本発明の一実施形態による診断装置を示す。
図3に示した診断装置300は、イメージセンサ310と、高分子層320と、複数のウェル(Well)330とを備える。
複数の光検出器311が形成されたイメージセンサ310は、周知のCCD(Charge Coupled Device)型のイメージセンサやCMOS(Complementary MOS)型のイメージセンサなど、どのような種類のイメージセンサでも構わない。イメージセンサ310は、一般に、半導体プロセスで主に利用されるシリコン(Si)基板に形成される。
光検出器311の代表的な例は、フォトダイオードである。一般にイメージセンサ310の表面に形成された複数の光検出器311は、光を検出して電荷を生成する。複数の光検出器311の各々は、生成された電荷に対応した信号を生成するための周辺回路(図示せず)と接続される。例えば、CMOSイメージセンサの場合、周辺回路は、伝達トランジスタ、リセットトランジスタなど、3〜4個のトランジスタを含む多様な回路で実現される。
高分子層320は、イメージセンサ310の上部に形成される。本発明は、高分子層320に形成される複数のウェル330での生化学的反応後に残留する蛍光物質または発光物質の蛍光現象または発光現象を利用する。従って、高分子層320は、透明なものが望ましい。高分子層320は、フォトレジストまたは、エポキシ樹脂などの高分子樹脂からなる。
複数のウェル330は、複数の光検出器311に対応して高分子層320に形成され、各ウェルの内部は空である。高分子層320及び複数のウェル330は、フォトレジストをコーティングし、その後、光照射によるエッチングを行うことによって容易に形成できる。代替として、高分子層320は、高分子樹脂を塗布し、インクジェット方法などで溶剤を噴射し、高分子樹脂を溶解することによって容易に形成できる。ウェル330の内部には、ターゲット試料との生化学的反応のための多様な種類の基準試料が挿入される。
複数のウェル330の内部で基準試料と生化学的反応を行うターゲット試料は、外部光が遮られた場合に自発的に発光する発光物質を含んでもよい。また、各ウェル330の内部でターゲット試料と基準試料との間の生化学的反応によって発光物質が生成されるようにしてもよい。発光物質の代表的な例として、ルシフェリン(Luciferin)を挙げることができる。ルシフェリンが、ATP(Adenosine Tri-Phosphate)によって活性化されると、活性ルシフェリンになって、この活性ルシフェリンがルシフェラーゼの作用によって酸化されて酸化ルシフェリンになり、化学エネルギーが光エネルギーに変換されて光を発生する。
また、各ウェル330の内部で基準試料と生化学的反応を行うターゲット試料は、光を照射したときに発光する蛍光物質を含んでもよい。蛍光物質の代表的な例として、Blue FP,Cyan FP,Green FP,Yellow FPなどの蛍光タンパク質(FP: Fluorescence Protein)がある。また、各ウェル330の内部でターゲット試料と基準試料との間の生化学的反応によって蛍光物質が生成されるようにしてもよい。
図3に示した診断装置300は、生化学的反応が起きる複数のウェル330および複数の光検出器311を1つの装置内に配置している。そのため、複数のウェル330と、対応する光検出器311との間の間隔を最小限に減らすことができる。よって、各ウェル330の内部で生化学的反応後に残留する発光物質や蛍光物質の発光プロセスや蛍光プロセスにおいて、光の損失を低減できる。
複数の光検出器311を備えたイメージセンサ310から出力される信号は、ISP(画像信号プロセッサ: Image Signal Processor)312によって処理される。図3を参照すると、ISP312は、基板上に、イメージセンサ310とともに形成できる。ISP312がイメージセンサ310とともに診断装置300内に含まれている場合、診断装置300は、ターゲット試料と多様な種類の基準試料との生化学的反応を提供し、反応の結果に応じて異なるように発生する光を検出し、処理結果を提供できる。
図4は、図3に示した診断装置300の複数のウェル330に基準試料401が挿入されている診断装置を示す。
このとき、基準試料401は、ターゲット試料との生化学的反応のための多種類の試料である。基準試料401は、診断装置300の複数のウェル330においてどのような生化学的な反応を目標とするかによって変更される。仮に、生化学的な反応が抗原−抗体反応であれば、基準試料401は抗原でもよい。生化学的な反応がDNA塩基間の相補結合であれば、基準試料401は、相補結合が可能なように操作された遺伝子でもよい。基準試料401と生化学的反応を行うターゲット試料は、基準試料401に応じて決定される。例えば、基準試料401が抗原である場合、ターゲット試料401は血液などでもよい。基準試料401が、操作された遺伝子である場合、ターゲット試料は使用者の遺伝子などでもよい。
DNA塩基間の相補結合や抗原−抗体反応など、基準試料401とターゲット試料の生化学的反応の程度がウェル330ごとに異なる場合、ターゲット試料と結合した、ルシフェリンなどの発光物質の残留量もウェル330ごとに異なることがある。残留する発光物質からの発光を測定するために、外部光が遮断される。発光物質の残留量に応じてウェル330ごとに異なる強度の光が発光物質から発生するようになる。従って、ウェル330に対応した光検出器311で検出される光の強度も互いに異なるようになる。
図5は、1つのウェル330に複数の光検出器311が対応している診断装置500を示す。即ち、1つのウェル330の下方には、1つの光検出器311を配置してもよいが、光検知の信頼性を高めるために、1つのウェル330の下方に複数の光検出器311を配置してもよい。
図6は、イメージセンサの上部に絶縁層がさらに形成された診断装置を示す。
図6を参照すると、イメージセンサ310の上部には絶縁層610がさらに形成されており、高分子層320は絶縁層610の上部に形成される。絶縁層610の代りに、イメージセンサ310に形成された光検出器311を外部衝撃などから保護するためのパッシベーション(passivation)層を形成してもよい。
絶縁層610は、複数の光検出器311に入射する光を邪魔しないように、なるべく透明な物質で形成されることが望ましい。即ち、絶縁層610は、SiO2などのシリコン酸化物、Si3N4などのシリコン窒化物、SOG、USG、PSG、BSG、BPSG、LTOガラスなどのガラス材質で形成してもよい。
図7は、絶縁層の内部にカラーフィルタ及び光遮断層が形成された診断装置を示す。
図7を参照すると、絶縁層610内部には、複数の光検出器311に対応した複数のカラーフィルタ710がさらに形成されている。カラーフィルタ、即ち、光学フィルタは、一般に、光検出器311に特定の色を有する光、すなわち特定の波長帯にある光のみを入射させるために必要である。カラーフィルタ710がある場合、不要な波長帯にある光が光検出器311に入射することを防止して、複数の光検出器311での光検知効率を高めることができる。カラーフィルタ710は、フォトレジストのスピンコーティングや、鉄(Fe)、銅(Cu)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、アンチモン(Sb)などの金属元素の注入によって形成してもよい。また、カラーフィルタ710は、SiO2、MgF2、CaF、Al2O3、TiO2など、各波長に対して屈折率が互いに異なる物質を用いて、積層物質及び積層厚さを変化させながら薄膜を形成することによって形成してもよい。
例えば、基準試料とターゲット試料との間の生化学的反応の結果が蛍光物質の残留量として表示される場合、残留する蛍光物質が光を発生するためには光照射が必要である。蛍光のための光照射の種類は、蛍光物質の種類、例えば、FPの種類に応じて変化するが、一般には青色光や紫外光が利用される。従って、光照射で使われる青色光や紫外光が光検出器311に入射することを阻止することが望ましい。特定波長帯の光のみを通過させるカラーフィルタ710を利用した場合、光照射に利用した光は遮断され、蛍光物質から発生した光だけが光検出器311に入射できる。
図7を参照すると、絶縁層610の内部に、暗基準(Dark Reference)のための光遮断層720をさらに形成してもよい。光遮断層720は、複数の光検出器311の少なくとも1つの上部に形成される。光遮断層720が形成されている場合、光遮断層720の下部にある光検出器311には光が入射されず、該当する光検出器を暗基準として使用できる。光遮断層720は、アルミニウム窒化物層、タングステン窒化物層、チタン窒化物層などの金属窒化物層や、黒色フォトレジストとすることができる。
図8は、複数のウェル上部に接着層がさらに形成された診断装置を示す。
図8に示した診断装置800では、高分子層320に形成された複数のウェル300の上部に、接着層810が形成されている。基準試料が高分子には容易に固定されず、他の物質には容易に固定される場合、当該他の物質をウェル330上部に形成すれば、基準試料を複数のウェル330に容易に固定できる。この接着層810は、例えば、SiO2などのシリコン酸化物、またはSi3N4などのシリコン窒化物で形成してもよい。また、接着層810は、フォトレジスト、高分子樹脂などの高分子化合物、アルギン酸(alginate)などの化学物質、金などの金属などでで形成してもよい。これらの物質は、低温処理などによって高分子の上部に容易に形成できる。仮に、複数のウェルに挿入される基準試料がペプチドである場合、ペプチドはシリコン酸化物によく接着される特性があるので、高分子層320及び複数のウェル330の表面は、LTOなどのガラスでコーティングすることが望ましい。
図9は、本発明の他の実施形態による診断装置を示す。
図9に示した診断装置900は、高分子層として2種類のフォトレジスト層910,920を利用する。第1フォトレジスト層(PR1)910は、イメージセンサ310の上部に形成され硬化されており、第2フォトレジスト層(PR2)920は、第1フォトレジスト層910の上部に形成される。
第2フォトレジスト層920には、複数の光検出器311に対応した複数のウェル330が形成されるため、第2フォトレジスト層920の厚さに応じてウェル330の深さも決まる。即ち、各ウェル330に多量の基準試料を挿入したい場合、第2フォトレジスト層920を比較的厚く形成することができ、反対に、各ウェル330に少量の基準試料を挿入したい場合、第2フォトレジスト層920を比較的薄く形成することができる。
第2フォトレジスト層920が、露光部分をエッチングするポジ型フォトレジストで形成されている場合、露光処理および現象処理によって、第2フォトレジスト層920のうちマスキングされてない部分がエッチングされてウェル330が形成される。以後、加熱によって第2フォトレジスト層920をリフロー(Reflow)させると、緩い傾斜のウェル330が形成される。
図9に示した診断装置900は、図8に示した診断装置800と同様に、複数のウェル330の上部に形成された接着層810をさらに備えてもよい。また、図9に示した診断装置900は、図6及び図7に示した診断装置600,700と同様に、イメージセンサ310の上部に形成された絶縁層610をさらに備えてもよい。
図10は、図9に示した診断装置の製造方法の一実施形態を示す。
図10を参照すると、診断装置900は次のような手順で製造できる。
複数の光検出器311が形成されたイメージセンサ310の上部に、第1フォトレジストをコーティングして硬化させて、第1フォトレジスト層910を形成する。第1フォトレジスト層910の上部に、第2フォトレジストをコーティングして第2フォトレジスト層920を形成する。マスク930を用いて複数の光検出器311に対応したパターンで第2フォトレジスト層920の上部において露光処理および現象処理を実施する(S1010)。
このとき、複数の光検出器311に対応したマスク930のパターンは、第2フォトレジスト層920の光に対する特性によって変化する。第2フォトレジスト層920が、露光部分をエッチングするポジ型フォトレジストからなる場合、露光部分はマスキングせずに、残りの部分をマスキングする。このときマスキングしない部分の下方に少なくとも1つの光検出器311を配置する。反対に、第2フォトレジスト層920が、未露光部分をエッチングするネガ型フォトレジストからなる場合、露光部分はマスキングして、残りの部分はマスキングしない。このときマスキングした部分の下方に少なくとも1つの光検出器311を配置する。
また、複数の光検出器311に対応したマスク930のパターンは、形成されるウェル330に対応した光検出器311の数に応じて変化する。
第2フォトレジスト層920がポジ型フォトレジストからなる場合、露光処理および現象処理を実施すると、第2フォトレジスト層920のうちマスキングしない部分はエッチングされて、複数の光検出器311に対応した複数のウェル330が形成される(S1020)。このとき、加熱によって第2フォトレジスト層920を構成するフォトレジストをリフローさせると、緩やかな傾斜を有するウェル330が形成される(S1030)。
また、基準試料がウェル330内部に容易に付着できるように、複数のウェル330の上部に接着層810をさらに形成してもよい(S1040)。
図11は、本発明のさらに他の実施形態による診断装置を示す。
図11に示した診断装置1100は、高分子層としてエポキシ樹脂などの高分子樹脂1110を利用する。高分子樹脂1110は、特定の溶剤によって容易に溶解する特性がある。例えば、エポキシ樹脂である場合、極性溶剤によって容易に溶解する。
また、高分子樹脂1110は、溶剤によって溶解した後、凝集する性質がある。従って、緩やかな傾斜を有するウェル330を容易に形成することができる。
図11に示した診断装置1100は、図8に示した診断装置800と同様に、複数のウェル330の上部に形成された接着層810をさらに備えてもよい。また、図11に示した診断装置1100は、図6及び図7に示した診断装置600,700と同様に、イメージセンサ310の上部に形成された絶縁層610をさらに備えてもよい。
図12は、図11に示した診断装置の製造方法の一実施形態を示す。
図12を参照すると、診断装置1100は次のような手順で製造できる。
複数の光検出器311が形成されたイメージセンサ310の上部に、高分子樹脂1110を塗布して硬化する(S1210)。高分子樹脂1110の表面の、複数の光検出器311に対応した複数の位置に高分子樹脂1110を溶解する溶剤1210を噴射する(S1220)。例えば、高分子樹脂1110がエポキシ樹脂である場合、極性溶剤が利用できる。このとき溶剤1210は、インクジェット方式によってノズルを通じて高分子樹脂1110の表面に一滴ずつ噴射することができる。
噴射された溶剤1210と接触した高分子樹脂1110の部分は溶解して、溶解した高分子樹脂の凝集特性によって緩やかな傾斜を有する複数のウェル330が形成される(S1230)。また、基準試料がウェル330の内部に容易に付着できるように、ウェル330の上部に接着層810をさらに形成してもよい(S1240)。
図13は、本発明のさらに他の実施形態による診断装置を示す。
図13に示した診断装置1300は、複数の光検出器311が形成されたイメージセンサ310と、イメージセンサ310の上部に形成されたガラス箔1310と、複数の光検出器311に対応してガラス箔1310に形成され、内部が空いている複数のウェル330とを備える。ガラス箔1310は、厚さが約10μm〜200μmのフレキシブルガラス板であって、イメージセンサ310などに容易に接着する性質を有する。また、ガラス箔1310は、フッ化水素酸溶液によって容易にエッチングされる性質を有する。
図13に示した診断装置1300は、図8に示した診断装置800と同様に、基準試料がウェル330の内部に容易に付着できるように、複数のウェル330の上部に形成された接着層810をさらに備えてもよい。このとき接着層810は、シリコン窒化物、高分子化合物、化学物質、金属物質などで形成できる。また、図13に示した診断装置1300は、図6及び図7に示した診断装置600,700と同様に、イメージセンサ310の上部に形成された絶縁層610をさらに備えてもよい。
図14は、図13に示した診断装置の製造方法の一実施形態を示す。
図14を参照すると、診断装置1300は次のような手順で製造できる。
まず、複数の光検出器311が形成されたイメージセンサ310上部に、約10μm〜100μmの厚さを有するガラス箔1310を接着する(S1410)。ガラス箔1310は、イメージセンサ310の上部に直接接着するか、またはイメージセンサ310の上部にフォトレジストなどの高分子層を形成した後、高分子層の上部にガラス箔1310を接着してもよい。ガラス箔1310とイメージセンサ310との間、あるいはガラス箔1310と高分子層との間の接着力を高めるために、約50℃〜150℃の温度で熱処理を実施してもよい。どの方法であってもガラス箔1310の接着時に空気が入り込まないことが望ましい。
次に、ガラス箔1310の上部にフォトレジスト1410をコーティングして、複数の光検出器311に対応したパターンでマスキングして、露光処理および現象処理によってフォトレジスト1410をこのパターンにエッチングする(S1420)。
その後、フォトレジスト1410のエッチング部分をフッ化水素酸でエッチングして、複数の光検出器311に対応した複数のウェル330を形成する(S1430)。その後、フォトレジスト1410を除去すると、所望の診断装置1300が得られる。
必要に応じて、イメージセンサ310の上部に絶縁層610をさらに形成して、ガラス箔1310を絶縁層610の上部に接着してもよい。また、基準試料がウェル330の内部に容易に付着できるように、複数のウェル330の上部に、シリコン窒化物、高分子化合物、化学物質、金属物質などからなる接着層810をさらに形成してもよい(S1440)。
図15は、図13に示した診断装置の製造方法の他の実施形態を示す。
図15を参照すると、診断装置1300は次のような手順で製造できる。
まず、複数の光検出器311が形成されたイメージセンサ310の上部に、約10μm〜100μmの厚さを有するガラス箔1310を接着する(S1510)。ガラス箔1310の接着方法は、図14で説明したものと同一であるので、詳細な説明は省略する。
次に、ガラス箔1310の上部に高分子樹脂1510を塗布し、高分子樹脂1510の表面の、複数の光検出器に対応した複数の位置に高分子樹脂1510を溶解する溶剤1520を噴射する(S1520)。このとき溶剤1520は、ノズルを通じて高分子樹脂1110の表面に一滴ずつ噴射することができる。噴射された溶剤と接触した高分子樹脂1110の部分は溶解して、高分子樹脂1510の対応部分がエッチングされる。
次に、高分子樹脂1510のエッチング部分をフッ化水素酸溶液でエッチングして、複数の光検出器311に対応した複数のウェル330を形成する。その後、高分子樹脂1410を除去すると、所望の診断装置1300が得られる。
必要に応じて、イメージセンサ310の上部に絶縁層610をさらに形成し、ガラス箔1310を絶縁層610の上部に接着してもよい。また、基準試料がウェル330の内部に容易に付着できるように、複数のウェル330の上部に、シリコン窒化物、高分子化合物、化学物質、金属物質などからなる接着層810をさらに形成してもよい。
図16は、図13に示した診断装置の製造方法のさらに他の実施形態を示す。
図16を参照すると、診断装置1300は次のような手順で製造できる。
まず、複数の光検出器311が形成されたイメージセンサ310上部に、約10μm〜100μmの厚さを有するガラス箔1310を接着する(S1610)。ガラス箔1310の接着方法は、図14で説明したものと同一であるので、詳細な説明は省略する。
次に、ガラス箔1310の上部のうちウェル330を形成する部分にレーザ1610を用いて照射する。このときレーザは、CO2レーザやエキシマレーザでもよい。ガラス箔1310のレーザ照射部分は蒸発して、ウェル330が形成される。ウェル330の大きさや深さは、レーザの照射時間、レーザビームの幅によって決まる。
必要に応じて、イメージセンサ310の上部に絶縁層610をさらに形成して、ガラス箔1310を絶縁層610の上部に接着してもよい。また、基準試料がウェル330の内部に容易に付着できるように、複数のウェル330の上部に、シリコン窒化物、高分子化合物、化学物質、金属物質などからなる接着層810をさらに形成してもよい。
以上、本発明の技術思想を添付図面と共に説明したが、これは本発明の望ましい実施例を例示的に説明したものであって、本発明を限定するものではない。また、当業者なら誰も本発明の技術的思想の範疇を離脱しない範囲内で多様な変形及び模倣が可能であることは明白な事実である。
本発明による診断装置は、生化学的反応が生ずる複数のウェルと、生化学的反応の程度が検出される光検出器の間の間隔を最小限に低減できるため、発光や蛍光などの過程で光の損失を減らすことができる。
また、本発明による診断装置は、一般のバイオチップなどで必要とする別途のCCDカメラなどの付加装置が不要になるという長所がある。
また、本発明による診断装置は、生化学的反応が生ずる複数のウェルを高分子やガラス箔を使って製造できるため、製造工程を簡略化でき、診断装置の製造コストを低減できる。
Claims (33)
- 複数の光検出器が形成されたイメージセンサと、
前記イメージセンサの上部に、高分子物質で形成された高分子層と、
前記複数の光検出器に対応して前記高分子層に形成され、内部が空いている複数のウェルとを備え、
前記高分子層は、フォトレジストまたは高分子樹脂で形成されることを特徴とする診断装置。 - 前記複数のウェルには、ターゲット試料と生化学的反応を行う基準試料が挿入されることを特徴とする請求項1に記載の診断装置。
- 各ウェルの下方には、少なくとも1つの光検出器が配置されることを特徴とする請求項1に記載の診断装置。
- 前記イメージセンサの上部に形成された絶縁層をさらに備え、
前記高分子層は、前記絶縁層の上部に形成されることを特徴とする請求項1に記載の診断装置。 - 前記複数のウェルの上部に形成された接着層をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の診断装置。
- 複数の光検出器が形成されたイメージセンサと、
前記イメージセンサの上部に形成された第1フォトレジスト層と、
前記第1フォトレジスト層の上部に形成された第2フォトレジスト層と、
前記複数の光検出器に対応して前記第2フォトレジスト層に形成され、内部が空いている複数のウェルとを備えることを特徴とする診断装置。 - 前記複数のウェルの上部に形成された接着層をさらに備えることを特徴とする請求項6に記載の診断装置。
- 前記イメージセンサの上部に形成された絶縁層をさらに備え、
前記第1フォトレジスト層は、前記絶縁層の上部に形成されることを特徴とする請求項6に記載の診断装置。 - 複数の光検出器が形成されたイメージセンサと、
前記イメージセンサの上部に形成されたガラス箔と、
前記複数の光検出器に対応して前記ガラス箔に形成され、内部が空いている複数のウェルとを備えることを特徴とする診断装置。 - 前記複数のウェルの上部に形成された接着層をさらに備えることを特徴とする請求項9に記載の診断装置。
- 前記イメージセンサの上部に形成された絶縁層をさらに備え、
前記ガラス箔は、前記絶縁層の上部に形成されることを特徴とする請求項9に記載の診断装置。 - 複数の光検出器が形成されたイメージセンサの上部に、第1フォトレジスト層を形成するステップと、
前記第1フォトレジスト層の上部に第2フォトレジスト層を形成するステップと、
前記複数の光検出器に対応したパターンで前記第2フォトレジスト層の上部にマスキングするステップと、
露光処理および現象処理によって、前記第2フォトレジスト層に、前記複数の光検出器に対応した複数のウェルを形成するステップと、を備えることを特徴とする診断装置の製造方法。 - 前記複数のウェルを形成した後、加熱によって前記第2フォトレジスト層をリフローさせるステップをさらに備えることを特徴とする請求項12に記載の診断装置の製造方法。
- 前記イメージセンサの上部に絶縁層をさらに形成し、
前記第1フォトレジスト層を前記絶縁層の上部に形成することを特徴とする請求項12に記載の診断装置の製造方法。 - 前記複数のウェルの上部に接着層をさらに形成することを特徴とする請求項12に記載の診断装置の製造方法。
- 複数の光検出器が形成されたイメージセンサの上部に高分子樹脂を塗布するステップと、
前記複数の光検出器に対応した、前記高分子樹脂の表面の複数の位置に前記高分子樹脂を溶解する溶剤を噴射して、前記複数の光検出器に対応した複数のウェルを形成するステップと、を備えることを特徴とする診断装置の製造方法。 - 前記溶剤は、ノズルを通じて前記高分子樹脂の表面に一滴ずつ噴射されることを特徴とする請求項16に記載の診断装置の製造方法。
- 前記イメージセンサの上部に絶縁層をさらに形成し、
前記高分子樹脂を前記絶縁層の上部に塗布することを特徴とする請求項16に記載の診断装置の製造方法。 - 前記複数のウェルの上部に接着層をさらに形成することを特徴とする請求項16に記載の診断装置の製造方法。
- 複数の光検出器が形成されたイメージセンサの上部にガラス箔を接着するステップと、
前記ガラス箔の上部にフォトレジストをコーティングして、前記複数の光検出器に対応したパターンにマスキングするステップと、
露光処理および現象処理によって前記フォトレジストを前記パターンにエッチングするステップと、
前記エッチングされた部分をフッ化水素酸溶液でエッチングして、前記複数の光検出器に対応した複数のウェルを形成するステップとを備えることを特徴とする診断装置の製造方法。 - 前記イメージセンサの上部に絶縁層をさらに形成し、
前記ガラス箔を前記絶縁層の上部に接着することを特徴とする請求項20に記載の診断装置の製造方法。 - 前記複数のウェルの上部に接着層をさらに形成することを特徴とする請求項20に記載の診断装置の製造方法。
- 前記イメージセンサの上部に高分子層をさらに形成し、
前記高分子層の上部に前記ガラス箔を接着することを特徴とする請求項20に記載の診断装置の製造方法。 - 複数の光検出器が形成されたイメージセンサの上部にガラス箔を接着するステップと、
前記ガラス箔の上部に高分子樹脂を塗布するステップと、
前記複数の光検出器に対応した、前記高分子樹脂の表面の複数の位置に前記高分子樹脂を溶解する溶剤を噴射して、前記高分子樹脂の一部をエッチングするステップと、
前記エッチングされた部分をフッ化水素酸溶液でエッチングして、前記複数の光検出器に対応した複数のウェルを形成するステップと、を備えることを特徴とする診断装置の製造方法。 - 前記溶剤は、ノズルを通じて前記高分子樹脂の表面に一滴ずつ噴射されることを特徴とする請求項24に記載の診断装置の製造方法。
- 前記イメージセンサの上部に絶縁層をさらに形成し、
前記ガラス箔を前記絶縁層の上部に接着することを特徴とする請求項24に記載の診断装置の製造方法。 - 前記複数のウェルの上部に接着層をさらに形成することを特徴とする請求項24に記載の診断装置の製造方法。
- 前記イメージセンサの上部に高分子層をさらに形成し、
前記高分子層の上部に前記ガラス箔を接着することを特徴とする請求項24に記載の診断装置の製造方法。 - 複数の光検出器が形成されたイメージセンサの上部にガラス箔を接着するステップと、
前記複数の光検出器に対応した、前記ガラス箔の複数の位置にレーザを用いて複数のウェルを形成するステップとを備えることを特徴とする診断装置の製造方法。 - 前記レーザは、CO2レーザまたはエキシマレーザであることを特徴とする請求項29に記載の診断装置の製造方法。
- 前記イメージセンサの上部に絶縁層をさらに形成し、
前記ガラス箔を前記絶縁層の上部に接着することを特徴とする請求項29に記載の診断装置の製造方法。 - 前記複数のウェルの上部に接着層をさらに形成することを特徴とする請求項29に記載の診断装置の製造方法。
- 前記イメージセンサの上部に高分子層をさらに形成し、
前記高分子層の上部に前記ガラス箔を接着することを特徴とする請求項29に記載の診断装置の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020070071428A KR100808114B1 (ko) | 2007-07-18 | 2007-07-18 | 진단장치 및 그 제조방법 |
PCT/KR2008/004140 WO2009011535A2 (en) | 2007-07-18 | 2008-07-15 | Diagnosis device and method of manufacturing the diagnosis device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010533860A true JP2010533860A (ja) | 2010-10-28 |
Family
ID=39383556
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010516921A Pending JP2010533860A (ja) | 2007-07-18 | 2008-07-15 | 診断装置及びその製造方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20100323926A1 (ja) |
EP (1) | EP2179267A4 (ja) |
JP (1) | JP2010533860A (ja) |
KR (1) | KR100808114B1 (ja) |
CN (1) | CN101720430A (ja) |
WO (1) | WO2009011535A2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013004938A (ja) * | 2011-06-22 | 2013-01-07 | Sony Corp | 撮像素子、電子機器、製造方法、および検査装置 |
WO2014034781A1 (ja) * | 2012-08-31 | 2014-03-06 | 国立大学法人東京大学 | 検出装置及び検出方法 |
WO2016084309A1 (ja) * | 2014-11-25 | 2016-06-02 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電子プレパラート、固体撮像素子、電子プレパラート組み立てセット、および電子プレパラートの組み立て方法 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101062330B1 (ko) | 2010-01-14 | 2011-09-05 | (주)실리콘화일 | 배면광 포토다이오드 구조를 갖는 이미지 센서를 구비한 바이오칩 |
KR101727301B1 (ko) * | 2014-09-25 | 2017-04-14 | (주)옵토레인 | 형광 신호 감지 특성이 개선된 바이오칩의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 바이오칩 |
EP3001182B1 (en) * | 2014-09-25 | 2017-11-29 | Optolane Technologies Inc. | Method for manufacturing biochip having improved fluorescent signal sensing properties and biochip manufactured by the same |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07508831A (ja) * | 1992-04-23 | 1995-09-28 | マサチューセッツ・インスティチュート・オブ・テクノロジー | 分子検出の為の光学的および電気的方法ならびに装置 |
JP2005513497A (ja) * | 2002-01-03 | 2005-05-12 | カール ツァイス イエナ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 試料担体上および/または試料担体中の蛍光性、ルミネセンス発光性および/または吸光性物質の同定のための方法および/または装置 |
EP1557717A1 (en) * | 2003-12-22 | 2005-07-27 | STMicroelectronics Limited | Sensors comprising barriers of photoresist material |
JP2006030162A (ja) * | 2004-06-18 | 2006-02-02 | Casio Comput Co Ltd | 撮像装置、生体高分子分析チップ及び分析支援装置 |
JP2006226887A (ja) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Casio Comput Co Ltd | 生体高分子分析チップ、分析支援装置及び生体高分子分析方法 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07120809B2 (ja) * | 1989-04-04 | 1995-12-20 | 松下電器産業株式会社 | オプティカルバイオセンサ |
JP3687297B2 (ja) | 1997-08-18 | 2005-08-24 | カシオ計算機株式会社 | バイオセンサ |
WO2001064831A1 (en) * | 2000-02-29 | 2001-09-07 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Microarray substrate with integrated photodetector and methods of use thereof |
JP3698312B2 (ja) | 2001-05-25 | 2005-09-21 | 株式会社タニタ | バイオセンサ及びバイオセンサの製造方法 |
JP2007522448A (ja) * | 2004-01-22 | 2007-08-09 | インコム,インコーポレイテッド | 光ファイバー検査用マイクロ流体装置 |
FR2879483B1 (fr) * | 2004-12-20 | 2007-04-27 | Commissariat Energie Atomique | Procede pour augmenter l'hydrophobicite d'un revetement externe d'un dispositif d'analyse, tel qu'une biopuce, un tel dispositif et procedes pour sa fabrication |
JP4755871B2 (ja) * | 2005-09-16 | 2011-08-24 | 株式会社山武 | バイオチップ用基板及びバイオチップの製造方法 |
KR100702531B1 (ko) * | 2006-03-20 | 2007-04-02 | 전자부품연구원 | 나노와이어 소자 및 제조방법 |
-
2007
- 2007-07-18 KR KR1020070071428A patent/KR100808114B1/ko active IP Right Grant
-
2008
- 2008-07-15 JP JP2010516921A patent/JP2010533860A/ja active Pending
- 2008-07-15 WO PCT/KR2008/004140 patent/WO2009011535A2/en active Application Filing
- 2008-07-15 CN CN200880023153A patent/CN101720430A/zh active Pending
- 2008-07-15 EP EP08778798A patent/EP2179267A4/en not_active Withdrawn
- 2008-07-15 US US12/667,483 patent/US20100323926A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07508831A (ja) * | 1992-04-23 | 1995-09-28 | マサチューセッツ・インスティチュート・オブ・テクノロジー | 分子検出の為の光学的および電気的方法ならびに装置 |
JP2005513497A (ja) * | 2002-01-03 | 2005-05-12 | カール ツァイス イエナ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 試料担体上および/または試料担体中の蛍光性、ルミネセンス発光性および/または吸光性物質の同定のための方法および/または装置 |
EP1557717A1 (en) * | 2003-12-22 | 2005-07-27 | STMicroelectronics Limited | Sensors comprising barriers of photoresist material |
JP2006030162A (ja) * | 2004-06-18 | 2006-02-02 | Casio Comput Co Ltd | 撮像装置、生体高分子分析チップ及び分析支援装置 |
JP2006226887A (ja) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Casio Comput Co Ltd | 生体高分子分析チップ、分析支援装置及び生体高分子分析方法 |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013004938A (ja) * | 2011-06-22 | 2013-01-07 | Sony Corp | 撮像素子、電子機器、製造方法、および検査装置 |
WO2014034781A1 (ja) * | 2012-08-31 | 2014-03-06 | 国立大学法人東京大学 | 検出装置及び検出方法 |
JP5910977B2 (ja) * | 2012-08-31 | 2016-05-11 | 国立大学法人 東京大学 | 検出装置及び検出方法 |
US9797837B2 (en) | 2012-08-31 | 2017-10-24 | The University Of Tokyo | Detector and detection method |
WO2016084309A1 (ja) * | 2014-11-25 | 2016-06-02 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電子プレパラート、固体撮像素子、電子プレパラート組み立てセット、および電子プレパラートの組み立て方法 |
JPWO2016084309A1 (ja) * | 2014-11-25 | 2017-09-07 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電子プレパラート、固体撮像素子、および電子プレパラートの組み立て方法 |
US10837896B2 (en) | 2014-11-25 | 2020-11-17 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Electronic prepared slide, solid state imaging element, and electronic prepared slide assembly method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2179267A4 (en) | 2010-09-29 |
KR100808114B1 (ko) | 2008-02-29 |
US20100323926A1 (en) | 2010-12-23 |
CN101720430A (zh) | 2010-06-02 |
EP2179267A2 (en) | 2010-04-28 |
WO2009011535A3 (en) | 2009-03-12 |
WO2009011535A2 (en) | 2009-01-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5066607B2 (ja) | イメージセンサを利用した診断装置及びその製造方法 | |
JP2010533860A (ja) | 診断装置及びその製造方法 | |
KR102023216B1 (ko) | 케미컬 센서, 케미컬 센서 모듈, 생체분자 검출 장치 및 생체분자 검출 방법 | |
EP3072155B1 (en) | Compact optoelectronic modules | |
US20120267745A1 (en) | Solid-state imaging device and method for manufacturing the same | |
JP2023184771A (ja) | 統合分析デバイスのアレイ | |
US7829965B2 (en) | Touching microlens structure for a pixel sensor and method of fabrication | |
KR101062330B1 (ko) | 배면광 포토다이오드 구조를 갖는 이미지 센서를 구비한 바이오칩 | |
KR960016178B1 (ko) | 고체촬상장치 및 그 제조방법 | |
US7884875B2 (en) | Camera module having lower connection portions defining a chip region and engaging upper connection portions of a lens structure and method of fabricating the same | |
JP2010527022A (ja) | バイオチップ | |
US9683937B2 (en) | Imaging devices for molecule detection | |
KR20170099845A (ko) | 적외선 차폐성 조성물, 경화막 및 고체 촬상 장치 | |
CN1952784A (zh) | 形成微透镜的方法与半导体影像感测装置 | |
JP6681959B2 (ja) | 光学センサおよびその形成方法 | |
CN116819667A (zh) | 固体拍摄元件用滤光片以及固体拍摄元件 | |
US8673217B2 (en) | Sensor using plasmon resonance | |
JP2021060383A (ja) | センサ装置およびその製造方法 | |
US10018562B2 (en) | Biochip including side emitting-type light-emitting device and fabrication method thereof | |
US20110057280A1 (en) | Color imaging device and color imaging device fabricating method | |
KR20100091839A (ko) | 집적된 바이오칩 및 이의 제조방법 | |
KR101569833B1 (ko) | 집적된 바이오칩 및 이의 제조방법 | |
KR101563158B1 (ko) | 집적된 바이오칩 및 이의 제조방법 | |
Takehara et al. | Compact lensless digital counting system for fluorescent micro-reaction-chamber array | |
KR20190067208A (ko) | 미세 구조화된 유기 센서 컴포넌트 및 그 제조 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121030 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20130402 |