KR100298415B1 - 패턴 형성장치 및 그를 이용한 패턴 형성방법 - Google Patents
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Abstract
바이오칩(biochip) 제작시 패턴 물질들을 연속적으로 배열할 수 있는 패턴 형성장치 및 그를 이용한 패턴 형성방법에 관한 것으로, 제 1, 제 2 전극 사이에 액정 물질을 갖는 복수개의 셀들과, 셀들 상부 및 하부에 각각 형성되는 편광판으로 구성됨으로써, 낮은 비용, 높은 수율, 고집적도를 갖는 바이오칩을 제작할 수 있다.
Description
본 발명은 패턴 형성장치에 관한 것으로, 특히 바이오칩(biochip) 제작시 패턴 물질들을 연속적으로 배열할 수 있는 패턴 형성장치 및 그를 이용한 패턴 형성방법에 관한 것이다.
일반적으로, 바이오칩(biochip)은 생물에서 유리된 효소, 단백질, 항체, DNA, 미생물, 동식물 세포 및 기관, 신경세포 등과 같은 생체 유기물과 반도체와 같은 무기물을 조합하여 기존의 반도체 칩 형태로 만든 혼성 소자(hybrid device)이다.
생체 분자의 고유한 기능을 이용하고, 생체의 기능을 모방함으로써, 감염성 질병을 진단하거나 유전자를 분석하고, 새로운 정보처리용 신기능 소자의 역할을 할 수 있는 특징이 있다.
고직접도, 분자 수준의 기능 구현, 병렬처리 등의 특성으로 인해 현존 반도체 기능을 초월할 수 있는 잠재적 가능성과 함께 생물체처럼 생각하고 외부 자극에 반응하는 바이오컴퓨터(biocomputer)의 핵심소자가 될 전망이다.
바이오칩은 사용되는 생체물질과 시스템화 정도에 따라 DNA 탐침(probe)이 내장된 'DNA 칩', 효소나 항체/항원, 박테리오로돕신(bacteriorhodopsin) 등과 같은 단백질이 사용된 '단백질 칩(protein chip)', 신경세포를 직접 사용한 '뉴런 칩(Neuron chip)' 등으로 구분될 수 있으며, 시료의 전처리, 생화학 반응, 검출, 자료해석 기능까지 소형 집적화되어 자동 분석 기능을 갖는 '실험식 칩(Lab chip)'과 각종 생화학 물질의 검출 및 분석 기능을 할 수 있는 '바이오 센서(biosensor)'를 포함하여 광범위하게 정의될 수 있다.
이러한 바이오칩을 개발하기 위해서는 생체물질과 실리콘과 같은 반도체 사이의 분자 인터페이스를 효율적으로 실현시켜 생체물질의 고유 기능을 최대한 활용할 수 있게 하는 것이 중요하다.
특히, DNA 칩이나 단백질 칩 등과 같은 바이오칩에서는 관련 생체물질들을 마이크로메터 스케일(micrometer scale)의 제한된 영역에 고집적화 시키는 일이 무엇보다 중요하다.
그 이유는 고도로 집적화된 DNA 칩의 경우, 그 만큼 유전정보를 해독할 수 있는 능력이 향상되기 때문이다.
DNA 칩 제조는 올리고뉴클레오티드(oligonucleotides)나 펩티드 핵산(peptide nucleic acid, PNA)을 미리 합성하여 칩상에 올리는 방법과 칩상에서 직접 올리고핵산을 합성하여 탐침(probe)을 만드는 합성법으로 크게 나눌 수 있다.
이러한 일들은 현재 미국에서 가장 활발하게 진행되고 있으며 많은 결과와 실질적인 제작 기술들이 상용화되고 있다.
가장 대표적인 것으로는 미국의 스탠포드(Stanford) 대학에서 개발된 cDNA 마이크로어레이 칩(microarray chip)과 아피매트릭스(Affymetrix)라는 회사에서 개발한 올리고뉴클레오티드 칩(oligonucleotide chip)이 있다.
cDNA 마이크로어레이 칩은 수천 개의 다른 완전한 유전자를 약 1㎠안의 유리 기판상에 배열시킨 형태이다.
이러한 cDNA 마이크로어레이를 제조하기 위해서는 무엇보다 기판상에 올릴 개개의 유전자를 확보하는 일이 가장 중요하다.
이를 위해서는 먼저 필요한 각 유전자를 PCR(polymerase chain reaction)하기 위해 필요한 프리머(primer)를 확보하고, 올리고뉴클레오티드 합성장치를 이용하여 유전자를 증폭하여야 한다.
다음, DNA를 유리 기판(slide glass)상에 옮겨 주기 위한 장치로 마이크로어레이어(microarrayer)를 사용하여 유리 기판에 고정화시키는 작업을 수행해야 한다.
그러나, cDNA의 스팟팅(spotting) 방식 및 고전적인 마이크로피펫팅(micropipetting) 방식, 두 방법 모두 고밀도로 DNA 칩을 제조할 수 없다는 단점이 있고, DNA 칩 제조에 필요한 유전자를 확보하기 위한 고비용과 장시간으로 인해 DNA 칩을 상용화하는데 제약이 되고 있다.
반면, 올리고뉴클레오티드 칩은 약 15 ∼ 25개의 염기들로 이루어진 수만 개의 다른 올리고뉴클레오티드를 하나의 칩안에 가지고 있는 형태이다.
아피매트릭스 올리고뉴클레오티드 칩은 각각의 염기를 칩 위에서 한 개씩 합성하여 약 20 ~ 25개의 염기들을 고정화시키며, 이를 위해 많은 수의 마스크를 연속적으로 사용하여 염기를 합성시켜 나가는 포토리소그래피(photolithography) 기술을 사용하고 있다.
아피매트릭스는 이 기술을 사용하여 약 65,000개의 다른 올리고뉴클레오티드를 1.28㎠ 안에 집적시킨 칩을 만들었고, 현재는 집적시킬 수 있는 올리고뉴클레오티드의 개수가 약 400,000개에 이른다.
여기서, 올리고뉴클레오티드가 합성되는 유리의 표면은 각각의 염기들을 합성할 수 있도록 보호기가 붙어 있는데, 이들 보호기(protection group)는 빛에 민감한 화학 물질로서 빛을 받으면 보호기가 제거되는 성질을 가지고 있다.
예를 들면, 아데닌(Adenine)을 기판 위에 고정화시키려면, 고정화시키려는 부분만 빛을 받도록 하고 다른 부분은 빛을 막아주어 빛을 받는 부분에만 보호기를 제거시킨 다음, 고정화시키려는 아데닌을 기판 위에 흘려줌으로써, 빛을 받는 부분의 아데닌만이 고정되도록 한다.
그리고, 고정화가 되어 있지 않고 기판 위에 남아 있는 여분의 염기들은 적당한 용제로 세척하여 씻어준다.
이러한 과정을 수십 번 반복하게 되면, 약 65,000 개의 다른 25 mer(25개의 염기를 가진 올리고뉴클레오티드)를 약 100 사이클(cycle) 안에 합성할 수 있다.
이와 같이 아피매트릭스사의 올리고뉴클레오티드 칩은 고밀도로 DNA를 배열시킬 수 있고, 각각의 염기를 칩 위에서 한 개씩 합성하여 나가므로 각각의 염기들을 원하는 대로 배열하여 합성할 수 있다는 장점이 있다.
하지만, 이를 위해서는 많은 수의 광 마스크(photo mask)를 연속적으로 사용하여야 하는 단점이 있다.
이러한 마스크는 제작 단가가 상당히 높으며, 한번 제작한 마스크는 일정한 위치에 빛이 통과할 수 있도록 구멍이 나 있는 형태이므로 원하는 형태의 칩의 제작에만 사용될 뿐, 다른 구조를 갖는 올리고뉴클레오티드 칩의 제작에는 사용할 수 없다.
또한, 수 십장에 이르는 각각의 광 마스크를 정확하게 다시 배치(aligning)하여 다층 구조로 염기들을 배열하는 일도 상당히 어렵고 힘든 일이다.
이는 현재 아피매트릭스사의 올리고뉴클레오티드 칩이 갖는 가장 큰 문제점이며 낮은 단가로 상용화가 불가능한 주요한 이유이다.
그리고, 완성된 칩 자체를 공급하므로 유전자 자체를 임의로 배열시켜 분석에 응용하려는 사람들의 연구개발 목적에는 전혀 부합하지 못한다.
이와 같은 종래의 바이오칩 제조방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
cDNA 마이크로어레이 칩의 제조방법은 고밀도로 DNA 칩을 제조할 수 없다는 단점이 있고, DNA 칩 제조에 필요한 유전자를 확보하기 위한 고비용과 장시간으로 인해 DNA 칩을 상용화하는데 제약이 되고 있다.
그리고, 올리고뉴클레오티드 칩의 제조방법은 한 개의 칩을 제작하기 위해 사용되는 마스크의 숫자는 수십 개에 이르며, 이렇게 제작된 수십 개의 마스크는 특정한 염기 배열을 갖는 칩의 제작에만 사용이 가능하다.
그러므로, 종래의 방법은 제조 공정이 복잡하고, 제조 단가가 매우 높으며, 수율이 낮다.
본 발명은 이러한 문제들을 해결하기 위한 것으로, 낮은 비용 및 고밀도로 여러 형태의 광 패턴 형성이 가능하도록 패턴 물질을 연속적으로 배열할 수 있는 패턴 형성장치 및 그를 이용한 패턴 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 낮은 비용으로 높은 수율을 갖는 바이오칩을 제작할 수 있는 패턴 형성장치 및 그를 이용한 패턴 형성방법을 제공하는데 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 패턴 형성장치를 보여주는 도면
도 3은 본 발명의 패턴 형성장치를 이용한 시스템을 보여주는 도면
도 4는 본 발명에 따른 패턴 형성장치의 동작을 보여주는 도면
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 패턴 형성장치를 이용한 바이오칩 제조공정을 보여주는 도면
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 광원 2 : 제 1 렌즈
3 : 제 2 렌즈 4 : 패턴 형성장치
5 : 액정셀 구동부 6 : 컴퓨터
7 : 기판 8 : 지지대
9 : 반응기
본 발명에 따른 패턴 형성장치는 제 1, 제 2 전극 사이에 액정 물질을 갖는 복수개의 셀들과, 셀들 상부 및 하부에 각각 형성되는 편광판이 마련된다.
여기서, 셀은 상/하부 기판과, 상/하부 기판의 마주보는 표면 위에 각각 형성되고 서로 수직한 방향으로 형성되는 복수개의 제 1, 제 2 전극들과, 전극이 형성된 상/하부 기판 사이에 형성되는 액정 물질로 구성된다.
또한, 본 발명은 광을 발생하는 광원과, 광원으로부터 발생된 광을 셀들로 입사시키는 렌즈부와, 제 1, 제 2 전극에 전원을 인가하여 액정 물질을 구동시키는 액정셀 구동부와, 액정셀 구동부를 제어하는 제어부가 더 마련된다.
여기서, 빛이 투과될 수 있도록 상/하부 기판은 유리로 형성되고, 전극들은 산화 주석막이나 산화주석을 5%정도 섞은 산화인듐막(ITO)으로 형성된다.
그리고, 상/하부 전극 위에 각각 형성되는 편광판들은 서로 수직한 방향으로 형성된다.
본 발명은 전극에 전압을 인가하면 그 사이의 액정 물질의 분자 구조가 변하여 빛을 차단하게 되고, 전극에 전압을 인가하지 않으면 그 사이의 액정 물질의 분자 구조에 변화가 없어 빛이 통과하게 된다.
그러므로, 기판 위에 원하는 광패턴 이미지를 고밀도로 연속해서 형성할 수 있다.
이러한 본 발명의 패턴 형성장치를 이용한 패턴 형성방법은 기판상에 패턴 물질을 형성하는 단계와, 패턴 형성장치를 기판 상부에 배치하는 단계와, 원하는셀들의 전극을 제외한 전체 셀들의 전극에 전압을 인가하는 단계와, 전압이 인가되지 않은 셀들에 빛을 투과시켜 빛이 투과된 영역의 패턴 물질을 소정 형태로 패터닝하는 단계와, 상기 단계를 순차적으로 반복하는 단계로 이루어져 저 비용으로 원하는 패턴 물질을 원하는 형태로 기판에 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판상의 일정영역에 염기와 화학적으로 결합할 수 있는 기능기와 빛에 민감한 보호기를 결합시켜 배열하는 단계와, 패턴 형성장치를 기판 상부에 배치하는 단계와, 원하는 셀들의 전극을 제외한 전체 셀들의 전극에 전압을 인가하는 단계와, 전압이 인가되지 않은 셀들에 빛을 투과시켜 빛이 투과된 영역의 보호기들을 제거하는 단계와, 보호기가 제거된 부분에 염기들을 결합시키는 단계로 바이오칩을 연속적으로 제작할 수 있으므로, 낮은 비용으로 높은 수율을 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 패턴 형성장치 및 그를 이용한 패턴 형성방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
일반적으로 서모트로픽(themotropic) 액정은 액정물질들의 상(phase)과 전기적인 힘의 가해졌을 때 발생하는 상 구조의 변화에 따라 스메크틱(smectic)액정, 네마틱 액정, 콜레스테릭 액정으로 분류된다.
스메크틱 액정은 가늘고 긴 분자가 일정 방향으로 배열되어 층상 구조를 이루고 있다.
따라서, 층 사이의 결합력이 약해서 층 사이에 유동성을 갖으며 액정중에서 분자 배열의 규칙성이 가장 높고, 고체 결정에 가까운 성질을 갖는다.
네마틱 액정은 분자가 일정 방향으로 배열되어 있지만 스메크틱 액정처럼 층상 구조는 아니며 스메크틱 액정과 같이 2차원적인 결정성을 갖고 있는 것이 아니라 1차원의 결정성을 가지고 있다.
각 분자는 장축 방향으로 자유롭게 움직일 수 있으므로 스메크틱 액정에 비해 점성이 작아 흐르기 쉽다.
또한, 전기장이나 자기장, 게다가 표면력 등으로 분자 방향을 일정하게 정돈하기 쉬우므로 표시 소자에 많이 이용된다.
콜레스테릭 액정은 어떤 층 속에서는 일정한 방향을 갖지만, 옆의 층마다 조금씩 방향이 틀어져 나선 구조를 이루고 있다.
콜레스테롤 화합물에서 많이 발견되므로 콜레스테릭이라고 명명하는데, 이 나선의 회전 폭에 따라 액정이 띠는 색채는 온도, 힘, 전기장, 자기장의 작용을 받아 크게 변한다.
콜레스테릭 액정은 이 성질을 이용해서 여러 분야에서 널리 이용된다.
본 발명에서는 전압에 의해 상(phase) 구조가 전환되는 액정의 특성을 이용한다.
본 발명의 패턴 형성장치는 제작 방법이 복잡하고 각 셀 마다 트랜지스터가 들어가야 하는 디스플레이용 액정 디스플레이(LCD)가 아닌 단순하게 빛의 광 투과도를 제어할 수 있는 액정이 두 개의 편광판 사이에 들어 있는 구조로 제작이나 구동, 모두 쉽게 구현할 수가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 패턴 형성장치를 보여주는 평면도 및 단면도이다.
패턴 형성장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 매트릭스 형태의 전극이 형성된 상/하부 유리 기판 사이에 액정이 채워져 있고, 양쪽 유리 기판에 각각 편광판이 덮고 있는 구조로 이루어진다.
즉, 상/하부 기판의 마주보는 표면 위에 각각 다수개의 제 1, 제 2 전극들이 서로 수직한 방향으로 교차되어 형성되고, 전극이 형성된 상/하부 기판 사이에 액정 물질이 형성된다.
여기서, 상/하부 전극 위에 각각 형성되는 편광판들은 서로 수직한 방향으로 엇갈리게 배치한다.
따라서, 패턴 형성장치에는 패턴을 형성할 수 있는 각각의 액정셀들이 집적화되어 있고, 각 매트릭스의 픽셀(pixel)에 대응되는 전극에 전압을 인가함으로써, 전체적으로 픽셀 형태의 광 패턴 이미지를 형성할 수 있도록 되어 있다.
이러한 구조를 갖는 패턴 형성장치의 제조공정은 다음과 같다.
먼저, 투명한 유리 기판 2개를 준비하고, 각 유리 기판 위에 산화막을 형성한다.
이어, 산화막 위에 투명 전극을 약 300 - 500Å의 두께로 형성한다.
여기서, 투명 전극은 광 투과성이 있는 물질로 이루어지고 액정에 전압을 가하여 광투과도를 제어하는 역할을 한다.
이 투명 전극은 일반적으로 산화 주석막이나 산화주석을 5%정도 섞은 산화인듐막(ITO)이 사용되며, 유리판에 뿜어 칠하는 스프레이법, 진공용기 속에서 막재료를 기판에 형성하는 진공증착법, 저압의 기체 속에서 방전시키는 고주파 스퍼터(sputter)법 등을 이용하여 제작한다.
이렇게 형성된 투명 전극을 포토에칭(사진식각)방법으로 패터닝하여 스트라이프(stripe) 형태의 전극을 완성한다.
그리고, 전극이 형성되어 있는 2개의 유리 기판을 약 10 마이크론 정도 두께의 공간을 사이에 두고 맞춘 후, 유리 기판 사이에 액정을 주입한다.
액정 주입이 완료되면 액정을 주입한 구멍을 접착제로 막아 액정셀을 완성한다.
이렇게 만든 액정셀을 편광판 2매 사이에 끼워 놓고 반사판을 깔아 광원을 주도록 하면 액정셀이 집적된 패턴 형성장치가 된다.
가장 대표적인 액정의 상인 네마틱의 구조와 이를 이용한 TNLC(twisted nematic liquid crystal) cell, 그리고 이를 이용한 액정 패턴 형성장치의 동작 원리를 도 4에 나타내었다.
본 발명에서는 한쪽 방향의 빛만을 선택적으로 통과시켜주는 편광판을 액정의 양쪽 면에 엇갈리게 배치하므로 전압이 가해지지 않았을 때는 액정을 이루는 분자들의 구조에 변화가 없어 빛이 통과되지만, 반대로 전극 사이에 전압이 가해지게 되면 액정 물질의 상 구조가 변하게 되어 빛이 통과되지 않는다.
즉, 각 액정 셀들의 전극에 전압을 인가할 경우, 전압이 가해진 액정 셀들만이 빛을 차폐시키고, 전압이 가해지지 않은 액정들은 빛을 통과시키게 되며, 이러한 각 셀들의 스위치 기능은 컴퓨터 프로그램에 의해 개별적으로 구동이 가능하다.
따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 컴퓨터에 의해 출력된 생체 물질 패턴 데이터는 액정셀 구동부에 의해 전기적 신호를 발생시키고, 원하는 기판{예를 들면, 유리 기판, 실리콘, 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluorethylene), 폴리스티렌(polystyrene), 실리콘 옥사이드(silicon oxide), 실리콘 나이트라이드(silicon nitride) 등} 위에 광 패턴 이미지를 형성시킬 수 있다.
본 발명의 동작에 대해 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 반응기(9)의 지지대(8) 위에 패턴 물질을 형성하고자 하는 기판(7)을 올려 놓는다.
그리고, 기판(7) 상부에 패턴 형성장치(4)를 고정시키고, 컴퓨터(6)에 의해 패턴 물질의 데이터를 액정셀 구동부(5)에 인가하면, 액정셀 구동부(5)에서는 패턴 형성장치(4)의 셀들 중 컴퓨터(6) 데이터에 따라 원하는 셀들의 전극에만 전압을 인가하지 않고 전 셀의 전극에 전압을 인가한다.
이때, 광원(1)으로 발생된 광은 제 1, 제 2 렌즈(2,3)를 통해 패턴 형성장치(4)로 입사되고, 입사된 광은 전압이 인가되지 않은 액정 셀로만 투과되어 기판(7)에 도달한다.
이 도달된 빛에 의해 기판 위의 패턴 물질을 소정 형상으로 패터닝하는 것이다.
일 예로서, 이와 같이 동작하는 본 발명의 패턴 형성장치를 이용하여 바이오칩의 제작 과정을 설명하면 다음과 같다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 바이오칩 제조 공정을 보여주는 도면으로서, 먼저 도 5a에 도시된 바와 같이 염기들이 위치할 기판 위에 염기와 화학적으로 결합할 수 있는 기능기와 빛에 민감한 보호기를 결합시켜 배열한 다음, 액정 물질을 갖는 본 발명의 패턴 형성장치를 기판 상부에 배치한다.
이때, 패턴 형성장치의 각 액정 셀들은 기판상의 각 염기 배열에 대응되도록 배치되는데, 패턴 형성장치에 배열된 액정 셀의 수와 염기가 배열될 기판의 셀 수는 동일하다.
이어, 컴퓨터 프로그램에 의해 패턴 형성장치의 행렬 E3와 C4에 위치한 액정 셀을 구동하는 전극에만 전압이 인가되지 않도록 전체 액정 셀의 전극에 전압을 인가하여 행렬 E3와 C4에 위치한 액정 셀만을 개방한다.
그러면, 빛은 행렬 E3와 C4에 위치한 액정 셀을 통해 행렬 E3와 C4에 대응되는 기판의 셀 위치로 투과된다.
그러면, 이 부분에 존재하는 빛에 민감한 보호기들은 투과된 빛에 의해 제거된다.
그리고, 보호기가 결합된 A 염기를 기판에 흘려주면 보호기가 제거된 부분의 기판 위에만 A 염기들이 결합되고, 나머지 부분에는 A 염기들이 결합되지 않는다.
이어, 결합되지 않은 여분의 A 염기들은 적당한 용제로 세척하여 제거한다.
그 다음으로, 도 5b에 도시된 바와 같이 컴퓨터 프로그램에 따라 패턴 형성장치의 행렬 B2와 D2에 위치한 액정 셀의 전극을 제외한 전체 액정 셀의 전극에 연결된 전압을 인가하여 개방하고, 빛은 그 액정 셀들을 통해 패턴 형성장치의 행렬 B2와 D2에 대응되는 기판의 셀 위치로 투과되어 이 부분의 보호기들이 제거된다.
그리고, 마찬가지로 보호기가 결합된 T 염기를 기판에 흘려주면 보호기가 제거된 부분의 기판 위에만 T 염기들이 결합되고, 나머지 부분에는 T 염기들이 결합되지 않는다.
이어, 결합되지 않은 여분의 T 염기들은 적당한 용제로 세척하여 제거한다.
다음으로, 도 5c에 도시된 바와 같이 상기와 동일한 방법으로 보호기가 제거된 기판 위에 G 염기를 결합시킨다.
이러한 과정을 수십 번 반복하여 도 5d에 도시된 바와 같이 약 20 ∼ 25개의 염기들을 각기 다른 다층 구조로 형성하면 올리고뉴클레오티드 칩이 제작된다.
이와 같이, 패턴 형성장치를 사용한 올리고뉴클레오티드 칩의 제작은 기존과 같이 수십 장의 광 마스크를 사용하는 것이 아니라, 컴퓨터 프로그래밍에 의한 액정 셀의 개별적 차폐에 의해 빛이 통과하는 부분이 제어되므로 저비용, 고밀도로 여러 가지 형태의 염기 서열을 갖는 올리고뉴클레오티드 칩의 제작이 가능하다.
본 발명에 따른 패턴 형성장치 및 그를 이용한 패턴 형성방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 패턴 형성장치를 이용한 바이오칩 제조기술은 현재의 DNA 칩 제조의 양산 및 생산수율 증대와 함께 제조 단가를 낮출 수 있다.
즉, DNA 시퀀싱(sequencing), 유전자 발현 및 돌연변이 해석,다형체(phenotype) 분석에 의한 연구를 토대로 동식물 검사, 식품 안전성 검사, 항생제 내성검사, 질병예측 및 지단, 병리학, 신약개발, 개인의 약물감수성 검사, 독성학, DNA 고고학, 법의학 분야 등에 DNA 칩의 응용 확대에 크게 기여할 수 있다.
또한, 본 발명은 기존에 비해 고비용 문제를 획기적으로 개선시켜 줄 새로운 개념의 바이오칩 제작 장치로 이용이 가능할 뿐만 아니라, 고객 요구에 맞는 다양한 구조의 프로브(probe)를 설계한 대로 자동 합성할 수 있게 해주므로 현재의 바아오칩의 해결과제인 다품종 소량생산 목적에도 부합된다.
그리고, 연구용 목적으로 사용이 가능한 종래의 마이크로어레이 기술보다 집적도 및 그 정확도에서 상당한 장점이 있으므로 마이크로어레이(microarray) 기술을 이용한 바이오칩 제작 기술을 상당 부분 대체할 수 있다.
본 발명은 바이오칩 제작뿐만 아니라 그 외의 다른 소자에도 적용 가능하다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.
Claims (10)
- 상/하부 기판;상기 상/하부 기판의 마주보는 표면 위에 각각 형성되고, 서로 수직한 방향으로 형성되는 복수개의 제 1, 제 2 전극들;상기 전극이 형성된 상/하부 기판 사이에 형성되는 액정 물질;상기 상/하부 기판의 상부 및 하부에 각각 형성되는 편광판들로 구성되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 상/하부 기판 및 제 1, 제 2 전극들은 투명한 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 상/하부 기판은 유리로 형성되고, 상기 제 1, 제 2 전극들은 산화 주석막이나 산화주석을 5%정도 섞은 산화인듐막(ITO)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 기판과 제 1, 제 2 전극 사이에는 산화막이 형성되고, 제 1, 제 2 전극을 포함한 기판 전면에는 폴리이미드가 형성되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 상/하부 기판의 상부 및 하부에 각각 형성되는 편광판들은 서로 수직한 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성장치.
- 제 1 항에 있어서,광을 발생하는 광원;상기 광원으로부터 발생된 광을 상기 셀들로 입사시키는 렌즈부;상기 제 1, 제 2 전극에 전원을 인가하여 상기 액정 물질을 구동시키는 액정셀 구동부;상기 액정셀 구동부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성장치.
- 전극 사이에 액정을 갖는 다수개의 셀들과 상기 셀들 상/하부에 편광판을 갖는 패턴 형성장치를 이용한 패턴 형성방법에 있어서,기판상에 패턴 물질을 형성하는 제 1 단계;상기 패턴 형성장치를 상기 기판 상부에 배치하는 제 2 단계;상기 원하는 셀들의 전극을 제외한 전체 셀들의 전극에 전압을 인가하는 제 3 단계;상기 전압이 인가되지 않은 셀들에 빛을 투과시켜 빛이 투과된 영역의 상기 패턴 물질을 소정 형태로 패터닝하는 제 4 단계; 그리고,상기 제 3, 제 4 단계를 순차적으로 반복하는 제 5 단계로 이루어지는 것을특징으로 하는 패턴 형성장치를 이용한 패턴 형성방법.
- 전극 사이에 액정을 갖는 다수개의 셀들과 상기 셀들 상/하부에 편광판을 갖는 패턴 형성장치를 이용한 패턴 형성방법에 있어서,기판상의 일정영역에 염기와 화학적으로 결합할 수 있는 기능기와 빛에 민감한 보호기를 결합시켜 배열하는 제 1 단계;상기 패턴 형성장치를 상기 기판 상부에 배치하는 제 2 단계;상기 원하는 셀들의 전극을 제외한 전체 셀들의 전극에 전압을 인가하는 제 3 단계;상기 전압이 인가되지 않은 셀들에 빛을 투과시켜 빛이 투과된 영역의 보호기들을 제거하는 제 4 단계;상기 보호기가 제거된 부분에 염기들을 결합시키는 제 5 단계; 그리고,상기 제 3, 제 4, 제 5 단계를 순차적으로 반복하는 제 6 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 패턴 형성장치를 이용한 패턴 형성방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 제 2 단계에서.상기 패턴 형성장치는 상기 패턴 형성장치의 각 셀들이 상기 기판상의 각 염기 배열에 대응되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성장치를 이용한 패턴 형성방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 패턴 형성장치에 배열된 셀의 수와 상기 염기가 배열될 기판의 셀 수는 동일한 것을 특징으로 하는 패턴 형성장치를 이용한 패턴 형성방법.
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-
1999
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