KR100908122B1 - 광학적 스캐너를 보정하기 위한 장치, 그를 제조하는 방법및 그를 이용하여 광학적 스캐너를 보정하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엑시머 (excimer) 형성이 가능한 분자가 고정화되어 있는 기판을 포함하는, 광학적 스캐너를 보정하기 위한 장치, 상기 장치를 제조하는 방법 및 상기 장치를 이용하여 광학적 스캐너를 보정하는 방법을 제공한다.

엑시머, 보정장치

Description

광학적 스캐너를 보정하기 위한 장치, 그를 제조하는 방법 및 그를 이용하여 광학적 스캐너를 보정하는 방법{A device for calibrating an optical scanner, a method for producing the same and a method for calibrating an optical scanner using the same}

도 1은 일정한 시간마다 방사광을 조사하여 상기 기판으로부터 방출되는 형광을 측정한 결과를 나타내는 도면이다.

도 2는 실시예1에서 제조된 기판에 대하여 연속하여 형광을 측정한 결과를 나타내는 도면이다.

도 3은 실시예1에서 제조된 기판에 대하여 여기광을 20회 조사한 후, 형광 발광 특성이 회복되는 양상을 측정한 도면이다.

도 4는 실시예1에서 제조된 기판을 보정 표준 (calibration standard)로 하고, Axon 1과 Axon 2 (Axon 社, Genepix 4000B model)를 사용하여 광증폭 민감도 PMT 200 내지 700 영역에서 스캔하여 형광 데이터를 나타내는 도면이다.

도 5는 실시예1에 제조된 기판을 사용하고, Axon1과 Axon2의 광증폭 민감도PMT를 각각 562 PMT 및 567 PMT로 하여 스캔하여 형광을 측정한 결과를 나타내는 도면이다.

본 발명은 광학적 스캐너를 보정하기 위한 장치, 그를 제조하는 방법 및 그를 이용하여 광학적 스캐너를 보정하는 방법에 관한 것이다.

다양한 광학적 스캐너가 당업계에 알려져 있으며, 특히 어레이를 스캐닝하기 위한 광학적 스캐너가 당업계에 알려져 있다. "어레이"란 공간적으로 정의되어 있고 물리적으로 접근가능한 (addressable) 방식으로 각각 배열되어 있는 별개의 프로브 또는 결합인자의 집합을 의미한다. 다시 말하면, 기판 표면상에 고정화되어 상기 기판 표면 상에 다양한 패턴으로 공간적으로 위치될 수 있는 복수 개의 프로브를 갖는 기판을 의미한다. 상기 프로브에는 단백질, 핵산 및 다당류가 포함된다.

일반적으로 상기한 어레이 광학적 스캐너는 상기 어레이 표면 상에 빛을 조사하기 위한 광원 및 다음으로 상기 어레이 표면으로부터 검출가능한 광 예를 들면 형광 발광 등을 측정하는 광 검출기를 포함한다. 대표적 생물중합체 어레이 광학적 스캐너의 예는 미국특허 제5,585,639호 및 제6,258,593호에 개시되어 있는 스캐너 및 상업적으로 구입가능한 스캐너 예를 들면, Agilent Technology, Inc.에 의하여 제작된 마이크로어레이 스캐너, 모델번호 G2565AA가 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 사용하기에 적합한 상기 광학적 스캐너는 특정한 파장에서 하나 이상의 결맞는 광선속 (coherent light beam)을 생성하는 하나 이상의 광원, 어레이 표면과 같은 기판 표면 상에 상기 광선속을 스캐닝하는 스캐닝 수단, 및 상기 기판 표면 상의 시료 영역으로부터 발생된 광, 예를 들면 형광을 검출하는 광검출기를 일반적으로 포함한다.

일반적으로, 스캐너의 광학적 수단은 제조 중에 보정된다. 광원을 보정하기 위한 방법 및 장치가 알려져 있다 (예, 미국특허 제5,464,960호 및 제5,772,656호). 그러나, 제조 후에 광학적 검출기와 같은 광학적 부품을 보정하는 방법을 많이 알려져 있지 않다. 따라서, 광 검출기 및 다른 다양한 부품은 보통 쉽고, 정확하고 싼 보정 도구가 없어, 정기적으로 보정되지 않고 있었다.

미국특허 제6,794,424호에는 사용중에서 광 스캐너의 보정을 위한 표준품으로 사용될 수 있는 신규한 보정장치 및 방법이 개시되어 있다. 상기 보정장치는 형광발광체가 포함되어 있는 중합체 층이 형성되어 있는 기판으로 구성되어 있다. 그러나, 방사광은 기판 측을 통하여 조사되어 중합체층을 통과하여 형광발광체에 조사되어야 하기 때문에, 기판 및 중합체는 투명한 재질이어야 하는 한계가 있다. 또한, 투명 기판 상에 중합체를 균일하게 코팅하여야 하나, 스핀 코팅과 같은 방법으로 아주 얇은 막을 균일하게 코팅하는 것은 쉬운일이 아니며, 형광발광체를 상기 중합체 중에 균일하게 분산시키도 어렵다. 더욱이, 중합체층은 기판 상에 접착할 수 있는 성질을 가지고 있어야 하며, 평평하게 균일하게 접합되어야 한다. 중합체층과 기판 사이에 결함 (defect)이 생기는 경우에는, 스캔 결과 얻어지는 신호가 불균일하게 된다.

또한, 종래 CyDye (Full Moon Biotechnology 사)라고 하는 형광물질을 용매 중에 녹여, 마이크로어레이 상으로 스팟팅하여 얻어지는 CyDye 표준 어레이를 광 스캐너 보정을 위한 표준으로 하는 방법이 알려져 있다. 그러나, 이 방법에 의하는 경우, 화학적 분해에 약하여 암실에 보관하여야 하고, 사용 가능기간이 약 1개월 정도로 짧다.

이상과 같은 종래 기술에 의하면, 제조하기가 용이하고 사용 기간이 길면서 얻어지는 형광신호가 안정되어 있는 광 스캐너 보정용 표준품이 여전히 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 제조하기가 용이하고 사용 기간이 길면서 얻어지는 형광신호가 안정되어 있는 광 스캐너 보정 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 보정장치를 용이하게 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 상기 보정장치를 이용하여 광 스캐너를 보정하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 엑시머 (excimer) 형성이 가능한 분자가 고정화되어 있는 기판을 포함하는, 광학적 스캐너를 보정하기 위한 장치를 제공한다.

본 발명의 장치에 있어서, "엑시머 (excimer)"란 여기 상태에서는 결합되어 있고 바닥 상태에서는 유리 또는 실질적으로 유리되는 물질을 말한다. 상기 엑시머 분자의 예에는, 파이렌 (pyrene), 2-페닐인돌 또는 이들 유도체로써 형광발광체인 것이 포함되나 이들 예에 한정되는 것은 아니다. 상기 기판은 투명 또는 불투명의 기판으로 종래에 알려진 임의의 고체 물질이 될 수 있다. 상기 기판은 예를 들면, 실리콘 웨이퍼, 유리 및 플라스틱 물질로 구성되는 군으로부터 선택되는 것일 수 있다. 상기 기판과 기판 표면의 크기 및 모양, 및 기판 재질은 함께 사용될 광학적 스캐너에 따라 달라질 것이다. 기판은 유연하거나 (flexible) 견고할 수 있다. 유연한 기판의 예에는 막, 유연한 플라스틱 필름 등이 포함된다. 상기 유연하거나 견고한 기판 모두는 그 위에서 생물중합체 어레이 제조를 위한 물리적 지지체 및 구조를 제공하여야 한다. 상기 기판은 다양한 구조 (configuration)을 가질 수 있다. 기판으로부터 상기 엑시머 분자가 고정화된 층의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는 1 내지 100 Å인 것이다.

이러한 본 발명의 보정장치는 미국특허 제6,794,424호 개시되어 있는 보정장치와는 달리, 중합체층을 가지고 있지 않고 형광 물질 즉 엑시머 분자를 직접적으로 또는 링커를 통하여 기판 상에 고정화하기 때문에 구조가 간단하고 균일한 두께를 얻을 수 있다. 상기 엑시머 분자를 고정화하는 방법은 통상적으로 화합물을 기판 상에 고정화하는 당업계에 잘 알려져 있는 방법이 사용될 수 있다. 예를 들면, 기판 상에 아미노기와 같은 작용기로 코팅하고, 상기 작용기와 활성화된 엑시머 분자를 반응시킴으로써 상기 엑시머 분자를 고정화할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 자기조립 박막 방법을 이용하여 3-아미노프로필트리에톡시실란 (aminopropyltriethoxysilane)과 같은 아미노실란을 이용하여 고체 지지체 표면에 아민 작용기를 도입한다. 다음으로, 엑시머 분자로서 숙신이미드 에스테르 (succinimide ester)와 같은 좋은 이탈기를 포함하는 파이렌 분자를 상기 아민 작용기가 도입된 고체 지지체와 반응시켜 엑시머 분자를 기판 상에 고정화할 수 있 다. 고정화되는 상기 엑시머 분자는 상기 기판 상에 국지 및 전체 (global) 형광 변이가 최소화되도록, 즉 국지 및 전체 (global) 비균질성 (nonunifomrity)이 최소가 되도록 되어야 한다. 일반적으로, 상기 국지 및 전체적 비균질성은 본 발명의 장치에 채용되는 특정한 광학적 스캐너의 보정을 하는데 충분한 정도로 최소화되어야 한다.

본 발명의 보정장치에 있어서, 상기 기판 중에는 보정영역 밖의 영역 즉 상기 엑시머 분자가 고정화되어 있지 않은 영역인 여백 영역이 포함되어 있을 수 있다. 일반적으로 상기 보정 장치는 상기 장치의 표면 상의 설정된 영역에 위치하는 복수 개의 여백 영역을 포함할 수 있다.

본 발명의 보정장치는 광학적 스캐너, 특히 생물중합체 어레이 광학적 스캐너 (이하 광학적 스캐너라고 한다) 및 더욱 구체적으로는 생물중합체 어레이 광학적 검출기, 렌즈, 스테이지 및 거울을 보정하는데 사용된다. 본 발명의 장치를 사용하는데 있어서 피검체가 되는 광학적 스캐너에 대하여 이하 간단하게 설명한다.

광학적 스캐너

다양한 광학적 스캐너가 당업계에 알려져 있으며, 특히 어레이를 스캐닝하기 위한 광학적 스캐너가 당업계에 알려져 있다. "어레이"란 공간적으로 정의되어 있고 물리적으로 접근가능한 (addressable)한 방식으로 각각 배열되어 있는 별개의 프로브 또는 결합인자의 집합을 의미한다. 다시 말하면, 기판 표면상에 고정화되어 상기 기판 표면 상에 다양한 패턴으로 공간적으로 위치될 수 있는 복수 개의 프로브를 갖는 기판을 의미한다. 상기 프로브에는 단백질, 핵산 및 다당류가 포함된다.

일반적으로 상기한 어레이 광학적 스캐너는 상기 어레이 표면 상에 빛을 조사하기 위한 광원 및 다음으로 상기 어레이 표면으로부터 검출가능한 광 예를 들면 형광 발광 등을 측정하는 광 검출기를 포함한다. 대표적 생물중합체 어레이 광학적 스캐너의 예는 미국특허 제5,585,639호 및 제6,258,593호에 개시되어 있는 스캐너및 상업적으로 구입가능한 스캐너 예를 들면, Agilent Technology, Inc.에 의하여 제작된 마이크로어레이 스캐너, 모델번호 G2565AA가 포함되나, 이들 예에 한정되는 것은 아니다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 사용하기에 적합한 상기 광학적 스캐너는 특정한 파장에서 하나 이상의 결맞는 광선속 (coherent light beam)을 생성하는 하나 이상의 광원, 어레이 표면과 같은 기판 표면 상에 상기 광선속을 스캐닝하는 스캐닝 수단, 및 상기 기판 표면 상의 시료 영역으로부터 발생된 광, 예를 들면 형광을 검출하는 광검출기를 일반적으로 포함한다.

상기 하나이상의 광원은 상기 광학적 스캐너의 광증폭 튜브가 민감한 전자기장 스펙트럼의 부분의 광으로 상기 기판 표면 예를 들면, 어레이 표면을 조사할 수 있는 일반적으로 광원이다. 종종 2 이상의 광원 또는 2 이상의 파장이 상기 기판의 표면을 조사하기 위하여 사용된다. 예를 들면, 겹 레이저 스캐너가 사용될 수 있다. 상기 광원은 발광 다이오드, 레이저 다이오드, 여과된 램프 등과 같은 편리한 광원이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 레이저 광원이 사용되는 경우, 다이 레이저, 티타늄 사파이어 레이저, Nd:YAG 레이저, 아르곤 레이저 및 다른 임의의 레이저가 사용될 수 있다. 또한, 상기 광원은 상기 어레이 상의 원하는 크기의 조사 영 역에 조사광을 포커싱하기 위한 스캔 렌즈 시스템을 종종 포함한다.

보통 스캐닝 수단은 기판 표면 상에서 하나 이상의 방향으로 상기 광선속을 스캔 또는 라스터 (raster)하기 위하여 광원과 연계되어 있다. 적합한 스캐닝 수단의 예에는 갈보-스캐너 모터 (galvo-scanner motor)와 같은 모터의 제어하에 있는 거울 예를 들면, 스캐너 거울이 포함된다. 상기 스캐닝 수단은 일정한 길이를 갖는 표면 상에서 상기 광선속을 이동시킬 수 있다.

상기 스캐너의 광학기기에는 또한, 기판으로부터의 일반적으로 가시 영역의 광, 예를 들면 형광을 검출할 수 있는 적합한 검출기를 포함한다. 검출기에는 광다이오드, 광증폭기, 광검출기, 광트랜지스터 등이 사용될 수 있으나, 이들 예에 한정되는 것은 아니다. 상기 검출기와 정렬가능한 이미징 평면에서, 상기 광원에 반응하여, 상기 기판 표면으로부터 발광된 광을 이미지화할 수 있도록 디자인되어 있는, 이미징 렌즈 시스템이 상기 검출기와 연계되어 있을 수 있다. 상기 이미징 렌즈 시스템은 또한, 상기 기판 표면으로부터 반사되는 조사광 선속을 선택적으로 차단하기 위한 필터를 포함할 수 있다.

적어도 상기 스캐너 모터와 작동가능하게 연결되어 있는, 마이크로프로세서가 상기 거울과 검출기의 이동과 위치를 제어하여 상기 검출기에 의하여 측정된 광 발산 수준과 관련된 디지털화된 또는 아나로그 검출기 신호를 수신하도록 한다.

일반적인 스캐닝 과정에서, 상기 하나 이상의 조사 광선속이 어레이 기판을 가로질러 스캔되어, 형광 표지된 분석물 (analyte)가 결합되어 있는 각 스캔된 선형 어레이의 각 영역 내에서 형광 방출을 여기시킨다. 상기 방출광은 상기 검출기 상에서 이미지화 되고 그러한 방출광의 세기가 측정된다. 상기 어레이의 각 영역과 연관된 상기 측정된 세기는 상기 연관된 영역과 함께 기록되고 저장된다. 상기 어레이가 완전히 스캔된 후, 상기 어레이의 각 영역과 연관된 광 세기를 나타내는, 산출 지도 (output map)이 일반적으로는 스캐너에 의하여 자동적으로, 생성될 수 있다. 상기 산출물은 형광 신호가 관찰되는 분자 종의 확인 또는 분석물의 서열 정보가 포함될 수 있다.

본 발명은 또한, 작용기로 코팅되어 있는 기판과 활성화된 엑시머 (excimer) 형성이 가능한 분자를 반응시켜 상기 분자를 기판 상에 고정화하는 단계를 포함하는, 광학적 스캐너를 보정하기 위한 장치를 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명의 방법에 있어서, 상기 작용기에는 아미노기, 히드록실 및 티올기 등이 포함될 수 있으나, 이들 예에 한정되는 것은 아니다. 상기 아미노기는 퓨트레신, 스퍼미딘 및 스퍼민으로부터 선택되는 화합물로부터 유래하는 것일 있다. 상기 작용기로 코팅되어 있는 기판은 당업계에 알려진 방법에 의하여 제조될 수 있다. 예를 들면, 상기 작용기를 갖는 분자를 기판 상에 스핀 코팅, 자기조립단분자막 형성 및 딥 코팅 등이 사용될 수 있다.

본 발명의 방법에 있어서, 활성화된 엑시머 (excimer) 형성이 가능한 분자는 이탈이 용이한 기 (good leaving group)와 커플링되어 있는 엑시머 분자이면 어느 것이나 포함된다. 예를 드면, N-히드록시숙신이미드 (N-hydroxysuccinimide: NHS)와 에스테르 결합으로 연결되어 있는 파이렌, 2-페닐인돌 또는 이들의 유도체가 될 수 있으나, 이들 예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 활성화된 엑시머 (excimer) 형성이 가능한 분자는 하기 화학식 1의 화합물일 수 있다:

(화학식 1).

반응 조건은 선택되는 기판상의 작용기 및 활성화된 엑시머 분자에 따라 달라질 수 있으며, 당업자라면 용이하게 조정하여 최적 반응 조건을 결정할 수 있다.

본 발명은 또한, (a) 본 발명에 따른 광학적 스캐너의 보정장치의 표면에 하나 이상의 광원으로 조사하는 단계; (b) 상기 조정장치의 표면으로부터 형광 데이터를 얻는 단계; 및 (c) 상기 형광 데이터에 근거하여 광학적 스캐너를 보정하는 단계를 포함하는, 광학적 스캐너를 보정하는 방법을 제공한다.

일반적으로, 상기한 바와 같은 상기 보정장치의 표면이 하나 이상의 광원에 의하여 조사되고, 상기 조사된 영역으로부터 형광 데이터를 얻는다. 본 발명의 보정 장치는 종종 엑시머 분자가 고정화되어 있는 기판의 측면이 광원의 방향으로 향하도록 지지체 스테이지 등의 위에 놓여진다. 그러나, 종래 알려진 광학적 보정 장치와는 달리, 본 발명의 장치에 있어서 상기 기판이 광투과 가능한 재질 예를 들면, 유리와 같은 재질로 되어 있는 경우에는, 엑시머 분자가 고정화되어 있는 기판의 측면이 반드시 광원의 방향으로 배치될 필요는 없고, 그 반대 방향으로 배치되어도 된다. 다음으로, 얻어진 형광 데이터로부터 광학적 스캐너가 확인되거나 (다 시 말해 조정이 이루어지지 않거나), 얻어진 형광 데이터에 근거하여 조정되거나 보정된다. 조정되거나 보정된다는 것은 하기하는 하나 이상이 확인 및/또는 보정된다는 것을 의미한다 : (1) 척도 인자 (즉, 광검출기의 민감도가 조정되는 것), (2) 촛점 위치 (즉 스테이지와 상기 스캐너의 하나 이상의 렌즈가 조정되는 것), 및 (3) 동적 촛점 (즉, 상기 스테이지가 이동하는 속도가 조정되는 것). 이하 이들 확인 또는 보정 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.

1. 척도 인자의 보정

본 발명의 보정 장치로부터 얻어지는 형광 데이터는 광학적 스캐너의 척도 인자, 즉 상기 광학적 스캐너의 검출기의 민감도를 검증하고, 필요하다면, 상기 검출기의 민감도를 보정하거나 조정하는데 사용될 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 보정장치가 스캔되어진 후, ㎛² 당 형광발광체 (fluorophore) 픽셀 중의 광자 (photon)의 수로 정의되는, 실험적 보정 값이 상기 얻어진 형광 신호의 세기에 근거하여 계산된다. 따라서, 픽셀 당 방출된 광의 세기에 해당하는 전류가 디지털 숫자로 전환되고 그러한 숫자는 각 광학적 검출기를 위한 보정값을 결정하기 위하여 사용된다. 다음으로, 실험적으로 유도된 보정 값 및 대응되는 디지털 신호는 표준 보정 값 또는 신호 함수와 비교된다. 즉, 실험적으로 유도된 보정값/신호가 사용된 특정한 형광물질, 이용된 검출기의 형태, 상기 픽셀의 면적 등에 따라 달라지는 함수인 표준값과 비교된다. 이러한 비교로부터 얻어지는 결과 값에 대응하여 상기 광학적 스캐너를 조정한다. 하나의 보정장치로부터 얻 어진 상기 표준 값은 병렬적인 복수 개의 광학적 스캐너를 보정하는데 사용될 수 있다.

더욱 구체적으로는, 광증폭튜브와 같은 검출기는 하나의 형광발광체로부터 방출되는, 일반적으로 전압 측정값의 형태로 광의 세기를 검출하는데 사용된다. 그러한 세기는 소프트웨어 프로그램의 제어하에 있는 마이크로프로세서 즉, 검출기를 포함하는 광학적 스캐너와 작동가능하게 연결되어 있는 마이크로프로세서에 릴레이되고, 상기 검출기가 설계사항 (specification) 내에 있는지 또는 조정이 필요한지를 결정하는데 필요한 모든 단계를 수행한다. 상기 마이크로프로세서는 상기 검출기를 조정하는데 필요한 단계를 수행할 수도 있다.

전압이 검출기의 민감도를 결정하는 경우, 상기 검출기는 상기 검출기의 전압을 변경함으로써 보정되거나 조정된다. 즉, 실험적 보정값 즉 알려진 전압에서 작동된 PMT로부터의 신호가 얻어지고, 이 실험값을 표준 값과 비교한다. 상기 실험적 보정값과 관련되는 전압이 표준 전압과 다른 경우, 상기 검출기의 민감도 또는 전압을 변화시켜 상기 검출기의 반응을 변화시킨다.

2. 포커스 위치의 보정

본 발명은 광학적 스캐너의 하나 이상의 스캐닝 스테이지 (즉 스캐닝 스테이지와 광학적 렌즈사이의 거리)를 보정 또는 조정하는 방법을 제공한다. 이 방법에 따라 검출되는 광의 세기를 최적화하기 위하여 스캔되는 객체의 표면에 대한 레이저의 포커스 위치를 조정할 수 있다.

먼저, 상기한 바와 같이 본 발명의 보정장치가 다양한 깊이 (depth)에서, 하 나 이상의 광원으로 스캔된다. 즉, 본 발명의 보정장치의 표면이 광 선속에 의하여 스캔되고, 이때 많은 촛점 위치가 상기 표면을 스캔하기 위하여 사용된다. 본 발명의 보정장치의 표면의 특정한 영역이 다양한 깊이에서 스캔된 후에, 최적 신호를 제공하는 촛점 위치가 선택되고, 광학 또는 촛점 렌즈와 스캐닝 스테이지와의 거리가 조정 또는 보정되어 최적 촛점 깊이를 제공하도록 한다. 그러한 촛점 길이는 상기 광학적 스캐너와 작동가능하게 연결되어 있는 마이크로프로세서에 저장되어, 추후에서 광학적 스캐너가 이 촛점 위치에서 스캔하도록 한다. 즉, 최적 촛점 깊이가 상기한 스캔에 근거하여 결정되고, 추후의 어레이 스캔을 위한 최적 스캐닝 깊이를 제공하기 위한 이 최적 구조 (configuration)에 해당하도록 상기 스캐닝 스테이지의 위치를 조정함으로써 상기 스테이지와 렌즈 사이의 거리가 조정된다.

3. 동적 촛점 보정

본 발명은 또한, 스캐닝 중 생물중합체 어레이와 같은 스캔되는 객체가 놓여지는, 광학적 스캐너의 광학적 스테이지가 이동하는 속도를 조정하는 방법을 제공한다. 상기 스테이지는 스캐닝 광 선속과 대응되도록 하는 특정한 위치에서 스캔되는 객체를 정렬한다. 즉, 사용시에 상기 스테이지는 이동되어 기판 상의 특정한 선형 어레이 영역과 같은, 스캔되어질 객체의 영역에 대응되도록 광학적 스캐너를 정렬한다. 스캐너의 촛점은 스테이지의 이동 속도 등과 같은 스테이지와 연관된 계수에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 스테이지가 너무 빨리 이동하거나, 정렬로부터 벗어나는 경우, 스캔은 촛점으로부터 벗어날 것이다.

먼저, 상기한 바와 같이 본 발명의 보정장치의 표면의 일련의 수평적 스캔 라인 또는 평면이 하나 이상의 광원에 의하여 스캔된다. 다음으로, 이들 스캔된 수평 평면의 검출된 세기 이미지의 진동 (oscillation)을 측정한다. 이 진동이 특정한 값의 범위에 해당하는 경우, 상기 스테이지의 속도를 증가 또는 감소시켜 상기 광학적 스캐너의 촛점을 최적화하고, 그러한 스테이지의 속도를 상기 광학적 스캐너에 작동가능하게 연결되어 있는 마이크로프로세서에 저장하고, 추후의 스캔에 이 속도가 사용되도록 한다.

따라서, 본 발명의 방법에 있어서, 상기 조사하는 단계는 상기 광학적 스캐너의 광증폭 튜브 (photomultiplier tube)가 민감한 전자기적 스펙트럼의 부분에서 상기 보정장치의 표면에 조사하는 단계를 포함할 수 있다. 조사되는 광은 자외선, 기시광선 및 적외선으로 구성되는 군으로부터 선택된 파장 영역의 광일 수 있다.

본 발명의 방법에 있어서, 상기 형광 데이터를 얻는 단계는 상기 엑시머 (excimer) 형성이 가능한 분자로부터의 방사광의 세기와 관련된 신호를 검출하는 것일 수 있다.

본 발명의 방법에 있어서, 상기 보정하는 단계는 상기 광학적 스캐너의 척도 인자 (scale factor)를 보정하는 것일 수 있고, 구체적으로는 상기 광학적 스캐너의 광학 검출기의 민감도를 조정하는 것일 수 있다. 또한, 상기 보정하는 단계는 상기 광학적 스캐너의 촛점 위치를 보정하는 것일 수 있다. 상기 촛점 위치 보정은 예를 들면, 상기 광학적 스캐너의 스캐닝 스테이지와 렌즈 사이의 거리를 조정하는 것일 수 있다. 상기 보정하는 단계는 상기 광학적 스캐너의 동적 촛점을 보정하는 것을 수 있으며, 상기 동적 촛점 보정은 예를 들면 상기 광학적 스캐너의 광 스테 이지가 이동하는 속도를 조정하는 것일 수 있다. 또한, 상기 보정하는 단계는 세기 이미지 세기의 진동량을 결정하고 상기 진동 데이터에 따라 상기 광학적 스테이지의 속도를 조정하는 것일 수 있다.

본 발명의 방법은 또한, 얻어진 형광 데이터로부터 여백 신호를 감산하여 여백 보정된 값을 얻는 단계를 더 포함할 수 있다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예

실시예 1 : 파이렌이 고정화된 기판의 제조

본 실시예에서는 아미노기로 활성화되어 있는 기판 상에 화학식1의 화합물 (1-pyrenebutyric acid γ-hydroxysuccinimide ester)을 반응시켜, 파이렌을 실리콘 기판 상에 고정화하여, 파이렌이 고정화되어 있는 기판을 제조하였다.

(화학식 1).

상기 아미노기로 활성화된 기판은 1000 Å 두께의 SiO₂ 층을 가진 실리콘 기 판을 이용하고, 커플링제 (GAPS)를 결합시켜 아미노기를 형성시킨 다음, 인터컬레이터를 도입하였다.

(1) 실리콘 기판 상에 커플링제 (GAPS) 결합

세정 직후, 에탄올 중의 GAPS (감마-아미노프로필트리에톡시 실란) (γ-aminopropyltriethoxy silane) 용액 (농도 20%(v/v))을 스핀 코팅하였다. 스핀 코팅은 CEE 사의 스핀 코터 모델 CEE 70을 이용하였다. 스핀 코팅은 초기 코팅 500 rpm/10 sec과 주코팅 2000 rpm/10 sec에 의하여 수행되었다. 스핀 코팅이 완료된 다음, 기판을 테플론 웨이퍼 캐리어에 고정하여 120 ℃에서 40 분 동안 경화시켰다. 경화된 기판은 물에 10 분 동안 침지시킨 후 15 분 동안 초음파 세척, 다시 물에서 10 분 동안 침지한 후 건조하였다. 건조는 스핀 드라이를 통하여 수행하였다. 건조가 완료된 기판은 실험을 위해 정사각형이나 직사각형으로 잘라 이용하였다. 모든 실험은 대부분의 먼지 입자들이 충분히 제거된 클린룸-클라스 1000에서 수행하였다.

(2) 파이렌의 고정화

상기 실란화 기판 상에 화학식 1의 화합물 즉, 1-파이렌부티르산 γ-히드록시숙신이미드 에스테르를 침지 방법으로 코팅하였다. 먼저, 메틸렌클로라이드 용액에 1-파이렌부티르산 γ-히드록시숙신이미드 에스테르를 녹여 침지 용액 (0.5g 1-파이렌부티르산 γ-히드록시숙신이미드 에스테르/200 ml + 0.1ml 트리에틸아민)을 제조하였다. 침지 용액과 기판을 반응 용기에 넣고 실온에서 5 시간 동안 반응시켰다. 반응이 완료된 후, 침지 용액으로부터 기판을 꺼낸 다음 세정하였다. 세정은 메틸렌클로라이드 3회, 에탄올 3회 수행하였으며, 각각의 1회 과정은 10분 동안 진행하였다. 세정이 끝난 기판은 건조한 뒤 기판에 반응한 1-파이렌부티르산 γ-히드록시숙신이미드 에스테르의 양을 Axon 사의 GenePix 4000B 형광 스캐너를 이용하여 정량하였다 스캐닝은 532 nm의 빛을 조사하고 570 nm에서 형광 강도를 측정하여 얻었다.

실시예 2 : 파이렌이 고정화된 기판의 형광 발광 특성

실시예1에서 얻어진 파이렌이 고정화되어 있는 기판의 여러 특성을 조사하였다.

(1) 내구성 시험

시간에 따른 상기 기판의 형광 발광 정도를 측정하였다.

먼저, 실시예1에서 제조된 기판을 일반 환경 조건 (ambient condition)에서 방치하고, 일정한 시간마다 방사광을 조사하여 상기 기판으로부터 방출되는 형광을 측정하였다.

도 1은 일정한 시간마다 방사광을 조사하여 상기 기판으로부터 방출되는 형광을 측정한 결과를 나타내는 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 약 30일까지 형광의 세기 정도는 3 내지 5 %의 분산 값 내에서 변동하여 아주 안정함을 알 수 있었다.

다음으로, 가혹 조건에서 실시예1에서 제조된 기판의 형광 발광 특성을 조사하였다. 실시예1에서 제조된 기판을 연속하여 100회까지 여기광을 조사하고 그로부 터 발광되는 형광을 측정하였다. 또한, 상기 100회째의 형광 측정후 1일 동안 방치한 후 101회째의 형광을 측정하였다.

도 2는 실시예1에서 제조된 기판에 대하여 연속하여 형광을 측정한 결과를 나타내는 도면이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 연속하여 여기광을 조사하는 경우에 방출되는 형광의 세기는 감소함을 수 있으나, 약 1일 후에는 다시 원래대로 획복되는 것을 알 수 있었다.

도 2의 결과로부터, 실시예1에서 제조된 기판에 대하여 여기광을 조사한 후, 일정한 시간이 지난 경우 형광 발광 특성이 회복됨을 알 수 있었다. 여기광 조사 후, 이러한 특성이 회복되는 기간을 알아 보기 위하여 여기광을 조사한 후, 경과 시간에 따라 형광발광을 측정하여 형광발광 정도가 회복되는 시간을 측정하였다.

도 3은 실시예1에서 제조된 기판에 대하여 여기광을 20회 조사한 후, 형광 발광 특성이 회복되는 양상을 측정한 도면이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 20회 형광 측정 후 약 5분 정도 경과하면, 형광발광 특성이 회복됨을 알 수 있었다.

실시예 3 : 실시예1에서 제조된 기판을 이용한 민감도의 보정

실시예1에서 제조된 기판을 보정 표준 (calibration standard)으로 하고, Axon 1과 Axon 2 (Axon 社, Genepix 4000B model)를 사용하여 광증폭 민감도 PMT 200 내지 700 영역에서 스캔하여, 형광 데이터를 얻은 다음 PMT에 따른 실험적 형광세기 값을 구하였다. 스캔에 사용된 파장은 532nm 이며 스캐닝 도중 광증폭 민감도 PMT 수치를 200에서 700까지 올려가며 스캔한다. 광증폭 민감도 PMT를 올릴수록 형광 수치는 강하게 발현하며 각각의 스캔 면적은 2~5mm 정도로 조절하였다.

도 4는 실시예1에서 제조된 기판을 보정 표준 (calibration standard)으로 하고, Axon 1과 Axon 2 (Axon 社, Genepix 4000B model)를 사용하여 광증폭 민감도 PMT 200 내지 700 영역에서 스캔하여 형광 데이터를 나타내는 도면이다. 광증폭 민감도 PMT 값을 x로 하고, 측정된 형광 세기를 y로 하였을 경우, Axon 1과 Axon 2에 대한 함수 값은 각각, y = 1.9013e^{0 .014x} 및 y = 1.7768e^{0 .014x}로 나타낼 수 있었다.

다음으로, 위와 같이 얻어진 실험적 함수 값을 이용하여 스캐너의 보정이 가능한지를 확인하였다. 상기 기판에 대하여 형광세기가 5000인 경우, Axon1과 Axon2의 광증폭 민감도 PMT는 각각 562 PMT 및 567 PMT인 것으로 계산되었다. 상기 기판을 사용하고, Axon1과 Axon2의 광증폭 민감도 PMT를 각각 562 PMT 및 567 PMT로 하여 스캔하여, 유사한 형광세기가 측정되는지를 확인하였다.

도 5는 실시예1에 제조된 기판을 사용하고, Axon1과 Axon2의 광증폭 민감도 PMT를 각각 562 PMT 및 567 PMT로 하여 스캔하여 형광을 측정한 결과를 나타내는 도면이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, Axon 1과 Axon2에서 형광강도는 각각 5861 (A) 및 5801 (B)로서 두 스캐너 사이의 편차가 1% 이내로써, 실시예 1에 제조된 기판이 민감도 보정을 위한 표준으로 사용하기 적합함을 알 수 있었다.

본 발명의 보정장치에 의하면, 내구성이 우수하고 반복하여 형광을 스캔하는데 사용될 수 있다.

본 발명의 보정장치 제조방법에 의하면, 상기 보정장치을 용이하게 제조할 수 있다.

본 발명의 광학적 스캐너의 보정 방법에 의하면, 오랜 기간 동안 동일한 보정 장치를 사용하여 반복적으로 광학적 스캐너를 보정할 수 있다.

Claims (18)

1. 엑시머 (excimer) 형성이 가능한 분자가 고정화되어 있는 기판을 포함하는, 광학적 스캐너를 보정하기 위한 장치로서, 상기 엑시머 (excimer) 형성이 가능한 분자는 중합체 중에 포함되어 있는 것이 아닌 것인 광학적 스캐너를 보정하기 위한 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 분자는 파이렌 (pyrene), 2-페닐인돌 및 이들의 유도체로서 형광체인 분자로 구성되는 군으로부터 선택되는 것인 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 기판은 실리콘 웨이퍼, 유리 또는 플라스틱 물질인 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 분자가 고정화되어 있는 층의 두께는 1 내지 100 Å인 장치.
5. 작용기로 코팅되어 있는 기판과 활성화된 엑시머 (excimer) 형성이 가능한 분자를 반응시켜 상기 분자를 기판 상에 고정화하는 단계를 포함하는, 광학적 스캐너를 보정하기 위한 장치를 제조하는 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 작용기는 퓨트레신, 스퍼미딘 또는 스퍼민으로부터 선택되는 화합물로부터 유래하는 아미노기인 방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 분자는 하기 화학식 1의 화합물인 방법:

   

   (화학식 1).
8. (a) 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 보정장치의 표면에 하나 이상의 광원으로 조사하는 단계;

   (b) 상기 조정장치의 표면으로부터 형광 데이터를 얻는 단계; 및

   (c) 상기 형광 데이터에 근거하여 광학적 스캐너를 보정하는 단계를 포함하는, 광학적 스캐너를 보정하는 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 조사하는 단계는 자외선, 가시광선 및 적외선으로 구성되는 군으로부터 선택된 파장 영역에서 상기 보정장치의 표면에 조사하는 단계를 포함하는 방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 형광 데이터를 얻는 단계는 상기 엑시머 (excimer) 형성이 가능한 분자로부터의 방사광의 세기와 관련된 신호를 검출하는 단계를 포함하 는 방법.
11. 제8항에 있어서, 상기 보정하는 단계는 상기 광학적 스캐너의 척도 인자 (scale factor)를 보정하는 단계를 포함하는 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 척도 인자 보정은 상기 광학적 스캐너의 광학 검출기의 민감도를 조정하는 단계를 포함하는 방법.
13. 제8항에 있어서, 상기 보정하는 단계는 상기 광학적 스캐너의 촛점 위치를 보정하는 단계를 포함하는 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 촛점 위치 보정은 상기 광학적 스캐너의 스캐닝 스테이지와 렌즈 사이의 거리를 조정하는 단계를 포함하는 방법.
15. 제8항에 있어서, 상기 보정하는 단계는 상기 광학적 스캐너의 동적 촛점을 보정하는 단계를 포함하는 방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 동적 촛점 보정은 상기 광학적 스캐너의 광 스테이지가 이동하는 속도를 조정하는 단계를 포함하는 방법.
17. 제8항에 있어서, 상기 보정하는 단계는 세기 이미지의 진동량을 결정하고 상기 진동 데이터에 따라 상기 광학적 스테이지의 속도를 조정하는 단계를 포함하는 방법.
18. 제8항에 있어서, 얻어진 형광 데이터로부터 여백 신호를 감산하여 여백 보정된 값을 얻는 단계를 더 포함하는 방법.

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