KR101008024B1 - Apparatus for fabricating bio-chip - Google Patents

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Abstract

마스크를 사용하지 않고 포토리소그래피 방식으로 바이오칩을 제조할 수 있는 바이오칩 제조 장치를 개시한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 마스크를 전혀 사용하지 않고 공간 광변조기를 사용하여 포토리소그래피 방식으로 바이오칩을 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 밀폐된 반응 챔버 내에서 염기들을 반응시키고, 염기들을 노광하기 위한 광학 시스템은 반응 챔버 외부에 존재한다. 이때 발생하는 이미지의 왜곡은 변형 가능 미러를 통해 보정할 수 있다. 따라서, 습기와 오존 등의 영향으로 인한 수율의 저하를 방지할 수 있으며, 매우 정밀하게 바이오칩을 제조할 수 있다.A biochip manufacturing apparatus capable of manufacturing a biochip by photolithography without using a mask is disclosed. According to an embodiment of the present invention, a biochip may be manufactured by photolithography using a spatial light modulator without using a mask at all. In addition, according to one embodiment of the invention, an optical system for reacting bases in a closed reaction chamber and exposing the bases is external to the reaction chamber. The distortion of the generated image may be corrected through the deformable mirror. Therefore, the lowering of the yield due to the influence of moisture and ozone can be prevented, and the biochip can be manufactured with high precision.

Description

바이오칩 제조 장치{Apparatus for fabricating bio-chip}Apparatus for fabricating bio-chip

본 발명의 실시예들은 마스크를 사용하지 않고 포토리소그래피 방식으로 바이오칩을 제조할 수 있는 바이오칩 제조 장치에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a biochip manufacturing apparatus capable of manufacturing a biochip by photolithography without using a mask.

바이오칩은, 예를 들어, 생물의 효소, 단백질, 항체, DNA, 미생물, 동식물 세포 및 기관, 신경 세포 등과 같은 생체 유기물을 조합하여 마치 반도체칩과 같이 작은 칩의 형태로 만든 생체 검사용 소자이다. 특히, DNA 칩은 유리 또는 반도체 등의 기판 위에 세포 내의 기능이 밝혀진 수백 개에서 수십만 개의 서로 다른 염기 서열의 DNA를 작은 공간에 이중 나선이 아닌 단일 나선의 형태로 배열시켜 놓은 DNA 검출용 소자이다. 여기서 단일 나선의 염기서열이 같은 DNA가 모아져 있는 집합체를 통상 스팟(spot)이라고 부르는데, 하나의 스팟은 보통 20~30개의 염기가 연결되어 구성된다.Biochips, for example, are biopsy devices made of a small chip like a semiconductor chip by combining biological organisms such as enzymes, proteins, antibodies, DNA, microorganisms, animal and animal cells and organs, nerve cells, and the like. In particular, a DNA chip is a DNA detection device in which DNAs of hundreds to hundreds of thousands of different nucleotide sequences whose functions in cells are found on a substrate such as glass or a semiconductor are arranged in a single space instead of a double helix in a small space. Here, a collection of DNAs having the same nucleotide sequence of a single helix is commonly called a spot, and a spot is usually composed of 20 to 30 bases linked together.

이러한 DNA 칩에 샘플의 mRNA를 흘려주면, 특정 스팟에 대응하는 유전자, 즉 특정 스팟의 염기 서열과 상보적인 서열을 갖는 유전자만이 해당하는 스팟에 결합되고, DNA 칩 내의 스팟들에 결합이 안된 유전자들은 씻겨 나가게 된다. DNA 칩 위에 배열되어 있는 스팟들의 염기 서열의 기능은 이미 알려져 있기 때문에, DNA 칩 내의 어떤 스팟들에 유전자가 결합되어 있느지를 검사하면, 샘플의 유전자 정보를 쉽게 알 수 있다. 따라서, DNA 칩을 이용하여 특정 세포나 조직에서 발현되는 독특한 유전자들의 발현 양상이나 변이 양상을 비교적 신속하게 분석할 수 있다. 또한, 유전자발현 대량 분석, 병원성 세균의 감염 여부, 항생제 내성 검사, 환경 인자에 대한 생물학적 반응 연구, 식품 안정성 검사, 범인 확인, 신약개발, 동식물 검역 등에도 DNA 칩이 이용될 수 있다.When the mRNA of the sample is flowed into the DNA chip, only a gene corresponding to a specific spot, that is, a gene having a sequence complementary to the specific sequence of the specific spot, is bound to the corresponding spot, and a gene not bound to the spots in the DNA chip. They are washed away. Since the function of the nucleotide sequence of the spots arranged on the DNA chip is known, it is easy to know the genetic information of the sample by examining which spots in the DNA chip are bound to the gene. Therefore, the DNA chip can be used to analyze the expression or variation of unique genes expressed in specific cells or tissues relatively quickly. In addition, DNA chips may be used for mass gene expression analysis, pathogenic bacteria infection, antibiotic resistance test, biological response to environmental factors, food safety test, criminal identification, new drug development, animal and plant quarantine, and the like.

이러한 바이오칩은, A(아데닌), G(구아닌), C(시토신), T(티민)와 같은 DNA 염기들을 바이오칩 내의 각각의 스팟별로 서로 다른 순서로, 예를 들어, 20~30회 적층함으로써 제조될 수 있다. 수십만 개의 상이한 스팟들을 하나의 바이오칩 내에서 정확히 원하는 염기 서열로 형성하기 위해서는 매우 정밀한 제조 방식이 필요하다. 가장 대표적인 바이오칩의 제조 방식은 일반적인 반도체 제조 방식과 유사하게 포토리소그래피 공정을 이용하는 것이다. 이 방식에 따르면, 제조중인 바이오칩 내의 특정 염기와 반응할 영역을 제외한 나머지 영역을 마스크로 가린 후, 바이오칩에 광을 조사한다. 이때, 반응에 사용하는 모든 염기들에는 광분해성(photolabile) 물질이 결합되어 있어서, 염기들끼지 서로 결합하지 못하게 되어 있다. 그러나 광이 조사되면 염기에 결합되어 있던 광분해성 물질이 분해되기 때문에, 광이 조사된 염기는 다른 염기와 결합할 수 있게 된다. 따라서, 마스크에 의해 가려지지 않아서 광에 노출되어 있는 염기들에만 원하는 특정 염기를 결합시킬 수 있다. 이 방식에 따르면, 매우 정확하게 바이오칩을 제조할 수 있지만, 고가의 포토리소그래피 장비를 사용하고 염기 적층수의 4배 가량되는 많은 수의 마스크를 사용하기 때문에 바 이오칩의 제조 비용이 높고 제조 시간도 긴 편이다.Such a biochip is prepared by stacking DNA bases such as A (adenine), G (guanine), C (cytosine), and T (thymine) in different order for each spot in the biochip, for example, 20 to 30 times. Can be. In order to form hundreds of thousands of different spots with exactly the desired base sequence in one biochip, a very precise manufacturing method is required. The most typical biochip manufacturing method is a photolithography process similar to a general semiconductor manufacturing method. According to this method, the remaining area except for the area to be reacted with a specific base in the biochip under manufacture is covered with a mask, and then the biochip is irradiated with light. At this time, all of the bases used in the reaction are coupled to a photolabile material, so that the bases do not bind to each other. However, when light is irradiated, the photodegradable substance bound to the base is decomposed, and thus the base irradiated with light can bind with other bases. Thus, it is possible to bind the desired specific base only to bases that are not covered by the mask and are exposed to light. According to this method, biochips can be manufactured very accurately, but because of the use of expensive photolithography equipment and the use of a large number of masks, which are four times the number of base layers, the production cost of biochips is high and the manufacturing time is long. On the side.

본 발명의 실시예들은 마스크를 사용하지 않고 포토리소그래피 방식으로 바이오칩, 예컨대 DNA 칩을 제조할 수 있는 바이오칩 제조 장치를 제공한다.Embodiments of the present invention provide a biochip manufacturing apparatus capable of manufacturing a biochip, such as a DNA chip by a photolithography method without using a mask.

본 발명의 실시예들은, 또한, 바이오칩의 제조 과정을 실시간으로 감시할 수 있는 바이오칩 제조 장치를 제공한다.Embodiments of the present invention also provide a biochip manufacturing apparatus capable of monitoring the manufacturing process of the biochip in real time.

본 발명의 일 실시예에 따른 바이오칩 제조 장치는, 바이오칩이 배치되며, 바이오칩을 외부로부터 밀폐시키는 반응 챔버; 광원 및 공간 광변조기를 구비하며, 상기 공간 광변조기를 이용하여 광 이미지를 형성하고, 형성된 광 이미지를 바이오칩에 제공하는 노광 시스템; 및 상기 노광 시스템에 의해 바이오칩에 제공되는 광 이미지를 실시간으로 감시하는 모니터링 시스템;을 포함할 수 있다.Biochip manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, the biochip is disposed, the reaction chamber for sealing the biochip from the outside; An exposure system including a light source and a spatial light modulator, forming an optical image using the spatial light modulator, and providing the formed optical image to a biochip; And a monitoring system for monitoring in real time an optical image provided to the biochip by the exposure system.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공간 광변조기는 예컨대, LCoS 또는 DMD로 이루어지는 반사형 공간 광변조기일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the spatial light modulator may be, for example, a reflective spatial light modulator made of LCoS or DMD.

이 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오칩 제조 장치는, 상기 광원에서 발생한 광을 공간 광변조기로 전달하고, 상기 공간 광변조기에서 반사된 광을 반응 챔버로 전달하는 광경로 변경 유닛을 더 포함할 수 있다.In this case, the biochip manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention further includes a light path changing unit for transmitting the light generated from the light source to the spatial light modulator and transmitting the light reflected from the spatial light modulator to the reaction chamber. can do.

상기 광경로 변경 유닛은, 예컨대, 상기 광원과 공간 광변조기 사이에 배치된 편광 빔스플리터, 상기 광원과 편광 빔스플리터 사이에 배치된 편광자 및 상기 편광 빔스플리터와 공간 광변조기 사이에 배치된 1/4 파장판을 포함할 수 있다.The light path changing unit may include, for example, a polarization beam splitter disposed between the light source and the spatial light modulator, a polarizer disposed between the light source and the polarization beam splitter, and a quarter disposed between the polarization beam splitter and the spatial light modulator. It may include a wave plate.

한편, 상기 노광 시스템은, 상기 광원과 편광자 사이에 배치된 광확산 소자, 상기 1/4 파장판과 공간 광변조기 사이에 배치된 렌즈 소자 또는 미러 소자, 상기 편광 빔스플리터와 반응 챔버 사이에 배치된 왜곡 보정 소자, 및 상기 왜곡 보정 소자와 반응 챔버 사이에 배치된 투영 광학계를 더 포함할 수 있다.On the other hand, the exposure system, a light diffusing element disposed between the light source and the polarizer, a lens element or mirror element disposed between the quarter wave plate and the spatial light modulator, disposed between the polarizing beam splitter and the reaction chamber It may further include a distortion correction element, and a projection optical system disposed between the distortion correction element and the reaction chamber.

예컨대, 상기 왜곡 보정 소자는 광 이미지의 왜곡을 보정하기 위하여 기계적 또는 전기적 조작에 의해 변형 가능한 반사면을 갖는 변형 가능 미러일 수 있다.For example, the distortion correction element may be a deformable mirror having a reflective surface deformable by mechanical or electrical manipulation to correct distortion of the optical image.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 모니터링 시스템은, 반응 챔버 내의 바이오칩으로부터 반사되어 상기 편광 빔스플리터를 투과한 광 이미지를 검출하기 위하여, 상기 편광 빔스플리터의 광출사면 중 하나와 대향하도록 배치될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the monitoring system is configured to face one of the light exit surfaces of the polarization beamsplitter to detect an optical image reflected from the biochip in the reaction chamber and transmitted through the polarization beamsplitter. Can be arranged.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 모니터링 시스템은 상기 반응 챔버와 바이오칩을 투과한 광 이미지를 검출하기 위하여 광의 진행 방향을 따라 반응 챔버의 뒤쪽에 배치될 수도 있다.According to another embodiment of the present invention, the monitoring system may be disposed at the rear of the reaction chamber along the traveling direction of the light in order to detect the light image transmitted through the reaction chamber and the biochip.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 모니터링 시스템은 이미지 센서 및 상기 이미지 센서에 광 이미지를 결상시키는 결상 렌즈 또는 결상 미러를 구비할 수 있다.According to embodiments of the present invention, the monitoring system may include an image sensor and an imaging lens or an imaging mirror for imaging an optical image on the image sensor.

여기서, 상기 이미지 센서는 다수의 미세한 화소들의 어레이를 갖는 것으로, 예컨대 광증배관(PMT), 전하결합소자(CCD) 및 CMOS 이미지 센서(CIS) 중에서 어느 하나일 수 있다.The image sensor may have an array of a plurality of fine pixels, and may be any one of a light multiplier (PMT), a charge coupled device (CCD), and a CMOS image sensor (CIS).

한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 공간 광변조기는, 예컨대 액정 소자 또는 홀로그램 방식에 따라 다수의 패턴들이 3차원 어레이의 형태로 미리 기록되어 있는 비선형 광학 매질을 사용하는 투과형 공간 광변조기일 수 있다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention, the spatial light modulator, for example, a transmissive spatial light modulator using a non-linear optical medium in which a plurality of patterns are pre-recorded in the form of a three-dimensional array according to a liquid crystal element or a hologram method. Can be.

이 경우, 상기 노광 시스템은, 상기 광원과 공간 광변조기 사이에서 광의 진행 방향을 따라 배치된 광확산 소자와 렌즈 소자 또는 미러 소자를 더 구비하고, 또한 상기 공간 광변조기와 반응 챔버 사이에서 광의 진행 방향을 따라 배치된 왜곡 보정 소자와 투영 광학계를 더 구비할 수 있다.In this case, the exposure system further comprises a light diffusing element and a lens element or a mirror element arranged along the direction of light propagation between the light source and the spatial light modulator, and the direction of light propagation between the spatial light modulator and the reaction chamber. It may further include a distortion correction element and a projection optical system disposed along.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 바이오칩 제조 장치는, 상기 광원에서 발생한 광을 반응 챔버로 전달하고, 상기 반응 챔버 내의 바이오칩으로부터 반사된 광을 모니터링 시스템으로 전달하는 광경로 변경 유닛을 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the biochip manufacturing apparatus may further include a light path changing unit configured to transfer light generated from the light source to a reaction chamber and to transmit light reflected from the biochip in the reaction chamber to a monitoring system. Can be.

상기 광경로 변경 유닛은, 예컨대, 상기 광확산 소자와 상기 렌즈 소자 또는 미러 소자 사이에 배치된 편광 빔스플리터, 상기 광확산 소자와 편광 빔스플리터 사이에 배치된 편광자 및 상기 편광 빔스플리터와 상기 렌즈 소자 또는 미러 소자 사이에 배치된 1/4 파장판을 포함할 수 있다.The light path changing unit may include, for example, a polarization beam splitter disposed between the light diffusion element and the lens element or a mirror element, a polarizer disposed between the light diffusion element and the polarization beam splitter, and the polarization beam splitter and the lens element. Or a quarter wave plate disposed between the mirror elements.

본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 마스크를 전혀 사용하지 않고도 포토리소그래피 방식으로 바이오칩을 제조할 수 있기 때문에, 바이오칩의 제조 비용 및 제조 시간을 절감할 수 있다. 또한, 밀폐된 반응 챔버 내에서 염기들을 반응시키고, 염기들을 노광하기 위한 광학 시스템은 반응 챔버 외부에 존재하기 때문에, 습기와 오존 등의 영향으로 인한 수율의 저하를 방지할 수 있다. 더욱이, 본 발명 의 예시적인 실시예들에 따르면, 반응 챔버로 인한 광 이미지의 왜곡을 보정할 수 있으며, 바이오칩의 제조 과정을 실시간으로 감시할 수 있어서, 매우 정밀하게 바이오칩을 제조할 수 있다.According to exemplary embodiments of the present invention, since the biochip may be manufactured by photolithography without using a mask at all, manufacturing cost and manufacturing time of the biochip may be reduced. In addition, since the optical system for reacting the bases and exposing the bases in a closed reaction chamber exists outside the reaction chamber, it is possible to prevent a decrease in yield due to influence of moisture and ozone. Furthermore, according to exemplary embodiments of the present invention, the distortion of the optical image due to the reaction chamber can be corrected, and the manufacturing process of the biochip can be monitored in real time, so that the biochip can be manufactured with high precision.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 바이오칩 제조 장치의 구성 및 동작에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the configuration and operation of the biochip manufacturing apparatus according to the embodiments of the present invention will be described in detail.

먼저, 도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 바이오칩 제조 장치의 원리를 매우 개략적으로 도시하고 있는 개념도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 바이오칩 제조 장치는 개략적으로, 광을 발생시키는 광원(101), 마스크의 역할을 대신하여 바이오칩에 조명될 광의 이미지를 형성하는 공간 광변조기(108), 광 이미지의 왜곡을 보정하는 왜곡 보정 소자(110), 바이오칩의 제조를 위한 염기 반응이 일어나는 반응 챔버(120), 및 반응 챔버(120) 내의 바이오칩에 조명되는 광 이미지를 검사하는 이미지 센서(113)를 포함하고 있다.First, FIG. 1 is a conceptual diagram schematically illustrating the principle of a biochip manufacturing apparatus according to embodiments of the present invention. Referring to FIG. 1, the biochip manufacturing apparatus according to the exemplary embodiments of the present disclosure may roughly form a light source 101 for generating light and a spatial light modulator 108 for forming an image of light to be illuminated on the biochip instead of acting as a mask. ), A distortion correction element 110 for correcting distortion of an optical image, a reaction chamber 120 in which a base reaction for manufacturing a biochip occurs, and an image sensor inspecting an optical image illuminated by the biochip in the reaction chamber 120 ( 113).

공간 광변조기(spatial light modulator)(108)는 다수의 미세한 화소들의 어레이로 구성되며, 각각의 화소 단위로 온/오프되어 광을 선택적으로 투과시키거나 반사시킬 수 있다. 투과형 공간 광변조기는 각 화소별로 광을 선택적으로 투과시키거나 차단하며, 반사형 공간 광변조기는 각 화소별로 광을 선택적으로 반사하거나 흡수할 수 있다. 따라서 공간 광변조기(108) 내의 각 화소의 온/오프를 제어함으로써, 마스크를 사용하지 않고도 바이오칩에 조명될 광의 이미지를 만드는 것이 가능하다. 예를 들어, 투과형 공간 광변조기로서 액정 소자를 사용할 수 있다. 또한, 반사형 공간 광변조기로서 LCoS(Liquid Crystal on Silicon)를 사용하거나, 또는 DMD(Digital Micromirror Device)와 같이 MEMS(micro-electrical mechanical system) 기술에 의해 제공되는 미소 미러들의 어레이를 사용할 수도 있다.The spatial light modulator 108 is composed of an array of a plurality of fine pixels, and can be turned on and off in each pixel unit to selectively transmit or reflect light. The transmissive spatial light modulator selectively transmits or blocks light for each pixel, and the reflective spatial light modulator may selectively reflect or absorb light for each pixel. Thus, by controlling the on / off of each pixel in the spatial light modulator 108, it is possible to create an image of light to be illuminated on the biochip without using a mask. For example, a liquid crystal element can be used as the transmissive spatial light modulator. It is also possible to use Liquid Crystal on Silicon (LCoS) as the reflective spatial light modulator, or to use an array of micromirrors provided by micro-electrical mechanical system (MEMS) technology, such as a digital micromirror device (DMD).

한편, 홀로그램 방식에 따라 다수의 패턴들이 3차원 어레이의 형태로 미리 기록되어 있는 비선형 광학 매질을 공간 광변조기로 사용할 수도 있다. 비선형 광학 매질은 입사광의 입사각, 파장 또는 포커싱 깊이 등에 따라, 입사광의 회절 조건이 변화하면서 상이한 패턴의 광 이미지가 발생하도록 형성될 수 있다. 이러한 비선형 광학 매질은, 예를 들어, 상이한 간섭 패턴들을 비선형 광학 매질에 순차적으로 조사하여 얻을 수 있다. 비선형 광학 매질을 사용할 경우, 미리 정의되지 않은 광 이미지를 임의적으로 만들 수는 없지만, 바이오칩 제조 과정에서 사용될 마스크의 이미지들을 미리 비선형 광학 매질에 저장하고, 입사광의 입사각, 파장 또는 포커싱 깊이 등을 변화시켜 필요한 이미지를 추출하는 것이 가능하다. 이러한 비선형 광학 매질은 일종의 투과형 공간 광변조기라고 볼 수 있다.Meanwhile, a nonlinear optical medium in which a plurality of patterns are previously recorded in the form of a three-dimensional array may be used as a spatial light modulator according to the hologram method. The nonlinear optical medium may be formed such that optical images of different patterns are generated while the diffraction conditions of the incident light change according to the incident angle, wavelength, or focusing depth of the incident light. Such a nonlinear optical medium may be obtained, for example, by sequentially irradiating the nonlinear optical medium with different interference patterns. When using a nonlinear optical medium, it is not possible to arbitrarily create an undefined optical image, but the images of the mask to be used in the biochip manufacturing process are stored in the nonlinear optical medium in advance, and the incident angle, wavelength or focusing depth of the incident light is changed. It is possible to extract the required image. Such nonlinear optical media can be regarded as a type of transmissive spatial light modulator.

반응 챔버(120)는 바이오칩과 반응 물질(예를 들어, 바이오칩에 결합될 DNA 염기)이 외부로부터 격리되도록 밀폐되어 있다. 이때, 광이 상기 반응 챔버(120)를 드나들 수 있도록 반응 챔버(120)의 입사면에는 투명한 윈도우(125, 도 3a 참조)가 배치된다. 그런데, 이러한 반응 챔버(120)의 투명 윈도우(125)는 광 이미지를 왜곡시키는 주요한 원인이 된다. 또한, 공간 광변조기(108)에서 광이 반사 또는 투과될 때에도 광 이미지가 왜곡되기 쉬우며, 그 밖에 다른 다양한 광학 소자들에 의해 광 이미지가 왜곡될 수 있다. 왜곡 보정 소자(110)는 반응 챔버(120) 내의 바이오 칩(130, 도 3a 참조)에 제공되는 광 이미지가 왜곡되는 것을 방지하고 보정하는 역할을 한다. 왜곡 보정 소자(110)는 공간 광변조기(108)로부터 반응 챔버(120) 내의 바이오칩까지의 광경로 상에 존재하는 다양한 수차들을 보상할 수 있도록 의도적으로 상기 수차들과 반대되는 수차들이 제공된 미러일 수 있다.The reaction chamber 120 is sealed to separate the biochip and the reactant (eg, DNA base to be bound to the biochip) from the outside. In this case, a transparent window 125 (see FIG. 3A) is disposed on an incident surface of the reaction chamber 120 to allow light to enter and exit the reaction chamber 120. However, the transparent window 125 of the reaction chamber 120 is a major cause of distorting the optical image. In addition, the optical image is easily distorted when the light is reflected or transmitted in the spatial light modulator 108, and the optical image may be distorted by various other optical elements. The distortion correction element 110 serves to prevent and correct distortion of an optical image provided to the biochip 130 (see FIG. 3A) in the reaction chamber 120. The distortion correction element 110 may be a mirror provided with aberrations intentionally opposed to the aberrations so as to compensate for various aberrations existing on the optical path from the spatial light modulator 108 to the biochip in the reaction chamber 120. have.

예를 들어, 상기 왜곡 보정 소자(110)로서, 반사면이 기계적 또는 전기적 조작에 의해 임의로 변형 가능한 변형 가능 미러(deformable mirror)를 사용할 수 있다. 변형 가능 미러는 반사면이 가요성 부재로 이루어져 있으며, 반사면의 하부에는 상기 가요성 반사면을 국소적으로 밀거나 당겨 변형시키기 위한 미세한 전기적 또는 기계적 장치들이 2차원 어레이의 형태로 배열되어 있다. 따라서, 변형 가능 미러의 미러면에 의도적으로 수차를 제공하는 것이 가능하다. 예를 들어, 공간 광변조기(108)로부터 반응 챔버(120) 내의 바이오칩까지의 광경로 상에서 누적된 구면 수차에 반대되는 구면 수차를 변형 가능 미러에 제공하면, 구면 수차를 완전히 상쇄시킬 수 있다.For example, as the distortion correction element 110, a deformable mirror in which the reflecting surface is arbitrarily deformable by mechanical or electrical manipulation may be used. The deformable mirror has a reflective surface made of a flexible member, and below the reflective surface, fine electrical or mechanical devices for locally pushing or pulling the flexible reflective surface are arranged in the form of a two-dimensional array. Thus, it is possible to intentionally provide aberration to the mirror surface of the deformable mirror. For example, providing spherical aberrations to the deformable mirrors as opposed to spherical aberrations accumulated on the optical path from the spatial light modulator 108 to the biochip in the reaction chamber 120 can completely cancel the spherical aberration.

왜곡의 보정은, 바이오칩으로부터 반사되어 이미지 센서(113)에서 검출된 광 이미지를 참조하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 염기의 반응을 시작하기 전에, 공간 광변조기(108)에서 수직 또는 수평 방향의 평행선들의 이미지나 메시 형태의 격자 이미지, 또는 체커보드(checker board) 형태의 이미지를 만들어 바이오칩에 제공한다. 이러한 패턴의 이미지는 바이오칩으로부터 반사되어 이미지 센서(113)에서 검출되는데, 이때 이미지 센서(113)에서 검출된 이미지가 공간 광변조기(108)에서 만들어진 이미지와 완전히 동일하게 되도록, 변형 가능 미러의 미러면을 조작할 수 있다.Correction of the distortion may be performed by referring to the optical image reflected from the biochip and detected by the image sensor 113. For example, before starting the reaction of the base, the spatial light modulator 108 creates an image of parallel or vertical parallel lines, a mesh image in the form of a mesh, or a checker board, and provides the biochip to the biochip. . The image of this pattern is reflected from the biochip and detected by the image sensor 113, wherein the mirror surface of the deformable mirror is such that the image detected by the image sensor 113 is exactly the same as the image produced by the spatial light modulator 108. Can be operated.

왜곡이 보정된 후에는, 반응 챔버(120) 내에 반응 물질을 제공하는 동시에 바이오칩에 광을 조사함으로써, 바이오칩의 제조를 시작할 수 있다. 이때, 상기 이미지 센서(113)는 바이오칩에 제공되는 광 이미지를 지속적으로 감시하여, 왜곡되지 않은 광 이미지가 바이오칩에 제공되는지를 확인할 수 있다.After the distortion is corrected, the biochip may be manufactured by irradiating light onto the biochip while simultaneously providing a reactant in the reaction chamber 120. In this case, the image sensor 113 continuously monitors the optical image provided to the biochip, so that the non-distorted optical image is provided to the biochip.

도 2는 상술한 원리에 따라 구현된 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오칩 제조 장치(100)를 보다 구체적으로 도시하고 있다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오칩 제조 장치(100)는 제 1 광축(optical axis)(OX)을 따른 광 진행 방향으로 광원(101), 광확산 소자(102), 편광자(103), 편광 빔스플리터(105), 1/4 파장판(λ/4 plate)(106), 렌즈 소자(107) 및 공간 광변조기(108)를 순차적으로 포함하고 있다. 또한 제 2 광축(OX')을 따라 위에서부터 순차적으로 이미지 센서(113), 결상 렌즈(112), 편광 빔스플리터(105), 왜곡 보정 소자(110), 투영 광학계(111) 및 반응 챔버(120)가 배치되어 있다. 상기 편광 빔스플리터(105)는 제 1 광축(OX)과 제 2 광축(OX')에 공통적으로 위치한다. 여기서, 광원(101), 광확산 소자(102), 렌즈 소자(107), 공간 광변조기(108), 왜곡 보정 소자(110) 및 투영 광학계(111)는 반응 챔버(120) 내에서 제조되는 바이오칩을 노광하기 위한 노광 시스템을 구성한다. 또한, 결상 렌즈(112) 및 이미지 센서(113)는 바이오칩의 제조 과정을 실시간으로 감시하기 위한 모니터링 시스템을 구성한다. 그리고, 편광자(103), 편광 빔스플리터(105) 및 1/4 파장판(104,106)은 광경로를 변환시키기 위한 광경로 변경 유닛을 구성한다.2 illustrates in more detail a biochip manufacturing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention implemented according to the principles described above. Referring to FIG. 2, the biochip manufacturing apparatus 100 according to an exemplary embodiment may include a light source 101, a light diffusing element 102, and a polarizer in a light propagation direction along a first optical axis OX. (103), polarizing beam splitter 105, quarter wave plate (λ / 4 plate) 106, lens element 107, and spatial light modulator 108 in sequence. In addition, the image sensor 113, the imaging lens 112, the polarization beam splitter 105, the distortion correction element 110, the projection optical system 111, and the reaction chamber 120 are sequentially formed from above along the second optical axis OX ′. ) Is arranged. The polarizing beam splitter 105 is commonly located on the first optical axis OX and the second optical axis OX ′. Here, the light source 101, the light diffusing element 102, the lens element 107, the spatial light modulator 108, the distortion correcting element 110, and the projection optical system 111 are biochips manufactured in the reaction chamber 120. An exposure system for exposing the light is constituted. In addition, the imaging lens 112 and the image sensor 113 constitute a monitoring system for monitoring the manufacturing process of the biochip in real time. The polarizer 103, the polarization beam splitter 105, and the quarter wave plates 104 and 106 constitute an optical path changing unit for converting the optical paths.

유의할 점은, 본 실시예 및 이하에서 설명될 다른 실시예들에서 사용되는 광학계들이 주로 렌즈들로 구성된 굴절광학계인 것으로 설명되지만, 굴절광학계 대신에 오목 미러 또는 볼록 미러를 포함하는 반사광학계를 사용하더라도 동일한 작용과 효과를 얻을 수 있다. 예를 들어, 이하에서 설명되는 렌즈 소자와 결상 렌즈 대신에 미러 소자와 결상 미러를 각각 사용할 수 있다. 또한, 설계에 따라서는 굴절식 렌즈와 반사 미러를 모두 포함하는 반사굴절광학계를 사용할 수도 있다. 이하에서는 편의상 굴절광학계를 위주로 설명한다.Note that although the optical systems used in this embodiment and other embodiments to be described below are described as being refractive optical systems mainly composed of lenses, even if a reflective optical system including a concave mirror or a convex mirror is used instead of the refractive optical system, The same action and effect can be obtained. For example, a mirror element and an imaging mirror may be used in place of the lens element and the imaging lens described below, respectively. In addition, depending on the design, a reflective refractive optical system including both a refractive lens and a reflective mirror may be used. The following description focuses on the refractive optical system for convenience.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 노광 시스템의 광원(101)은 제조될 바이오칩에 조명될 노광용 광을 방출한다. 이러한 노광용 광은 가간섭성(coherent) 광일 수도 있고, 비간섭성(incoherent) 광일 수도 있다. 높은 해상도의 광 이미지를 얻기 위해서는 짧은 파장(예를 들어, 자외선 영역)의 광을 방출하는 광원을 사용하는 것이 유리하지만, 반드시 이에 한정되지는 않는다. 광원(101)은 일반적인 포토리소그래피 장치에서 사용되는 통상적인 광원을 모두 사용할 수 있다. 단색광을 방출하는 발광 다이오드(LED)나 레이저 다이오드(LD)를 사용할 수도 있으며, 백색광이나 혼합색 광을 갖는 램프를 사용할 수도 있다. 예를 들어, 수은 램프, D2 램프 또는 Xe 램프를 광원(101)으로서 사용할 수 있다.According to one embodiment of the invention, the light source 101 of the exposure system emits light for exposure to be illuminated on the biochip to be manufactured. Such exposure light may be coherent light or incoherent light. In order to obtain a high resolution optical image, it is advantageous to use a light source that emits light of a short wavelength (eg, an ultraviolet region), but it is not necessarily limited thereto. The light source 101 may use all conventional light sources used in general photolithography apparatus. A light emitting diode (LED) or a laser diode (LD) emitting monochromatic light may be used, or a lamp having white light or mixed color light may be used. For example, a mercury lamp, a D2 lamp or an Xe lamp can be used as the light source 101.

광원(101)에서 방출된 노광용 광은 광확산 소자(102)를 통과할 수 있다. 광확산 소자(102)는 광을 고르게 확산시켜 그 전체 단면을 통해 균일한 세기를 갖도록 한다. 노광용 광이 전체적으로 균일한 세기를 갖는 것은 제조될 바이오칩의 노광 부분이 동일한 세기로 조명되도록 하기 위한 것이다. 이는 바이오칩 상의 원하 는 유전자 스팟에 정확하게 염기가 결합되는 것을 보장한다. 도 2에는 상기 광확산 소자(102)가 하나의 평판형 소자로 간략하게 도시되어 있지만, 여러 가지 다양한 형태로 광확산 소자(102)를 구성하는 것이 가능하다. 예컨대, 광확산 소자(102)는 막대형의 광 인터그레이터, 회절 격자, 마이크로 렌즈 또는 확산기(diffuser)일 수 있다. 또한 균일도 향상을 위해 다수의 광학 소자들로 광확산 소자(102)를 구성할 수도 있다.The exposure light emitted from the light source 101 may pass through the light diffusing element 102. The light diffusing element 102 evenly spreads the light so as to have a uniform intensity through its entire cross section. The exposure light has an overall uniform intensity so that the exposed portion of the biochip to be manufactured is illuminated at the same intensity. This ensures that the base is bound exactly to the desired gene spot on the biochip. Although the light diffusing element 102 is briefly shown in FIG. 2 as one flat plate type element, it is possible to configure the light diffusing element 102 in various forms. For example, the light diffusing element 102 may be a rod-shaped light integrator, a diffraction grating, a micro lens or a diffuser. In addition, the light diffusion device 102 may be configured with a plurality of optical devices to improve uniformity.

한편, 도 2에는 광원(101)과 광확산 소자(102)가 다른 광학 소자들과 마찬가지로 광축(OX) 상에 배열된 것으로 도시되어 있으나, 적절한 광전달 수단, 예컨대 광섬유(도시되지 않음)를 이용할 경우에는, 광축(OX)으로부터 벗어나서 배치될 수도 있다. 광섬유를 사용할 경우에는, 광원(101)에서 방출된 광이 광섬유의 내부를 진행하는 동안 충분히 고르게 확산될 수도 있으므로, 광확산 소자(102)를 생략할 수도 있다. 광섬유를 사용하면, 광원(101)의 배치 설계에 대한 자유도를 증가시킬 수 있으며, 조립시 광원(101)의 정렬을 위한 수고를 줄일 수 있을 것이다.2 shows that the light source 101 and the light diffusing element 102 are arranged on the optical axis OX like the other optical elements, but a suitable light transmitting means such as an optical fiber (not shown) may be used. In this case, it may be disposed away from the optical axis OX. When the optical fiber is used, the light diffusing element 102 may be omitted since the light emitted from the light source 101 may be spread evenly while traveling inside the optical fiber. Using an optical fiber can increase the degree of freedom for the layout design of the light source 101 and reduce the effort for alignment of the light source 101 during assembly.

상기 광확산 소자(102) 다음에 배치된 것은 편광자(103)이다. 편광자(103)는 노광용 광이 특정 편광 상태를 갖도록 한다. 예를 들어, 편광자(103)를 통과한 광은 S-편광 상태를 가질 수 있다. 그러나, 광원(101)이 특정 편광 상태의 광을 방출하도록 구성된 경우에는, 예를 들어 광원(101)이 S-편광 상태의 광을 방출하는 레이저인 경우에는, 상기 편광자(103)를 사용하지 않을 수도 있다.Next to the light diffusing element 102 is a polarizer 103. The polarizer 103 causes the light for exposure to have a specific polarization state. For example, light passing through the polarizer 103 may have an S-polarized state. However, when the light source 101 is configured to emit light in a specific polarization state, for example, when the light source 101 is a laser that emits light in an S-polarization state, the polarizer 103 may not be used. It may be.

다음으로 편광 빔스플리터(polarizing beam splitter)(105)가 배치되어 있다. 편광 빔스플리터(105)는 입사광의 편광 상태에 따라 입사광을 반사하거나 투과 시키는 역할을 한다. 예를 들어, 편광 빔스플리터(105)는 S-편광된 광을 투과시키고, P-편광된 광을 반사할 수 있다. 이러한 편광 빔스플리터(105)를 사용함으로써, 광원(101)으로부터 방출된 노광용 광을 공간 광변조기(108)로 진행시키고, 공간 광변조기(108)로부터 반사된 광을 반응 챔버(120)로 진행시킬 수 있다. 이러한 점에서 편광 빔스플리터(105)는 광경로 변경 소자라고 볼 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 상기 편광 빔스플리터(105)는 편광자(103) 및 1/4 파장판(104,106)과 함께 광경로 변경 유닛을 구성하며, 그 원리는 이하에서 더욱 상세하게 설명할 것이다. 도 2에는, 광원(101)으로부터 방출된 노광용 광이 편광 빔스플리터(105)를 통과하여 공간 광변조기(108)로 진행하고, 공간 광변조기(108)으로부터 반사된 광이 편광 빔스플리터(105)에서 반사되는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 실시예에 따라서는, 광원(101)으로부터 방출된 노광용 광이 편광 빔스플리터(105)에서 반사되고, 공간 광변조기(108)에서 반사된 광이 편광 빔스플리터(105)를 투과하도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 상기 1/4 파장판(106), 렌즈 소자(107) 및 공간 광변조기(108) 대신에, 왜곡 보정 소자(110), 투영 광학계(111) 및 반응 챔버(120)가 제 1 광축(OX) 상에 배열될 것이다.Next, a polarizing beam splitter 105 is disposed. The polarizing beam splitter 105 reflects or transmits incident light according to the polarization state of the incident light. For example, polarizing beamsplitter 105 may transmit S-polarized light and reflect P-polarized light. By using the polarization beam splitter 105, the exposure light emitted from the light source 101 is advanced to the spatial light modulator 108, and the light reflected from the spatial light modulator 108 is advanced to the reaction chamber 120. Can be. In this regard, the polarization beam splitter 105 may be regarded as an optical path changing element. As mentioned above, the polarizing beamsplitter 105, together with the polarizer 103 and quarter wave plates 104, 106, constitutes an optical path changing unit, the principle of which will be described in more detail below. In FIG. 2, the exposure light emitted from the light source 101 passes through the polarization beam splitter 105 and proceeds to the spatial light modulator 108, and the light reflected from the spatial light modulator 108 is polarized beam splitter 105. It is shown to be reflected off. However, according to the embodiment, the exposure light emitted from the light source 101 is reflected by the polarization beam splitter 105 and the light reflected by the spatial light modulator 108 is configured to transmit through the polarization beam splitter 105. It may be. In this case, instead of the quarter wave plate 106, the lens element 107, and the spatial light modulator 108, the distortion correction element 110, the projection optical system 111, and the reaction chamber 120 have a first optical axis. Will be arranged on (OX).

편광 빔스플리터(105)를 투과한 광은 1/4 파장판(106)을 통과한다. 1/4 파장판(106)은 선편광된 광을 원편광된 광으로 또는 그 역으로 변환하는 역할을 한다. 예를 들어, 1/4 파장판(105)에 입사한 S-편광 상태의 광은 좌원편광 상태의 광으로 변환될 수 있다.Light transmitted through the polarization beam splitter 105 passes through the quarter wave plate 106. The quarter wave plate 106 serves to convert linearly polarized light into circularly polarized light and vice versa. For example, light in the S-polarized state incident on the quarter wave plate 105 may be converted into light in the left circularly polarized state.

그런 후, 원편광 상태로 변환된 광은 렌즈 소자(107)를 통해 공간 광변조 기(108)에 입사한다. 이때, 렌즈 소자(107)는 수차의 영향을 최소화하기 위하여, 비구면 렌즈와 같은 특수한 렌즈를 사용할 수 있다. 도 2에는 하나의 단일 렌즈 소자(107)만이 도시되어 있으나, 다수의 렌즈들을 갖는 렌즈군으로 렌즈 소자(107)를 구성할 수도 있으며, 이 경우 렌즈군 내의 적어도 하나의 렌즈가 비구면 렌즈일 수도 있다. 한편, 본 실시예에 사용되는 공간 광변조기(108)는 반사형 공간 광변조기이다. 예를 들어, 상기 공간 광변조기(108)로서 LCoS나 DMD를 사용할 수 있다. 공간 광변조기(108)는 반응 챔버(120) 내의 바이오칩에 제공될 조명 패턴에 따라 입사광의 일부를 반사하고, 나머지 일부를 흡수하거나 또는 광경로 밖으로 편향시킨다. 따라서, 공간 광변조기(108)에서 반사된 노광용 광은 비로소 소정의 패턴을 갖는 광 이미지를 갖게 된다.Then, the light converted to the circularly polarized state is incident on the spatial light modulator 108 through the lens element 107. In this case, the lens element 107 may use a special lens such as an aspherical lens in order to minimize the effect of aberration. Although only one single lens element 107 is shown in FIG. 2, the lens element 107 may be configured by a lens group having a plurality of lenses, in which case at least one lens in the lens group may be an aspherical lens. . On the other hand, the spatial light modulator 108 used in this embodiment is a reflective spatial light modulator. For example, LCoS or DMD may be used as the spatial light modulator 108. The spatial light modulator 108 reflects a portion of the incident light and absorbs or deflects the remaining portion out of the light path depending on the illumination pattern to be provided to the biochip in the reaction chamber 120. Therefore, the exposure light reflected by the spatial light modulator 108 will have a light image having a predetermined pattern.

공간 광변조기(108)에서 반사된 광은 원편광 상태가 반대로 바뀌게 된다. 예를 들어, 광은 좌원편광 상태에서 우원편광 상태로 바뀌어 1/4 파장판(106)을 다시 통과하게 된다. 이때, 광은 1/4 파장판(106)에 의해 예를 들어 P-편광 상태의 광으로 바뀌게 된다. 그러면, P-편광 상태의 광은 편광 빔스플리터(105)에서 반사되어 왜곡 보정 소자(110)를 향해 진행한다. 왜곡 보정 소자(110)는 상술한 바와 같이, 반응 챔버(120) 내의 바이오칩에 제공되는 광 이미지가 왜곡되는 것을 방지하고 보정하는 역할을 한다. 예를 들어, 왜곡 보정 소자(110)는 공간 광변조기(108)로부터 반응 챔버(120) 내의 바이오칩까지의 광경로 상에 존재하는 다양한 수차들을 보상할 수 있도록 의도적으로 상기 수차들과 반대되는 수차들이 제공된 미러일 수 있다. 이러한 왜곡 보정 소자(110)로서, 예컨대, 기계적 또는 전기적 조작에 의해 반 사면이 임의로 변형 가능한 변형 가능 미러를 사용할 수 있다.The light reflected by the spatial light modulator 108 is reversed in the circular polarization state. For example, the light is changed from the left circularly polarized state to the right circularly polarized state to pass through the quarter wave plate 106 again. At this time, the light is changed to light in, for example, P-polarized light by the quarter wave plate 106. Then, the light in the P-polarized state is reflected by the polarization beam splitter 105 and travels toward the distortion correction element 110. As described above, the distortion correction element 110 serves to prevent and correct distortion of an optical image provided to the biochip in the reaction chamber 120. For example, the distortion correction element 110 may intentionally have aberrations opposite to the aberrations to compensate for the various aberrations present on the optical path from the spatial light modulator 108 to the biochip in the reaction chamber 120. It may be a provided mirror. As the distortion correction element 110, for example, a deformable mirror whose reflection surface can be arbitrarily deformed by mechanical or electrical manipulation can be used.

왜곡 보정 소자(110)에서 반사된 광은, 1/4 파장판(104)을 통과한 후에 투영 광학계(111)를 통해 반응 챔버(120) 내의 바이오칩(130)으로 입사하게 된다. 투영 광학계(111)는 광 이미지를 높은 해상도로 바이오칩에 투영시키기 위한 것으로, 다수의 렌즈들로 이루어진 렌즈 시스템일 수 있다. 반응 챔버(120)는 밀폐된 환경에서 바이오칩(130)이 제조될 수 있도록 한다. 상기 반응 챔버(120)의 광입사면에서는 광이 드나들 수 있도록 투명한 윈도우(125)가 형성되어 있으며, 반응한 염기를 제공하기 위한 유입구(121, 도 3a 참조)와 반응하고 남은 재료를 배출하기 위한 배출구(122, 도 3a 참조)가 형성되어 있다. 공간 광변조기(108)에 의해 형성된 소정 패턴을 갖는 광 이미지가 바이오칩(130)에 제공되면, 바이오칩(130) 내의 노광된 부분에서만 염기의 결합 반응이 일어나게 된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 마스크를 사용하지 않고도 바이오칩(130) 내의 원하는 부분에 특정 염기를 결합시키는 것이 가능하다.The light reflected by the distortion correction element 110 is incident to the biochip 130 in the reaction chamber 120 through the projection optical system 111 after passing through the quarter wave plate 104. The projection optical system 111 is for projecting an optical image to a biochip at a high resolution, and may be a lens system composed of a plurality of lenses. The reaction chamber 120 allows the biochip 130 to be manufactured in an enclosed environment. In the light incident surface of the reaction chamber 120, a transparent window 125 is formed to allow light to enter and exit the material remaining after reacting with an inlet 121 (see FIG. 3A) to provide a reacted base. A discharge outlet 122 (see FIG. 3A) is formed. When an optical image having a predetermined pattern formed by the spatial light modulator 108 is provided to the biochip 130, the binding reaction of the base occurs only in the exposed portion of the biochip 130. Therefore, according to one embodiment of the present invention, it is possible to bind a specific base to a desired portion in the biochip 130 without using a mask.

한편, 결상 렌즈(112)와 이미지 센서(113)를 구비하는 모니터링 시스템은, 반응 챔버(120) 내의 바이오칩(130)으로부터 반사되어 편광 빔스플리터(105)를 투과한 광 이미지를 검출하기 위하여, 상기 편광 빔스플리터(105)의 광출사면 중 하나와 대향하고 있다. 따라서, 상기 바이오칩(130)에서 반사된 광은 다시 투영 광학계(111)와 1/4 파장판(104)을 통과한다. 이때, 광의 편광 상태는, 예를 들어, P-편광 상태에서 S-편광 상태로 바뀌게 된다. 그러면, 광은 왜곡 보정 소자(110)를 거쳐 편광 빔스플리터(105)를 통과한 후, 결상 렌즈(112)에 의해 이미지 센서(113) 위로 결상된다. 상기 이미지 센서(113)는 바이오칩(130)에 제공되는 광 이미지를 실시간으로 감시할 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따르면, 바이오칩(130)에 정확한 이미지 패턴이 제공되고 있는지를 이미지 센서(113)를 통해 확인할 수 있다. 이는, 상기 이미지 센서(113)와 공간 광변조기(108) 사이의 피드백 과정을 통해 실시간으로 오차를 수정하는 것을 가능하게 한다. 이러한 이미지 센서(113)는, 예를 들어 수십만 내지 수억 개의 미세한 화소들의 어레이로 이루어질 수 있다. 예컨대, 이미지 센서(113)로서 광증배관(PMT), 전하결합소자(CCD) 또는 CMOS 이미지 센서(CIS) 등을 사용할 수 있다.Meanwhile, the monitoring system including the imaging lens 112 and the image sensor 113 may detect the optical image reflected from the biochip 130 in the reaction chamber 120 and transmitted through the polarization beam splitter 105. It faces one of the light exit surfaces of the polarization beam splitter 105. Therefore, the light reflected by the biochip 130 passes through the projection optical system 111 and the quarter wave plate 104 again. At this time, the polarization state of the light is changed from the P-polarized state to the S-polarized state, for example. Then, the light passes through the polarization beam splitter 105 through the distortion correction element 110 and is then imaged onto the image sensor 113 by the imaging lens 112. The image sensor 113 may monitor the optical image provided to the biochip 130 in real time. Therefore, according to one embodiment of the present invention, it is possible to check whether the correct image pattern is provided to the biochip 130 through the image sensor 113. This makes it possible to correct errors in real time through a feedback process between the image sensor 113 and the spatial light modulator 108. The image sensor 113 may be formed of, for example, an array of hundreds of thousands to hundreds of millions of fine pixels. For example, a photomultiplier tube (PMT), a charge coupled device (CCD), a CMOS image sensor (CIS), or the like may be used as the image sensor 113.

도 3a 내지 도 3e는 상술한 바이오칩 제조 장치(100)를 이용하여 바이오칩이 제조되는 과정을 예시적으로 도시하고 있다. 도 3a를 참조하면, 반응 챔버(120) 내에는 제조 중인 바이오칩(130)이 배치되어 있다. 반응 챔버(120)의 상부에는 노광용 광이 입사할 수 있는 투명 윈도우(125)가 형성되어 있으며, 반응될 염기를 제공하기 위한 유입구(121)와 반응하고 남은 염기를 배출하기 위한 배출구(122)가 상기 반응 챔버(120)의 측면에 형성되어 있다. 도 3a에는 개략적으로 바이오칩(130) 위에 단지 네 개의 유전자 스팟(126)만이 배열된 것으로 도시되어 있다. 각각의 유전자 스팟(126)의 염기에는 광분해성(photolabile) 물질(127)이 결합되어 있다.3A to 3E exemplarily illustrate a process in which a biochip is manufactured using the biochip manufacturing apparatus 100 described above. Referring to FIG. 3A, a biochip 130 being manufactured is disposed in the reaction chamber 120. The upper part of the reaction chamber 120 is formed with a transparent window 125 through which exposure light can be incident, and an outlet 122 for reacting with the inlet 121 for providing a base to be reacted and for discharging the remaining base. It is formed on the side of the reaction chamber 120. 3A schematically shows only four gene spots 126 arranged on the biochip 130. A photolabile material 127 is bound to the base of each gene spot 126.

이때, 도 3b에 도시된 바와 같이, 공간 광변조기(108)를 포함하는 노광 시스템을 통해 두 번째와 네 번째 스팟에만 광을 조명하면, 염기에 결합되어 있는 광분해성 물질(127)이 제거된다. 이와 동시에 유입구(121)를 통해 반응 챔버(120) 내에 염기를 제공하면, 광분해성 물질(127)이 제거된 염기에만 새로 유입된 염기가 결합 하게 된다. 그러면 도 3c에 도시된 바와 같이, 두 번째와 네 번째 유전자 스팟에 구아닌(G) 층이 새로 적층된다. 새로 결합된 구아닌 염기에도 광분해성 물질(127)이 결합되어 있는 것을 알 수 있다.At this time, as shown in FIG. 3B, illuminating only the second and fourth spots through an exposure system including a spatial light modulator 108 removes the photodegradable material 127 bound to the base. At the same time, when the base is provided in the reaction chamber 120 through the inlet 121, the newly introduced base is bound only to the base from which the photodegradable material 127 is removed. Then, as shown in Figure 3c, the guanine (G) layer is newly stacked in the second and fourth gene spot. It can be seen that the photodegradable material 127 is also bound to the newly bonded guanine base.

그런 후, 도 3d에 도시된 바와 같이, 노광 시스템을 통해 첫 번째와 두 번째 유전자 스팟에 광을 조명하는 동시에, 유입구(121)를 통해 반응 챔버(120) 내에 시토신(C)을 제공한다. 그러면, 첫 번째와 두 번째 유전자 스팟에서만 광분해성 물질(127)이 제거되며, 따라서 도 3e에 도시된 바와 같이, 시토신(C)은 첫 번째와 두 번째 유전자 스팟에만 적층된다. 이러한 방식으로 바이오칩(130)을 소정의 이미지 패턴으로 노광시키고 난 후 특정 염기들을 반응 챔버(120) 내에 제공함으로써, 바이오칩(130) 내의 원하는 유전자 스팟에 특정 염기들을 결합시키는 것이 가능하다. 이러한 과정을 반복함으로써 원하는 염기 서열을 생성할 수 있다.Thereafter, as shown in FIG. 3D, light is provided to the first and second gene spots through an exposure system while providing cytosine C in the reaction chamber 120 through the inlet 121. Then, the photodegradable material 127 is removed only at the first and second gene spots, and thus, as shown in FIG. 3E, cytosine (C) is stacked only at the first and second gene spots. By exposing the biochip 130 in a predetermined image pattern in this manner and then providing specific bases in the reaction chamber 120, it is possible to bind specific bases to desired gene spots in the biochip 130. By repeating this process, the desired base sequence can be generated.

상술한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 공간 광변조기(108)를 사용하기 때문에 마스크를 전혀 사용하지 않고도 포토리소그래피 방식으로 바이오칩을 제조할 수 있다. 따라서, 마스크의 설계, 제조, 검사 및 배치 단계가 생략될 수 있어서, 바이오칩의 제조 비용 및 제조 시간을 절감할 수 있다. 또한, 밀폐된 반응 챔버(120) 내에서 염기들을 반응시키고, 바이오칩을 노광하기 위한 노광용 광학 시스템은 반응 챔버(120) 외부에 존재하기 때문에, 습기와 오존 등의 영향으로 인한 바이오칩의 수율 저하를 방지할 수 있다. 또한, 상술한 변형 가능 미러와 같은 왜곡 보정 소자(110)를 이용하여 공간 광변조기(108)로부터 반응 챔버 사이의 광경로에서 발생하는 광 이미지의 왜곡을 보정할 수 있고, 이미지 센서(113)를 이용하여 바이오 칩의 제조 과정을 실시간으로 감시할 수 있어서, 매우 정밀하게 바이오칩을 제조할 수 있다.According to the embodiment of the present invention described above, since the spatial light modulator 108 is used, the biochip may be manufactured by photolithography without using a mask at all. Thus, the design, manufacture, inspection and placement of the mask can be omitted, thereby reducing the manufacturing cost and manufacturing time of the biochip. In addition, since the optical system for exposing the base and reacting the biochip in the closed reaction chamber 120 exists outside the reaction chamber 120, the yield of the biochip due to the influence of moisture and ozone, etc., is prevented. can do. In addition, the distortion correction element 110 such as the deformable mirror described above may be used to correct distortion of the optical image generated in the optical path between the spatial light modulator 108 and the reaction chamber, and the image sensor 113 may be adjusted. It can be used to monitor the manufacturing process of the biochip in real time, it is possible to manufacture the biochip with high precision.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오칩 제조 장치(200)를 개략적으로 도시하고 있다. 도 4에 도시된 바이오칩 제조 장치(200)는, 도 2에 도시된 바이오칩 제조 장치(100)와 비교할 때, 결상 렌즈(112)와 이미지 센서(113)가 광의 진행 방향을 따라 반응 챔버(120) 뒤에 배치되어 있다는 점에서 차이가 있다. 도 4의 실시예에 따른 바이오칩 제조 장치(200)의 나머지 구성과 동작은 도 2의 바이오칩 제조 장치(100)와 동일하다. 다만, 왜곡 보정 소자(110)와 반응 챔버(120) 사이의 광경로에는 도 2의 1/4 파장판(104)이 배치될 필요가 없다. 본 실시예에서, 결상 렌즈(112)와 이미지 센서(113)가 반응 챔버(120) 뒤에 배치되기 위해서는, 반응 챔버(120)의 전면과 배면에 모두 투명 윈도우가 배치될 필요가 있다. 또한, 상기 반응 챔버(120) 내에서 제조되는 바이오칩(130)의 기판도 역시 투명한 재질로 이루어져 있다. 그러면 반응 챔버(120)의 전면을 통과하여 바이오칩(120)을 조사한 광 이미지는 바이오칩(130)의 기판과 반응 챔버(120)의 배면을 통과하여, 결상 렌즈(112)를 통해 이미지 센서(113) 위로 결상될 수 있다. 또한, 도 4의 변형예로서, 결상 렌즈(112)를 생략하고, 이미지 센서(113)를 반응 챔버(120)의 배면에 직접 부착하는 것도 가능하다.4 schematically illustrates a biochip manufacturing apparatus 200 according to another embodiment of the present invention. As compared with the biochip manufacturing apparatus 100 illustrated in FIG. 2, the biochip manufacturing apparatus 200 illustrated in FIG. 4 includes the reaction chamber 120 in which the imaging lens 112 and the image sensor 113 are arranged along the advancing direction of light. The difference is that they are placed behind them. The rest of the configuration and operation of the biochip manufacturing apparatus 200 according to the embodiment of FIG. 4 is the same as the biochip manufacturing apparatus 100 of FIG. 2. However, the quarter wave plate 104 of FIG. 2 need not be disposed in the optical path between the distortion correction element 110 and the reaction chamber 120. In this embodiment, in order for the imaging lens 112 and the image sensor 113 to be disposed behind the reaction chamber 120, a transparent window needs to be disposed on both the front side and the rear side of the reaction chamber 120. In addition, the substrate of the biochip 130 manufactured in the reaction chamber 120 is also made of a transparent material. Then, the optical image irradiated through the front surface of the reaction chamber 120 to irradiate the biochip 120 passes through the substrate of the biochip 130 and the rear surface of the reaction chamber 120, and through the imaging lens 112, the image sensor 113. Can be phased up. 4, the imaging lens 112 may be omitted, and the image sensor 113 may be directly attached to the rear surface of the reaction chamber 120.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바이오칩 제조 장치(300)를 개략적으로 도시하고 있다. 도 5에 도시된 실시예의 경우, 공간 광변조기(108')로서 반사형 공간 광변조기가 아닌 투과형 공간 광변조기를 사용한다는 점에서 도 2에 도시 된 실시예와 차이가 있다. 따라서, 공간 광변조기(108')로서, 예컨대, 액정 소자를 사용하거나, 또는 홀로그램 방식에 따라 다수의 패턴들이 3차원 어레이의 형태로 미리 기록되어 있는 비선형 광학 매질을 사용할 수도 있다. 본 실시예에 따르면, 투과형 공간 광변조기(108')를 사용하기 때문에, 광원(101), 광확산 소자(102), 편광자(103), 편광 빔스플리터(105), 1/4 파장판(106), 렌즈 소자(107), 공간 광변조기(108'), 왜곡 보정 소자(110), 투영 광학계(111) 및 반응 챔버(120)가 상기 왜곡 보정 소자(110)에 의해 절곡된 하나의 공통 광축(OX) 상에 차례로 배치될 수 있다. 여기서, 본 실시예에 따르면, 상기 편광자(103), 편광 빔스플리터(105) 및 1/4 파장판(106)으로 이루어진 광경로 변경 유닛은, 광원(101)에서 발생한 광을 반응 챔버(120)로 전달하고, 반응 챔버(120)에서 반사된 광을 모니터링 시스템(즉, 결상 렌즈(112)와 이미지 센서(113))으로 전달하는 역할을 할 것이다.5 schematically shows a biochip manufacturing apparatus 300 according to another embodiment of the present invention. 5 differs from the embodiment shown in FIG. 2 in that it uses a transmissive spatial light modulator rather than a reflective spatial light modulator as the spatial light modulator 108 '. Thus, as the spatial light modulator 108 ′, for example, a liquid crystal element may be used, or a nonlinear optical medium in which a plurality of patterns are pre-recorded in the form of a three-dimensional array in a hologram manner. According to the present embodiment, since the transmissive spatial light modulator 108 'is used, the light source 101, the light diffusing element 102, the polarizer 103, the polarization beam splitter 105, and the quarter wave plate 106 are used. ), A common optical axis in which the lens element 107, the spatial light modulator 108 ′, the distortion correction element 110, the projection optical system 111, and the reaction chamber 120 are bent by the distortion correction element 110. (OX) can be arranged in sequence. According to the present exemplary embodiment, the light path changing unit including the polarizer 103, the polarization beam splitter 105, and the quarter wave plate 106 transmits light generated from the light source 101 to the reaction chamber 120. And light reflected from the reaction chamber 120 to the monitoring system (ie, imaging lens 112 and image sensor 113).

도 5에 도시된 바이오칩 제조 장치(300)의 경우, 광원(101)에서 방출된 광은 공간 광변조기(108')를 투과하면서 광 이미지를 갖게 된다. 공간 광변조기(108')를 투과한 광은 그 다음에 배치되어 있는 왜곡 보정 소자(110)에 의해 반사된 후, 투영 광학계(111)를 통해 반응 챔버(120) 내의 바이오칩(130, 도 3a 참조)에 투영될 수 있다. 한편, 바이오칩(130)에서 반사된 광은 그 반대의 경로를 거쳐 진행하게 된다. 즉, 바이오칩(130)으로부터의 광은 투영 광학계(111), 왜곡 보정 소자(110), 공간 광변조기(108') 및 렌즈 소자(107)를 거쳐 1/4 파장판(106)을 통과하게 된다. 이때, 1/4 파장판(106)에 의해 광의 편광 상태가 바뀌게 되므로, 바이오칩(130)으로부터의 반사 광은 편광 빔스플리터(105)에 의해 반사되어 결상 렌즈(112)를 통해 이미지 센서(113) 위로 결상될 수 있다.In the biochip manufacturing apparatus 300 illustrated in FIG. 5, the light emitted from the light source 101 passes through the spatial light modulator 108 ′ and has a light image. The light transmitted through the spatial light modulator 108 'is reflected by the distortion correction element 110 disposed thereafter, and then see the biochip 130 in the reaction chamber 120 through the projection optical system 111 (see FIG. 3A). Can be projected to). Meanwhile, the light reflected from the biochip 130 proceeds through the opposite path. That is, the light from the biochip 130 passes through the quarter wave plate 106 through the projection optical system 111, the distortion correction element 110, the spatial light modulator 108 ′, and the lens element 107. . At this time, since the polarization state of the light is changed by the quarter wave plate 106, the reflected light from the biochip 130 is reflected by the polarization beam splitter 105 and is image sensor 113 through the imaging lens 112. Can be phased up.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바이오칩 제조 장치(400)를 개략적으로 도시하고 있다. 도 6에 도시된 바이오칩 제조 장치(400)는, 도 5에 도시된 바이오칩 제조 장치(300)와 비교할 때, 결상 렌즈(112)와 이미지 센서(113)가 반응 챔버(120) 뒤에 배치되어 있다는 점에서 가장 큰 차이가 있다. 또한, 본 실시예의 경우, 광원(101)에서 출발한 광이 바이오칩(130)을 거쳐 이미지 센서(113)에 도달하는 동안 원래의 경로로 되돌아가거나 다른 경로로 분기될 필요가 없기 때문에, 광경로 변경 유닛을 필요로 하지 않는다. 따라서, 전술한 실시예들에서 사용되었던 편광자(103), 편광 빔스플리터(105) 및 1/4 파장판(106)은 본 실시예에서는 사용할 필요가 없다.6 schematically shows a biochip manufacturing apparatus 400 according to another embodiment of the present invention. In the biochip manufacturing apparatus 400 illustrated in FIG. 6, the imaging lens 112 and the image sensor 113 are disposed behind the reaction chamber 120 when compared with the biochip manufacturing apparatus 300 illustrated in FIG. 5. The biggest difference is In addition, in the present embodiment, since the light starting from the light source 101 does not need to be returned to the original path or branched to another path while reaching the image sensor 113 via the biochip 130, the light path is changed. Does not require units Thus, the polarizer 103, the polarization beam splitter 105, and the quarter wave plate 106, which have been used in the above embodiments, need not be used in this embodiment.

도 6에 도시된 본 실시예의 경우, 도 5의 실시예와 마찬가지로, 공간 광변조기(108')로서 반사형 공간 광변조기가 아닌 투과형 공간 광변조기를 사용한다. 따라서, 공간 광변조기(108')로서, 예컨대, 액정 소자를 사용하거나, 또는 홀로그램 방식에 따라 다수의 패턴들이 3차원 어레이의 형태로 미리 기록되어 있는 비선형 광학 매질을 사용할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 바이오칩 제조 장치(400)의 동작은 도 5에서 설명한 것과 동일하게 적용될 수 있다.In the case of the present embodiment shown in FIG. 6, similarly to the embodiment of FIG. 5, a transmissive spatial light modulator other than the reflective spatial light modulator is used as the spatial light modulator 108 '. Thus, as the spatial light modulator 108 ′, for example, a liquid crystal element may be used, or a nonlinear optical medium in which a plurality of patterns are previously recorded in the form of a three-dimensional array in a hologram manner. Therefore, the operation of the biochip manufacturing apparatus 400 according to the present embodiment may be applied in the same manner as described with reference to FIG. 5.

한편, 본 실시예의 경우, 도 4의 실시예와 마찬가지로 결상 렌즈(112)와 이미지 센서(113)가 반응 챔버(120) 뒤에 배치되어 있다. 이러한 배치를 위해, 반응 챔버(120)의 전면과 배면에 모두 투명 윈도우가 배치될 필요가 있다. 또한, 반응 챔버(120) 내에서 제조되는 바이오칩(130)의 기판도 역시 투명한 재질로 이루어져 있다. 그러면 반응 챔버(120)의 전면을 통과하여 바이오칩(120)을 조사한 광 이미지는 바이오칩(130)의 기판과 반응 챔버(120)의 배면을 통과하여, 결상 렌즈(112)를 통해 이미지 센서(113) 위로 결상될 수 있다. 또한, 도 4에서 이미 설명한 것과 마찬가지로, 도 6의 실시예에서도 결상 렌즈(112)를 생략하고 이미지 센서(113)를 반응 챔버(120)의 배면에 직접 부착하는 것도 가능하다.Meanwhile, in the present exemplary embodiment, the imaging lens 112 and the image sensor 113 are disposed behind the reaction chamber 120 as in the exemplary embodiment of FIG. 4. For this arrangement, a transparent window needs to be disposed on both the front side and the rear side of the reaction chamber 120. In addition, the substrate of the biochip 130 manufactured in the reaction chamber 120 is also made of a transparent material. Then, the optical image irradiated through the front surface of the reaction chamber 120 to irradiate the biochip 120 passes through the substrate of the biochip 130 and the rear surface of the reaction chamber 120, and through the imaging lens 112, the image sensor 113. Can be phased up. In addition, as described above with reference to FIG. 4, in the embodiment of FIG. 6, the imaging lens 112 may be omitted and the image sensor 113 may be directly attached to the rear surface of the reaction chamber 120.

지금까지, 본원 발명의 이해를 돕기 위하여 다양한 실시예들이 설명되고 첨부된 도면에 도시되었다. 그러나, 이러한 실시예들은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 설명에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 상술한 실시예들이 주로 렌즈들로 구성된 굴절광학계를 사용하는 것으로 설명되었지만, 오목 미러 또는 볼록 미러를 포함하는 반사광학계를 사용하더라도 동일한 작용과 효과를 얻을 수 있다. 이는 다양한 다른 변형이 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.So far, various embodiments have been described and illustrated in the accompanying drawings to aid the understanding of the present invention. However, it should be understood that these embodiments are merely illustrative of the invention and do not limit it. And it is to be understood that the invention is not limited to the details shown and described. For example, although the above-described embodiments have been described as using a refractive optical system mainly composed of lenses, the same operation and effect can be obtained even when using a reflective optical system including a concave mirror or a convex mirror. This is because various other modifications may occur to those skilled in the art.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 바이오칩 제조 장치의 원리를 매우 개략적으로 도시한 개념도이다.1 is a conceptual diagram schematically illustrating the principle of a biochip manufacturing apparatus according to embodiments of the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 원리를 구현한 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오칩 제조 장치를 보다 구체적으로 도시하고 있다.FIG. 2 illustrates a biochip manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, which implements the principle illustrated in FIG. 1 in more detail.

도 3a 내지 도 3e는 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오칩 제조 장치에서 바이오칩이 제조되는 과정을 예시적으로 도시하고 있다.3A to 3E exemplarily illustrate a process of manufacturing a biochip in a biochip manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 2.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오칩 제조 장치를 개략적으로 도시하고 있다.Figure 4 schematically shows a biochip manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바이오칩 제조 장치를 개략적으로 도시하고 있다.5 schematically shows a biochip manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바이오칩 제조 장치를 개략적으로 도시하고 있다.6 schematically shows a biochip manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

100,200,300,400.....바이오칩 제조 장치100,200,300,400 ..... Biochip Manufacturing Equipment

101.....광원 102.....광확산 소자101 ..... light source 102 ..... light diffusing element

103.....편광자 105.....편광 빔스플리터103 ..... polarizer 105 ..... polarized beam splitter

106.....1/4 파장판 107.....렌즈 소자106 ..... 1/4 wave plate 107 ..... lens element

108.....공간 광변조기 110.....왜곡 보정 소자108 ..... Spatial Light Modulator 110 ..... Distortion Compensation Element

113.....이미지 센서 120.....반응 챔버113 ..... Image sensor 120 ..... Reaction chamber

Claims (21)

바이오칩이 배치되며, 바이오칩을 외부로부터 밀폐시키는 반응 챔버;A reaction chamber in which the biochip is disposed and seals the biochip from the outside; 광원 및 공간 광변조기를 구비하며, 상기 공간 광변조기를 이용하여 광 이미지를 형성하고, 형성된 광 이미지를 바이오칩에 제공하는 노광 시스템; 및An exposure system including a light source and a spatial light modulator, forming an optical image using the spatial light modulator, and providing the formed optical image to a biochip; And 상기 노광 시스템에 의해 바이오칩에 제공되는 광 이미지를 실시간으로 감시하는 모니터링 시스템;을 포함하는 바이오칩 제조 장치.And a monitoring system for monitoring in real time an optical image provided to the biochip by the exposure system. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 공간 광변조기는 반사형 공간 광변조기인 바이오칩 제조 장치.The spatial light modulator is a biochip manufacturing apparatus is a reflective spatial light modulator. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 공간 광변조기는 LCoS(Liquid Crystal on Silicon) 또는 DMD(Digital Micromirror Device)로 이루어지는 바이오칩 제조 장치.The spatial light modulator is a biochip manufacturing apparatus consisting of a liquid crystal on silicon (LCoS) or a digital micromirror device (DMD). 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 광원에서 발생한 광을 공간 광변조기로 전달하고, 상기 공간 광변조기에서 반사된 광을 반응 챔버로 전달하는 광경로 변경 유닛을 더 포함하는 바이오칩 제조 장치.And a light path changing unit which transmits the light generated by the light source to the spatial light modulator and transmits the light reflected by the spatial light modulator to the reaction chamber. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 광경로 변경 유닛은, 상기 광원과 공간 광변조기 사이에 배치된 편광 빔스플리터, 상기 광원과 편광 빔스플리터 사이에 배치된 편광자 및 상기 편광 빔스플리터와 공간 광변조기 사이에 배치된 1/4 파장판을 포함하는 바이오칩 제조 장치.The optical path changing unit includes a polarization beam splitter disposed between the light source and the spatial light modulator, a polarizer disposed between the light source and the polarization beam splitter, and a quarter wave plate disposed between the polarization beam splitter and the spatial light modulator. Biochip manufacturing apparatus comprising a. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 노광 시스템은, 상기 광원과 편광자 사이에 배치된 광확산 소자, 상기 1/4 파장판과 공간 광변조기 사이에 배치된 렌즈 소자 또는 미러 소자, 상기 편광 빔스플리터와 반응 챔버 사이에 배치된 왜곡 보정 소자, 및 상기 왜곡 보정 소자와 반응 챔버 사이에 배치된 투영 광학계를 더 포함하는 바이오칩 제조 장치.The exposure system includes a light diffusion element disposed between the light source and the polarizer, a lens element or mirror element disposed between the quarter wave plate and the spatial light modulator, and a distortion correction disposed between the polarization beam splitter and the reaction chamber. And a projection optical system disposed between the distortion correction element and the reaction chamber. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 왜곡 보정 소자는 광 이미지의 왜곡을 보정하기 위하여 기계적 또는 전기적 조작에 의해 변형 가능한 반사면을 갖는 변형 가능 미러인 바이오칩 제조 장치.And the distortion correction element is a deformable mirror having a reflective surface deformable by mechanical or electrical manipulation to correct distortion of the optical image. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 모니터링 시스템은, 반응 챔버 내의 바이오칩으로부터 반사되어 상기 편광 빔스플리터를 투과한 광 이미지를 검출하기 위하여, 상기 편광 빔스플리터의 광출사면 중 하나와 대향하고 있는 바이오칩 제조 장치.And said monitoring system is opposed to one of the light exit surfaces of said polarizing beamsplitter in order to detect an optical image reflected from the biochip in the reaction chamber and transmitted through said polarization beamsplitter. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 모니터링 시스템은 상기 반응 챔버와 바이오칩을 투과한 광 이미지를 검출하기 위하여 광의 진행 방향을 따라 반응 챔버의 뒤쪽에 배치되어 있는 바이오칩 제조 장치.The monitoring system is a biochip manufacturing apparatus disposed behind the reaction chamber along the direction of the light to detect the light image transmitted through the reaction chamber and the biochip. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,10. The method according to claim 8 or 9, 상기 모니터링 시스템은 이미지 센서 및 상기 이미지 센서에 광 이미지를 결상시키는 결상 렌즈 또는 결상 미러를 구비하는 바이오칩 제조 장치.The monitoring system is a biochip manufacturing apparatus having an image sensor and an imaging lens or an imaging mirror to form an optical image on the image sensor. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 이미지 센서는 다수의 미세한 화소들의 어레이를 갖는 것으로, 광증배관(PMT), 전하결합소자(CCD) 및 CMOS 이미지 센서(CIS) 중에서 하나인 바이오칩 제조 장치.The image sensor includes an array of a plurality of fine pixels, and is one of a photomultiplier tube (PMT), a charge coupled device (CCD), and a CMOS image sensor (CIS). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 공간 광변조기는 투과형 공간 광변조기인 바이오칩 제조 장치.The spatial light modulator is a biochip manufacturing apparatus is a transmissive spatial light modulator. 제 12 항에 있어서,13. The method of claim 12, 상기 공간 광변조기는, 액정 소자 또는 홀로그램 방식에 따라 다수의 패턴들이 3차원 어레이의 형태로 미리 기록되어 있는 비선형 광학 매질을 사용하는 바이오칩 제조 장치.The spatial light modulator is a biochip manufacturing apparatus using a nonlinear optical medium in which a plurality of patterns are previously recorded in the form of a three-dimensional array according to a liquid crystal device or a hologram method. 제 12 항에 있어서,13. The method of claim 12, 상기 노광 시스템은, 상기 광원과 공간 광변조기 사이에서 광의 진행 방향을 따라 차례로 배치된 광확산 소자와 렌즈 소자 또는 미러 소자를 더 구비하고, 또한 상기 공간 광변조기와 반응 챔버 사이에서 광의 진행 방향을 따라 차례로 배치된 왜곡 보정 소자와 투영 광학계를 더 구비하는 바이오칩 제조 장치.The exposure system further includes a light diffusing element and a lens element or a mirror element which are sequentially arranged along the traveling direction of light between the light source and the spatial light modulator, and further along the traveling direction of light between the spatial light modulator and the reaction chamber. Biochip manufacturing apparatus further comprising a distortion correction element and a projection optical system arranged in sequence. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 왜곡 보정 소자는 광 이미지의 왜곡을 보정하기 위하여 기계적 또는 전기적 조작에 의해 변형 가능한 반사면을 갖는 변형 가능 미러인 바이오칩 제조 장치.And the distortion correction element is a deformable mirror having a reflective surface deformable by mechanical or electrical manipulation to correct distortion of the optical image. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 광원에서 발생한 광을 반응 챔버로 전달하고, 상기 반응 챔버 내의 바이오칩으로부터 반사된 광을 모니터링 시스템으로 전달하는 광경로 변경 유닛을 더 포함하는 바이오칩 제조 장치.And a light path changing unit for transferring the light generated from the light source to the reaction chamber and transferring the light reflected from the biochip in the reaction chamber to a monitoring system. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16, 상기 광경로 변경 유닛은, 상기 광확산 소자와 상기 렌즈 소자 또는 미러 소자 사이에 배치된 편광 빔스플리터, 상기 광확산 소자와 편광 빔스플리터 사이에 배치된 편광자 및 상기 편광 빔스플리터와 상기 렌즈 소자 또는 미러 소자 사이에 배치된 1/4 파장판을 포함하는 바이오칩 제조 장치.The optical path changing unit includes a polarization beam splitter disposed between the light diffusion element and the lens element or mirror element, a polarizer disposed between the light diffusion element and the polarization beam splitter, and the polarization beam splitter and the lens element or mirror. Biochip manufacturing apparatus comprising a quarter wave plate disposed between the elements. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 상기 모니터링 시스템은, 반응 챔버 내의 바이오칩으로부터 반사되어 상기 편광 빔스플리터를 투과한 광 이미지를 검출하기 위하여, 상기 편광 빔스플리터의 광출사면 중 하나와 대향하고 있는 바이오칩 제조 장치.And said monitoring system is opposed to one of the light exit surfaces of said polarizing beamsplitter in order to detect an optical image reflected from the biochip in the reaction chamber and transmitted through said polarization beamsplitter. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 모니터링 시스템은 상기 반응 챔버와 바이오칩을 투과한 광 이미지를 검출하기 위하여 광의 진행 방향을 따라 반응 챔버의 뒤쪽에 배치되어 있는 바이오칩 제조 장치.The monitoring system is a biochip manufacturing apparatus disposed behind the reaction chamber along the direction of the light to detect the light image transmitted through the reaction chamber and the biochip. 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,20. The method according to claim 18 or 19, 상기 모니터링 시스템은 이미지 센서 및 상기 이미지 센서에 광 이미지를 결상시키는 결상 렌즈 또는 결상 미러를 구비하는 바이오칩 제조 장치.The monitoring system is a biochip manufacturing apparatus having an image sensor and an imaging lens or an imaging mirror to form an optical image on the image sensor. 제 20 항에 있어서,The method of claim 20, 상기 이미지 센서는 다수의 미세한 화소들의 어레이를 갖는 것으로, 광증배관(PMT), 전하결합소자(CCD) 및 CMOS 이미지 센서(CIS) 중에서 하나인 바이오칩 제조 장치.The image sensor includes an array of a plurality of fine pixels, and is one of a photomultiplier tube (PMT), a charge coupled device (CCD), and a CMOS image sensor (CIS).
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