KR101061159B1 - Low temperature bonding method of biochip using direct atmospheric pressure plasma - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다이렉트 방식의 상압 플라즈마를 이용하여 바이오칩(bio chip), 랩온어칩(lap on a chip) 등의 마이크로칩의 제조에 사용되는 플라스틱류를 표면개질함으로써 패턴의 특성을 변화시키지 않고도 상판과 하판의 접착력을 강화시켜서 균일하고 안정하게 두 기판을 합착하여 칩을 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따라 마이크로 패턴을 갖는 상판과 하판으로 이루어지는 플라스틱류의 두 기판을 합착하여 마이크로칩을 제조하는 방법은, 상기 두 기판을 하나씩 상압에서 플라즈마 처리하여 표면개질하는 단계, 및 상기 두 기판의 개질된 면이 서로 붙도록 상기 두 기판을 압착하여 합착하는 단계를 포함한다.The present invention uses a direct pressure atmospheric plasma to modify the surface of plastics used in the manufacture of microchips such as biochips, lap on a chip, etc. without changing the characteristics of the pattern and the top plate and The present invention relates to a method of manufacturing a chip by bonding two substrates uniformly and stably by enhancing the adhesion of the lower plate. According to the present invention, a method of manufacturing a microchip by bonding two substrates of plastics, each of which consists of a top plate and a bottom plate, having a micro-pattern, includes: modifying the two substrates by plasma treatment at atmospheric pressure, one by one, and by modifying the two substrates. Compressing and bonding the two substrates so that the two surfaces adhere to each other.

마이크로칩, 바이오칩, 랩온어칩, 다이렉트 상압 플라즈마, 합착 Microchip, biochip, lab-on-a-chip, direct atmospheric plasma, bonding

Description

다이렉트 상압 플라즈마를 이용한 바이오칩의 저온 본딩 방법{Biochip Low-Temperature Bonding Method using Direct Atmospheric Plasma}Biochip Low-Temperature Bonding Method using Direct Atmospheric Plasma}

본 발명은 마이크로칩을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 특히, 다이렉트 방식의 상압 플라즈마를 이용하여 바이오칩(bio chip), 랩온어칩(lap on a chip) 등의 마이크로칩의 제조에 사용되는 플라스틱류를 표면개질함으로써 패턴의 특성을 변화시키지 않고도 상판과 하판의 접착력을 강화시켜서 균일하고 안정하게 두 기판을 합착하여 칩을 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a microchip, and more particularly, to plastics used for manufacturing a microchip such as a biochip or a lap on a chip using a direct pressure atmospheric plasma. The present invention relates to a method of manufacturing a chip by bonding two substrates uniformly and stably by strengthening the adhesion between the upper and lower plates without changing the characteristics of the pattern by changing the surface.

오늘날, 액상의 시료 내에 포함된 마이크로 입자를 관찰하고 측정하기 위하여, 바이오칩(bio chip), 랩온어칩(lap on a chip) 등의 마이크로칩이 다양하게 사용되고 있다. 예를 들어, 적혈구, 백혈구 또는 혈소판 등과 같은 혈액 세포군이나, 오줌, 타액 또는 척수액 등에 들어 있는 세포군, 맥주와 같은 발효식품에서의 효모군, 수용액 상에 들어 있는 박테리아군, 극소 플랑크톤, 주스, 케찹, 우유 등과 같은 현탁액 속에 들어 있는 세포와 불순물, 포유류의 생식 세포군, 불완전 용해된 혼탁액 속에 들어있는 불순물, 수용액이나 용제에 섞여 있는 각종 금속 결정이나 비금속 결정등과 같이 수 마이크로미터에서 수십 마이크로미터의 입자를 포함하는 해당 시료를 마이크로칩에 투입하여 광학 현미경이나 CCD 카메라를 장착한 분석 장비를 통하여 관찰하고 측정할 수 있다. Today, in order to observe and measure the microparticles contained in the liquid sample, a variety of microchips such as biochips, lap on a chip, and the like are used. For example, blood cell populations such as red blood cells, white blood cells or platelets, or cell populations in urine, saliva or spinal fluid, yeast groups in fermented foods such as beer, bacterial groups in aqueous solution, microplankton, juice, ketchup, Particles from several micrometers to several tens of micrometers, such as cells and impurities in suspensions such as milk, reproductive cell populations in mammals, impurities in incompletely dissolved turbidity, and various metal and nonmetallic crystals in aqueous solutions or solvents Injecting the sample containing the microchip into the microchip can be observed and measured through the analysis equipment equipped with an optical microscope or CCD camera.

이러한 마이크로칩의 제작을 위하여 플라스틱류가 오늘날 많이 사용되고 있으며, 마이크로칩은 도 1과 같이 플라스틱으로 만든 상판과 하판에 적당한 마이크로 채널이나 기타 패턴을 형성하고 접착시켜 제작된다. 일반적으로 이러한 플라스틱 마이크로칩의 제작을 위하여 가열, 접착제 사용, 코팅, 가압, 진동 또는 초음파 접합 등의 방법에 의하여 두 기판을 합착시킬 수 있다. 그러나, 이와 같은 일반적인 접착 방식에 의하여는 접착의 균일성이 떨어지며 진공에서 행하는 경우에는 생산성이 문제된다. 이와 같은 문제점을 해결하고자 두 기판 사이의 경계부분에 용제 채널을 형성하고 접착제를 주입하여 접합하는 용제 접합법이 시도되고 있으나, 아직도 균일성이나 생산성에서 미흡하므로 마이크로칩의 제작을 위한 새로운 기판 합착법이 요구되고 있다. Plastics are widely used today for the production of such microchips, and microchips are manufactured by forming and bonding appropriate microchannels or other patterns to upper and lower plates made of plastic as shown in FIG. 1. In general, the two substrates may be bonded to each other by a method such as heating, using an adhesive, coating, pressing, vibration, or ultrasonic bonding for manufacturing the plastic microchip. However, such a general bonding method is inferior in the uniformity of the adhesion and productivity is a problem when performing in a vacuum. In order to solve this problem, a solvent bonding method for forming a solvent channel at the boundary between two substrates and injecting an adhesive is being tried. However, due to the lack of uniformity and productivity, a new substrate bonding method for manufacturing a microchip has been developed. It is required.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 다이렉트 방식의 상압 플라즈마를 이용하여 마이크로칩의 제조에 사용되는 플라스틱류를 표면개질함으로써 패턴의 특성을 변화시키지 않고도 상판과 하판의 접착력을 강화시켜서 균일하고 안정하게 두 기판을 압착하여 칩을 제조할 수 있는 마이크로칩 제조 방법을 제공하는 데 있다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to modify the plastics used in the manufacture of the microchip by using a direct pressure atmospheric plasma surface of the upper plate and the lower plate without changing the characteristics of the pattern The present invention provides a method for manufacturing a microchip capable of fabricating a chip by pressing two substrates uniformly and stably by strengthening.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따라, 상판과 하판으로 이루어지는 플라스틱류의 두 기판을 합착하여 마이크로칩을 제조하는 방법은, 상기 두 기판을 하나씩 상압에서 플라즈마 처리하여 표면개질하는 단계; 및 상기 두 기판의 개질된 면이 서로 붙도록 상기 두 기판을 압착하여 합착하는 단계를 포함한다. According to an aspect of the present invention for achieving the above object, a method of manufacturing a microchip by joining two substrates of plastics consisting of the upper plate and the lower plate, the step of surface modification by plasma treatment of the two substrates one by one at normal pressure; And pressing and bonding the two substrates such that modified surfaces of the two substrates adhere to each other.

상기 표면개질하는 단계는, 다이렉트 플라즈마를 이용하는 것을 특징으로 한다.The surface modification step is characterized in that using a direct plasma.

상기 다이렉트 플라즈마는, 기판으로부터 일정 거리까지 플라즈마 쉬쓰(Sheath)를 형성하는 것을 특징으로 한다.The direct plasma is characterized by forming a plasma sheath to a predetermined distance from the substrate.

상기 플라즈마 쉬쓰는, 기판으로부터 1mm 이하의 거리까지 형성되는 것이 바람직하다.It is preferable that the said plasma sheath is formed to the distance of 1 mm or less from a board | substrate.

상기 표면개질하는 단계는, 상기 상압에서 플라즈마 발생을 위하여, 아르곤, 또는 헬륨 중 어느 하나 이상의 비활성가스를 사용할 수 있다.The surface modification may include using an inert gas of argon or helium for plasma generation at the atmospheric pressure.

상기 상압에서 플라즈마 발생을 위하여, 상기 비활성 가스 대비 0.2% 내지는 10%의 산소를 사용할 수 있다.In order to generate plasma at the atmospheric pressure, 0.2% to 10% of oxygen may be used as compared to the inert gas.

상기 상압에서 플라즈마 처리하여 표면개질하는 단계 전에, 에탄올, 또는 이소프로필 중 어느 하나 이상의 알코올류를 이용하여 상기 두 기판을 세척하는 것이 바람직하다.Before the surface modification by plasma treatment at atmospheric pressure, it is preferable to wash the two substrates using any one or more alcohols such as ethanol or isopropyl.

상기 합착하는 단계는, 온도가 플라스틱의 전이 온도 범위 보다 낮은 온도, 압력이 1.25 기압 내지 5기압 이내, 및 시간이 5내지 30분 이내에서 두 기판을 압착하여 붙이는 것을 특징으로 한다.The bonding step is characterized in that the two substrates are pressed and adhered at a temperature lower than the transition temperature range of the plastic, the pressure is within 1.25 to 5 atm, and the time is within 5 to 30 minutes.

여기서, 상기 플라스틱류는 투광성 플라스틱으로서 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 사이클론올레핀(COC) 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스틸렌(PS), 또는 폴리올레핀(POC) 수지를 포함한다.Here, the plastics are light transmissive plastics such as polymethyl methacrylate (PMMA), cyclone olefin (COC) resin, polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS) or polyolefin (POC) resin.

그리고, 본 발명의 다른 일면에 따른 마이크로칩은, 위와 같은 상압에서 플라즈마 처리와 합착을 통하여 제조된 바이오칩(bio chip), 랩온어칩(lap on a chip) 등의 마이크로칩을 포함한다.In addition, the microchip according to another aspect of the present invention includes a microchip, such as a biochip, a lap on a chip, and the like, which are manufactured through the plasma treatment and bonding at the above normal pressure.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 마이크로칩 제조 방법에 따르면, 다이렉트 방식의 상압 플라즈마를 이용하여 플라스틱류를 표면개질하여 패턴의 특성을 변화시키지 않고도 상판과 하판의 접착력을 강화시켜서 두 기판을 압착하여 붙임으로써, 두 기판이 균일하고 안정하게 합착된 마이크로칩을 제공할 수 있다. As described above, according to the method of manufacturing a microchip according to the present invention, the surface of the plastics is modified by using a direct pressure atmospheric plasma to enhance the adhesion between the upper and lower plates without pressing the two substrates, thereby compressing the two substrates. By attaching, it is possible to provide a microchip in which two substrates are uniformly and stably bonded together.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 플라스틱 마이크로 칩의 제작을 설명하기 위한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating the manufacture of a plastic microchip according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 먼저, 플라스틱류의 상판과 하판을 준비한다(S110). 여기서, 상판과 하판은 각각 0.2 내지 1.5 밀리미터 이하의 두께를 가지며, 하기에서 설명하는 바와 같이 접착성을 좋게 하기 위하여 0.5mm 정도의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 여기서, 상판과 하판은 합착되어 바이오칩(bio chip), 랩온어칩(lap on a chip) 등의 마이크로칩으로 제작되며, 상판 또는 하판에는 액상의 시료 내에 포함된 마이크로 입자를 관찰하고 측정하기 위한 마이크로 채널 등의 패턴이 형성될 수 있다. 여기서, 상판과 하판으로 사용되는 플라스틱 기판은 투광성 플라스틱으로서 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 사이클론올레핀(COC) 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스틸렌(PS), 또는 폴리올레핀(POC) 수지 등의 고분자 화합물로 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 2, first, an upper plate and a lower plate of plastics are prepared (S110). Here, the upper and lower plates each have a thickness of 0.2 to 1.5 millimeters or less, and preferably have a thickness of about 0.5 mm in order to improve adhesion as described below. Here, the upper plate and the lower plate are bonded to each other and are made of a microchip such as a bio chip or a lap on a chip, and the upper plate or the lower plate is a microchip for observing and measuring microparticles contained in a liquid sample. Patterns such as channels may be formed. Here, the plastic substrate used as the upper plate and the lower plate is a light transmissive plastic, polymethyl methacrylate (PMMA), cyclone olefin (COC) resin, polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), or a polyolefin (POC) resin, such as a high molecular compound.

위와 같은 상판과 하판이 준비되면, 두 기판 각각이 하나씩 도 3또는 도 4와 같은 상압 플라즈마 반응기로 수동 또는 자동 이송될 수 있다(S120). 이때, 두 기판 각각을 상압 플라즈마 반응기로 이송하여 플라즈마 처리하기 전에, 에탄올, 또는 이소프로필 등의 알코올류를 이용하여 상기 두 기판을 세척하는 것이 바람직하다. When the upper and lower plates are prepared as described above, each of the two substrates may be manually or automatically transferred to the atmospheric pressure plasma reactor as shown in FIG. 3 or 4 (S120). At this time, it is preferable to wash the two substrates using alcohols such as ethanol or isopropyl before each of the two substrates is transferred to the atmospheric plasma reactor and subjected to plasma treatment.

도 3은 리모트(remote) 플라즈마 방식을 설명하고, 도 4는 다이렉트(direct) 플라즈마를 설명한다. 본 발명에서는 주로 다이렉트 플라즈마를 이용하는 것을 전제로하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 리모트 플라즈마를 이용할 수도 있다. 3 illustrates a remote plasma scheme, and FIG. 4 illustrates a direct plasma. Although the present invention mainly assumes the use of a direct plasma, the present invention is not limited thereto, and a remote plasma may be used as necessary.

도 3을 참조하면, 리모트 플라즈마 방식은, 소정 가스를 주입하면서 두 플레 이트 사이에 RF(Radio Frequency) 파워를 인가하여 플라즈마를 발생시키고, 두 플레이트 사이에 발생한 플라즈마를 이용하여 그 하부의 스테이지에 놓인 기판에 수직하게 플라즈마를 노출시켜 처리하는 방식이다. 도 5의 위쪽 그림과 같이, 리모트 플라즈마 방식에서는 기판과 플라즈마 사이의 경계면에서 발광이 저조한 영역인 쉬쓰(Sheath)가 크며, 기판과 반응기 사이에 고에너지 라디칼(radical)이나 이온 등이 형성되기 어렵다. 따라서, 활성화된 라디칼의 해당 에너지는 플라스틱 고분자 화합물의 O-O, C-N, C-Cl, C-C, C-O, C-H 등의 결합 사슬을 끊을 수 있는 정도에 불과하고, H-Cl, H-H, O-H, O=O, C=C, C=O 등의 결합 사슬은 끊기 어려우므로, 적용될 수 있는 플라스틱 기판의 재질이 제한적일 수 있다. 도 5에서, 실선으로 된 원은 활성화된 고에너지 라디칼이나 이온을 의미하고, 점선으로 된 원은 활성화지 않은 라디칼이나 이온을 의미한다.Referring to FIG. 3, a remote plasma method generates a plasma by applying RF (Radio Frequency) power between two plates while injecting a predetermined gas, and is placed on a lower stage using a plasma generated between two plates. The plasma is exposed to the substrate perpendicularly to the substrate. As shown in the upper image of FIG. 5, in the remote plasma method, a sheath, which is a region in which light emission is poor, is large at the interface between the substrate and the plasma, and high energy radicals or ions are hardly formed between the substrate and the reactor. Therefore, the corresponding energy of the activated radical is only enough to break the binding chain of OO, CN, C-Cl, CC, CO, CH, etc. of the plastic polymer compound, and H-Cl, HH, OH, O = O Since the bond chains of C, C, and C are difficult to break, the material of the plastic substrate that can be applied may be limited. In Fig. 5, the solid circle means activated high energy radicals or ions, and the dashed circle means unactivated radicals or ions.

반면, 도 4를 참조하면, 다이렉트 플라즈마는, 기판을 홀딩하기 위한 스테이지(26) 하부의 접지 플레이트(25)와 상부의 RF 파워 플레이트(27) 사이에 가스를 주입하면서 플라즈마를 발생시켜서, 스테이지(26)에 놓인 기판에 평행하게 플라즈마를 노출시켜 처리하는 방식이다. 도 5의 오른쪽 그림과 같이, 다이렉트 플라즈마 방식에서는 기판과 플라즈마 사이의 경계면에서 발광이 저조한 영역인 쉬쓰(Sheath)가 매우 작으며, 기판과 반응기 사이에 고에너지 라디칼(radical)이나 이온 등이 형성되도록 표면 화학 반응이 유도될 수 있다. On the other hand, referring to FIG. 4, the direct plasma generates a plasma while injecting a gas between the ground plate 25 under the stage 26 and the RF power plate 27 on the upper side to hold the substrate, thereby generating the stage ( And plasma treatment in parallel to the substrate placed on the substrate. As shown in the right figure of FIG. 5, in the direct plasma method, a sheath, which is a region in which light emission is poor, is very small at the interface between the substrate and the plasma, and high energy radicals or ions are formed between the substrate and the reactor. Surface chemical reactions can be induced.

도 6과 같이, 전자 밀도(ns)가 준 중성 영역(Quasi Neutral Region)인 벌 크(bulk)에서의 전자 밀도(neo)의 0.6정도부터 기판까지에 해당하는 쉬쓰 영역(Positive Space Charge Region)에서, RF 파워의 대부분의 전위가 강하하게 되고, 이온(+) 밀도(nion)가 전자 밀도(ns) 보다 크다. As shown in FIG. 6, a positive space charge region corresponding to the substrate from about 0.6 of the electron density n eo in the bulk having a quasi neutral region of the electron density n s to the substrate. ), Most of the potential of the RF power drops, and the ion density n ion is greater than the electron density n s .

기판의 표면 처리는 이와 같은 쉬쓰 영역에서 이루어지며, 다이렉트 플라즈마에서는, 이와 같은 쉬쓰 영역이 기판으로터 매우 작은 거리까지, 예를 들어, 기판으로부터 1mm 이하의 거리까지만 형성되도록 함으로써, 다이렉트 플라즈마에 의한 고에너지 라디칼이나 이온이 플라스틱 고분자 화합물의 O-O, C-N, C-Cl, C-C, C-O, C-H 등의 결합 사슬 뿐만 아니라, H-Cl, H-H, O-H, O=O, C=C, C=O 등의 결합 사슬까지도 충분히 끊을 수 있도록 하여, 위와 같은 거의 모든 플라스틱 고분자 화합물에 적용될 수 있을 것이다.The surface treatment of the substrate is performed in such a sheath region, and in direct plasma, such a sheath region is formed only by a very small distance from the substrate, for example, up to a distance of 1 mm or less from the substrate. Energy radicals and ions are not only bound to chains of plastic polymer compounds, such as OO, CN, C-Cl, CC, CO, CH, but also H-Cl, HH, OH, O = O, C = C, C = O, etc. It can be applied to almost all of the above plastic polymer compounds by allowing the bond chain to be sufficiently broken.

또한, 리모트 플라즈마는 스테이지 하부의 접지 처리 등에 따라 영향을 받아 균일하지 못한 플라즈마를 형성하는 경우가 있으므로, 이와 같은 다이렉트 플라즈마를 이용하여 상압(대기압)에서 균일하고 안정된 플라즈마를 형성하는 것이 바람직하다. 특히, 다이렉트 플라즈마는 가로 및 세로 30cm 이상의 대면적 기판에 대하여도 균일하고 안정된 플라즈마 처리가 가능하다.In addition, since the remote plasma may be affected by the grounding treatment under the stage and the like and may form a non-uniform plasma, it is preferable to form a uniform and stable plasma at normal pressure (atmospheric pressure) using such a direct plasma. In particular, the direct plasma is capable of uniform and stable plasma processing even for large area substrates of 30 cm or more in width and length.

이와 같은 다이렉트 플라즈마 방식의 상압 플라즈마 반응기로 상판 또는 하판이 하나씩 이송되면, 각 기판을 위와 같은 다이렉트 플라즈마 방식에 따라 플라즈마 처리하여 표면개질한다(S130). 이때의 플라즈마 발생은 RF 파워의 50내지 300W 조건에서 처리되고, 각 기판에 형성된 채널 등의 패턴이 손상되지 않을 정도 에서 표면 개질 효과가 있는 강력하고 적절한 RF 파워가 요구된다. 경우에 따라서는, 각 기판에 대하여 100W 정도에서 2회 이상, 예를 들어, 5회 정도 반복 처리하여 원하는 표면 개질 효과를 얻는 것도 가능하다.When the upper plate or the lower plate is transferred to the atmospheric pressure plasma reactor of the direct plasma method as described above, each substrate is subjected to plasma treatment according to the direct plasma method as described above (S130). Plasma generation at this time is processed under the conditions of 50 to 300W of the RF power, and a strong and appropriate RF power having a surface modification effect is required to the extent that the patterns of channels and the like formed on each substrate are not damaged. In some cases, it is also possible to obtain a desired surface modification effect by repeating the treatment twice or more, for example, about five times at about 100W for each substrate.

예를 들어, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)의 경우에, 위와 같은 다이렉트 플라즈마 처리에 의하여 C-H, C-C, O=C-O 사슬이 끊어지면서, OH (Hydroxyl), C=O (Carbonyl) 사슬을 다량 만듦으로써 분자들의 이동이 자유로운 상태로 되고, 이에 따라 물과의 접촉각(친수성)이 낮아져 표면 접착성(adhesion)을 증가시킬 수 있게 된다. 다른 플라스틱에 대하여도 유사한 원리에 따라 친수성으로의 표면 개질이 가능하다. For example, in the case of polymethyl methacrylate (PMMA), CH, CC, O = CO chains are broken by the direct plasma treatment as described above, and a large amount of OH (Hydroxyl) and C = O (Carbonyl) chains are produced. As a result, the movement of molecules is free, thereby lowering the contact angle (hydrophilicity) with water, thereby increasing the surface adhesion. Similar principles for other plastics allow surface modification to hydrophilicity.

또한, 이때, 플라즈마 발생을 위하여 기판을 홀딩하는 스테이지와 RF 파워가 인가되는 플레이트 사이에 산소 가스와 비활성 가스로서 아르곤 가스, 또는 헬륨 가스의 분위기를 형성한다. 이들 산소 가스, 아르곤 가스, 또는 헬륨 가스는 분당 0.01 내지 2 리터의 유속으로 주입되고, 바람직하게는 비활성 가스(아르곤/헬륨 가스)를 분당 1~2 리터 유속으로 주입하고, 산소 가스를 비활성 가스(아르곤/헬륨 가스)의 0.2내지 10% 중량, 예를 들어, 2% 중량 등으로 분당 0.01~2 리터 유속으로 주입하는 것이 바람직하다. 이와 같이 상압에서 이루어지는 플라즈마를 이용하여 플라스틱류를 표면개질함으로써, 마이크로 채널 등의 기판 패턴의 특성을 변화시키지 않으면서도 상판과 하판의 접착력을 강화시켜서 두 기판을 압착하여 붙임으로써, 두 기판이 균일하고 안정하게 합착되도록 할 수 있다. In addition, at this time, an atmosphere of argon gas or helium gas as an oxygen gas and an inert gas is formed between the stage holding the substrate for plasma generation and the plate to which RF power is applied. These oxygen gases, argon gas, or helium gas are injected at a flow rate of 0.01 to 2 liters per minute, preferably inert gas (argon / helium gas) is injected at a flow rate of 1-2 liters per minute, and oxygen gas is injected into the inert gas ( Argon / helium gas) is preferably injected at a flow rate of 0.01 to 2 liters per minute at 0.2 to 10% by weight, for example 2% by weight. Thus, by modifying the surface of the plastics using a plasma formed at atmospheric pressure, the two substrates are uniform by pressing and bonding the two substrates by strengthening the adhesion between the upper plate and the lower plate without changing the characteristics of the substrate pattern such as the microchannel. It can be made to adhere stably.

이와 같은 플라즈마 처리가 각 기판에 대하여 수행된 후에는, 플라즈마 처리 되어 표면개질된 두 기판을 소정의 압착기로 이송하고(S140), 개질된 면이 서로 마주보도록 포개어 서로 압착시켜서 합착함으로써, 두 기판을 붙인다(S150). 이때의 합착 조건은 온도 섭씨 60 내지 150도씨 이내의 전이 온도 이하, 예를 들어, 80도씨(예를 들어, PMMA인 경우), 압력 1.25 기압 내지 5기압 이내, 예를 들어, 3기압, 및 시간 5내지 30분 이내, 예를 들어, 10분에서 두 기판을 압착하여 붙이게 된다. 특히, 여기서 합착 온도는 플라스틱의 종류에 따라 달라질 수 있는데, 고상에서 액상으로 진행하기 이전의 중간 전이온도가 플라스틱마다 다를 수 있기 때문이다. 예를 들어, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)인 경우에, 위와 같은 다이렉트 플라즈마 처리에 의하여 전이 온도 범위 이하인 80도씨 정도의 저온에서 합착하는 것이 가능하며, 사이클론올레핀(COC)인 경우에, 전이 온도 범위 이하인 130 도씨 정도의 저온에서 합착하는 것이 가능하다. 기존의 열압착 방식의 합착에서는 전이온도 이상으로 온도를 올려 플라스틱 상태를 변형함으로써 합착되도록 하였으나, 본 발명에서는 다이렉트 방식의 상압 플라즈마에 의한 표면 개질에 따라 전이 온도 범위 이하의 저온에서도 마이크로 채널 등의 패턴 변형이 이루어지지 않도록 하면서도 안정된 합착이 이루어질 수 있도록 하였다. After the plasma treatment is performed on each substrate, the two substrates that have been plasma-treated and are surface-modified are transferred to a predetermined press (S140), and the two substrates are stacked by pressing each other so that the modified surfaces face each other, and then bonding them together. Attach (S150). The bonding condition at this time is a transition temperature of 60 to 150 degrees Celsius or less, for example, 80 degrees Celsius (for example, for PMMA), a pressure of 1.25 atmospheres to 5 atmospheres, for example, 3 atmospheres, And within two to five minutes of time, for example, ten minutes. In particular, the bonding temperature here may vary depending on the type of plastic, since the intermediate transition temperature before proceeding from the solid phase to the liquid phase may vary from plastic to plastic. For example, in the case of polymethyl methacrylate (PMMA), it is possible to bond at a low temperature of about 80 degrees Celsius which is below the transition temperature range by the direct plasma treatment as described above, and in the case of cyclone olefin (COC), It is possible to bond at a low temperature of about 130 degrees Celsius which is below the temperature range. In the conventional thermocompression bonding method, the plastic state is modified by raising the temperature above the transition temperature, but in the present invention, the microchannel or the like is patterned even at a low temperature below the transition temperature range according to the surface modification by the atmospheric pressure plasma of the direct method. It is possible to achieve a stable bonding while preventing the deformation.

이와 같이, 상판과 하판이 합착되어, 도 7과 같이, 소정 목적의 마이크로 칩이 완성될 수 있다. 예를 들어, 마이크로칩의 시료 투입구에 적혈구, 백혈구 또는 혈소판 등과 같은 혈액 세포군이나, 오줌, 타액 또는 척수액 등에 들어 있는 세포군, 맥주와 같은 발효식품에서의 효모군, 수용액 상에 들어 있는 박테리아군, 극소 플랑크톤, 주스, 케찹, 우유 등과 같은 현탁액 속에 들어 있는 세포와 불순물, 포 유류의 생식 세포군, 불완전 용해된 혼탁액 속에 들어있는 불순물, 수용액이나 용제에 섞여 있는 각종 금속 결정이나 비금속 결정등과 같이 수 마이크로미터에서 수십 마이크로미터의 입자를 포함하는 해당 시료를 투입하고 마이크로 채널을 통하여 소정의 배출구로 이동하는 마이크로 입자에 대하여 광학 현미경이나 CCD 카메라를 장착한 분석 장비를 통하여 관찰하고 계수 등의 측정을 수행할 수 있다. As such, the upper plate and the lower plate may be bonded together, and as shown in FIG. 7, a microchip of a predetermined purpose may be completed. For example, a microchip sample inlet, a blood cell group such as red blood cells, white blood cells or platelets, a cell group in urine, saliva or spinal fluid, a yeast group in fermented foods such as beer, a bacterial group in an aqueous solution, and a microorganism. Micros such as cells and impurities in suspensions such as plankton, juice, ketchup and milk, germ cell populations in mammals, impurities in incompletely dissolved turbidity, and various metal and nonmetallic crystals in aqueous solutions or solvents. Inject a sample containing several tens of micrometers from the meter, and observe the microparticles moving through the microchannel to a predetermined outlet through an analysis equipment equipped with an optical microscope or a CCD camera. Can be.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. As described above, optimal embodiments have been disclosed in the drawings and the specification. Although specific terms have been used herein, they are used only for the purpose of describing the present invention and are not intended to limit the scope of the invention as defined in the claims or the claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible from this. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

도 1은 일반적인 플라스틱 마이크로 칩의 제작을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining the manufacture of a general plastic microchip.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 플라스틱 마이크로 칩의 제작을 설명하기 위한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating the manufacture of a plastic microchip according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 리모트 플라즈마 방식을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a remote plasma method according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 다이렉트 플라즈마 방식을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining a direct plasma method according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 리모트 플라즈마 방식과 다이렉트 플라즈마 방식 간의 기판 표면 화학 반응과 쉬쓰를 비교하기 위한 도면이다.5 is a view for comparing the substrate surface chemical reaction and the sheath between the remote plasma method and the direct plasma method according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 기판과 플라즈마 사이의 쉬쓰 형성에 대하여 설명하기 위한 도면이다. 6 is a view for explaining the formation of the sheath between the substrate and the plasma according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 제작되는 마이크로 칩의 일례를 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining an example of a microchip manufactured according to an embodiment of the present invention.

Claims (10)

상판과 하판으로 이루어지는 플라스틱류의 두 기판을 합착하여 마이크로칩을 제조하는 방법에 있어서,In a method of manufacturing a microchip by bonding two substrates of plastics consisting of an upper plate and a lower plate, 상기 두 기판을 하나씩 대기압에서 플라즈마 처리하여 표면개질하는 단계; 및Surface modification of the two substrates, one by one, at atmospheric pressure; And 플라스틱 전이 온도 범위 보다 낮은 온도에서 상기 두 기판의 개질된 면이 서로 붙도록 상기 두 기판을 압착하여 합착하는 단계를 포함하고,Pressing and bonding the two substrates such that modified surfaces of the two substrates adhere to each other at a temperature lower than a plastic transition temperature range, 상기 표면개질하는 단계에서 다이렉트 플라즈마를 이용하여 기판으로부터 1mm 이하의 거리까지 플라즈마 쉬쓰(Sheath)를 형성하여 표면개질하는 것을 특징으로 하는 마이크로칩 제조 방법.And modifying the surface by forming a plasma sheath up to a distance of 1 mm or less from the substrate using the direct plasma in the surface modifying step. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 표면개질하는 단계는,The method of claim 1, wherein the surface modification step, 상기 대기압에서 플라즈마 발생을 위하여, 아르곤, 또는 헬륨 중 어느 하나 이상의 비활성가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 마이크로 칩 제조 방법.Microchip manufacturing method characterized in that for generating the plasma at the atmospheric pressure, at least one of an inert gas of argon or helium. 제5항에 있어서, 상기 대기압에서 플라즈마 발생을 위하여, 상기 비활성 가스 대비 0.2% 내지는 10%의 산소를 사용하는 것을 특징으로 하는 마이크로 칩 제조 방법.The method of claim 5, wherein 0.2% to 10% oxygen is used in comparison with the inert gas to generate plasma at the atmospheric pressure. 제1항에 있어서, 상기 대기압에서 플라즈마 처리하여 표면개질하는 단계 전에,According to claim 1, Before the surface modification by plasma treatment at atmospheric pressure, 에탄올, 또는 이소프로필 중 어느 하나 이상의 알코올류를 이용하여 상기 두 기판을 세척하는 단계Washing the two substrates using alcohols of at least one of ethanol or isopropyl 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로칩 제조 방법.Microchip manufacturing method characterized in that it further comprises. 제1항에 있어서, 상기 합착하는 단계는,The method of claim 1, wherein the bonding step, 압력이 1.25 기압 내지 5기압 이내, 및 시간이 5내지 30분 이내에서 두 기판을 압착하여 붙이는 것을 특징으로 하는 마이크로칩 제조 방법.A method of manufacturing a microchip, comprising: bonding two substrates by pressing the substrate at a pressure of 1.25 atmospheres to 5 atmospheres and a time of 5 to 30 minutes. 제1항에 있어서, 상기 플라스틱류는 투광성 플라스틱으로서 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 사이클론올레핀(COC) 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리 카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스틸렌(PS), 또는 폴리올레핀(POC) 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로칩 제조 방법.The method of claim 1, wherein the plastics are light transmissive plastics such as polymethyl methacrylate (PMMA), cyclone olefin (COC) resin, polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), polyethylene (PE), polypropylene ( PP), polystyrene (PS), or polyolefin (POC) resin comprising a microchip manufacturing method. 제1항의 방법에 따라 제조된 마이크로칩.Microchip manufactured according to the method of claim 1.
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