KR101470819B1 - 형광 신호 증폭 기판 제조 방법과 이 방법을 이용한 ｄｎａ 및 단백질 마이크로어레이칩 - Google Patents

형광 신호 증폭 기판 제조 방법과 이 방법을 이용한 ｄｎａ 및 단백질 마이크로어레이칩 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 스탬프 기판 상에 나노 구조물을 준비하는 단계; 상기 나노 구조물 상에 메인 기판을 배치하는 단계; 상기 메인 기판 상에 상기 나노 구조물에 대응하는 나노 패턴이 형성되도록 하는 단계; 상기 나노 패턴 상에 회전 경사 증착 공정에 의해 금속층을 형성하는 단계; 를 포함하는 형광 신호 증폭 기판 제조 방법을 제공한다.
본 발명은, 기판 상에 나노 구조물을 균일하게 형성하고, 나노 구조물 상에는 증착 또는 회전 경사 증착에 의해 금속층을 형성하여 균일한 형광신호 증폭 특성을 나타내고, 기판상의 나노 구조물에 비금속층을 증착하고, 그 상부에 금속층을 증착하여 나노 구조물의 사이에서 발생하는 전자기장의 세기가 증가되도록 하며, 기판 상의 나노 구조물에 회전 경사 증착에 의해 나노로드를 형성하여, 표면적 증가와 표면 플라즈몬 효과에 의해 형광 신호 증폭 특성을 향상시키는 효과를 갖는다.

Description

형광 신호 증폭 기판 제조 방법과 이 방법을 이용한 ＤＮＡ 및 단백질 마이크로어레이칩{Fabrication method for fluorescence signal amplification substrate and the micro array chip thereby}
본 발명은 형광 신호 증폭 기판 제조 방법과 이 방법을 이용한 DNA 및 단백질 마이크로 어레이칩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 나노 구조물을 형성한 후 그 상부에 금속층을 형성하여 형광 신호의 증폭과 검출 감도를 향상시킬 수 있도록 하는 형광 신호 증폭 기판 제조 방법과 이 방법을 이용한 DNA 및 단백질 마이크로 어레이칩에 관한 것이다.
마이크로어레이 바이오칩은 고체 기판표면에 DNA, 단백질, 세포등과 같은 생체물질을 고밀도로 집적한 것을 말하며 이를 이용해 생물학적 정보를 얻음으로써 유전자 발현양상, 유전자 결함, DNA-Protein 상호작용, Protein-Protein 상호작용, Chemical-Protein 상호작용, 질병진단 등의 목적을 수행하는 유용한 도구로 사용 된다.
마이크로어레이 바이오칩의 분석장치는 형광, 화학발광, 질량분석, SPR 등의 검출기술을 사용할 수 있다.
마이크로어레이 바이오칩의 분석장치 중 형광물질을 시료에 표지하고 형광스캐너로 분석하는 형광표지분석법이 보편적으로 사용된다.
마이크로어레이 바이오칩의 분석 시, 종래에는 평판 형태의 기판에 생체수용기를 부착하고 형광물질이 표지된 시료를 투입한 후, 분석 작업이 이루어졌다. 이때, 평판 형태의 기판은 표면적이 제한되므로 기판 상에 부착되는 생체수용기의 양이 제한되고, 이에 따라 발광되는 형광 신호도 제한되므로, 낮은 농도의 시료에 대해서는 분석의 신뢰성이 낮은 문제점이 있다.
이러한 문제점의 해결을 위해 형광 분석법의 감도를 향상시킬 수 있는 기술이 다방면으로 개발되고 있다.
형광 분석법의 감도를 향상 시키는 방법은 크게 형광 물질 자체의 특성을 향상 시키는 방법과 마이크로어레이 바이오칩을 위한 기판의 표면적을 넓히거나, 생체수용기의 부착특성을 높이거나, 광 공진기 기능을 부여하여 형광 신호를 증폭시키는 방법으로 나뉜다.
이중 광 공진기 기능의 기판을 사용하는 형광 분석법의 감도 향상 방법은, 형광 물질에서 발생하는 형광신호가 형광물질 주위의 전자기장에 의해 영향을 받으며 공학적으로 제어된 전자기장하에서 형광 분석법을 사용하는 경우에는 동일한 형광 물질이 부착된 일반적인 평면 기판을 사용하는 형광 분석법 보다 높은 측정 민감도를 얻을 수 있는 사실에 기인한 것이다.
또한, 높은 측정 민감도를 얻을 수 있는 형광신호증폭 기판의 구현을 위해 금속 나노 입자 주변에서 발생하는 표면 플라즈몬 공진 효과에 의한 전자기장의 증폭효과를 이용하는 금속 나노구조 형광 기판이 제안되었으며, 금속 나노 구조 형광 기판의 제작을 위해 University of Lecce 의 연구진은 Electron beam lithography 공정을 통해 나노 크기의 삼각형 금 나노입자 배열을 기판상에 형성하여 형광 신호의 증폭 효과를 검증한 바 있다. [P. P. Pompa, L. Martiradonna, A. Della Torre, F. Della Sala, L. Manna, M. De Vittorio, F. Calabi, R. Cingolani and R. Rinaldi, "Metal-enhanced fluorescence of colloidal nanocrystals with nanoscale control", Nature Nanotechnology 1, 126 - 130 (2006)]
그러나 Electron beam lithography 공정을 이용한 금속 나노 구조의 제작공정은, 일반적으로 슬라이드 글라스 크기 (1 X 3 inch2 ) 로 제작되어야 하며 1회용으로 사용되는 마이크로어레이 바이오칩의 특성을 고려할 때, 상용화에 있어 대면적 화 및 저가화에 큰 어려움이 있다.
한편, 대한민국 특허출원 10-2011-0062738호에는 대면적 저가 금속 나노구조 생성방법인 회전 경사 증착 공정을 이용하여 금속 나노구조 형광 신호 증폭 기판을 제작하는 기술이 개시되었다.
상기한 회전 경사 증착 공정의 경우, 나노 구조의 형상 제어의 한계로 인해 동일 공정에서 제작된 기판 간에 나노구조의 차이가 존재하며, 하나의 기판 내부에서도 위치에 따라 나노구조의 차이가 존재하게 된다. 이러한 나노구조의 불균일 및 비 재현성은 형광신호 증폭 특성의 불균일 및 비 재현성 문제로 나타나게 된다. 또한 제작되는 나노구조의 형상 제어에 한계를 갖는 회전 경사 증착 공정의 특성상 최적의 나노구조 형상을 구현하여 형광 신호 증폭 효과를 최대화 함에 어려움이 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 나노 복제 공정에 의해 나노 구조물을 형성하고, 나노 구조물 상에는 증착 또는 회전 경사 증착에 의해 금속층을 형성하여 형광신호 증폭 특성을 최대화할 수 있도록 하는 형광 신호 증폭 기판 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 증폭된 형광 신호의 균일성 및 재현성이 향상되도록 하는 형광 신호 증폭 기판 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 스탬프 기판 상에 나노 구조물을 형성하는 단계; 상기 스탬프 기판을 이용하여 메인 기판 상에 상기 나노 구조물에 대응하는 나노 패턴을 형성하는 단계; 상기 나노 패턴 상에 증착 공정에 의해 금속층을 형성하는 단계; 를 포함하는 형광 신호 증폭 기판 제조 방법을 제공한다.
상기 나노 구조물은, 롤 나노 복제 공정에 의해 형성될 수 있다.
상기 메인 기판은, 상기 나노 구조물에 접하는 패턴 형성층과, 상기 패턴 형성층의 후면에 접하여 상기 패턴 형성층을 지지하는 지지 기판을 포함할 수 있다.
상기 지지 기판은, 유리 또는 플라스틱 필름 형태일 수 있다.
상기 나노 패턴은, 사출 성형, 핫엠보싱, 가열 또는 자외선 나노 임프린팅, 롤 나노 임프린팅, 유리성형 공정 중 하나의 공정에 의해 형성될 수 있다.
상기 금속층은 은(Ag) 또는 금(Au)을 포함할 수 있다.
상기 금속층은 상기 나노 패턴상에 회전 경사 증착공정에 의해 형성될 수 있다.
상기 금속층 상부에 추가로 회전경사 증착공정을 통해 나노로드 형태의 구조물을 형성 할 수 있다.
상기 나노 패턴 형성 단계를 수행한 후, 상기 나노 패턴 상에 이산화규소(SiO2)를 포함하는 비금속층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 비금속층은 화학적 진공 증착에 의해 형성될 수 있다.
상기 비금속층은 상기 나노 패턴의 상부와 측면에 형성될 수 있다.
상기 금속층의 상부에 회전 경사 증착 공정을 이용하여 나노 로드를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 나노 로드는 금(Au)또는 은(Ag) 또는 이산화규소(SiO2)를 포함할 수 있다.
다른 한편, 본 발명은 상기 형광신호 증폭기판제조방법으로 제조된 형광신호 증폭기판에 단백질 또는 DNA를 고밀도로 집적하여 제조된 DNA 및 단백질 마이크로어레이칩을 제공한다.
상기와 같은 본 발명은, 기판 상에 나노 복제 공정에 의해 나노 구조물을 균일하게 형성하고, 나노 구조물 상에는 증착 또는 회전 경사 증착에 의해 금속층을 형성하여 균일한 형광신호 증폭 특성을 나타내고, 형광 신호 증폭 특성이 향상되는 효과를 갖는다.
또한, 기판상의 나노 구조물에 비금속층을 증착하고, 그 상부에 금속층을 증착하여 나노 구조물간의 간격을 감소시켜, 나노 구조물의 사이에서 발생하는 전자기장의 세기가 증가되도록 하고 이에 따라 형광 신호 증폭 특성이 향상되는 효과를 갖는다.
또한, 기판 상의 나노 구조물에 회전 경사 증착에 의해 나노로드를 형성하여, 표면적 증가와 표면 플라즈몬 효과에 의해 형광 신호 증폭 특성을 향상시키는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 형광 신호 증폭 기판의 제작을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 형광 신호 증폭 기판의 제작을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 비금속측의 두께에 따른 나노 구조물간의 간격 변화의 일예를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2의 (c)에 도시된 금속층이 형성된 형광신호 증폭 기판의 SEM 사진이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 형광 신호 증폭 기판의 제작을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 형광 신호 증폭 기판의 제작을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 형광신호 증폭 기판을 이용한 형광 신호 증폭 특성을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 형광신호 증폭 기판의 전자기장 해석 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 형광 신호 증폭 기판의 제작을 나타내는 도면이다.
도 1의 (a)는 나노 패턴 기판의 제작에 사용되는 스탬프 기판(110)의 구성의 일 예를 나타낸다.
도 1의 (a)를 참조하면, 스탬프 기판(110) 상에는 소정의 깊이를 갖는 홈 형태의 형성되는 나노 구조물인 나노 케비티(112)가 일정한 간격으로 복수개로 형성된다. 여기서, 나노 케비티(112)는 원통형 스탬프를 이용한 롤 나노 복제 공정에 의해 형성될 수 있다. 롤 나노 복제 공정은 이 분야에서는 널리 알려진 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 나노 케비티(112)는 유리 기판 상에 유리 성형(glass molding) 공정에 의해 직접 형성될 수 있다.
여기서, 도 1의 (a)에서는 나노 케비티(112)는 나노 그레이팅 구조 혹은 원형, 사각형, 삼각형의 나노 구조가 사각 배열(rectangular) 혹은 6각 배열 (hexagonal) 로 형성될 수 있다.
도 1의 (b)를 참조하면, 스탬프 기판(110) 상에 대하여 메인 기판(120)를 배치한다. 메인 기판(120)은 나노 구조물에 접하여 패턴이 형성되는 패턴 형성층(122)과 패턴 형성층(122)의 후면에 부착되어 패턴 형성층을 지지하는 지지 기판(124)을 포함한다. 이때, 지지 기판(124)은 유리 또는 플라스틱 필름 형태일 수 있다.
지지 기판(124)은 패턴 형성층(122)에 별도의 접착 공정에 의해 부착될 수 있다.
메인 기판(120)의 패턴 형성층(122)이 스탬프 기판(110)의 나노 구조물에 접하도록 한 후, 핫엠보싱(hot embossing) 공정 또는 가열/자외선 나노 임프린팅 공정(Thermal/UV nano imprinting)을 수행하여, 메인 기판(120)의 패턴 형성층(122) 상에 스탬프 기판(110)의 나노 케비티(112)에 대응하는 형태의 나노 패턴(126)이 형성되도록 한다.
도 1의 (c)를 참조하면, 스탬프 기판(110)에서 메인 기판(120)을 분리한다. 이때, 분리된 메인 기판(120) 상에는 나노 패턴(126)이 형성되어 있음을 알 수 있다.
도 1의 (d)를 참조하면, 메인 기판(120) 상의 나노 패턴(126)에 대하여 금속 증착 공정을 수행하여 소정의 금속층(128)이 형성되도록 하여, 형광신호증폭기판(100)을 완성하도록 한다. 금속층(128)은 나노 패턴(126)의 상부와 나노 패턴(126) 사이 공간의 저면에 형성될 수 있다.
여기서, 금속층(128)은 메인 기판(120) 상의 나노 구조물에 대응하여 형상이 결정된다. 이때, 균일한 나노 구조물을 높은 재현성으로 구현할 수 있는 나노 복제 공정의 특성에 의해, 제작된 나노 패턴(126)은 높은 균일성과 재현성을 가지며, 이로인해 금속층 (128) 도 높은 균일성과 재현성을 갖는다. .
상기와 같이 제작된 형광신호증폭기판(100)에 대하여, 형광 신호 분석을 위해 형광물질의 여기파장 레이저가 조사되면 금속층(128) 주위에 표면 플라즈몬 공진 효과에 의한 강화 전자기장이 형성되어 형광 물질의 신호 증폭 효과를 구현할 수 있다.
한편 도시하지는 않았으나, 제작된 형광신호증폭기판 (100) 상에 비금속층(228)을 추가로 증착하여 생체 수용기 부착을 용이하게 하고, 형광물질의 퀀칭(Quenching)을 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 형광 신호 증폭 기판의 제작을 나타내는 도면이다.
도 2의 (a)는 형광 신호 증폭 기판의 제작에 사용되는 메인 기판(220)을 나타낸다. 이때, 메인 기판(220)은 상기한 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이, 메인 기판(220) 상에는 나노 패턴(226)이 형성되어 있다. 본 실시예에서 사용되는 메인 기판(220)의 제작은, 이전의 실시예에서의 메인 기판 제작과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2의 (b)는 메인 기판(220) 상의 나노 패턴(226)에 비금속층(228)이 형성되어 있음을 나타내고 있다. 여기서, 비금속층(228)은 이산화규소(SiO2)를 포함한다. 비금속층(228)은 물리적 진공증착 (Physical Vapor Deposition) 또는 화학적 진공 증착(Chemical Vapor Deposition)에 의해 형성될 수 있다. 비금속층 (228)의 형성 목적은 도시된 바와 같이 비금속층(228)을 나노 패턴(226)의 상부와 측면에 형성하여 나노패턴(226) 간의 간격을 최소화 하는 것이므로, 화학적 진공 증착으로 제작되는 것이 더욱 바람직 하다.
비금속층(228)의 두께 변화에 따라 나노 구조물의 간격이 변화될 수 있다. 여기서, 비금속층(228)의 두께는 20 내지 250nm 일 수 있으나, 사용자의 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 비금속층(228)의 두께와 나노 구조물의 관계에 대해서는 후술하기로 한다.
도 2의 (c)는 비금속층(228) 상에 금속 증착 공정을 수행하여 소정의 금속층(230)이 형성되도록 하여 형광신호 증폭 기판(200)이 완성됨을 나타낸다. 이때, 금속층(230)은 나노 패턴(226) 상부와 나노 패턴(226) 사이 공간의 저면 측에 형성될 수 있다. 여기서, 금속층(230)은 은(Ag)을 포함할 수 있다. 이외에도 금속층(230)은 금(Au)을 포함할 수 있다.
도 3은 도 2의 (b)에 도시된 비금속측(230)의 두께에 따른 나노 구조물간의 간격 변화의 일예를 나타내는 도면이다.
도 3에서 사용된은 메인 기판(220) 상에 형성되는 나노 구조물은 직경 80nm, 높이 100nm, 중심점간의 거리가 400nm 인 도트(dot) 패턴 형태이다. 나노 구조물은 사용자의 필요에 따라 사각형 등 다른 형태로 형성될 수도 있다.
도 3의 (a) 내지 (e)는 나노 구조물 상에 각각 50, 100, 150, 200 nm 두께의 SiO2 재질의 비금속층(228)이 증착된 경우 패턴의 변화를 나타내고 있다. 비금속층(228)은 나노 구조물의 측면에도 증착되므로, 비금속층의 증착 두께가 증가함에 따라 나노 구조물의 전체적인 직경이 증가하고, 이에 따라 나노 구조물간의 간격이 감소함을 알 수 있다.
도 4는 도 2의 (b)에 도시된 직경 80nm 높이 100nm 주기 400nm 의 도트 패턴 형태의 나노 구조물 상에 100nm 두께의 SiO2 비금속층(228)을 증착한 메인기판(220)에, 금속층이 형성된 형광신호 증폭 기판의 SEM 사진이다.
도 4를 참조하면, 직경 80nm 높이 100nm 주기 400nm 의 도트 패턴 형태의 나노 구조물 상에 100nm 두께의 SiO2 를 포함하는 비금속층(228)을 증착 형성하고, 한 상태에서, 비금속층(228) 상에 200nm 두께의 은(Ag)을 포함하는 금속층을 증착 형성하였을 나타내고 있다. 도 4의 (a)와 (b)는 서로 다른 확대율을 나타내는 사진이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 형광 신호 증폭 기판의 제작을 나타내는 도면이다.
도 5의 (a)는 형광 신호 증폭 기판의 제작에 사용되는 메인 기판(320)을 나타낸다. 이때, 상기한 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이, 메인 기판(320) 상에는 나노 패턴(326)이 형성되어 있다. 메인 기판(320)의 제작은 이전의 실시예와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
메인 기판(320) 상의 나노 패턴(326) 상에 금속층(328)을 형성하여, 형광 신호 증폭 기판(300)이 완성됨을 나타낸다. 이때, 금속층(328)의 형성은 회전 경사 증착 공정에 의해 이루어질 수 있다.
한편, 이전의 실시예에서 사용했던 증착 공정은 시료의 입사방향에 기판을 수직으로 위치시키는 반면, 본 실시예에서 사용하는 회전 경사 증착 공정은 기판을 재료의 입사 방향에 대해 15ㅀ이하의 각도를 갖도록 위치시킨 후 기판의 회전속도를 0 ~ 10 rpm 내외로 설정한 상태에서 회전 경사 증착공정이 수행된다. 도 5의 (b)와 (c)에 도시되어 있는 바와 같이, 나노 패턴(326)이 형성된 메인 기판(320) 상에 회전 경사 증착 공정을 수행하는 경우 나노 패턴(326)의 상부에만 금속층(328)이 형성될 수 있다.
회전 경사 증착 공정 수행시, 메인 기판(328)은 연속적으로 회전할 수 있으나, 일정 각도 회전 후, 정지하고 이후 일정 시간 경과 후 다시 회전한 후 정지 하는 방식으로 수행될 수도 있다. 회전 경사 증착 공정은 이 분야에서는 널리 알려진 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에서, 나노 패턴(326) 상에 형성된 금속층(328)은 이웃하는 금속층과 명확하게 분리된 형태로서, 상대적으로 보다 높은 강화 전자기장을 형성할 수 있으며 이로 인해 형광 신호 증폭 특성을 향상 시킬 수 있다.
한편, 메인 기판 형광 신호 증폭 면적 확대를 위한 나노 로드가 추가로 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 형광 신호 증폭 기판의 제작을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같은 형광 신호 증폭 기판의 상부로 회전 경사 증착 공정을 통해 나노 로드(440)가 형성되어 있는 형광 신호 증폭 기판(400)이 완성됨을 나타낸다.
상기와 같이 나노 로드(440)의 형성에 의해 형광 신호를 증폭하는 표면적이 증가되면, 생체 수용기의 부착 면적 증대 효과와 형광 신호 증폭 특성을 구현할 수 있다.
도 6의 경우, 본 발명의 제2 실시예에 의한 형광 신호 증폭 기판에 나노 로드를 형성하였으나, 이외에도 제1 실시예와 제3 실시예에 의한 형광 신호 증폭 기판에 나노 로드를 형성하여 생체 수용기의 부착 면적 증대 효과와 형광 신호 증폭 특성을 구현할 수 있다.
여기서, 나노 로드(440)는 비금속 재료(SiO2) 또는 금속 재료(Au 또는 Ag)로 형성될 수 있으며, 금속 재료로 형성되는 경우 나노 로드 구조에 의한 형광신호 증폭 특성을 추가로 얻을 수 있다.
도 7는 본 발명에 따른 형광신호 증폭 기판의 전자기장 해석 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7을 참조하면, 형광신호 증폭 기판은 나노 구조물의 표면 플라즈몬 효과에 의해 인접하는 나노 구조물 간의 간격이 최소화 되는 지점에서 가장 큰 강화 전자기장이 형성됨을 보여준다. 따라서, 나노 구조물 간의 간격을 최소화 하는 경우, 나노 구조물에 의한 강화 전자기장의 세기가 증대되어 궁극적으로 형광 신호 증폭 특성을 최대화 할 수 있음을 보여준다.
도 8은 본 발명의 일 실시예 따른 형광신호 증폭 기판을 이용한 형광 신호 증폭 특성을 나타내는 도면으로서, 도 8의 (a)는 일반 기판의 형광 신호 증폭 특성을 나타내고, 도 8의 (b)는 본 발명에 의한 형광신호 증폭 기판의 형광 신호 증폭 특성을 나타낸다.
우선, 일반 기판과 형광신호 증폭 기판의 표면에는 동일한 양의 형광 물질을 도포한다. 여기서, 도포되는 형광 물질은 Cy5 형광 물질이 부착된 Strepta-avidin (Sa-Cy5)으로서, 수용액 1ml 당 시료의 포함량이 100마이크로그램, 10마이크로그램, 1 마이크로그램 및 100 나노 그램인 네 종류의 시료를 준비한다. 그리고, 각각의 종류에 따라 2개의 스팟(spot)으로 각각의 기판에 도포하였으며, 이때 각각의 스팟에 도포된 시료의 양은 각 0.4 마이크로 리터 이다.
이후, 각각의 기판에 소정의 광을 조사한 후, 기판 상의 시료에서 발광되는 형광 신호는 마이크로 어레이 스캐너(Micro Array scanner)를 이용하여 분석된다.
도 8을 참조하면, 형광신호 증폭기판에서, 형광신호가 증폭되어 발광되었음을 알 수 있다. 또한, 일반 기판보다 증폭 정도가 큰 것을 알 수 있다.
도 8에 도시된 도면은, 본 발명의 제2 실시예에 의한 형광신호증폭기판을 이용한 결과이지만, 다른 실시예에 의한 형광신호증폭기판을 사용하는 경우에도 유사한 결과를 얻을 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 형광신호증폭 기판은 초기 시편에 대한 형광 신호 증폭 효과를 보여주며, 금속 나노구조의 형상 및 제작 공정이 최적화 되는 경우 신호 증폭 효과가 더욱 증대될 수 있다.
본 발명은, 기판 상에 나노 구조물을 균일하게 형성하고, 나노 구조물 상에는 증착 또는 회전 경사 증착에 의해 금속층을 형성하여 균일한 형광신호 증폭 특성을 나타내고, 기판상의 나노 구조물에 비금속층을 증착하고, 그 상부에 금속층을 증착하여 나노 구조물의 사이에서 발생하는 전자기장의 세기가 증가되도록 하며, 기판 상의 나노 구조물에 회전 경사 증착에 의해 나노로드를 형성하여, 표면적 증가와 표면 플라즈몬 효과에 의해 형광 신호 증폭 특성을 향상시키는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 의한 형광 신호 증폭 기판의 제조방법에 의하여 제조된 형광신호기판에 DNA 및 단백질 등과 같은 생체물질을 고밀도로 집적하여 DNA 및 단백질 마이크로어레이칩을 제조하여 사용할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100, 200, 300, 400: 형광신호증폭 기판
120, 220, 320, 420 : 메인 기판,
440: 나노 로드

Claims (15)

  1. 나노 패턴을 제작하기 위해 소정의 깊이를 갖는 홈 형태의 패턴을 갖는 나노 구조물이 형성된 스탬프 기판을 이용한 나노 복제 공정을 통해, 메인 기판상에 상기 나노 패턴을 형성하는 단계;
    상기 나노 패턴 상에 증착 공정에 의해 금속층을 형성하는 단계;
    를 포함하는 형광 신호 증폭 기판 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 나노 복제 공정은,
    원통형 스탬프를 이용한 롤 나노 복제 공정인, 형광 신호 증폭 기판 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 메인 기판은,
    상기 나노 구조물에 접하는 패턴 형성층과,
    상기 패턴 형성층의 후면에 접하여 상기 패턴 형성층을 지지하는 지지 기판을 포함하는 형광 신호 증폭 기판 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 지지 기판은,
    유리 또는 플라스틱 필름 형태인 형광 신호 증폭 기판 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 나노 패턴은,
    사출 성형, 핫엠보싱(hot embossing), 자외선 나노 임프린팅(UV nano imprinting), 롤 나노 임프린팅(roll nano imprinting), 유리성형 공정 중 하나의 공정에 의해 형성되는 형광 신호 증폭 기판 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 금속층은 은(Ag) 또는 금(Au)을 포함하는 형광 신호 증폭 기판 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 금속층은 상기 나노 패턴의 상부에 형성되는 형광 신호 증폭 기판 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 나노 패턴 형성 단계를 수행한 후,
    상기 나노 패턴 상에 이산화규소(SiO2)를 포함하는 비금속층을 형성하는 단계를 더 포함하는 형광 신호 증폭 기판 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 비금속층은 화학적 진공 증착에 의해 형성되는 형광 신호 증폭 기판 제조 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 비금속층은 상기 나노 패턴의 상부와 측면에 형성되는 형광 신호 증폭 기판 제조 방법.
  11. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 비금속층은 두께는 20 내지 250nm 인 형광 신호 증폭 기판 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 금속층을 형성하는 단계 후,
    상기 금속층의 상부면 상에 회전 경사 증착 공정을 이용하여 상기 금속층의 상부면 상으로부터 상부측을 향하여 다수의 나노 로드(rod)를 형성하는 단계를 더 포함하는 형광 신호 증폭 기판 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 나노 로드는 금(Au)또는 은(Ag) 또는 이산화규소(SiO2)를 포함하는 형광 신호 증폭 기판 제조 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 증착공정은 회전경사 증착공정인 것을 특징으로 하는 형광신호 증폭기판 제조방법.
  15. 제1항 내지 제9항, 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항의 형광신호 증폭기판제조방법으로 제조된 형광신호 증폭기판에 단백질 또는 DNA를 고밀도로 집적하여 제조된 DNA 및 단백질 마이크로어레이칩.
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