KR101511040B1 - 미세채널에 플라즈모닉 구조를 선택적으로 갖는 미세유체칩을 제조하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 미세채널에 플라즈모닉 구조를 선택적으로 갖는 미세유체칩을 제조하는 방법은 제1기판의 표면에 미세채널을 형성하는 미세채널 형성 단계; 상기 제1기판의 표면에 금속 박막을 증착하는 금속 박막 증착 단계; 상기 제1기판의 표면 중 미세채널이 위치하는 부분을 제외한 나머지 부분에 증착된 금속 박막에 점착용 테이프를 부착하여 박리하는 금속 박막 박리 단계; 상기 제1기판의 표면과 제2기판의 표면을 산소 플라즈마로 처리하여 상기 제1기판에서 금속 박막이 박리된 부분을 화학적으로 변화시키고 상기 제1기판의 표면에 증착된 금속 박막에 플라즈모닉 구조를 형성하고 상기 제2기판의 표면을 화학적으로 변화시키는 플라즈마 처리 단계; 및 상기 제1기판의 표면에서 화학적으로 변화된 부분을 상기 제2기판의 표면에서 화학적으로 변화된 부분에 부착하는 제1기판 부착 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

미세채널에 플라즈모닉 구조를 선택적으로 갖는 미세유체칩을 제조하는 방법{producing method for a micro fluidic chip with selectively patterned plasmonic structure on micro channel}
본 발명은 미세채널에 플라즈모닉 구조를 선택적으로 갖는 미세유체칩을 제조하는 방법에 관한 것이다.
미세 유체 공학을 이용하여 제조한 마이크로 또는 나노 유체칩(micro or nanofluidic chip)은 미세채널을 포함하고 있는 미세유체칩이다.
이러한 미세유체칩은 미세채널을 통해 소량의 유체가 흘러가도록 하여 각종 반응과 작용이 일어나도록 함으로서 기존의 실험실에서 여러 복잡한 과정을 거쳐야 했던 일들이 칩 상에서 이루어지도록 한다. 그래서 미세유체칩을 랩온어칩(lab-on-a-chip)이라고도 부른다.
보다 자세하게 미세유체칩(micro fluidic chip)은 샘플 주입, 혼성화 반응과 검출 등 실험의 전 과정을 하나의 작은 칩으로 자동적으로 처리하려는 것으로 앞으로 실험실에서 플라스크와 실험관을 사라지게 할 획기적인 첨단기술 제품이다. 이러한 미세유체칩의 내부는 머리카락보다 좁은 복수의 미세채널이 형성되어 있다.
이러한 미세유체칩을 제조하는 여러 방법 중에 한 예로는 채널을 만들 때마다 전자 빔 리소그래피와 에칭 등의 복잡한 공정을 거친 후, 커버층을 덮는 방법이 있는데, 이 방법은 고온 고압을 이용해야 하므로 제작이 어렵다.
그래서 최근에는 마이크로 또는 나노 임프린팅 기술을 이용하여 미리 형성된 마스터 몰드에서 미세채널 패턴을 형성하는 공정을 통해 미세채널층을 제조한 후 커버층을 덮는 방법들이 있다. 이때, 미세채널층에 커버층을 형성시킬 수 있는 방법은 비균일증착(non-uniform deposition)기술을 이용하는 것과 커버층에 접착층을 스핀코팅(spin coating)하여 이용하는 것이 있다.
하지만, 비균일 증착 기술은 채널층에 코팅물질을 증착시켜 커버층을 형성하면 채널 사이즈가 줄어들 뿐만 아니라, 줄어든 채널 사이즈도 불균일하여 유체 흐름에 방해가 된다. 또한, 커버층에 접착층을 스핀코팅한 방법은 커버층의 접착층이 채널층에 흘러들어가 채널층의 일부를 막음으로써, 채널 사이즈가 다를 뿐만 아니라, 채널이 막힐 위험이 있으므로 유체가 흐르지 못할 수도 있다.
따라서 미세유체칩은 커버층과 채널층이 결합하는데 필요한 공정을 줄이면서유체가 흘러가는데 필수적인 친수성을 오랜기간 유지할 뿐만 아니라, 유체가 흐를 수 있는 채널의 공간을 확보하는 것이 중요하다.
미세유체칩은 라만 산란을 이용하여 생분자 물질의 분석, 분류, 단분자 레벨의 연구에 적용할 수 있다.
여기서, 라만 산란이란, 입사되는 광자의 에너지(hv)가 분자의 진동 상태를 변화시키면서 다른 주파수의 에너지(hv')로 산란되는 현상이며, 이때의 산란은, 비탄성 산란에 속한다.
즉, 라만 산란은, 광자와 상호작용하여 산란을 유도하는 분자구조에 따라 고유의 광자 에너지 변화 형태를 나타내므로(Raman shift), 분자의 검출, 확인 및 분석이 가능하다.
또한, 라만 산란은, 본질적으로 신호가 약하여, 분자 검출을 위해서는 고출력의 레이저에 오랜 시간의 노출이 필요하며, 이와 같은 라만 신호를 강화하여 고감도 검출을 하기 위하여 사용되는 기술 중 하나가 표면 증강 라만 산광(Surface Enhanced Raman Scattering, 또는 Surface Enhanced Raman Spectroscopy, SERS)이다.
미세유체칩에 표면 증강 라만 산광을 적용하기 위해서는 미세유체칩의 미세채널 특정 영역에 플라즈모닉(Plasmonic) 구조를 형성하여야 한다.
이와 관련된 기술로서, 본 출원인은 한국공개특허 제2012-0053757호의 초음파 융착을 이용한 마이크로 유체칩 제작 방법으로, 사진식각법을 이용하여 몰딩용 스탬프를 제작하는 제1단계; 상기 몰딩용 스탬프를 이용하여 상부기판 및 하부기판을 인젝션 몰딩으로 제작하는 제2단계; 및 상부기판 및 하부기판을 초음파 융착 방법으로 접합하는 제3단계로 구성되는 것이 특징인 마이크로 초음파 융착을 이용한 마이크로 유체칩 제작 방법을 제시한 적이 있었다.
그러나 종래기술은 상부기판 및 하부기판을 인젝션 몰딩으로 제작하기 위한 몰딩용 스탬프가 화학적 방법으로 제작됨으로써, 공정 비용이 많이 소용되는 문제점이 있었다.
또한, 종래기술의 기판에 표면 증강 라만 산만을 접목시키기 위해서는 기판의 미세채널 특정영역에 선택적으로 플라즈모닉(Plasmonic) 구조를 형성하여야 하나, 이를 위해 미세채널의 폭과 플라즈모닉 구조의 폭을 정렬하는 과정에서 오차가 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 종래기술은 플라즈모닉 구조를 전체 기판에 형성함으로써, 미세유체칩의 패키징이 용이하지 못하여 누수가 발생하는 문제점이 있다.
따라서 상술한 문제점을 해결하기 위한 다양한 미세채널에 플라즈모닉 구조를 선택적으로 갖는 미세유체칩을 제조하는 방법의 개발이 필요한 실정이다.
한국공개특허 제2012-0053757호 (2012.05.29)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 공정 비용을 적게 소요하는 간단한 공정으로 미세채널에 플라즈모닉 구조를 선택적으로 갖는 미세유체칩을 제조하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 미세채널에 플라즈모닉 구조를 선택적으로 갖는 미세유체칩을 제조하는 방법은 제1기판(100)의 표면에 미세채널(110)을 형성하는 미세채널 형성 단계(S10); 상기 제1기판(100)의 표면에 금속 박막(200)을 증착하는 금속 박막 증착 단계(S20); 상기 제1기판(100)의 표면 중 미세채널(110)이 위치하는 부분을 제외한 나머지 부분에 증착된 금속 박막(200)에 점착용 테이프(300)를 부착하여 박리하는 금속 박막 박리 단계(S30); 상기 제1기판(100)의 표면과 제2기판(400)의 표면을 산소 플라즈마로 처리하여 상기 제1기판(100)에서 금속 박막(200)이 박리된 부분을 화학적으로 변화시키고 상기 제1기판(100)의 표면에 증착된 금속 박막(200)에 플라즈모닉 구조를 형성하고 상기 제2기판(400)의 표면을 화학적으로 변화시키는 플라즈마 처리 단계(S40); 및 상기 제1기판(100)의 표면에서 화학적으로 변화된 부분을 상기 제2기판(400)의 표면에서 화학적으로 변화된 부분에 부착하는 제1기판 부착 단계(S80);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1기판(100)이 유리, PDMS(polydimethylsiloxane), 실리콘, 폴리에틸렌, 또는 폴리스티렌 재질로 이루어지고, 상기 금속 박막(200)이 은(Ag) 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 금속 박막 증착 단계는 상기 제1기판(100)의 표면에 금속 박막(200)을 증착하는 두께가 10 ~ 1000 ㎚인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 플라즈모닉 구조 형성 단계(S40)와 제1기판 부착 단계(S80) 사이에, 상기 제1기판(100)의 표면에 메탈 박막(500)을 증착하는 메탈 박막 증착 단계(S50); 상기 제1기판(100)의 표면 중 플라즈모닉 구조가 형성된 부분을 제외한 나머지 부분에 증착된 메탈 박막(500)에 점착용 테이프(300)를 부착하여 박리하는 메탈 박막 박리 단계(S60); 상기 제1기판(100)의 표면과 제2기판(400)의 표면을 산소 플라즈마로 처리하여 상기 제1기판(100)에서 메탈 박막(500)이 박리된 부분을 화학적으로 변화시키고 상기 플라즈모닉 구조에 증착된 메탈 박막(500)의 형태를 변형시키고 상기 제2기판(400)의 표면을 화학적으로 변화시키는 플라즈마 처리 반복 단계(S70);;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 메탈 박막(500)은 Au, Ag, Al, Ti, Ni, Cu, Cr, 또는 Pt로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 메탈 박막 증착 단계(S50)는 상기 제1기판(100)의 표면에 서로 다른 재질로 이루어지는 다수의 메탈 박막(500)을 각각 증착하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명에 따른 미세채널에 플라즈모닉 구조를 선택적으로 갖는 미세유체칩을 제조하는 방법은 제1기판에 증착된 금속 박막을 점착용 테이프로 이용하여 간단하게 박리하는 금속 박막 박리 단계와 제1기판의 표면과 제2기판의 표면을 간단하게 플라즈마 처리하여 플라즈모닉 구조를 형성함으로써, 공정 비용을 적게 소요하는 간단한 공정으로 미세채널에 플라즈모닉 구조를 선택적으로 갖는 미세유체칩을 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미세채널에 플라즈모닉 구조를 선택적으로 갖는 미세유체칩을 제조하는 방법의 순서도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 미세채널 형성 단계의 개략도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 금속 박막 증착 단계의 개략도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 금속 박막 박리 단계의 개략도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 단계의 개략도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제1기판 부착 단계의 개략도
도 7은 제1기판의 표면에 금속 박막을 증착하는 두께에 따른 미세유체칩의 표면 증강 라만 산광 피크 크기를 나타낸 그래프
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 메탈 박막 증착 단계의 개략도
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 메탈 박막 박리 단계의 개략도
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 반복 단계의 개략도
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 메탈 박막 증착 단계 내지 플라즈마 처리 반복 단계의 진행후, 제1기판 부착 단계의 개략도
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미세채널에 플라즈모닉 구조를 선택적으로 갖는 미세유체칩을 제조하는 방법의 순서도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 미세채널 형성 단계의 개략도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 금속 박막 증착 단계의 개략도, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 금속 박막 박리 단계의 개략도, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 단계의 개략도, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제1기판 부착 단계의 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 미세채널에 플라즈모닉 구조를 선택적으로 갖는 미세유체칩을 제조하는 방법은 미세채널 형성 단계(S10), 금속 박막 증착 단계(S20), 금속 박막 박리 단계(S30), 플라즈마 처리 단계(S40), 및 제1기판 부착 단계(S80)를 포함하여 구성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 미세채널 형성 단계(S10)는 제1기판(100)의 표면에 미세채널(110)을 형성한다.
이 때, 상기 미세채널(110)은 유체가 흐를 수 있도록 상기 제1기판(100)의 표면에 홈이 형성된 것으로도 간주할 수 있다.
상기 미세채널(110)은 소프트 리소그래피, 식각, 임프린팅, 레이저 가공 또는 엠보싱에 의해 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1기판(100)은 유리, PDMS(polydimethylsiloxane), 실리콘, 폴리에틸렌, 또는 폴리스티렌 재질로 이루어질 수 있으며, 좀 더 바람직하게는 PDMS 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
PDMS는 다른 재질과 비접착성이 우수하여, 후술된 금속 박막(200)의 박리가 간편하기 때문이다.
또한, 상기 제1기판(100)은 평판, 또는 곡면이 있는 곡판으로 구성될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 금속 박막 증착 단계(S20)는 상기 제1기판(100)의 표면에 금속 박막(200)을 증착한다.
이 때, 상기 금속 박막(200)은 은으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제1기판(100)에 금속 박막(200) 증착을 증착하는 것은 열증착(evaporation) 또는 진공증착법(sputtering)을 이용할 수 있다.
상기 열증착 또는 진공증착법은 공지된 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 금속 박막 박리 단계(S30)는 상기 제1기판(100)의 표면 중 미세채널(110)이 위치하는 부분을 제외한 나머지 부분에 증착된 금속 박막(200)에 점착용 테이프(300)를 부착하여 박리한다.
즉, 상기 금속 박막(200) 단리 단계(S30)는 상기 제1기판(100)의 표면 중 미세채널(110)이 위치하는 부분에만 금속 박막(200)을 남겨 두는 구성이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 플라즈마 처리 단계(S40)는 상기 제1기판(100)의 표면과 제2기판(400)의 표면을 산소 플라즈마로 처리하여 상기 제1기판(100)에서 금속 박막(200)이 박리된 부분을 화학적으로 변화시키고 상기 제1기판(100)의 표면에 증착된 금속 박막(200)에 플라즈모닉 구조를 형성하고 상기 제2기판(400)의 표면을 화학적으로 변화시킨다.
이 때, 상기 제1기판(100)이 PDMS 재질로 이루어질 경우, 상기 제1기판(100)에서 금속 박막(200)이 박리된 부분이 소수성에서 친수성으로 변화하게 되어 접착력이 발생하며, 상기 제1기판(100)의 표면에 증착된 금속 박막(200)은 플라즈마 처리로 인해 다수의 돌출기둥 형상의 플라즈모닉 구조가 형성된다.
이 때, 상기 돌출기둥 형상은 단부가 뾰족하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2기판(400)의 표면도 소수성에서 친수성으로 변화하게 되어 접착력이 발생한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제1기판 부착 단계(S80)는 상기 제1기판(100)의 표면에서 화학적으로 변화된 부분을 상기 제2기판(400)의 표면에서 화학적으로 변화된 부분에 부착하여 미세유체칩을 제조한다.
즉, 상기 제1기판(100)의 표면에서 소수성에서 친수성으로 변화한 부분을 상기 제2기판(400)의 표면에서 소수성에서 친수성으로 변화한 부분에 부착하는 것이다.
상기 제1기판(100)이 상기 제2기판(400)에 부착된 후, 소정 시간이 지나면 상기 제1기판(100)의 표면과 제2기판(400)의 표면 모두 다시 소수성으로 변화하게 되어 서로 견고하게 부착된다.
이에 따라, 본 발명에 따른 미세채널에 플라즈모닉 구조를 선택적으로 갖는 미세유체칩을 제조하는 방법은 제1기판(100)에 증착된 금속 박막(200)을 점착용 테이프(300)로 이용하여 간단하게 박리하는 금속 박막 박리 단계(S30)와 제1기판(100)의 표면과 제2기판(400)의 표면을 간단하게 플라즈마 처리하여 플라즈모닉 구조를 형성함으로써, 공정 비용을 적게 소요하는 간단한 공정으로 미세채널(110)에 플라즈모닉 구조를 선택적으로 갖는 미세유체칩을 제조할 수 있는 효과가 있다.
특히, 본 발명에 따른 미세채널에 플라즈모닉 구조를 선택적으로 갖는 미세유체칩을 제조하는 방법은 제1기판(100)의 표면에서 화학적으로 변화된 부분이 제2기판(400)의 표면에서 화학적으로 변화된 부분에 부착됨으로써, 제1기판(100)과 제2기판(400)이 서로 화학적으로 결합되어 빈틈이 발생하지 않아서 누수가 방지되는 장점이 있다.
도 7은 제1기판의 표면에 금속 박막을 증착하는 두께에 따른 미세유체칩의 표면 증강 라만 산광 피크 크기를 나타낸 그래프이다. 도 7의 X축은 금속 박막을 증착하는 두께, 도 7의 Y축은 미세유체칩의 표면 증강 라만 산광 피크 크기이다.
도 7을 참조하면, 상기 금속 박막 증착 단계(S20)는 상기 제1기판(100)의 표면에 금속 박막(200)을 증착하는 두께가 30㎚인 것이 바람직하다.
이에 대해 좀 더 상세히 설명하기로 한다.
상기 미세유체칩에 라만 산광을 적용하기 위해서는 미세채널(110)의 특정 영역에 플라즈모닉(Plasmonic) 구조를 형성하여야 한다.
또한, 라만 산란은, 본질적으로 신호가 약하여, 분자 검출을 위해서는 고출력의 레이저에 오랜 시간의 노출이 필요하며, 이와 같은 라만 신호를 강화하여 고감도 검출을 하기 위하여 사용되는 기술 중 하나가 표면 증강 라만 산광(Surface Enhanced Raman Scattering, 또는 Surface Enhanced Raman Spectroscopy, SERS)이다.
도 7을 참조하면, 본 출원인은 상기 제1기판(100)의 표면에 금속 박막(200)을 증착하는 두께가 30㎚일 때, 표면 증강 라만 산광 피크 크기가 최대치인 것을 확인할 수 있었다.
이에 따라, 상기 금속 박막 증착 단계(S20)는 상기 제1기판(100)의 표면에 금속 박막(200)을 증착하는 두께는 상술한 바와 같은 수치로 하는 것이 바람직하다.
한편, 도 1을 참조하면 본 발명에 따른 미세채널에 플라즈모닉 구조를 선택적으로 갖는 미세유체칩을 제조하는 방법은 상기 플라즈모닉 구조 형성 단계(S40)와 제1기판 부착 단계(S80) 사이에, 메탈 박막 증착 단계(S50), 메탈 박막 박리 단계(S60), 플라즈마 처리 반복 단계(S70)를 더 포함하여 구성된다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 메탈 박막 증착 단계의 개략도, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 메탈 박막 박리 단계의 개략도, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 반복 단계의 개략도, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 메탈 박막 증착 단계 내지 플라즈마 처리 반복 단계의 진행후, 제1기판 부착 단계의 개략도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 메탈 박막 증착 단계(S50)는 상기 제1기판(100)의 표면에 메탈 박막(500)을 증착한다.
이 때, 상기 메탈 박막(500)은 상기 제1기판(100)에서 금속 박막(200)이 박리된 부분에 평판 구조로 증착되고, 상기 플라즈모닉 구조를 따라 돌출기둥 형상으로 증착된다.
또한, 상기 메탈 박막(500)은 Au, Ag, Al, Ti, Ni, Cu, Cr, 또는 Pt로 이루어질 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 메탈 박막 박리 단계(S60)는 상기 제1기판(100)의 표면 중 플라즈모닉 구조가 형성된 부분을 제외한 나머지 부분에 증착된 메탈 박막(500)에 점착용 테이프(300)를 부착하여 박리한다.
즉, 상기 메탈 박막 단리 단계(S60)는 상기 제1기판(100)의 표면 중 플라즈모닉 구조가 형성된 부분에만 메탈 박막(500)을 남겨 두는 구성이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 상기 플라즈마 처리 반복 단계(S70)는 상기 제1기판(100)의 표면과 제2기판(400)의 표면을 산소 플라즈마로 처리하여 상기 제1기판(100)에서 메탈 박막(500)이 박리된 부분을 화학적으로 변화시키고 상기 플라즈모닉 구조에 증착된 메탈 박막(500)의 형태를 변형시키고 상기 제2기판(400)의 표면을 화학적으로 변화시킨다.
도 11에 도시된 바와 같이, 상기 메탈 박막 증착 단계(S50) 내지 플라즈마 처리 반복 단계(S70)가 진행된 후, 상기 제1기판 부착 단계(S80)는 상기 제1기판(100)의 표면에서 화학적으로 변화된 부분을 상기 제2기판(400)의 표면에서 화학적으로 변화된 부분에 부착하여 미세유체칩을 제조한다.
이 때, 상기 미세유체칩의 내부에는 금속 박막(200)에서 변환된 플라즈모닉 구조와 메탈 박막(500)에서 변형된 형태가 존재하며, 상기 메탈 박막(500)에서 변형된 형태는 상기 플라즈모닉 구조의 광학적 성질(빛이나 전자기파 따위를 흡수ㆍ산란ㆍ굴절ㆍ편광하는 성질)을 조절할 수 있다.
한편, 상기 메탈 박막 증착 단계(S50)는 상기 제1기판(100)의 표면에 서로 다른 재질로 이루어지는 다수의 메탈 박막(500)을 각각 증착할 수 있다.
즉, 상기 제1기판(100)의 표면에 증착되는 메탈 박막(500)을 다층으로 구성하는 것이다.
상기 다층 역시 상기 플라즈모닉 구조의 광학적 성질을 조절할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100 : 제1기판
110 : 미세채널
200 : 금속 박막
300 : 점착용 테이프
400 : 제2기판
500 : 메탈 박막

Claims (6)

  1. 제1기판(100)의 표면에 미세채널(110)을 형성하는 미세채널 형성 단계(S10);
    상기 제1기판(100)의 표면에 금속 박막(200)을 증착하는 금속 박막 증착 단계(S20);
    상기 제1기판(100)의 표면 중 미세채널(110)이 위치하는 부분을 제외한 나머지 부분에 증착된 금속 박막(200)에 점착용 테이프(300)를 부착하여 박리하는 금속 박막 박리 단계(S30);
    상기 제1기판(100)의 표면과 제2기판(400)의 표면을 산소 플라즈마로 처리하여 상기 제1기판(100)에서 금속 박막(200)이 박리된 부분을 화학적으로 변화시키고 상기 제1기판(100)의 표면에 증착된 금속 박막(200)에 플라즈모닉 구조를 형성하고 상기 제2기판(400)의 표면을 화학적으로 변화시키는 플라즈마 처리 단계(S40); 및
    상기 제1기판(100)의 표면에서 화학적으로 변화된 부분을 상기 제2기판(400)의 표면에서 화학적으로 변화된 부분에 부착하는 제1기판 부착 단계(S80);를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세채널에 플라즈모닉 구조를 선택적으로 갖는 미세유체칩을 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1기판(100)이 유리, PDMS(polydimethylsiloxane), 실리콘, 폴리에틸렌, 또는 폴리스티렌 재질로 이루어지고, 상기 금속 박막(200)이 은(Ag) 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세채널에 플라즈모닉 구조를 선택적으로 갖는 미세유체칩을 제조하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 금속 박막 증착 단계는
    상기 제1기판(100)의 표면에 금속 박막(200)을 증착하는 두께가 10㎚ ~ 1000 ㎚ 인 것을 특징으로 하는 미세채널에 플라즈모닉 구조를 선택적으로 갖는 미세유체칩을 제조하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈모닉 구조 형성 단계(S40)와 제1기판 부착 단계(S80) 사이에,
    상기 제1기판(100)의 표면에 메탈 박막(500)을 증착하는 메탈 박막 증착 단계(S50);
    상기 제1기판(100)의 표면 중 플라즈모닉 구조가 형성된 부분을 제외한 나머지 부분에 증착된 메탈 박막(500)에 점착용 테이프(300)를 부착하여 박리하는 메탈 박막 박리 단계(S60);
    상기 제1기판(100)의 표면과 제2기판(400)의 표면을 산소 플라즈마로 처리하여 상기 제1기판(100)에서 메탈 박막(500)이 박리된 부분을 화학적으로 변화시키고 상기 플라즈모닉 구조에 증착된 메탈 박막(500)의 형태를 변형시키고 상기 제2기판(400)의 표면을 화학적으로 변화시키는 플라즈마 처리 반복 단계(S70);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세채널에 플라즈모닉 구조를 선택적으로 갖는 미세유체칩을 제조하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 메탈 박막(500)은
    Au, Ag, Al, Ti, Ni, Cu, Cr, 또는 Pt로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세채널에 플라즈모닉 구조를 선택적으로 갖는 미세유체칩을 제조하는 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 메탈 박막 증착 단계(S50)는
    상기 제1기판(100)의 표면에 서로 다른 재질로 이루어지는 다수의 메탈 박막(500)을 각각 증착하는 것을 특징으로 하는 미세채널에 플라즈모닉 구조를 선택적으로 갖는 미세유체칩을 제조하는 방법.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104743506A (zh) * 2015-03-09 2015-07-01 中南大学 微流控芯片的复型模具制作以及它的微流控芯片检测系统制备
KR20180058888A (ko) * 2016-11-24 2018-06-04 한국기계연구원 내장형 메타 구조체 제조방법
CN110841728A (zh) * 2019-09-30 2020-02-28 武夷学院 一种3d微通道的制作方法
KR102212483B1 (ko) 2019-12-30 2021-02-04 부산대학교 산학협력단 Ｎｉｒ 특정 파장 대역의 광 증폭을 위한 나노임프린트 기반 플라즈모닉 표면 구조 제조 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007075950A (ja) 2005-09-14 2007-03-29 Kobe Steel Ltd マイクロ流体デバイスおよびその製法
KR20120017362A (ko) * 2010-08-18 2012-02-28 한양대학교 산학협력단 표면-증강 라만 산란 이미지 측정용 금패턴 면역분석 마이크로어레이 및 이를 이용한 면역분석방법
KR20120056055A (ko) * 2010-11-24 2012-06-01 고려대학교 산학협력단 표면 장력을 이용한 마이크로 밸브 및 이를 포함하는 미세유체칩, 및 이의 제조방법
KR20140011505A (ko) * 2012-06-20 2014-01-29 한국기계연구원 플라즈모닉 나노리소그래피 장치용 스탬프 제조방법 및 플라즈모닉 나노리소그래피 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007075950A (ja) 2005-09-14 2007-03-29 Kobe Steel Ltd マイクロ流体デバイスおよびその製法
KR20120017362A (ko) * 2010-08-18 2012-02-28 한양대학교 산학협력단 표면-증강 라만 산란 이미지 측정용 금패턴 면역분석 마이크로어레이 및 이를 이용한 면역분석방법
KR20120056055A (ko) * 2010-11-24 2012-06-01 고려대학교 산학협력단 표면 장력을 이용한 마이크로 밸브 및 이를 포함하는 미세유체칩, 및 이의 제조방법
KR20140011505A (ko) * 2012-06-20 2014-01-29 한국기계연구원 플라즈모닉 나노리소그래피 장치용 스탬프 제조방법 및 플라즈모닉 나노리소그래피 장치

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104743506A (zh) * 2015-03-09 2015-07-01 中南大学 微流控芯片的复型模具制作以及它的微流控芯片检测系统制备
KR20180058888A (ko) * 2016-11-24 2018-06-04 한국기계연구원 내장형 메타 구조체 제조방법
KR101880077B1 (ko) * 2016-11-24 2018-07-20 한국기계연구원 내장형 메타 구조체 제조방법
CN110841728A (zh) * 2019-09-30 2020-02-28 武夷学院 一种3d微通道的制作方法
CN110841728B (zh) * 2019-09-30 2021-09-14 武夷学院 一种3d微通道的制作方法
KR102212483B1 (ko) 2019-12-30 2021-02-04 부산대학교 산학협력단 Ｎｉｒ 특정 파장 대역의 광 증폭을 위한 나노임프린트 기반 플라즈모닉 표면 구조 제조 방법

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