KR101527849B1 - 플라즈모닉 금속 박막에 형성된 금속 멤브레인 상의 드릴 형 나노포어 및 그 형성방법 - Google Patents

플라즈모닉 금속 박막에 형성된 금속 멤브레인 상의 드릴 형 나노포어 및 그 형성방법 Download PDF

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최성수
박명진
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선문대학교 산학협력단
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    • B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
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Abstract

본 발명은 금속 박막에 나노포어(pore)를 형성하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속 박막 또는 기판 위에 증착된 금속 박막에 형성된 나노포어 형성 방법 및 이를 이용한 플라즈모닉 나노포어 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

Description

플라즈모닉 금속 박막에 형성된 금속 멤브레인 상의 드릴 형 나노포어 및 그 형성방법 {Drilling-controlled Plasmonic nanopore on Metal Membrane of Plasmonic Metal Thin-Film and Fabrication Method Thereof}
본 발명은 플라즈모닉 금속 박막에 형성된 금속 멤브레인 상의 플라즈모닉 나노포어를 형성하는 방법 및 상기 나노포어를 포함하는 플라즈모닉 금속 박막에 관한 것이다.
미량의 생체 물질을 검출, 분석하는 것은 생명공학 및 의학 분야에 있어서 매우 중요한 일이다. 특히, 암이나 급성 질병 등으로부터 환자의 생명을 구하고 질병의 전파를 막기 위해서는, 질병의 원인 및 발병 가능성을 파악하는 시점이 빠를수록 좋다. 따라서, 질병의 진전 정도 및 발병 가능성을 파악하기 위한 미량의 생체 물질의 검출, 분석을 위한 기술들이 개발되어 왔다.
2000년 이후 초고속 생체분자 분석을 위하여 최근 나노 포어 제작 기술(nanopore fabrication technology)이 활발히 진행되고 있으며, 최근 초고속 유전자 감지를 위한 고체 나노포어 어레이 제작에 관한 연구가 진행 중이다. 현재 개발된 기술은 자연 생체 나노포어를 이용하거나, SiN(Silicon Nitride), SiO2 (Silicon Oxide), 및 그래핀(graphene) 과 같은 재질의 평판에 전자빔, 이온빔 등을 이용하여 1~10nm 수준의 포어(pore)를 제작하고, 전자기적 신호(electrical force driving)를 이용하여 횡적으로 생체분자를 포어(pore) 내부로 이동시키고 이를 수평적 전류를 측정하여(electrical detection technique) 유전자 분석을 하는 방법이다.
그러나, 자연 생체 나노포어, SiN(Silicon Nitride), SiO2 및 그래핀(graphene) 등을 이용할 경우 공정이 까다롭고 다루기 힘들며, 특히 그래핀(graphene)과 같은 경우 두께가 지나치게 얇아 분석에 사용하는데 어려움이 있다. 또한, 전기적 신호(electrical detection technique)를 이용하는 상기의 방법들을 이용하면, 분석하고자 하는 생체 분자의 통과 시간이 너무 빠르고, 전기적 이중층(electrical double layer) 형성 등의 문제점으로 인해 그 재현성이 낮다.
한편, 플라즈몬 효과(plasmonic effect)와 SERS(Surface Enhanced Raman Spectroscopy) 광학적 방법을 이용한 감지(optical detection technique)를 이용할 경우, 생체 분자의 통과 시간을 조절할 수 있으며, 라만 시그널 강도(Raman signal intensity)를 크게 증가시킬 수 있어 분석에 유리하므로, 생체 분자 바이오 센서로서 보다 바람직하다.
따라서, 본 발명은 광학적 방법을 이용한 생체 분자의 감지를 가능하도록 하는 플라즈모닉 나노포어 또는 그 어레이를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
즉, 본 발명은 플라즈모닉 금속 박막 상에 형성된 금속 멤브레인 상에 원하는 사이즈의 나노포어를 형성하는 방법 및 상기 방법으로 형성된 플라즈모닉 나노포어를 포함하는 플라즈모닉 금속 박막을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 나노포어 형성 방법을 포함하는 광프로브 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은,
a) 플라즈모닉 금속 박막에 집속이온빔 (Focused Ion Beam, FIB)을 이용하여 구멍(aperture)을 형성하는 단계;
b) 상기 형성된 구멍을, 투과전자현미경 (Transmission Electron Microscope, TEM)의 비집속 모드(defocusing mode) 또는 주사전자현미경 (Field Emission Scanning Electron Microscope, FESEM)의 전자빔을 이용해 금속 멤브레인(membrane)을 형성하여 막는 단계; 및
c) 상기 구멍을 막은 금속 멤브레인(membrane) 상에 투과전자현미경 (TEM)의 집속 모드(focusing mode)를 이용해 플라즈모닉 나노포어(nanopore)를 형성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈모닉 나노포어 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 방법으로 제조된 플라즈모닉 나노포어를 포함하는 플라즈모닉 금속 박막을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 플라즈모닉 나노포어 제조 방법을 이용하여 나노포어를 제조하는 단계를 포함하는 광프로브의 제조 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 광프로브 제조 방법을 이용하여 제조된 광프로브를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 광프로브를 포함하는 생체분자 분석기를 제공한다.
본 발명에 따른 플라즈모닉 금속 박막상의 플라즈모닉 나노포어 형성 방법을 이용하면 두꺼운 금속 박막상에 안정적으로 원하는 크기의 플라즈모닉 나노포어를 형성할 수 있고, 이렇게 형성된 플라즈모닉 나노포어는 취급이 용이한 장점이 있다.
본 발명은 플라즈모닉 나노포어를 포함하는 플라즈모닉 금속 박막을 제공할 수 있고 상기 플라즈모닉 금속 박막은 플라즈모닉 플래트홈으로 이용될 수 있다.
또한, 상기 나노포어 형성 방법을 이용하여 제조된 광프로브를 이용함으로써, 광학적 방법을 통해 생체 분자의 감지가 가능한 효과를 제공할 수 있다.
도 1의 (a) 내지 (g)는 광프로브의 제조 방법의 일 실시형태의 개략적인 공정을 나타낸 것으로, (a)는 열산화막 형성과정, (b)는 패터닝(patterning), (c)는 피라미드형 홈 어레이의 형성, (d)는 산화막의 형성, (e)는 피라미드형 산화막 구조 표출 과정, (f)는 금속 박막 증착과정 및 (g)는 FIB를 이용한 구멍 형성과정을 나타낸 도면이다.
도 2는 돌출된 형태의 프로브의 정점에 구멍을 형성한 후 금속 박막을 증착하고 FIB로 drilling하는 개략적 과정을 나타낸 도면이다.
도 3의 (a)는 구멍(aperture)이 형성되어 있는 피라미드 행렬형 플라즈모닉 플래트홈을 상면에서 본 것을 나타낸 사진이고, (b)는 경사면에서 본 것을 나타낸 SEM 사진이다.
도 4의 (a)는 구멍(aperture)이 형성되어 있는 평판 행렬형 플라즈모닉 플래트홈을 상면에서 본 것을 나타낸 사진이고, (b)는 경사면에서 본 것을 나타낸 SEM사진이다.
도 5의 (a)는 구멍이 형성되어 있는 평판 행렬형 플라즈모닉 플래트홈을 상면에서 본 TEM 사진이고 (b)는 구멍 1개의 TEM 사진이다.
도 6은 TEM(200 keV, JEOL) 비집속 모드를 사용하여 피라미드 정점에 위치한 구멍(aperture)을 금속 멤브레인을 형성하여 막는 과정을 보여주는 TEM 사진이다.
도 7은 금속 멤브레인을 TEM 집속 모드(200 keV, 프로브 직경 1.5 nm , 530 pA)를 이용하여 나노포어를 형성하는 과정을 보여주는 TEM 사진이다.
도 8의 (a)는 FESEM 전자빔(0.5 keV, 1 nA)을 주사하여 구멍을 멤브레인으로 막힌 것을 보여주는 TEM 사진이고 (b)는 TEM 집속 모드(200keV, 프로브 직경 1.5nm)를 이용하여 나노포어(1, 2, 3 세개)를 형성한 것을 보여주는 TEM 사진이다.
도 9의 (a)는 3nm 직경의 나노포어를 보여주는 사진이고, (b)는 확산 멤브레인의 전자빔 detector에 측정된 전자빔 수·전자수 파이에 의한 두께 측정값으로 약 6nm이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명은
a) 플라즈모닉 금속 박막에 집속이온빔 (Focused Ion Beam, FIB)을 이용하여 구멍(aperture)을 형성하는 단계;
b) 상기 형성된 구멍을, 투과전자현미경 (Transmission Electron Microscope, TEM)의 비집속 모드(defocusing mode) 또는 주사전자현미경 (Field Emission Scanning Electron Microscope, FESEM)의 전자빔을 이용해 금속 멤브레인(membrane)을 형성하여 막는 단계; 및
c) 상기 구멍을 막은 금속 멤브레인(membrane) 상에 투과전자현미경 (TEM)의 집속 모드(focusing mode)를 이용해 플라즈모닉 나노포어(nanopore)를 형성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈모닉 나노포어 제조 방법을 제공한다.
상기 플라즈모닉 금속 박막은 플라즈몬 효과(plasmonic effect)에 의한 광학세기(optical intensity)를 크게 증폭하게 할 수 있는 종류면 특별히 한정하지 않는다. 상기 금속 박막은 구체적으로, 금(Au), 알루미늄(Al), 은(Ag), 니켈(Ni), 플루토늄(Pt) 및 구리(Cu)로 이루어진 군, 보다 바람직하게는 금, 알루미늄, 및 은으로 이루어진 군에서 선택되는 금속의 단독 층 구조, 상기 군에서 선택되는 복수의 금속의 합금으로 이루어진 단독 층 구조, 또는 상기 군에서 선택되는 복수의 금속들로 구성된 복수의 층 사이에 절연체가 삽입된 다층형 구조일 수 있다.
상기 금속 박막은 실리콘 웨이퍼에 증착된 것일 수 있다.
상기 플라즈모닉 금속 박막은 피라미달 형상(도 3 참조)일 수도 있고 평판 형상일 수도 있다.
도 4는 200 nm 두께의 금(Au) 박막으로 이루어진 평판형 플라즈모닉 플래트홈을 예시하고 있는데 이때 구멍(aperture)과 구멍 사이의 간격을 입사광의 반파장(1/2λ)의 정수배로 조절하여 광증폭을 조절할 수 있다.
상기 금속 박막의 두께는 50 내지 300nm인 것이 구멍 형성의 용이성, 형성된 구멍의 안정성(stability) 측면에서 보다 바람직할 수 있다.
상기 집속이온빔(FIB)을 이용하여 금속 박막상에 구멍(aperture)을 형성할 때, 상기 구멍(aperture)의 직경은 나노미터 단위 수준이면 특별히 한정하지 않으며, 30 내지 500 nm 인 것이 소자제작공정 측면에서 보다 바람직할 수 있다.
집속이온빔(FIB)을 이용하여 상기 금속 박막에 구멍(aperture)을 형성할 때 사용되는 이온으로는 특별히 한정하지 않으나, Ga 이온을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 집속이온빔(FIB)의 전자에너지(electron energy)는 바람직하게는 30 keV, 9.7 pA (100 nm 직경 구멍) 내지 28 pA (500 nm 직경 구멍)을 사용한다.
상기 구멍은 1개 이상일 수 있으며, 행렬(array) 일 수 있다.
도 5는 200nm 두께의 평판형 금 박막에 구멍이 형성되어 있는 것을 보여주는 TEM 사진이다.
본 발명의 나노포어 형성 방법은 상기 형성된 금속 박막상의 구멍(aperture)을 투과전자현미경 (Transmission Electron Microscope, TEM)의 비집속 모드(defocusing mode) 또는 주사전자현미경 (Field Emission Scanning Electron Microscope, FE-SEM)의 전자빔을 이용해 금속 멤브레인(membreane)을 형성함으로써 막는 단계를 포함한다.
투과전자현미경을 비집속 모드로 이용하거나 주사전자현미경의 전자빔을 이용하여 금속 박막상의 구멍에 조사하게 되면, 금속의 용융이 일어나게 되면서 구멍의 안쪽으로 초기 금속박막 두께 이하의 금속 멤브레인(membrane)이 형성된다. 상기 금속 멤브레인은 금속과 진공상태에서 존재하는 탄소의 복합물질, 금속과 기판으로 사용될 수 있는 실리콘(Si)의 합금(alloy) 등의 형태일 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다. 이때 형성되는 금속 멤브레인의 두께는 특별히 한정하지 않으나, 5 내지 20 nm 인 것이 이후 나노포어를 형성하는 과정 및 나노포어 형성 구조체의 안정성(stability) 측면에서 보다 바람직할 수 있다.
이때 사용하는 주사전자현미경 및/또는 투과전자현미경의 전자빔 에너지는 금속의 종류 등에 따라 적절하게 조절할 수 있다. 투과전자현미경의 illumination mode <imagemode> 경우 프로브 직경(probe diameter)이 수 마이크로미터　 ~ 수백 nm 정도인 전자빔으로 크기가 넓은 영역을　동시에 주사한다. 따라서 전자빔 밀도가 상대적으로 약해지고 시료에 입력되는 에너지밀도도 면적에 반비례하여 약화된다. 바람직하게는 투과 전자현미경 (TEM) 에너지는100 keV ~ 300 keV 이고 전류(current)는 0.5 pA ~ 512 pA이다. 주사전자현미경 (FESEM)의 경우 프로브 직경이 1nm이하인 전자빔을 이용하고 바람직하게는 에너지가 0.5 keV 내지 30 keV이고, 전자빔 전류는 0.69 nA ~ 1nA 이다. 스캔속도(scan rate)은 수 nsec ~ 수 μmsec 이다.
도 6은 TEM(200 keV, JEOL) 비집속 모드를 사용하여 피라미드 정점에 위치한 구멍(aperture)을 금속 멤브레인을 형성하여 막는 과정을 보여주는 TEM 사진이다.
상기 구멍(aperture)을 막은 금속 멤브레인(membrane)상에 투과전자현미경을 집속 모드로 이용하여 원하는 사이즈의 나노포어를 형성할 수 있으며, 상기 나노포어의 크기는 특별히 한정하기 않으나 2 내지 10 nm인 것이 바람직할 수 있다. 상기 투과전자현미경의 집속 모드는 프로브 직경이 1.5nm 인 전자빔을 조사하는 것으로 전자빔 밀도가 매우 크다.
본 발명은 본 발명의 나노포어 제조 방법으로 제조된 플라즈모닉 나노포어를 포함하는 플라즈모닉 금속 박막을 제공한다.
플라즈모닉 금속 박막 및 플라즈모닉 나노포어에 대한 설명은 상기 제조방법의 설명과 동일하다.
또한, 본 발명은 상기 플라즈모닉 나노포어 제조 방법을 이용하여 플라즈모닉 나노포어를 제조 하는 단계를 포함하는 광프로브 제조 방법을 제공한다.
(a) 실리콘 웨이퍼의 앞면 및 뒷면에 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 또는 실리콘 산화막과 실리콘 질화막을 형성하는 단계;
(b) 상기 실리콘 웨이퍼의 앞면에 형성된 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 또는 실리콘 산화막과 실리콘 질화막에 포토레지스트(PR)를 이용하여 패턴을 형성하는 단계;
(c) 상기 실리콘 웨이퍼의 앞면을 습식 식각을 통해 식각하여 골을 형성하는 단계;
(d) 상기 골 표면에 산화막을 형성하는 단계;
(e) 상기 실리콘 웨이퍼의 뒷면에 형성된 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 또는 실리콘 산화막과 실리콘 질화막을 식각하여 식각 마스크를 형성한 후, 상기 식각 마스크가 형성된 실리콘 웨이퍼의 뒷면을 습식 식각을 통해 식각하여 돌출된 형태의 프로브(probe)를 형성하는 단계;
(f) 상기 돌출된 형태의 프로브의 외부 광출력면 표면에 플라즈모닉 금속 박막을 증착하거나 또는 상기 돌출된 형태의 프로브의 정점에 산성 용액을 사용하여 구멍을 형성한 후 플라즈모닉 금속 박막을 증착하는 단계; 및
(g) 상기 플라즈모닉 금속 박막을 증착한 후 금속 박막이 증착된 돌출된 형태의 프로브의 정점에 본 발명의 플라즈모닉 나노포어 제조 방법을 이용하여 나노포어를 형성하는 단계를 포함하는 광프로브 제조 방법을 제공하며, 이를 통해 제조된 광프로브 또한 본 발명에 포함된다.
상기 프로브는 행렬(array) 형태일 수 있다.
본 발명에 따른 광프로브의 제조 방법에 있어서, 상기 (a) 실리콘 산화막 및 상기 실리콘 질화막의 형성은 특별히 한정하는 것은 아니지만 각각 열산화 방법(thermal oxidation) 또는 저압화학기상 증착 (LPCVD, Low Pressure Chemical Vapor Deposition)으로 행하는 것이 바람직하다.
이어, 상기 (b) 단계에서의 패턴 전사는 실리콘 웨이퍼의 앞면에 형성된 실리콘 산화막 위에 포토레지스트 (Photo Resist, PR)를 이용하여 건식 식각을 통해 식각 마스크를 형성한다. 상기 건식 식각용 가스로는 CHF3, CF4, Ar등이 사용될 수 있다.
상기 (c) 습식 식각을 통해 골을 형성하는 단계는 알칼리성 용액을 이용할 수 있다. 상기 골은 피라미드형의 사면체 구조이거나 원뿔형 구조일 수 있다. 상기 알칼리성 용액은 바람직하게는 유기 또는 무기 수산화물 수용액이고, 더욱 바람직하게는 테트라메틸 암모늄 히드록사이드 (Tetra-methylammonium hydroxide, TMAH) 또는 KOH (potassium hydroxide) 수용액이다.
상기 (d) 상기 골 표면에 산화막을 형성하는 단계는 특별히 한정하지 않으나, 900℃ 내지 1000℃에서 열산화하여 진행할 수 있다.
상기 (e) 단계는 실리콘 웨이퍼의 뒷면에 형성된 실리콘 산화막과 실리콘 질화막을 건식 식각을 통해 식각 마스크를 형성한 후, 알칼리성 용액을 이용하여 실리콘 웨이퍼에 대해 습식 식각을 행하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 (f) 단계에서는, 스퍼터링 장비 또는 열증착 장비 등을 이용한 스퍼터링(sputtering), 전자빔 증착 또는 열 진공증착 방법 등을 사용하여 플라즈모닉 금속 박막을 증착하거나, HF와 같은 산성용액을 사용하여 구멍을 형성한 후 플라즈모닉 금속박막을 증착할 수 있다. 산성용액을 사용하는 경우, 용액의 농도와 시간에 따라 형성되는 구멍의 크기를 조절할 수 있다.
상기 (g) 단계에서는 상술한 본 발명의 플라즈모닉 나노포어 형성 방법을 이용하여 구멍(aperture)을 형성하고 주사전자현미경 및 투과전자현미경으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 이용하여 플라즈모닉 나노포어(nanopore)를 형성함으로써 원하는 크기의 나노포어를 형성할 수 있다.
상기 나노포어는 피라미드형의 사면체 구조 또는 원뿔형 구조 프로브의 정점에 형성하는 것을 특징으로 하며, 크기는 특별히 제한하지 않으나 2 내지 10 nm인 것이 발명 적용의 다각화 가능성 면에서 바람직할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 광프로브를 포함하는 생체분자 분석기를 제공한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정 또는 변경될 수 있다.
< 실시예 >
본 발명에서 사용된 집속이온빔 (Focused Ion Beam, FIB)은 NanoLab Helio, Dual Beam(FEI) 이며, FE-SEM은 JSM-6400, Hitachi 4800, TEM은 JEM-2010이다.
금속 박막 및 금속 멤브레인(membrane)의 두께는 FE-SEM을 이용하여 측정하였다. 즉, 박막을 투과한 전자빔의 detector에서 감지되는 숫자를 비교하여 박막의 두께를 calibration 하였다. 구멍(aperture) 및 나노포어(nanopore)의 사이즈는 TEM을 통해 측정하였다.
< 실시예 1>
도 1에 도시된 바와 같이, 실리콘 웨이퍼(Si wafer)의 앞면 및 뒷면(front and back side)에 열산화(thermal oxidation)방법을 통해 실리콘 산화막(SiO2)을 형성하였다. 이어 실리콘 웨이퍼의 앞면에 형성된 실리콘 산화막 위에 포토레지스트(PR)을 이용하여 건식 식각을 통해 패턴을 형성하였다. 상기 건식 식각용 가스는 아르곤(Ar)을 사용하였다. 상기 패턴이 형성된 실리콘 웨이퍼의 앞면을 속이 비어있는 피라미드 형태의 사면체 구조로 습식 식각하였고, 이때 사용된 알칼리성 용액은 TMAH (Tetramethylammonium hydroxide)이었다.
이어서, 상기 속이 비어있는 피라미드 형태 사면체를 열산화시켜 상기 식각된 실리콘 웨이퍼에 산화막을 형성하였다.
이후 상기 실리콘 웨이퍼의 뒷면에 형성된 실리콘 산화막을 건식 식각을 통해 식각 마스크를 형성하였고, 건식 식각용 가스로는 Ar을 사용하였다. 상기 형성된 식각 마스크를 통해 실리콘 웨이퍼의 뒷면을 TMAH 용액을 이용하여 습식 식각하였고, 피라미드 형태 사면체 형태로 돌출된 프로브를 형성하였다.
상기 피라미드 형태 사면체 표면에 스퍼터링(sputtering) 방법을 이용하여 200nm 두께로 금을 증착하였고, 집속이온빔(FIB)을 이용하여 금이 증착된 피라미드형 어레이의 정점에 85nm×65nm의 구멍(aperture)을 형성하였다. 200keV의 비집속 모드의 TEM 전자빔을 주사하여 을 이용하여 10nm 두께의 Au 멤브레인을 형성하여 상기 구멍(aperture)을 막았다. 이후 형성된 Au membrane에 200keV, 프로브 직경 1.5nm TEM집속모드를 이용하여 나노포어를 형성하였다. 이렇게 형성된 나노포어의 크기를 측정하기 위해 TEM detector를 이용하여 전자의 분포를 확인하였고, 이를 통해 형성된 나노포어를 확인할 수 있었다. 그 결과를 도 6 및 도 7에 나타내었다.
< 실시예 2>
0.5 keV, 1 nA FESEM 으로 Au 멤브레인을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 같이 수행하였다. 결과를 도 8 및 도 9에 나타내었다.

Claims (14)

  1. a) 플라즈모닉 금속 박막에 집속이온빔 (Focused Ion Beam, FIB)을 이용하여 구멍(aperture)을 형성하는 단계;
    b) 상기 형성된 구멍을, 투과전자현미경 (Transmission Electron Microscope, TEM)의 비집속 모드(defocusing mode) 또는 주사전자현미경 (Field Emission Scanning Electron Microscope, FESEM)의 전자빔을 이용해 금속 멤브레인(membrane)을 형성하여 막는 단계; 및
    c) 상기 구멍을 막은 금속 멤브레인(membrane) 상에 투과전자현미경 (TEM)의 집속 모드(focusing mode)를 이용해 플라즈모닉 나노포어(nanopore)를 형성하는 단계; 를 포함하고
    상기 금속은 금(Au)이고,
    상기 금속 멤브레인의 두께는 5 ~ 20 nm는 것을 특징으로 하는 플라즈모닉 나노포어 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 박막은 평판 형상인 것을 특징으로 하는 플라즈모닉 나노포어 제조 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    집속이온빔을 이용하여 형성된 상기 구멍(aperture)은 직경이 30 내지 500 nm인 것을 특징으로 하는 플라즈모닉 나노포어 제조 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 나노포어는 직경이 2 내지 15nm인 것을 특징으로 하는 플라즈모닉 나노포어 제조 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 나노포어는 금속 박막이 증착된 피라미드형의 사면체 구조 또는 원뿔형 구조 프로브의 정점에 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈모닉 나노포어 제조 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 박막은 실리콘 기판에 증착된 것을 특징으로 하는 플라즈모닉 나노포어 제조 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 집속이온빔은 30keV인 것을 특징으로 하는 플라즈모닉 나노포어 제조 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    투과전자현미경의 에너지는 100 keV ~ 300 keV 인 것을 특징으로 하는 플라즈모닉 나노포어 제조 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    주사전자현미경의 에너지는 0.5 내지 30 keV인 것을 특징으로 하는 플라즈모닉 나노포어 제조 방법.
  10. (a) 실리콘 웨이퍼의 앞면 및 뒷면에 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 또는 실리콘 산화막과 실리콘 질화막을 형성하는 단계;
    (b) 상기 실리콘 웨이퍼의 앞면에 형성된 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 또는 실리콘 산화막과 실리콘 질화막에 포토레지스트(PR)을 이용하여 패턴을 형성하는 단계;
    (c) 상기 실리콘 웨이퍼의 앞면을 습식 식각을 통해 식각하여 골을 형성하는 단계;
    (d) 상기 골 표면에 산화막을 형성하는 단계;
    (e) 상기 실리콘 웨이퍼의 뒷면에 형성된 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 또는 실리콘 산화막과 실리콘 질화막 및 실리콘 웨이퍼를 식각하여 돌출된 형태의 프로브(probe)를 형성하는 단계;
    (f) 상기 돌출된 형태의 프로브의 외부 광출력면 표면에 금속 박막을 증착하거나 또는 상기 돌출된 형태의 프로브의 정점에 산성 용액을 사용하여 구멍을 형성한 후 금속 박막을 증착하는 단계; 및
    (g) 상기 금속 박막을 증착한 후 금속 박막이 증착된 돌출된 형태의 프로브의 정점에 청구항 1의 플라즈모닉 나노포어 제조 방법을 이용하여 플라즈모닉 나노포어를 형성하는 단계를 포함하는 광프로브 제조 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    돌출된 형태의 프로브(probe)는 피라미드형 또는 원뿔형 구조인 것을 특징으로 하는 광프로브 제조 방법.
  12. 청구항 1의 플라즈모닉 나노포어 제조 방법으로 제조된 플라즈모닉 나노포어를 포함하는 플라즈모닉 금속 박막.
  13. 청구항 10의 광프로브 제조 방법을 이용하여 제조된 광프로브.
  14. 청구항 13의 광프로브를 포함하는 생체분자 분석기.
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GB2574600A (en) * 2018-06-11 2019-12-18 Univ Dublin City A method and device for assaying the interaction and dynamics of permeation of a molecule and a lipid bilayer

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Dynamical sequence of Au Plasmonic Nanopore Formation using High Energy Electron Beam Exposure, Proc. of SPIE, 2012, Vol. 8234, pp. 82341A-1~6. *
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Fabrication of symmetric sub-5 nm nanopores using focused ion and electron beams, Nanotechnology, 2006. Vol.17, pp. 3264-3267. *
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