KR101764836B1 - 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치 - Google Patents

바이오칩 제작용 자외선 노광 장치 Download PDF

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Abstract

본 기재는, 챔버, 챔버 내부에 제1 방향을 따라 챔버의 외부로 인출 가능하게 배치되며 일면에 감광성 고분자가 코팅된 웨이퍼 기판 및 노광 마스크가 실장되는 실장부, 실장부의 상부에 배치되며, 실장부의 상부를 지지하여 실장부와의 사이에 배치된 노광 마스크를 고정하며, 노광 마스크에 자외선이 전달되도록 투과창을 포함하는 노광 마스크 고정부 및 챔버 내부에 배치되며, 웨이퍼 기판 및 노광 마스크에 자외선을 제공하는 광원부를 포함하며, 실장부는, 실장부의 하부에 배치되어 웨이퍼 기판과의 사이에 진공을 형성하여 웨이퍼 기판 및 노광 마스크를 실장부에 고정시키는 진공 패드 및 진공 패드에 공기를 유동시켜 진공 패드에 의해 고정된 웨이퍼 기판 및 노광 마스크를 실장부로부터 이탈시키는 에어밴트를 포함하는 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치에 관한 것으로, 장치가 차지하는 부피를 보다 감소시켜 협소한 장소에서도 사용이 가능하며, 장치의 제작에 필요한 비용을 보다 경감시킬 수 있기 때문에 비용의 부담없이 범용적으로 사용이 가능하며, 미세 구조를 가지는 바이오칩을 제작에 사용되는 마스터 몰드를 제조할 수 있는 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치를 제공할 수 있다.

Description

바이오칩 제작용 자외선 노광 장치 {UV EXPOSURE SYSTEM FOR BIOCHIP FABRICATION}
본 기재는 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 미세 구조를 가지는 바이오칩의 제작에 사용되며, 장소 및 비용에 구애받지 않고 사용이 가능한 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치에 관한 것이다.
현대 의학 기술이 발달함에 따라 인간의 질병을 치료하는 기술뿐만 아니라 질병을 진단하는 기술 역시 함께 발전해왔다. 질병의 진단 기술은 과거에는 인체의 외부에서 관찰하거나 문진 형식으로 진행되어 오다가, 엑스레이 촬영이 가능하여 인체 내부를 관찰할 수 있게 되는 때부터 크게 진전되어 왔다. 최근에는 자기 공명 영상(Magnetic Resonance Imaging, MRI) 촬영법, 컴퓨터 단층(Computed Tomography, CT) 촬영법과 같은 대형 장비를 통한 질병의 진단뿐만 아니라, 내시경을 통해 인체 내부로 촬영 장비를 삽입하여 간편하게 인체의 내부를 관찰하여 질병을 진단할 수 있게 되었다. 또한, 점차적으로는 혈관 내에 나노 미터 단위의 크기를 가지는 진단 로봇을 삽입하여 인체 내부를 관찰할 수 있는 기술이 도입될 것이라는 전망이 이루어지고 있다.
다만, 현대인들이 극복하기 어려운 난치병 중 하나인 암의 경우, 엑스레이 촬영에 의해서는 진단이 다소 어려우며, 자기 공명 영상 촬영법이나 컴퓨터 단층 촬영법의 경우에는 진단 비용이 다소 높아 경제적인 부담이 크다. 또한, 내시경 역시 직접 관찰이 가능하나 내시경을 투입할 수 있는 인체 장기에는 한계가 있어 다양한 부위에 발생할 수 있는 암의 진단에는 널리 사용되기에 무리일 것이다. 한편, 인체 내에 삽입되는 진단 로봇의 경우에는 아직 연구 개발단계에 있기 때문에 상용화되기에는 긴 시간이 필요할 것이다.
이와 같은 문제점들을 해결하기 위하여, 최근 각광받고 있는 암 진단 기술로 바이오칩을 이용한 암 진단 기술이 있다. 암세포와 특이적으로 결합하는 진단 시약을 포함하는 바이오 칩에 환자의 세포를 투입하여 이들의 특이적 결합 여부를 관찰함으로써 암의 발병 여부를 보다 손쉽게 진단할 수 있는 것이다.
바이오칩의 경우에는 세포의 분리가 가능하도록 세포와 유사한 크기의 구조를 가지는 미세한 유로가 형성되어야 한다. 이와 같은 미세 유로를 가지는 바이오칩을 제작하기 위해서는 미세 유로에 대응되는 형상을 가진 마스터 몰드가 필요하다. 마스터 몰드 역시 미세 구조를 가져야 하기 때문에, 이와 같은 미세 구조를 형성하기 위해서는 미세 구조에 대응되는 형상의 노광 마스크를 이용하여 감광성 고분자를 경화시키는 노광 공정이 사용되어야 할 것이다.
다만, 기존의 노광 장치들은 다수의 마스크를 정렬하기 위한 구성을 포함하여 매우 부피가 크기 때문에 이를 사용할 수 있는 장소에 제약을 받아왔으며, 제조에 소요되는 비용이 높아 이를 구입하기 위해서도 매우 큰 비용이 소모되기 때문에 범용적으로 사용되기에는 무리가 있어왔다.
본 기재는, 미세 구조를 가지는 바이오칩의 제작에 사용되며, 장소 및 비용에 구애받지 않고 사용할 수 있는 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치는, 챔버, 챔버 내부에 제1 방향을 따라 챔버의 외부로 인출 가능하게 배치되며 일면에 감광성 고분자가 코팅된 웨이퍼 기판 및 노광 마스크가 실장되는 실장부, 실장부의 상부에 배치되며, 실장부의 상부를 지지하여 실장부와의 사이에 배치된 노광 마스크를 고정하며, 노광 마스크에 자외선이 전달되도록 투과창을 포함하는 노광 마스크 고정부 및 챔버 내부에 배치되며, 웨이퍼 기판 및 노광 마스크에 자외선을 제공하는 광원부를 포함하며, 실장부는, 실장부의 하부에 배치되어 웨이퍼 기판과의 사이에 진공을 형성하여 웨이퍼 기판 및 노광 마스크를 실장부에 고정시키는 진공 패드 및 진공 패드에 공기를 유동시켜 진공 패드에 의해 고정된 웨이퍼 기판 및 노광 마스크를 실장부로부터 이탈시키는 에어 밴트를 포함한다.
이때 실장부는, 실장부에 실장된 웨이퍼 기판 및 진공 패드를 챔버의 높이 방향과 나란한 제2 방향을 따라 이동시키는 구동 유닛을 더 포함할 수 있다.
구동 유닛은, 회전에 의해 진공 패드를 제2 방향을 따라 이동시키는 경사 캠 및 경사 캠의 회전축인 캠축을 포함할 수 있다.
본 실시예의 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치는 챔버의 내벽에 제1 방향을 따라 설치되어, 실장부가 챔버의 외부로 인출되거나 챔버의 내부로 인입될 때 실장부의 이동을 가이드하는 한 쌍의 레일부를 더 포함할 수 있다.
챔버는 내부를 외부와 차단시키기 위해 복수의 면을 포함하며, 복수의 면 중 어느 하나의 면의 적어도 일부가 개방되어 개방된 일면을 통하여 실장부가 인출 및 인입될 수 있다.
실장부에는 하나의 웨이퍼 기판이 실장될 수 있다.
노광 마스크 고정부는 실장부의 일측에 힌지 결합될 수 있다.
실장부는, 실장부 및 노광 마스크 고정부의 가장자리에 배치되어 노광 마스크 고정부가 실장부에 밀착되도록 가압하는 가압 유닛을 더 포함할 수 있다.
한편, 광원부는 자외선 파장의 빛을 방출하는 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
또한, 광원부는 단일 파장의 자외선을 방출할 수 있다.
본 실시예의 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치는 감광성 고분자를 노광하는 시간을 설정하는 타이머부를 더 포함할 수 있다.
웨이퍼 기판은 실리콘 재질을 포함할 수 있다.
진공 패드는 탄성 재질로 이루어질 수 있다.
본 기재에 의하면 전체 장치가 차지하는 부피를 보다 감소시켜 협소한 장소에서도 사용이 가능하며, 장치의 제작에 필요한 비용을 보다 경감시킬 수 있기 때문에 비용의 부담없이 범용적으로 사용할 수 있는 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치를 제공할 수 있다. 또한, 미세 구조를 가지는 바이오칩을 제작에 사용되는 마스터 몰드를 제조할 수 있는 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치의 외관을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치의 실장부가 외부로 인출된 모습을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치의 측면도이다.
도 4는 도 2의 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치에서 챔버의 측면 및 진공 패드를 삭제한 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 도 1의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 6은 도 5의 A 영역을 확대한 확대도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 실장부에 웨이퍼 기판 및 노광 마스크를 실장하는 모습을 도시한 도면이다.
도 8은 실장부에 웨이퍼 기판 및 노광 마스크가 실장되고 노광 마스크 고정부를 덮는 모습을 도시한 도면이다.
도 9는 웨이퍼 기판 및 노광 마스크가 실장된 실장부에 노광 마스크 고정부를 덮고 가압 유닛에 의해 고정시킨 모습을 도시한 도면이다.
도 10은 노광 마스크 고정부가 고정된 실장부가 챔버 내로 인입되고 난 후의 모습을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치에 의해 제조된 바이오칩 제작용 마스터 몰드의 제1 실시예를 촬영한 사진이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치에 의해 제조된 바이오칩 제작용 마스터 몰드의 제2 실시예를 촬영한 사진이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치에 의해 제조된 바이오칩 제작용 마스터 몰드의 제3 실시예를 촬영한 사진이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치에 의해 제조된 바이오칩 제작용 마스터 몰드의 제4 실시예를 촬영한 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분을 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치(100)의 외관을 도시한 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치(100)의 실장부(120)가 외부로 인출된 모습을 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치(100)의 측면도이다. 도 4는 도 2의 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치(100)에서 챔버(110)의 측면 및 진공 패드(122)를 삭제한 모습을 도시한 도면이며, 도 5는 도 1의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 절단한 단면을 도시한 단면도이고, 도 6은 도 5의 A 영역을 확대한 확대도이다.
도 1 내지 도 6에 도시된 것과 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치(100)는 챔버(110), 실장부(120), 노광 마스크 고정부(130) 및 광원부(140)를 포함한다.
챔버(110)는 본 실시예의 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치(100)의 외형을 형성하는 것으로, 내부에 공간이 형성되며, 내부와 외부를 구분할 수 있다. 이때 본 실시예에 따른 챔버(110)는 바이오칩 제작에 사용되는 자외선이 외부로 방출되지 않도록 자외선을 차폐할 수 있는 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 동일한 이유로 불투명한 재질로 이루어질 수 있다.
본 실시예의 챔버(110)는 외부와 내부를 구분하기 위하여 복수의 면을 포함하여 이루어질 수 있으며, 일 예로, 도 1에 도시된 것과 같이 6개의 면을 가지는 육면체의 형상을 가질 수 있을 것이다.
이때, 챔버(110)를 형성하는 복수의 면 중 어느 하나의 면은 적어도 일부가 개방될 수 있으며, 개방된 일면을 통해 이후 설명하는 실장부(120)가 인출 및 인입될 수 있다. 개방된 일면을 결정하는 것은 본 실시예의 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치(100)와 사용자의 배치 관계이다. 사용자가 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치(100)를 사용하는 과정에서 사용자와 가장 인접하게 배치되는 챔버(110)의 일면을 개방하여야 이를 통해 인출 및 인입되는 실장부(120) 역시 사용자와 인접하게 배치될 수 있으므로, 사용자가 보다 편리하게 본 실시예의 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치(100)를 사용할 수 있을 것이다.
본 실시예의 실장부(120)는 도 1에 도시된 것과 같이 챔버(110) 내부에 배치되어 있다가 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이 제1 방향을 따라 챔버(110)의 외부로 인출될 수 있다. 실장부(120)가 챔버(110)의 외부로 인출되면 감광성 고분자가 코팅된 웨이퍼 기판(10) 및 노광 마스크(20)가 차례로 실장부(120)에 실장된다.
본 실시예에 따른 "제1 방향"은 앞서 설명한 것과 같이 챔버(110)의 개방된 일면을 결정하는 것과 유사하다. 본 실시예의 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치(100)로부터 이를 사용하는 사용자를 향하여 연장되는 방향이 바로 본 실시예에 따른 "제1 방향"이다. 따라서 본 실시예에 따른 실장부(120)는 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치(100)의 사용자를 향하여 챔버(110)의 내부로부터 외부로 인출될 수 있다.
본 실시예의 웨이퍼 기판(10)은 실리콘 재질의 웨이퍼일 수 있으며, 감광성 고분자는 일 예로, MicroChem 사의 SU-8 시리즈가 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 자외선에 의해 경화되어 포토 레지스트 공정이 가능한 재질이라면 본 발명의 실시 범위에 포함될 수 있을 것이다.
본 실시예의 실장부(120)는 하나의 웨이퍼 기판(10) 및 하나의 노광 마스크(20)만을 실장하며, 본 실시예의 실장부(120) 역시 하나로 배치된다. 따라서 본 실시예의 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치(100)는 부피를 보다 감소시킬 수 있으며, 협소한 장소에서도 사용이 가능하다. 또한, 제작에 필요한 비용을 보다 경감시킬 수 있기 때문에 비용의 부담없이 범용적으로 사용이 가능하다.
본 실시예의 노광 마스크(20)에는 바이오칩 제작에 필요한 마스터 몰드를 제작할 수 있는 패턴이 형성되어 있다. 감광성 고분자가 코팅된 웨이퍼 기판(10) 상에 노광 마스크(20)를 배치한 뒤 자외선에 노출시키면, 노광 마스크(20)에 형성되어 있는 마스터 몰드에 대응되는 형상으로 감광성 고분자가 경화된다. 이후 식각 공정에 의해 경화되지 않은 불필요한 부분을 제거하고 나면 바이오칩 제작용 마스터 몰드를 형성할 수 있다.
노광 마스크 고정부(130)는 챔버(110) 내부에서 실장부(120)의 상부를 지지하여 실장부(120)와의 사이에 배치된 노광 마스크(20)를 고정시켜 자외선이 제공되는 동안 웨이퍼 기판(10)과 노광 마스크(20) 사이의 정렬이 어긋나 불량이 발생하지 않도록 한다.
본 실시예의 노광 마스크 고정부(130)는 실장부(120)와의 사이에 배치되는 웨이퍼 기판(10) 및 노광 마스크(20)에 자외선을 원활하게 제공하기 위하여 이후 설명하는 광원부(140)에 의해 발생되는 자외선이 원활하게 투과될 수 있도록 투과창(132)을 포함한다.
본 실시예의 노광 마스크 고정부(130)는 실장부(120)의 일측에, 보다 구체적으로는 실장부(120)가 외부로 인출되었을 때 챔버(110)에 가장 가까운 실장부(120)의 일측에 힌지 결합된다. 웨이퍼 기판(10) 및 노광 마스크(20)가 실장부(120)에 고정되기 위하여 실장부(120)가 챔버(110)로부터 외부로 인출되는 경우에는, 노광 마스크 고정부(130)는 힌지 운동에 의해 실장부(120)와 분리되어 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이 배치될 수 있다. 반대로, 실장부(120)가 인입되어 실장부(120) 및 노광 마스크 고정부(130)가 챔버(110)의 내부에 배치되는 경우에는 도 4 및 도 5에 도시된 것과 같이 실장부(120)와 나란히 배치되어 실장부(120)의 상부에서 실장부(120)를 지지한다.
이때 본 실시예의 실장부(120)는 노광 마스크 고정부(130)와의 고정력을 향상시키기 위해 가압 유닛(128)을 더 포함한다. 가압 유닛(128)은 실장부(120)와 노광 마스크 고정부(130)의 가장자리에 배치되어 노광 마스크 고정부(130)가 실장부(120)의 상부를 보다 견고하게 지지하여 고정될 수 있도록 실장부(120)를 향하여 노광 마스크 고정부(130)를 가압하면서 고정시킨다.
도 1 내지 도 3에는 본 실시예의 일 예에 따라 하나의 가압 유닛(128)이 도시되어 있지만, 이에 한정되지 않으며 복수의 가압 유닛(128)이 형성되는 경우에는 보다 고정력이 향상될 수 있을 것이다.
이때 본 실시예의 실장부(120)는 진공 패드(122) 및 에어 밴트(124, air vent)를 포함할 수 있다.
진공 패드(122)는 도 5 및 도 6에 도시된 것과 같이 웨이퍼 기판(10)과 접촉하는 공간 내를 진공으로 형성하여 웨이퍼 기판(10)에 자외선이 제공되는 동안 웨이퍼 기판(10)을 고정시키는 역할을 한다. 본 실시예에 따른 진공 패드(122)는 탄성 재질로 이루어져 진공의 형성을 보다 원활하게 보조한다.
에어 밴트(124)는 진공 패드(122)와 웨이퍼 기판(10) 사이에 형성된 진공 공간에 공기를 주입시켜 노광을 마친 웨이퍼 기판(10)이 진공 패드(122)로부터 이탈되도록 한다. 본 실시예에 따라 진공 패드(122)에 의해 진공을 형성하기 위해서는 에어 밴트(124)가 차단될 수 있으며, 이후 웨이퍼 기판(10)을 분리시킬 때에는 에어 밴트(124)가 개방되어 공기를 유동시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 진공 패드(122) 및 에어 밴트(124)는 감광성 고분자가 코팅된 웨이퍼 기판(10)의 일면의 반대면에 배치되어 자외선에 의한 노광 공정에 영향을 미치지 않는다. 이를 위하여 실장부(120)를 사이에 두고 노광 마스크 고정부(130)와 반대편에 배치되며, 보다 구체적으로는 노광 마스크 고정부(130)가 실장부(120)를 지지하는 상측과 반대되는 실장부(120)의 하측에 배치될 수 있다.
한편, 본 실시예의 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치(100)는 도 5 및 도 6에 도시된 것과 같이 구동 유닛(126)을 더 포함한다. 구동 유닛(126)은 챔버(110)의 높이 방향과 나란한 제2 방향을 따라 실장부(120)에 배치되는 진공 패드(122)를 이동시킬 수 있다.
본 실시예의 구동 유닛(126)은 일 예로 경사 캠(126a) 및 캠 축(126b)을 포함한다. 경사 캠(126a)은 회전 운동을 직선 운동으로 변형시키는 구성이며, 캠 축(126b)은 경사 캠(126a)의 회전축을 형성한다.
본 실시예에 따르면 경사 캠(126a)이 캠 축(126b)을 중심으로 회전함으로써, 경사 캠(126a)의 회전 운동이 제2 방향을 따라 지면에 대해 상하 방향으로 이동되는 직선 운동으로 변형될 수 있다. 따라서 본 실시예의 구동 유닛(126)과 연결되어 있는 진공 패드(122) 역시 상하 방향으로 직선 운동할 수 있어 높낮이가 조절될 수 있다.
본 실시예의 "제2 방향"은 지면으로부터 본 실시예에 따른 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치(100)의 높이 방향과 나란한 방향으로, 제1 방향과 수직하게 형성될 수 있으며, 일 예로 중력의 방향과 나란할 수 있을 것이다.
본 실시예에 따른 진공 패드(122)는 실장부(120)가 챔버(110)의 외부로 인출되고, 노광 마스크 고정부(130)가 실장부(120)로부터 분리되면 실장부(120)보다 높거나 동일한 높이를 가지도록 실장부(120)의 중심부에 배치될 수 있다. 감광성 고분자가 코팅된 웨이퍼 기판(10)의 타면이 진공 패드(122)와 접촉하도록 웨이퍼 기판(10)이 실장부(120)에 실장되면, 본 실시예의 구동 유닛(126)에 의하여 진공 패드(122)는 지면을 향하여 이동되고, 진공 유닛이 웨이퍼 기판(10)의 타면을 흡착하면서 웨이퍼 기판(10)과 진공 패드(122) 사이의 공간에는 진공이 형성된다.
한편, 본 실시예의 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치(100)는 광원부(140)를 포함한다. 광원부(140)는 도 5에 도시된 것과 같이 챔버(110) 내부의 상측에 배치되어 웨이퍼 기판(10)에 코팅된 감광성 고분자를 경화시키기 위하여 자외선을 제공한다.
본 실시예의 광원부(140)는 자외선을 제공하기 위하여 자외선 영역의 빛을 발광하는 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)를 포함할 수 있으며, 보다 균일하게 노광이 이루어져 제품의 불량의 발생을 방지하기 위하여 본 실시예의 광원부(140)는 단일 파장의 자외선 영역의 빛을 발광할 수 있다.
본 실시예의 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치(100)는 실장부(120)의 인출을 보조하는 레일부(150)를 더 포함한다.
레일부(150)는 한 쌍으로 마련되며, 챔버(110)의 내벽에 제1 방향을 따라 설치된다. 레일부(150)에는 실장부(120)의 가장자리 중 한 쌍의 가장자리가 맞물리게 되며, 실장부(120)가 챔버(110)의 외부로 인출되거나 내부로 인입될 때 실장부(120)의 이동을 가이드한다.
한편, 본 실시예의 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치(100)는 타이머부(160)를 더 포함할 수 있다. 타이머부(160)는 광원부(140)에 의해 웨이퍼 기판(10) 및 노광 마스크(20)에 자외선이 제공되는 시간을 조절한다. 본 실시예의 타이머부(160)는 자외선이 제공되는 시간을 조절하기 위한 입력 유닛 및 이를 사용자에게 시각적으로 표시하여 알려주는 표시 유닛을 함께 포함할 수 있다. 본 실시예의 표시 유닛은 이 외에도 전원이 공급 여부를 제어하거나 이를 함께 표시할 수 있을 것이다.
이상에서는 본 실시예에 따른 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치(100)의 구성에 대해 살펴보았다. 이하에서는 도 7 내지 도 10을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치(100)의 일 사용예에 대해여 설명하고자 한다. 다만, 이는 일 예에 불과하며 해당 기술 분야의 통상의 지식 수준에서 다양한 사용예의 변형이 가능할 것이다.
도 7 내지 도 10에는 본 실시예에 따른 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치(100)에 웨이퍼 기판(10) 및 노광 마스크(20)를 실장하여 노광시키는 과정이 순서대로 도시되어 있다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 실장부(120)에 웨이퍼 기판(10) 및 노광 마스크(20)를 실장하는 모습을 도시한 도면이다. 도 8은 실장부(120)에 웨이퍼 기판(10) 및 노광 마스크(20)가 실장되고 노광 마스크 고정부(130)를 덮는 모습을 도시한 도면이다. 도 9는 웨이퍼 기판(10) 및 노광 마스크(20)가 실장된 실장부(120)에 노광 마스크 고정부(130)를 덮고 가압 유닛(128)에 의해 고정시킨 모습을 도시한 도면이다. 도 10은 노광 마스크 고정부(130)가 고정된 실장부(120)가 챔버(110) 내로 인입되고 난 후의 모습을 도시한 도면이다.
도 7에 도시된 것과 같이 레일부(150)에 의해 실장부(120)가 챔버(110)의 외부로 인출되면 힌지 운동에 의해 노광 마스크 고정부(130)가 오픈되어 실장부(120)로부터 분리된다. 여기서 분리된다 함은 노광 마스크 고정부(130)가 실장부(120)로부터 완전히 분리되는 것을 의미하지는 않으며, 힌지축 부분은 실장부(120)와 결합된 채 힌지 운동에 의해 개방되는 것을 의미한다. 노광 마스크 고정부(130)가 오픈되면, 실장부(120)의 중심에 배치되는 진공 패드(122)는 실장부(120)와 동일하거나 실장부(120)보다 높은 높이를 가지도록 구동 유닛(126)에 의해 지면으로부터 상승 운동을 할 수 있다.
노광 마스크 고정부(130)가 오픈되면 실장부(120)에는 웨이퍼 기판(10) 및 노광 마스크(20)가 차례로 실장될 수 있다. 이때 웨이퍼 기판(10)의 일면에는 감광성 고분자가 코팅되어 있을 수 있다. 본 실시예에 따른 감광성 고분자는 일 예로, 액체 상태로 도포되어 스핀 코팅에 의해 웨이퍼 기판(10) 상에 고르게 코팅될 수 있을 것이나 이에 한정되지는 않는다. 웨이퍼 기판(10)의 타면에는 감광성 고분자가 코팅되지 않으며, 감광성 고분자가 코팅되지 않은 면이 진공 패드(122)와 접촉하도록 실장부(120)에 실장된다.
웨이퍼 기판(10) 및 노광 마스크(20)가 실장부(120)에 실장되고나면 도 8에 도시된 것과 같이 노광 마스크 고정부(130)가 실장부(120)를 향해 힌지 운동하여 결합될 수 있다.
도 9에 도시된 것과 같이, 노광 마스크 고정부(130)가 힌지 운동에 의해 실장부(120)와 나란히 배치되면 가압 유닛(128)이 노광 마스크 고정부(130)의 가장자리를 가압하면서 실장부(120)와 노광 마스크 고정부(130)를 고정시킨다. 가압 유닛(128)에 의해 실장부(120)와 노광 마스크 고정부(130)의 결합이 완료되고 나면, 노광 마스크 고정부(130)와 결합된 실장부(120)는 레일부(150)를 따라 챔버(110)의 내부로 인입될 수 있다.
한편, 가압 유닛(128)에 의해 실장부(120)와 노광 마스크 고정부(130)의 결합이 완료된 이후에는, 구동 유닛(126)이 상승되어 웨이퍼 기판(10) 및 노광 마스크(20)가 서로 밀착 배치된다. 구동 유닛(126)이 상승되는 과정은 노광 마스크 고정부(130)와 결합된 실장부(120)가 챔버(110) 내부로 인입되기 이전이거나 이후이거나 순서와는 무관하다.
인입이 완료된 모습은 도 10에 도시된 것과 같다. 이후 사용자는 타이머부(160)를 이용하여 자외선을 조사하는 시간을 설정할 수 있으며, 광원부(140)에 의해 자외선 영역의 빛이 발광되면 노광 마스크 고정부(130)의 투과창(132)을 통과한 자외선은 노광 마스크(20)에 형성된 모습에 대응되도록 웨이퍼 기판(10)의 감광성 고분자를 경화시킬 수 있다.
도면에 도시되지는 않았으나, 노광이 완료되면, 도 7 내지 도 10과 반대 순서로 공정이 진행될 수 있다. 즉, 도 10, 도 9, 도 8 및 도 7의 순서로 공정이 진행될 수 있다. 노광이 완료되고 난 이후에는 노광 마스크 고정부(130)와 결합된 실장부(120)가 레일부(150)를 따라 챔버(110) 내부로부터 챔버(110) 외부로 다시 인출될 수 있다. 실장부(120)가 완전히 챔버(110) 외부로 인출되고 나면, 가압 유닛(128)에 의한 가압이 해제되고 노광 마스크 고정부(130)는 힌지 운동하여 실장부(120)와 분리된다.
이에 앞서, 구동 유닛(126)에 의해 진공 패드(122)와 웨이퍼 기판(10) 사이의 진공이 유지된 채 구동 유닛(126)이 하강함으로써, 서로 밀착 배치되어 있던 웨이퍼 기판(10) 및 노광 마스크(20)가 서로 분리되는 과정이 진행될 수 있다. 구동 유닛(126)의 하강에 의하여, 에어 밴트(124)를 통해 진공 패드(122)에 공기가 자연 유동되어 진공이 해제될 수 있다. 그러므로 진공에 의해 고정되어 있던 진공 패드(122)와 웨이퍼 기판(10)이 자연스럽게 분리될 수 있다. 따라서 웨이퍼 기판(10)의 손상 없이 원활한 분리가 가능하다.
이후 감광성 고분자가 경화되지 않은 부분을 식각 공정으로 제거하여 바이오칩 제작용 마스터 몰드를 형성할 수 있으며, 본 실시예에 따라 제공되는 마스터 몰드를 사용하여 바이오칩을 제작할 수 있다.
도 11 내지 도 14에는 본 실시예에 따른 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치(100)에 의해 제작된 바이오칩 제작용 마스터 몰드의 실제 사진이 도시되어 있다. 본 실시예에 따른 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치(100)에 의하면 미세한 크기의 유로를 가지는 바이오칩을 제작할 수 있는 마스터 몰드를 제공할 수 있다.
바이오칩의 경우, 마이크로미터 단위의 미세한 폭 및 세밀한 구조에 의해 형성되는 미세 유로를 포함한다. 따라서 마이크로미터 단위를 가지는 미세 유로를 형성하기 위한 마스터 몰드 역시 미세한 구조를 가지도록 정밀한 가공이 필요할 것이다. 따라서 본 실시예의 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치(100)는 진공 패드(122) 및 가압 유닛(128)과 같은 구성에 의해 노광되는 동안 웨이퍼 기판(10) 및 노광 마스크(20)의 정렬이 어긋나지 않도록 고정력을 향상시킬 수 있어 미세 유로용 마스터 몰드의 제작을 가능하게 한다.
또한, 본 실시예의 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치(100)는 불필요한 구성을 삭제하고 한 번에 하나의 웨이퍼 기판(10)만을 노광시키기 때문에, 전체 장치가 차지하는 부피를 보다 감소시킬 수 있으며, 협소한 장소에서도 사용이 가능하다. 또한, 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치(100)의 제작에 필요한 비용을 보다 경감시킬 수 있기 때문에 비용의 부담없이 범용적으로 사용이 가능하다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
10: 웨이퍼 기판
20: 노광 마스크
100: 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치
110: 챔버
112: 개방된 일면
120: 실장부
122: 진공 패드
124: 에어 밴트
126: 구동 유닛
126a: 경사 캠
126b: 캠 축
128: 가압 유닛
130: 노광 마스크 고정부
132: 투과창
140: 광원부
150: 레일부
160: 타이머부

Claims (13)

  1. 챔버;
    상기 챔버 내부에 제1 방향을 따라 상기 챔버의 외부로 인출 가능하게 배치되며 일면에 감광성 고분자가 코팅된 웨이퍼 기판 및 노광 마스크가 실장되는 실장부;
    상기 실장부의 상부에 배치되며, 상기 실장부의 상부에 지지되고 상기 실장부와의 사이에 배치된 상기 노광 마스크를 고정하며, 상기 노광 마스크에 자외선이 전달되도록 투과창을 포함하는 노광 마스크 고정부; 및
    상기 챔버 내부에 배치되며, 상기 웨이퍼 기판 및 상기 노광 마스크에 자외선을 제공하는 광원부를 포함하며,
    상기 실장부는,
    상기 실장부의 하부에 배치되어 상기 웨이퍼 기판과의 사이에 진공을 형성하여 상기 웨이퍼 기판 및 상기 노광 마스크를 상기 실장부에 고정시키는 진공 패드; 및
    상기 진공 패드에 공기를 유동시켜 상기 진공 패드에 의해 고정된 상기 웨이퍼 기판 및 상기 노광 마스크를 상기 실장부로부터 이탈시키는 에어 밴트를 포함하는, 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실장부는,
    상기 실장부에 실장된 상기 웨이퍼 기판 및 상기 진공 패드를 상기 챔버의 높이 방향과 나란한 제2 방향을 따라 이동시키는 구동 유닛을 더 포함하는, 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 구동 유닛은,
    회전에 의해 상기 진공 패드를 상기 제2 방향을 따라 이동시키는 경사 캠; 및
    상기 경사 캠의 회전축인 캠 축을 포함하는, 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 챔버의 내벽에 상기 제1 방향을 따라 설치되어, 상기 실장부가 상기 챔버의 외부로 인출되거나 상기 챔버의 내부로 인입될 때 상기 실장부의 이동을 가이드하는 한 쌍의 레일부를 더 포함하는, 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 챔버는 상기 내부를 상기 외부와 차단시키기 위해 복수의 면을 포함하며, 복수의 상기 면 중 어느 하나의 면의 적어도 일부가 개방되어 개방된 상기 일면을 통하여 상기 실장부가 인출 및 인입되는, 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 실장부에는 하나의 상기 웨이퍼 기판이 실장되는, 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 노광 마스크 고정부는 상기 실장부의 일측에 힌지 결합되는, 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 실장부는,
    상기 실장부 및 상기 노광 마스크 고정부의 가장자리에 배치되어 상기 노광 마스크 고정부가 상기 실장부에 밀착되도록 가압하는 가압 유닛을 더 포함하는, 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는 자외선 파장의 빛을 방출하는 발광 다이오드를 포함하는, 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는 단일 파장의 자외선을 방출하는, 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 감광성 고분자를 노광하는 시간을 설정하는 타이머부를 더 포함하는, 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼 기판은 실리콘 재질을 포함하는, 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 진공 패드는 탄성 재질로 이루어지는, 바이오칩 제작용 자외선 노광 장치.
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