KR101842516B1 - 미세 장치의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

신규 유형의 생물학적 및 의학적 용도용 미세 장치의 제조 방법이 개시된다. 본 신규 방법은 미세 공정 기술을 사용하며, 신규 공정에 의하면 개선된 성능, 유연성 및 질병 탐지 및 미세 수준의 치료 능력을 가지는 미세 장치가 제조된다. 본 미세 장치에 의하면 현재의 의학 치료 양상에서 발견되는 통상적인 방법론 및 비히클에 비해 비용이 절감된다. 개시된 나노-기술에 의해 제조된 미세 장치는 현존하는 통상적인 방법에 비해 많은 영역에서 현저한 개선점을 가진다. 이러한 개선점은, 이들에 제한되는 것은 아니지만, 전체적인 비용의 절감, 질병의 초기 탐지/진단, 타겟 약물의 전달, 타겟 질병의 치료 및 치료 중 생체내침입성 정도의 감소를 포함한다. 현존하는 통상적인 방법에 비해, 본원에 개시된 본원 발명의 방법은 보다 미세하며, 민감하며, 정확하고, 정밀하고, 유연하며 효과적이다. 본 신규 방법에 의하면 현존하는 양상에 비해 의학 치료에 있어서 최상 수준의 성능을 발휘할 수 있다.

Description

미세 장치의 제조 방법{METHOD OF FABRICATING MICRO-DEVICES}
현대 바이오 과학 및 의약 분야에서 지난 수십 년 동안 발전이 있어왔지만, 이들 분야에 있어서의 기본 방법론, 접근법 및, 주로 기구들은 근본적으로 동일하게 유지되어 왔다. 이는 치명적인 질병(즉, 암)의 초기 탐지, 효과적인 타겟 약물의 방출 및 효과적인 질병 치료 같은 핵심 분야에 있어서의 주요 돌파구가 상대적으로 부족하게 되는 결과를 가져왔다. 예를 들면, 암, 심장병 및 당뇨병의 치료 옵션은 여전히 제한적인 상태로 남아있다.
예를 들면, 핵자기공명(NMR) 및 컴퓨터단층촬영 스캔(CT Scan) 같은 다양한 영상화 기술은 그들의 개선된 해상도를 통해 질병을 보다 양호하게 진단하기 위해 개발되었다. 암 탐지의 분야에서, 최근 부상하고 있는 탐지 방법은 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 같은 기술을 사용하는 조직-특이적 유전자 발현 동정 타겟팅 방법을 사용한 면역학적 접근법을 포함한다(문헌[K. Patel, et al., Nature Reviews, Vol. 8, pp 329 (2008)] 참조). 그러나, 이 기술들의 대부분은 너무 거시적이며, 암과 같은 다수의 치명적인 질병들의 초기 탐지를 위한 높은 민감도 및 효과를 가지지 못한다. 기껏해야, 이 기술들의 유용성은 특정 형태의 질병에 제한되며, 질병의 중기 내지 말기에 인체 내의 매우 제한적인 부분에만 제한된다. 앞서 언급한 면역학적 접근법 및 조직-특이적 유전자 발현 동정 타겟팅 방법을 사용한 보다 새로운 탐지 기술이 개선된 시험 샘플 크기, 속도, 및 민감도를 위해 실험되고 있지만, 이들 그 어느 것에 의해서도 암 같은 질병을 초기 단계에서 요구되는 민감도와 특이성으로 동정하는 것을 임상적으로 성공하지 못했다. 이들 대부분은 복잡한 샘플 농축, 표지 화합물, 시스템 보정 및/또는 데이터 해석의 사용을 요구한다.
암 같은 치명적인 질병의 치료 분야에서, 다수의 현재의 치료 기술들은 종종 효능, 선택성 및 특이성이 부족하다. 동시에, 다수의 치료 방법들은 부작용을 수반한다. 특히, 암 치료에 있어서, 대부분의 통상적인 접근법은 방사선 치료, 화학 요법, 수술 및 이들 기술들의 병용을 포함하는데, 이들은 중기 내지 말기의 다양한 유형의 암에 효과적이지 못하며, 심각한 부작용을 낳으며, 타겟 암에 걸린 부분 및 세포에의 특이성이 부족하다. 또한, 암 치료는 종종 비용이 많이 들어간다. 치료가 초기에는 효과적이더라도, 암 세포는 종종 내성(특히 다수의 백금계 암 약물에 대해)을 발현하고/하거나, 다른 부분, 예컨대 간 및 폐로 전이된다. 약물 전달을 위한 나노 입자 및 원하는 약물 또는 물질을 사용한 분자 조절 타겟팅을 사용한 혈관신생 억제 요법, 고열 요법, 생물학적 요법 및 타겟 치료를 사용한 최근의 실험(타겟 치료에 대한 검토는 문헌[B. Zahorowska et al., J. Cancer Res Clin Oncol, published online (June 17, 2009)] 참조)은 어느 정도의 가능성을 보여주었다. 하지만, 현재까지, 이들 언급된 방법들 중 어느 것도 대량의 샘플 임상 시험에서는 충분히 증명되지 못했다. 종종, 이들은 면역 시스템의 손상 같은 부가적인 유형의 부작용을 보인다.
암 같은 치명적인 질병의 치료에 있어서의 한 가지 주요 문제는 약물이 종종 의도된 타겟으로 효과적으로 전달되지 못하고/하거나 타겟 암 세포에 의해 충분히 흡수되지 못한다는 것이다. 비록 약물이 그 의도된 타겟 부위에 도달하고 질병에 걸린 기관에 효과적이라고 증명되었다 할지라도, 대부분의 약은 치료 선택성이 부족하여, 그 결과 정상 기관, 조직 및 세포에 손상을 입히며, 또한 원하지 않는 부작용을 수반한다. 최근 몇 년 동안, 100 nm 내지 수 마이크론 크기의 나노 크기 입자를 사용하는 나노 기술이 제안되었고 개선된 약물 전달 성능을 보인다고 평가받았다(문헌[S. D. Smedt, J. Am. Chem. Soc. 130, pp. 14480-14482 (2008)]; [A. L. Z. Lee, et al, Biomaterials, 30, pp. 919-927 (2009)]; [T. Desai, Nano Lett. 9, pp. 716-720 (2009)]; 알.오. 에세날리브(R. O. Esenaliev)의 미국 특허 제6,165,440호; 피. 에스. 쿠마르(P. S. Kumar) 등의 미국 특허 제7,182,894호; 씨. 제이. 오코너(C. J. O'Conner) 등의 미국 특허 출원 제20020068187호; 에스. 에이. 허웩(S. A. Herweck) 등의 미국 특허 출원 제20040236278호; 에이치. 히라타(H. Hirata) 등의 미국 특허 출원 제20070243401호; 지. 에스. 이(G. S. Yi) 등의 미국 특허 출원 제2009008146호 참조).
위에 언급한 나노 입자를 사용한 방법들 대부분은 다음과 같은 기본적인 작용 및 능력을 결여한다: (a) 조절된 방식으로 타겟 부위로 도달; (b) 의도된 타겟(예컨대 암 세포)으로의 선택성 및 특이성; (c) 의도된 타겟으로 전달되는 도중 주변 환경과의 상호 작용을 피할 수 있는 능력; (d) 미세 수준으로 조절된 방출 메카니즘(예를 들면, 약물을 오직 특정 세포로만 방출하고 그 주변 부위로는 방출하지 않는 것); 및 (e) 사용 후 나노 입자의 생분해성. 매우 적은 수만이 치료 부위를 선택적으로 타겟팅하는 방법을 고려했다. 에이. 샤우한(A. Chauhan) 등은 나노 입자와 그 안에 캡슐화된 약물이 분산된 컨택트 렌즈를 포함하는 약물 전달 시스템을 개시한다(미국 특허 출원 제20040096477호 참조). 제이. 에스. 마이너(J. S. Minor) 등의 미국 특허 출원 제20060040390호는 타겟을 인지하기 위한 생물학적 "키(key)" 분자의 사용을 제안한다. 에이. 만가나로(A. Manganaro) 등의 미국 특허 출원 제20080279764호는 나노 캐리어의 표면상에서 아스코르브산염이 사용되어 세포에 의해 생성되는 초과산화물과 반응하는 방법을 제안하는데, 이 방법에 의하면 캐리어 안의 항암제와 암 세포 사이의 강화된 반응이라는 결과가 예상된다. 앞서 언급한 선행 기술이 타겟 치료를 시도하였지만, 적용 가능성은 상대적으로 작았으며, 넓은 범위의 세포, 조직, 기관 및 질병을 타겟팅하는 능력은 부족했다. 또한, 마이너 출원에서 언급된 "키" 분자 또는 만가라노 출원에서 언급된 나노 캐리어의 표면 상의 아스코르브산염은 생체 내 주위 환경과 반응할 가능성이 있으며 따라서 원래의 형태를 유지하면서 의도된 타겟에 도달하는데 많은 어려움을 가질 것이다.
앞서 언급한 접근법이 통상적인 접근법에 비해 어느 정도 잠재적인 장점들을 보여주긴 하였지만, 이들은 약물 전달에 있어서 조절 가능성, 선택성 및 특이성의 문제를 근본적으로 해결하지는 못했다. 예를 들면, 표면이 제작된 약물로 코팅된 나노 입자는 타겟 전달 위치로 가는 도중 다양한 화학적 시스템과 약물이 상호작용하는 것을 필수적으로 방지하지 않으며, 또한 신체 내 질병에 걸린 기관, 조직 및 부위로의 선택적 전달이라는 본질적 능력을 가지지 못한다.
최근 몇 년 동안, MEMS 같은 특정 유형의 마이크로칩이 다수의 생물 의학 관련 용도로 사용되어 왔다. 그러나, 제한된 기능을 가지며 생물 의학 분야에서 비교적 좁은 용도에 촛점이 맞춰진 비교적 단순한 마이크로칩이 이들 용도 대부분에 사용되었다. 주로, 이들 용도는 영상화(예를 들면, 듀락(Durack)의 미국 특허 제7,590,221호), 감지(예를 들면, 리우(Liu) 등의 미국 특허 제7,661,319호) 및 게놈 관련 분석 및 맵핑(mapping)(예를 들면, 해리스(Harris) 등의 미국 특허 제7,635,562호)에 제한된다. 미세전자 공정을 사용한 생물 의학 용도를 위한 본원에 개시된 신규 장치 제조 공정은 고유의 공정 흐름, 가장 개선된 미세전자 처리 기술의 사용, 집적 정도, 및 매우 높은 정도의 기능성 및 유연성을 가진 장치를 제조할 수 있는 능력의 면에서 앞서 언급한 종래기술과 명백히 구별된다.
앞서 언급한 오랫동안 해결되지 않은 문제점들을 극복하기 위해, 현저히 증가된 능력, 고유의 미세 수준의 기능, 증대된 유연성의 정도, 감소된 비용 및 생물 과학 및 의약 분야에서의 개선된 성능을 가지는 다양한 미세 장치의 제조를 위한, 현재의 나노 기술 공정을 사용한 신규한 방법이 본원에 개시된다. 개시된 나노 기술을 사용하여 제조된 미세 장치는 현존하는 통상적인 방법에 비해 많은 부분에서 현저한 개선점을 보인다. 이들 개선점은, 이들에 제한되는 것은 아니지만, 전체적인 비용의 절감, 질병의 초기 탐지, 타겟 약물의 전달, 타겟 질병의 치료 및 치료 중 생체내침입성 정도의 감소를 포함한다. 현존하는 통상적인 방법에 비해, 본원에 개시된 본원 발명의 방법은 보다 미세하며, 민감하며, 정확하고, 정밀하고, 유연하며 효과적이다. 본원의 신규 방법에 의하면 현존하는 양상에 비해 의학 치료에 있어서 최상 수준의 성능을 발휘할 수 있다.
마이크로프로세서, 디지털 신호 처리기(DSP) 및 메모리칩 같은 집적 회로(IC) 장치를 제조하기 위한 미세전자 공정이 지난 20년 내지 30년 동안 사용되어 왔지만, 그 용도는 생물 과학 및 의약 분야 대부분으로는 확장되지 못했었다. 유전자/DNA 맵핑 같은 실험실 진단 시험 및 질병에 대한 잠재적 시험의 분야에서 마이크로칩이 일부 사용되기도 했었지만, 생체내 진단, 약물 전달 및 질병 치료의 분야에서의 의미 있는 용도로는 사용되지 못했었으며, 기본적으로 현재의 기술 수준으로는 의미 있는 용도로의 사용은 없는 상태이다.
알.오. 에세날리브(R. O. Esenaliev)의 미국 특허 제6,165,440호 피. 에스. 쿠마르(P. S. Kumar) 등의 미국 특허 제7,182,894호 씨. 제이. 오코너(C. J. O'Conner) 등의 미국 특허 출원 제20020068187호 에스. 에이. 허웩(S. A. Herweck) 등의 미국 특허 출원 제20040236278호 에이치. 히라타(H. Hirata) 등의 미국 특허 출원 제20070243401호 지. 에스. 이(G. S. Yi) 등의 미국 특허 출원 제2009008146호 에이. 샤우한(A. Chauhan) 등의 미국 특허 출원 제20040096477호 제이. 에스. 마이너(J. S. Minor) 등의 미국 특허 출원 제20060040390호 에이. 만가나로(A. Manganaro) 등의 미국 특허 출원 제20080279764호 듀락(Durack)의 미국 특허 제7,590,221호 리우(Liu) 등의 미국 특허 제7,661,319호 해리스(Harris) 등의 미국 특허 제7,635,562호 유(Yu) 등의 미국 특허 출원 제12,416,280호 유(Yu) 등의 미국 특허 출원 제12,498,698호
문헌[K. Patel, et al., Nature Reviews, Vol. 8, pp 329 (2008)] 문헌[B. Zahorowska et al., J. Cancer Res Clin Oncol, published online (June 17, 2009)] 문헌[S. D. Smedt, J. Am. Chem. Soc. 130, pp. 14480-14482 (2008)]; [A. L. Z. Lee, et al., Biomaterials, 30, pp. 919-927 (2009)] 문헌[T. Desai, Nano Lett. 9, pp. 716-720 (2009)] 스탠리 울프(Stanley Wolf)의 논문["Silicon Processing For The VLSI ERA", Volume 1, Lattice Press (2000)]
<발명의 요약>
본원 발명에서, 생물학적 및 의학적 용도를 위한 새로운 유형의 미세 장치의 신규 제조 방법이 개시된다. 이 신규 방법에 의하면, 미세전자 공정 기술 및 신규 공정 흐름을 사용하여 개선된 성능, 유연성 및 질병 탐지 및 미세 수준의 치료 능력을 갖춘 미세 장치가 제조된다. 이러한 미세 장치는 현재의 의학 치료 양상에서 발견되는 통상적인 방법론 및 비히클에 비해 비용을 절감시킨다.
상기 미세 장치는, 이들에 제한되는 것은 아니지만, 유(Yu) 등의 미국 특허 출원 제12,416,280호 및 제12,498,698호에 개시된 약물 전달 및 질병 치료를 위한 미세 용기 및 미세 분사기를 포함한다. 근본적인 미세전자 공정 기술의 개념은 스탠리 울프(Stanley Wolf)의 논문["Silicon Processing For The VLSI ERA", Volume 1, Lattice Press (2000)]에 개시된다. 미세전자 공정은, 이들에 제한되는 것은 아니지만, 박막 침착, 리소그래피, 에칭(습식 및 건식 에칭 공정), 세척, 습식 처리, 확산, 이온 주입 및 화학 기계 연마(CMP) 공정을 포함한다. 이들 공정들은 다양한 신규 방법으로 사용 및 배열되어 0.1 마이크론만큼 작은 최소 형상 크기를 가지는 다양한 유형의 미세 장치가 제조된다. 위에 언급한 미세 장치는 마이크론 보다 작은 크기에서 수 mm 크기까지의 전형적인 크기를 가지며, 적어도 하나 또는 다수의 기능을 가질 수 있다. 미세전자 기술의 발전과 함께, 보다 작은 크기(즉, 10 nm보다 작은 크기)를 제조할 수 있는 능력이 가까운 미래에 기대된다.
본원의 신규 방법의 일 실시태양은 미세전자 공정을 사용한 미세 용기의 제조를 위한 공정 흐름이다. 또다른 실시태양은 미세 분사기의 제조를 위한 공정 흐름이다. 이들은 모두 약물 전달, 진단, 질병 예방(예를 들면, 유용한 생물학적 제제, 예컨대 메신저 RNA, 호르몬 또는 촉매를 신체의 어느 한 부분으로부터 신체의 다른 부위로 전달) 및 다른 질병 치료 용도에 사용될 수 있다. 본원의 또 다른 태양은 미세 분사기와 미세 용기를 동일한 미세 장치 상에서 집적시켜 조절되고, 정확하고 유연한 화합물 방출을 달성할 수 있는 일조의 제조 공정 흐름이다. 분사 작용은, 이들에 제한되는 것은 아니지만, 전기력, 전자기력, 수압, 전자 기계적 힘, 미세 전자 기계적 힘, 전기 용량식 힘 및 압전식 힘을 포함하는 힘에 의해 촉발될 수 있다. 본원 발명의 또 다른 태양은 집적 회로 및 다른 성분들과 집적된 미세 용기 및 분사기를 가지는 미세 장치의 제조를 위한, 미세전자 공정을 사용한 공정 흐름인데, 위 다른 성분들은, 이들에 제한되는 것은 아니지만, 미세 감지기, 신호 수신기, 신호 송신기, 위치 설정 장치 및 작동 장치(예컨대 미세 모터 및 미세 프로펠러)를 포함하며, 이들은 원하는 약물의 보유, 위치 설정(예를 들면, 동력화된 프로펠러를 사용한), 무선 방식으로 신호의 감지, 수신 및 송신, 논리 처리, 의사 결정, 질병 부위의 선택적 타겟팅 및 원하는 약물을 타겟 부위로 분사와 같은 기능을 가진다. 이들 공정들은 상보형 금속 산화물 반도체(CMOS) 또는 양극 상보형 금속 산화물 반도체(BiCMOS) 장치 및 다양한 성분들, 예컨대, 미세 용기, 분사기 및 프로펠러와 회로의 집적을 포함한다. 본원의 다른 부가적인 혁신적인 태양은 미세 장치 상의 집적 회로로부터의 미리 프로그래밍된 지시를 통해 화합물을 방출하기 위한 미세 용기 또는 호스트 컴퓨터로부터의 지시를 대응하는 선택된 분사기로 수신하기 위한 미세 용기를 선택할 수 있는 능력이다. 본 발명의 또 다른 신규 태양은 원하는 약물 또는 화합물을 개선된 효능, 선택성 및 특이성으로 전달하기 위한 미세 용기 및 분사기의 사용으로, 환자의 부작용 감소 및 비용 절감이 이루어진다. 또 다른 신규 특징은, 미세 용기 및 분사기가 약물 뿐만 아니라 질병 예방 및 조절에 중요한 신호를 보유하는 생물학적 성분들을 보유하고 전달할 수 있다는 것인데, 이들 성분들은, 이들에 제한되지는 않지만, 세포, 단백질, 호르몬, 촉매, 메신저 RNA, G 단백질 링크된 수용체 같은 수용체, 및 임의의 원하는 생물학적, 화학적 및 전기적 종을 포함한다. 보다 구체적으로, 암 치료를 위해, 본원에서는 암 사멸에 부가하여, 합성 약물, 종양의 사멸 및 암에 대한 저항을 촉발할 수 있는 천연 또는 합성 인간 세포 및/또는 단백질, 예컨대 T 세포독성 세포(CD8 T 세포), 자연 살해(NK) 세포, 유형 II 인터페론, 및 종양 괴사 인자(TNF)가 개선된 치료 효과를 위해 미세 용기에 의해 의도된 부위 및/또는 타겟 세포로 전달될 수 있다는 것이 고려된다.
이하, 다수의 정의가 논의될 것이다. 본원에 개시된 생물학적 및 의학적 용도를 위한, 신규 미세전자 공정 흐름을 사용하여 제조된 미세 장치에 있어서, 종종 하나 이상의 성분이 힘 또는 에너지의 인가에 의해 이동가능할 것이 요구된다(예를 들면, 전기 전압이 프로브의 압전 기부에 인가될 때, 프로브 헤드가 미세 장치 표면 밖으로 팽창될 수 있거나 그 주위를 탐색할 수 있다). 또한, 임의로, 미세 장치 내의 하나의 성분이 이동할 수 있는 하나 이상의 공간 영역이 존재한다(예를 들면, 미세 용기 아래의 개구 영역 내에서 이동할 수 있는 분사기 기부). 마지막으로, 모든 미세 장치에 있어서, 다양한 재료로 제조된 영구 구조체가 존재한다(예를 들면, 미세 장치의 기판). 위에 언급한 기능들을 달성하기 위해, 다양한 유형의 재료가 미세 장치의 제조시 요구된다. 위에 언급한 기능들(이동가능한 성분, 영구 구조체 및 공간 영역)을 달성하기 위한 이들의 역할에 근거하여, 재료들은 "이동가능한 재료", "구조 재료" 또는 "공간 재료"로 분류된다. "이동가능한 재료"는 힘 또는 에너지의 인가 시 미세 장치 내에서 이동할 수 있는 성분을 형성하는데 사용되는 재료이다. 종종, 미세 장치가 제조된 후, 일부의 이동가능한 재료는 고정되고 이동불가능할 수 있지만, 다른 일부의 이동가능한 재료는 이동가능하다. "구조 재료"는 (적어도 일부가) 영구적으로 미세 장치에 잔존하게 될 재료이다. 마지막으로 "공간 재료"는 초기에 공간을 차지하고 형성한 후, 나중에 제조 공정에서 실질적으로 제거되어 상기 공간을 형성하게 될 재료이다.
본원에 사용된 "화합물"이라는 용어는 일반적으로 용기에 보유될 수 있는 아이템 또는 아이템의 조합을 의미한다. 화합물은 약물, 효소, 메신저 RNA, 액체 화합물, 또는 다른 유사한 액체 화합물일 수 있다.
종종, 에칭 공정에서, 한 가지 재료(예를 들면, 기판 B 상에 침착된 재료 A)가 에칭되나, 또 다른 재료(이 예에서는 기판 B)는 잔존해야할 필요가 있다. 이를 달성하기 위해, 에칭 공정은 한 가지 재료(이 경우 재료 A)에 대해서 다른 재료(이 경우 기판 B)에 비해 보다 빠른 에칭 속도를 가질 것이 요구된다. 앞서 언급한 요건(또는 특징)은 종종 재료 A가 재료 B에 "선택적이다" 또는 에칭 공정이 재료 B에 비해 재료 A에 "선택적이다"라고 기재될 수 있다.
본원에서 논의되야할 또다른 핵심 태양은 본원에 개시된 신규 공정을 사용하여 제조된 미세 장치가 그 유형에 따라 실험실 내 및 생체 내에서 모두 사용될 것이므로, 이러한 미세 장치가 생체 시스템(예컨대, 혈액, 조직, 기관 등)과 양립할 수 있는 재료를 사용하여 패키징되는 것이 중요하다. 이런 양립 가능한 재료는, 이들에 제한되는 것은 아니지만, 불활성이며 생체에 손상을 입히지 않는 무기 및 고분자 재료, 및 천연 또는 합성 생물학적 재료를 포함한다. 예를 들면, 무기 재료로서, 실리콘, 폴리실리콘, 질화규소, 옥시질화규소, 탄화규소, 및 이산화규소가 생체 시스템 내에 위치될 경우 불활성이다. 위 언급한 무기 재료들은 또한 미세전자공학 분야에서 널리 사용되기 때문에, 이들은 본원에 개시된 미세 장치 제조 공정에 이상적인 재료이다. 또한, 미세 장치는 패키징 재료로 밀봉되어 미세 장치 안의 재료가 신체에 노출되지 않으며, 이는 이와 같은 미세 장치를 생체 내에서 사용하는데 안정성을 추가로 담보한다. 본원 발명의 미세전자 공정을 사용하여 제조된 미세 장치에 있어서, 또 다른 특징은 미세 장치의 자기 분해 또는 정기적인 분해라는 옵션인데, 이에 미세 장치는 생체 내 사용 후 작은 크기, 바람직하게는 1 마이크론 보다 작은 크기의 조각들로 분해될 수 있다.
본원 발명의 특징, 태양 및 장점들은 이하의 설명, 특허청구범위 및 도면을 통해 보다 잘 이해될 것이다.
도 1 내지 4는 생물 의학적 용도를 위한, 화합물을 보유하기 위한 미세 용기를 제조하기 위한 혁신적인 방법을 도시한다.
도 5는 미세 용기를 제조하기 위한 대안의 공정 흐름을 도시한다.
도 6 내지 9는 미세 용기를 제조하기 위한 또다른 신규 공정을 도시한다.
도 10 및 11은 미세 용기 표면 상에 생분해성 캡핑(밀봉)을 사용한, 정기적인 약물 방출을 위한 미세 용기의 제조 방법을 도시한다.
도 12 내지 26은 동일한 기판 상에서 집적된 미세 분사기 및 미세 용기를 제조하기 위한 신규 방법 및 공정 흐름을 도시하는데, 집적된 미세 분사기를 사용한 분사 작용이 도시된다.
도 27 및 28은 미세 분사기와 집적된 미세 용기, 및 분사기의 선택, 선택된 분사기의 분사 작용의 촉발 및 화합물 방출을 위한 집적 회로의 배열을 구비한 미세 장치에 있어서의 미세 분사기 선택 및 분사 공정을 도시한다.
도 29는 미세 용기 및 분사기를, 메모리 및 데이터 저장, 데이터 분석, 데이터 처리, 및 논리 의사 결정(지시 제공)을 가지는, 프런트 엔드 CMOS 또는 BiCMOS 집적 회로와 같은 집적 회로, 및 감지기, 무선 신호 송신기, 무선 신호 수신기, 위치 설정 감지기, 및 작동 장치(본 경우에는 동력화된 프로펠러)를 포함하는 다른 성분들과 집적된, 미세 장치의 개략도를 도시한다.
지난 수십 년 동안 생의약 분야에서 큰 발전이 있어 왔지만, 치명적인 질병(예컨대, 암) 예방, 초기 탐지 및 치료를 포함하는 다수의 핵심 분야에서 발전은 상대적으로 느렸다. 예를 들면, 현재까지 암에 대한 치료 옵션은 주로 화학 요법, 방사선 치료 또는 이들의 병용에 제한된 채로 남아있다. 한편, 타겟 약물 방법을 포함하는 암 치료 약물 분야에서 일부 진전이 있어 왔다. 하지만, 동물 실험 동안 가능성을 보였던 약물이 임상 인간 시험 동안에는 기대된 만큼 성능을 보이지 못했다. 종종, 약물은 효능, 선택성, 특이성을 결여하였으며, 부작용을 가졌고, 비용이 많이 들었다. 새로운 방법 및 큰 혁신이 이들 주요 문제들을 해결하기 위해 급히 필요로 되고 있다. 본원 발명에서는, 일조의 신규 공정 흐름들은 개선된 약물 및 다른 제제의 개선된 효능, 선택성 및 특이성을 갖춘 수송 및 전달, 및 부작용과 비용의 절감을 위해, 집적 회로 상에서 다른 임의의 성분들과 집적되는 강력한 미세 용기/분사기를 제조하기 위한 미세전자 공정을 사용한다. 이들 장치들의 신규 용도는 본원에서 추가로 개시된다.
미세전자 공정 기술이 넓은 범위의 정보 기술 관련 제품, 예컨대 메모리 장치, 마이크로프로세서 및 디지털 신호 프로세스를 제조하기 위해 사용되어 왔지만, 상대적으로 말하면, 그들의 생의약 분야에서의 용도는 여전히 초기 상태에 머물러 있다. 현재까지, 미세전자 공정 기술의 용도는 주로 실험실 시험, 예컨대 DNA 맵핑 및 특정 질병의 진단을 위한 칩에 제한되었었다. 시험 및 데이터 수집의 속도를 높이기 위해, 이러한 칩은 소형화된 집적 프로브를 함유한다. 그러나, 보다 복잡한 생물 의학 용도를 위한 이들의 (미세전자) 용도 및 연관된 특수 제조 공정 흐름은 대체로 발전되지 않았다.
본원 발명의 핵심 태양은, 적어도 밀봉된 공간 및 인가된 힘 또는 에너지를 동작으로 변환시킬 수 있는 미세 성분(여기서 밀봉 공간의 벽의 일부는 미세 성분의 일부임)을 포함하는 미세 장치를 제조하기 위한, 미세전자 공정을 사용한 일조의 신규 공정 흐름이다. 미세전자 공정은, 이들에 제한되는 것은 아니지만, 박막 침착, 리소그래피, 습식 에칭, 건식 에칭, 세척, 습식 처리, 확산, 이온 주임, 어닐링 및 CMP를 포함한다.
일 실시태양은 유연성, 선택성, 특이성, 효율성을 가지고, 부작용 및 비용이 절감된, 현저히 개선된 약물을 사용하는 생물 의학 용도를 위한 미세 용기 및 미세 분사기의 제조 방법이다.
본원 발명의 또다른 핵심, 신규 태양은 미세 분사기 및 미세 용기를 집적하는 제조 공정 흐름으로, 분사 작용은 분사기로부터 이루어져 미세 용기에 함유된 약물 또는 제제를 방출한다.
본원에 개시된 또 다른 신규 특징은 동일한 미세 장치 상에서 집적 회로와 미세 용기, 분사기 및 다른 성분들의 집적으로, 다른 성분들은, 이들에 제한되는 것은 아니지만, 감지기, 위치 설정 감지기, 신호 송신기, 신호 수신기 및 작동 장치(예컨대, 동력화된 프로펠러 및 스테퍼)를 포함한다. 이들 특징들은, 이들에 제한되는 것은 아니지만, 메모리 및 논리 기능 모두를 가지는 CMOS 또는 BiCMOS 기술을 포함하는, 처리 기술을 사용한다. 위의 성분들의 집적은 생물 의학 용도를 위한 미세 장치의 성능 및 기계적 능력, 장치 작동, 위치 설정, 신호 감지, 신호 송신, 데이터 저장, 데이터 분석, 데이터 처리 및 논리 의사 결정 능력을 크게 개선시킬 수 있다.
본원의 하나의 추가적인 혁신적인 태양은 미리 프로그래밍된 지시 세트 또는 대응하는 선택된 미세 장치로의 무선 신호 지시에 의한 미세 장치 또는 호스트 컴퓨터 상의 집적 회로로부터의 지시를 통한 약물 (또는 제제) 방출을 위한 미세 용기를 선택하는 능력이다.
또다른 실시태양은 원하는 환경에서의 용해 능력을 가지는 생물학적 양립가능한 재료를 사용한 공정 흐름 및 설계이며, 이 재료는 정기적인 약물 또는 보유 제제의 방출을 위한 미세 용기용 캡핑 층이다.
또다른 실시태앙은 질병 예방 및 치료를 위한 천연 및/또는 합성 세포, 단백질, 생물학적, 화학적 및 전기적 종을 보유하기 위한 미세 용기/분사기의 사용이다. 보유되는 제제는 약물에 제한되지 않는다. 제제는 생물학적 신호 정보 및 면역 촉발 제제, 호르몬, 촉매, 메신저 RNA, 수용체, 예컨대 G 단백질 연결된 수용체를 보유하는 종일 수 있는데, 이들은 개선된 속도 및 효율을 보인다. 예를 들면, 암 예방 및 치료를 위해, 천연 종양 사멸 또는 신호 보유 세포/단백질이 추가의 효능 및 속도를 위해 보유될 수 있다(예컨대 CD8 T 세포, NK 세포, 유형 II 인터페론 및 TNF).
본원에서, 미세 장치는, 이들에 제한되는 것은 아니지만, 약물 전달 및 질병 치료를 위한 미세 용기 및 미세 분사기를 포함한다. 다른 성분들은 감지기, 신호 송신기, 신호 수신기 및 동력화된 프로펠러를 포함한다. 성분/장치는 메모리 및 논리 기능 모두를 가지는 집적 회로 상에서 집적될 수 있다. 상기 미세전자 공정은, 이들에 제한되는 것은 아니지만, 박막 침착, 리소그래피, 에칭(습식 및 건식 에칭 공정 모두), 세척, 습식 처리, 확산, 이온 주입 및 CMP 공정을 포함한다. 이러한 공정들은 다수의 신규 방법에 의해 사용 및 배열되어, 0.1 마이크론 만큼 작은 최소 형상 크기를 가지는 다양한 유형의 미세 장치가 제조된다. 앞서 언급한 미세 장치는 하나 내지 다수의 기능을 가지며, 마이크론보다 작은 크기 내지 수 mm 크기까지의 전형적인 크기를 가진다. 임의로, 상기 장치는 생분해성이거나, 10 마이크론보다 작은 크기 정도의 보다 작은 조각들로 분해될 수 있다.
도 1 내지 4는 미세전자 공정을 사용한, 미세 용기의 제조를 위한 신규 방법의 제1 예를 도시한다. 도 1에서, 구조 재료(121)가 우선 기판(111) 상에 침착된다. 구조 재료(121)는 화학 증기 침착, 스퍼터링, 진공 증발, 또는 다른 적합한 방법에 의해 침착되며, 화학 증기 침착이 그것의 높은 침착 속도 및 완전도로 인해 바람직하다. 기판(111)은 반도체 재료, 예컨대 실리콘, 실리콘계 화합물, 비전도성 무기 재료, 비전도성 유기 또는 생물학적 재료일 수 있으며, 실리콘 또는 폴리실리콘 재료가 바람직하다. 다음으로, 구조 재료(121)는 리소그래피 및 에칭 공정에 의해 패터닝되는데, 원하는 일조의 패턴은 구조 재료(121)에 형성된 구멍 같은 것이다. 구조 재료(121)는 바람직하게는 원하는 에칭 공정에서 기판 재료(111)보다 합리적으로 높은 에칭 속도를 가지며, 이로 인해 에칭 공정이 중단되어 기판(111)이 영향받지 않은 채로 남겨질 수 있다. 구조 재료(121)는 질화규소, 옥시질화규소, 탄화규소, 또는 원하는 에칭 공정에서 기판(111) 재료와는 상이한 에칭 속도를 가지는 다른 물질일 수 있다. 구조 재료(121)의 패터닝된 구멍들의 크기는 원하는 미세 용기의 크기여야 하는데, 이는 구조 재료가 제조 공정이 완료된 후 미세 용기가 되기 때문이다. 다음으로, 공간 재료(331)가 침착되어 이전 단계에서 형성된 구멍들에 충전된다. 공간 재료(331)는 후속 공정에 의해 제거될 것이므로, 희생 재료이다. 공간 재료는 무기 재료, 예컨대, 이산화규소(SiO2)일 수 있으며, 기판(111) 및 구조 재료(121)에 대해 높은 에칭 선택성을 가진다(기판(111) 및 구조 재료(121)보다 합리적으로 높은 에칭 속도를 가질 것이 요구됨). 공간 재료(331)의 침착 후, 도 1에 도시된 바와 같이, 구조 재료(121)의 층 내에 오목한(recessed) 영역으로 인한 지형이 존재하게 된다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 화학 기계 연마가 사용되어 구조 재료(121) 위의 공간 재료(331)을 제거하고, 층(121) 내의 구멍에 남아있는 공간 재료(331)를 구조 재료(121)의 표면과 동일한 높이로 남겨둔다. 바람직하게는 원하는 에칭 화학에 있어서 공간 재료(331)보다 합리적으로 느린 에칭 속도를 가지는 구조 재료(131)가 계속하여 침착 및 패터닝(리소그래피 및 에칭 공정에 의해)되어 도 2에 도시된 바와 같은 구멍 위의 소 개구를 형성한다. 다음으로, 에칭 공정이 사용되어 구멍 내의 공간 재료(331)가 제거된다. 에칭 공정은 오직 공간 물질(331)만이 에칭되어 없어지고, 구조 재료(111, 121 및 131)에 선택적일 것이 요구된다. 바람직한 에칭 공정은 습식 에칭 및 증기 에칭이다. 공간 재료(331)로서 바람직한 SiO2에 있어서, 묽은 FH 용액이 습식 에칭에 사용될 수 있으며, O2를 함유하는 증기 에칭 가스가 증기 에칭에 사용될 수 있다. 따라서, 원하는 저장 공간 및 개구를 가지는 미세 용기가 이 신규 미세전자 공정 흐름에 의해 제조된다. 다음으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 개구를 구비한 제조된 미세 용기를 구비한 기판(111)은, 화합물 충전 노즐(434), 화합물 저장기(444), 원하는 화합물(511) 및 노즐 홀더(344)를 구비한 화합물 충전 스테이션(422)과 함께 미세 배열되고, 미세 노즐(434)이 미세 용기의 개구 내로 삽입되도록 서로에게 압력을 가한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 원하는 화합물(511)을 미세 용기에 충전한 후, 화합물 충전 스테이션(422)은 노즐 홀더(344)의 에칭(SiO2의 노즐 홀더 재료(344) 및 O2 가스 함유 증기 에칭 가스가 바람직함)에 의해 미세 용기 조립체로부터 탈착되며, 미세 용기의 개구에 노즐(434)이 남겨진다. 따라서, 도 4의 최종 단계에 도시된 바와 같이, 화합물(511)과 노즐(434)을 함유하는 일조의 미세 용기가 위에 개시된 신규 공정 흐름에 의해 제조될 수 있다.
도 1 내지 4에 도시된 위 공정 흐름에 부가하여, 제2 예로서의 대안의 공정이 도 5에 도시된다. 공간 재료(331)의 제거 및 도 3에 기술된 화합물 충전 단계 후에, 충전 스테이션(422)이 제거되는데, 이때 노즐(434)은 여전히 스테이션(422)에 부착된 상태이다. 다음으로, 캡핑 층(141)이 도 5에 도시된 바와 같이 침착된다. 캡핑 층(141)은 정기적인 약물 방출을 위해 바람직하게는 혈액 환경과 같은 환경(예를 들면, 인체)에 용해될 수 있는 생물학적 양립가능한 재료이다.
도 6 내지 9는 또 다른 신규한 대안의 공정 흐름을 도시한다. 구조 재료(121)가 도 1에 도시된 바와 같이 기판(111)에 침착된다. 그 후, 도 6에 도시된 바와 같이, 구조 재료(121)의 침착, 층(121)에서의 미세 용기 구멍 패터닝, 공간 재료(331) 침착 및 연마에 이어 제1 캡핑 층(131)이 침착된다. 두꺼운 캡핑 층(151)이 그 다음으로 침착되며, 이어서 리소그래피 및 에칭 공정을 사용하여 제1 캡핑 층(131)과 함께 패터닝되어, 도 7에 도시된 바와 같은 층(121) 내의 구멍 영역 위에 소 개구가 형성된다. 이 에칭 공정은 공간 재료(331)에 선택적이다. 공간 재료(331)는 그 후 에칭되는데, 이 에칭은 다른 재료(111, 121, 131 및 151)에 선택적이다. 공간 재료(331)를 에칭하기 위해 바람직한 공정은 습식 또는 증기 에칭이다. 마지막으로, 원하는 화합물(또는 화합물들)이 도 8에 도시된 바와 같은 에칭된 미세 용기 구멍에 충전된다. 이 미세 용기를 제조한 후, 미세 노즐이 개구 위에 장착된다. 대안으로, 미세 용기 위의 개구는 도 8에 도시된 바와 같이 상부 캡핑 층(161)으로 밀봉될 수 있는데, 이 캡핑 층은 원하는 환경, 예컨대 혈액 내에서 정기적인 방식으로 용해될 수 있는 생분해성 재료일 수 있다. 마지막으로, 상부 캡핑 층(161)과 두꺼운 캡핑 층(151)은 리소그래피 및 에칭 공정에 의해 패터닝되어 도 9에 도시된 바와 같은 날카로운 노즐 헤드(521)가 형성될 수 있다.
위의 세 가지 예들은, 약물 같은 화합물을 가지는 생물 의학 용도를 위한 능력을 보유하는 미세 용기의 제조를 위한, 미세전자 공정 기술을 사용한 몇몇의 신규 공정 흐름을 도시한다. 각각의 미세 용기의 크기는 0.05 마이크론 내지 5 mm(직경 및 높이)의 범위일 수 있으며, 최소 형상 크기(예를 들면, 미세 용기 노즐 크기)는 0.05 마이크론 내지 20 마이크론인 것이 바람직하다.
원하는 화합물 또는 화합물들을 타겟 위치로 전달하는 것에 부가하여, 언제 어떻게 상기 화합물이 방출되는가가 최대 효과를 얻기 위해 중요하다. 이 문제를 해결하기 위해, 미세 용기와 조합된 신규 접근법이 도 10에 도시된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 원하는 화합물(들)(511)이 용기에 충전된 후, 생물학적 양립가능한 캡핑 재료(141)가 미세 용기의 좁은 개구를 밀봉하기 위해 사용될 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 생물학적 양립가능한 캡핑 재료(141)는 타겟으로 전달되는 도중에 주위 환경에 용해되거나 또는 타겟 주위의 환경에 원하는 시간에 용해될 수 있도록 선택되는데, 이로 인해 타겟 부위 내에서의 화합물(들)의 정기적인 방출이 이루어진다. 예를 들면, 이것은 인간 혈액 또는 위의 산성 환경에서 분해될 수 있는데, 이는 원하는 치료 결과에 따라 조절될 수 있다. 타겟 부위에 도달 시 원하는 시간에 좁은 개구가 열릴 수 있도록 시간이 조절된다.
일부 질병 예방 또는 치료 용도에 있어서, 의도된 부위로의 보다 정밀하게 타겟팅된, 심지어는 세포 수준의 전달이 요구될 수 있다. 위에서 전술한 목적을 달성하기 위해, 본원 발명의 한 가지 핵심 태양은, 본원의 미세전자 공정 및 개시된 공정 흐름을 사용하여, 미세 용기, 분사기, 감지기, 위치 설정 장치, 작동 장치, 통신 장치, 및 다른 다양한 성분들을, 메모리 및 논리 처리 기능을 가지는 하나 내지 다수의 IC 장치와 동일한 미세 장치 상에서 집적시켜, 통상적인 약물 전달 접근법에 의한 것보다 더 큰 기능성, 정밀도, 선택성 및 유연성을 달성하는 것이다. 감지기 및 IC 장치의 도움으로, 분사기 헤드는 의도되지 않은 세포가 아니라 타겟 세포에 정밀하게 부착될 수 있으며, 이로써 전통적인 접근법에 비해 전달 선택성, 특이성 및 효율이 크게 증대되며, 부작용과 비용이 줄어든다.
본원에 개시된 신규 미세전자 제조 공정 흐름에 의해, 미세 장치는 상이한 유형의 화합물들, 예컨대 약물 및 제제를 저장하고, 상이한 유형의 약물 및 제제를 원하는 부위에서, 원하는 시간 간격, 순서 및 약물 복용량으로 전달 및 방출하도록 제조될 수 있다. 개시된 미세전자 공정을 사용하여, 인접 미세 용기들 사이의, 화합물 방출 용량 및 밀도에 영향을 미치는, 원하는 공간 및 용기 크기를 가지는 미세 용기의 배열이 제조될 수 있다. 또한, 집적 회로와의 집적과 함께, 각각의 미세 용기, 각각의 미세 용기의 열, 또는 미세 용기들의 임의의 조합 세트가 저장된 화합물을 방출하도록 선택될 수 있다. 위에 언급한 선택적 방출 기능은 또한 생물학적 양립가능하고 생분해성인 캡핑 층을 사용하여 달성될 수 있는데, 이때 생분해성 캡핑 층의 두께는 변할 수 있으며, 이로 인해 원하는 화합물(들)의 선택적인 조기 방출(보다 얇은 생분해성 캡핑 층 사용) 또는 선택적인 지연 방출(보다 두꺼운 생분해성 캡핑 층 사용)이 이루어진다. 이러한 미세 장치는 상이한 약물 또는 제제를 원하는 순서 및 시간 간격으로 방출하고, 타겟에서의 약물의 병용(동일 반응계 내에서의 혼합)하는데 매우 강력할 수 있는데, 그 효과는 통상적인 질병 치료 접근법으로는 얻어질 수 없었던 것들이다.
본원 발명의 한 가지 핵심 신규 태양은 미세 분사기의 제조 및 그에 따른 기능 및 메카니즘이다. 하나의 접근에서, 미세 용기는 미세 용기의 바닥 부분을 하우징하는 미세 분사기와 집적된다. 이러한 구조체는 아래 도 12 내지 26과 관련하여 신규 미세전자 공정 흐름을 사용하여 제조될 수 있다. 미세 분사기를 위해 사용될 수 있는 메카니즘은, 이들에 제한되는 것은 아니지만, 수압, 전자기력, 전기력, 전자 기계식 힘, 미세 전기 기계식 힘, 전기 용량식 힘 및 압전식 힘을 포함한다.
위에 개시된 미세 용기 및 미세 분사기 메카니즘을 제조하기 위한 신규 제조 방법 및 공정 흐름에 부가하여, 본원의 또 다른 핵심 실시태양은 도 12 내지 26에 도시된 바와 같은, 집적된 미세 분사기 및 미세 용기의 제조 방법이다. 도 12에서, 이동가능한 재료(221)가 우선 기판(111) 상에 침착된 후, 계속해서 리소그래피 및 에칭 공정을 사용하여 패터닝되어, 밀판(push plate)을 형성하는데, 이 밀판은 나중에 사용될 때 분사 작용을 위해 분사기 기부 판 상에 힘을 인가할 수 있다. 임의로, 에칭 중단 층이 기판(111) 상에 우선 침착되어 기판(111)과 이동가능한 재료(221)을 분리할 수 있다. 기판(111)은 실리콘 기판, 실리콘 화합물 또는 불활성 재료일 수 있는 반면, 이동가능한 재료(221)는 폴리실리콘(에칭 중단 층이 기판(111)과 이동가능한 재료(221) 사이에서 사용될 때), 질화규소, 탄화규소, 또는 충분한 기계적 강도를 가지는 원하는 재료일 수 있다. 상기 원하는 재료는 알루미늄, 몰리브덴 또는 텅스텐일 수 있다. 다음으로, 공간 재료(331)가 침착되고(도 12 참조), 화학 기계 연마에 의해 평탄화된다(도 13). 공간 재료(331)는 공정 중에서 나중에 제거될 희생 층이며, 이산화규소 또는 산화알루미늄 같은 재료일 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 이동가능한 재료(222)가 그 다음으로 침착되고, 도 14에 도시된 리소그래피 및 에칭 공정에 의해 패터닝되어, 분사기 기부 판이 형성되는데, 작동시 기부 판에 힘이 인가될 때 분사 작용이 일어난다. 그 후, 제2 공간 재료(332)가 침착되고 평탄화된다. 공정을 용이하게 하기 위해, 제2 공간 재료(332)는 바람직하게는 제1 공간 재료(331)와 동일한 재료이다. 다음으로, 도 15에 도시된 바와 같이, 구조 재료(171)가 제2 공간 재료(332)의 상부에 침착된다. 도 16에 도시된 바와 같이, 층(171) 및 공간 재료(332 및 331)는 재료(111, 221 및 222)에 선택적인 리소그래피 및 에칭 공정에 의해 패터닝되어, 공간 재료(331 및 332)의 층 내에 구멍 및 트렌치(trench)가 형성된다.
임의로, 공간 재료(333)의 얇은 층이 침착되는데(도면에 도시되지는 않음), 이는 바람직하게는 화학 증기 침착 또는 원자층 침착에 의해 이루어지며, 위 층은 나중에 순조로운(smooth) 분사 작동을 하게 하는데 도움이 된다. 나중에 동일한 에칭 단계에서 제거를 용이하게 하기 위해, 공간 재료(333)는 공간 재료(332)와 동일한 재료이다.
도 17에 도시된 바와 같이, 다음으로 이동가능한 재료(223)가 침착되어 구멍 및 트렌치에 충전되며 CMP에 의해 평탄화된다. 이동가능한 재료(224 및 223)는 다음으로 도 18에서 침착된다. 도 19에 도시된 바와 같이, 계속해서 재료 적층 (223/224/223)은 구조 재료(171)에 선택적인 리소그래피 및 에칭 공정에 의해 패터닝된다. 다음으로, 구조 재료(171) 내의 소 개구가 리소그래피 및 에칭 공정에 의해 패터닝 재료(171)를 통해 생성되며, 이는 도 19에 도시되어 있다. 그 다음으로, 도 20a에 도시된 바와 같이, 공간 재료(332 및 331)는 존재하는 모든 다른 재료들에 선택적인 에칭, 바람직하게는 습식 에칭 또는 증기 에칭 공정에 의해 제거된다. 구조 재료(171)의 또 다른 층이 후속하여 침착되고 화학 기계 연마에 의해 평탄화된다. 구조체는 또한 다른 방향으로 지지될 수 있다(예를 들면, 도면에 도시된 바와 같이 횡단면에 수직인 수평 방향으로).
위에 언급된 바와 같이, 도면에 도시되지는 않았지만, 공간 재료(333)의 얇은 층이 사용되는 경우, 이 층도 동일한 에칭 단계에서 제거되어, 이동가능한 재료(223)와 구조 재료(171) 사이의 공간을 형성할 것이며, 이는 분사 작동에 도움이 될 것이다. 도 20b는 공간 재료(333)가 사용되며 에칭 단계에서 제거되는 경우의 개략도를 도시하는데, 구조 재료(171)와 이동가능한 재료(223) 사이의 공간이 도시되며, 이는 작동 시 분사 작용에 도움이 될 것이다. 도 21에서, 구조 재료(181)가 침착된다. 그 다음으로, 구조 재료(181 및 171)가 이동가능한 재료(223)에 선택적인 리소그래피 및 에칭 공정에 의해 패터닝되어 이동가능한 재료 층(223) 위에 소 개구가 형성된다. 대안으로, 구조 재료(181 및 171)는 별개의 에칭 단계에서 패터닝될 수 있다. 도 22에 도시된 바와 같이, 상부 이동가능한 재료(223)는 그 위에 개구가 존재하는 구역에서, 바람직하게는 재료(181, 171 및 224)에 선택적인 습식 에칭 또는 증기 가스 에칭에 의해 제거되어, 구조 재료(171)(세 면에서) 내에서 바닥의 재료(224)와 함께 공간이 형성된다. 이 공간은 저장될 화합물을 보유하는데 사용되는 원하는 미세 용기 영역이다. 그 다음으로, 재료(181, 224 및 223)에 선택적인 짧은 에칭이 임의로 구조 재료(171)를 에칭하는데 사용되어, 도 22의 확대부에 도시된 바와 같이 층(171)의 벽과 재료 스택(224/223) 사이에 작은 공간이 형성된다. 이 짧은 에칭의 목적은 작은 공간을 형성하여, 분사 작용 동안 분사기 기부 판(재료 스택(224/223))의 보다 용이하고 보다 순조로운 작동을 가능하게 한다. 도 23에서, 다음으로, 원하는 화합물(511)이 미세 용기 내로 충전되며, 이어서 원하는 탭핑 필름(191)이 층(181)의 상부 표면에 도포되어 미세 용기가 밀봉된다. 바람직하게는, 필름(191)은 분사 작용 동안 압력이 가해질 때 보다 용이한 화합물 방출을 위해 충분히 얇지만, 의도된 방출 전에 함유된 화합물을 보유하기에 충분히 강하다. 도 24에 도시된 바와 같이, 다음으로, 재료(191 및 181)가 리소그래피 및 에칭 공정에 의해 패터닝되어 집적된 미세 분사기 및 미세 용기의 노즐이 형성된다. 또한, 도 24는 화합물(511) 분사 전의 집적된 미세 분사기 및 미세 용기를 구비한 미세 장치를 도시한다. 도 25는 상기 화합물의 분사 후의 미세 장치를 도시한다. 도 25에서, 힘을 분사기 기부 판(222)에 (본 경우에는 밀판(221)에 의해) 인가할 때, 분사기 기부 판(222)은 위로 밀어 올려지며, 그 결과 미세 용기에 저장된 화합물이 방출된다.
화합물 분사의 다른 실시태양으로서, 도 26은 분사기 기부 판(222) 아래에 있는 밀판(221)로서의 압전 재료를 사용하는 집적된 미세 분사기 및 미세 용기를 구비한 미세 장치를 도시한다. 원하는 전압을 압전식 밀판(221)에 인가한 후, 밀판(221)은 팽창하여 분사기 기부 판(222)을 위로 밀어 올리며, 이로 인해 분사 작용 및 화합물 방출이 일어난다.
동일한 유닛 상에서 집적된 미세 용기, 미세 분사기 및 집적 회로를 구비한 미세 장치를 사용하는 또다른 주요 장점은 시간 및 공간을 조절하면서 화합물을 방출할 수 있는 미세 용기를 선택할 수 있는 능력인데, 이는 각각의 미세 용기가 집적 회로와 접속될 수 있으며 언제 어디로 화합물을 방출해야 하는지에 대한 지시를 집적 회로로부터 받을 수 있기 때문이다. 예를 들면, 미세 장치는 미세 용기의 배열을 가질 수 있는데, 각각의 미세 용기는 집적 회로로부터의 지시에 기초하여 화합물을 방출하고, 국부적인 생체 환경 상에서의 미세 감지기의 측정에 기초한 의사 결정을 수행한다. 미세 장치는 추가로 미세 용기의 배열에 저장된 다수의 유형의 화합물들을 보유할 수 있는데, 상이한 화합물들은 집적 회로의 지시에 의해 원하는 시간 간격 및 공간 조합으로 방출되어 최적의 치료 효과가 달성된다. 구체적으로, 동일한 미세 장치 상의 집적 회로로부터의 지시 또는 무선 신호에 의해 촉발되어, 분사기가 그의 기부 판에 인가된 어떤 힘에 의해 분사 작용을 시작하도록 개별적으로 선택될 수 있다. 한 가지 예로서, 도 27은 미세 용기와 집적된 다수의 미세 분사기를 구비한 미세 장치를 도시한다. 가이드 판(266) 및 분사기 기부 판(222)은 모두 전도성 배선에 의해 집적 회로에 연결된다(도면에 도시되지는 않음). 가이드 판(266)은 분사기 판(222)에 인가되는 전하와 상대적인 반대 전하가 그에 인가될 때, 분사 작용을 일으키도록 분사기를 선택하는 작용을 한다. 도 27에서, 반대 전하가 좌측의 미세 분사기 상의 분사기 판(222)과 가이드 판(266)에 인가된다. 그 결과로서, 도 28에서, 좌측의 미세 분사기에 대한 분사기 판(222)와 가이드 판(266) 사이의 전하 인력(attractive electrical charge force)으로 인해, 분사기 판(222)이 플런저 판(288)을 향해 위로 당겨지고, 그 결과 좌측 미세 용기 안에서 분사 작용 및 화합물(511) 방출이 일어나는 반면, 우측 미세 분사기는 선택되지 않아 작동하지 않은채 남아 있게 된다.
미세 장치의 성능 및 유연성을 증대시키기 위해, 미세 용기 및 미세 분사기에 부가하여, 데이터 저장 및 논리 처리 기능을 가지는 집적 회로 및 다른 기능적인 성분들이, 생물학적 및 의학적 용도를 위해 미세전자 제조 기술 및 공정 흐름을 사용하여 동일한 기판 상에서 집적될 수도 있다. 도 29는 개선된 성능을 위한 메모리 및 논리 처리 기능을 가지는 집적 회로(551) 상에서 집적되는, 미세 분사기(455), 감지기(881), 신호 수신기(771), 신호 송신기(772), 위치 설정 장치(661) 및 작동 장치(991)와 집적된 미세 용기를 구비하고, 통신 및 지시 목적을 위해 그들 모두 상기 집적 회로에 접속되는, 미세 장치의 개략 단면도를 도시한다. 도 29의 개략도는 트랜지스터(이식된 영역 및 게이트 스택(522)), 금속 접촉 플러그(533) 및 상호연결장치(544)를 구비하는 집적 회로의 다수의 핵심 성분들을 도시한다. 미세 용기 및 분사기는 집적 회로(551)에 전기적으로 연결(접속)되어, 집적 회로(551)로부터 지시를 수신하여 수행한다. 데이터 저장, 데이터 분석, 데이터 처리 및 논리 의사 결정, 예컨대 저장된 약물을 방출하도록 하는 분사 지시 결정을 위한 메모리 및 논리 기능을 모두 가지는 집적 회로(551)가 CMOS 또는 BiCMOS 기술 중 하나에 의해 우선 제조되고, 미세 용기, 분사기 및 다른 성분들, 예컨대 감지기 및 신호 송신기 및 수신 성분이 동일한 기판 상에서 후속하여 제조될 수 있다. 집적 회로(551)의 집적도를 담보하기 위해, 후속하는 미세 용기 및 분사기의 제조 온도는 바람직하게는 400 ℃ 이하로 조절된다.
위의 집적 미세 장치에 있어서, 감지기는 넓은 범위의 파라미터를 탐지하여 데이터 분석 및 의사 결정을 위해 정보를 집적 회로에 제공할 수 있다. 신호 송신기 및 수신기는 외부(예를 들면, 인체 외부의 호스트 컴퓨터 또는 의사)와 무선 통신을 하기 위함이다. 프로펠러와 같은 작동 장치가 미세 장치를 원하는 부위로 (이동하도록) 위치 설정하기 위해 사용될 수 있다. 위치 설정 장치가 생체 내에서의 미세 장치의 상대적 및 절대적 위치를 밝히는 기능을 할 수 있다. 집적 회로는 데이터(감지기 및 신호 수신기로부터의)의 수신, 데이터의 저장, 데이터의 분석, 의사 결정 및 다양한 성분으로의 지시 송달(프로펠러의 작동 지시, 분사기의 화합물 방출 지시, 신호 송신기의 송신 지시)을 위한 "중추 사령관"으로 작용한다.

Claims (55)

  1. 표면 영역을 가지는 기판 재료를 제공하는 단계;
    상기 기판 재료의 표면 영역에 침착 재료를 부가하는 단계;
    리소그래피 및 에칭 공정 중 적어도 하나에 의해 상기 침착 재료를 패터닝하여 적어도 일부의 오목한 영역을 형성하는 단계;
    상기 침착 재료의 표면 영역 상에 재료 S를 침착하여 상기 오목한 영역을 충전하는 단계;
    화학 기계 연마(CMP)에 의해 재료 S를 연마하여 상기 침착 재료의 상부 표면으로부터 재료 S를 제거하고 상기 침착 재료의 상부 표면과 동일 평면 상에 있는 상기 오목한 영역 안에 미리결정된 양의 재료 S를 남기는 단계;
    상기 재료 S 및 상기 침착 재료의 표면 상에 재료 C를 침착하는 단계;
    리소그래피 및 에칭 공정 중 적어도 하나에 의해 재료 C를 패터닝하는 단계;
    존재하는 재료 S의 적어도 일부를 에칭하여 중공 용기를 형성하는 단계;
    원하는 화합물을 함유하는 화합물 저장조 및 노즐을 장치와 매칭시키는 단계;
    상기 노즐을 통해 화합물 재료를 상기 용기로 가압하는 단계; 및
    상기 저장조를 재료로 에칭하여 상기 저장조를 상기 노즐로부터 분리하여, 원하는 화합물이 충전된 미세 용기를 구비한 미세 장치를 형성하는 단계
    를 포함하는, 미세 전자 공정에 의한 생물학적 및 의학적 용도용 미세 장치의 제조 방법.
  2. 표면 영역을 가지는 기판 재료를 제공하는 단계;
    상기 기판 재료의 표면 영역에 침착 재료를 부가하는 단계;
    리소그래피 및 에칭 공정 중 적어도 하나에 의해 상기 침착 재료를 패터닝하여 일부의 오목한 영역을 형성하는 단계;
    상기 침착 재료의 표면 영역 상에 재료 S를 침착하여 상기 오목한 영역을 충전하는 단계;
    CMP에 의해 재료 S를 연마하여 상기 침착 재료의 상부 표면으로부터 재료 S를 제거하고 상기 침착 재료의 상부 표면과 동일 평면 상에 있는 상기 오목한 영역 안에 미리결정된 양의 재료 S를 남기는 단계;
    상기 재료 S 및 상기 침착 재료의 표면 상에 재료 C를 침착하는 단계;
    재료 S에 비해 재료 C에 대하여 보다 빠른 에칭 속도로, 리소그래피 및 에칭 공정 중 적어도 하나에 의해 재료 C를 패터닝하는 단계;
    상기 기판, 상기 침착 재료 및 재료 C에 비해 재료 S에 대하여 보다 빠른 에칭 속도로 재료 S를 에칭하여 중공 용기를 형성하는 단계;
    원하는 화합물을 용기에 충전하는 단계; 및
    필름 재료를 재료 C의 표면 및 상기 화합물을 함유하는 충전된 미세 용기의 상부 부분에 도포하여 원하는 화합물이 충전된 미세 장치를 형성하는 단계
    를 포함하는, 미세 전자 공정에 의한 생물학적 및 의학적 용도용 미세 장치의 제조 방법.
  3. 표면 영역을 가지는 기판 재료를 제공하는 단계;
    상기 기판 재료의 표면 영역에 침착 재료를 부가하는 단계;
    리소그래피 및 에칭 공정 중 적어도 하나에 의해 상기 침착 재료를 패터닝하여 일부의 오목한 영역을 형성하는 단계;
    상기 침착 재료의 표면 영역 상에 재료 S를 침착하여 상기 오목한 영역을 충전하는 단계;
    CMP에 의해 재료 S를 연마하여 상기 침착 재료의 상부 표면으로부터 재료 S를 제거하고 상기 침착 재료의 상부 표면과 동일 평면 상에 있는 상기 오목한 영역 안에 미리결정된 양의 재료 S를 남기는 단계;
    상기 재료 S 및 상기 침착 재료의 표면 영역 상에 재료 C를 침착하는 단계;
    재료 C의 표면 영역 상에 재료 D를 침착하는 단계;
    재료 S에 비해 재료 C 및 재료 D에 대하여 보다 빠른 에칭 속도로 재료 C 및 재료 D를 패터닝하는 단계;
    상기 침착 재료, 상기 기판, 재료 C 및 재료 D에 비해 재료 S에 대하여 보다 빠른 에칭 속도로 재료 S를 에칭하여 잔존 재료 S를 완전히 제거하여 중공 용기를 형성하는 단계;
    원하는 화합물을 용기에 충전하는 단계;
    필름 재료를 재료 D의 표면에 도포하여 상기 용기를 밀봉하는 단계; 및
    재료 C에 비해 상기 필름 재료 및 재료 D에 대하여 보다 빠른 에칭 속도로 상기 필름 재료 및 재료 D를 패터닝하여 원하는 화합물이 충전된 미세 용기를 구비한 미세 장치를 형성하는 단계
    를 포함하는, 미세 전자 공정에 의한 생물학적 및 의학적 용도용 미세 장치의 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 필름 재료는 용액에 용해되는 생분해성 재료를 포함하는, 미세 전자 공정에 의한 생물학적 및 의학적 용도용 미세 장치의 제조 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 필름 재료는 용액에 용해되는 생분해성 재료를 포함하는, 미세 전자 공정에 의한 생물학적 및 의학적 용도용 미세 장치의 제조 방법.
  6. 표면 영역을 가지는 기판 재료를 제공하는 단계;
    상기 기판 재료의 표면 영역에 침착 재료를 부가하는 단계;
    리소그래피 및 에칭 공정에 의해 상기 침착 재료를 패터닝하여, 분사 작용시 분사기 기부 판을 밀기 위한 밀판(push plate)을 형성하는 단계;
    상기 침착 재료의 표면 영역 상에 재료 S1을 침착하는 단계;
    CMP에 의해 재료 S1을 평탄화하는 단계;
    재료 S1의 표면 영역 상에 재료 C를 침착하는 단계;
    리소그래피 및 에칭 공정에 의해 재료 C를 패터닝하여 분사기 기부 판을 형성하는 단계;
    재료 C 및 재료 S1의 표면 영역 상에 재료 S2를 침착하는 단계;
    CMP에 의해 재료 S2를 평탄화하는 단계;
    재료 S2의 평면화된 표면 영역 상에 재료 J1을 침착하는 단계;
    재료 C 및 상기 기판에 비해 재료 J1, 재료 S2 및 재료 S1에 대하여 보다 빠른 에칭 속도를 갖는 리소그래피 및 에칭 공정에 의해 재료 J1, 재료 S2 및 재료 S1을 패터닝하는 단계;
    전체 유닛의 표면 및 기판의 상부 표면 상에 재료 K1을 침착하는 단계;
    CMP에 의해 재료 K1의 상부 표면을 평탄화하는 단계;
    재료 K1의 표면 상에 재료 L을 침착하는 단계;
    재료 L의 표면 상에 재료 K2를 침착하는 단계;
    재료 J1에 비해 재료 K1, 재료 L 및 재료 K2에 대하여 보다 빠른 에칭 속도를 갖는 리소그래피 및 에칭 공정에 의해 재료 K1, 재료 L 및 재료 K2를 패터닝하는 단계;
    리소그래피 및 에칭 공정에 의해 재료 J1을 패터닝하여 재료 J1 안에 소 개구를 형성하는 단계;
    구조체의 내부 부분으로부터 재료 S1 및 재료 S2를 에칭하는 단계;
    재료 J1의 표면 상에, 재료 K2, 재료 L 및 재료 K1의 필름 적층 사이의 공간에 충전되는 재료 J2를 침착하는 단계;
    CMP에 의해 재료 J2를 평탄화하는 단계;
    재료 J2의 표면 상에 재료 M을 침착하는 단계;
    재료 J2에 비해 재료 M에 대하여 보다 빠른 에칭 속도로 재료 M을 패터닝하는 단계;
    재료 K2 및 재료 M에 비해 재료 J2에 대하여 보다 빠른 에칭 속도로 재료 J2를 에칭하는 단계;
    재료 L, 재료 J2 및 재료 M에 비해 재료 K2에 대하여 보다 빠른 에칭 속도로 재료 K2를 에칭하여 중공 용기를 형성하는 단계;
    재료 L, 재료 K2 및 재료 M에 비해 재료 J2에 대하여 보다 빠른 에칭 속도로 재료 J2를 에칭하여 J2의 일부를 제거하는 단계;
    원하는 화합물을 용기 내에 충전하는 단계;
    필름 재료를 재료 M의 표면에 도포하여 상기 용기를 밀봉하는 단계; 및
    재료 J2에 비해 상기 필름 재료 및 재료 M에 대하여 보다 빠른 에칭 속도로 상기 필름 재료 및 재료 M을 패터닝하여 원하는 화합물이 충전된 집적된 분사기 및 미세 용기를 구비한 미세 장치를 형성하는 단계
    를 포함하는, 미세 전자 공정에 의한 생물학적 및 의학적 용도용 미세 장치의 제조 방법.
  7. 표면 영역을 가지는 기판 재료를 제공하는 단계;
    상기 기판 재료의 표면 영역에 침착 재료를 부가하는 단계;
    리소그래피 및 에칭 공정에 의해 상기 침착 재료를 패터닝하여, 분사 작용시 분사기 기부 판을 밀기 위한 밀판을 형성하는 단계;
    침착 재료의 표면 영역 상에 재료 S1을 침착하는 단계;
    CMP에 의해 재료 S1을 평탄화하는 단계;
    재료 S1의 표면 영역 상에 재료 C를 침착하는 단계;
    리소그래피 및 에칭 공정에 의해 재료 C를 패터닝하여 분사기 기부 판을 형성하는 단계;
    재료 C 및 재료 S1의 표면 영역 상에 재료 S2를 침착하는 단계;
    CMP에 의해 재료 S2를 평탄화하는 단계;
    재료 S2의 평면화된 표면 영역 상에 재료 J1을 침착하는 단계;
    재료 C 및 상기 기판에 비해 재료 J1, 재료 S2 및 재료 S1에 대하여 보다 빠른 에칭 속도를 갖는 리소그래피 및 에칭 공정에 의해 재료 J1, 재료 S2 및 재료 S1을 패터닝하는 단계;
    전체 유닛의 표면 및 기판의 상부 표면 상에 재료 S3의 박층을 침착하는 단계;
    전체 유닛의 표면 및 재료 S3의 상부 표면 상에 재료 K1을 침착하는 단계;
    CMP에 의해 재료 K1의 상부 표면을 평탄화하는 단계;
    재료 K1의 표면 상에 재료 L을 침착하는 단계;
    재료 L의 표면 상에 재료 K2를 침착하는 단계;
    재료 J1에 비해 재료 K1, 재료 L 및 재료 K2에 대하여 보다 빠른 에칭 속도를 갖는 리소그래피 및 에칭 공정에 의해 재료 K1, 재료 L 및 재료 K2를 패터닝하는 단계;
    리소그래피 및 에칭 공정에 의해 재료 J1을 패터닝하여 재료 J1 안에 소 개구를 형성하는 단계;
    구조체의 내부 부분으로부터 재료 S1, 재료 S2 및 재료 S3을 에칭하여 재료 J1의 층 아래에 일부의 공간을 형성하고, 분사기 작동을 위해 재료 J1과 재료 K1 사이에 공간을 형성하는 단계;
    재료 J1의 표면 상에, 재료 K2, 재료 L 및 재료 K1의 필름 적층 사이의 공간에 충전되는 재료 J2를 침착하는 단계;
    CMP에 의해 재료 J2를 평탄화하는 단계;
    재료 J2의 표면 상에 재료 M을 침착하는 단계;
    재료 J2에 비해 재료 M에 대하여 보다 빠른 에칭 속도로 재료 M을 패터닝하는 단계;
    재료 K2 및 재료 M에 비해 재료 J2에 대하여 보다 빠른 에칭 속도로 재료 J2를 에칭하는 단계;
    재료 L, 재료 J2 및 재료 M에 비해 재료 K2에 대하여 보다 빠른 에칭 속도로 재료 K2를 에칭하여 중공 용기를 형성하는 단계;
    재료 L, 재료 K2 및 재료 M에 비해 재료 J2에 대하여 보다 빠른 에칭 속도로 재료 J2를 에칭하여 J2의 일부를 제거하는 단계;
    원하는 화합물을 용기 내에 충전하는 단계;
    필름 재료를 재료 M의 표면에 도포하여 상기 용기를 밀봉하는 단계; 및
    재료 J2에 비해 필름 재료 및 재료 M에 대하여 보다 빠른 에칭 속도로 상기 필름 재료 및 재료 M을 패터닝하여 원하는 화합물이 충전된 통합 분사기 및 미세 용기를 구비한 미세 장치를 형성하는 단계
    를 포함하는, 미세 전자 공정에 의한 생물학적 및 의학적 용도용 미세 장치의 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제3항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공정이 박막 침착, 리소그래피, 습식 에칭, 건식 에칭, 세척, 습식 처리, 확산, 이온 주입, 어닐링 및 CMP로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 미세 전자 공정에 의한 생물학적 및 의학적 용도용 미세 장치의 제조 방법.
  9. 제1항 내지 제3항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    박막 침착, 리소그래피, 습식 에칭, 건식 에칭, 세척, 습식 처리, 확산, 이온 주입, 어닐링 및 CMP로부터의 신규 배열 및 조합의 미세 전자 공정을 더 포함하는, 미세 전자 공정에 의한 생물학적 및 의학적 용도용 미세 장치의 제조 방법.
  10. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 분사기가 0.1 마이크론 내지 1 cm의 크기를 가지는, 미세 전자 공정에 의한 생물학적 및 의학적 용도용 미세 장치의 제조 방법.
  11. 제1항 내지 제3항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미세 용기가 0.1 마이크론 내지 1 cm의 크기를 가지는, 미세 전자 공정에 의한 생물학적 및 의학적 용도용 미세 장치의 제조 방법.
  12. 제1항 내지 제3항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    분사 작용이 수압, 전기력, 전자 기계적 힘, 전자기력, 전기 용량식 힘, 미세 전자 기계적 힘 또는 압전식 힘에 의해 달성되는, 미세 전자 공정에 의한 생물학적 및 의학적 용도용 미세 장치의 제조 방법.
  13. 제1항 내지 제3항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    집적 회로를 구성하기 위한 기술이 상보형 금속 산화물 반도체(CMOS) 기술 및 양극 상보형 금속 산화물 반도체(BiCMOS) 기술을 포함하는, 미세 전자 공정에 의한 생물학적 및 의학적 용도용 미세 장치의 제조 방법.
  14. 제1항 내지 제3항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미세 용기가 0.05 마이크론 내지 5 mm의 크기를 가지는, 미세 전자 공정에 의한 생물학적 및 의학적 용도용 미세 장치의 제조 방법.
  15. 제1항 내지 제3항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 분사기가 미세 장치 상에서 집적 회로에 연결되고, 분사 작용을 작동시켜 화합물을 방출하도록 선택될 수 있는, 미세 전자 공정에 의한 생물학적 및 의학적 용도용 미세 장치의 제조 방법.
  16. 제1항 내지 제3항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미세 용기가 정기적으로 저장된 화합물을 방출하는 수단을 구비하는, 미세 전자 공정에 의한 생물학적 및 의학적 용도용 미세 장치의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    정기적인 화합물의 방출이,
    상기 미세 용기의 표면에서 생분해성 캐핑 층의 원하는 두께의 사용;
    동일한 미세 장치 상에서 집적 회로로부터 지시의 수신; 및
    컴퓨터로부터 무선 신호의 수신을 위한 수단
    을 포함하는 군으로부터 선택된 방법에 의해 달성되는, 미세 전자 공정에 의한 생물학적 및 의학적 용도용 미세 장치의 제조 방법.
  18. 제1항 내지 제3항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미세 용기가 다수의 유형의 화합물을 동시에 각각의 미세 용기 내에 저장하는 수단을 구비하는, 미세 전자 공정에 의한 생물학적 및 의학적 용도용 미세 장치의 제조 방법.
  19. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 분사기가 0.05 마이크론 내지 5 mm의 크기를 가지는, 미세 전자 공정에 의한 생물학적 및 의학적 용도용 미세 장치의 제조 방법.
  20. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판이 실리콘 기판이거나;
    상기 침착 재료가 폴리실리콘, 질화규소, 옥시질화규소, 또는 탄화규소이거나;
    상기 재료 S가 이산화규소이거나;
    상기 재료 C가 폴리실리콘, 탄화규소 또는 질화규소인 것인, 미세 전자 공정에 의한 생물학적 및 의학적 용도용 미세 장치의 제조 방법.
  21. 제6항에 있어서,
    상기 기판이 실리콘 기판이거나;
    상기 침착 재료가 폴리실리콘, 질화규소, 옥시질화규소, 또는 탄화규소이거나;
    상기 재료 S1 및 재료 S2가 이산화규소이거나;
    상기 재료 C가 폴리실리콘, 탄화규소 또는 질화규소인 것인, 미세 전자 공정에 의한 생물학적 및 의학적 용도용 미세 장치의 제조 방법.
  22. 제7항에 있어서,
    상기 기판이 실리콘 기판이거나;
    상기 침착 재료가 폴리실리콘, 질화규소, 옥시질화규소, 또는 탄화규소이거나;
    상기 재료 S1, 재료 S2 및 재료 S3가 이산화규소이거나;
    상기 재료 C가 폴리실리콘, 탄화규소 또는 질화규소인 것인, 미세 전자 공정에 의한 생물학적 및 의학적 용도용 미세 장치의 제조 방법.
  23. 제6항에 있어서,
    상기 기판이 실리콘으로부터 제조되거나;
    상기 침착 재료가 폴리실리콘, 질화규소, 탄화규소 또는 압전 재료이거나;
    상기 재료 S1 및 재료 S2가 이산화규소로부터 제조되거나;
    상기 재료 C가 폴리실리콘, 질화규소, 알루미늄, 몰리브덴 또는 텅스텐이거나;
    상기 재료 J1 및 재료 J2가 각각 산화알루미늄, 옥시질화규소 또는 실리콘 탄소이거나;
    상기 재료 K1 및 재료 K2가 각각 폴리실리콘으로부터 제조되거나;
    상기 재료 L이 질화규소 또는 실리콘 탄소이거나;
    상기 재료 M이 질화규소 또는 옥시질화규소이거나;
    상기 필름 재료가 생체 적합성 탭핑 필름인 것인, 미세 전자 공정에 의한 생물학적 및 의학적 용도용 미세 장치의 제조 방법.
  24. 제7항에 있어서,
    상기 기판이 실리콘으로부터 제조되거나;
    상기 침착 재료가 폴리실리콘, 질화규소, 탄화규소 또는 압전 재료이거나;
    상기 재료 S1, 재료 S2 및 재료 S3가 이산화규소로부터 제조되거나;
    상기 재료 C가 폴리실리콘, 질화규소, 알루미늄, 몰리브덴 또는 텅스텐이거나;
    상기 재료 J1 및 재료 J2가 각각 산화알루미늄, 옥시질화규소 또는 실리콘 탄소이거나;
    상기 재료 K1 및 재료 K2가 각각 폴리실리콘으로부터 제조되거나;
    상기 재료 L이 질화규소 또는 실리콘 탄소이거나;
    상기 재료 M이 질화규소 또는 옥시질화규소이거나;
    상기 필름 재료가 생체 적합성 탭핑 필름인 것인, 미세 전자 공정에 의한 생물학적 및 의학적 용도용 미세 장치의 제조 방법.
  25. 제1항 내지 제3항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    (a) 메모리 및 논리 처리 기능을 모두 가지는 CMOS 또는 BiCMOS 집적 회로가 원하는 기판 상에서 미세 전자 공정에 의해 제조되고, (b) 미세 용기, 미세 분사기, 신호 수신기, 신호 송신기, 감지기, 위치 설정 장치 및 동력화된 프로펠러 중 하나 이상의 성분이 미세 전자 공정에 의해 상기 집적 회로 주위에서 제조되는 단계를 더 포함하는, 미세 전자 공정에 의한 생물학적 및 의학적 용도용 미세 장치의 제조 방법.
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