KR102133288B1 - 3차원 전극장치의 제조방법 및 이의 제조방법으로 제조된 3차원 전극장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3차원 전극장치의 제조방법 및 이의 제조방법으로 제조된 3차원 전극장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 망막에 손상을 가하지 않고 망막에 밀착하여 망막에 전기적 자극을 가할 수 있는 3차원 전극장치의 제조방법 및 이의 제조방법으로 제조된 3차원 전극장치에 관한 것이다. 본 발명은 a) 웨이퍼의 일면에 규소층을 증착시키고, 상기 규소층을 기설정된 형상으로 패터닝하는 단계; b) 일면에 상기 규소층이 패터닝된 상기 웨이퍼의 타면에 금속층을 증착시키고, 상기 금속층을 기설정된 형상으로 패터닝하는 단계; c) 상기 금속층이 패터닝된 상기 웨이퍼의 타면에 가공홀을 형성하는 단계; d) 형성된 상기 가공홀에 기판부를 형성하는 단계; e) 상기 기판부가 형성된 상기 웨이퍼의 일면을 식각하여 전극부를 형성하는 단계; 및 f) 형성된 상기 전극부의 상단부에 증착층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 기판부는 상기 망막 및 광수용체층의 형상에 대응하여 변형되도록 마련되어, 상기 전극부를 상기 망막에 밀착시키는 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치의 제조방법을 제공한다.

Description

3차원 전극장치의 제조방법 및 이의 제조방법으로 제조된 3차원 전극장치{METHOD OF MANUFACTURING THREE-DIMENSIONAL ELECTRODE SYSTEM AND THREE-DIMENSIONAL ELECTRODE DEVICE MANUFACTURED BY THE METHOD}
본 발명은 3차원 전극장치의 제조방법 및 이의 제조방법으로 제조된 3차원 전극장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 망막에 손상을 가하지 않고 망막에 밀착하여 망막에 전기적 자극을 가할 수 있는 3차원 전극장치의 제조방법 및 이의 제조방법으로 제조된 3차원 전극장치에 관한 것이다.
일반적으로, 망막에 대한 전기적 자극 장치는 외막을 절개하여 절개부에 전극을 삽입한 다음, 삽입된 전극을 망막에 부착하는 방식으로 인공 망막을 형성하도록 이루어져 있다.
또한, 종래의 전극장치는, 두께로 인해 전극기판을 망막의 굴곡에 따라 밀착시키기 어렵기 때문에, 사람마다 다른 안구의 치수나 망막의 굴곡에 따라 전극이 밀착되지 못하고, 수술 중이나 활동 중에 머리가 움직임에 따라 전극이 탈착되기 쉬운 문제점이 있었다.
그리고 이처럼, 전극이 망막에 밀착되지 못하게 되면 원하는 부위에 정확하게 전기적 자극을 가할 수 없다.
따라서, 종래에는 전극과 망막이 밀착되지 못하고 움직이는 것을 방지하기 위해, 전극장치를 부착한 후에, 별도의 장치를 이용하여 이를 고정해야 했다. 그러나, 이처럼 별도의 장치를 이용하여 전극장치를 부착하는 경우, 수술 시간이 증가하고, 제작 비용이 증가하여 경제적이지 못하고, 장기간 안정적으로 전극장치를 부착하는 것이 불가능하다는 문제가 있다.
또한, 미국등록특허 제7,079,900호(이하 종래기술이라 함)는 별도의 장치 없이 망막에 전극장치를 고정시키는 기술을 개시하나, 종래기술은 전극을 뾰족한 형태로 하여 망막에 고정시키기 때문에 망막 세포에 손상을 가할 위험이 있다.
또한, 종래의 전극장치는 격자 구조로 배치된 다수 개의 전극을 갖는 전극장치가 주를 이루고 있으나, 하나의 전극을 통해 망막에 주입된 전류가 주변으로도 퍼져나가 고해상도 시력을 구현하는 데 한계가 있다.
미국등록특허 제7,079,900호
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 망막에 손상을 가하지 않고 망막에 밀착하여 망막에 전기적 자극을 가할 수 있으며, 하나의 전극을 통해 망막에 주입된 전류가 주변으로 퍼지는 것을 막기 위해 하나의 전극을 효과적으로 고립시킬 수 있도록 육각 구조 또는 팔각 구조 등의 형상으로 전극이 배치된 3차원 전극장치의 제조방법 및 이의 제조방법으로 제조된 3차원 전극장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 a) 웨이퍼의 일면에 규소층을 증착시키고, 상기 규소층을 기설정된 형상으로 패터닝하는 단계; b) 일면에 상기 규소층이 패터닝된 상기 웨이퍼의 타면에 금속층을 증착시키고, 상기 금속층을 기설정된 형상으로 패터닝하는 단계; c) 상기 금속층이 패터닝된 상기 웨이퍼의 타면에 가공홀을 형성하는 단계; d) 형성된 상기 가공홀에 기판부를 형성하는 단계; e) 상기 기판부가 형성된 상기 웨이퍼의 일면을 식각하여 전극부를 형성하는 단계; 및 f) 형성된 상기 전극부의 상단부에 증착층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 기판부는 상기 망막 및 광수용체층의 형상에 대응하여 변형되도록 마련되어, 상기 전극부를 상기 망막에 밀착시키는 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 a) 단계에서, 상기 규소층은, 질화규소(Si3N4) 또는 이산화규소(SiO2)으로 이루어지며, 상기 규소층은 상기 전극부를 형성하기 위한 마스크 패턴으로 패터닝된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 b) 단계에서, 상기 금속층은 금(Au)과 티타늄(Ti) 또는 상기 금과 크롬(Cr)으로 이루어지며, 상기 티타늄 및 상기 크롬은 상기 금과 상기 실리콘으로 이루어진 상기 웨이퍼 사이의 접촉을 강화시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 c) 단계는, c1) 상기 금속층상에 감광액(Photoresist)으로 이루어진 감광마스크층을 형성하는 단계; c2) 상기 웨이퍼에 딥 반응성 이온 에칭(Deep reactive ion etching) 공정을 수행하는 단계; 및 c3) 상기 감광마스크층을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 d) 단계는, d1) 상기 금속층상에 커버를 덮는 단계; d2) 상기 가공홀에 투명 물질을 채우는 단계; 및 d3) 상기 투명 물질이 경화되어 기판부가 형성된 후, 상기 커버를 제거하는 단계를 포함하며, 상기 커버는 상기 기판부와 상기 금속층의 표면이 일직선상에 위치되도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 투명 물질은 PDMS(polydimethylsiloxane) 또는 패럴린(Parylene)을 포함하는 폴리머(Polymer)인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 e) 단계는, e1) 상기 웨이퍼의 일면을 식각하여 전극기둥을 형성하는 단계; e2) 형성된 상기 전극기둥의 상부에 위치한 상기 규소층을 제거하는 단계; 및 e3) 상기 전극기둥을 제외한 웨이퍼를 식각하여 상기 전극부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 e1) 단계에서, 상기 웨이퍼의 일면은 이방성 습식 에칭(Anisotropic wet etching) 공정을 통해 식각되어 상기 전극기둥을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 e1) 단계에서, 상기 웨이퍼의 일면은 상기 규소층을 마스크로 하여 식각되어 상기 전극기둥을 형성하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 e3) 단계에서, 상기 전극기둥은 등방성 습식 에칭(isotropic wet etching) 공정을 통해 식각되어 상기 전극부를 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 e) 단계 이후에, 기설정된 개수의 상기 전극부를 포함하도록 상기 기판부를 분리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 f) 단계는, f1) 상부에 상기 전극부의 상단부가 노출되도록 증착마스크를 덮는 단계; f2) 상기 증착 마스크의 상부로 노출된 상기 전극부의 상단부에 금(Au) 또는 백금(Pt) 또는 이리듐옥사이드(IrOx)를 포함하는 금속 박막을 증착하는 단계; 및 f3) 상기 금속 박막의 증착이 완료된 후, 상기 증착마스크를 제거하는 단계를 포함하며, 상기 증착층은 상기 전극부의 임피던스를 낮추도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 3차원 전극장치의 제조방법으로 제조된 3차원 전극장치에 있어서, 안구 내 광수용체층(photoreceptor)에 삽입되도록 마련되며, 투명 물질로 이루어진 상기 기판부; 및 상기 기판부에 형성되며, 망막을 자극하도록 마련된 복수의 상기 전극부를 포함하며, 상기 기판부는 상기 망막 및 상기 광수용체층의 형상에 대응하여 변형되도록 마련되어, 상기 전극부를 상기 망막에 밀착시키는 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치를 제공한다.
상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 망막에 전극부가 밀착되어 정해진 위치에서 안정적으로 망막에 전기적 자극을 가하거나 망막의 전기적 신호를 측정할 수 있다.
또한, 본 발명은 전극부의 단부가 뾰족한 모양이 아닌 경우에도, 기판부가 유연한 재질로 마련되기 때문에 전극부가 망막, 뇌, 척수, 말초 신경 등에 손상을 가하지 않고 밀착되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 기판부가 투명 물질로 이루어져 광다이오드부가 광에너지를 전기에너지로 변환할 수 있도록 마련되며, 광다이오드부는 전극부와 전기적으로 연결되어, 생성한 전기에너지를 전극부에 제공하도록 마련된다.
또한, 본 발명의 제조방법에 따르면, 제한된 크기로 종래보다 고밀도 및 고해상도의 전극을 제작하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면, 전류가 주변으로 퍼지는 것을 효과적으로 차단할 수 있는 육각 구조 또는 팔각 구조 등을 포함한 임의의 구조로 전극을 배치하는 것이 가능하다. 구체적으로 종래에는 전극이 격자 구조로만 배치될 수 밖에 없었기 때문에 구조상 전류가 주변으로 퍼지는 문제가 있었다. 그러나, 본 발명의 제조방법에 따르면, 전극을 육각, 팔각 등의 임의의 구조로 배치하기 용이하여 전류가 주변으로 퍼지는 문제를 방지할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 망막 내 삽입 위치를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 작동을 예시적으로 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 상부 사시도 및 하부 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 배열을 예시적으로 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 전체 공정예시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법 중 웨이퍼의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법 중 웨이퍼의 일면에 규소층을 증착한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법 중 웨이퍼의 일면에 규소층을 패터닝한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 웨이퍼의 타면에 금속층을 증착한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법 중 가공홀을 형성하는 단계의 순서도이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법 중 감광마스크층을 형성한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법 중 딥 반응성 이온 에칭을 수행한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법 중 기판부를 형성하는 단계의 순서도이다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법 중 기판부가 형성된 상태를 예시적으로 나타낸 사시도이다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법 중 전극부를 형성하는 단계를 나타낸 순서도이다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법 중 전극 기둥을 형성하는 단계를 예시적으로 나타낸 사시도이다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법 중 규소층을 제거하는 단계를 예시적으로 나타낸 사시도이다.
도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법 중 전극기둥을 식각하여 전극부를 형성하는 단계를 예시적으로 나타낸 사시도이다.
도 21은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법 중 증착층을 형성하는 단계의 순서도이다.
도 22는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법 중 증착층을 형성하는 단계의 공정 예시도이다.
도 23은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법에 의해 제조된 3차원 전극장치를 예시적으로 나타낸 사시도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 망막 내 삽입 위치를 나타낸 예시도이다.
도 1을 참조하면, 먼저, 안구(10)에는 신경절세포층(12), 양극세포층(13) 광수용체층(photoreceptor, 14)을 포함하는 망막(11)이 마련되며, 상기 광수용체층(14)에 3차원 전극장치(100)가 형성될 수 있다.
상기 3차원 전극장치(100)는 상기 광수용체층(14)에 삽입되도록 마련될 수 있으며, 더욱 상세하게는, 향상된 해상도를 갖는 상기 3차원 전극장치(100)는 상기 양극세포층(13)과 상기 광수용체층(14) 사이로 삽입되도록 마련될 수 있다. 그리고, 상기 3차원 전극장치(100)는 맥락막상(suprachoroid)에 삽입되도록 마련되는 것도 가능하다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 작동을 예시적으로 나타낸 예시도이다.
도 2 및 도 3을 더 참조하면, 상기 3차원 전극장치(100)는 기판부(110)와, 전극부(120)를 포함하며, 광다이오드부(140)를 포함하는 회로부(130)와 결합될 수 있다. 상기 기판부(110) 및 상기 전극부(120)는 상기 신경절세포층(12) 및 상기 양극세포층(13)의 형상에 대응하여 변형되도록 마련되어, 상기 전극부(120)가 상기 신경절세포층(12) 및 상기 양극세포층(13)에 밀착되도록 할 수 있다.
상기 기판부(110)는 상기 안구(10) 내 상기 광수용체층(14)에 삽입되도록 마련되며, 투명 물질로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 기판부(110)는 상기 망막(11)의 형상에 대응하여 변형될 수 있도록 하기 위해 유연성을 갖는 소재로 마련될 수 있다.
또한, 상기 기판부(110)는 상기 안구(10) 내로 유입된 빛이 통과하여 상기 광다이오드부(140)에 도달할 수 있도록 PDMS(Polydimethylsiloxane) 또는 패럴린(Parylene)을 포함하는 폴리머(Polymer)의 투명 물질로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 종래의 경우, 카메라 등의 외부 장치로부터 이미지 신호를 전극에 전달하고, 전극이 전달받은 이미지 신호를 전기 자극을 통해 사용자에게 전달하는 기술이었기 때문에, 상기 기판부(110)가 투명 물질로 이루어질 필요가 없었다. 그러나, 본 발명의 경우, 카메라 등으로 촬영된 이미지 정보를 전극에 전달하는 것이 아니라, 사용자의 눈을 통해 입사된 빛을 전기적 신호로 변환하는 것이기 때문에 기판부(110)가 투명 물질로 이루어지는 것이 필수적이다.
상기 전극부(120)는 상기 기판부(110)에 형성되며, 상기 신경절세포층(12) 및 양극세포층(13)을 자극하도록 복수로 마련될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 상부 사시도 및 하부 사시도이다.
도 4 에 도시된 것처럼, 상기 전극부(120)는 상기 망막(11)과 접하는 면이 곡면 또는 평면으로 형성되어 상기 전극부(120)가 상기 망막(11)에 밀착되었을 때, 상기 망막(11)에 손상이 생기는 것을 방지하도록 마련될 수 있다.
상기 전극부(120)의 상부는 사각형 형상으로 이루어질 수 있고, 모따기가 된 사각형 형상 또는 반구 형태의 원형으로 이루어질 수도 있다. 그리고, 상기 전극부(120)의 하부는 상기 회로부와 연결되어 전력을 제공받도록 마련될 수 있다. 상기 전극부(120)의 하부는 원형 또는 사각형으로 마련될 수 있다. 단, 상기 전극부(120)의 형상을 이에 한정하는 것은 아니다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 배열을 예시적으로 나타낸 사시도이다.
도 5에 도시된 것처럼, 상기 전극부(120)는, 상기 기판부(110)에 격자구조, 육각구조로 배열되거나, 각 행 또는 열이 상호 엇갈려 배열되도록 마련될 수도 있다.
다시, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 회로부(130)는 상기 기판부(110)의 하부에 결합될 수 있다.
상기 회로부(130)는 각각의 상기 전극부(120)가 상호 전기적으로 간섭되지 않도록 할 수 있다.
상기 광다이오드부(140)는 상기 회로부(130)의 상측에 마련되며, 상기 전극부(120)와 전기적으로 연결될 수 있다.
구체적으로, 상기 광다이오드부(140)는, 상기 회로부(130)의 상측에 마련되되, 상기 전극부(120)의 일측에 위치하도록 형성될 수 있다. 이처럼 마련된 상기 광다이오드부(140)는, 투명한 상기 기판부(110)를 통과한 빛이 상기 전극부(120)에 의해 차단되지 않고 그대로 입사되도록 할 수 있다.
또한, 상기 광다이오드부(140)는 상기 기판부(110)를 통과하여 입사된 빛에너지를 전기에너지로 변환하고 변환된 전기에너지를 상기 전극부(120)에 제공함으로써, 상기 전극부(120)가 상기 망막을 자극하도록 하거나, 상기 망막으로부터 전기신호를 측정하도록 할 수 있다.
여기서, 상기 광다이오드부(140)는 광센서와, 광섬유, LED 등의 광원을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 망막에 적용되는 것으로 한정되지 않으며, 뇌, 척수, 말초신경 등에도 적용 가능하다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 순서도이다.
도 6에 도시된 것처럼, 3차원 전극장치의 제조방법은, 웨이퍼의 일면에 규소층을 증착시키고, 규소층을 기설정된 형상으로 패터닝하는 단계(S210), 일면에 규소층이 패터닝된 웨이퍼의 타면에 금속층을 증착시키고, 금속층을 기설정된 형상으로 패터닝하는 단계(S220), 금속층이 패터닝된 웨이퍼의 타면에 가공홀을 형성하는 단계(S230), 형성된 가공홀에 기판부를 형성하는 단계(S240), 기판부가 형성된 웨이퍼의 일면을 식각하여 전극부를 형성하는 단계(S250), 기설정된 개수의 전극부를 포함하도록 기판부를 분리하는 단계(S260) 및 형성된 전극부의 상단부에 증착층을 형성하는 단계(S270)를 포함한다. 이하, 각 단계를 대응되는 도면과 함께 순차적으로 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 전체 공정예시도이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법 중 웨이퍼의 사시도이며, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법 중 웨이퍼의 일면에 규소층을 증착한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 7의 (a), 도 8 및 도 9에 도시된 것처럼, 3차원 전극장치의 제조방법은 먼저, 웨이퍼의 일면에 규소층을 증착시키고, 규소층을 기설정된 형상으로 패터닝하는 단계(S210)를 수행할 수 있다.
웨이퍼의 일면에 규소층을 증착시키고, 규소층을 기설정된 형상으로 패터닝하는 단계(S210)에서, 상기 웨이퍼(210)는 실리콘으로 이루어지고, 상기 규소층(220)은 질화규소(Si3N4) 또는 이산화규소(SiO2)로 이루어진 것일 수 있다.
이처럼 마련된 규소층(220)은 상기 웨이퍼(210)의 일면에 증착될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법 중 웨이퍼의 일면에 규소층을 패터닝한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 10을 더 참조하면, 상기 규소층(220)은 기설정된 형상으로 패터닝될 수 있다. 이때, 상기 규소층(220)은 상기 전극부의 전극기둥(280a)을 형성하기 위한 마스크 기능을 수행하도록 패터닝될 수 있다. 일 예로, 상기 규소층(220)은 사각형 또는 모따기가 이루어진 사각형 형상으로 마련될 수 있으나, 상기 규소층(220)의 형상을 이에 한정하는 것은 아니다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 웨이퍼의 타면에 금속층을 증착한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 7 의 (b) 및 도 11을 참조하면, 웨이퍼의 일면에 규소층을 증착시키고, 규소층을 기설정된 형상으로 패터닝하는 단계(S210) 이후에는, 일면에 규소층이 패터닝된 웨이퍼의 타면에 금속층을 증착시키고, 금속층을 기설정된 형상으로 패터닝하는 단계(S220)가 수행될 수 있다.
일면에 규소층이 패터닝된 웨이퍼의 타면에 금속층을 증착시키고, 금속층을 기설정된 형상으로 패터닝하는 단계(S220)에서, 상기 금속층(230)은 금(Au)과 티타늄(Ti) 또는 상기 금과 크롬(Cr)으로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 티타늄 및 상기 크롬은 상기 금과 상기 상기 웨이퍼(210) 사이의 접촉을 강화시키기 위해 포함될 수 있다.
이처럼 마련된 상기 금속층(230)은 상기 웨이퍼(210)상에 상기 증착되되, 기설정된 형상으로 패터닝될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 금속층(230)은 이후 기판부(260)가 형성될 위치를 제외한 부분에 증착될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법 중 가공홀을 형성하는 단계의 순서도이고, 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법 중 감광마스크층을 형성한 상태를 나타낸 사시도이며, 도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법 중 딥 반응성 이온 에칭을 수행한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 7의 (c) 및 도 12 내지 도 14를 참조하면, 일면에 규소층이 패터닝된 웨이퍼의 타면에 금속층을 증착시키고, 금속층을 기설정된 형상으로 패터닝하는 단계(S220) 이후에는, 금속층이 패터닝된 웨이퍼의 타면에 가공홀을 형성하는 단계(S230)가 수행될 수 있다.
금속층이 패터닝된 웨이퍼의 타면에 가공홀을 형성하는 단계(S230)는, 먼저, 금속층상에 감광액(Photoresist)으로 이루어진 감광마스크층을 형성하는 단계(S231)를 수행할 수 있다.
금속층상에 감광액(Photoresist)으로 이루어진 감광마스크층을 형성하는 단계(S231)에서, 상기 감광마스크층(240)은 감광액으로 이루어질 수 있으며, 상기 금속층(230)상에 도포될 수 있다.
금속층상에 감광액(Photoresist)으로 이루어진 감광마스크층을 형성하는 단계(S231) 이후에는, 웨이퍼에 딥 반응성 이온 에칭(Deep reactive ion etching) 공정을 수행하는 단계(S232)를 수행할 수 있다.
웨이퍼에 딥 반응성 이온 에칭(Deep reactive ion etching) 공정을 수행하는 단계(S232)에서, 상기 웨이퍼(210)에는 딥 반응성 이온 에칭 공정이 이루어질 수 있다. 이때, 상기 딥 반응성 이온 에칭 공정은 상기 감광마스크층(240)으로 덮인 부분을 제외한 부분에만 가공홀(250)이 형성되도록 수행될 수 있다.
웨이퍼에 딥 반응성 이온 에칭(Deep reactive ion etching) 공정을 수행하는 단계(S232) 이후에는, 감광마스크층을 제거하는 단계(S233)가 수행될 수 있다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법 중 기판부를 형성하는 단계의 순서도이고, 도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법 중 기판부가 형성된 상태를 예시적으로 나타낸 사시도이다.
도 7의 (d), 도 15 및 도16에 도시된 것처럼, 금속층이 패터닝된 웨이퍼의 타면에 가공홀을 형성하는 단계(S230) 이후에는, 형성된 가공홀에 기판부를 형성하는 단계(S240)가 수행될 수 있다.
가공홀에 기판부를 형성하는 단계(S240)는 먼저, 금속층상에 커버를 덮는 단계(S241)를 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 커버(270)는 상기 금속층(230)의 상부를 덮도록 마련될 수 있다. 이처럼 상기 금속층(230)의 상부를 덮도록 마련된 상기 커버(270)는 상기 기판부(260)와 상기 금속층(230)의 표면이 일직선상에 위치되도록 할 수 있다.
금속층상에 커버를 덮는 단계(S241) 이후에는, 가공홀에 투명 물질을 채우는 단계(S242)를 수행할 수 있다.
구체적으로, 상기 가공홀(250)에는 투명하고 유연성을 갖는 소재인 투명 물질이 채워질 수 있다.
여기서, 상기 투명 물질은 PDMS(polydimethylsiloxane) 또는 패럴린(Parylene)을 포함하는 폴리머(Polymer)일 수 있으며, 상기 투명 물질은 경화되어 기판부(260)를 형성할 수 있다.
가공홀에 투명 물질을 채우는 단계(S242)에서 상기 가공홀(250)에 채워지는 상기 투명 물질은 상기 상기 커버(270)에 의해 동일한 수위를 갖게 된다. 즉, 상기 투명 물질이 경화되어 상기 기판부(260)를 형성할 때, 상기 기판부(260)의 두께가 동일해지도록 할 수 있다.
가공홀에 투명 물질을 채우는 단계(S242) 이후에는, 투명 물질이 경화되어 기판부가 형성된 후, 상기 커버를 제거하는 단계(S243)를 수행할 수 있다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법 중 전극부를 형성하는 단계를 나타낸 순서도이고, 도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법 중 전극 기둥을 형성하는 단계를 예시적으로 나타낸 사시도이다.
그리고, 도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법 중 규소층을 제거하는 단계를 예시적으로 나타낸 사시도이며, 도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법 중 전극기둥을 식각하여 전극부를 형성하는 단계를 예시적으로 나타낸 사시도이다.
도 7의 (e), 도 7의 (f), 도 17 내지 도 20을 참조하면, 형성된 가공홀에 기판부를 형성하는 단계(S240) 이후에는, 기판부가 형성된 웨이퍼의 일면을 식각하여 전극부를 형성하는 단계(S250)를 수행할 수 있다.
기판부가 형성된 웨이퍼의 일면을 식각하여 전극부를 형성하는 단계(S250)는 먼저, 웨이퍼의 일면을 식각하여 전극기둥을 형성하는 단계(S251)를 수행할 수 있다.
웨이퍼의 일면을 식각하여 전극기둥을 형성하는 단계(S251)에서는, 상기 웨이퍼(210)의 상부를 하부로 회전시킨 다음, 상기 웨이퍼(210)의 일면에 대해 이방성 습식 에칭(Anisotropic wet etching) 공정을 수행하여 식각을 할 수 있다. 상기 웨이퍼(210)의 일면에는 식각으로 인해 상기 전극기둥(280a)이 형성될 수 있다.
이때, 웨이퍼의 일면을 식각하여 전극기둥을 형성하는 단계(S251)에서, 상기 웨이퍼(210)의 일면은 상기 규소층(220)을 마스크로 하여 식각을 수행하도록 마련됨으로써, 패터닝된 상기 규소층(220)의 형상에 대응하여 상기 전극기둥(280a)이 형성될 수 있다.
웨이퍼의 일면을 식각하여 전극기둥을 형성하는 단계(S251) 이후에는, 형성된 전극기둥의 상부에 위치한 규소층을 제거하는 단계(S252)를 수행할 수 있다.
형성된 전극기둥의 상부에 위치한 규소층을 제거하는 단계(S252)에서는, 마스크 기능을 수행한 패터닝된 상기 규소층(220)을 제거할 수 있다.
형성된 전극기둥의 상부에 위치한 규소층을 제거하는 단계(S252) 이후에는, 전극기둥을 식각하여 전극부를 형성하는 단계(S253)를 수행할 수 있다.
전극기둥을 제외한 웨이퍼를 식각하여 전극부를 형성하는 단계(S253)에서, 상기 전극기둥(280a)을 제외한 웨이퍼(210)는 등방성 습식 에칭(isotropic wet etching) 공정을 통해 식각되어 최종으로 원하는 형상의 상기 전극부(280b)를 형성하도록 마련될 수 있다.
도 7의 (g)를 참조하면, 기판부가 형성된 웨이퍼의 일면을 식각하여 전극부를 형성하는 단계(S250) 이후에는, 기설정된 개수의 전극부를 포함하도록 기판부를 분리하는 단계(S260)를 수행할 수 있다.
도 21은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법 중 증착층을 형성하는 단계의 순서도이고, 도 22는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법 중 증착층을 형성하는 단계의 공정 예시도이며, 도 23은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법에 의해 제조된 3차원 전극장치를 예시적으로 나타낸 사시도이다.
도 7의 (h), 도 21 내지 도 23을 참조하면, 기설정된 개수의 전극부를 포함하도록 기판부를 분리하는 단계(S260) 이후에는, 형성된 전극부의 상단부에 증착층을 형성하는 단계(S270)를 수행할 수 있다.
형성된 전극부의 상단부에 증착층을 형성하는 단계(S270)는 먼저, 상부에 전극부의 상단부가 노출되도록 증착마스크를 덮는 단계(S271)를 수행할 수 있다.
상부에 전극부의 상단부가 노출되도록 증착마스크를 덮는 단계(S271)에서는, 상기 전극부(280b) 중 증착층(280c)이 형성될 상단부가 상부에 노출되도록 증착마스크(290)를 덮을 수 있다.
상기 증착마스크(290)는 폴리머 재질 또는 금속 재질로 마련될 수 있으며, 레이저 공정을 이용하여 마이크로 크기의 구멍을 가지도록 마련될 수 있다.
상부에 전극부의 상단부가 노출되도록 증착마스크를 덮는 단계(S271) 이후에는, 증착마스크의 상부로 노출된 전극부의 상단부에 금(Au) 또는 백금(Pt) 또는 이리듐옥사이드(IrOx)를 포함하는 금속 박막을 증착하는 단계(S272)가 수행될 수 있다.
증착마스크의 상부로 노출된 전극부의 상단부에 금(Au) 백금(Pt) 또는 이리듐옥사이드(IrOx)를 포함하는 금속 박막을 증착하는 단계(S272)에서는, 상기 전극부(280b)의 상단부에 상기 금(Au), 상기 백금 및 상기 이리듐옥사이드 중 어느 하나 이상을 포함한 금속 박막을 증착할 수 있다. 이때, 상기 금속 박막은 상기 증착마스크(290)에 의해 상기 증착마스크(290)의 상부에 노출된 상기 전극부(280b)의 상단부에만 증착이 이루어질 수 있다.
이처럼 상기 전극부(280b)의 상단부에 증착된 상기 금속 박막은 상기 증착층(280c)을 형성할 수 있다. 상기 증착층(280c)은 상기 전극부(280b)의 임피던스를 낮추도록 마련될 수 있다.
그리고, 상기 증착층(280c)은 상기 망막(11, 도 1 참조)의 신경절세포층(12) 및 양극세포층(13)과 직접 접촉하여 상기 망막(11)에 전기적 자극을 가하거나 상기 망막(11)으로부터 전기적 신호를 측정할 수 있다.
증착 마스크의 상부로 노출된 전극부의 상단부에 금(Au) 또는 백금(Pt) 또는 이리듐옥사이드(IrOx)를 포함하는 금속 박막을 증착하는 단계(S272) 이후에는, 금속 박막의 증착이 완료된 후, 증착마스크를 제거하는 단계(S273)를 수행할 수 있다.
이러한 제조 방법으로 마련된 3차원 전극장치(200)는 상기 회로부(130), 상기 광다이오드부(140)와 결합되어 사용될 수 있다.
전술한 방법으로 마련된 3차원 전극장치(200)의 상기 기판부(260) 및 상기 회로부(130)는 상기 신경절세포층(12), 양극세포층(13) 및 광수용체층(14)의 형상에 대응하여 변형되도록 마련되어, 상기 전극부(280b)를 상기 신경절세포층(12) 및 양극세포층(13)에 밀착시킬 수 있다.
또한, 상기 향상된 해상도를 갖는 3차원 전극 장치(200)는, 전극부(280b)가 신경절세포층(12) 및 양극세포층(13)에 밀착되어 정해진 위치에서 안정적으로 신경절세포층(12) 및 양극세포층(13)에 전기적 자극을 가하거나 신경절세포층(12) 및 양극세포층(13)의 전기적 신호를 측정하도록 할 수 있다.
또한, 본 발명은 전극부(280b)의 단부가 뾰족한 모양이 아닌 경우에도, 기판부(260)가 유연한 재질로 마련되기 때문에 전극부(280b)가 망막에 손상을 가하지 않고 밀착되도록 할 수 있다.
또한, 종래에는 스프링을 통해 기판의 유연성을 확보하였기 때문에 빛의 경로에 제한이 있었으나, 본 발명에 따르면, 기판부(260)가 투명 물질로 이루어져 광다이오드부(140)가 빛을 온전히 전달받아 효율적으로 광에너지를 전기에너지로 변환할 수 있도록 마련된다. 그리고, 광다이오드부(140)가 생성한 전기에너지를 전기적으로 연결된 전극부(280b)에 제공할 수 있다. 이처럼 마련된 본 발명은 전극부(280b)가 신경절세포층(12) 및 양극세포층(13)을 자극하고, 신경절세포층(12) 및 양극세포층(13)의 전기적 신호를 효율적으로 측정하도록 할 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면, 제한된 크기 내에서 고해상도의 망막 자극을 구현할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 안구 11: 망막
12: 신경절세포층 13: 양극세포층
14: 광수용체층
100, 200: 3차원 전극장치
110: 기판부 120: 전극부
130: 회로부 140: 광다이오드부
210: 웨이퍼 220: 규소층
230: 금속층 240: 감광마스크층
250: 가공홀 260: 기판부
270: 커버 280a: 전극기둥
280b: 전극부 280c: 증착층
290: 증착마스크

Claims (13)

  1. a) 웨이퍼의 일면에 규소층을 증착시키고, 상기 규소층을 기설정된 형상으로 패터닝하는 단계;
    b) 일면에 상기 규소층이 패터닝된 상기 웨이퍼의 타면에 금속층을 증착시키고, 상기 금속층을 기설정된 형상으로 패터닝하는 단계;
    c) 상기 금속층이 패터닝된 상기 웨이퍼의 타면에 가공홀을 형성하는 단계;
    d) 형성된 상기 가공홀에 기판부를 형성하는 단계;
    e) 상기 기판부가 형성된 상기 웨이퍼의 일면을 식각하여 전극부를 형성하는 단계; 및
    f) 형성된 상기 전극부의 상단부에 증착층을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 기판부는 망막 및 광수용체층의 형상에 대응하여 변형되도록 마련되어, 상기 전극부를 상기 망막에 밀착시키는 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 a) 단계에서,
    상기 규소층은, 질화규소(Si3N4) 또는 이산화규소(SiO2)으로 이루어지며,
    상기 규소층은 상기 전극부를 형성하기 위한 마스크 패턴으로 패터닝된 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 b) 단계에서,
    상기 금속층은 금(Au)과 티타늄(Ti) 또는 상기 금과 크롬(Cr)으로 이루어지며,
    상기 티타늄 및 상기 크롬은 상기 금과, 실리콘으로 이루어진 상기 웨이퍼 사이의 접촉을 강화시키는 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 c) 단계는,
    c1) 상기 금속층상에 감광액(Photoresist)으로 이루어진 감광마스크층을 형성하는 단계;
    c2) 상기 웨이퍼에 딥 반응성 이온 에칭(Deep reactive ion etching) 공정을 수행하는 단계; 및
    c3) 상기 감광마스크층을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 d) 단계는,
    d1) 상기 금속층상에 커버를 덮는 단계;
    d2) 상기 가공홀에 투명 물질을 채우는 단계; 및
    d3) 상기 투명 물질이 경화되어 기판부가 형성된 후, 상기 커버를 제거하는 단계를 포함하며,
    상기 커버는 상기 기판부와 상기 금속층의 표면이 일직선상에 위치되도록 하는 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 투명 물질은 PDMS(polydimethylsiloxane) 또는 패럴린(Parylene)을 포함하는 폴리머(Polymer)인 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 e) 단계는,
    e1) 상기 웨이퍼의 일면을 식각하여 전극기둥을 형성하는 단계;
    e2) 형성된 상기 전극기둥의 상부에 위치한 상기 규소층을 제거하는 단계; 및
    e3) 상기 전극기둥을 제외한 웨이퍼를 식각하여 상기 전극부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 e1) 단계에서,
    상기 웨이퍼의 일면은 이방성 습식 에칭(Anisotropic wet etching) 공정을 통해 식각되어 상기 전극기둥을 형성하는 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 e1) 단계에서,
    상기 웨이퍼의 일면은 상기 규소층을 마스크로 하여 식각되어 상기 전극기둥을 형성하도록 마련된 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치의 제조방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 e3) 단계에서,
    상기 전극기둥은 등방성 습식 에칭(isotropic wet etching) 공정을 통해 식각되어 상기 전극부를 형성하는 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치의 제조방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 e) 단계 이후에,
    기설정된 개수의 상기 전극부를 포함하도록 상기 기판부를 분리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치의 제조방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 f) 단계는,
    f1) 상부에 상기 전극부의 상단부가 노출되도록 증착마스크를 덮는 단계;
    f2) 상기 증착 마스크의 상부로 노출된 상기 전극부의 상단부에 금(Au) 또는 백금(Pt) 또는 이리듐옥사이드(IrOx)를 포함하는 금속 박막을 증착하는 단계; 및
    f3) 상기 금속 박막의 증착이 완료된 후, 상기 증착마스크를 제거하는 단계를 포함하며..
    상기 증착층은 상기 전극부의 임피던스를 낮추도록 마련된 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치의 제조방법.
  13. 제 1 항에 따른 3차원 전극장치의 제조방법으로 제조된 3차원 전극장치에 있어서,
    안구 내 광수용체층(photoreceptor)에 삽입되도록 마련되며, 투명 물질로 이루어진 상기 기판부; 및
    망막을 자극하도록 마련된 복수의 상기 전극부를 포함하며,
    상기 기판부는 상기 망막 및 상기 광수용체층의 형상에 대응하여 변형되도록 마련되어, 상기 전극부를 상기 망막에 밀착시키는 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102326786B1 (ko) * 2020-12-10 2021-11-16 주식회사 셀리코 전극 표면에 복수의 홀을 포함하는 인공망막 장치 및 그 제조방법
KR102339008B1 (ko) * 2020-12-10 2021-12-14 주식회사 셀리코 마이크로렌즈를 포함하는 서브형 인공망막 장치 및 그 제조방법
KR20220048130A (ko) * 2020-10-12 2022-04-19 고려대학교 산학협력단 3차원 망막 자극 디바이스

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030035738A (ko) * 2002-01-24 2003-05-09 주식회사 뉴로바이오시스 인공 망막 보철장치용 전극 구조물 및 그 제조방법
JP2005007175A (ja) * 2003-06-17 2005-01-13 Wc Heraeus Gmbh 電極構造体を製作するための方法ならびに電極構造体および該電極構造体の使用法
JP2005177508A (ja) * 2003-12-19 2005-07-07 Wc Heraeus Gmbh 電極構造体、その製造方法および使用
US7079900B2 (en) 1999-03-24 2006-07-18 Second Sight Medical Products, Inc. Electrode array for neural stimulation
KR20180008929A (ko) * 2010-10-27 2018-01-24 이리듐 메디칼 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 플렉시블 인조 망막 장치들
KR20180113266A (ko) * 2017-04-06 2018-10-16 서울대학교산학협력단 인공 안구용 전자 장치 및 이를 포함하는 인공 안구
KR20190066856A (ko) * 2017-12-06 2019-06-14 재단법인대구경북과학기술원 풍선 타입 망막 자극장치 및 이의 제조방법

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7079900B2 (en) 1999-03-24 2006-07-18 Second Sight Medical Products, Inc. Electrode array for neural stimulation
KR20030035738A (ko) * 2002-01-24 2003-05-09 주식회사 뉴로바이오시스 인공 망막 보철장치용 전극 구조물 및 그 제조방법
JP2005007175A (ja) * 2003-06-17 2005-01-13 Wc Heraeus Gmbh 電極構造体を製作するための方法ならびに電極構造体および該電極構造体の使用法
JP2005177508A (ja) * 2003-12-19 2005-07-07 Wc Heraeus Gmbh 電極構造体、その製造方法および使用
KR20180008929A (ko) * 2010-10-27 2018-01-24 이리듐 메디칼 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 플렉시블 인조 망막 장치들
KR20180113266A (ko) * 2017-04-06 2018-10-16 서울대학교산학협력단 인공 안구용 전자 장치 및 이를 포함하는 인공 안구
KR20190066856A (ko) * 2017-12-06 2019-06-14 재단법인대구경북과학기술원 풍선 타입 망막 자극장치 및 이의 제조방법

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220048130A (ko) * 2020-10-12 2022-04-19 고려대학교 산학협력단 3차원 망막 자극 디바이스
WO2022080663A1 (ko) * 2020-10-12 2022-04-21 고려대학교 산학협력단 3차원 망막 자극 디바이스
KR102451859B1 (ko) 2020-10-12 2022-10-11 고려대학교 산학협력단 3차원 망막 자극 디바이스
KR102326786B1 (ko) * 2020-12-10 2021-11-16 주식회사 셀리코 전극 표면에 복수의 홀을 포함하는 인공망막 장치 및 그 제조방법
KR102339008B1 (ko) * 2020-12-10 2021-12-14 주식회사 셀리코 마이크로렌즈를 포함하는 서브형 인공망막 장치 및 그 제조방법
WO2022124541A1 (ko) * 2020-12-10 2022-06-16 주식회사 셀리코 마이크로렌즈를 포함하는 서브형 인공망막 장치 및 그 제조방법

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