KR102141048B1

KR102141048B1 - 3차원 전극장치 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR102141048B1
Application number: KR1020180039956A
Authority: KR
Inventors: 김소희; 서희원
Original assignee: 재단법인대구경북과학기술원
Priority date: 2018-04-05
Filing date: 2018-04-05
Publication date: 2020-08-06
Also published as: US11173304B2; US20190308019A1; KR20190116848A

Abstract

본 발명은 3차원 전극장치 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 망막에 손상을 가하지 않고 망막에 밀착하여 망막에 전기적 자극을 가할 수 있는 3차원 전극장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 구성은 3차원 전극장치에 있어서, 안구 내 광수용체층(photoreceptor)에 삽입되도록 마련되며, 투명 물질로 이루어진 기판부; 및 상기 기판부에 형성되며, 상기 망막을 자극하도록 마련된 복수의 전극부를 포함하며, 상기 기판부는 상기 망막 및 상기 광수용체층의 형상에 대응하여 변형되도록 마련되어, 상기 전극부를 상기 망막에 밀착시키는 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치를 제공한다.

Description

3차원 전극장치 및 이의 제조방법{THREE-DIMENSIONAL ELECTRODE DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 3차원 전극장치 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 망막에 손상을 가하지 않고 망막에 밀착하여 망막에 전기적 자극을 가할 수 있는 3차원 전극장치 및 이의 제조방법에 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.

미국등록특허 제7,079,900호

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 망막에 손상을 가하지 않고 망막에 밀착하여 망막에 전기적 자극을 가할 수 있는 3차원 전극장치 및 이의 제조방법을 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 3차원 전극장치에 있어서, 안구 내 광수용체층(photoreceptor)에 삽입되도록 마련되며, 투명 물질로 이루어진 기판부; 및 상기 기판부에 형성되며, 상기 망막을 자극하도록 마련된 복수의 전극부를 포함하며, 상기 기판부는 상기 망막 및 상기 광수용체층의 형상에 대응하여 변형되도록 마련되어, 상기 전극부를 상기 망막에 밀착시키는 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치를 제공한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 전극부는, 상기 망막과 접하는 면이 곡면 또는 평면으로 형성되어 상기 전극부가 상기 망막에 밀착되었을 때, 상기 망막에 손상이 생기는 것을 방지하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 전극부는, 상기 기판부에 격자구조, 육각구조로 배열되거나, 각 행 또는 열이 상호 엇갈려 배열되도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 기판부의 하부에 더 결합되도록 마련되는 회로부; 및 상기 회로부의 상측 및 상기 전극부의 일측에 마련되며, 상기 전극부와 연결되는 광다이오드부를 더 포함하며, 상기 광다이오드부는, 상기 기판부를 통과하여 입사된 빛에너지를 전기에너지로 변환함으로써, 상기 전극부가 상기 망막을 자극하도록 하거나, 상기 전극부가 상기 망막으로부터 전기신호를 측정하도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 a) 웨이퍼상에 금속층을 증착시키고, 상기 금속층을 기설정된 형상으로 패터닝하는 단계; b) 상기 웨이퍼에 가공홀을 형성하는 단계; c) 상기 가공홀에 기판부를 형성하는 단계; d) 상기 웨이퍼를 절삭하여 전극부를 형성하는 단계; e) 망막과 접하는 상기 전극부의 단부에 증착층을 형성하는 단계; 및 f) 상기 증착층의 표면을 제외한 상기 전극부 및 상기 기판부의 외측면에 절연층을 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 웨이퍼는 실리콘(silicon)으로 이루어지고, 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 b) 단계는, b1) 상기 금속층상에 감광액(Photoresist)으로 이루어진 감광마스크층을 형성하는 단계; b2) 상기 웨이퍼에 딥 반응성 이온 에칭(Deep reactive ion etching) 공정을 수행하는 단계; 및 b3) 상기 감광마스크층을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 c) 단계는, c1) 상기 금속층상에 커버를 덮는 단계; c2) 상기 가공홀에 투명 물질을 채우는 단계; 및 c3) 상기 투명 물질이 경화되어 기판부를 형성하면 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 d) 단계는, d1) 상기 웨이퍼를 절삭하여 전극기둥을 형성하는 단계; 및 d2) 상기 전극기둥에 대한 화학적 식각 공정을 수행하여 상기 전극부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 d1) 단계에서, 상기 웨이퍼는 딥 반응성 이온 에칭 공정 또는 다이싱(Dicing) 공정을 통해 절삭되어 상기 전극기둥을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 d2) 단계에서, 상기 전극기둥은 등방성 습식 식각(Isotropic wet etching) 공정을 통해 절삭되어 상기 전극부를 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 e) 단계에서, 상기 증착층은 상기 전극부의 단부에 백금(Pt) 또는 이리듐옥사이드(IrOx)를 포함하는 금속 박막을 증착하여 형성되며, 상기 증착층은 상기 전극부의 임피던스를 낮추는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 f) 단계는, f1) 상기 기판부 및 상기 전극부를 상기 회로부의 상부에 결합시키고, 절연보조부를 준비하는 단계; f2) 상기 증착층을 상기 절연보조부에 삽입하는 단계; f3) 상기 절연보조부, 상기 기판부, 상기 전극부 및 상기 회로부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계; 및 f4) 상기 절연보조부를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 f1) 단계에서, 상기 절연보조부는, 감광액으로 이루어진 감광층을 포함하고, 상기 f2) 단계에서, 상기 증착층은 상기 감광층에 삽입되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 f) 단계는, f1) 절연보조부를 준비하는 단계; f2) 상기 증착층을 상기 절연보조부에 삽입하는 단계; f3) 상기 기판부 및 상기 전극부를 보조패드부의 상부에 결합시키고, 상기 절연보조부, 상기 기판부, 상기 전극부 및 상기 보조패드부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계; f4) 상기 절연보조부 및 상기 보조패드부를 제거하고, 상기 기판부 및 상기 전극부의 하부에 회로부를 결합시키는 단계; 및 f5) 상기 회로부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 f5) 단계는, f51) 상기 절연보조부의 하면과 상기 기판부의 상면이 접하도록 상기 절연보조부에 상기 전극부를 삽입시키는 단계; f52) 상기 절연보조부, 상기 기판부, 상기 회로부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계; 및 f53) 상기 절연보조부를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 f) 단계는, f1) 상기 기판부 및 상기 전극부를 상기 보조패드부의 상부에 결합시키는 단계; f2) 상기 기판부, 상기 전극부 및 상기 보조패드부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계; f3) 상기 증착층의 외측면에 형성된 절연층을 제거하여 상기 증착층을 노출시키는 단계; f4) 상기 보조패드부를 제거하고, 상기 기판부 및 상기 전극부를 상기 회로부의 상부에 결합시키는 단계; 및 f5) 상기 회로부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 f5) 단계는, f51) 절연보조부의 하면과 상기 기판부의 상면이 접하도록 상기 절연보조부에 상기 전극부를 삽입시키는 단계; f52) 상기 절연보조부, 상기 기판부, 상기 회로부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계; 및 f53) 상기 절연보조부를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

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 망막에 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.

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 전극장치가 포함된 망막 자극장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치가 포함된 망막 자극장치의 작동을 예시적으로 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 전극장치의 삽입 위치를 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 전극장치의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 전극부의 형상을 예시적으로 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 전극부의 배열을 예시적으로 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 전체 공정예시도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 패터닝하는 단계의 공정예시도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 가공홀을 형성하는 단계의 순서도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 가공홀을 형성하는 단계의 공정예시도이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 가공홀에 기판부를 형성하는 단계의 순서도이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 가공홀에 기판부를 형성하는 단계의 전극장치를 나타낸 사시도이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 전극부를 형성하는 단계의 순서도이다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 전극기둥을 형성하는 단계의 전극장치를 나타낸 사시도이다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 전극부를 형성하는 단계의 전극장치를 나타낸 사시도이다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 증착층을 형성하는 단계의 전극장치를 나타낸 사시도이다.
도 19는 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 절연층을 형성하는 단계의 순서도이다.
도 20은 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 절연층을 형성하는 단계의 공정예시도이다.
도 21은 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법에 따라 제조된 3차원 전극장치의 사시도이다.
도 22는 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 절연층을 형성하는 단계의 순서도이다.
도 23은 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 절연층을 형성하는 단계의 공정예시도이다.
도 24는 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 절연층을 형성하는 단계의 순서도이다.
도 25는 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 절연층을 형성하는 단계의 공정예시도이다.
도 26은 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 회로부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계의 순서도이다.
도 27은 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 회로부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계의 공정예시도이다.
도 28은 본 발명의 제4 실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 절연층을 형성하는 단계의 순서도이다.
도 29는 본 발명의 제4 실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 절연층을 형성하는 단계의 공정예시도이다.
도 30은 본 발명의 제4 실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 회로부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계의 순서도이다.
도 31은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치를 상부에서 바라본 사진이다.
도 32는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치를 측면에서 바라본 사진이다.

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 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 전극장치가 포함된 망막 자극장치의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치가 포함된 망막 자극장치의 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 다른 실시예에 따른 3차원 전극장치의 삽입 위치를 나타낸 예시도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 전극장치의 사시도이다.

도 4 및 도 5에 도시된 것처럼, 다른 실시예에 따른 3차원 전극장치(500)는 상기 광수용체층(14)에 삽입되도록 마련될 수 있으며, 더욱 상세하게는 상기 3차원 전극장치(500)는 상기 양극세포층(13)과 상기 광수용체층(14) 사이로 삽입되도록 마련될 수 있다. 그리고, 상기 3차원 전극장치(500)는 맥락막상(suprachoroid)에 삽입되도록 마련되는 것도 가능하다.

상기 3차원 전극장치(500)는 기판부(510) 및 전극부(520)를 포함하며, 상기 기판부(510)는 상기 신경절세포층(12) 및 상기 양극세포층(13)의 형상에 대응하여 변형되도록 마련되어, 상기 전극부(520)가 상기 상기 신경절세포층(12) 및 상기 양극세포층(13)에 밀착되도록 할 수 있다.

상기 기판부(510)는 상기 안구(10) 내 상기 광수용체층(14)에 삽입되도록 마련되며, 투명 물질로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 기판부(510)는 상기 망막(11)의 형상에 대응하여 변형될 수 있도록 하기 위해 유연성을 갖는 소재로 마련될 수 있다.

상기 전극부(520)는 상기 기판부(510)에 형성되며, 상기 신경절세포층(12) 및 양극세포층(13)을 자극하도록 복수로 마련될 수 있다.

한편, 상기 안구(10)의 외측에는 자극부(600)가 마련되며, 상기 자극부(600)는 회로부(700)에 의해 상기 3차원 전극장치(500)와 연결될 수 있다.

구체적으로, 상기 회로부(700)는 케이블 형태로 마련될 수 있으며, 일단부가 상기 3차원 전극장치(500)의 상기 기판부(110)의 하면에 연결되고, 타단부는 상기 자극부(600)와 연결될 수 있다.

그리고, 상기 자극부(600)에는 전기 신호를 발생시키는 전류 발생기 및 전기 신호를 증폭하는 증폭기가 마련될 수 있다.

이의 작동 과정을 설명하면, 먼저, 외부카메라(미도시)가 빛 정보를 수신하여 디지털 신호로 변환하고, 이를 무선으로 상기 자극부(600)로 송신할 수 있다. 여기서, 상기 외부카메라는 안경 등에 장착되는 소형 카메라일 수 있다.

상기 자극부(600)는 수신한 디지털 신호를 전기신호로 변환하여 전기적인 펄스를 발생시킬 수 있다.

다음, 상기 자극부(600)에 의해 발생한 전기적인 펄스는 상기 회로부(700)를 통해 상기 3차원 전극장치(500)의 상기 전극부(520)로 전달될 수 있다. 그리고, 상기 전극부(520)는 전달받은 전기적인 펄스를 통해 상기 신경절세포층(12) 및 양극세포층(13)에 전기적 자극을 가할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 전극부의 형상을 예시적으로 나타낸 사시도이다.

도 6 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.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 전극부의 배열을 예시적으로 나타낸 사시도이다.

도 7에 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 2를 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, 말초신경등에도 적용 가능하다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 순서도이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 전체 공정예시도이다.

이하, 도 8 및 도 9를 참조하여, 3차원 전극장치의 제조방법을 설명하도록 한다.

먼저, 3차원 전극장치의 제조방법은, 웨이퍼상에 금속층을 증착시키고, 금속층을 기설정된 형상으로 패터닝하는 단계(S110), 웨이퍼에 가공홀을 형성하는 단계(S120), 가공홀에 기판부를 형성하는 단계(S130), 웨이퍼를 절삭하여 전극부를 형성하는 단계(S140), 망막과 접하는 전극부의 단부에 증착층을 형성하는 단계(S150) 및 증착층의 표면을 제외한 전극부 및 기판부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계(S160)를 포함한다. 이하 각 단계를 첨부된 도면과 함께 순차적으로 설명하도록 한다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 패터닝하는 단계의 공정예시도이다.

도 10을 참조하면, 3차원 전극장치의 제조방법은, 먼저, 웨이퍼상에 금속층을 증착시키고, 금속층을 기설정된 형상으로 패터닝하는 단계(S110)가 수행될 수 있다.

웨이퍼상에 금속층을 증착시키고, 금속층을 기설정된 형상으로 패터닝하는 단계(S110)에서, 상기 웨이퍼(210)는 실리콘으로 이루어지고, 상기 금속층(220)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(220)은 상기 웨이퍼(210)상에 상기 증착되되, 기설정된 형상으로 패터닝될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 금속층(220)은 이후 기판부(250)가 형성될 위치를 제외한 부분에 증착될 수 있다.

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 가공홀을 형성하는 단계의 순서도이고, 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 가공홀을 형성하는 단계의 공정예시도이다.

도 11 및 도 12를 더 참조하면, 웨이퍼상에 금속층을 증착시키고, 금속층을 기설정된 형상으로 패터닝하는 단계(S110) 이후에는 웨이퍼에 가공홀을 형성하는 단계(S120)가 수행될 수 있다.

그리고, 웨이퍼에 가공홀을 형성하는 단계(S120)는 먼저, 금속층상에 감광액(Photoresist)으로 이루어진 감광마스크층을 형성하는 단계(S121)를 수행할 수 있다.

금속층상에 감광액(Photoresist)으로 이루어진 감광마스크층을 형성하는 단계(S121)에서, 상기 감광마스크층(230)은 감광액으로 이루어질 수 있으며, 상기 금속층(220)상에 도포될 수 있다.

금속층상에 감광액(Photoresist)으로 이루어진 감광마스크층을 형성하는 단계(S121) 이후에는, 웨이퍼에 딥 반응성 이온 에칭(Deep reactive ion etching) 공정을 수행하는 단계(S122)를 수행할 수 있다.

웨이퍼에 딥 반응성 이온 에칭(Deep reactive ion etching) 공정을 수행하는 단계(S122)에서, 상기 웨이퍼(210)에는 딥 반응성 이온 에칭 공정이 이루어질 수 있다. 이때, 상기 딥 반응성 이온 에칭 공정은 상기 감광마스크층(230)으로 덮인 부분을 제외한 부분에만 가공홀(240)이 형성되도록 할 수 있다.

웨이퍼에 딥 반응성 이온 에칭(Deep reactive ion etching) 공정을 수행하는 단계(S122) 이후에는, 감광마스크층을 제거하는 단계(S123)가 수행될 수 있다.

도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 가공홀에 기판부를 형성하는 단계의 순서도이고, 도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 가공홀에 기판부를 형성하는 단계의 전극장치를 나타낸 사시도이다.

도 13 및 도 14를 더 참조하면, 웨이퍼에 가공홀을 형성하는 단계(S120) 이후에는, 가공홀에 기판부를 형성하는 단계(S130)가 수행될 수 있다.

가공홀에 기판부를 형성하는 단계(S130)는 먼저, 금속층상에 커버를 덮는 단계(S131)를 수행할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 커버(260)는 상기 금속층(220)의 상부를 덮도록 마련될 수 있다. 이처럼 상기 금속층(220)의 상부를 덮도록 마련된 상기 커버(260)는 상기 기판부(250)와 상기 금속층(220)의 표면이 일직선상에 위치되도록 할 수 있다.

금속층상에 커버를 덮는 단계(S131) 이후에는, 가공홀에 투명 물질을 채우는 단계(S132)를 수행할 수 있다.

구체적으로, 상기 가공홀(240)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(250)를 형성할 수 있다.

가공홀에 투명 물질을 채우는 단계(S132)에서 상기 가공홀(240)에 채워지는 상기 투명 물질은 상기 상기 커버(260)에 의해 동일한 수위를 갖게된다. 즉, 상기 투명 물질이 경화되어 기판부(250)를 형성할 때, 상기 기판부(250)의 두께가 동일하도록 할 수 있다.

가공홀에 투명 물질을 채우는 단계(S132) 이후에는, 투명 물질이 경화되어 기판부를 형성하면 상기 커버를 제거하는 단계(S133)를 수행할 수 있다.

도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 전극부를 형성하는 단계의 순서도이고, 도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 전극기둥을 형성하는 단계의 전극장치를 나타낸 사시도이며, 도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 전극부를 형성하는 단계의 전극장치를 나타낸 사시도이다.

도 15 내지 도 17을 더 참조하면, 가공홀에 기판부를 형성하는 단계(S130) 이후에는, 웨이퍼를 절삭하여 전극부를 형성하는 단계(S140)가 수행될 수 있다.

웨이퍼를 절삭하여 전극부를 형성하는 단계(S140)는, 먼저, 웨이퍼를 절삭하여 전극기둥을 형성하는 단계(S141)을 수행할 수 있다.

웨이퍼를 절삭하여 전극기둥을 형성하는 단계(S141)에서, 상기 웨이퍼(210)의 상부를 하부로 회전시킨 다음, 상기 웨이퍼(210)에 대한 딥 반응성 이온 에칭 공정 또는 다이싱(Dicing) 공정을 수행할 수 있다. 이러한 공정을 통해 상기 웨이퍼(210)는 절삭되어 상기 전극기둥(270a)을 형성하게 될 수 있다.

웨이퍼를 절삭하여 전극기둥을 형성하는 단계(S141) 이후에는, 전극기둥에 대한 화학적 식각 공정을 수행하여 전극부를 형성하는 단계(S142)를 수행할 수 있다.

전극기둥에 대한 화학적 식각 공정을 수행하여 전극부를 형성하는 단계(S142)에서, 상기 전극기둥(270a)은 등방성 습식 식각(Isotropic wet etching) 공정을 통해 절삭되어 상기 전극부(270b)를 형성하게 될 수 있다.

이때, 상기 전극부(270b)의 단부 형상은 곡면 또는 평면으로 형성될 수 있다.

도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 증착층을 형성하는 단계의 전극장치를 나타낸 사시도이다.

도 18을 더 참조하면, 웨이퍼를 절삭하여 전극부를 형성하는 단계(S140) 이후에는, 망막과 접하는 전극부의 단부에 증착층을 형성하는 단계(S150)가 수행될 수 있다.

망막과 접하는 전극부의 단부에 증착층을 형성하는 단계(S150)에서, 상기 증착층(270c)은 상기 전극부(270b)의 단부에 백금(Pt) 또는 이리듐옥사이드(IrOx)를 포함하는 금속 박막을 증착하여 형성되며, 상기 증착층(270c)은 상기 전극부(270b)의 임피던스를 낮출 수 있다.

도 19는 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 절연층을 형성하는 단계의 순서도이고, 도 20은 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 절연층을 형성하는 단계의 공정예시도이며, 도 21은 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법에 따라 제조된 3차원 전극장치의 사시도이다. 도 19 내지 도 21을 더 참조하면, 망막과 접하는 전극부의 단부에 증착층을 형성하는 단계(S150) 이후에는, 증착층의 표면을 제외한 전극부 및 기판부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계(S160)를 수행할 수 있다.

제1 실시예에 따른 증착층의 표면을 제외한 전극부 및 기판부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계(S160)는 먼저, 도 20의 (a) 및 (b)에 도시된 것처럼, 기판부 및 전극부를 상기 회로부의 상부에 결합시키는 단계(S161)를 수행할 수 있다.

기판부 및 전극부를 상기 회로부의 상부에 결합시키는 단계(S161)에서, 상기 전극부(270b)는 상기 회로부(280)가 상기 기판부(250)의 하부에 결합됨에 따라 함께 결합이 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 회로부(280)에 결합된 상기 전극부(270b)는 상기 회로부(280)에 형성된 광다이오드부(140, 도 2 참조)와 전기적으로 연결될 수 있다.

기판부 및 전극부를 상기 회로부의 상부에 결합시키는 단계(S161) 이후에는, 도 20의 (c)에 도시된 것처럼, 상기 기판부, 상기 전극부 및 상기 회로부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계(S162)를 수행할 수 있다.

상기 기판부, 상기 전극부 및 상기 회로부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계(S162)에서, 상기 절연층(290)은, 상기 기판부(250), 상기 전극부(270b) 및 상기 회로부(280)의 외측면이 패럴린(Parylene)을 포함하는 폴리머(Polymer) 물질로 코팅됨에 따라 형성될 수 있다.

상기 기판부, 상기 전극부 및 상기 회로부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계(S162) 이후에는, 도 20의 (d) 내지 (f)에 도시된 것처럼, 증착층의 외측면에 형성된 절연층을 제거하여 증착층을 노출시키는 단계(S163)를 수행할 수 있다.

증착층의 외측면에 형성된 절연층을 제거하여 증착층을 노출시키는 단계(S163)에서는, 먼저, 도 20의 (d)에 도시된 것처럼, 노출시키고자 하는 증착층(270c)의 깊이와 대응되는 위치에 보조마스크(295)를 형성할 수 있다. 그 다음, 도 20의 (e)에 도시된 것처럼, 상기 보조마스크(295)의 상측에 코팅된 절연층(290)을 제거함으로써, 절연층(290) 중 상기 전극부(270b)의 단부에 증착되어 형성된 상기 증착층(270c)의 외측면에 코팅된 부분을 제거할 수 있다. 그리고, 절연층(290)을 제거한 이후에 상기 보조마스크(295)는 제거된다.

이처럼, 외측면에 절연층(290)이 제거된 상기 증착층(270c)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.

도 22는 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 절연층을 형성하는 단계의 순서도이고, 도 23은 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 절연층을 형성하는 단계의 공정예시도이다.본 발명의 제2 실시예에 따른 증착층의 표면을 제외한 전극부 및 기판부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계(S160)는 먼저, 도 23의 (a) 내지 (c)에 도시된 것처럼, 기판부 및 전극부를 회로부의 상부에 결합시키고, 절연보조부를 준비하는 단계 (S261)를 수행할 수 있다.

기판부 및 전극부를 회로부의 상부에 결합시키고, 절연보조부를 준비하는 단계(S261)에서, 상기 절연보조부(300)는, 기재(310) 및 감광층(320)을 포함한다.

상기 감광층(320)은 감광액으로 마련될 수 있으며, 일 예로, 상기 감광층(320)은 상기 기재(310)의 일측면에 고르게 도포되어 마련될 수 있다. 또는, 상기 감광층(320)은 상기 기재(310)의 일측면에 상기 전극부(270b)와 대응되는 형상으로 패터닝되어 마련될 수 있다.

기판부 및 전극부를 회로부의 상부에 결합시키고, 절연보조부를 준비하는 단계(S261) 이후에는, 증착층을 상기 절연보조부에 삽입하는 단계(S262)가 수행될 수 있다.

증착층을 상기 절연보조부에 삽입하는 단계(S262)에서, 상기 증착층(270c)은 상기 감광층(320)에 삽입될 수 있다.

여기서, 상기 감광층(320)이 액체인 상태일 경우, 상기 전극부(270b)가 액체 상태인 상기 감광층(320)에 삽입된 후 경화가 이루어지도록 마련될 수 있다.

증착층을 상기 절연보조부에 삽입하는 단계(S262) 이후에는, 도 23의 (d)에 도시된 것처럼, 절연보조부, 기판부, 전극부 및 회로부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계(S263)가 수행될 수 있다.

기판부 및 전극부를 회로부의 상부에 결합시키고, 절연보조부, 기판부, 전극부 및 회로부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계(S263)에서, 기판부(250) 및 상기 전극부(270b)는 상기 회로부(280)의 상부에 결합될 수 있다. 그리고, 이 상태에서, 상기 절연보조부(300), 상기 기판부(250), 상기 전극부(270b) 및 상기 회로부(280)의 외측면에 상기 절연층(290)이 형성될 수 있다.

이때, 상기 증착층(270c)은 도 23의 (c)에 도시된 것처럼, 상기 감광층(320)에 삽입된 상태이기 때문에 외부로 노출되지 않은 상태이다. 따라서, 상기 증착층(270c)의 외측면에는 상기 절연층(290)이 형성되지 않는다.

이처럼 상기 절연보조부(300)를 이용하여 상기 증착층(270c)의 외측면에 상기 절연층(290)이 형성되지 않도록 하면 상기 증착층(270c)의 외측면에 형성된 절연층(290)을 제거하면서 상기 증착층(270c)을 함께 벗겨내거나 상기 전극부(270b)를 훼손시키는 문제들을 방지할 수 있다.

기판부 및 전극부를 회로부의 상부에 결합시키고, 절연보조부, 기판부, 전극부 및 회로부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계(S263) 이후에는, 도 23의 (e)에 도시된 것처럼, 절연보조부를 제거하는 단계(S264)가 수행될 수 있다.

도 24는 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 절연층을 형성하는 단계의 순서도이고, 도 25는 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 절연층을 형성하는 단계의 공정예시도이다.

도 24 및 도25에 도시된 것처럼, 본 발명의 제3 실시예에 따른 증착층의 표면을 제외한 전극부 및 기판부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계(S160)는 기판부 및 전극부를 보조패드부의 상부에 결합시키는 단계(S361)를 수행할 수 있다.

기판부 및 전극부를 보조패드부의 상부에 결합시키는 단계(S361)에서, 기판부(250) 및 상기 전극부(270b)는 상기 보조패드부(400)의 상부에 결합될 수 있다.

기판부 및 전극부를 보조패드부의 상부에 결합시키는 단계(S361) 이후에는, 절연보조부를 준비하는 단계 (S362)를 수행할 수 있다.절연보조부를 준비하는 단계(S362)에서, 상기 절연보조부(300)는, 기재(310) 및 감광층(320)을 포함한다. 그리고, 감광층(320)은 상기 기재(310)의 일측면에 액체 상태로 고르게 도포되어 마련되거나, 상기 전극부(270b)와 대응되는 형상으로 패터닝되어 마련될 수 있다.

여기서, 상기 감광층(320)은 감광액으로 이루어질 수 있다.

절연보조부를 준비하는 단계(S362) 이후에는, 증착층을 절연보조부에 삽입하고, 절연보조부, 기판부, 전극부 및 보조패드부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계(S363)가 수행될 수 있다.

증착층을 절연보조부에 삽입하고, 절연보조부, 기판부, 전극부 및 보조패드부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계(S363)에서, 상기 증착층(270c)은 액체 상태의 상기 감광층(320)에 삽입될 수 있다. 그리고, 상기 증착층(270c)이 액체 상태의 상기 감광층(320)에 삽입된 상태에서 경화가 이루어지도록 마련될 수 있다.

그리고, 이 상태에서, 상기 절연보조부(300), 상기 기판부(250), 상기 전극부(270b) 및 상기 보조패드부(400)의 외측면에 상기 절연층(290)이 형성될 수 있다.

이때, 상기 증착층(270c)은 도 25의 (c) 및 (d) 에 도시된 것처럼, 상기 감광층(320)에 삽입된 상태이기 때문에 외부로 노출되지 않은 상태이다. 따라서, 상기 증착층(270c)의 외측면에는 상기 절연층(290)이 형성되지 않는다.

또한, 상기 보조패드부(400)는 상기 기판부(250) 및 상기 전극부(270b)의 하부에 부착된 상태이기 때문에, 상기 기판부(250) 및 상기 전극부(270b)의 하면에는 상기 절연층(290)이 형성되지 않는다.

증착층을 절연보조부에 삽입하고, 절연보조부, 기판부, 전극부 및 보조패드부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계(S363) 이후에는, 도 25의 (e) 및 (f)에 도시된 것처럼, 절연보조부 및 보조패드부를 제거하고, 기판부 및 전극부의 하부에 회로부를 결합시키는 단계(S364)를 수행할 수 있다.

절연보조부 및 보조패드부를 제거하고, 기판부 및 전극부의 하부에 회로부를 결합시키는 단계(S364) 이후에는, 회로부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계(S365)를 수행할 수 있다.

도 26은 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 회로부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계의 순서도이고, 도 27은 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 회로부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계의 공정예시도이다.

이하, 도 26 및 도 27을 참조하여 회로부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계(S365)를 더 구체적으로 설명하도록 한다.

회로부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계(S365)는 도 27의 (a) 및 (b)에 도시된것처럼, 먼저, 절연보조부의 하면과 기판부의 상면이 접하도록 절연보조부에 전극부를 삽입시키는 단계(S3651)를 수행할 수 있다.

즉, 절연보조부와 기판부의 상면이 접하도록 절연보조부에 전극부를 삽입시키는 단계(S3651)에서, 상기 절연보조부(300)의 상기 감광층(320)은 상기 전극부(270b) 및 증착층(270c)이 노출되는 면적이 없도록 감쌀 수 있다.

절연보조부와 기판부의 상면이 접하도록 절연보조부에 전극부를 삽입시키는 단계(S3651) 이후에는, 도 27의 (c)에 도시된 것처럼, 절연보조부, 기판부, 회로부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계(S3652)를 수행할 수 있다.

절연보조부, 기판부, 회로부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계(S3652)에서, 상기 절연보조부(300), 상기 회로부(280)의 외측면에 상기 절연층(290)이 형성되고, 상기 기판부(250)의 외측면에 기형성된 절연층(290)에도 2차로 절연층(290)이 더 형성될 수 있다.

절연보조부, 기판부, 상기 회로부의 외측면에 2차로 절연층을 형성하는 단계(S3652) 이후에는, 도 27의 (d)에 도시된 것처럼, 절연보조부를 제거하는 단계(S3653)를 수행할 수 있다.

도 28은 본 발명의 제4 실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 절연층을 형성하는 단계의 순서도이고, 도 29는 본 발명의 제4 실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 절연층을 형성하는 단계의 공정예시도이다.

제4 실시예에 따른 증착층의 표면을 제외한 전극부 및 기판부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계(S160)는 먼저, 도 28의 (a) 및 (b)에 도시된 것처럼, 기판부 및 전극부를 보조패드부의 상부에 결합시키는 단계(S461)를 수행할 수 있다.

기판부 및 전극부를 보조패드부의 상부에 결합시키는 단계(S461)에서, 상기 전극부(270b)는 상기 보조패드부가 상기 기판부(250)의 하부에 결합됨에 따라 함께 결합이 이루어질 수 있다.

기판부 및 전극부를 보조패드부의 상부에 결합시키는 단계(S161) 이후에는, 도 29의 (b)에 도시된 것처럼, 상기 기판부, 상기 전극부 및 상기 보조패드부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계(S462)를 수행할 수 있다.

상기 기판부, 상기 전극부 및 상기 보조패드부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계(S162)에서, 상기 절연층(290)은, 상기 기판부(250), 상기 전극부(270b) 및 상기 보조패드부의 외측면이 패럴린(Parylene)을 포함하는 폴리머(Polymer) 물질로 코팅됨에 따라 형성될 수 있다.

상기 기판부, 상기 전극부 및 상기 보조패드부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계(S462) 이후에는, 도 29의 (c) 및 (d)에 도시된 것처럼, 증착층의 외측면에 형성된 절연층을 제거하여 증착층을 노출시키는 단계(S463)를 수행할 수 있다.

증착층의 외측면에 형성된 절연층을 제거하여 증착층을 노출시키는 단계(S463)에서는, 먼저, 도 29의 (c)에 도시된 것처럼, 노출시키고자 하는 증착층(270c)의 깊이와 대응되는 위치에 보조마스크(295)를 형성할 수 있다. 그 다음, 도 29의 (d)에 도시된 것처럼, 상기 보조마스크(295)의 상측에 코팅된 절연층(290)을 제거함으로써, 절연층(290) 중 상기 전극부(270b)의 단부에 증착되어 형성된 상기 증착층(270c)의 외측면에 코팅된 부분을 제거할 수 있다.

증착층의 외측면에 형성된 절연층을 제거하여 증착층을 노출시키는 단계(S463) 이후에는, 도 29의 (e) 및 (f)에 도시된 것처럼, 보조패드부를 제거하고, 기판부 및 전극부를 회로부의 상부에 결합시키는 단계(S464)를 수행할 수 있다.

보조패드부를 제거하고, 기판부 및 전극부를 회로부의 상부에 결합시키는 단계(S464) 이후에는, 회로부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계(S465)를 수행할 수 있다.

도 30은 본 발명의 제4 실시예에 따른 3차원 전극장치의 제조방법의 회로부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계의 순서도이다.

도 30을 참조하면, 회로부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계(S465)는, 절연보조부의 하면과 기판부의 상면이 접하도록 절연보조부에 전극부를 삽입시키는 단계(S4651), 절연보조부, 기판부, 회로부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계(S4652) 및 절연보조부를 제거하는 단계(S4653)를 순차적으로 수행하여 이루어질 수 있다.

제4 실시예에 따른 회로부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계(S465)는 제3 실시예에 따른 회로부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계(S365)와 실질적으로 동일함으로 이하, 구체적인 설명은 생략한다.

전술한 것처럼, 증착층의 표면을 제외한 전극부 및 기판부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계(S160)는 제1 실시예 내지 제4 실시예에 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.

또한, 일실시예에 따른 3차원 전극장치(100)를 제조할 경우 광 다이오드부(140)가 구비될 수 있고, 다른 실시예에 따른 3차원 전극장치(500)를 제조할 경우 광 다이오드부(140)는 구비되지 않을 수 있다.

도 31은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치를 상부에서 바라본 사진이고, 도 32는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 전극장치를 측면에서 바라본 사진이다.

도 31 및 도 32에 도시된 것처럼, 3차원 전극장치(200)는 상기 기판부(250)가 투명한 재질로 마련되며, 상기 전극부(270b)의 단부가 뾰족한 형태가 아니라 곡면 또는 평면 형태임을 알 수 있다.

이처럼 마련된 본 발명의 상기 기판부(250) 및 상기 회로부(280)는 상기 신경절세포층(12), 양극세포층(13) 및 광수용체층(14)의 형상에 대응하여 변형되도록 마련되어, 상기 전극부(270b)를 상기 신경절세포층(12) 및 양극세포층(13)에 밀착시킬 수 있다.

전술한 바와 같이 마련된 망막 자극용 3차원 전극 장치(100)는, 전극부(120)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(120)의 단부가 뾰족한 모양이 아닌 경우에도, 기판부(110) 및 회로부(130)가 유연한 재질로 마련되기 때문에 전극부(120)가 망막에 손상을 가하지 않고 밀착되도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 기판부(110)가 투명 물질로 이루어져 광다이오드부(140)가 광에너지를 전기에너지로 변환할 수 있도록 마련되며, 광다이오드부(140)가 생성한 전기에너지를 전기적으로 연결된 전극부(120)에 제공할 수 있다. 이처럼 마련된 본 발명은 전극부(120)가 신경절세포층(12) 및 양극세포층(13)을 자극하고, 신경절세포층(12) 및 양극세포층(13)의 전기적 신호를 측정하도록 할 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: 금속층
230: 감광마스크층 240: 가공홀
250: 기판부 260: 커버
270a: 전극기둥 270b: 전극부
270c: 증착층 280: 회로부
290: 절연층 300: 절연보조부
310: 기재 320: 감광층
400: 보조패드부 500: 3차원 전극장치
510: 기판부 520: 전극부
600: 자극부 700: 회로부

Claims

a) 웨이퍼상에 금속층을 증착시키고, 상기 금속층을 기설정된 형상으로 패터닝하는 단계;
b) 상기 웨이퍼에 가공홀을 형성하는 단계;
c) 상기 가공홀에 기판부를 형성하는 단계;
d) 상기 웨이퍼를 절삭하여 전극부를 형성하는 단계;
e) 망막과 접하는 상기 전극부의 단부에 증착층을 형성하는 단계; 및
f) 상기 증착층의 표면을 제외한 상기 전극부 및 상기 기판부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 기판부는 상기 망막 및 광수용체층의 형상에 대응하여 변형되도록 마련되어, 상기 전극부를 상기 망막에 밀착시키고,
상기 d) 단계는,
d1) 상기 웨이퍼를 절삭하여 전극기둥을 형성하는 단계; 및
d2) 상기 전극기둥에 대한 화학적 식각 공정을 수행하여 상기 전극부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 a) 단계에서,
상기 웨이퍼는 실리콘으로 이루어지고, 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 하는 3차원 전극장치의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 b) 단계는,
b1) 상기 금속층상에 감광액(Photoresist)으로 이루어진 감광마스크층을 형성하는 단계;
b2) 상기 웨이퍼에 딥 반응성 이온 에칭(Deep reactive ion etching) 공정을 수행하는 단계; 및
b3) 상기 감광마스크층을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 c) 단계는,
c1) 상기 금속층상에 커버를 덮는 단계;
c2) 상기 가공홀에 투명 물질을 채우는 단계; 및
c3) 상기 투명 물질이 경화되어 기판부를 형성하면 상기 커버를 제거하는 단계를 포함하며,
상기 커버는 상기 기판부와 상기 금속층의 표면이 일직선상에 위치되도록 하는 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치의 제조방법.
제 4 항에 있어서,
상기 투명 물질은 PDMS(polydimethylsiloxane) 또는 패럴린(Parylene)을 포함하는 폴리머(Polymer)인 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 d1) 단계에서,
상기 웨이퍼는 딥 반응성 이온 에칭 공정 또는 다이싱(Dicing) 공정을 통해 절삭되어 상기 전극기둥을 형성하는 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 d2) 단계에서,
상기 전극기둥은 등방성 습식 식각(Isotropic wet etching) 공정을 통해 절삭되어 상기 전극부를 형성하는 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 e) 단계에서,
상기 증착층은 상기 전극부의 단부에 백금(Pt) 또는 이리듐옥사이드(IrOx)를 포함하는 금속 박막을 증착하여 형성되며,
상기 증착층은 상기 전극부의 임피던스를 낮추는 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 f) 단계는,
f1) 상기 기판부 및 상기 전극부를 회로부의 상부에 결합시키는 단계;
f2) 상기 기판부, 상기 전극부 및 상기 회로부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계; 및
f3) 상기 증착층의 외측면에 형성된 절연층을 제거하여 상기 증착층을 노출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치의 제조방법.
제 9 항에 있어서,
상기 f1) 단계에서,
상기 전극부는 상기 회로부에 형성된 광다이오드부와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 절연층은,
상기 기판부, 상기 전극부 및 회로부의 외측면을 패럴린(Parylene)을 포함하는 폴리머(Polymer) 물질로 코팅하여 형성하는 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 f) 단계는,
f1) 상기 기판부 및 상기 전극부를 회로부의 상부에 결합시키고, 절연보조부를 준비하는 단계;
f2) 상기 증착층을 상기 절연보조부에 삽입하는 단계;
f3) 상기 절연보조부, 상기 기판부, 상기 전극부 및 상기 회로부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계; 및
f4) 상기 절연보조부를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치의 제조방법.
제 12 항에 있어서,
상기 f1) 단계에서, 상기 절연보조부는, 감광액으로 이루어진 감광층을 포함하고,
상기 f2) 단계에서, 상기 증착층은 상기 감광층에 삽입되는 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 f) 단계는,
f1) 상기 기판부 및 상기 전극부를 보조패드부의 상부에 결합시키는 단계;
f2) 절연보조부를 준비하는 단계
f3) 상기 증착층을 상기 절연보조부에 삽입하고, 상기 절연보조부, 상기 기판부, 상기 전극부 및 상기 보조패드부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계;
f4) 상기 절연보조부 및 상기 보조패드부를 제거하고, 상기 기판부 및 상기 전극부의 하부에 회로부를 결합시키는 단계; 및
f5) 상기 회로부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치의 제조방법.
제 14 항에 있어서,
상기 f5) 단계는,
f51) 상기 절연보조부의 하면과 상기 기판부의 상면이 접하도록 상기 절연보조부에 상기 전극부를 삽입시키는 단계;
f52) 상기 절연보조부, 상기 기판부, 상기 회로부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계; 및
f53) 상기 절연보조부를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 f) 단계는,
f1) 상기 기판부 및 상기 전극부를 보조패드부의 상부에 결합시키는 단계;
f2) 상기 기판부, 상기 전극부 및 상기 보조패드부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계;
f3) 상기 증착층의 외측면에 형성된 절연층을 제거하여 상기 증착층을 노출시키는 단계;
f4) 상기 보조패드부를 제거하고, 상기 기판부 및 상기 전극부를 회로부의 상부에 결합시키는 단계; 및
f5) 상기 회로부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치의 제조방법.
제 16 항에 있어서,
상기 f5) 단계는,
F51) 절연보조부의 하면과 상기 기판부의 상면이 접하도록 상기 절연보조부에 상기 전극부를 삽입시키는 단계;
F52) 상기 절연보조부, 상기 기판부, 상기 회로부의 외측면에 절연층을 형성하는 단계; 및
F53) 상기 절연보조부를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치의 제조방법.
청구항 제 1 항에 따른 3차원 전극장치의 제조방법에 의해 제조된 3차원 전극장치에 있어서,
안구 내 광수용체층(photoreceptor)에 삽입되도록 마련되며, 투명 물질로 이루어진 기판부; 및
상기 기판부에 형성되며, 망막을 자극하도록 마련된 복수의 전극부를 포함하며,
상기 기판부는 상기 망막 및 상기 광수용체층의 형상에 대응하여 변형되도록 마련되어, 상기 전극부를 상기 망막에 밀착시키는 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치.
제 18 항에 있어서,
상기 전극부는,
상기 망막과 접하는 면이 곡면 또는 평면으로 형성되어 상기 전극부가 상기 망막에 밀착되었을 때, 상기 망막에 손상이 생기는 것을 방지하도록 마련된 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치.
제 18 항에 있어서,
상기 전극부는,
상기 기판부에 격자구조, 육각구조로 배열되거나, 각 행 또는 열이 상호 엇갈려 배열되도록 마련된 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치.
제 18 항에 있어서,
상기 기판부의 하부에 더 결합되도록 마련되는 회로부; 및
상기 회로부의 상측 및 상기 전극부의 일측에 마련되며, 상기 전극부와 연결되는 광다이오드부를 더 포함하며,
상기 광다이오드부는, 상기 기판부를 통과하여 입사된 빛에너지를 전기에너지로 변환함으로써, 상기 전극부가 상기 망막을 자극하도록 하거나, 상기 전극부가 상기 망막으로부터 전기신호를 측정하도록 하는 것을 특징으로 하는 3차원 전극장치.
삭제