KR102192595B1 - 화학 센서 - Google Patents
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Abstract
다수의 센서 셀(11)을 구비한 화학 센서(1)의 제조 방법에서는, 기판(5)이 제공되고, 센서 셀(11)의 감응 필름(7)을 형성하기 위해 상기 기판(5)의 한 영역에 도포되는 감응재(9)가 상기 영역으로부터 확장하는 것을 방지하기 위하여 확장 억제체가 상기 기판(5)에 도포된다. 상기 감응재(9)가 제공되고, 상기 감응재(9)를 상기 영역에 비접촉식으로 토출함으로써 감응 필름(7)이 형성된다.
Description
본 발명은 화학 센서 및 화학 센서의 제조 방법에 관한 것이다.
화학 센서는 가스에 포함되거나, 가능하다면, 화학 센서로 공급되는 유체에 포함된 분석 물질이라고도 할 수 있는 화학 물질 또는 화합물의 검출을 실시한다.
화학 센서로 다수의 여러 분석 물질을 검출하여야 하는 경우, 화학 센서는 피분석 물질들 중 하나 이상을 검출하도록 각각 설계된 다수의 센서 셀을 포함할 수 있다.
고품질의 신뢰할 수 있는 화학 센서 뿐만 아니라, 그러한 고품질의 신뢰할 수 있는 화학 센서를 만들어 내는 화학 센서의 제조 방법을 제공하는 것이 바람직하다.
이러한 과제는 다수의 센서 셀을 구비한 화학 센서의 제조 방법에 의해 해결된다. 이 방법에 따르면, 기판이 제공되고, 센서 셀의 감응 필름(sensitive film)을 형성하기 위해 상기 기판의 한 영역에 도포되는 감응재(sensitive material)가 상기 영역으로부터 확장하는 것을 방지하기 위하여 확장 억제체가 상기 기판에 도포된다. 상기 감응재가 제공되고, 상기 감응재를 상기 영역에 비접촉식으로 토출함으로써 감응 필름이 형성된다.
상기 방법의 바람직한 실시예는 다음과 같은 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
- 상기 영역에 감응재가 액상으로 토출된다.
- 상기 확장 억제체의 도포는 상기 영역에 도포되는 감응재가 상기 영역으로부터 빠져나가는 것을 방지하기 위하여 상기 영역의 에지에 대한 배리어(barrier)의 도포를 포함한다.
- 상기 배리어는 상기 영역 주변에서 상기 기판으로부터 돌출된 림(rim)을 포함한다.
- 상기 배리어는 상기 영역 주변에 있는 상기 기판의 리세스를 포함한다.
- 상기 확장 억제체의 도포는, 상기 영역을 상기 감응재로 습윤화하기 좋은 영역으로 만들기 위하여, 상기 영역에 제 1 표면 에너지를 제공하고 상기 영역의 외부에 상기 제 1 표면 에너지보다 작은 제 2 표면 에너지를 제공하기 위한 상기 기판의 표면 처리를 포함한다.
- 상기 기판의 표면은 제 1 표면 에너지를 제공하고, 상기 기판의 표면에서 상기 영역 외부는 제 2 표면 에너지를 제공하는 코팅으로 덮여 있다.
- 상기 기판의 표면은 제 2 표면 에너지를 제공하고, 상기 기판의 표면에서 상기 영역 내부는 제 1 표면 에너지를 제공하는 코팅으로 덮여 있다.
- 상기 확장 억제체의 도포는 상기 영역에 도포되는 감응재가 접착 필름에 접착되도록 하기 위하여 상기 영역에 대한 접착 필름의 도포를 포함한다.
- 다수의 센서 셀의 감응 필름을 형성하기 위해 상기 기판의 다수의 영역에 도포되는 감응재가 상기 다수의 영역으로부터 확장하는 것을 방지하기 위하여 확장 억제체가 상기 기판에 도포되고, 상기 감응재를 상기 다수의 영역에 비접촉식으로 토출함으로써 감응 필름이 형성된다.
- 상기 다수의 영역들 중 적어도 2개의 인접한 영역들이 상기 적어도 2개의 인접한 영역들에 할당된 확장 억제체의 공통 성분을 공유한다.
- 상기 공통 성분은, 상기 적어도 2개의 인접한 영역들 중 제 1 영역에 토출된 감응재가 상기 적어도 2개의 인접한 영역들 중 제 2 영역으로 빠져나가는 것을 방지하고, 상기 적어도 2개의 인접한 영역들 중 제 2 영역에 토출된 감응재가 상기 적어도 2개의 인접한 영역들 중 제 1 영역으로 빠져나가는 것을 방지하기 위해, 상기 적어도 2개의 인접한 영역들 사이에 도포된 공통 배리어를 포함한다.
- 상기 감응재는 상기 기판의 상기 영역에 제트 토출된다.
- 상기 감응재의 소정량이 상기 기판의 상기 영역에 제트 토출된다.
- 상기 감응재는 상기 기판의 상기 영역에 잉크젯 인쇄된다.
- 상기 감응재는 상기 기판의 다수의 영역에 동시에 잉크젯 인쇄되며, 바람직하게는, 상기 기판의 모든 영역에 동시에 잉크젯 인쇄된다.
- 상기 감응재는 인쇄 헤드의 다수의 노즐을 통해 상기 기판의 상기 다수의 영역에 동시에 잉크젯 인쇄된다.
- 상기 감응재는 인쇄 헤드의 제 1 노즐을 통해 상기 다수의 영역들 중 제 1 영역에 제 1 조성으로 도포되며, 상기 인쇄 헤드의 제 2 노즐을 통해 상기 다수의 영역들 중 제 2 영역에 제 2 조성으로 도포된다.
- 상기 제 1 조성의 감응재와 상기 제 2 조성의 감응재가 각각 제 1 노즐과 제 2 노즐을 통해 동시에 도포된다.
- 상기 감응재는 금속 산화물 나노 입자를 포함한다.
- 상기 감응재는 고분자 재료를 포함한다.
- 상기 확장 억제체의 도포는 상기 기판에 대한 전극 패턴의 도포와, 특히, 상기 기판에 대한 상기 영역을 한정하는 전극 패턴의 도포를 포함한다.
- 상기 화학 센서는 금속 산화물 반도체 재료를 포함하는 내화학성(chemoresistive) 센서이다.
- 상기 기판은 제 1 구역에서 제 1 두께를 갖고 제 2 구역에서 제 2 두께를 가지며, 상기 제 1 두께는 상기 제 2 두께보다 얇고, 상기 감응재가 상기 제 1 구역에 토출되도록 상기 제 1 구역 내에 상기 영역이 배치된다.
상기 과제는 다수의 센서 셀을 구비한 다수의 화학 센서의 제조 방법에 의해 또한 해결된다. 이 방법에 따르면, 웨이퍼가 제공되고, 상기 화학 센서의 다수의 센서 셀의 감응 필름을 형성하기 위해 상기 웨이퍼의 다수의 영역에 도포되는 감응재가 상기 다수의 영역으로부터 확장하는 것을 방지하기 위하여 확장 억제체가 상기 웨이퍼에 도포된다. 상기 감응재가 제공되고, 상기 감응재를 상기 다수의 영역에 비접촉식으로 토출함으로써 감응 필름이 형성된다. 상기 웨이퍼는 화학 센서들로 분할된다.
상기 과제는 다수의 센서 셀을 구비한 화학 센서에 의해 또한 해결된다. 상기 화학 센서는 기판을 포함한다. 상기 다수의 센서 셀들 중 각각의 센서 셀은 감응재로 형성되어 상기 기판의 한 영역을 덮고 있는 감응 필름과, 상기 감응재가 도포될 때 상기 영역으로부터 확장되지 않도록 하기 위한 확장 억제체를 포함한다.
상기 화학 센서의 바람직한 실시예에서, 상기 감응 필름으로 덮이는 상기 영역의 치수는 50㎛×50㎛ 미만이다. 상기 화학 센서의 다른 바람직한 실시예에서, 상기 기판은 제 1 두께의 제 1 구역과 상기 제 1 두께를 초과하는 제 2 두께의 제 2 구역을 가지며, 상기 감응 필름으로 덮이는 상기 영역은 상기 제 1 구역 내에 배치된다. 다른 바람직한 실시예에서, 상기 기판에는 전자 회로가 통합되어 있다.
다른 유리한 실시예들이 이하의 상세한 설명 뿐만 아니라 종속항에도 기술되어 있다.
기술된 실시예들 역시 상기 센서 및 상기 방법에 관한 것이다. 구체적으로 설명되어 있지 않을 수도 있지만, 실시예들의 여러 조합에 의해 시너지 효과가 발생할 수 있다.
앞에서 규정한 실시예들과, 본 발명의 다른 양태들, 특징들 및 장점들은 후술하는 실시예들로부터 파생될 수도 있으며, 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 개략적인 센서 칩의 평면도이다.
도 2는 도 1에 따른 센서 칩의 화학 센서의 평면도와, 선 A-A'를 따라 절단된 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 센서의 평면도와, 선 A-A'를 따라 절단된 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 화학 센서의 제조를 나타낸 개략 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 센서의 제조를 나타낸 개략 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 센서의 평면도와, 선 A-A'를 따라 절단된 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 화학 센서를 포함한 웨이퍼의 일부의 평면도이다.
도 8은 도 1의 센서 칩의 화학 센서 부분의 단면도이다.
도 9는 도 6의 센서의 센서 셀의 보다 상세한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 센서의 센서 셀의 세 가지 다른 신호의 평면도이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 개략적인 센서 칩의 평면도이다.
도 2는 도 1에 따른 센서 칩의 화학 센서의 평면도와, 선 A-A'를 따라 절단된 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 센서의 평면도와, 선 A-A'를 따라 절단된 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 화학 센서의 제조를 나타낸 개략 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 센서의 제조를 나타낸 개략 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 센서의 평면도와, 선 A-A'를 따라 절단된 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 화학 센서를 포함한 웨이퍼의 일부의 평면도이다.
도 8은 도 1의 센서 칩의 화학 센서 부분의 단면도이다.
도 9는 도 6의 센서의 센서 셀의 보다 상세한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 센서의 센서 셀의 세 가지 다른 신호의 평면도이다.
본 발명의 실시예에서, 화학 센서는 하나 이상의 분석 물질에 대해 감응하는 재료로 제조된 적어도 하나의 감응 필름을 포함할 수 있다. 바람직하게, 화학 센서는 일련의 센서 셀을 포함하는 센서 어레이로 구현되며, 각각의 센서 셀은 그러한 감응 필름을 포함할 수 있다. 각각의 센서 셀은 개별적으로 판독할 수 있는 화학 센서의 독립체로 이해될 수 있다. 바람직하게, 센서 어레이의 실시예에서, 감응 필름들 중 적어도 일부 또는 각각이 여러 분석 물질들에 대해 감응한다. 따라서, 이러한 감응 필름들은 다른 조성의 감응재로 형성될 수 있다. 센서 어레이의 각 셀이 특정 분석 물질에 대해 주로 감응할 수 있도록, 그리고, 그에 따라, 그 분석 물질의 유무 또는 농도를 검출할 수 있도록, 해당 감응 필름들이 셀마다 다른 감응도를 나타낼 수 있다. 이러한 맥락에서, "주로"는 센서 셀이 다른 분석 물질보다 피분석 물질에 대해 더 감응한다는 것을 의미한다. 바람직하게, 그러한 센서 셀 어레이에서, 감응 필름들은 서로 접촉하지 않는다. 화학 센서는 가스에 포함되거나, 가능하다면, 화학 센서로 공급되는 유체에 포함된-포괄적으로 분석 물질이라고도 할 수 있는-화학 물질 또는 화합물의 검출을 실시한다. 이러한 분석 물질에는, 예컨대, CO2, NOX, 에탄올, CO, 오존, 암모니아, 포름알데히드 또는 크실렌 중 하나 이상이 제한 없이 포함될 수 있다.
화학 센서는, 예를 들어, 분석 물질과 상호 작용할 수 있는 필름 형태의 감응재를 포함할 수 있다. 그 결과, 바람직하게는, 금속 산화물 화학 센서에 그 원리가 적용되는 전기 전도율과 같은 센서 재료의 전기적 속성이 상호 작용시 변경될 수 있으며, 예컨대, 전송률과 같은 센서 재료의 광학적 속성이 변경될 수 있다. 그 다음, 분석 물질과 센서 재료의 조합의 전기적 또는 광학적 속성이 측정되고, 예컨대, 분석 물질이 존재하지 않을 때 측정된 센서 재료의 속성에 대한 비교를 통해, 분석 물질에 관한 결론을 도출해낼 수 있다.
구체적으로, 감응 필름(들)은 금속 산화물 재료와, 특히, 반도체 금속 산화물 재료를 포함할 수 있으며, 감응 필름별로 다른 조성의 금속 산화물 재료를 포함할 수 있다. 일반적으로, 이러한 금속 산화물 재료는 주석 산화물, 아연 산화물, 티타늄 산화물, 텅스텐 산화물, 인듐 산화물 및 갈륨 산화물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 금속 산화물들은 VOC, 일산화탄소, 이산화질소, 메탄, 암모니아 또는 황화수소 등의 분석 물질의 검출을 위해 사용될 수 있다. 금속 산화물 센서는 가스성 분석 물질이 100℃를 초과하는, 특히, 250℃ 내지 350℃ 범위의 높은 감응층 온도에서 금속 산화물 층과 상호 작용한다는 개념에 기초하고 있다. 촉매 반응의 결과로서, 감응 필름의 전도율이 변화될 수 있으며, 이 변화를 측정할 수 있다. 따라서, 감응 필름이 고온일 때 분석 물질의 화학적 속성이 전기 저항으로 변환될 수 있기 때문에, 이러한 화학 센서를 고온 화학저항(chemoresistor)이라고도 할 수 있다. 다수의 센서 셀을 구비한 금속 산화물 화학 센서에서, 모든 감응 필름들이 공통 히터에 의해 가열되거나, 각각의 감응 필름이 개별 히터에 의해 가열될 수 있다.
그러나, 대안적으로, 화학 센서는 제한 없이 다음의 측정 원리들 중 하나에 기초할 수 있다. 예컨대, 흡수시의 질량 변화가 표면 음파로 변형되거나 캔틸레버의 공진 주파수 변이로 변형되는 화학기계적 원리. 대안적으로, 예컨대, 연소시 열이 발생하거나 소모되는 촉매 열 센서로서의 역할을 할 수 있는 펠리스터(pellistor)를 이용함으로써, 적용되는 열 감지 개념이 있을 수 있다. 대안적으로, 화학 센서는, 예컨대, 마이크로스펙트로메터 또는 NDIR 형태의 광학적 검출에 의존하거나, 예컨대, 전압전류 원리, 전위차 원리 또는 전도율 측정 원리와 조합된 고체 전해질에 의해 활성화되는 전기화학적 반응을 이용할 수 있다. 다른 실시예에서, 분석 물질의 결합 에너지가 결정될 수 있으며, 분석 물질의 존재 여부를 도출해낼 수 있다.
바람직하게, 이러한 화학 센서를 이용하여, 적어도 화학 센서가 감응하는 피분석 물질의 존재 여부에 대해, 가스를 조사할 수 있다. 따라서, 화학 센서에 공급되는 가스를 화학 센서로 분석하여, 화학 센서가 감응하는 화학 물질 또는 화합물이 공급되는 가스에 존재하는지의 여부와 어떠한 화학 물질 또는 화합물인지에 대해 분석할 수 있다. 공급된 가스에서 검출된 분석 물질을 조합하면, 특정 냄새 또는 특정 가스를 제시할 수 있다. 화학 센서가 감응하는 분석 물질의 다양한 속성이 얼마나 많은지 및/또는 얼마나 많은 다양한 분석 물질이 있는지는 화학 센서의 설계에 따라 항상 좌우된다. 화학 센서가 감응하는 다양한 분석 물질에 대하여, 분석 물질마다 동일한 속성을 항상 측정할 필요가 없음을 유의하여야 한다. 서로 다른 분석 물질에 대해 서로 다른 속성을 측정할 수 있다.
본 발명의 맥락에서, 기판은 감응재 현탁액 또는 용액을 토출하기 위한 임의의 플랫폼을 포함할 것이다. 기판은, 예컨대, 반도체, 유리 또는 세라믹 기판, 또는 고분자 기판, 특히, 가요성 고분자 기판 중 하나일 수 있다. 그러나, 기판은, 예컨대, CMOS 공정에 의해 구현되는 바와 같이, 반도체 기판 상에 증착된 하나 이상의 층들을 포함할 수도 있으며, 상기 층들 위에는 감응 필름이 최종적으로 배열된다. 용어 "기판"은 단일의 센서 칩과 관련하여 사용되는 반면, 웨이퍼는 다수의 센서 칩을 형성하는 근원이 되는 공통 기판을 의미한다.
기판의 영역은 감응 필름을 최종적으로 형성하기 위해 감응재를 수용하도록 지정된다. 센서 칩의 소형화 관점에서, 감응재로 덮이는 기판 상의 영역/기판의 영역을 최소화하는 것이 바람직하다. 다수의 센서 셀인 경우, 이러한 다수의 센서 셀의 감응 필름들은 공간 절약을 고려하는 관점에서 서로 가깝게 배치하는 것이 바람직하다. 감응 필름을 형성하기 위한 영역은 기판 상의 전용 영역으로서 사전에 규정될 수 있다. 상기/이들 영역은 기판 상의 공간을 절약하기 위해 제한됨이 바람직하다. 따라서, 지정된 영역으로 토출되는 감응재가 이 영역으로부터 빠져나가거나, 즉, 이 영역으로부터 확장하거나 넘치는 것을 방지하는 확장 억제체를 제공하는 것이 바람직하다.
확장 억제체는, 예컨대, 전용 영역 외부의 한 방향으로의 감응재의 흐름을 차단함으로써 감응재의 확장을 중지시키는 배리어를 포함할 수 있다. 이러한 배리어는, 예컨대, 기판으로부터 발현하여 감응재의 확장을 차단하는 림을 포함할 수 있다. 림은, 예컨대, 포토리소그래피 공정에 의해, 기판에 부가되거나, 기판의 일부로서 형성될 수도 있다. 이러한 림은 통상적으로 돌출된 배리어를 의미하지만,감응재가 리세스의 하강 에지를 만났을 때, 표면 장력에 의해 리세스로 감응재가 유입되는 것이 억제된다면, 기판의 리세스도 배리어로서의 역할을 할 수 있다.
배리어는 통상적으로 영역 주변에 배치될 수 있으며, 즉, 영역의 에지에 배치될 수 있고, 바람직하게는 상기 영역을 포위하며, 그에 따라, 기판 상에서 상기 영역의 측방향 범위를 한정한다. 또한, 한정된 영역에 감응재를 수용하기 위한 베이신(basin)(들)이 확장 억제체 아래에 포함될 것이다.
다른 실시예에서, 감응 필름을 형성하고자 하는 위치인 상기 기판의 영역에 접착 필름이 도포될 수 있다. 이러한 접착 필름은 확장 억제체의 역할을 할 수 있으며, 예컨대, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물 또는 탄탈 산화물 등의 산화물 또는 질화물을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 접착 필름은 실란을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 접착 필름은 폴리이미드 또는 폴리아미드와 같은 고분자 재료를 포함할 수 있다. 다른 단계에서, 감응재가 접착 필름의 에지 위로 넘치지 않고 접착 필름에 도포되어 점착될 수 있다. 여타 실시예에서, 각각의 영역에는 사전에 규정될 수 있는 규정량의 감응재만 공급하는 것이 바람직하다.
다른 실시예에서, 상기 영역을 상기 감응재로 습윤화하기 좋은 영역으로 만들기 위하여, 상기 영역의 표면이 제 1 표면 에너지를 제공하는 반면, -상기 영역들 사이의 구역에 다수의 감응 필름을 형성하기 위해 상기 영역이 다수 존재하는 경우-상기 영역 외부의 구역이 상기 제 1 표면 에너지보다 작은 제 2 표면 에너지를 제공하도록, 상기 기판의 표면이 처리/패턴화된다.
이에 따라, 이 실시예에서는, 상기 영역에서 높은/제 1 표면 에너지를 생성하고, 상기 영역 외부에서 낮은/제 2 표면 에너지를 생성하도록 기판의 표면이 패턴화된다. 이로 인해, 높은/제 1 표면 에너지의 상기 영역이 기판에 액상으로 토출되는 감응재에 의해 바람직하게 습윤화된다. 이 경우, 액상의 감응재는 상기 영역 주변으로 확장하려고 하며, 이러한 확장은 상기 영역의 높은/제 1 표면 에너지보다 습윤화되려는 경향이 작은 상기 낮은/제 2 표면 에너지로 인해 억제될 것이다. 따라서, 액상의 감응재는 제 1 표면 에너지의 상기 영역으로 한정될 것이다.
예를 들면, 상기 영역은 친수성 코팅으로 덮일 수 있는 반면, 상기 영역 외부의 구역은, 예컨대, 이 구역에 도포된 소수성의 코팅으로 인해, 소수성이다.
따라서, 감응재 용액으로 습윤화될 수 있도록 하는 기판 표면의 속성은 상기 영역과 상기 영역 외부의 구역에서, 특히, 상기 영역 바로 주변의 구역에서 다르다.
일 실시예에서, 상기 영역에서 기판의 표면이, 예컨대, 플라즈마 구조화에 의해 처리될 수 있다. 바람직하게, 이러한 방식으로 처리되는 기판의 표면은 기판의 산화물 또는 질화물 층이다. 해당 영역을 화학적으로 구조화하기 위해, 일 실시예에서 실란이 그 영역에 도포될 수 있으며, 특히 헥사메틸디실라잔 또는 옥틸트리클로르실란이 도포될 수 있다.
상기 실시예는, 먼저, 예컨대, 제 2 표면 에너지를 포함한 코팅을 제공함으로써, 기판 위 전체에 제 2 표면 에너지를 포함한 기판 표면을 제공한 다음, 상기 영역(들)에 제 1 표면 에너지를 포함한 코팅을 도포하거나, 그렇지 않으면, 제 1 표면 에너지를 나타내도록 상기 영역(들)을 처리하는 것으로 요약할 수 있는 반면, 대안적 실시예에서는, 예컨대, 제 1 표면 에너지를 포함한 코팅을 제공함으로써, 기판 위 전체에 제 1 표면 에너지를 포함한 기판 표면을 제공한 다음, 외부 구역에 제 2 표면 에너지를 포함한 코팅을 도포할 수 있다.
이러한 표면 에너지 처리에 의해, 액상의 재료가 상기 영역(들)로 한정될 수 있으며, 상기 원하는 개소에서 건조될 수 있다.
다른 실시예에서, 확장 억제체는 기판에 배열된 전극 패턴일 수 있다. 이러한 전극 패턴은 기판의 표면에 토출된 액체 감응재의 확장에 영향을 미치는 기판 표면에 대한 변화를 나타낼 수 있다. 바람직하게, 전극 패턴은 감응재에 대해 상기 영역을 본질적으로 한정하는 전극 섹션을 제공한다. 따라서, 전극 패턴에 감응재가 토출될 때, 감응재의 확장이 전극 패턴에 의해 억제될 수 있도록, 전극 패턴이 본질적으로 사각형, 원형 또는 다른 형상의 외부 경계를 가진 구조를, 이 경계 내부에 다른 전극 섹션이 있거나 없는 상태에서, 나타내는 것이 바람직하다. 한편, 이러한 전극 패턴은 돌출된 림과 유사한 약간의 돌출부를 구성할 수 있으며, 다른 한편으로는, 감응재에 영향을 미치는 표면 장력을 가질 수 있다.
이러한 전극 패턴은 금, 백금 및 알루미늄 중 하나로 제조되는 것이 바람직하다. 이러한 전극 패턴의 전극은 40 내지 250㎚의 높이를 갖는 것이 바람직하다. 전극 패턴이 기판의 산화물 또는 질화물 층, 예컨대, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 또는 알루미늄 산화물 층에 도포되는 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이 표면 에너지를 조정하기 위해, 전극 패턴의 표면 및/또는 전극 패턴의 전극들 사이의 영역의 표면이 화학적으로 처리될 수 있다. 이러한 전극 패턴의 표면 처리를 위해 바람직한 수단은 티올의 화학적 성질에 기초한다. 이러한 전극들 사이의 영역의 표면 처리를 위해 바람직한 수단은 실란의 화학적 성질에 기초한다.
또한, 전극 패턴은 감응 필름에 접촉하여, 감응 필름과 상호 작용하는 화학 분석 물질의 존재 및/또는 농도에 대한 정보를 "판독"하기 위해 사용될 수 있다.
감응재는, 할당된 영역에 토출될 때, 비접촉식으로 토출됨이 바람직하다. 이는 감응재 디스펜서와 기판 사이에 접촉이 없음을 의미한다. 따라서, 디스펜서와 기판 사이의 간극이 감응재에 의해 충만되어야 한다. 반면에, 접촉식 인쇄는, 예컨대, 잉크를 기판에 전달하기 위해 디스펜서 역할을 하는 잉크로 덮인 스탬프가 기판과 접촉하게 되도록, 기판에 대해 디스펜서를 압착하는 것으로 이해되어야 한다. 접촉식 인쇄에서 잉크에 의해 충만되는 간극은 없다.
비접촉식 토출을 실시하기 위해, 예컨대, 용기 내의 액체로서 감응재를 제공하고, 기판의 지정된 영역에 액체 형태로 감응재를 토출하는 것이 바람직하다.
바람직하게, 비접촉식 토출은, 예컨대, 미세한 노즐을 이용하여, 연속 액체 제트 또는, 예컨대, 개별적인 액적 형태의 불연속 액체 제트가 압력하에서 기판에 대해 도포되는 제트 토출을 포함할 수 있다. 따라서, 제트 인쇄는 제트를 형성하기 위해 디스펜서 내에서의 액체 가속을 포함할 수 있다.
바람직하게, 감응재는 액상으로, 즉, 액체 상태로 기판에 토출된다.
따라서, 제트 토출 방식에서는, 감응재가 큰 충격을 주며 기판과 만날 수 있다. 이는 충격을 주는 제트를 지정된 영역에 한정하기 위해 확장 억제체를 제공하여야 하는 이유들 중 하나가 될 수 있다. 그러나, 기판에 감응재가 토출된 이후에도, 감응재가 적어도 제한된 기간 동안 기판 상에서 흐를 수 있으며, 최저 에너지 상태에 도달하기 위해 지정된 영역으로부터 빠져나가려고 할 수 있다. 이는 확장 억제체가 지정된 영역으로부터 감응재의 그러한 바람직하지 않은 탈출을 억제하는 다른 경우이다. 유리한 부수적 효과로서, 예컨대, 기판을 가열함으로써, 감응 필름으로부터 용제가 증발된 후에도, 그리고, 예컨대, 소결, 담금질 등으로 감응재가 건조되어 다소 단단한 감응 필름이 된 이후에, 확장 억제체는 지정된 영역의 제 위치에서의 감응 필름의 고착을 도울 수 있다.
바람직한 실시예에서, 감응재는 기판에 토출되는 현탁액 또는 용액 내의 나노 입자, 예컨대, 금속 산화물 나노 입자를 포함할 수 있다.
다른 바람직한 실시예에서, 감응재는 고분자 재료, 특히, 폴리이미드, 폴리티오펜, 폴리우레탄 또는 폴리아닐린 등의 가용성(soluble) 고분자 재료를 포함한다.
감응재를 인쇄하는 경우, 감응재는 잉크로 표현될 수도 있다. 인쇄 헤드의 잉크 저장소가 현탁액으로 충전될 수 있으며, 기판 상의 영역에 감응재를 증착하기 위해 현탁액이 제트 인쇄될 수 있다.
특히, 중요한 잉크젯 인쇄 기술은 다음 중 하나일 수 있다.
연속 잉크젯 인쇄에서, 고압 펌프가 액체 잉크를 저장소로부터 총신(gunbody)과 미세 노즐을 통해 안내함으로써, 플라토-레일리 불안정성을 통해 잉크 액적의 연속적인 흐름을 생성한다. 압전 결정이 총신 내부에서 진동하면서 음파를 생성하여, 액체의 흐름이 규칙적인 간격으로 액적으로 분쇄되도록 한다. 잉크 액적들이 형성될 때, 잉크 액적들은 대전 전극에 의해 생성된 정전기장에 노출되며, 정전기장은 원하는 액적 편향의 정도에 따라 변한다. 그 결과, 각각의 액적에서 제어되고 가변적인 정전 전하가 생성된다. 인접한 액적들 간의 정전 반발을 최소화하기 위해, 대전된 액적들은 하나 이상의 대전되지 않은 "가드 액적(guard droplets)"에 의해 분리된다. 대전된 액적들은 정전기장을 통과하며, 정전 편향판에 의해 편향되어 목표에 인쇄된다.
열 잉크젯 인쇄에서는, 히터가 각각 포함된 일련의 소형 챔버들을 구비한 인쇄 카트리지가 각각의 챔버로부터 액적을 방출하기 위해 사용되며, 상기 인쇄 카트리지는 히터에 전류 펄스를 인가함으로써 챔버 내의 잉크가 급속 증발하여 버블을 형성하도록 하고, 이에 따라 압력이 크게 증가하여 잉크 액적을 목표로 추진시킨다. 증기 버블의 응결과 그에 따른 수축뿐만 아니라 잉크의 표면 장력도 잉크 저장소에 부착된 좁은 채널을 통해 챔버 속으로 잉크의 전하를 더 끌어당긴다.
피에조 잉크젯 인쇄에서는, 가열 요소 대신 각각의 노즐 뒤에 배치되어 잉크로 충전되는 챔버 내에 압전 재료가 배열된다. 전압이 인가되면, 압전 재료의 형상이 변하게 되며, 이에 따라, 노즐로부터 잉크 액적을 밀어내는 압력 펄스가 유체 내에 생성된다.
그러나, 다른 실시예에서는, 감응재의 비접촉식 토출은 스크린 인쇄, 분사 및 제트 토출 중 하나를 포함할 것이다.
감응 필름이 하나의 공정 단계에서 인쇄될 수 있으나, 감응 필름을 집합적으로 형성하는 서로 적층된 다수의 감응재 층들을 형성하기 위해 다수의 단계들에서 인쇄될 수도 있다.
기판에 대한 감응재의 비접촉식 인쇄에 의해, 감응재가 부가적으로 증착된, 즉, 감응재가 필요한 개소에만 증착된 통합형 화학 센서 어레이-일부 경우들에서는 가스 센서 어레이라고도 함-가 제조될 수 있다. 패터닝 및 증착/토출은 동일한 공정 단계에서 실시되는 것이 바람직하다. 센서 어레이의 다수의 감응 필름들을 형성하기 위해 서로 다른 조성의 감응재를 사용하는 경우에는, 여러 가지 재료의 증착/패터닝이 동시에 구현될 수 있다. 인쇄 헤드가 사용되는 경우, 인쇄 헤드의 챔버/용기/저장소가 여러 가지 잉크로 장전될 수 있다. 그러한 실시예에서는, 특정 조성의 감응재에 각각 할당된 많은 여러 가지 노즐을 인쇄 헤드에 제공하는 것이 바람직하다. 통상적으로, 각각의 노즐은 특정 조성물을 보관하도록 전용화된 저장소에 연결되어 있다. 이러한 실시예에서는, 노즐들이 기판 상의 여러 영역들을 향하고 있으면, 다중-저장소 다중-노즐 인쇄 헤드를 이용하여, 다수의 여러 감응 필름을, 즉, 다른 조성으로, 동시에 잉크젯 인쇄할 수 있다.
다른 실시예에서, 센서 셀들은 모든 센서 셀들을 위한 공통 기판을 구비한 공통 센서 칩에 모놀리식으로 통합된다. 이러한 모놀리식 센서 칩은 캡슐화될 수 있으며, 도전체 보드 상에 배열되어 도전체 보드에 전기적으로 접촉될 수 있다.
이러한 화학 센서 칩은, 그 작은 크기로 인해, 이에 한정되지는 않지만, 휴대폰, 특히, 스마트 폰, 휴대용 컴퓨터, 전자 리더기, 태블릿 컴퓨터, 게임 컨트롤러, 지시 장치, 사진 또는 비디오 카메라 또는 컴퓨터 주변기기 등의 임의의 휴대용 전자 장치에 사용될 수 있으며, 그 주변 환경에 대한 화학 물질 및/또는 냄새 및/또는 가스의 식별을 지원할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 개략적인 센서 칩(4)의 평면도를 도시하고 있다. 기판(5)은 다수의 센서 셀(11)을 구비한 화학 센서(1)와, 습도 센서(2)와, 예컨대, 화학 센서(1)와 가능하다면 습도 센서(2)에 의해 제공된 센서 신호를 평가하기 위한 통합형 전자 회로(3)를 지지하고 있다.
바람직하게, 통합형 전자 회로(3)는 CMOS 공정을 적용하여 형성되는 반면, 화학 센서(1)는, 예컨대, MEMS 공정을 적용하여 통합될 수 있다. 화학 센서(1)의 각각의 센서 셀(11)은 공급되는 가스 내의 분석 물질을 검출하도록 설계되어 있다. 36개의 센서 셀(11)의 개수는 대표적인 것에 불과하다.
도 2는 도 1의 화학 센서(1)의 평면도와, 선 A-A'를 따라 절단된 단면도를 그 하부에 도시하고 있다. 기판(5)은 기판(5)으로부터의 융기부/돌출부 형태의 배리어(6)를 포함한다. 배리어(6)들 사이의 기판(5)의 베이신에는 감응 필름(7)이 형성되어 있다. 이러한 감응 필름(7)들은 배리어들 사이의 지정된 영역에 대해 감응재를 제트 토출함으로써 형성된다. 평면도에는, 센서 셀(11)들이 인접한 사각형 영역들로 개략적으로 표시되어 있으나, 배리어(6)들도 기판(5) 상의 일부 공간을 점유하고 있음을 고려하면, 감응 필름(7)들이 기판(5) 상에서 더 작은 영역들을 덮고 있음을 단면도로부터 명확하게 알 수 있다. 일 실시예에서는, 배리어(6)가 기판(5) 자체에 의해 형성되도록 지정된 영역에서 기판(5)을 에칭함으로써, 배리어(6)가 형성될 수 있으나, 다른 실시예에서는, 예컨대, 포토리소그래피 공정 등에 의해, 배리어(6)가 기판(5) 상에서 별도로 성장하거나 기판(5)에 부착될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다른 화학 센서(1)의 평면도를 도시하고 있다. 도 2의 실시예의 센서와는 대조적으로, 여기서는, 배리어(6)들이 기판(5)의 리세스로 구현되는 반면, 감응 필름(7)들이 기판(5)의 리세스 이외의 영역에 형성되어 있다. 이러한 실시예는 감응재가 액체 형태로 기판(5)에 도포될 때 감응재의 표면 장력을 이용한다. 리세스의 하강 에지에 의해 유발되는 표면 장력은 감응재가 리세스 속으로 흐르는 대신 지정된 영역에 유지되도록 지원한다.
일반적으로, 확장 억제체는 지정된 영역을 그 에지에서 둘러쌀 수 있다. 각각의 센서 셀(11)에 개별적인 확장 억제체가 제공될 수 있으며, 예컨대, 각각의 센서 셀(11) 주변에 개별적인 림이 제공될 수 있다. 다른 실시예에서, 2개의 인접한 센서 셀(11)들은 자신들의 확장 억제체들에서 공통 부분을 포함할 수 있으며, 예컨대, 해당하는 인접 영역들 사이에 있는 단일의 벽체 또는 단일의 리세스를 포함할 수 있다. 따라서, 배리어(6)들은 감응재가 토출되도록 예정된 영역들 사이에 격자를 형성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 화학 센서의 제조를 나타낸 개략 단면도를 도시하고 있다. 기판(5)은 배리어(6) 역할을 하는 리세스를 구비하고 있다. 따라서, 확장 억제체가 이미 구현되어 있다. 여기서는, 도 3에 따른 화학 센서를 최종적으로 형성하기 위해 기판 상의 지정된 영역에 감응재(9)가 도포될 것이다. 이 목적을 위해, 액체 감응재(9)가 수용된 용기(81)를 포함한 인쇄 헤드(8)가 제공된다. 인쇄 헤드(8)는 기판(5)을 향해 감응재(9)의 액적(91)을 형성하여 방출하기 위해 인쇄 헤드(8)의 노즐(83)에 배열된 피에조 액추에이터(82)를 포함하고 있다. 화살표는 인쇄 헤드의 운동 방향을 나타낼 수 있으며, 이에 따라, 일 실시예에서는, 2개의 배리어(6)들 사이의 현재 영역에 대한 감응재(9)의 토출을 완료한 후, 인쇄 헤드(8)가 인접한 지정 영역으로 계속 이동할 수 있으며, 인쇄 헤드(8)의 피에조 액추에이터(82)는 상기 인접한 영역에 액적(91)을 방출하도록 제어된다.
도 5에 따른 다른 실시예에서, 여기서는, 매우 동일한 기판(5)이 감응재(9)가 수용된 다수의 용기(81)들을 포함한 상이한 인쇄 헤드(8)에 의해 잉크젯 인쇄된다. 각각의 용기(81)가 개별 노즐(83) 및 개별 피에조 액추에이터(82)에 할당되며, 이에 따라, 피에조 액추에이터(82)를 적절하게 제어하면, 이 예에서는 1열에 6개가 동시에 감응재(9)로 인쇄될 수 있다. 각각의 용기(81)가 상이한 조성의 감응재(9)를 수용하고 있는 경우, 다른 재료의 감응 필름들이 확장 억제체로 인해 사이에 간극을 두고 기판(5) 상에 나란히 형성될 수 있다. 인쇄 헤드(8)는 도 5에 도시된 바와 같이 수개의 개별 서브유닛이 나란히 배치된 1차원 인쇄 헤드일 수 있다. 다른 실시예에서, 인쇄 헤드(8)는 기판(5) 상에 2차원적으로 감응재를 인쇄하는 평면 인쇄 헤드를 형성하기 위해 개별 서브유닛이 2차원적으로 나란히 배치된 2차원 인쇄 헤드일 수 있다. 이 실시예에서는, 인쇄시 센서 셀이 인쇄되도록 할당된 영역 위에 각각의 노즐이 배열되도록, 적어도 인쇄 헤드의 노즐들이 2개의 셀들 사이의 거리에 대응하는 거리만큼 이격되어 나란히 배열되는 것이 바람직하다. 서브유닛의 개수가 감응 필름을 형성하기 위한 영역의 개수에 대응하는 경우, 감응재가 모든 영역에 동시에 토출될 수 있다.
도 6은 선 A-A'를 따라 절단된 단면도를 포함한, 본 발명의 실시예에 따른 다른 화학 센서의 평면도를 도시하고 있다. 액상 감응재가 습윤화되도록 상기 영역의 표면 에너지가 상승하도록, 감응 필름(7)을 형성하기 위한 상기 영역에 대응하는 표면 영역(10)이 예열된다는 것을 단면도로부터 알 수 있다.
단일 센서 셀의 보다 상세하고 덜 개략적인 도면이 도 9에 단면도로 도시되어 있다. 감응 필름(7)이 상기 영역에 형성되며, 상기 영역 주변에 있는 구역의 표면 에너지를 초과하는 상기 영역의 표면 에너지에 의해, 감응 필름이 상기 영역에 한정된다는 것을 유추할 수 있다.
도 6 및 도 9의 모든 실시예들에 있어서, 대안적인 방법으로서, 상기 영역(10)(들) 주변의 구역이, 이 구역의 표면 에너지가 감응 필름을 증착하기 위한 상기 영역의 표면 에너지보다 작거나 작아지도록, 예열될 수 있다. 예를 들면, 제 1 표면 에너지가 제 2 표면 에너지를 초과하는 기판의 경우, 제 2 표면 에너지의 코팅이 상기 영역 외부의 구역에 도포된다. 일 예에서, 상기 기판(5)의 표면은, 상기 구역의 표면 에너지가 상기 기판 고유의 표면 에너지일 수 있는 상기 영역의 표면 에너지보다 작아지도록, 상기 영역 외부의 구역(들)이 처리된 산화물 또는 질화물 표면이다. 이러한 구역에서 산화물 또는 질화물 표면의 표면 에너지를 저감하기 위해, 예컨대, 실란이 상기 구역에 코팅으로서 도포될 수 있으며, 특히 헥사메틸디실라잔과 옥틸트리클로르실란 중 하나가 도포될 수 있다. 이러한 방식으로 상기 영역(10) 외부의 상기 구역에서 기판(5)의 표면을 처리/패터닝한 후, 감응재가 비접촉식으로 상기 표면 영역(10)에 용액 형태로 인쇄된다.
도 7은 도 6의 화학 센서에 대응하는 다수의 화학 센서(1)를 포함한 웨이퍼(50)의 일부의 평면도를 도시하고 있다. 공통의 단계에서 웨이퍼(50)에 모든 화학 센서(1)들을 위한 접착 필름들을 도포한 후, 그리고, 가능하다면, 역시 공통의 단계에서, 확장 억제체에 감응재를 도포한 후, 예컨대, 톱질로 웨이퍼를 개별 화학 센서(1)들로 분할한다.
도 8은 도 1의 센서 칩의 화학 센서 부분의 단면도를 나타내고 있다. 기판(5)은 제 1 구역에서 제 1 두께(w1)를 갖고 제 2 구역에서 제 2 두께(w2)를 갖는다. 제 2 두께(w2)는 기판(5)의 표준 두께를 나타낸다. 센서 셀(11)이 있는 제 1 구역에서, 기판(5)은 제 1 두께(w1)로 얇아진다. 센서 셀(11)이 금속 산화물 감응 필름을 포함할 수 있는 경우, 이 금속 산화물 감응 필름은 판독되기 전에 가열될 수 있다. 향상된 열 효율을 고려하여, 센서 셀(11)은 두께(w1)가 더 얇은 기판(5)의 제 1 구역에 배열될 수 있다. 두께(w1)가 얇은 제 1 구역은 기판(5)의 배면에 리세스(51)를 형성함으로 형성될 수 있다.
도 10은 전극 패턴이 확장 억제체로 사용된 다른 화학 센서의 센서 셀의 세 가지 다른 디자인의 평면도를 도시하고 있다. 도 10의 a)에서, 전극 패턴(12)은 서로 평행한 2개의 직선형 전극을 포함하고 있다. 2개의 직선형 전극은 감응재를 위한 영역을 한정함으로써, 2개의 전극 사이에 감응재가, 예컨대, 액적 형태로 토출되는 경우, 감응재의 확장이 이 전극들에 의해 한정될 것이며, 그에 대응하여 감응 필름(7)이 형성된다. 도 10의 b)에서, 전극 패턴(12)은 2개의 서로 맞물린 전극을 포함하고 있으며, 각 측의 핑거들 사이의 연결부뿐만 아니라 최외측 핑거들도 사각형을 한정하고 있으며, 상기 사각형 내부에서는 감응재가 확장할 수 있지만, 사각형의 외부에서는 감응재의 확장이 억제된다. 따라서, 외측 경계들 사이의 전극 패턴에 감응재가, 예컨대, 액적 형태로 토출되는 경우, 감응재의 확장이 전극 패턴(12)에 의해 한정될 것이며, 그에 대응하여 감응 필름(7)이 형성된다. 도 10의 c)에서, 전극 패턴(12)은 원 형태의 2개의 전극을 포함하고 있다. 외측의 원형 전극은 감응재를 위한 영역을 한정함으로써, 외측의 원형 전극 내부에 감응재가, 예컨대, 액적 형태로 토출되는 경우, 감응재의 확장이 이 전극 패턴(12)에 의해 한정될 것이며, 그에 대응하여 감응 필름(7)이 형성된다.
화학 센서의 모든 실시예들에 있어서, 특히, CMOS 공정을 이용하여, 바람직하게, 전자 회로가 해당 기판에 통합될 수 있다. 이러한 전자 회로는, 선형화, 보상, 평가, 디지털화 및/또는 기타 기능을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 현재 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 하기된 특허청구범위 내에서 다양하게 구현되고 실시될 수 있음을 명확하게 이해하여야 한다.
Claims (26)
- 다수의 센서 셀을 구비한 화학 센서의 제조 방법이며,
상기 다수의 센서 셀 중 각각의 센서 셀은 독립된 화학 센서로서 개별적으로 판독하고,
상기 제조 방법은,
기판(5)을 제공하는 단계,
센서 셀(11)의 감응 필름(7)을 형성하기 위해 상기 기판(5)의 한 영역에 도포되는 감응재(9)가 상기 영역으로부터 확장하는 것을 방지하기 위하여 확장 억제체를 상기 기판(5)에 도포하는 단계,
상기 감응재(9)를 제공하는 단계, 및
상기 감응재(9)를 상기 영역에 비접촉식으로 토출함으로써 상기 감응 필름(7)을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 확장 억제체를 도포하는 단계는 상기 영역에 도포되는 감응재(9)가 상기 영역으로부터 빠져나가는 것을 방지하기 위하여 상기 영역의 에지에 배리어(6)를 도포하는 단계를 포함하고,
상기 배리어(6)는 상기 영역 주변에 있는 상기 기판(5)의 리세스를 포함하는,
다수의 센서 셀을 구비한 화학 센서의 제조 방법. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 배리어(6)는 상기 영역 주변에서 상기 기판(5)으로부터 돌출된 림을 포함하는,
다수의 센서 셀을 구비한 화학 센서의 제조 방법. - 삭제
- 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 확장 억제체를 도포하는 단계는, 상기 영역을 상기 감응재(9)로 습윤화하기 좋은 영역으로 만들기 위하여, 상기 영역에 제 1 표면 에너지를 제공하고 상기 영역의 외부에 상기 제 1 표면 에너지보다 작은 제 2 표면 에너지를 제공하기 위해, 상기 기판(5)의 표면을 처리하는 단계를 포함하는,
다수의 센서 셀을 구비한 화학 센서의 제조 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 기판(5)의 표면은 제 1 표면 에너지를 제공하고,
상기 기판(5)의 표면에서 상기 영역 외부는 제 2 표면 에너지를 제공하는 코팅으로 덮여 있는,
다수의 센서 셀을 구비한 화학 센서의 제조 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 기판의 표면(5)은 제 2 표면 에너지를 제공하고,
상기 기판(5)의 표면에서 상기 영역 내부는 제 1 표면 에너지를 제공하는 코팅으로 덮여 있는,
다수의 센서 셀을 구비한 화학 센서의 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 확장 억제체를 도포하는 단계는 상기 영역에 도포되는 감응재(9)가 접착 필름에 접착되도록 하기 위하여 상기 영역에 접착 필름을 도포하는 단계를 포함하는,
다수의 센서 셀을 구비한 화학 센서의 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
다수의 센서 셀(11)의 감응 필름(7)을 형성하기 위해 상기 기판(5)의 다수의 영역에 도포되는 감응재(9)가 상기 다수의 영역으로부터 확장하는 것을 방지하기 위하여 확장 억제체가 상기 기판(5)에 도포되고,
상기 감응재(9)를 상기 다수의 영역에 비접촉식으로 토출함으로써 감응 필름(7)이 형성되는,
다수의 센서 셀을 구비한 화학 센서의 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 감응재(9)는 상기 기판(5)의 상기 영역에 제트 토출되거나, 또는
상기 감응재(9)의 소정량이 상기 기판(5)의 상기 영역에 제트 토출되는,
다수의 센서 셀을 구비한 화학 센서의 제조 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 감응재(9)는 상기 기판(5)의 상기 영역에 잉크젯 인쇄되는,
다수의 센서 셀을 구비한 화학 센서의 제조 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 감응재(9)는,
상기 기판(5)의 다수의 영역에 동시에 잉크젯 인쇄되거나, 또는
상기 기판(5)의 모든 영역에 동시에 잉크젯 인쇄되는,
다수의 센서 셀을 구비한 화학 센서의 제조 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 감응재(9)는 인쇄 헤드(8)의 다수의 노즐(83)을 통해 상기 기판(5)의 상기 다수의 영역에 동시에 잉크젯 인쇄되는,
다수의 센서 셀을 구비한 화학 센서의 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 감응재(9)는 인쇄 헤드(8)의 제 1 노즐(83)을 통해 상기 다수의 영역들 중 제 1 영역에 제 1 조성으로 도포되며, 상기 인쇄 헤드(8)의 제 2 노즐(83)을 통해 상기 다수의 영역들 중 제 2 영역에 제 2 조성으로 도포되는,
다수의 센서 셀을 구비한 화학 센서의 제조 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 제 1 조성의 감응재(9)와 상기 제 2 조성의 감응재가 각각 제 1 노즐과 제 2 노즐(83)을 통해 동시에 도포되는,
다수의 센서 셀을 구비한 화학 센서의 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 감응재(9)는 금속 산화물 나노 입자를 포함하는,
다수의 센서 셀을 구비한 화학 센서의 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 감응재(9)는 고분자 재료를 포함하는,
다수의 센서 셀을 구비한 화학 센서의 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 감응재(9)는 상기 영역에 액상으로 토출되는,
다수의 센서 셀을 구비한 화학 센서의 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 확장 억제체를 도포하는 단계는,
상기 기판(5)에 대해 전극 패턴(12)을 도포하는 단계를 포함하거나, 또는
상기 기판(5)에 대해 상기 영역을 한정하는 전극 패턴(12)을 도포하는 단계를 포함하는,
다수의 센서 셀을 구비한 화학 센서의 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 화학 센서(1)는 금속 산화물 반도체 재료를 포함하는 내화학성 센서인,
다수의 센서 셀을 구비한 화학 센서의 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 기판(5)은 제 1 구역에서 제 1 두께를 갖고 제 2 구역에서 제 2 두께를 가지며, 상기 제 1 두께는 상기 제 2 두께보다 얇고,
상기 감응재(9)가 상기 제 1 구역에 토출되도록 상기 제 1 구역 내에 상기 영역이 배치되는,
다수의 센서 셀을 구비한 화학 센서의 제조 방법. - 각각 다수의 센서 셀을 구비한 다수의 화학 센서의 제조 방법이며,
상기 다수의 센서 셀 중 각각의 센서 셀은 독립된 화학 센서로서 개별적으로 판독하고,
상기 제조 방법은,
웨이퍼(50)를 제공하는 단계,
상기 화학 센서(1)의 다수의 센서 셀(11)의 감응 필름(7)을 형성하기 위해 상기 웨이퍼(50)의 다수의 영역에 도포되는 감응재(9)가 상기 다수의 영역으로부터 확장하는 것을 방지하기 위하여 확장 억제체를 상기 웨이퍼(50)에 도포하는 단계,
상기 감응재(9)를 제공하는 단계,
상기 감응재(9)를 상기 다수의 영역에 비접촉식으로 토출함으로써 상기 감응 필름(7)을 형성하는 단계, 및
상기 웨이퍼(50)를 화학 센서(1)들로 분할하는 단계를 포함하고,
상기 확장 억제체를 도포하는 단계는 상기 영역에 도포되는 감응재(9)가 상기 영역으로부터 빠져나가는 것을 방지하기 위하여 상기 영역의 에지에 배리어(6)를 도포하는 단계를 포함하고,
상기 배리어(6)는 상기 영역 주변에 있는 상기 웨이퍼(50)의 리세스를 포함하는,
각각 다수의 센서 셀을 구비한 다수의 화학 센서의 제조 방법. - 다수의 센서 셀을 구비한 화학 센서이며,
상기 다수의 센서 셀 중 각각의 센서 셀은 독립된 화학 센서로서 개별적으로 판독하고,
상기 화학 센서는,
기판(5)을 포함하며,
상기 다수의 센서 셀(11)들 중 각각의 센서 셀(11)은,
감응재(9)로 형성되어 상기 기판(5)의 한 영역을 덮고 있는 감응 필름(7)과,
상기 감응재(9)가 도포될 때 상기 영역으로부터 확장되지 않도록 하기 위한 확장 억제체를 포함하고,
상기 확장 억제체는 상기 영역에 도포되는 감응재(9)가 상기 영역으로부터 빠져나가는 것을 방지하기 위하여 상기 영역의 에지에 배리어(6)를 포함하고,
상기 배리어(6)는 상기 영역 주변에 있는 상기 기판(5)의 리세스를 포함하는,
다수의 센서 셀을 구비한 화학 센서. - 제 23 항에 있어서,
상기 감응 필름(7)으로 덮이는 상기 영역의 치수는 50㎛×50㎛ 미만인,
다수의 센서 셀을 구비한 화학 센서. - 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,
상기 기판(5)은 제 1 두께의 제 1 구역과 상기 제 1 두께를 초과하는 제 2 두께의 제 2 구역을 가지며,
상기 감응 필름(7)으로 덮이는 상기 영역은 상기 제 1 구역 내에 배치된,
다수의 센서 셀을 구비한 화학 센서. - 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,
상기 기판에 전자 회로(3)가 통합되어 있는,
다수의 센서 셀을 구비한 화학 센서.
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