KR20060065456A - 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기 및 그의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기는, 플라스틱 기판, 상기 플라스틱 기판 상에 형성된 히터, 상기 히터에 전원을 공급하기 위하여 상기 플라스틱 기판 상에 형성된 전극들, 상기 히터와 인접된 부분의 상기 플라스틱 기판 상에 형성된 온도센서, 상기 전극, 히터 및 온도센서를 포함하는 전체 상부면에 위치하며, 상기 전극들의 일부분이 노출되도록 형성된 절연막을 포함하는 것을 특징으로 한다.
플라스틱 기판, CMP, 평탄도, 열질량, 지지기판, 미소 가열기
Description
도 1a는 본 발명에 따른 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기의 제 1 실시예를 설명하기 위한 단면도.
도 1b는 본 발명에 따른 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기의 제 2 실시예를 설명하기 위한 단면도.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기를 설명하기 위한 SEM 사진.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기의 제 3 실시예를 설명하기 위한 단면도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기의 제 4 실시예를 설명하기 위한 단면도 및 사시도.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기의 제 5 실시예를 설명하기 위한 단면도 및 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기의 제 6 실시예 를 설명하기 위한 단면도.
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기의 제 7 실시예를 설명하기 위한 단면도 및 사시도.
도 9는 본 발명에 따른 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기의 제 8 실시예를 설명하기 위한 단면도.
도 10a 및 도 10b는 본 발명에 따른 플라스틱 기판을 이용한 마이크로 어레이를 설명하기 위한 사시도.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
8: 지지기판 9, 19, 29, 39, 49, 59, 69: 접착층
10: 플라스틱 기판 12a, 12b, 14: 전극
16: 히터 18: 온도센서
20: 절연막 21, 26, 31, 41, 51, 61a, 61b: 반응챔버
24, 34, 44, 50, 54, 64a, 64b: 플라스틱 구조물
28, 38: 유로 30: 연결관
62, 63: 밸브 70: 자리
71: 탐지자
본 발명은 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미세 반응이나 분석을 위한 바이오 미세전기기계 소자(Bio-MEMS)에 적용되는 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
최근들어 바이오 기술(Biotechnology)이 발달함에 따라 DNA 등을 이용하여 질병을 진단할 수 있는 의료용 마이크로 소자(Lab-on-a-chip)에 관한 연구가 증가하고 있으며, 실시간 진단과 일회용 사용이 가능하도록 하기 위해 소형화 및 저가격화가 추구되고 있다.
DNA를 이용하여 질병을 진단하는 의료용 마이크로 소자는 세포 분해, DNA 증폭(주로 PCR(Polymerase Chain Reaction)), 반응 조절(reaction control), 유체 이송 등을 통해 질병을 진단하도록 구성된다. 따라서 DNA 처리를 위한 가열 과정이 필요하기 때문에 40 내지 100?? 정도의 온도에서 반응이나 변형되지 않는 재료로 제작되어야 한다. 또한, 대부분 실시간 진단을 위해 휴대용 배터리로 동작되어야 하기 때문에 전력 소모가 적고 분석 시간이 짧아야 한다. 따라서 열적 고립이 가능하면서 열질량이 적은 구조로 설계 및 제작되어야 한다.
이와 같은 요구를 만족시키기 위해 종래에는 공정 기술이 이미 확보되어 있고 미세 패턴 형성에 유리한 반도체 제조 기술을 적용할 수 있는 실리콘이나 유리를 이용하였다.
미국특허 제5,589,136호(Northrup et al., 1996. 12.) 및 미국특허 제5,716,842호(Baier Volker et al., 1998. 2.)는 실리콘 에칭 기술을 이용하여 제작한 다수의 챔버를 구비하는 열순환 소자들을 제공한다. 상기 열순환 소자들은 실리 콘으로 제작될 경우 우수한 성능을 가진다. 그러나 반도체 제조 공정이 가능한 고청도의 실험실과 고비용의 장비들을 필요로 하기 때문에 제작 비용과 시간이 많이 소요되어 일회용 의료 진단 도구로는 사용이 어렵다. 또한, 상기 열순환 소자들은 반응챔버마다 히터가 구비되어 있지만, 반응챔버 간의 열적 고립 특성이 제한되기 때문에 열적 크로스 토크(cross-talk)가 발생하는 문제점을 가진다. 따라서 독립된 온도 순환 규칙을 갖는 여러 반응챔버를 구비하는 구조에는 적용이 어렵다.
유리 기판을 이용하여 미세 전기영동소자(Capillary electrophoresis (CE))와 반응챔버가 결합된 시스템을 제작하고, 유리 기판 상에서 DNA 증폭(PCR)을 실시하였다(UC Berkeley 대학의 R.A. Mathies 그룹, "Single-molecule DNA amplification and analysis in an integrated microfluidic device", Analytic Chemistry, 2001. 2. 1.). 그러나 이 기술은 유리 기판을 가공하기 어렵기 때문에 열 질량이 작은 가열 박막을 만들기 어려우며, 전력 소모가 크고, 반응 속도가 아주 느려서 별도의 PID 제어기를 부가해야 하는 문제점이 있다.
상술한 바와 같이 실리콘이나 유리를 사용하면 열적 고립 특성이 낮고 기판의 가공이 어려운 단점이 있다. 또한, 실리콘이나 유리의 가격이 높기 때문에 제조 비용이 많이 소요된다. 따라서 제조 비용이 낮고, 통상적인 반도체 제조 공정을 적용할 수 있으며, 열 질량을 크게 감소시킬 수 있는 새로운 소재의 개발이 요구된다.
본 발명의 목적은 실리콘이나 유리보다 가격이 낮으며 반도체 제조 공정을 적용할 수 있는 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 반도체 제조 공정이 적용될 수 있는 정도의 평탄도를 가지며 열 질량이 낮은 박막 형태의 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기는 플라스틱 기판; 상기 플라스틱 기판 상에 형성된 히터; 상기 히터에 전원을 공급하기 위하여 상기 플라스틱 기판 상에 형성된 전극들; 상기 히터와 인접된 부분의 상기 플라스틱 기판 상에 형성된 온도센서; 상기 전극, 히터 및 온도센서를 포함하는 전체 상부면에 위치하며, 상기 전극들의 일부분이 노출되도록 형성된 절연막을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기의 제조 방법은, 플라스틱 기판을 제공하는 단계, 상기 플라스틱 기판의 일면에 지지기판을 부착하는 단계, 상기 플라스틱 기판의 다른 일면에 히터, 상기 히터에 전원을 공급하기 위한 전극들 및 온도센서를 형성하는 단계, 전체 상부면에 절연막을 형성한 후 상기 전극들의 일부분이 노출되도록 상기 절연막을 패터닝하는 단계, 상기 지지기판을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 플라스틱 기판은 고분자 물질이 제공되는 단계, 및 화학적기계적연마 공정으로 각 면들이 연마된 금형을 이용하여 상기 고분자 물질을 박막 형태로 성형하는 단계를 통해 제작된 것을 특징으로 한다.
플라스틱은 실리콘이나 유리보다 가격이 낮고 가공이 용이하며 열전도율이 극히 낮은 장점을 가진다. 그러나 플라스틱은 열에 약하고 표면의 평탄도가 낮기 때문에 반도체 제조 공정을 적용하여 열질량이 낮은 구조물을 제작하기 어렵다. 따라서 바이오 미세전기기계 소자(Bio-MEMS) 분야에서 미소 유체 소자의 유로, 채널, 챔버 등과 같은 구조체에 국한되어 적용되고 있을 뿐 의료용 마이크로 소자(Lab-on-a-chip)의 가열체에는 적용되지 못하였다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 실시예는 이 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서, 여러가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 반도체 제조 공정을 적용할 수 있을 정도의 평탄도와 낮은 열질량을 갖는 박막 형태의 플라스틱 기판을 제공하기 위하여 COC(cyclo olefin copolymer), PMMA(polymethylmethacrylate), PC(polycarbonate), COP(cyclo olefin polymer),LCP(liquid Crystalline Polymers), PDMS(polydimethylsiloxane), PA(polyamide),PE(polyethylene),PI(polyimide),PP(polypropylene),PPE(polyphenyleneether), PS(polystyrene), POM(polyoxymethylene),PEEK(polyetheretherketone), PES(polyethylenephthalate),PET(polyethylenephthalate), PTFE(polytetrafluoroethylene), PVC(polyvinylchloride), PVDF(polyvinylidene fluoride),PBT(polybutyleneterephthalate), FEP(fluorinated ethylenepropylene), PFA(perfluoralkoxyalkane) 등의 폴리머 물질을 이용한다. 상기 폴리머 물질 또는 상기 폴리머 물질들의 혼합물질은 반도체 제조 공정에 사용되는 화학물질에 대해 변형이나 반응을 나타내지 않는 내성을 가진다.
따라서 상기 폴리머 물질 또는 상기 폴리머 물질들의 혼합물질을 화학적기계적연마(Chemo-Mechanical Polishing; CMP) 공정 등으로 제작한 금형을 사용하여 0.01㎛ 내지 0.1㎜의 두께로 성형함으로써 반도체 제조 공정을 적용할 수 있을 정도의 평탄도와 낮은 열질량을 갖는 박막 형태의 플라스틱 기판을 제작할 수 있다.
본 발명은 반도체 제조 공정 등에 적용되는 화학적기계적연마(CMP) 공정으로 각 면들을 연마하여 매우 높은 평탄도를 갖는 금형을 이용함으로써 성형을 통해 제작되는 플라스틱 기판의 표면 평탄도가 반도체 제조 공정을 적용할 수 있을 정도로 매우 높게 유지된다. 실험결과 반도체 제조 공정을 적용하여 0.01 마이크로미터(㎛) 정도의 두께를 가지는 플라스틱 기판에 1 마이크로미터(㎛)의 폭을 가지는 미세패턴을 형성할 수 있었다.
또한, 본 발명은 성형 방법으로 두께를 0.01㎛ 내지 0.1㎜ 정도로 매우 얇게 제작할 수 있기 때문에 플라스틱 기판이 가지는 열질량이 낮아 가열체에 적용될 경우 열적 고립(thermal isolation) 특성을 높게 유지할 수 있다.
상기 성형 방법으로는 사출성형(Injection Molding), 핫 엠보싱(Hot Embossing), 캐스팅(Casting), 광성형(Stereolithography), 레이저 어블레이션(Laser Ablation), 쾌속조형(Rapid Prototyping) 등의 방법을 이용할 수 있다. 그러나 성형 방법이 아닌 스핀코팅(spin coating), 실크스크린, NC(Numerical Control) 머시닝과 같은 전통적인 기계가공법이나, 포토리소그라피(Photolithography) 공정과 식각 공정을 통해 제작할 수도 있다.
그러면 본 발명에 따라 제작된 플라스틱 기판을 미소 가열기에 적용한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1a는 본 발명의 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기의 제 1 실시예를 설명하기 위한 단면도이다.
본 발명에 따라 제작된 플라스틱 기판(10) 상에 다수의 전극(12a, 12b, 14)이 형성되고, 상기 전극(12a, 12b, 14) 사이의 상기 플라스틱 기판(10) 상에 히터(16) 및 온도센서(18)가 형성된다. 상기 전극(12a, 12b, 14), 히터(16) 및 온도센서(18)를 포함하는 전체 상부면에는 절연막(20)이 형성되며, 상기 절연막(20)은 상기 전극(12a, 12b, 14)의 소정 부분이 노출되도록 패터닝된다.
도 1b는 본 발명의 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기의 제 2 실시예를 설명하기 위한 단면도로서, 도 1a의 미소 가열기에서 열적 고립 특성을 향상시키기 위해 소정 부분의 상기 절연막(20)과 플라스틱 기판(10)의 일부 또는 전부를 제거한 상태를 도시한다. 상기 소정 부분으로 상기 히터(16) 주변부가 바람직하다.
도 2a는 도 1a에 도시된 미소 가열기의 단면 SEM 사진이다.
도 2b는 PES로 이루어진 플라스틱 기판(10)에 제작된 미소 가열기의 전면 SEM 사진으로, 압출 성형법으로 제작된 투명한 플라스틱 기판(10) 상에 히터, 전극, 온도 센서 등이 미소 패턴으로 형성되며, 전체 상부면에는 절연막(20)이 형성된다.
도 2c는 COC로 이루어진 플라스틱 기판(10)에 제작된 미소 가열기의 전면 SEM 사진으로, 압출 성형 방법으로 제작된 플라스틱 기판(10) 상에 히터, 전극, 온도 센서 등이 미소 패턴으로 형성되며, 전체 상부면에는 절연막(20)이 형성된다.
도 2d는 미세 패턴으로 이루어진 히터(16)와 온도센서(18) 부분을 확대한 SEM 사진으로, 플라스틱 기판(10) 상에 포토리소그라피 공정으로 5 마이크로미터(㎛)의 선폭을 갖는 미세 패턴을 형성하였다. 본 발명의 플라스틱 기판(10)을 이용하는 경우 포토리소그라피 공정으로 수 마이크로미터(㎛) 정도의 선폭을 갖는 미세 패턴을 형성할 수 있음을 보여준다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3a를 참조하면, 플라스틱 기판(10)의 일면에 지지기판(8)을 부착한다. 이 때 상기 지지기판(8)을 부착하기 위해 상기 플라스틱 기판(10) 상에 접착 및 탈착이 용이한 접착층(9)을 형성하거나, 점착제, 초음파 접합 및 열접합 방법 등을 이용할 수 있다.
상기 플라스틱 기판(10)은 유연성이 높다. 그러므로 반도체 제조 공정을 적용하기 위해서는 실리콘이나 유리와 같이 단단한 물질로 이루어진 지지기판(8)을 상기 플라스틱 기판(10)에 부착하는 것이 유리하다.
도 3b를 참조하면, 상기 플라스틱 기판(10)의 다른 일면에 금과 같은 금속을 증착하여 금속층을 형성한 후 포토리소그라피 공정으로 패터닝하여 전극(12a, 12b, 14), 히터(16) 및 온도센서(18)를 각각 형성한다. 상기 전극(12a, 12b, 14)에는 상 기 히터(16)를 가열하기 위해 전원이 공급되며, 상기 온도센서(18)는 상기 히터(16)의 가열 온도를 감지한다.
도 3c를 참조하면, 전체 상부면에 절연막(20)을 형성한 후 포토리소그라피 공정을 이용하여 상기 전극(12a, 12b, 14)의 소정 부분이 노출되도록 상기 절연막(20)을 패터닝한다. 상기 전극(12a, 12b, 14)의 노출된 부분이 패드로 이용된다.
도 3d를 참조하면, 상기 지지기판(8)을 제거함으로써 상기 플라스틱 기판(10) 상에 전극(12a, 12b, 14), 히터(16) 및 온도센서(18)를 포함하는 미소 가열기가 완성된다.
도 3e를 참조하면, 도 3d와 같이 미소 가열기를 제조한 후 소정 부분의 상기 절연막(20)과 플라스틱 기판(10)의 일부 또는 전부를 제거할 수 있다. 즉, 상기 히터(12) 주변부의 상기 절연막(20)과 플라스틱 기판(10)의 일부를 제거하여 상기 히터(12)를 이격시킴으로써 열적 고립 특성이 향상된다.
도 4는 본 발명에 따른 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기의 제 3 실시예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1a 또는 도 1b와 같이 제조된 두개의 미소 가열기를 서로 대향되도록 위치시킨 후 중간에 유로 제어를 위한 연결관(30)을 삽입한 상태에서 결합한다. 상기 연결관(30)에 의해 두개의 미소 가열기 사이에는 반응챔버(26)가 형성된다. 이 때 상기 미소 가열기의 상기 절연막(20) 상에 각각 접착층(19)을 형성하여 상기 연결관(30)이 부착되도록 할 수 있다.
도 4의 미소 가열기는 제작이 용이하기 때문에 단일 공정으로 어레이(array) 형태의 미소 가열기를 제조할 수 있다.
도 5a는 본 발명에 따른 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기의 제 4 실시예를 설명하기 위한 단면도이고, 도 5b는 도 5a에 도시된 미소 가열기의 일부분을 절취한 사시도이다.
도 1a 또는 도 1b와 같이 제조된 미소 가열기의 상기 절연막(20) 상에 반응챔버(21)를 구비하는 플라스틱 구조물(24)이 결합된다. 상기 미소 가열기에 상기 플라스틱 구조물(24)을 결합하기 위해 상기 절연막(20) 상에 접착층(29)을 형성하여 상기 플라스틱 구조물(24)이 부착되도록 한다.
상기 접착층(29)으로는 액체형의 접착재료나 분말형이나 종이와 같은 얇은 판 형태의 접착재료를 사용할 수 있다. 액체형의 접착재료를 사용하는 경우 반응챔버(21)로 주입된 유체가 미세한 틈새나 공극을 통해 외부로 빠져나오거나 다른 곳으로 흘러 들어가지 않도록 반응챔버(21)와 유로(28) 부분이 완벽하게 접합되도록 해야 한다. 또한, 클립 형태의 부가적인 구조물(미도시)을 이용하여 상기 미소 가열기에 상기 플라스틱 구조물(24)을 체결하거나, 상기 미소 가열기와 플라스틱 구조물(24)에 양각 모양의 홈과 음각 모양의 홈을 형성하여 체결할 수 있으며, 상기 미소 가열기와 플라스틱 구조물(24) 사이에 탄성을 가지는 폴리머층(도시안됨)을 삽입하여 틈새가 발생하지 않도록 할 수 있다. 또한, 생화학 물질의 변성을 방지하기 위하여 상온 또는 저온 접합이 필요한 경우 압력만으로 접합이 가능한 점착제(Pressure Sensitive Adhesive)를 사용하거나, 초음파 에너지를 이용하여 국부적 용융 접합을 이루는 초음파 접합(Ultrasonic Bonding) 방법 또는 열을 이용하여 국 부적 용융 접합을 이루는 열접합(Thermal Bonding) 방법 등을 이용할 수 있다.
상기 플라스틱 구조물(24)이 상기 미소 가열기에 결합됨에 따라 상기 반응챔버(21)의 내부는 밀폐되며, 상기 반응챔버(21)는 유로(28)를 통해 유체 주입구 및 유체 배출구(도시안됨)에 연결된다. 따라서 상기 반응챔버(21)의 내부가 상기 히터(16)에 의해 가열될 수 있는데, 상기 반응챔버(21) 내부의 온도는 상기 온도센서(18)에 의해 감지되어 원하는 온도로 유지된다. 상기 반응챔버(21) 내부의 온도가 일정하게 유지되는 상태에서 상기 유체 주입구를 통해 상기 반응챔버(21)로 유체가 주입되고, 반응이 완료된 유체는 상기 유체 배출구를 통해 외부로 배출된다.
도 6a는 본 발명에 따른 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기의 제 5 실시예를 설명하기 위한 단면도이고, 도 6b는 도 6a에 도시된 미소 가열기의 일부분을 절취한 사시도이다.
도 1a 또는 도 1b와 같은 구조를 가지는 미소 가열기(A1 내지 A3)가 어레이 형태로 배열되고, 상기 미소 가열기의 상기 절연막(20) 상에 어레이 형태로 배열된 다수의 반응챔버(31)를 구비하는 플라스틱 구조물(34)이 접착층(39)에 의해 결합된다. 상기 플라스틱 구조물(34)의 반응챔버(31)가 상기 미소 가열기(A1 내지 A3)의 히터(16)에 각각 대응되도록 결합됨에 따라 상기 반응챔버(31)의 내부가 밀폐된다. 상기 반응챔버(31)는 유로(38)를 통해 유체 주입구 및 유체 배출구(도시안됨)에 연결된다.
도 7은 본 발명에 따른 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기의 제 6 실시예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1a 또는 도 1b와 같이 제조된 미소 가열기의 상기 절연막(20) 상부에 반응챔버(41)를 구비하는 플라스틱 구조물(44)이 위치된다. 이 때 상기 플라스틱 구조물(44)의 반응챔버(41) 저면이 상기 미소 가열기의 히터(16)와 대응되도록 위치된다.
도 8a는 본 발명에 따른 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기의 제 7 실시예를 설명하기 위한 단면도이고, 도 8b는 도 8a에 도시된 미소 가열기의 일부분을 절취한 사시도이다.
도 1a 또는 도 1b와 같이 제조된 미소 가열기의 하부에 반응챔버(51)를 구비하는 플라스틱 구조물(54)이 결합되고, 상기 플라스틱 구조물(54)에는 상기 반응챔버(51)가 밀폐되도록 플라스틱 구조물(50)이 결합된다. 이 때 상기 미소 가열기의 히터(16)와 온도센서(18)에 반응챔버(51)가 대응되도록 한다.
상기 플라스틱 구조물(54)에 플라스틱 구조물(50)을 결합하기 위해 상기 플라스틱 구조물(54)과 플라스틱 구조물(50) 사이에 접착층(49)을 형성할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기의 제 8 실시예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1a 또는 도 1b와 같이 제조된 미소 가열기의 상기 절연막(20) 상부에 유체 제어를 위해 유체 주입구 및 배출구가 형성된 반응챔버(61a 및 61b)를 구비하는 플라스틱 구조물(64a 및 64b)이 순차적으로 적층되고, 상기 플라스틱 구조물(64a)의 유체 주입구 및 배출구에는 유체의 흐름을 제어하기 위한 밸브(62 및 63)가 각각 설치된다. 상기 절연막(20)과 플라스틱 구조물(64a) 그리고 상기 플라스틱 구조 물(64a)과 플라스틱 구조물(64b) 사이에 결합을 위해 접착층(59 및 69)을 형성한다. 이와 같이 구성된 미소 가열기는 마이크로 펌프로 사용될 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명에 따른 플라스틱 기판을 이용한 마이크로 어레이(microarray)를 설명하기 위한 사시도이다.
도 10a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 플라스틱 기판(10) 상에 수천개의 유전자나 단백질 간의 상호 작용을 동시에 감지하기 위해 표면 처리된(표면 개질을 통한 친수성 조절 혹은 부가적인 금속 코팅된) 다수의 자리(site; 70)가 어레이 형태로 배열된다. 상기 자리(70)에는 도 10b에 도시된 바와 같이 DNA, 단백질 등의 바이오 분자로 이루어진 탐지자(probe; 71)가 형성된다.
상기 자리(70)는 상기 플라스틱 기판(10)의 표면을 선택적으로 처리하여(친수성(hydrophilicity) 혹은 소수성(hydrophobicity)으로 개질) 탐지자(71)를 선택적으로 배열할 수 있도록 하거나, 상기 플라스틱 기판(10) 상에 금이나 백금과 같은 금속을 증착한 후 포토리소그라피 공정으로 패터닝하여 수 마이크로미터(㎛) 정도의 크기로 형성할 수 있다. 상기 마이크로 어레이는 유전자 발현, 질병 진단, 신약 개발, 독성물질 반응 규명 등에 응용될 수 있다.
이상에서와 같이 상세한 설명과 도면을 통해 본 발명의 최적 실시예를 개시하였다. 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 반도체 제조 공정에 사용되는 화학물질에 대한 내성을 갖는 고분자 물질을 반도체 제조 공정 등에 적용되는 화학적기계적연마(CMP) 공정으로 각 면들이 연마되어 매우 높은 평탄도를 갖는 금형으로 성형하여 표면의 평탄도가 반도체 제조 공정을 적용할 수 있을 정도로 매우 높게 유지되며 열질량이 낮은 박막 형태의 플라스틱 기판을 제작한다.
따라서 실리콘이나 유리보다 가격이 낮은 플라스틱을 이용하고, 이미 확보되어 있는 반도체 제조 공정을 용이하게 적용함으로써 제조 단가가 낮은 일회용 의료 진단 도구를 대량으로 제공할 수 있게 된다. 또한, 표면의 평탄도가 매우 높고 두께가 얇은 본 발명의 플라스틱 기판을 이용하여 미소 가열기를 제조하면 미세패턴의 형성이 가능하고 열적 고립 특성, 열응답 특성, 온도 분포 특성이 높기 때문에 의료용 진단 도구의 성능을 향상시킬 수 있다.
Claims (11)
- 플라스틱 기판;상기 플라스틱 기판 상에 형성된 히터;상기 히터에 전원을 공급하기 위하여 상기 플라스틱 기판 상에 형성된 전극들;상기 히터와 인접된 부분의 상기 플라스틱 기판 상에 형성된 온도센서;상기 전극, 히터 및 온도센서를 포함하는 전체 상부면에 위치하며, 상기 전극들의 일부분이 노출되도록 형성된 절연막을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 플라스틱 기판은 COC, PMMA, PC, COP, LCP, PDMS, PA, PE, PI, PP, PPE, PS, POM, PEEK, PES, PET, PTFE, PVC, PVDF, PBT, FEP 및 PFA 중 하나 또는 이들의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 플라스틱 기판은 0.01㎛ 내지 0.1㎜의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기.
- a) 플라스틱 기판을 제공하는 단계,b) 상기 플라스틱 기판의 일면에 지지기판을 부착하는 단계,c) 상기 플라스틱 기판의 다른 일면에 히터, 상기 히터에 전원을 공급하기 위한 전극들 및 온도센서를 형성하는 단계,d) 전체 상부면에 절연막을 형성한 후 상기 전극들의 일부분이 노출되도록 상기 절연막을 패터닝하는 단계, 및e) 상기 지지기판을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기의 제조 방법.
- 제 4 항에 있어서, 상기 a) 플라스틱 기판을 제공하는 단계에서, 상기 플라스틱 기판은, 화학적기계적연마 공정으로 각 면들이 연마된 금형을 이용하여 고분자 물질을 박막 형태로 성형함으로써 제작된 것을 특징으로 하는 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기의 제조 방법.
- 제 5 항에 있어서, 상기 고분자 물질은 COC, PMMA, PC, COP, LCP, PDMS, PA, PE, PI, PP, PPE, PS, POM, PEEK, PES, PET, PTFE, PVC, PVDF, PBT, FEP 및 PFA 중 하나 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기의 제조 방법.
- 제 4 항에 있어서, 상기 지지기판을 부착하기 위해 상기 플라스틱 기판 상에 접착층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기의 제조 방법.
- 제 4 항에 있어서, 상기 단계 e)를 수행한 후 열적 고립 특성을 향상시키기 위해 소정 부분의 상기 절연막과 상기 플라스틱 기판을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기의 제조 방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 소정 부분은 상기 히터 주변부인 것을 특징으로 하는 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기의 제조 방법.
- 제 4 항에 있어서, 상기 플라스틱 기판은 0.01㎛ 내지 0.1㎜의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기의 제조 방법.
- 제 4 항에 있어서, 상기 플라스틱 기판에 상기 지지기판을 부착하기 위해 점착제, 초음파 접합 및 열접합 방법 중 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 기판을 이용한 미소 가열기의 제조 방법.
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