KR20080075684A - 마이크로 어레이 및 그 제조 방법 - Google Patents

마이크로 어레이 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20080075684A
KR20080075684A KR1020070014935A KR20070014935A KR20080075684A KR 20080075684 A KR20080075684 A KR 20080075684A KR 1020070014935 A KR1020070014935 A KR 1020070014935A KR 20070014935 A KR20070014935 A KR 20070014935A KR 20080075684 A KR20080075684 A KR 20080075684A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fine particles
substrate
probe
probe cell
fine particle
Prior art date
Application number
KR1020070014935A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100891095B1 (ko
Inventor
김원선
하정환
지성민
김경선
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020070014935A priority Critical patent/KR100891095B1/ko
Priority to EP08002295A priority patent/EP1958689A1/en
Priority to US12/030,064 priority patent/US20080194423A1/en
Priority to JP2008030986A priority patent/JP2008197104A/ja
Publication of KR20080075684A publication Critical patent/KR20080075684A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100891095B1 publication Critical patent/KR100891095B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6813—Hybridisation assays
    • C12Q1/6834—Enzymatic or biochemical coupling of nucleic acids to a solid phase
    • C12Q1/6837—Enzymatic or biochemical coupling of nucleic acids to a solid phase using probe arrays or probe chips
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0046—Sequential or parallel reactions, e.g. for the synthesis of polypeptides or polynucleotides; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making molecular arrays
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6813—Hybridisation assays
    • C12Q1/6841—In situ hybridisation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00351—Means for dispensing and evacuation of reagents
    • B01J2219/00427—Means for dispensing and evacuation of reagents using masks
    • B01J2219/00432—Photolithographic masks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00351—Means for dispensing and evacuation of reagents
    • B01J2219/00427—Means for dispensing and evacuation of reagents using masks
    • B01J2219/00434—Liquid crystal masks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00457—Dispensing or evacuation of the solid phase support
    • B01J2219/00459—Beads
    • B01J2219/00466—Beads in a slurry
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00497—Features relating to the solid phase supports
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00497—Features relating to the solid phase supports
    • B01J2219/005—Beads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00497—Features relating to the solid phase supports
    • B01J2219/00527—Sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/0054—Means for coding or tagging the apparatus or the reagents
    • B01J2219/00572—Chemical means
    • B01J2219/00576—Chemical means fluorophore
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00585—Parallel processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00596—Solid-phase processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00646—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being bound to beads immobilised on the solid supports
    • B01J2219/00648—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being bound to beads immobilised on the solid supports by the use of solid beads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00659—Two-dimensional arrays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00659—Two-dimensional arrays
    • B01J2219/00662—Two-dimensional arrays within two-dimensional arrays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00675—In-situ synthesis on the substrate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00709—Type of synthesis
    • B01J2219/00711—Light-directed synthesis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00718—Type of compounds synthesised
    • B01J2219/0072—Organic compounds
    • B01J2219/00722—Nucleotides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00718—Type of compounds synthesised
    • B01J2219/0072—Organic compounds
    • B01J2219/00725—Peptides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2563/00—Nucleic acid detection characterized by the use of physical, structural and functional properties
    • C12Q2563/155—Particles of a defined size, e.g. nanoparticles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

광 검출 강도가 개선된 마이크로 어레이 및 그 제조 방법이 제공된다. 마이크로 어레이는 기판, 기판 상에 배치된 복수의 미세 파티클로서, 각 미세 파티클이 일정 간격으로 이격되어 배열되어 있는 복수의 미세 파티클, 및 각 미세 파티클에 커플링된 프로브를 포함한다.
마이크로 어레이, 미세 파티클, 광 결정 구조

Description

마이크로 어레이 및 그 제조 방법{Microarray and method of fabricating the same}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 어레이의 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 어레이의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 나노 파티클을 확대한 확대도이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 마이크로 어레이의 단면도들이다.
도 10 내지 도 15는 도 2에 도시된 마이크로 어레이의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단계별 단면도들이다.
도 16은 도 6에 도시된 마이크로 어레이의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단계별 단면도이다.
도 17 내지 도 19는 도 7에 도시되어 있는 마이크로 어레이의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단계별 단면도들이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 마이크로 어레이 110: 기판
120: 미세 파티클 130: 프로브
140: 링커
본 발명은 마이크로 어레이에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광 검출 강도가 개선된 마이크로 어레이 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
게놈 프로젝트가 발전하면서 다양한 유기체의 게놈 뉴클레오타이드 서열이 밝혀짐에 따라 마이크로 어레이에 대한 관심이 증가하고 있다. 마이크로 어레이는 유전자 발현 분석(expression profiling), 유전자형 분석(genotyping), SNP와 같은 돌연 변이(mutation) 및 다형(polymorphism)의 검출, 단백질 및 펩티드 분석, 잠재적인 약의 스크리닝, 신약 개발과 제조 등에 널리 사용된다.
마이크로 어레이는 기판 상에 고정된 다수개의 프로브를 포함한다. 프로브는 스파팅(spotting)에 의해 직접 고정되거나, 광리소그래피(photolithography)를 이용하여 인-시츄(in-situ) 합성되어 고정된다. 프로브는 타겟 물질과 혼성화될 수 있는 물질이 사용된다. 형광 방출 물질을 포함하는 타겟 물질이 프로브와 혼성화되면, 마이크로 어레이에 형광 방출 물질이 잔류하게 되며, 이를 여기시켜 발광시킴으로써, 혼성화 여부 및 정도가 판독된다.
다른 미세 전자 분야와 마찬가지로 이러한 마이크로 어레이에 대한 최근의 관심은 보다 작은 면적의 기판으로부터 더욱 많은 정보를 판독할 수 있는 것이다. 이를 위해서는 단위 면적당 더욱 많은 양의 프로브가 고정되는 것과, 동일한 혼성 화 양에 대하여 높은 검출 강도를 구현할 것이 요구된다. 따라서, 이를 위한 다양한 방법이 모색되고 있지만, 현재까지 상기 조건을 두루 만족시키는 현실성 있는 제안은 제시되지 않고 있는 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 집적화된 프로브 밀도 및 보강된 광 검출 강도를 갖는 마이크로 어레이를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 집적화된 프로브 밀도 및 보강된 광 검출 강도를 갖는 마이크로 어레이의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 어레이는 기판, 상기 기판 상에 배치된 복수의 미세 파티클로서, 상기 각 미세 파티클이 일정 간격으로 이격되어 배열되어 있는 복수의 미세 파티클, 및 상기 각 미세 파티클에 커플링된 프로브를 포함한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 어레이의 제조 방법은 기판을 제공하고, 상기 기판 상에 복수의 미세 파티클로서, 상기 각 미세 파티클이 일정 간격으로 이격되어 배열되어 있는 복수의 미세 파티클을 배치하고, 상기 각 미세 파티클에 프로브를 커플링하는 것을 포함한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 어레이의 평면도이다. 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 자른 단면도이다. 도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 나노 파티클을 확대한 확대도이다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 어레이의 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예들에 따른 마이크로 어레 이(100)는 기판(110), 기판 상에 배치된 복수의 미세 파티클(120), 및 미세 파티클(120)에 커플링된 다수의 프로브(130)를 포함한다.
기판(110)은 예를 들어, 가요성(flexible) 또는 강성(rigid) 기판일 수 있다. 적용되는 가요성 기판의 예로는 나일론, 니트로셀룰로오스 등의 멤브레인 또는 플라스틱 필름 등을 들 수 있다. 강성 기판으로는 실리콘 기판, 소다 석회 유리로 이루어진 투명 유리 기판 등이 예시될 수 있다. 실리콘 기판 또는 투명 유리 기판의 경우에는 혼성화 과정 동안 비특이적 결합이 거의 일어나지 않는다. 또, 실리콘 기판 또는 투명 유리 기판은 반도체 소자의 제조 공정 또는 LCD 패널의 제조 공정 등에서 이미 안정적으로 확립되어 적용되고 있는 다양한 박막의 제조 공정 및 사진 식각 공정 등이 그대로 적용될 수 있는 장점이 있다.
기판(110)은 프로브 셀 영역(CR) 및 프로브 셀 분리 영역(CIR)을 포함할 수 있다. 기판(110)의 프로브 셀 영역(CR)과 프로브 셀 분리 영역(CIR)은 그 자체로서, 물리적으로 구분되지는 않을 수도 있지만, 프로브(130)의 배치 여부에 의해 구분될 수 있다. 다시 말하면, 프로브 셀 영역(CR)에는 프로브(130)가 배치되고, 프로브 셀 분리 영역(CIR)에는 프로브(130)가 배치되지 않는다. 그리고, 프로브 셀 영역(CR)은 프로브 셀 분리 영역(CIR)에 의해 다수개로 구분될 수 있다. 즉, 프로브 셀 영역(CR)은 프로브 셀 분리 영역(CIR)에 의해 둘러싸여 정의된다.
기판(110) 상의 프로브 셀 영역(CR)에는 복수의 미세 파티클(120)이 배치되어 있다. 미세 파티클(120)은 실질적인 구형 또는 타원체 형상을 가질 수 있다. 미세 파티클(120)이 대체적으로 구형의 형상을 가질 경우, 미세 파티클(120)은 직 경(2r)이 50nm 내지 10,000nm인 나노 파티클 또는 마이크로 파티클일 수 있다. 미세 파티클(120)이 대체적인 타원체 형상을 가질 경우, 미세 파티클(120)은 장경이 50nm 내지 10,000nm인 나노 파티클 또는 마이크로 파티클일 수 있다. 바람직하기로는 각 미세 파티클(120)은 모두 동일한 직경(2r) 또는 장경을 가질 수 있다. 이러한 미세 파티클(120)은 예를 들면, 실리콘 산화물(예컨대, SiO2)이나, 티타늄 산화물(TiO2) 등의 무기물, 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate), 스티렌(styrene), 디메틸 실록산(dimethyl siloxane), 비닐 알코올(vinyl alcohol), 히드록시 메타크릴레이트(hydroxyly methacrylate) 또는 이들의 중합체나 공중합체로 이루어질 수 있다. 또한, 미세 파티클(120)은 이상에서 열거된 물질을 2 이상 포함하여 이루어질 수도 있다.
각 미세 파티클(120)은 예컨대, 이에 제한되는 것은 아니지만, 단층(single layer)으로 배열될 수 있다. 또한 각 미세 파티클(120)은 일정 간격(L)으로 배열되어 있다. 여기서, 상기 간격(L)이란, 이웃하는 미세 파티클(120)의 중심간 거리를 의미한다. 상기 관점에서, 구체적으로 적어도 일 방향으로 이웃하는 미세 파티클(120) 간의 간격(L)은 일정하도록 배열된다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 정사각형 구조를 단위 구조로 하여, 이들 구조가 규칙적으로 반복되는 바둑판 형상으로 배열되어 있을 수 있다. 이 경우, 가로 및 세로 방향으로 이웃하는 미세 파티클(120) 간의 간격(L)이 일정하다.
다른 실시예에 따른 마이크로 어레이(101)에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 정삼각형 구조를 단위 구조로 하여 이들 구조가 규칙적으로 반복되는 형상으로 배 열될 수도 있다. 이 경우, 가로 방향 및 가로 방향에 ±60°의 각도를 갖는 방향으로 이웃하는 미세 파티클(120) 간의 간격(L)은 일정하다.
나아가, 상기한 각 미세 파티클(120)은 일정 간격(L)으로 이격되어 배열될 수 있다. 여기서, 이격되어 배열된다고 함은, 이웃하는 각 미세 파티클(120)은 서로 접촉하지 않으며, 이들 사이에 스페이스가 제공되는 것을 의미한다. 따라서, 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이 이웃하는 미세 파티클(120)간의 간격(L)은 이웃하는 미세 파티클(120)의 반경(r)의 합보다 크다.
상기와 같이 일정 간격(L)으로 서로 이격되어 배열된 미세 파티클(120)들은 광 결정 구조를 이룰 수 있다. 즉, 도 1 또는 도 4에 도시되어 있는, 일정한 굴절률을 갖는 미세 파티클(120) 및 스페이스(122)의 반복 구조는 이들을 통과하는 빛의 강도를 증폭시키는 광 결정 구조와 관계될 수 있다. 여기서, 스페이스(122)는 미세 파티클(120)과 굴절률이 다른 것이 바람직하며, 예를 들어 진공일 수 있다. 다른 예로, 스페이스(122)는 공기에 의해 점유될 수 있다. 스페이스(122)의 최소 폭, 다시 말하면 이웃하는 미세 파티클(120) 간 최단 거리는 10,000nm 이하일 수 있다.
광 결정 구조를 이루는 미세 파티클(120) 배열은 예를 들어 약 150 내지 20,000nm의 미세 파티클(120)의 중심 간 거리(L)를 가질 수 있다. 더욱 구체적으로 광 결정 구조를 갖는 이웃하는 미세 파티클(120)의 중심 간 거리(L)는 예컨대, 다음의 수학식 1로 표시될 수 있다.
Figure 112007013280117-PAT00001
단, 상기 수학식 1에서 L은 이웃하는 미세 파티클의 중심 간 거리이고, λ는 형광 검출된 광의 파장이고, n은 자연수이다.
상기 수학식 1을 만족할 경우, 검출된 빛의 파장이 충분히 증폭된다. 따라서, 미세 파티클(120)의 중심 간 거리(L)는 형광 검출되는 광의 파장(λ)에 따라 다르게 결정될 수 있다. 형광 검출되는 광의 파장(λ)은 예를 들어 300nm 내지 600nm일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 한편, 미세 파티클(120)의 중심 간 거리(L)가 상기 수학식 1에 엄밀하게 제한되는 것은 아니며, 상기 수학식 1은 그에 근사할 경우 증폭되는 정도가 우수할 수 있음을 예시할 뿐이다.
상기한 바와 같은 각 미세 파티클(120)은 표면에 프로브(130)와 커플링할 수 있는 작용기(미도시)를 포함할 수 있으며, 상기 작용기를 통하여 다수의 프로브(130)와 직접, 또는 링커(140)를 개재하여 커플링된다.
프로브(130)는 예를 들어, 올리고머 프로브일 수 있다. 여기서, 올리고머라 함은, 공유 결합된 두개 이상의 모노머(monomer)로 이루어진 폴리머(polymer)로서, 분자량이 대략 1,000 이하인 것일 수 있다. 올리고머는 예컨대, 약 2 내지 500개의 모노머를 포함할 수 있다. 더욱 구체적인 예로서, 올리고머는 약 5 내지 30개의 모노머를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명에서 언급되는 올리고머는 상기 예시된 수치들에 제한되지 아니며, 당업계에서 올리고머로 지칭될 수 있는 것을 모두 포함한 다.
올리고머 프로브의 모노머는 예를 들면, 뉴클레오사이드, 뉴클레오타이드, 아미노산, 또는 펩티드일 수 있다.
상기 뉴클레오사이드 및 뉴클레오타이드는 공지의 퓨린 및 피리미딘 염기를 포함할 뿐만 아니라, 메틸화된 퓨린 또는 피리미딘, 아실화된 퓨린 또는 피리미딘 등을 포함할 수 있다. 상기 염기들로는 아데닌(A), 구아닌(G), 티민(T), 시토신(C)이나, 우라실(U) 등이 예시될 수 있다. 또, 뉴클레오 사이드 및 뉴클레오타이드는 종래의 리보스 및 디옥시리보스 당을 포함할 뿐만 아니라, 하나 이상의 하이드록실기가 할로겐 원자 또는 지방족으로 치환되거나 에테르, 아민 등의 작용기가 결합한 변형된 당을 포함할 수 있다.
상기 아미노산은 자연에서 발견되는 아미노산의 L-, D-, 및 비키랄(nonchiral)형 아미노산 뿐만 아니라, 변형 아미노선(modified amino acid), 또는 아미노산 유사체(analog) 등일 수 있다.
상기 펩티드는 아미노산의 카르복실기와 다른 아미노산의 아미노기 사이의 아미드 결합에 의해 생성된 화합물을 지칭한다.
따라서, 상기 프로브(올리고머 프로브)(130)는 두개 이상의 뉴클레오사이드, 뉴클레오타이드, 아미노산, 펩티드 등으로 이루어질 수 있다.
미세 파티클(120)과 프로브(130) 사이의 커플링을 링커(140)가 매개할 경우, 링커(140)는 미세 파티클(120)과 커플링될 수 있는 작용기 및 프로브(130)와 커플링될 수 있는 작용기를 동시에 포함하는 물질로 이루어질 수 있다. 링커(140)는 혼 성화를 위한 공간적 마진을 제공하는 기능을 할 수 있으며, 이를 위하여 링커(140)의 길이는 예컨대, 6 내지 50atoms일 수 있다. 그러나, 이상의 예시에 제한되는 것은 아니다.
한편, 도면에 도시되지는 않았지만, 본 발명의 몇몇 실시예는 기판 상의 프로브 셀 분리 영역(CIR)에 미세 파티클(120)이 잔류하는 것을 포함한다. 그러나, 이 경우에도 프로브 셀 분리 영역(CIR) 상의 미세 파티클(120)에는 상술한 프로브(130)가 커플링되지 않는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 미세 파티클(120)은 예컨대, 구형이나 타원체로 이루어지며, 프로브(130)는 미세 파티클(120)의 표면에 위치하는 작용기와 커플링되기 때문에, 프로브(130)는 기판(110) 면을 제외한 미세 파티클(120)의 모든 방향에서 커플링될 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(110)의 상측 방향으로만 커플링되는 것이 아니라, 기판의 수평 방향과 그 사이 방향으로도 커플링된다. 즉, 구형이나 타원체의 입체 미세 파티클(120)은 2차원적 구조보다 표면적이 넓기 때문에, 단위 면적당 커플링될 수 있는 프로브(130)의 수도 증가된다. 따라서, 프로브(130) 집적도가 향상될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
나아가, 상술한 바와 같이, 미세 파티클(120)은 광 결정 구조를 이루기 때문에, 동일한 혼성화 강도에 따라 검출되는 빛의 강도가 증가한다. 따라서, 상대적으로 적은 양의 프로브(130)를 집적하더라도 혼성화 여부 검출이 용이한 장점이 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예들에 따른 마이크로 어레이에 대해 설명한다. 이하의 실시예에서, 상술한 도 1 내지 도 3의 실시예와 동일한 구조나 구성 요소에 대해서는 중복 설명을 생략하거나 간략화하기로 하며, 차이점을 중심으로 설명하기로 한다. 도 5 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 마이크로 어레이의 단면도들이다.
먼저, 도 5에 예시되어 있는 마이크로 어레이(102)는 기판(110) 상의 프로브 셀 분리 영역(CIR)에 제1 마스크 패턴(210)이 형성되어 있는 점이 도 2의 마이크로 어레이(100)와 다르다. 즉, 기판(110) 자체의 형상으로 프로브 셀 영역(CR)과 프로브 셀 분리 영역(CIR)이 명확하게 구분되는 것은 아니지만, 프로브 셀 분리 영역(CIR)에 제1 마스크 패턴(210)이 형성됨으로써, 프로브 셀 영역(CR)을 물리적으로 한정한다. 제1 마스크 패턴(210)은 프로브 셀 분리 영역(CIR)을 모두 덮을 수도 있지만, 프로브 셀 분리 영역(CIR)의 일부면만을 덮을 수도 있다. 즉, 몇몇 실시예에 따른 제1 마스크 패턴(210)은 기판의 프로브 셀 분리 영역(CIR)의 일부분을 노출한다.
제1 마스크 패턴(210)은 예를 들면, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산질화막 등으로 이루어질 수 있고, 후속 공정시 상호 작용(interaction) 문제가 없다면 포토레지스트막으로 이루어질 수도 있다. 그러나, 이상의 예시에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 마이크로 어레이는 기판이 기판 표면으로부터 리세스된 리세스 패턴을 포함한다. 예시적으로, 도 6에 도시된 바와 같이 마이크로 어레이(103) 내에 포함된 리세스 패턴(R)은 프로브 셀 영역(CR) 내에 배치될 수 있 다. 리세스 패턴(R)으로부터 상대적으로 돌출된 기판(112)의 표면(s)은 프로브 셀 분리 영역(CIR)에 배치된다. 이러한 구조로부터 나아가, 프로브 셀 영역(CR)과 프로브 셀 분리 영역(CIR)은 물리적인 패턴으로 구분될 수 있게 된다. 그러나, 본 실시예가 프로브 셀 영역(CR)이 리세스 패턴(R)과 일대일 대응되고, 프로브 셀 분리 영역(CIR)이 상대적으로 돌출된 기판(112)의 표면(s)과 일대일 대응되는 경우에만 한정되는 것은 아니다. 즉, 상술한 도 5의 실시예에서와 유사하게, 돌출된 기판(112)의 표면(s)은 프로브 셀 분리 영역(CIR)의 일부분만을 차지하며, 프로브 셀 분리 영역(CIR)의 다른 일부분은 리세스 패턴(R)으로 이루어질 수도 있다.
도 7의 실시예에 따른 마이크로 어레이(104)는 기판(114)이 기판(114) 표면(s)으로부터 리세스된 리세스 패턴(R)을 포함하는 것은 도 6의 실시예와 동일하지만, 리세스 패턴(R)은 도 6의 실시예와는 반대로 프로브 셀 분리 영역(CIR)에 배치되며, 상대적으로 돌출된 기판(114)의 표면(s)이 프로브 셀 영역(CR)에 배치된다. 따라서, 리세스 패턴(R)을 포함하는 프로브 셀 분리 영역(CIR)은 물리적으로 프로브 셀 영역(CR)을 구분한다.
도 8 및 도 9의 실시예는 도 7의 실시예에서 나아가, 프로브 셀 분리 영역(CIR)에 위치하는 리세스 패턴(R)을 매립하는 분리막(220, 230)을 포함하는 경우를 예시한다. 즉, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 마이크로 어레이(105)는 도 8에 도시된 바와 같이 리세스 패턴(R)을 매립함과 동시에 기판(114)의 표면(s)으로부터 상측으로 돌출된 분리막(220)을 포함할 수 있다. 상기 분리막(220)은 LOCOS막일 수 있다. 본 발명의 다른 몇몇 실시예에 따른 마이크로 어레이(106)는 도 9에 도시된 바와 같이 리세스 패턴(R)을 매립하며, 상면이 기판(114)의 표면(s)과 동일한 레벨로 평탄화되어 있는 분리막(230)을 포함할 수 있다. 상기 분리막(230)은 STI막일 수 있다. 그러나, 상기 분리막(220, 230)들이 이상에서 열거된 예시적인 막으로부터 어떠한 제한도 받지 않음은 자명하다.
이하, 상기한 바와 같은 마이크로 어레이들을 제조하는 방법에 대해 설명한다.
먼저, 도 2에 도시된 마이크로 어레이를 제조하는 방법에 대해 설명한다. 도 10 내지 도 15는 도 2에 도시된 마이크로 어레이의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단계별 단면도들이다.
도 10을 참조하면, 기판(110)을 제공하고, 기판(110) 상에 제1 마스크 패턴(210)을 형성한다. 제1 마스크 패턴(210)은 프로브 셀 분리 영역(CIR)을 덮으며, 프로브 셀 영역(CR)을 노출하도록 형성된다. 제1 마스크 패턴(210)은 예를 들어, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산질화막 또는 포토레지스트막 등으로 이루어질 수 있다.
도 11을 참조하면, 기판(110) 상에 미세 파티클 전구체(120a)를 제공한다. 미세 파티클 전구체(120a)는 예를 들면, 실리콘 산화물(예컨대, SiO2)이나, 티타늄 산화물(TiO2) 등의 무기물, 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate), 스티렌(styrene), 디메틸 실록산(dimethyl siloxane), 비닐 알코올(vinyl alcohol), 히드록시 메타크릴레이트(hydroxyly methacrylate) 또는 이들의 중합체나 공중합체로 이루어질 수 있다. 또한, 미세 파티클 전구체(120a)는 이상에서 열거된 물질을 2 이상 포함하여 이루어질 수도 있다.
미세 파티클 전구체(120a)는 구형의 형상을 갖되, 모두 동일한 직경을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 약 150 내지 20,000nm의 직경을 가질 수 있다. 그러나, 본 실시예는 미세 파티클 전구체(120a)가 타원체의 형상을 갖는 것을 배제하지는 않는다.
미세 파티클 전구체(120a)는 예를 들어, 미세 파티클 전구체(120a)를 알코올 등과 같은 용매에 분산시킨 분산액의 형태로 제공될 수 있다. 분산 농도는 예를 들어 0.1% 내지 10%일 수 있다. 분산액의 형태로 제공될 경우, 스핀 코팅 또는 슬릿 코팅의 방법이 이용될 수 있다. 스핀 코팅의 경우, 약 200 내지 1,000rpm의 속도로 코팅될 수 있다.
분산액의 제공은 미세 파티클 전구체(120a)가 단층(single layer)으로 배치되는 조건으로 수행되는 것이 바람직하다. 상기와 같은 스핀 코팅은 때때로, 미세 파티클 전구체(120a)의 단층 배치를 조절하는데에 유리하다.
이어서, 미세 파티클 전구체(120a)를 응집하기 위하여 제공된 미세 파티클 전구체(120a)를 어닐링한다. 어닐링 온도는 예컨대, 약 300 내지 1,000℃일 수 있다. 어닐링 시간은 예컨대, 약 5 내지 24시간 일 수 있다. 어닐링 온도 및 시간에 대한 본 발명의 일 실시예는 각각 500℃ 및 12시간인 경우를 포함한다.
도 12를 참조하면, 미세 파티클 전구체(120a)의 어닐링에 의해, 미세 파티클 전구체(120a)는 응집되어 각 미세 파티클 전구체(120a)가 서로 이격되지 않고 밀착되어 접촉하게 된다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 미세 파티클 전구체(120a)의 응 집에 따라 이웃하는 미세 파티클 전구체(120a)의 중심간 거리는 미세 파티클 전구체(120a)의 반경의 2배가 된다. 따라서, 미세 파티클 전구체(120a)의 크기가 같을 경우, 이웃하는 미세 파티클 전구체(120a)의 중심 간 거리는 일정해진다.
바람직한 실시예에서는 프로브 셀 영역(CR)의 미세 파티클 전구체(120a)는 제1 마스크 패턴(210)들 사이에서 프로브 셀 영역(CR)의 중앙부를 향하여 응집된다. 따라서, 제1 마스크 패턴(210)의 주변부에는 미세 파티클 전구체(120a)가 위치하지 않을 수 있다. 상술한 바와 같이, 프로브 셀 영역(CR)과 프로브 셀 분리 영역(CIR)을 미세 파티클에 커플링된 프로브의 유무로 구별할 때, 제1 마스크 패턴(210)의 주변부는 미세 파티클 전구체(120a)가 존재하지 않으면, 상기 영역은 프로브 셀 분리 영역(CIR)으로 분류될 수 있다. 즉, 프로브 셀 분리 영역(CIR)은 제1 마스크 패턴(210)에 의해 덮이지 않는 노출된 영역을 포함할 수 있다.
도 13을 참조하면, 선택적으로 제1 마스크 패턴(210)을 제거한다. 제1 마스크 패턴(210)의 제거는 제1 마스크 패턴(210)을 이루는 물질에 따라 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1 마스크 패턴(210)이 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산질화막 등으로 이루어진 경우, 습식 식각 등의 방법으로 제거될 수 있다. 제1 마스크 패턴(210)이 포토레지스트막으로 이루어진 경우, 애슁이나 스트립 공정에 의해 제1 마스크 패턴(210)이 제거될 수 있다. 제1 마스크 패턴(210)의 제거는 프로브 셀 영역(CR)에 위치하는 미세 파티클 전구체(120a)를 어택하지 않는 조건에서 수행되는 것이 바람직하다. 따라서, 몇몇 실시예에서는 제1 마스크 패턴(210)을 포토레지스트막으로 형성하고, 애슁이나 스트립 공정에 의해 제거될 것이 추천된다. 이와 같은 제1 마스크 패턴(210)의 제거는 도 11의 단계에서 제1 마스크 패턴(210) 상에 배치될 수 있는 미세 파티클 전구체(120a)를 함께 제거하는 것을 수반할 수 있다.
한편, 도 5의 마이크로 어레이(102)와 같이, 최종 구조물에 제1 마스크 패턴(210)이 잔류하도록 하기 위해서는 상기한 제1 마스크 패턴(210) 제거 단계는 생략될 수 있음은 물론이다.
도 14를 참조하면, 이어서, 미세 파티클 전구체(120a)를 다운사이징(downsizing)하여, 미세 파티클(210)을 형성한다. 미세 파티클 전구체(120a)의 다운사이징은 예컨대, 등방성 식각으로 이루어질 수 있다. 상기 등방성 식각으로는 HF를 이용한 습식 식각이 예시된다. 이와 같은 등방성 식각으로 미세 파티클 전구체(210a)는 모든 방향으로 다운사이징되지만, 그 형상의 관점에서는 미세 파티클 전구체(120a)의 형상이 대체로 유지된다고 할 수 있다. 즉, 미세 파티클 전구체(120a)가 구형 형상을 갖는 경우, 미세 파티클(120)의 경우에도 구형으로 형성되며, 미세 파티클 전구체(120a)가 타원체 형상을 갖는 경우, 미세 파티클(120)도 타원체 형상을 가질 수 있다. 그러나, 등방성 식각의 세부적인 공정 조건에 따라서는 미세 파티클 전구체(120a)로부터 미세 파티클(120)로의 전환이 그 형상의 차이를 유발할 수도 있다. 예를 들면, 구형의 미세 파티클 전구체(120a)를 등방성 식각함으로써, 타원체의 미세 파티클(120)이 형성될 수도 있다. 바람직한 미세 파티클(120)의 형상이 구형이라고 가정할 때, 상기 등방성 식각으로부터 변형되는 형상 차이를 감안하여 미세 파티클 전구체(120a)의 형상을 설정하는 것이 고려될 수 있다.
미세 파티클 전구체(120a)의 다운사이징으로 형성된 미세 파티클(120)은 예를 들면, 50nm 내지 10,000nm의 직경 또는 장경을 갖는 구형 또는 타원체일 수 있다. 이때, 바람직하기로는 각 미세 파티클(120)의 크기는 동일하다. 이와 같이 다운사이징된 미세 파티클(120)은 더 이상 이웃하는 미세 파티클(120)과 밀착되어 접촉하지 않고, 서로 이격된다. 상술한 바와 같이 이웃하는 미세 파티클 전구체(120a)의 중심간 거리가 일정할 경우, 다운사이징된 미세 파티클(120)에서도 중심간 거리는 변함없으므로, 각 미세 파티클(120)은 일정 간격으로 이격되어 배열된다. 상기의 관점에서, 이웃하는 미세 파티클(120)의 중심간 거리(L)는 미세 파티클 전구체(120a)의 직경과 실질적으로 동일할 수 있다. 즉, 이웃하는 미세 파티클의 중심간 거리(L)는 약 150 내지 20,000nm일 수 있다.
이때, 이격된 스페이스는 미세 파티클(120)과는 굴절률이 다른 공기에 의해 점유된다. 이와 같은 미세 파티클(120) 및 스페이스 구조는 상술한 바와 같이 광 검출 강도를 증폭시키는 광 결정 구조를 이루게 된다. 스페이스의 최소 폭, 다시 말하면 이웃하는 미세 파티클 간 최단 거리는 10,000nm 이하일 수 있다. 한편, 본 단계나 후속 단계에서, 선택적으로 상기 기판(110) 상에 미세 파티클 전구체(120a)의 분산액으로부터 유래하는 용매가 잔류하는 경우, 스핀 드라이 등을 이용하여 잔류 용매를 제거하는 것을 더 포함할 수 있다.
도 15를 참조하면, 미세 파티클(120)의 표면을 활성화하여, 미세 파티클(120)의 표면에 프로브와 커플링할 수 있는 작용기(125)를 노출한다. 표면 활성화의 방법으로는 예컨대, 미세 파티클(120)을 황산(H2SO4)으로 약 1시간 동안 클리 닝 처리하는 것을 들 수 있다. 예를 들어 미세 파티클(120)이 실리콘 산화물로 이루어진 경우, 상기와 같은 황산 클리닝에 의해 미세 파티클(120)의 표면에 실라놀(-SiOH)기가 노출될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 계속해서, 작용기(125)가 노출된 미세 파티클(120)에 프로브(130)를 커플링한다. 프로브(130)는 프로브용 모노머의 인-시츄 합성에 의해 커플링될 수 있다. 또한, 프로브의 커플링은 링커에 의해 매개될 수 있다. 프로브의 합성 및 커플링에 대한 더욱 구체적인 방법은 당업계에 널리 공지되어 있는 방법으로부터 용이하게 유추될 수 있을 것이므로, 그 설명은 생략하기로 한다. 상기한 프로브의 커플링 결과, 도 2에 도시된 바와 같은 마이크로 어레이가 완성된다.
도 16은 도 6에 도시된 마이크로 어레이의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단계별 단면도이다.
본 실시예는 기판 상에 제1 마스크 패턴(210)을 형성하는 단계까지는 도 10과 실질적으로 동일하다. 이어서, 도 16을 참조하면, 제1 마스크 패턴(210)을 식각 마스크로 이용하여, 노출된 기판(110)의 표면을 식각한다. 상기 식각에 의해 기판(112)의 프로브 셀 영역(CR)에는 기판(112)의 표면(s)으로부터 리세스된 리세스 패턴(R)이 형성된다. 후속 공정은 기판(110)이 프로브 셀 영역(CR)에 리세스 패턴(R)을 구비하는 것을 제외하고는 도 11 내지 도 15를 참조하여 설명한 실시예와 실질적으로 동일하므로 그 설명은 생략한다.
도 17 내지 도 19는 도 7에 도시되어 있는 마이크로 어레이의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단계별 단면도들이다.
도 17을 참조하면, 먼저, 기판(110)을 제공한다. 이어서, 기판(110) 상에 제2 마스크 패턴(240)을 형성한다. 제2 마스크 패턴(240)은 기판(110) 상의 프로브 셀 영역(CR)을 덮으며, 프로브 셀 분리 영역(CIR)을 노출하도록 형성된다. 그 이외의 것은 상술한 제1 마스크 패턴(210)과 실질적으로 동일하다.
도 18을 참조하면, 제2 마스크 패턴(240)을 식각 마스크로 이용하여, 노출된 기판의 표면을 식각한다. 상기 식각에 의해 기판(114)의 프로브 셀 분리 영역(CIR)에는 기판(114)의 표면(s)으로부터 리세스된 리세스 패턴(R)이 형성된다. 다음, 제2 마스크 패턴(240)을 제거한다. 이어서, 도 11 내지 도 15를 참조하여 설명한 것과 실질적으로 동일한 방법으로 후속 공정을 진행하여 도 7에 도시된 마이크로 어레이를 완성한다.
도 18의 단계 후에, 선택적으로 도 19에 도시된 바와 같이, 제3 마스크 패턴(250)을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다. 제3 마스크 패턴(250)은 상기한 제1 마스크 패턴(210)과 실질적으로 동일하되, 도 18의 단계에서 형성된 리세스 패턴(R)을 매립하는 것일 수 있다. 도 7의 마이크로 어레이(104)를 제조하기 위해서는 제3 마스크 패턴(250)은 후속 공정에서 제거된다. 한편, 후속 공정에서 제3 마스크 패턴(250)이 제거되지 않고 분리막(도 8의 220)으로 잔류하게 되면, 도 8의 마이크로 어레이(105)와 실질적으로 동일한 구조가 형성될 수 있고, 제3 마스크 패턴(250)을 평탄화하여 분리막(도 9의 230)으로 부분 잔류시키게 되면, 도 9의 마이크로 어레이(106)와 실질적으로 동일한 구조가 완성될 수 있다.
한편, 도면으로 도시하지는 않았지만, 도 8의 마이크로 어레이(105)는 또한, LOCOS 공정을 이용하여 형성될 수도 있다. 또, 도 9의 마이크로 어레이(106)는 STI 공정을 이용하여 형성될 수도 있다. 이상의 공정들은 본 기술분야에서 널리 알려져 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들을 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 실시예들에 따른 마이크로 어레이에 의하면, 구형 또는 타원체 형상의 미세 파티클의 표면에 프로브를 커플링시키므로, 단위 면적당 더욱 많은 수의 프로브를 커플링시킬 수 있다. 또한, 미세 파티클들은 광 결정 구조를 이루기 때문에, 동일한 혼성화 강도에 따라 검출되는 빛의 강도가 증가하다. 따라서, 상대적으로 적은 양의 프로브를 집적하더라도 혼성화 여부 검출이 용이한 장점이 있다.

Claims (24)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치된 복수의 미세 파티클로서, 상기 각 미세 파티클이 일정 간격으로 이격되어 배열되어 있는 복수의 미세 파티클; 및
    상기 각 미세 파티클에 커플링된 프로브를 포함하는 마이크로 어레이.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 각 미세 파티클은 상기 기판 상에 단층(single layer)으로 배열되어 있는 마이크로 어레이.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 각 미세 파티클은 광 결정 구조를 이루는 마이크로 어레이.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 이웃하는 미세 파티클의 중심간 거리는 150 내지 20,000nm인 마이크로 어레이.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 각 미세 파티클은 직경이 50nm 내지 10,000nm인 구형, 또는 장경이 50nm 내지 10,000nm인 타원체의 형상을 갖는 마이크로 어레이.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 미세 파티클은 메틸 메타크릴레이트, 스티렌, 디메틸 실록산, 비닐 알코올, 히드록시 메타크릴레이트, 이들의 중합체, 이들의 공중합체, 실리콘 산화물, 및 티타늄 산화물 중 적어도 하나를 포함하는 마이크로 어레이.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 기판은 복수의 프로브 셀 영역 및 상기 프로브 셀 영역을 구분하는프로브 셀 분리 영역을 포함하고,
    상기 복수의 미세 파티클은 상기 프로브 셀 영역 상에 배치되는 마이크로 어레이.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 프로브 셀 분리 영역 상에 형성된 마스크 패턴을 더 포함하는 마이크로 어레이.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 기판은 기판 표면으로부터 리세스된 리세스 패턴을 포함하는 마이크로 어레이.
  10. 기판을 제공하고,
    상기 기판 상에 복수의 미세 파티클로서, 상기 각 미세 파티클이 일정 간격으로 이격되어 배열되어 있는 복수의 미세 파티클을 배치하고,
    상기 각 미세 파티클에 프로브를 커플링하는 것을 포함하는 마이크로 어레이의 제조 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 기판 상에 상기 복수의 미세 파티클을 배치하는 것은,
    상기 기판 상에 복수의 미세 파티클 전구체를 배치하고,
    상기 복수의 미세 파티클 전구체를 다운사이징하여 상기 일정 간격으로 이격되어 배열되어 있는 상기 복수의 미세 파티클을 형성하는 것을 포함하는 마이크로 어레이의 제조 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 복수의 미세 파티클 전구체를 배치하는 것은,
    상기 복수의 미세 파티클 전구체들을 용매에 분산시킨 분산액을 준비하고,
    상기 분산액을 상기 기판 상에 슬릿 코팅 또는 스핀 코팅하는 것을 포함하는 마이크로 어레이의 제조 방법.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 복수의 미세 파티클 전구체를 배치한 후에,
    상기 복수의 미세 파티클 전구체들을 응집시키는 것을 더 포함하는 마이크로 어레이의 제조 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 복수의 미세 파티클 전구체들을 응집시키는 것은 상기 복수의 미세 파티클 전구체를 어닐링하는 것을 포함하는 마이크로 어레이의 제조 방법.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 복수의 미세 파티클 전구체를 다운사이징하는 것은,
    상기 복수의 미세 파티클 전구체를 등방성 식각하는 것을 포함하는 마이크로 어레이의 제조 방법.
  16. 제10 항에 있어서,
    상기 각 미세 파티클에 상기 프로브를 커플링하기 전에,
    상기 각 미세 파티클의 표면을 활성화하여, 상기 프로브와 커플링할 수 있는 작용기를 노출하는 것을 더 포함하는 마이크로 어레이의 제조 방법.
  17. 제10 항에 있어서,
    상기 기판은 복수의 프로브 셀 영역 및 상기 프로브 셀 영역을 구분하는 프로브 셀 분리 영역을 포함하고,
    상기 복수의 미세 파티클은 상기 프로브 셀 영역 상에 배치되는 마이크로 어레이의 제조 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 프로브 셀 분리 영역 상에 마스크 패턴을 형성하는 것을 더 포함하되,
    상기 복수의 미세 파티클은 상기 기판의 상기 마스크 패턴에 의해 정의된 영역 내에 배치되는 마이크로 어레이의 제조 방법.
  19. 제10 항에 있어서,
    상기 각 미세 파티클은 상기 기판 상에 단층(single layer)으로 배열되는 마이크로 어레이의 제조 방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 각 미세 파티클은 광 결정 구조를 이루는 마이크로 어레이의 제조 방법.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 이웃하는 미세 파티클의 중심간 거리는 150 내지 20,000nm인 마이크로 어레이의 제조 방법.
  22. 제10 항에 있어서,
    상기 각 미세 파티클은 직경이 50nm 내지 10,000nm인 구형, 또는 장경이 50nm 내지 10,000nm인 타원체의 형상을 갖는 마이크로 어레이의 제조 방법.
  23. 제10 항에 있어서,
    상기 미세 파티클은 메틸 메타크릴레이트, 스티렌, 디메틸 실록산, 비닐 알코올, 히드록시 메타크릴레이트, 이들의 중합체, 이들의 공중합체, 실리콘 산화물, 및 티타늄 산화물 중 적어도 하나를 포함하는 마이크로 어레이의 제조 방법.
  24. 제10 항에 있어서,
    상기 기판은 기판 표면으로부터 리세스된 리세스 패턴을 포함하는 마이크로 어레이의 제조 방법.
KR1020070014935A 2007-02-13 2007-02-13 마이크로 어레이 및 그 제조 방법 KR100891095B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070014935A KR100891095B1 (ko) 2007-02-13 2007-02-13 마이크로 어레이 및 그 제조 방법
EP08002295A EP1958689A1 (en) 2007-02-13 2008-02-07 Microarray and method of producing the same
US12/030,064 US20080194423A1 (en) 2007-02-13 2008-02-12 Microarray and method of producing the same
JP2008030986A JP2008197104A (ja) 2007-02-13 2008-02-12 マイクロアレイおよびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070014935A KR100891095B1 (ko) 2007-02-13 2007-02-13 마이크로 어레이 및 그 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080075684A true KR20080075684A (ko) 2008-08-19
KR100891095B1 KR100891095B1 (ko) 2009-03-31

Family

ID=39442588

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070014935A KR100891095B1 (ko) 2007-02-13 2007-02-13 마이크로 어레이 및 그 제조 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20080194423A1 (ko)
EP (1) EP1958689A1 (ko)
JP (1) JP2008197104A (ko)
KR (1) KR100891095B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090028023A (ko) * 2007-09-13 2009-03-18 삼성전자주식회사 바이오칩 및 그 제조 방법
CN103592433A (zh) * 2013-11-29 2014-02-19 南京祥中生物科技有限公司 一种生物芯片微阵列布点方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6582921B2 (en) * 1996-07-29 2003-06-24 Nanosphere, Inc. Nanoparticles having oligonucleotides attached thereto and uses thereof
US6506564B1 (en) * 1996-07-29 2003-01-14 Nanosphere, Inc. Nanoparticles having oligonucleotides attached thereto and uses therefor
US6706473B1 (en) * 1996-12-06 2004-03-16 Nanogen, Inc. Systems and devices for photoelectrophoretic transport and hybridization of oligonucleotides
US5922617A (en) * 1997-11-12 1999-07-13 Functional Genetics, Inc. Rapid screening assay methods and devices
JP3944996B2 (ja) * 1998-03-05 2007-07-18 株式会社日立製作所 Ｄｎａプローブアレー
JP2000021870A (ja) * 1998-06-30 2000-01-21 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置
EP1257805B1 (en) * 2000-02-10 2015-10-14 Illumina, Inc. Composition comprising a substrate with multiple assay locations for bead-based simultaneous processing of multiple samples, apparatus comprising the composition, and manufacturing method for the composition
WO2001068834A1 (fr) * 2000-03-16 2001-09-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Detecteur de nucleotides, procede de production dudit detecteur, et procede de formation d'une membrane de particules fines
JP2002311027A (ja) * 2001-04-09 2002-10-23 Hitachi Software Eng Co Ltd ビーズ、ビーズ製造方法、フローサイトメータ及びプログラム
US7469558B2 (en) * 2001-07-10 2008-12-30 Springworks, Llc As-deposited planar optical waveguides with low scattering loss and methods for their manufacture
US20030044801A1 (en) * 2001-09-05 2003-03-06 Harvey Thomas B. Array using microspheres
JP3818265B2 (ja) * 2002-03-04 2006-09-06 株式会社豊田中央研究所 微小物体の光固定化方法、微小物体固定化担体及び微小物体の観察方法
EP1445601A3 (en) * 2003-01-30 2004-09-22 Fuji Photo Film Co., Ltd. Localized surface plasmon sensor chips, processes for producing the same, and sensors using the same
JP4068074B2 (ja) * 2004-03-29 2008-03-26 株式会社東芝 凸凹パターンの形成方法および凸凹パターン形成用部材
JP2005291952A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Kyocera Chemical Corp 生体関連物質固定用粒子およびマイクロアレイ
US7662614B2 (en) * 2005-01-14 2010-02-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Biochip platform including dielectric particle layer and optical assay apparatus using the same
KR100707183B1 (ko) * 2005-02-19 2007-04-13 삼성전자주식회사 나노입자의 적층 구조 및 그 제조 방법
US20100190654A1 (en) * 2006-12-05 2010-07-29 Liquidia Technologies , Inc. Nanoarrays and methods and materials for fabricating same
US9482615B2 (en) * 2010-03-15 2016-11-01 Industrial Technology Research Institute Single-molecule detection system and methods

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008197104A (ja) 2008-08-28
KR100891095B1 (ko) 2009-03-31
EP1958689A1 (en) 2008-08-20
US20080194423A1 (en) 2008-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100891096B1 (ko) 올리고머 프로브 어레이 및 이의 제조 방법
AU2021204165B2 (en) Flow Cells With Hydrogel Coating
US11702695B2 (en) Self assembled patterning using patterned hydrophobic surfaces
AU2018266308B2 (en) Protective surface coatings for flow cells
US20220382147A1 (en) Flow cells and methods for making the same
KR20090028023A (ko) 바이오칩 및 그 제조 방법
KR100891095B1 (ko) 마이크로 어레이 및 그 제조 방법
CA3183193A1 (en) Altering flow cell signals
US7994097B2 (en) Microarray, substrate for microarray and methods of fabricating the same
JP2007298521A (ja) 多機能オリゴマープローブアレイおよびその製造方法
KR100801079B1 (ko) 올리고머 프로브 어레이 및 이의 제조 방법
JP2007298520A (ja) 向上した信号対雑音比と検出強度を示すオリゴマープローブアレイ及びその製造方法
KR100891098B1 (ko) 바이오칩 및 그 제조 방법
KR100891097B1 (ko) 바이오칩 및 그 제조 방법
US20080051298A1 (en) Microarrays including probe cells formed within substrates and methods of making the same
US11886110B2 (en) Imprinting apparatus
US20230259034A1 (en) Flow cells and methods for making the same
JP2008046125A (ja) プローブアレイ、プローブアレイの製造方法およびプローブアレイを利用したサンプル検出方法
KR20090022698A (ko) 기판 상에 실란층을 도포하는 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130221

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140221

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee