KR20080111751A - 고밀도 마이크로 어레이 형성 장치 및 방법 - Google Patents

고밀도 마이크로 어레이 형성 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20080111751A
KR20080111751A KR1020070060082A KR20070060082A KR20080111751A KR 20080111751 A KR20080111751 A KR 20080111751A KR 1020070060082 A KR1020070060082 A KR 1020070060082A KR 20070060082 A KR20070060082 A KR 20070060082A KR 20080111751 A KR20080111751 A KR 20080111751A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
photomask
light
lcd
micro array
image
Prior art date
Application number
KR1020070060082A
Other languages
English (en)
Inventor
정문연
신동호
박세호
표현봉
박선희
Original Assignee
한국전자통신연구원
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 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to KR1020070060082A priority Critical patent/KR20080111751A/ko
Publication of KR20080111751A publication Critical patent/KR20080111751A/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/5302—Apparatus specially adapted for immunological test procedures

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

본 발명은 프로그래머블 LCD 포토마스크가 포함된 축소형 노광 수단을 이용하여 생체분자 또는 고분자 마이크로 어레이를 형성할 수 있는 마이크로 어레이를 형성 장치에 관한 것으로, 이를 위한 본 발명의 마이크로 어레이 형성 장치는 프로그래머블 포토마스크와 상기 포토마스크 상의 이미지를 축소하여 전달하기 위한 축소형 노광 수단 및 상기 축소형 노광 수단에 의한 광합성에 의해 생체분자 또는 고분자 마이크로 어레이를 생성하는 수단을 제공한다.
생체분자 어레이, 마이크로 어레이, 축소형노광장치, LCD, 포토마스크

Description

고밀도 마이크로 어레이 형성 장치 및 방법{APPARATUS FOR FORMING A HIGH DENSITY MICRO ARRAY AND METHOD FOR THE SAME}
도 1은 광합성 방식을 이용해서 올리고뉴클레오타이드를 합성하는 방법을 순차적으로 도시한 도면.
도 2은 LCD를 사용하는 1:1 노광법에 의한 올리고머 합성 개략도.
도 3는 LCD 포토마스크를 사용한 종래기술에 따른 올리고머 합성 시스템을 개략적으로 도시한 개략적으로 도시한 것으로, LCD 포토마스크 패턴과 마이크로 어레이 패턴을 비교하여 도시한 도면.
도 4a는 본 발명의 포토마스크로 사용된 LCD의 UV조사시간에 따른 콘트라스트 특성을 나타낸 그래프.
도 4b는 본 발명의 포토마스크로 사용된 LCD의 UV조사에 따른 투과도-전압 특성을 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명의 LCD 포토마스크가 포함된 축소형 노광 수단을 이용한 마이크로 어레이 형성 장치를 도시한 도면.
도 6은 도 5의 마이크로 어레이 형성 장치의 LCD 포토마스크부터 합성반응용기까지를 확대하여 도시한 도면.
도 7은 동일한 LCD 포토마스크를 사용하여 종래의 1:1 노광법과 본 발명의 축소노광법을 통해서 형성된 마이크로 어레이의 패턴 크기를 비교하여 도시한 도면.
도 8은 종래의 1:1 노광시스템과 본 발명의 축소노광시스템을 비교하여 도시한 도면.
본 발명은 마이크로 어레이 형성 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프로그래머블 LCD 포토마스크가 포함된 축소형 노광 수단을 이용하여 고밀도의 생체분자 또는 고분자 마이크로 어레이를 형성할 수 있는 마이크로 어레이 형성 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 생체분자 혹은 고분자 어레이(array)를 이용하여 여러 종류의 실험을 한 번에 수행하는 작업에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 생체분자 혹은 고분자 어레이의 예로는 폴리펩티드(polypeptide), 탄수화물(carbohydrate), 핵산(nucleic acid; DNA, RNA)의 어레이를 들 수 있다. 이러한 연구를 진행하기 위해서 가장 중요한 것은 기판상에 저렴한 가격으로 고밀도의 마이크로 어레이(micro array)를 형성하는 것이다.
지금까지의 마이크로 어레이를 형성하는 방법에는 마이크로 로봇이 3차원적으로 움직이면서 원하는 위치에 선택적으로 생화학 물질을 떨어뜨리는 스폿팅(spotting) 방식, 원하는 위치에 선택적으로 빛을 쪼임으로써 표면을 변화시켜 표면과 생체분자와의 결합 반응이 특정 위치에만 일어나게 하는 포토리소그라피(photolithography)방식 및 미소전극 어레이(microelectrode array)의 전극 전압을 조절하여 생체분자가 특정 전극에만 고정되도록 하는 전자 어드레싱(electronic addressing) 방식 등이 있다.
마이크로 어레이를 제작하는 방법들 가운데 가장 효과적으로 고밀도 마이크로 어레이를 형성할 수 있는 방법으로, 반도체 제조공정에 사용되는 포토리소그라피 방법을 응용한 광합성(photosynthesis) 방식이 알려져 있다. 일반적으로, 포토리소그라피 방법을 응용한 광합성 방식에는 포토마스크(photomask)가 이용되는데, 미국의 Affymetrix 회사는 25mer의 DNA 올리고머를 합성하는데 무려 80~100여 장의 포토마스크가 사용된다. 그리고, 그 포토마스크는 크롬(chromium; Cr)을 패터닝한 것이다. 그런데, 크롬을 패터닝한 포토마스크의 생산가격이 비싸기 때문에 100여장의 포토마스크를 사용하게 되면, 그만큼 마이크로 어레이의 가격을 상승시키는 주요 원인이 된다.
따라서, 독일의 Febit 회사는 디스플레이에 이용되고 있는 디지털 마이크로미러 어레이(digital micromirror array) 장치를 이용하여 크롬 포토마스크를 대체하는 이른바 마스크리스 리소그라피(maskless lithography)방법을 사용함으로써, 단 1개의 디지털 마이크로미러 어레이 장치로 100여장의 크롬 포토마스크를 대체하 고 있다.
한편, 마스크리스 리소그라피 방법으로서, 디지털 마이크로미러 어레이장치 대신에 액정디스플레이(Liquid Crystal Display, 이하 'LCD'라함)를 포토마스크로 사용하는 방법도 있다. LCD 포토마스크는 디지털 마이크로미러 어레이장치와 같이 컴퓨터에 의해 콘트롤되어 자유자재로 패턴을 발생시키는 프로그래머블 포토마스크(programmable photomask) 이다. 따라서, 한장의 LCD 포토마스크를 사용하여 마이크로 어레이의 제작이 가능하다.
도 1은 광합성 방식을 이용해서 올리고뉴클레오타이드(oligonucleotides)를 합성하는 방법을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 기판(12) 상에 하이드록실기(OH)를 고정한 다음, UV투과영역이(11)이 패터닝된 포토마스크(10)를 기판(12) 상부에 배치한 후, 하이드록실 그룹이 5`-보호기(protecting group; MeNPOC, NPPOC; 14)을 갖는 포스포라미다이트(phosphoramidite, 16)의 3`부위와 커플링(coupling)시킨 후, UV광(ultraviolet, 13)를 조사하면, UV광에 의하여 5`-보호기(14)가 당으로부터 분리(deprotecting, 15)된다. 이러한, 탈보호(Deprotection)와 포스포라미다이트(16)의 커플링을 1 사이클(cycle)로 하여 N번 반복하면 N mer의 올리고뉴클레오타이드를 형성하게 된다.
이어서, 도 1의 화학식은 일반적인 올리고뉴클레오타이드 합성에 사용되는 보호기(14)인 5`-NPPOC(2-(-nitrophenyl)-propoxycarbonyl)이 3`-OH에 연결되고, UV에 의하여 분리(15)된 후, 다음 포스포라미다이트(16)가 추가될 수 있도록 하이드록실 그룹으로 바뀌는 단계를 나타낸 것이다.
도 2은 LCD를 사용하는 1:1 노광법에 의한 올리고머 합성 개략도이다.
도 2를 참조하면, 올리고머 합성장치는 임의의 패턴이 형성되는 LCD 포토마스크(20), LCD 포토마스크(20) 상·하부에 형성된 UV용 편광판(21, 22), 하부 UV용 편광판(22)과 밀착되도록 형성된 유리기판(23), 유리기판(23)의 하부에 위치하며 포스포라미다이트, 세정액, 커플링 엑티베이터(coupling activator), 산화제(oxidizer)등의 액상 합성반응용액이 채워져 실질적으로 올리고머가 합성되는 영역인 합성반응용기(도시 생략)로 구성된다. 유리기판(23) 하부에 DNA 올리고머 마이크로 어레이(25)가 형성되고, UV(24)광을 국부적으로 조사하여 포스포라미다이트의 5`-보호기(protecting group)을 제거하고, 이 제거된 부위에 다른 DNA를 커플링하는 과정을 반복하여 수~수십 개(mer)의 싱글 스탠드(single-strand) DNA가 합성된다.
도 3는 LCD 포토마스크를 사용한 종래기술에 따른 올리고머 합성 시스템을 개략적으로 도시한 것으로, LCD 포토마스크 패턴과 마이크로 어레이 패턴이 함께 도시되어 있다.
도 3를 참조하면, UV광원(30), UV광원(30)에서 발생된 UV광을 LCD 포토마스크(32) 전면에 조사하기 위한 렌즈(lens, 31), 임의의 패턴이 형성되는 LCD 포토마스크(32), LCD 포토마스크(32)와 밀착되어 형성된 유리기판(34), 유리기판(34)상에 형성된 마이크로 어레이(35), 실질적으로 올리고머가 합성되는 합성반응용기(37) 및 합성반응용기(37)에 유입되는 합성반응용액으로 구성되어 있다.
여기서, LCD 포토마스크(32)는 예컨대, 컴퓨터에 내장된 패턴 발생 소프트웨 어와 같은 제어수단에 의해서 생성된 이미지를 갖는다. 도 3에서는 평면도(33)에 도시된 바와 같이,“T"자형 이미지를 갖는 LCD 포토마스크(32)를 일례로 나타내었다. 이때, LCD 화소(pixel)들 중 "T"자 부분만 UV 투과가 차단된 상태(OFF상태)이고, 나머지 화소들은 UV가 투과하는 화소들이다.
여기서, 종래기술은 LCD 포토마스크(32)와 마이크로 어레이가 형성되는 유리기판(34)이 밀착되어 있기 때문에, 마이크로 어레이의 평면도(36)에 도시된 바와 같이 LCD의 화소 크기가 마이크로 어레이의 스폿(spot)크기와 거의 같다. 즉, LCD의 화소 크기 및 LCD의 화소 어레이 면적이 마이크로 어레이(35)의 스폿 크기 및 스폿 어레이 면적과 거의 같다. 즉, 1:1 투영방식이므로 단위면적당 마이크로 어레이(35)의 스폿밀도는 LCD의 단위면적당 화소 밀도와 거의 같다.
따라서, 종래의 마이크로 어레이 형성 장치로는 마이크로 어레이의 단위면적당 밀도를 LCD 포토마스크 화소 밀도 이상으로 향상시킬 수 없다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 마이크로 어레이의 단위면적당 밀도를 LCD 포토마스크 화소 밀도 이상으로 향상시킬 수 있는 고밀도 마이크로 어레이 형성 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 본 발명은 프로그래머블 포토마 스크; 상기 포토마스크 상의 이미지를 축소하여 전달하기 위한 축소형 노광 수단; 및 상기 축소형 노광 수단에 의한 광합성에 의해 생체분자 또는 고분자 마이크로 어레이를 생성하는 수단을 구비하는 마이크로 어레이 형성 장치를 제공한다.
본 발명에서 프로그래머블 포토마스크는 제어수단에 의해 제어되어 구현된 이미지 패턴을 갖는 LCD 포토마스크를 사용할 수 있다.
또한, 축소형 노광 수단은, 임의의 파장을 갖는 UV광을 발생시키는 광원; 상기 광원으로부터 발산된 UV광의 특정파장영역만을 선별하고, 상기 UV광의 진행방향을 제어하기 위한 복수의 반사 미러; 상기 반사 미러 사이에 위치하고, 상기 UV광을 평행하게 진행시키며 공간적으로 빛의 세기를 균일하게 만들어 주기 위한 호모지나이져(homogenizer); 상기 반사 미러 사이에 위치하고, 상기 UV광을 집속하는 콘덴서 렌즈; 및 상기 포토마스크를 통과한 UV광의 크기를 특정 비율로 축소해주는 광학렌즈세트를 포함할 수 있다.
또한, 마이크로 어레이를 생성하는 수단은, 유리기판과, 상기 유리기판 하부에 위치하여 합성반응용액이 채워지는 합성반응용기를 포함할 수 있다.
본 발명은 프로그래머블 포토마스크 및 축소노광장치를 사용한 광합성반응을 이용하여, 상기 프로그래머블 포토마스크 상의 패턴이미지보다 축소된 이미지로서, 생체분자 또는 고분자 마이크로 어레이를 기판 상에 형성하는 마이크로 어레이 형성 방법을 제공한다.
이때, 프로그래머블 포토마스크 상의 패턴이미지를 소프트웨어에 의해 원하는 이미지로 형성할 수 있다.
이하 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 포토마스크로 사용되는 LCD의 안정성을 분석하기 위한 실험 결과를 나타낸 그래프이다. 도 4a는 UV조사시간(exposure time)에 따른 콘트라스트(Contrast)특성을 나타낸 그래프이고, 도 4b는 UV조사에 따른 투과도-전압(Transmittance-Voltage)특성을 나타낸 그래프이다.
본 발명의 포토마스크로 사용되는 LCD를 구성하는 요소들 예컨대, 액정, 배향막 등의 UV에 대한 안정성을 분석하기 위한 콘트라스트특성 및 투과도-전압특성을 측정 방법은 먼저, LCD의 상·하부에 부착된 UV용 편광판을 제거하고, DNA합성에 이용되는 350nm 파장의 UV를 30mW/cm2 세기로 LCD에 조사한 후, 다시 제거했던 UV용 편광판을 LCD에 붙이고 UV 조사시간에 따른 콘트라스트의 변화 및 전압에 따른 투과도 변화를 UV 분광 광도계(UV-visible spectrophotometer)를 사용하여 측정하였다.
도 4a를 참조하면, UV조사 초기에 급격한 콘트라스트 저하가 있었으나, 이후 안정적인 콘트라스트를 가짐이 관찰되었다. 또한, LCD에 30mW/cm2 세기의 UV광을 80분 동안 피폭하여도 시간이 지남에 따라 콘트라스트 값이 저하되지 않음이 관찰되었다. 이것은 UV조사시간이 증가하여도 완전차단모드의 LCD에서 UV광 누설량이 증 가하지 않았음을 의미한다. 즉, 포토마스크로 LCD를 사용하여도 올리고머 칩 수율(Yield)에 장해가 되지 않음을 증명한다.
이어서, 도 4b를 참조하면, LCD의 완전차단모드 즉, 전압 2.5V이상에서의 UV의 차단 특성은 변화가 거의 없었다. 그리고, LCD의 완전투과모드, 즉 전압 1.5V이하에서는 투과도의 변화가 관찰되었으나, 본 발명의 마이크로 어레이용 포토마스크로 사용되기에는 아무런 문제가 없다. 이는 본 발명의 포토마스크용 LCD는 완전 투과, 혹은 완전차단 모드만이 중요하며 전압에 따른 투과도의 변화가 급하게 변하는 영역 즉, 전압 1.5~2.5V 의 영역은 본 발명에서 사용하지 않기 때문이다.
또한, 본 발명은 DNA 올리고머 합성에 있어서, DNA단량체의 5` 곁가지에 부착된 포토리소그라피 DNA합성에 사용되는 대표적인 광 여기 후 탈착 분자(deprotecting group)인 NPPOC [2-(2-nitrophenyle)-ethoxycarbony], MeNPOC [((alpha-methyl-2-nitropipheronyl)-oxy)carbonyl]분자의 UV 광 탈착(photo deprotection)을 위해 LCD를 완전투과모드에서 UV를 투과시켜주거나, 완전차단모드에서 UV를 완전히 차단시키면 만족한다. 디스플레이의 경우는 특정 화소에 미소한 광량의 변화를 주어 색상을 구현하지만, 본 발명의 LCD 포토마스크는 UV광 탈착을 위해 완전 투과시키거나, 그럴 필요가 없을 경우 완전차단하기만 하면 족하다.
도 5는 본 발명의 LCD 포토마스크를 포함하는 축소형 노광 수단을 이용한 마이크로 어레이 형성 장치를 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 마이크로 어레이 형성 장치는 프로그래머블 포토마스크, 포토마스크 상의 이미지를 축소하여 전달하기 위한 축소형 노광 수단 및 축소형 노광 수단에 의한 광합성에 의해 생체분자 또는 고분자 마이크로 어레이를 생성하는 수단을 구비한다.
본 발명의 프로그래머블 포토마스크는 제어수단 (예컨대, 임의의 이미지를 형성할 수 있는 소프트웨어가 내장된 컴퓨터)에 의하여 제어되어 구현된 이미지 패턴을 갖는 LCD 포토마스크(56)를 사용한다. 이때, LCD 포토마스크(56)는 이미지가 구현되는 패널 및 패널의 상하부에 형성된 편광판을 포함한다. 여기서, 편광판은 330nm ~ 370nm 범위의 파장영역에서 편광특성을 갖는 편광판을 사용할 수 있으며, 이는 실질적인 마이크로 어레이 형성 반응에 필요한 UV광 만을 선별하여 사용하기 위함이다.
또한, 본 발명의 포토마스크(56)로 사용되는 LCD는 일반적인 디스플레이용 LCD와 다르게 완전차단모드 및 완전투과모드 두 가지의 동작상태만을 필요로 하기 때문에 컬러필터를 포함하지 않을 수 있다.
이어서, 전술한 포토마스크(56) 상의 이미지를 축소하여 전달하기 위한 본 발명의 축소형 노광 수단은 임의의 파장을 갖는 UV광을 발생시키기 위한 광원(50), 광원(50)으로부터 발산된 UV광(52)의 특정 파장영역만을 선별하고, UV광의 진행방향을 제어하기 위한 복수의 반사 미러(53A, 53B, 53C, 53D), UV광(52)을 평행하게 진행시키고, 공간적으로 광의 세기를 균일하게 만들기 위한 호모지나이져(homogenizer, 54), UV광(52)을 집속하는 콘덴서 렌즈(condenser lens, 55) 및 포토마스크(56)를 통과한 UV 평행빔의 크기를 특정 비율 예컨대, 1/4 또는 1/5로 축소해주는 기능을 수행하는 광학렌즈세트(57)를 포함한다.
여기서, 본 발명의 광원(50)으로 수은램프를 사용할 수 있으며, 광원(50)의 일측에서 발생된 UV광을 집광시켜 타측으로 발산하기 위한 타원 미러(elliposidal mirror, 51)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 복수의 반사 미러(53A, 53B, 53C, 53D)는 특정파장영역 즉, 350nm ~ 365nm 범위의 파장영역만을 반사하는 미러를 사용할 수 있으며, 이는 광원(50)에서 나온 UV광(52) 중에서 실직적으로 마이크로 어레이를 형성하는데 필요한 UV파장만을 선별하기 위함이다.
이어서, 본 발명의 마이크로 어레이를 생성하는 수단은 축소형 노광 수단의 광학렌즈세트(57)를 통과하여 특정비율로 축소된 UV광이 도달하는 최종단에 마이크로 어레이가 형성되는 유리기판(58), 유리기판(58) 하부에 축소된 UV광선에 의하여 광합성되는 공간으로서의 포스포라미다이트, 세정액, 커플링 엑티베이터, 산화제 등 액상의 합성반응용액이 채워지는 합성반응용기(59)가 설치되어 있다.
이와 같이, 본 발명은 임의의 패턴을 형성할 수 있는 프로그래머블 LCD 포토마스크를 사용함으로써, 종래의 다수의 크롬을 패터닝한 포토마스크를 대체하여 저렴한 가격으로 마이크로 어레이를 형성할 수 있다.
또한, 프로그래머블 LCD 포토마스크가 포함된 축소형 노광 수단을 구비하는 본 발명의 마이크로 어레이 형성 장치는 종래의 1:1 투영방식에 비하여 포토마스크의 이미지를 특정 비율 예컨대, 1/4 또는 1/5로 축소하여 투영시킴으로써, LCD화소 크기보다 작은 마이크로 어레이 스폿을 형성할 수 있다. 즉, 종래기술에 따른 마이크로 어레이에 비하여 고밀도의 마이크로 어레이를 형성할 수 있다.
또한, 포토마스크를 통과한 UV광이 광학렌즈세트를 통과하면서 특정비율로 축소됨과 동시에 UV광의 세기는 집속되기 때문에 마이크로 어레이를 형성하는데 종래의 1:1 투영방식에 비하여 더 많은 에너지를 공급할 수 있다. 따라서, 생체분자 또는 고분자 마이크로 어레이를 형성하는데 소요되는 합성반응 시간을 단축시킬 수 있다.
도 6은 도 5의 마이크로 어레이 형성장치의 LCD포토마스크부터 합성반응용기까지를 확대하여 도시한 도면이다.
도 6의 LCD 포토마스크상에 형성된 패턴이미지 평면도(60)에 도시된 바와 같이, 컴퓨터에 내장된 패턴 발생 소프트웨어와 같은 제어수단에 의해 LCD 포토마스크 상에 이미지가 구현된다. 도 6에서는 이미지의 한 예로서 "T"자형 패턴을 나타내었다. 이때, LCD 화소들 중 "T"자 부분만 UV 투과가 차단된 상태(OFF상태)이고 나머지 화소들은 UV가 투과하는 화소들이다.
이어서, 유리기판상에 형성된 마이크로 어레이 패턴이미지 평면도(61)에 도시된 바와 같이, LCD 포토마스크상의 패턴 이미지가 예를 들어 5:1 비율을 가진 광학렌즈세트를 통과하게 되면 5:1로 축소된 "T"자형 이미지를 갖게 된다. 여기서, LCD의 각 화소의 크기가 5:1로 축소된 것은 LCD 어레이 면적의 한 변이 5:1로 축소됨을 의미하므로 마이크로 어레이의 집적도는 25배 향상된 것이다.
이와 같이, 축소형 노광 수단을 구비한 본 발명의 마이크로 어레이 형성 장치는 종래기술에 비하여 마이크로 어레이의 집적도를 크게 향상시킬 수 있으며, 이를 통하여 마이크로 어레이의 제작비용을 절감할 수 있고, 한번에 가능한 많은 유 전자를 탐색할 수 있는 기회를 제공한다.
도 7은 동일한 LCD 포토마스크를 사용하여 종래의 1:1 포토마스크 노광법과 본 발명의 축소노광법을 통해서 형성된 마이크로 어레이의 패턴크기를 비교하여 도시한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 1:1 포토마스크 노광법의 UV입사광(72-1)은 LCD포토마스크(70)에 수직하게 입사하여 LCD 패널에 밀착되어 형성된 유리기판(75)에 UV광선의 방향이 꺽기지 않고 진행한 결과 LCD의 화소 크기 만큼 UV광선의 크기가 유리기판(75)에 투사되고, 그 면적 만한 올리고머(73-1, 74-1)가 합성된다. 즉, 마이크로 어레이의 집적도는 LCD 화소 어레이의 집적도와 거의 같다.
본 발명의 축소 노광법은 UV광선을 특정 비율로 축소할 수 있는 광학렌즈세트(71)로 인하여 축소된 광선(72-2)에 의해 직경이 일정비율 예를 들어 5:1로 축소된 마이크로 어레이(73-2, 74-2)가 유리기판(75)상에 형성되어 집적도는 25배 향상되는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 축소형 노광법은 광학렌즈세트(71)를 통해서 일정비율로 UV광선이 집속되어 마이크로 어레이가 형성되는 유리기판(75)에 조사되기 때문에, 1:1 노광법에 비하여 올리고머가 합성되는데 필요한 에너지가 더 많이 전달되어 올리고머의 합성 시간을 단축하는 효과도 있다.
도 8은 종래의 1:1 노광시스템과 본 발명의 축소노광시스템을 비교하여 도시한 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 종래의 1:1 노광 시스템에 예를 들어 "T"자형 이 미지를 포토마스크에 구현했을 때, 형성된 마이크로 어레이 이미지는 LCD 포토마스크의 화소 집적도와 같음을 나타낸 것이다.
한편, 본 발명의 축소 노광 시스템에 예를 들어“T"자형 이미지를 포토마스크에 구현했을 때, 특정 비율로 축소된 "T"자형 마이크로 어레이 패턴이 나타남을 알 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위내의 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 임의의 패턴 형성이 가능한 프로그래머블 LCD 포토마스크를 사용함으로써, 다수의 크롬을 패터닝한 포토마스크를 대체하여 저렴하게 마이크로 어레이를 형성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 포토마스크에 구현된 이미지를 특정 비율로 축소할 수 있는 축소형 노광 수단을 사용하여 마이크로 어레이를 형성함으로써, 마이크로 어레이의 집적도를 획기적으로 향상시킬 수 있다. 이러한 마이크로 어레이의 집적도 향상을 통하여 기판상에 저렴한 가격으로 마이크로 어레이를 생산할 수 있으며, 한번에 많은 유전자를 탐색할 수 있는 기회를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 마이크로 어레이 형성시, UV광을 집중시켜 마이크로 어레이 합성반응에 필요한 에너지의 공급을 증가시킴으로써, 마이크로 어레이 형성에 소요되는 합성 반응 시간을 단축시키는 효과가 있다.

Claims (13)

  1. 프로그래머블 포토마스크;
    상기 포토마스크 상의 이미지를 축소하여 전달하기 위한 축소형 노광수단; 및
    상기 축소형 노광 수단에 의한 광합성에 의해 생체분자 또는 고분자 마이크로 어레이를 생성하는 수단
    을 구비하는 마이크로 어레이 형성 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 프로그래머블 포토마스크는 제어수단에 의해 제어되어 구현된 이미지 패턴을 갖는 LCD 포토마스크인 것을 특징으로 하는 마이크로 어레이 형성 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 LCD 포토마스크는,
    이미지가 구현되는 패널; 및
    상기 패널의 상하부에 형성된 편광판을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 어레이 형성 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 편광판은 330nm ~ 370nm 범위의 파장영역에서 편광특성을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로 어레이 형성 장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 LCD 포토마스크는 컬러필터가 포함되지 않은 LCD를 사용하는 것을 특징으로 하는 마이크로 어레이 형성 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 축소형 노광 수단은,
    임의의 파장을 갖는 UV광을 발생시키는 광원;
    상기 광원으로부터 발산된 UV광의 특정파장영역만을 선별하고, 상기 UV광의 진행방향을 제어하기 위한 복수의 반사 미러;
    상기 반사 미러 사이에 위치하고, 상기 UV광을 평행하게 진행시키고 공간적으로 빛의 세기를 균일하게 만들어 주기 위한 호모지나이져(homogenizer);
    상기 반사 미러 사이에 위치하고, 상기 UV광을 집속하는 콘덴서 렌즈; 및
    상기 포토마스크를 통과한 UV광의 크기를 특정 비율로 축소해주는 광학렌즈세트
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 어레이 형성 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 광원은 수은램프인 것을 특징으로 하는 마이크로 어레이 형성 장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 광원은 일측에서 발생된 UV광을 집광시켜 타측으로 발산하기 위한 타원 미러(elliposidal mirror)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 어레이 형성 장치.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 반사 미러는 350nm ~ 365nm 범위의 파장영역만을 반사하는 것을 특징으로 하는 마이크로 어레이 형성 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 마이크로 어레이를 생성하는 수단은,
    유리기판; 및
    상기 유리기판 하부에 위치하여 합성반응용액이 채워지는 합성반응용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 어레이 형성 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 합성반응용액은 포스포라미다이트(phosphoramidite), 세정액, 커플링 엑티베이터(coupling activator) 및 산화제(oxidizer)를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 어레이 형성 장치.
  12. 프로그래머블 포토마스크 및 축소노광장치를 사용한 광합성반응을 이용하여, 상기 프로그래머블 포토마스크 상의 패턴이미지보다 축소된 이미지로서, 생체분자 또는 고분자 마이크로 어레이를 기판 상에 형성하는 마이크로 어레이 형성방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 프로그래머블 포토마스크 상의 패턴이미지를 소프트웨어에 의해 원하는 이미지로 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로 어레이 형성방법.
KR1020070060082A 2007-06-19 2007-06-19 고밀도 마이크로 어레이 형성 장치 및 방법 KR20080111751A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070060082A KR20080111751A (ko) 2007-06-19 2007-06-19 고밀도 마이크로 어레이 형성 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070060082A KR20080111751A (ko) 2007-06-19 2007-06-19 고밀도 마이크로 어레이 형성 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20080111751A true KR20080111751A (ko) 2008-12-24

Family

ID=40369825

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070060082A KR20080111751A (ko) 2007-06-19 2007-06-19 고밀도 마이크로 어레이 형성 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20080111751A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7049049B2 (en) Maskless photolithography for using photoreactive agents
US6271957B1 (en) Methods involving direct write optical lithography
JP4485206B2 (ja) マイクロアレイを合成するためのフローセル
US6375903B1 (en) Method and apparatus for synthesis of arrays of DNA probes
US7037659B2 (en) Apparatus for constructing DNA probes having a prismatic and kaleidoscopic light homogenizer
EP1483414A2 (en) Method and apparatus for synthesis of arrays of dna probes
WO2002004597A2 (en) Method and apparatus for synthesis of arrays of dna probes
US20090023609A1 (en) Programmable mask for fabricating biomolecule array or polymer array, apparatus for fabricating biomolecule array or polymer array including the programmable mask, and method of fabricating biomolecule array or polymer array using the programmable mask and photochemical synthesis apparatus
JP4584902B2 (ja) 生体分子または高分子のアレイ形成用のプログラマブルマスク
US6985655B2 (en) Compositions and methods involving direct write optical lithography
Naiser et al. Versatile maskless microscope projection photolithography system and its application in light-directed fabrication of DNA microarrays
KR20080111751A (ko) 고밀도 마이크로 어레이 형성 장치 및 방법
US20080161204A1 (en) Microwell array for parallel synthesis of chain molecules
KR100919820B1 (ko) 광화학 합성 장치
KR100785779B1 (ko) 생체분자 또는 고분자 어레이 형성용 프로그래머블 마스크,그를 포함하는 생체분자 또는 고분자 어레이 형성용 장치,및 그를 이용한 생체분자 또는 고분자 어레이 형성 방법
AU774317B2 (en) Method and apparatus for synthesis of arrays of DNA probes

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application