KR20100091843A - Integrated bio-chip and method of fabricating the integrated bio-chip - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An integrated bio-chip and a method for manufacturing the same are provided to reflect fluorescence to a sample detection unit by a window and to improve light use efficiency. CONSTITUTION: An integrated bio-chip comprises: a sample detection unit(200) having a light receiving device for detecting fluorescence; a light transfer unit(100) which is prepared on the upper side of the sample detection unit and transfers fluorescence to the sample detection unit; a sample reaction unit(140) comprising a reaction regions; and a window having a fluorescence reflection film which reflects fluorescence emitted from the sample.

Description

집적된 바이오칩 및 이의 제조방법{Integrated bio-chip and method of fabricating the integrated bio-chip}Integrated bio-chip and method of fabricating the integrated bio-chip

본 발명은 집적된 바이오칩 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분광학적 방법으로 시료를 검출하는데 사용되는 집적된 바이오칩 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an integrated biochip and a method for manufacturing the same, and more particularly, to an integrated biochip and a method for manufacturing the same used for detecting a sample by a spectroscopic method.

바이오칩(bio-chip)은, 통상적으로 기판 상에 마이크로 단위의 매우 작은 셀들이 행렬 형태로 배열된 구조를 가지고 있으며, 이러한 셀들에는 핵산이나 단백질과 같은 생물질(bio-material)이 배열되어 있다. 바이오칩의 기판에 고정된 생물질(probe bio-material)은 타겟이 되는 생물질에 대해 생물학적 수용체로 기능한다. Bio-chips generally have a structure in which very small cells of micro units are arranged in a matrix form on a substrate, and such cells have a bio-material such as nucleic acid or protein. The probe bio-material on the biochip's substrate functions as a biological receptor for the target biomaterial.

바이오칩은 핵산의 혼성화(hybridization) 반응이나 항원-항체 반응과 같은 생물질들간의 상호작용을 이용하여 타겟이 되는 생물질을 검출한다. 이러한 바이오칩은, 특정의 염기서열을 갖는 핵산이나 단백질과 같은 생물질을 검출함으로써, 유전자 기능연구, 질병관련 유전자 검색, 유전자 발현, 단백질 분포등을 분석하는 도구로 사용될 수 있다.Biochips detect target organisms by using interactions between such organisms, such as hybridization of nucleic acids or antigen-antibody reactions. Such a biochip can be used as a tool for analyzing gene function, searching for disease-related genes, gene expression, protein distribution, and the like by detecting biomaterials such as nucleic acids or proteins having a specific base sequence.

생물질간의 상호작용의 검출은 형광 검출 방법을 주로 이용한다. 이러한 형광 검출 방법은, 생물질에 표지된 형광 물질에 소정의 여기광을 조사하여 얻어지는 형광 이미지를 검출하는 분광학적인 방법이다. 형광 이미지의 검출은, CCD(Charge Coupled Device) 스캐너나 CIS(CMOS Image Sensor) 스캐너와 같은 광 검출장치를 통해 이루어진다. Detection of interactions between biomass mainly uses fluorescence detection methods. This fluorescence detection method is a spectroscopic method of detecting a fluorescence image obtained by irradiating predetermined excitation light onto a fluorescent substance labeled on a biomaterial. The detection of the fluorescence image is made through an optical detection device such as a charge coupled device (CCD) scanner or a CMOS image sensor (CIS) scanner.

생물질에 표지된 형광 물질에 소정의 여기광을 조사하여 얻어지는 형광은, 조사되는 여기광에 비하여 매우 약한 광이므로, 여기광을 제거할 필요가 있다. 나아가 형광 자체가 매우 미약한 광이므로, 이를 효과적으로 검출할 필요가 있다. 한편, 현재 상용화된 바이오칩을 이용한 검출장치는 복잡하고 고가인 스캐너 장비를 광검출기로 사용하는바, 보다 컴팩트한 바이오칩 및 이의 제조방법이 요청된다.Since the fluorescence obtained by irradiating predetermined excitation light to the fluorescent substance labeled on the biomaterial is very weak light compared to the excitation light to be irradiated, it is necessary to remove the excitation light. Furthermore, since fluorescence itself is very weak light, it is necessary to detect it effectively. On the other hand, the current detection device using a commercially available biochip uses a complex and expensive scanner equipment as a photodetector, a more compact biochip and its manufacturing method is required.

본 발명의 실시예들에서는 일체로 집적된 칩에서 생물질과 같은 시료를 반응시키고, 이를 광학적으로 검출할 수 있는 집적된 바이오칩 및 이의 제조방법을 제공한다.Embodiments of the present invention provide an integrated biochip and a method for manufacturing the same, which can react a sample such as a biomaterial in an integrated chip and optically detect the sample.

본 발명의 일 실시예에 따른 집적된 바이오칩은 형광을 검출하는 적어도 하나의 수광소자가 마련된 시료검출부; 시료검출부의 상면에 마련되어 시료에서 방출되는 형광을 시료검출부에 전달하는 광전달부; 광전달부의 상면에 마련되어 시료가 부착될 수 있는 적어도 하나의 반응영역을 포함하는 시료반응부; 및 시료반응부에 이격되게 배치되어 시료에서 방출하는 형광을 반사시키는 형광반사막을 구비한 윈도우;를 포함한다.Integrated biochip according to an embodiment of the present invention comprises a sample detection unit provided with at least one light receiving element for detecting fluorescence; A phototransmitter provided on an upper surface of the sample detector to transmit fluorescence emitted from the sample to the sample detector; A sample reaction part provided on an upper surface of the light transmitting part and including at least one reaction area to which a sample may be attached; And a window disposed to be spaced apart from the sample reaction part and having a fluorescence reflecting film reflecting fluorescence emitted from the sample.

형광반사막은 형광의 파장대를 반사대역으로 하는 이색미러 또는 형광의 파장대를 차단대역으로 하는 대역차단필터일 수 있다. 또한, 이러한 형광반사막은 여기광의 파장대를 통과대역으로 할 수 있다.The fluorescent reflection film may be a dichroic mirror having a wavelength band of fluorescence as a reflection band or a band cut filter having a wavelength band of fluorescence as a blocking band. In addition, such a fluorescent reflection film can be the pass band of the wavelength band of the excitation light.

윈도우의 상면에는 여기광의 반사를 방지하는 여기광반사방지막이 마련될 수 있다.An excitation light reflection prevention film for preventing reflection of the excitation light may be provided on the upper surface of the window.

윈도우는 시료에서 방출하는 형광을 집속시켜 반사사키는 적어도 하나의 마이크로미러를 포함할 수 있다. 이러한 마이크로미러는 윈도우의 시료반응부와 마주보는 하면에 오목한 형상으로 마련될 수 있다.The window focuses fluorescence emitted from the sample so that the reflector may comprise at least one micromirror. The micromirror may be provided in a concave shape on the lower surface facing the sample reaction part of the window.

마이크로미러는 시료반응부의 반응영역와 일대일 또는 일대다로 대응될 수 있다.The micromirror may correspond one-to-one or one-to-many with the reaction zone of the sample reaction part.

마이크로미러가 시료반응부의 반응영역와 매칭되도록 하는 정렬마크가 윈도우 및 시료반응부 중 적어도 하나에 마련될 수 있다.An alignment mark for allowing the micromirror to match the reaction region of the sample reaction unit may be provided in at least one of the window and the sample reaction unit.

또한, 형광을 집광시키는 마이크로렌즈가 적어도 하나의 반응영역과 수광소자 사이의 광경로상에 마련될 수 있다.In addition, a microlens for condensing fluorescence may be provided on the optical path between the at least one reaction region and the light receiving element.

윈도우는 시료반응부와 이격되게 접합되도록 하부로 돌출된 도출부를 포함할 수 있다. 도출부는 윈도우의 외곽 둘레의 적어도 일부분에 형성될 수 있다. 또는, 프레임에 시료반응부와 윈도우를 서로 이격되게 수용될 수도 있다.The window may include a lead portion protruding downward to be spaced apart from the sample reaction portion. The lead-out portion may be formed at at least a portion of the outer periphery of the window. Alternatively, the sample reaction part and the window may be accommodated spaced apart from each other in the frame.

광전달부는 적어도 하나의 반응영역의 하부에 마련되어 시료를 여기시키는 여기광은 흡수하고 시료에서 방출하는 형광은 투과시키는 적어도 하나의 여기광흡수도파로를 포함할 수 있다.The light transmitting unit may include at least one excitation light absorption waveguide provided under the at least one reaction region to absorb excitation light for exciting the sample and transmit fluorescence emitted from the sample.

광전달부의 여기광흡수도파로를 둘러싸는 물질은 여기광 및 형광을 흡수하는 블랙 물질일 수 있다.The material surrounding the excitation light absorption waveguide of the light transmitting unit may be a black material that absorbs the excitation light and the fluorescence.

광전달부의 여기광흡수도파로를 둘러싸는 물질은 여기광흡수도파로의 굴절률 보다 낮은 굴절률을 가질 수 있다.The material surrounding the excitation light absorption waveguide of the light transmitting unit may have a refractive index lower than that of the excitation light absorption waveguide.

광전달부는 시료반응부의 하부에 마련되어 시료를 여기시키는 여기광은 흡수하고 시료에서 방출하는 형광은 투과시키는 단색 컬러 필터를 포함할 수 있다.The light transmitting unit may include a monochromatic color filter provided under the sample reaction unit to absorb excitation light to excite the sample and transmit fluorescence emitted from the sample.

시료검출부는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CIS(CMOS Image Sensor)일 수 있다.The sample detection unit may be a charge coupled device (CCD) or a CMOS image sensor (CIS).

본 발명의 일 실시예에 따른 집적된 바이오칩의 제조방법은 형광을 검출하는 적어도 하나의 수광소자가 마련된 시료검출부를 마련하는 단계; 시료검출부의 상면에 시료에서 방출되는 형광을 전달하는 광전달부를 형성하는 단계; 광전달부의 상면에 시료가 부착되는 적어도 하나의 반응영역을 포함하는 시료반응부를 형성하는 단계; 형광반사막을 구비한 윈도우를 마련하는 단계; 및 윈도우를 시료반응부에 이격되게 배치시키는 단계;를 포함할 수 있다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an integrated biochip, the method comprising: providing a sample detection unit provided with at least one light receiving element for detecting fluorescence; Forming a light transmission unit configured to transfer fluorescence emitted from the sample to an upper surface of the sample detection unit; Forming a sample reaction unit including at least one reaction region to which a sample is attached to an upper surface of the light transmitting unit; Providing a window having a fluorescent reflecting film; And disposing a window spaced apart from the sample reaction unit.

윈도우를 마련하는 단계는, 윈도우에 시료에서 방출하는 형광을 집속시켜 반사사키는 적어도 하나의 마이크로미러를 마련하는 단계를 포함할 수 있다.The preparing of the window may include concentrating fluorescence emitted from the sample on the window to provide at least one micromirror with the reflector.

윈도우를 마련하는 단계는, 윈도우의 마이크로미러가 마련된 면의 이면에 여기광의 반사를 방지하는 여기광반사방지막을 마련할 수 있다.In the step of preparing the window, an excitation light reflection prevention film for preventing reflection of the excitation light may be provided on the rear surface of the surface on which the micromirror of the window is provided.

윈도우를 마련하는 단계는, 윈도우에 시료반응부와의 정렬을 위한 정렬마크를 마련하는 단계를 더 포함할 수 있다.The preparing of the window may further include preparing an alignment mark for alignment with the sample reaction part in the window.

광전달부를 형성하는 단계는, 시료검출부의 상면에 여기광은 흡수하고 형광은 흡수하는 여기광흡수물질을 도포하는 단계; 수광소자가 위치하는 영역을 제외한 나머지 영역의 시료검출부의 상부가 노출되도록 도포된 여기광흡수물질에 트렌치를 형성함으로써, 여기광흡수도파로를 형성하는 단계; 및 트렌치에 여기광흡수물질의 굴절률보다 작은 굴절률을 가진 유전물질을 채움으로써, 광차단부를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.The forming of the light transmitting unit may include applying an excitation light absorbing material on the upper surface of the sample detector to absorb excitation light and absorb fluorescence; Forming an excitation light absorption waveguide by forming a trench in the excitation light absorption material applied to expose the upper portion of the sample detection unit in the remaining region except for the region where the light receiving element is located; And filling the trench with a dielectric material having a refractive index smaller than that of the excitation light absorbing material, thereby forming a light blocking portion.

또는, 광전달부를 형성하는 단계는, 시료검출부의 상면에 여기광은 흡수하고 형광은 흡수하는 여기광흡수물질을 도포하는 단계; 수광소자가 위치하는 영역을 제외한 나머지 영역의 시료검출부의 상부가 노출되도록 도포된 여기광흡수물질에 트렌치를 형성함으로써, 여기광흡수도파로를 형성하는 단계; 및 트렌치에 여기광 및 형광을 모두 흡수하는 블랙 물질을 채움으로써, 광차단부를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.Alternatively, the forming of the light transmitting unit may include applying an excitation light absorbing material to absorb the excitation light and to absorb the fluorescence on the upper surface of the sample detection unit; Forming an excitation light absorption waveguide by forming a trench in the excitation light absorption material applied to expose the upper portion of the sample detection unit in the remaining region except for the region where the light receiving element is located; And filling the trench with a black material that absorbs both excitation light and fluorescence, thereby forming a light blocking portion.

수광소자가 위치하는 영역의 상부쪽에 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 마이크로렌즈를 형성하는 경우 트렌치, 광흡수물질, 광차단부, 도파로 형성등과 같은 구조를 만들지 않고, 단순히 여기광흡수물질층만으로 광전달부를 형성할 수도 있다. The method may further include forming a microlens on an upper side of a region where the light receiving element is located. In the case of forming the microlenses, the phototransmitter may be formed using only an excitation light absorbing material layer without forming a structure such as a trench, a light absorbing material, a light blocking part, and a waveguide.

상기 마이크로렌즈위에 형광반사방지막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include forming a fluorescent anti-reflection film on the microlens.

본 발명의 실시예들에 따르면, 생물질과 같은 시료를 부착되는 부분과 시료에서 방출되는 형광을 검출하는 부분을 일체의 칩으로 집적함으로써, 바이오칩 및 이를 이용한 생물질 검출 장치를 보다 콤팩트하게 할 수 있다. According to embodiments of the present invention, by integrating a portion, such as a biomaterial, to which a sample is attached and a portion that detects fluorescence emitted from the sample into a single chip, a biochip and a biomaterial detection apparatus using the same can be made more compact. have.

또한, 시료에서 방출되는 형광 중 상부로 향하는 형광은 윈도우에 의해 시료 검출부 쪽으로 반사되므로, 광이용효율을 높일 수 있다. In addition, since the fluorescence directed upward among the fluorescence emitted from the sample is reflected toward the sample detection unit by the window, the light utilization efficiency can be improved.

나아가, 시료에서 방출되는 형광만을 효과적으로 시료검출부로 전달함으로써 시료검출 성능을 높일 수 있다. Further, by effectively transmitting only the fluorescence emitted from the sample to the sample detection unit can improve the sample detection performance.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 아래에 예시되는 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 본 발명을 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 충분히 설명하기 위해 제공되는 것이다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the examples exemplified below are not intended to limit the scope of the present invention, but are provided to fully explain the present invention to those skilled in the art. In the drawings, like reference numerals refer to like elements, and the size of each element in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 집적된 바이오칩을 개략적으로 도시한다.1 schematically illustrates an integrated biochip in accordance with an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 실시예의 집적된 바이오칩은 시료반응검출부와 윈도우(300)를 포함한다. 시료반응검출부는 시료가 부착될 수 있는 시료반응부(140)와, 시료에서 방출되는 형광을 검출하는 시료검출부(200)와, 시료반응부(140)와 시료검출부(200) 사이에 위치하는 광전달부(100)를 가진다. 여기서, '집적된'이라는 표현은, 시료반응검출부를 이루는 시료반응부(140)와 광전달부(100)와 시료검출부(200)가 일체의 칩으로 집적되어 있다는 것을 의미한다. Referring to FIG. 1, the integrated biochip of this embodiment includes a sample reaction detection unit and a window 300. The sample reaction detection unit includes a sample reaction unit 140 to which a sample is attached, a sample detection unit 200 to detect fluorescence emitted from the sample, and light located between the sample reaction unit 140 and the sample detection unit 200. It has a delivery unit (100). Here, the expression "integrated" means that the sample reaction unit 140, the light transmitting unit 100, and the sample detection unit 200 constituting the sample reaction detection unit are integrated into an integrated chip.

본 실시예의 집적된 바이오칩에 부착되는 시료(190)는, 형광 검출 방법으로 검출될 수 있는 시료로서, 예를 들어, 형광 표지된 핵산과 같은 생물질이 될 수 있 다. 시료반응부(140)의 반응영역(140a)에 부착되는 생물질은 검출용 생물질(probe)이거나 검출용 생물질과 결합된 타겟 생물질일 수 있다. 검출용 생물질은 핵산의 혼성화 반응이나 항원-항체 반응과 같이 타겟이 되는 생물질과 상호 작용할 수 있는 분자들로서, 예를 들어 검출하고자하는 핵산 분자에 대해 상보적 염기 서열을 갖는 핵산 분자를 들 수 있다. 한편, 타겟이 되는 생물질은 생물의 효소, 단백질, 항체, 핵산, 미생물, 동식물 세포 및 기관, 신경 세포 등과 같은 생체 유기물이 될 수 있다. 가령, DNA칩의 경우, 제조단계에서 검출용 생물질으로서 다종의 프로브 핵산이 단일 나선 형태로 시료반응부(140)의 소정의 반응영역(140a)에 부착된다. 이들 프로브 핵산의 염기서열에 대해 상보적인 염기서열을 갖는 타겟 핵산(가령, mRNA)이 프로브 핵산과 혼성화 반응을 하여 결합되면, 표지된 형광물질에 의하여 형광이 방출된다. 프로브 핵산들의 위치는 미리 결정되어 있으므로, 검출되는 2차원 형광 이미지를 통하여 동시에 복수의 타겟 핵산들의 존재 유무를 판단할 수 있다.The sample 190 attached to the integrated biochip of this embodiment is a sample that can be detected by a fluorescence detection method, and may be, for example, a biomaterial such as a fluorescently labeled nucleic acid. The biomaterial attached to the reaction region 140a of the sample reaction unit 140 may be a probe biomaterial or a target biomass combined with the biomaterial for detection. Detection biomaterials are molecules that can interact with the target biomaterial, such as a hybridization reaction of a nucleic acid or an antigen-antibody reaction, for example, a nucleic acid molecule having a base sequence complementary to the nucleic acid molecule to be detected. have. On the other hand, the target biological material may be biological organisms such as enzymes, proteins, antibodies, nucleic acids, microorganisms, animal and plant cells and organs, nerve cells of the organism. For example, in the case of a DNA chip, a plurality of probe nucleic acids are attached to a predetermined reaction region 140a of the sample reaction unit 140 in the form of a single spiral as a detection biomaterial in the manufacturing step. When a target nucleic acid (eg, mRNA) having a base sequence complementary to those of these probe nucleic acids is hybridized with the probe nucleic acid, the fluorescence is emitted by the labeled fluorescent substance. Since the positions of the probe nucleic acids are predetermined, it is possible to determine the presence or absence of a plurality of target nucleic acids simultaneously through the detected two-dimensional fluorescence image.

윈도우(300)는 검출하고자 하는 시료가 부착되는 시료반응부(140)를 보호하는 캡핑 부재로서, 시료반응부(140)로부터 소정 거리 이격되어 배치된다. 윈도우(300)는 투명 몸체(310)와 투명 몸체(310)의 하면에 마련된 형광반사막(320)과, 투명 몸체(310)의 상면에 마련된 여기광반사방지막(330)을 포함한다. 윈도우(300)의 투명 몸체(310)는 여기광에 대해 투명한 물질로 형성된다. The window 300 is a capping member that protects the sample reaction unit 140 to which the sample to be detected is attached, and is spaced apart from the sample reaction unit 140 by a predetermined distance. The window 300 includes a transparent body 310, a fluorescent reflection film 320 provided on a lower surface of the transparent body 310, and an excitation light reflection prevention film 330 provided on an upper surface of the transparent body 310. The transparent body 310 of the window 300 is formed of a material transparent to the excitation light.

형광반사막(320)은 여기광은 통과시키고 형광은 반사시키는 것으로, 투명 몸체(310)의 하면에 코팅되어 형성될 수 있다. 일반적으로 형광의 파장은 형광을 여 기시키는 여기광의 파장보다 길므로, 형광반사막(320)을 적절히 설계함으로써, 형광 파장대의 광은 반사시키고 여기광 파장대의 광은 투과시킬 수 있다. 이러한 형광반사막(320)으로는 형광의 파장대를 반사대역으로 하는 이색미러(dichroic mirror) 또는 형광의 파장대를 차단대역으로 하는 대역차단필터(band stop filter)가 채용될 수 있다. 대역차단필터로 예를 들어 형광의 파장대만을 반사시킬 수 있는 노치필터(notch filter)를 사용할 수 있다.The fluorescent reflection film 320 passes excitation light and reflects fluorescence, and may be formed by being coated on the lower surface of the transparent body 310. In general, since the wavelength of the fluorescence is longer than the wavelength of the excitation light that excites fluorescence, by properly designing the fluorescent reflection film 320, the light in the fluorescence wavelength band can be reflected and the light in the excitation light wavelength band can be transmitted. As the fluorescent reflection film 320, a dichroic mirror having a wavelength band of fluorescence or a band stop filter having a wavelength band of fluorescence may be employed. As the band cut filter, for example, a notch filter capable of reflecting only a wavelength band of fluorescence may be used.

형광반사막(320)은 시료반응부(140)의 시료(190)에서 방출되는 형광 중 상방으로 향하는 형광을 반사시켜 시료검출부(200)의 검출에 사용케 함으로써, 시료의 검출효율을 대폭적으로 향상시킬 수 있다. 또한, 형광반사막(320)의 대역차단의 특성은 양방향으로 유효할 수 있으므로, 백색광을 여기광으로 사용하는 경우, 백색광내에 포함된 형광의 파장대를 제거하여 노이즈를 감소시킬 수 있다. The fluorescent reflection film 320 reflects the fluorescence directed upward among the fluorescence emitted from the sample 190 of the sample reaction unit 140 to be used for the detection of the sample detection unit 200, thereby greatly improving the detection efficiency of the sample. Can be. In addition, since the band blocking characteristic of the fluorescent reflection film 320 may be effective in both directions, when white light is used as excitation light, noise may be reduced by removing a wavelength band of fluorescence contained in white light.

적어도 하나의 마이크로미러(325)가 투명 몸체(310)의 하면에 마련될 수 있다. 마이크로미러(325)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 투명 몸체(310)에 오목하게 들어간 반구형 형상으로 형성된 오목면(310a)에 코팅된 형광반사막(320)으로 이루어질 수 있다. 투명 몸체(310)의 오목면(310a)에 코팅된 형광반사막(320), 즉 마이크로미러(325)는 오목면(310a)의 형상에 따라 곡면을 가지게 되므로, 반사되는 형광에 대한 집속력을 갖게 된다. 마이크로미러(325)는 시료반응부(140)의 반응영역(140a)과 일대일 또는 일대다로 대응될 수 있다. 상방으로 향하는 형광은 마이크로미러(325)에 의하여 시료반응부(140)의 반응영역(140a)에 효과적으로 집광될 수 있다. 마이크로미러(325)의 형상은 도 1에 도시된 오목한 반구형에 한정되지는 않 는다. 마이크로미러(325)의 횡단면의 형상은 후술하는 시료반응부(140)의 반응영역(140a)의 형상에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들어 원형 또는 다각형의 형상을 가질 수 있다. 마이크로미러(325)를 이루는 곡면은 윈도우(310)의 하면과 시료반응부(140)의 반응영역(140a)과의 거리 등에 의해 달라질 수 있다.At least one micromirror 325 may be provided on the bottom surface of the transparent body 310. As shown in FIG. 1, the micromirror 325 may include a fluorescent reflection film 320 coated on a concave surface 310a formed in a hemispherical shape concave into the transparent body 310. Since the fluorescent reflector 320, that is, the micromirror 325 coated on the concave surface 310a of the transparent body 310 has a curved surface according to the shape of the concave surface 310a, it has a focusing force on the reflected fluorescence. do. The micromirror 325 may correspond to one-to-one or one-to-many with the reaction region 140a of the sample reaction unit 140. The upward fluorescence may be effectively focused on the reaction region 140a of the sample reaction unit 140 by the micromirror 325. The shape of the micromirror 325 is not limited to the concave hemispherical shape shown in FIG. The shape of the cross section of the micromirror 325 may vary depending on the shape of the reaction region 140a of the sample reaction unit 140 to be described later. For example, the micromirror 325 may have a circular or polygonal shape. The curved surface of the micromirror 325 may vary depending on the distance between the bottom surface of the window 310 and the reaction region 140a of the sample reaction unit 140.

윈도우(300)의 상면에는 여기광의 반사를 방지하는 여기광반사방지막(330)이 마련될 수 있다. 나아가 여기광반사방지막(330)은 형광의 파장대에 대해서는 차단 특성을 지니도록 설계될 수도 있다.An excitation light reflection prevention layer 330 may be provided on the upper surface of the window 300 to prevent reflection of the excitation light. Furthermore, the excitation light reflection prevention layer 330 may be designed to have a blocking characteristic with respect to the wavelength band of fluorescence.

시료반응부(140)는 시료(190)가 부착될 수 있는 복수의 반응영역(140a)을 포함한다. 이러한 복수의 반응영역(140a)은 광전달부(100)의 상면에 마련되며, 여기광흡수도파로(120)와 일대일 대응될 수 있다. 복수의 반응영역(140a)은 서로 이격되어 있으며, 예를 들어, 서브 μm 내지 수 μm의 직경을 가질 수 있으며 행렬과 같은 2차원으로 배열될 수 있다. 반응영역(140a)은 원형의 형상 또는 사각형과 같은 다각형의 형상으로 형성될 수 있다. 본 실시예의 집적된 바이오칩은 반응영역(140a)이 복수개 마련된 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 경우에 따라서는 반응영역(140a)이 하나만 마련되어 있을 수도 있다. 예를 들어, 본 실시예의 집적된 바이오칩이 DNA칩으로 사용되는 경우, 반응영역(140a) 각각은 동종의 핵산이 다수개 부착된 영역의 최소 단위가 되며, 타겟이 되는 핵산을 검출하기 위해 여기광을 DNA칩에 조명할 때 얻어지는 형광 이미지의 최소 픽셀이 된다.The sample reaction unit 140 includes a plurality of reaction regions 140a to which the sample 190 may be attached. The plurality of reaction regions 140a may be provided on the upper surface of the light transmitting part 100 and may correspond to the excitation light absorption waveguide 120 in one-to-one correspondence. The plurality of reaction zones 140a may be spaced apart from each other, and may have, for example, a diameter of sub μm to several μm and may be arranged in two dimensions such as a matrix. The reaction region 140a may be formed in a circular shape or a polygonal shape such as a quadrangle. In the integrated biochip of the present embodiment, a case where a plurality of reaction regions 140a are provided is described as an example. However, in some cases, only one reaction region 140a may be provided. For example, when the integrated biochip of this embodiment is used as a DNA chip, each of the reaction regions 140a is a minimum unit of a region to which a plurality of homologous nucleic acids are attached, and excitation light is used to detect a target nucleic acid. Is the minimum pixel of the fluorescence image obtained when illuminating the DNA chip.

광전달부(100)는 시료(190)에서 방출된 형광을 하부에 위치한 시료검출부(200)로 전달하는 것으로, 광차단부(110) 및 광차단부(110)로 둘러싸인 복수의 여기광흡수도파로(120)를 포함한다.The light transmitting unit 100 transmits the fluorescence emitted from the sample 190 to the sample detecting unit 200 located below, and includes a plurality of excitation light absorption waveguides surrounded by the light blocking unit 110 and the light blocking unit 110. 120.

광차단부(110)는 여기광흡수도파로(120) 각각을 둘러싸는 것으로, 시료(190)를 여기시키는 여기광과 시료(190)에서 방출된 형광을 모두 흡수하는 블랙 물질로 형성될 수 있다. The light blocking unit 110 surrounds each of the excitation light absorption waveguides 120 and may be formed of a black material that absorbs both the excitation light for exciting the sample 190 and the fluorescence emitted from the sample 190.

여기광흡수도파로(120)는 시료(190)에서 방출된 형광을 시료검출부(200)로 가이드하는 한편, 여기광을 흡수하는 광통로이다. 일반적으로 형광의 파장은 형광을 여기시키는 여기광의 파장보다 길므로, 여기광흡수도파로(120)는 형광 파장대의 광은 투과시키고 여기광 파장대의 광은 흡수하는 컬러 필터 물질로 형성될 수 있다. 이러한 여기광흡수도파로(120)를 형성하는 컬러 필터 물질은 광차단부(110)를 이루는 물질의 굴절률보다 큰 굴절률을 가질 수 있다. 또는, 여기광 흡수 도파로(120)를 이루는 물질의 굴절률보다 작은 굴절를을 갖는 물질로 여기광 흡수 도파로(120)를 둘러싸는 클래드층(미도시)이 더 마련될 수도 있다. 이와 같은 굴절률 관계는 광섬유의 도파구조와 같으므로, 시료(190)에서 방출된 형광은 여기광흡수도파로(120) 내에서 전반사를 하면서 지나갈 것이다.The excitation light absorption waveguide 120 guides the fluorescence emitted from the sample 190 to the sample detection unit 200 and is an optical path that absorbs the excitation light. In general, since the wavelength of the fluorescence is longer than the wavelength of the excitation light for exciting the fluorescence, the excitation light absorption waveguide 120 may be formed of a color filter material that transmits light in the fluorescence wavelength band and absorbs light in the excitation light wavelength band. The color filter material forming the excitation light absorption waveguide 120 may have a refractive index greater than that of the material forming the light blocking unit 110. Alternatively, a cladding layer (not shown) surrounding the excitation light absorption waveguide 120 may be further provided with a material having a refractive index smaller than that of the material of the excitation light absorption waveguide 120. Since the refractive index relationship is the same as the waveguide structure of the optical fiber, the fluorescence emitted from the sample 190 will pass through the total reflection in the excitation light absorption waveguide 120.

여기광흡수도파로(120)의 일 끝단은 시료가 부착되는 시료반응부(140)의 반응영역(140a)이 놓이며, 여기광흡수도파로(120)의 타 끝단은 시료검출부(200)에 맞닿는다. 여기광흡수도파로(120)의 횡단면은 반응영역(140a)의 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있으며, 예를 들어 원형 또는 다각형의 형상을 가질 수 있다. 반응영역(140a)은 2차원으로 서로 이격되어 배열될 수 있으며, 이에 따라 여기광흡수도파로(120) 역시 2차원으로 서로 이격되어 배열될 수 있다. 여기광흡수도파로(120)의 횡단면이나 배열 구조는 본 실시예를 한정하지 않는다.One end of the excitation light absorption waveguide 120 is placed in the reaction region 140a of the sample reaction unit 140 to which the sample is attached, and the other end of the excitation light absorption waveguide 120 is in contact with the sample detection unit 200. . The cross section of the excitation light absorption waveguide 120 may have a shape corresponding to the shape of the reaction region 140a and may have, for example, a circular or polygonal shape. The reaction regions 140a may be spaced apart from each other in two dimensions, and thus, the excitation light absorption waveguide 120 may also be arranged spaced apart from each other in two dimensions. The cross section or arrangement of the excitation light absorption waveguide 120 is not limited to this embodiment.

광차단부(110) 및 여기광흡수도파로(120)는 동일층에 형성될 수 있다. 광차단부(110) 및 여기광흡수도파로(120)의 두께는 재질의 여기광 흡수 정도에 따라 적절히 설계되어 여기광이 충분히 차단될 수 있도록 있도록 한다. 예를 들어, 광차단부(110)와 여기광흡수도파로(120)는 수 μm 내지 수십 μm정도의 두께로 형성될 수 있다.The light blocking unit 110 and the excitation light absorption waveguide 120 may be formed on the same layer. The thickness of the light blocking unit 110 and the excitation light absorption waveguide 120 is appropriately designed according to the degree of excitation light absorption of the material so that the excitation light can be sufficiently blocked. For example, the light blocking unit 110 and the excitation light absorption waveguide 120 may have a thickness of several μm to several tens of μm.

여기광흡수도파로(120)의 상부, 즉 여기광흡수도파로(120)의 끝단 중 시료반응부(140)쪽 면에는 마이크로렌즈(160)가 마련될 수 있다The microlens 160 may be provided on the upper surface of the excitation light absorption waveguide 120, that is, the surface of the sample reaction part 140 of the end of the excitation light absorption waveguide 120.

마이크로렌즈(160)는 여기광흡수도파로(120)의 끝단과 일대일로 대응되며, 마이크로렌즈(160)의 표면은 시료가 부착되는 시료반응부(140)가 된다. 마이크로렌즈(160)의 초점거리를 적절히 설계하면, 광전달부(100)는 도파로 구조가 아니어도 형광이 포토다이오드부(210)로 충분히 유도될 수 있다. 즉 광차단부(110)를 여기광흡수도파로(120)와 동일한 물질로 형성하여도 형광이 확산되지 않고 광전달부(100)과 배선라인부(230)을 잘 통과할 수 있도록 마이크로렌즈(160)를 설계할 수 있다.The microlens 160 corresponds to the end of the excitation light absorption waveguide 120 one-to-one, and the surface of the microlens 160 becomes a sample reaction unit 140 to which a sample is attached. If the focal length of the microlens 160 is properly designed, the fluorescence may be sufficiently induced to the photodiode 210 even if the light transmitting unit 100 does not have a waveguide structure. That is, even when the light blocking unit 110 is formed of the same material as the excitation light absorption waveguide 120, the microlens 160 may pass through the light transmitting unit 100 and the wiring line unit 230 without fluorescence being diffused. ) Can be designed.

시료가 마이크로렌즈(160)의 표면에만 잘 부착될 수 있도록, 마이크로렌즈(160)의 표면이나 마이크로렌즈(160)가 마련된 영역의 외곽은 표면처리될 수 있다. 가령, 마이크로렌즈(160)는 시료(190)나 시료(190)가 분산된 액체에 대해 친화성을 갖도록 표면처리될 수 있다. 이러한 표면처리는, 검출하고자 하는 시료(190)에 따라 달라질 수 있다. 일례로, 반응영역(140a)을 국소적으로 산화처리하거나 산화물을 도포, 또는 친수성 물질을 도포하여 반응영역(140a)이 친수성(hydrophilic) 특성을 갖도록 할 수 있다. 이러한 표면처리의 구체적 예는 본 실시예를 한정하지 않는다. 시료(190)에 따라서는 이온 교환용 표면(ion exchange surface) 또는 금속결합 표면(immobilized metal surface)이나 그밖에 다양한 표면처리 방법이 적용될 수도 있다. 복수의 반응영역(140a)은 타겟이 되는 생물질에 대해 생물학적 수용체로 기능하는 생물질(probe bio-material)이 고정된 영역일 수도 있다. 이때 프로브의 역할을 수행하는 생물질은 반도체 공정 등을 통해 시료반응부(140)에 고정될 수 있다. 이와 같이 시료(190)에 친화성을 갖는 재료로 형성되거나 표면처리된 마이크로렌즈(160)의 경우, 마이크로렌즈(160)의 표면 자체가 반응영역(140a)이 될 수 있다.The surface of the microlens 160 or the outside of the region in which the microlens 160 is provided may be surface-treated so that the sample may be attached to only the surface of the microlens 160. For example, the microlens 160 may be surface treated to have affinity for the sample 190 or the liquid in which the sample 190 is dispersed. This surface treatment may vary depending on the sample 190 to be detected. For example, the reaction zone 140a may be locally oxidized, an oxide may be applied, or a hydrophilic material may be applied to the reaction zone 140a to have hydrophilic characteristics. Specific examples of such surface treatment do not limit the present embodiment. Depending on the sample 190, an ion exchange surface, an immobilized metal surface, or other various surface treatment methods may be applied. The plurality of reaction regions 140a may be regions in which a probe bio-material is fixed to a target biomaterial. In this case, the biomaterial serving as the probe may be fixed to the sample reaction unit 140 through a semiconductor process. In the case of the microlens 160 formed or surface-treated with a material having an affinity for the sample 190 as described above, the surface itself of the microlens 160 may be the reaction region 140a.

마이크로렌즈(160)의 표면에는 형광반사방지막(165)이 더 마련되어 형광이 마이크로렌즈(160)의 표면에서 손실되는 것을 억제할 수 있다. 형광반사방지막(165)은 시료나 시료가 분산된 액체에 대해 친화적인 재료로 형성될 수 있다.A fluorescence antireflection film 165 may be further provided on the surface of the microlens 160 to suppress fluorescence from being lost on the surface of the microlens 160. The anti-reflection film 165 may be formed of a material that is friendly to a sample or a liquid in which the sample is dispersed.

마이크로렌즈(160)는 볼록한 형상을 가지며, 시료에서 방출하는 형광을 집광시키는 굴절력을 갖는다. 마이크로렌즈(160)의 표면은 볼록하므로, 평평한 경우에 비하여 그 넓이가 더 넓다. 마이크로렌즈(160)의 표면 자체는 시료가 부착되는 반응영역(140a)이 되므로, 본 실시예와 같이 볼록한 형상의 마이크로렌즈(160)를 채용하게 되면, 동일 단면적에 대하여 더 많은 시료가 부착될 수 있어, 검출하고자 하는 시료에서 방출하는 형광의 세기가 증대될 수 있다. The microlens 160 has a convex shape and has a refractive power for condensing fluorescence emitted from a sample. Since the surface of the microlens 160 is convex, its width is wider than that of the flat case. Since the surface itself of the microlens 160 becomes the reaction region 140a to which the sample is attached, when the convex microlens 160 is adopted as in the present embodiment, more samples can be attached to the same cross-sectional area. Therefore, the intensity of fluorescence emitted from the sample to be detected may be increased.

또한, 여기광흡수도파로(120)에 입사되는 형광은, 여기광흡수도파로(120) 내부에서 전반사 조건을 만족하는 경우, 광손실을 최소화하면서 전송될 수 있다. 본 실시예는, 입사되는 형광이 마이크로렌즈(160)에 의해 굴절되게 되므로, 마이크로렌즈(160)가 없는 경우에 비해 좀더 비스듬히 입사되는 형광도 여기광흡수도파로(120) 내의 전반사 조건을 만족하며 전송될 수 있다. 이에 따라 시료에서 방출되는 형광 중에서 보다 많은 양이 여기광흡수도파로(120)로 효율적으로 전송될 수 있다.In addition, the fluorescence incident on the excitation light absorption waveguide 120 may be transmitted while minimizing light loss when the total reflection condition is satisfied in the excitation light absorption waveguide 120. In the present exemplary embodiment, since the incident fluorescence is refracted by the microlens 160, the fluorescence incident more obliquely than the case without the microlens 160 satisfies the total reflection condition in the excitation light absorption waveguide 120 and is transmitted. Can be. Accordingly, a greater amount of fluorescence emitted from the sample may be efficiently transmitted to the excitation light absorption waveguide 120.

본 실시예는 마이크로렌즈(160)가 볼록한 반구형 형상을 가진 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 시료반응부(140)의 바깥 환경은 마이크로렌즈(160)의 굴절률보다 클 수도 있다. 예를 들어, 시료반응부(140)와 윈도우(300) 사이에 액체가 채워지고, 액체의 굴절률이 마이크로렌즈(160)의 굴절률보다 상대적으로 높은 경우라면, 마르크로렌즈(160)는 여기광흡수도파로(120)의 끝단에 오목한 반구형 형상을 가질 수도 있을 것이다.In the present embodiment, the microlens 160 has a convex hemispherical shape as an example, but is not limited thereto. The external environment of the sample reaction unit 140 may be larger than the refractive index of the microlens 160. For example, when the liquid is filled between the sample reaction unit 140 and the window 300, and the refractive index of the liquid is relatively higher than that of the microlens 160, the macrolens 160 may absorb the excitation light. The end of the waveguide 120 may have a concave hemispherical shape.

본 실시예는 마이크로렌즈(160)가 시료반응부(140) 쪽에 형성된 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 마이크로렌즈(160)은 시료반응부(140)와 포토다이오드부(210)의 사이에 추가로 또는 독립적으로 위치할 수 있다. 예를 들어, 광전달부(100)와 시료검출부(200) 사이의 경계에 마련될 수 있으며, 시료검출부(200) 내부에 마련될 수도 있다. In the present embodiment, the case in which the microlens 160 is formed on the sample reaction part 140 is described as an example, but is not limited thereto. The microlens 160 may be additionally or independently positioned between the sample reaction unit 140 and the photodiode unit 210. For example, it may be provided at a boundary between the light transmitting unit 100 and the sample detecting unit 200, or may be provided inside the sample detecting unit 200.

또한 본 실시예는 광전달부(100)가 광차단부(110) 및 여기광흡수도파로(120)를 모두 구비한 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 광전달부(100)는, 별도의 광차단부(110) 없이, 여기광은 흡수하고 형광을 투과시키는 물질로 이루어진 여기광흡수물질층, 즉 단색 컬러 필터로만 형성될 수도 있다. 전술한 바와 같이 마이크로렌즈(160)의 초점거리를 적절히 설계하면 도파로구조가 아니어도 형광이 포토다이오드부(210)로 충분히 유도될 수 있다.In addition, the present embodiment has been described in the case where the light transmitting unit 100 includes both the light blocking unit 110 and the excitation light absorption waveguide 120 as an example, but is not limited thereto. For example, the light transmitting unit 100 may be formed of only an excitation light absorbing material layer made of a material that absorbs excitation light and transmits fluorescence without a separate light blocking unit 110, that is, a monochromatic color filter. As described above, if the focal length of the microlens 160 is properly designed, the fluorescence may be sufficiently induced to the photodiode 210 even without the waveguide structure.

시료검출부(200)는 복수의 포토다이오드(220)가 마련된 포토다이오드부(210)와, 신호처리를 위한 제어회로 및 배선라인(239)이 마련된 배선라인부(230)를 포함한다. 포토다이오드(220)는 수광소자의 일례이다. 시료검출부(200)에는 검출된 형광 이미지의 신호를 처리할 수 있는 신호처리부(미도시)가 더 마련될 수도 있다. The sample detecting unit 200 includes a photodiode 210 provided with a plurality of photodiodes 220, and a wiring line unit 230 provided with a control circuit and a wiring line 239 for signal processing. The photodiode 220 is an example of a light receiving element. The sample detector 200 may further include a signal processor (not shown) capable of processing a signal of the detected fluorescent image.

시료검출부(200)의 포토다이오드(220)는 광전달부(100)의 하면으로부터 대략 레일리 길이 정도에 배치될 수 있다. 레일리 길이(Rayleigh length)란 광속이 집광되어 그 단면적이 최소가 되는 지점으로부터 그 단면적이 두 배가 되는 지점까지의 거리를 의미한다. 형광은 여기광흡수도파로(120)내에서 진행하다가 여기광흡수도파로(120)을 벗어나면 광속의 단면적이 점차 커지게 된다. 따라서, 시료검출부(200)의 포토다이오드(220)가 여기광흡수도파로(120)의 하단으로부터 대략 레일리 길이 정도에 배치되도록 시료검출부(200)를 설계함으로써, 광속이 최대로 집속된 위치에서 형광이 검출되도록 하여 형광 검출 효율을 높일 수 있다. The photodiode 220 of the sample detecting unit 200 may be disposed about the Rayleigh length from the lower surface of the light transmitting unit 100. Rayleigh length means the distance from the point where the light beam is focused and its cross-sectional area is minimum to the point where its cross-sectional area is doubled. The fluorescence progresses in the excitation light absorption waveguide 120 and then leaves the excitation light absorption waveguide 120, so that the cross-sectional area of the light beam is gradually increased. Therefore, by designing the sample detector 200 such that the photodiode 220 of the sample detector 200 is disposed about the Rayleigh length from the lower end of the excitation light absorption waveguide 120, the fluorescence is emitted at the position where the luminous flux is focused at the maximum. It is possible to increase the fluorescence detection efficiency by making it detected.

시료검출부(200)는 예를 들어, CCD(Charge Coupled Device)나 CIS(CMOS Image Sensor)와 같은 이미지 센서가 마련된 기판일 수 있다. CCD(Charge Coupled Device)나 CIS(CMOS Image Sensor)는 전면조명 방식이나 후면조명 방식 등에 제한되지 않는다. 이와 같은 이미지 센서 자체는 당해 분야에 잘 알려져 있으므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.The sample detector 200 may be, for example, a substrate provided with an image sensor such as a charge coupled device (CCD) or a CMOS image sensor (CIS). CCD (Charge Coupled Device) or CIS (CMOS Image Sensor) is not limited to the front lighting method or the back lighting method. Since such an image sensor itself is well known in the art, a description thereof will be omitted.

도 1에서는 마이크로미러(325), 마이크로렌즈(140), 여기광흡수도파로(120), 및 포토다이오드(220)가 일대일로 대응된 경우를 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 시료반응부(140)의 하나의 반응영역(140a)에 대하여 복수의 마이크로미러(325)가 대향하여 마주보고 있을 수 있으며, 복수의 반응영역(140a)이 하나의 픽셀 단위가 될 수 있다. 또한, 포토다이오드(220)는 형광이 방출되는 여기광흡수도파로(120)의 끝단과 일대일 또는 일대다로 대응될 수 있도록 배열될 수 있다.1 illustrates a case in which the micromirror 325, the microlens 140, the excitation light absorption waveguide 120, and the photodiode 220 correspond one-to-one, but are not limited thereto. For example, the plurality of micromirrors 325 may face each other with respect to one reaction region 140a of the sample reaction unit 140, and the plurality of reaction regions 140a may be one pixel unit. Can be. In addition, the photodiode 220 may be arranged so as to correspond one-to-one or one-to-many with the end of the excitation light absorption waveguide 120 in which fluorescence is emitted.

도 2는 본 실시예에 따른 집적된 바이오칩에서의 시료에서 방출되는 형광의 광경로를 개략적으로 도시한다.2 schematically shows the optical path of fluorescence emitted from a sample in an integrated biochip according to this embodiment.

도 2를 참조하면, 시료에서 방출된 형광(L´)은 여기광(L)에 의해 발생되며, 하방으로 향하는 형광(L´)은 마이크로렌즈(140) 쪽으로 입사된다. 마이크로렌즈(140)에 입사된 형광(L´)은 여기광흡수도파로(120)를 경유하여 시료검출부(도 1의 200)로 향한다. 여기광흡수도파로(120)의 굴절률이 광차단부(110)의 굴절률 보다 크므로, 여기광흡수도파로(120)에 입사된 형광은 여기광흡수도파로(120)과 광차단부(110)의 경계면에서 전반사를 하면서 진행한다. 이와 같은 형광은 전반사를 하면서 여기광흡수도파로(120)를 지나므로 광손실을 최소한으로 할 수 있다. 만일 여기광흡수도파로(120)의 굴절률이 광차단부(110)의 굴절률과 같거나 작은 경우라면, 여기광흡수도파로(120)를 경유하는 형광(L´)의 일부가 손실될 수는 있으나, 광전달부(100)의 두께가 예를 들어, 수 μm 내지 수십 μm 정도이므로, 이러한 손실은 무시될 수도 있다.Referring to FIG. 2, the fluorescence L ′ emitted from the sample is generated by the excitation light L, and the downward fluorescence L ′ is incident toward the microlens 140. The fluorescence L ′ incident on the microlens 140 is directed to the sample detection unit 200 of FIG. 1 via the excitation light absorption waveguide 120. Since the refractive index of the excitation light absorption waveguide 120 is larger than the refractive index of the light blocking portion 110, the fluorescence incident on the excitation light absorption waveguide 120 is the interface between the excitation light absorption waveguide 120 and the light blocking portion 110. Proceed with total reflection at. Since the fluorescence passes through the excitation light absorption waveguide 120 while performing total reflection, light loss can be minimized. If the refractive index of the excitation light absorption waveguide 120 is less than or equal to the refractive index of the light blocking unit 110, a portion of the fluorescence L ′ passing through the excitation light absorption waveguide 120 may be lost. Since the thickness of the light transmitting part 100 is, for example, about several micrometers to several tens of micrometers, this loss may be neglected.

그런데, 여기광(L)에 의해 발생되는 형광(L´)은 무지향적이므로, 사방으로 발산한다. 따라서, 여기광(L)에 의해 발생되는 형광(L´)의 상당량이 상방을 향하게 된다. 이와 같이 상방을 향하는 형광(L´)은 형광반사막(310)에서 반사되어 마이크로렌즈(140) 쪽으로 향한다. 전술한 바와 같이 형광반사막(310)의 집속력을 적절히 설계함으로써, 형광(L´)이 마이크로렌즈(140)에 집속되도록 할 수 있으므로, 상방을 향하는 형광(L´)도 시료검출에 이용되어, 손실되는 형광(L´)을 최소한으로 억제할 수 있다. 윈도우(300)는 시료(190)를 손상시키지 않는 범위 내에서 시료(190)에 인접하게 배치함으로써, 마이크로미러(325)가 대응되는 반응영역(140a) 내의 시료(190)를 커버하여, 광이용효율을 향상시킬 수 있다. 상방으로 발산되는 형광(L´)은 마이크로미러(325)에 의해 형광을 방출한 시료가 있던 반응영역(140a)으로 집속될 수 있으므로, 이웃하는 시료(190)의 상방으로 발산되는 형광(L´)에 의해 형광 이미지가 혼동되거나 흐려지는 것이 방지될 수 있다.By the way, the fluorescence L 'generated by the excitation light L is omnidirectional and therefore diverges in all directions. Therefore, a considerable amount of fluorescence L 'generated by the excitation light L is directed upward. As described above, the upward fluorescence L ′ is reflected by the fluorescent reflection film 310 and directed toward the microlens 140. By properly designing the focusing force of the fluorescent reflection film 310 as described above, the fluorescence L 'can be focused on the microlens 140, so that the upward fluorescence L' is also used for sample detection. The fluorescence (L ') lost can be minimized. The window 300 is disposed adjacent to the sample 190 within a range that does not damage the sample 190, thereby covering the sample 190 in the reaction region 140a to which the micromirror 325 corresponds, thereby utilizing light. The efficiency can be improved. Since the fluorescence L ′ emitted upward may be focused to the reaction region 140a in which the sample emitted the fluorescence by the micromirror 325, the fluorescence L ′ emitted upward above the neighboring sample 190. Can be prevented from confusing or blurring the fluorescent image.

전술한 바와 같이 여기광흡수도파로(120)는 광섬유의 도파구조를 가지므로, 형광의 대부분은 여기광흡수도파로(120) 내에서 전반사를 통해 전송된다. 소정 각을 벗어나 입사하는 일부의 형광은 여기광흡수도파로(120)를 벗어나 광차단부(110) 쪽으로 향할 수 있으나, 이러한 형광은 광차단부(110)를 통과하면서 흡수된다. 또한, 하방을 향한 형광(L´) 중 광차단부(110) 쪽으로 입사한 광은 광차단부(110)의 표면에서 반사되거나 광차단부(110)를 통과하면서 흡수된다. 따라서, 형광(L´)은 자기 자신을 방출하는 시료(190)가 놓인 시료반응부(140) 하부의 여기광흡수도파로(120)를 통해서만 가이드되게 되어, 이웃하는 시료(190)의 하방으로 방출되는 형광(L´)에 의해 형광 이미지가 혼동되거나 흐려지는 것을 방지할 수 있다. 한편, 하방으로 향한 여기광(L)은 광전달부(100)의 표면에서 반사되거나 광전달부(100)를 경유하면서 흡수되어, 광전달부(100)의 하부쪽으로 새어나가지 않는다.As described above, since the excitation light absorption waveguide 120 has a waveguide structure of an optical fiber, most of the fluorescence is transmitted through total reflection in the excitation light absorption waveguide 120. Some of the fluorescence incident outside the predetermined angle may be directed toward the light blocking unit 110 through the excitation light absorption waveguide 120, but the fluorescence is absorbed while passing through the light blocking unit 110. In addition, the light incident toward the light blocking portion 110 among the downward fluorescence L ′ is reflected on the surface of the light blocking portion 110 or absorbed while passing through the light blocking portion 110. Therefore, the fluorescence L 'is guided only through the excitation light absorption waveguide 120 in the lower portion of the sample reaction section 140 on which the sample 190 that emits itself is emitted and is emitted below the neighboring sample 190. It is possible to prevent the fluorescence image from being confused or blurred by the fluorescence L '. On the other hand, the excitation light L directed downward is reflected on the surface of the light transmitting unit 100 or absorbed while passing through the light transmitting unit 100, and does not leak to the lower side of the light transmitting unit 100.

여기광흡수도파로(120)는 반응영역(140a)과 일대일 또는 일대다로 대응될 수 있으므로, 시료(190)에서 방출된 형광에 의한 이미지는 광전달부(100)의 시료검출부(200)쪽 면에 그대로 나타나게 된다. 따라서 시료검출부(200)는 시료(190)에서 방출되는 형광의 이미지를 추가적인 광학부재 없이 곧바로 읽어낼 수 있다. 이와 같이 칩 자체에서 직접적으로 형광 이미지를 읽어낼 수 있으므로, 본 실시예의 집적된 바이오칩을 이용하는 경우, 별도의 검출광학계를 필요로 하지 않아, 바이오 검출장치를 소형화시킬 수 있다.Since the excitation light absorption waveguide 120 may correspond to one-to-one or one-to-many with the reaction region 140a, the image by the fluorescence emitted from the sample 190 may have the surface of the sample detection unit 200 of the light transmitting unit 100. Will appear as is. Therefore, the sample detecting unit 200 may immediately read an image of the fluorescence emitted from the sample 190 without an additional optical member. Thus, since the fluorescent image can be read directly from the chip itself, when using the integrated biochip of the present embodiment, a separate detection optical system is not required, and the biodetection device can be miniaturized.

본 실시예는, 여기광흡수도파로(120)를 형성하는 컬러 필터 물질은 광차단부(110)를 이루는 물질의 굴절률보다 큰 굴절률을 가지는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이러한 굴절률 관계에 한정되는 것은 아니다. 여기광흡수도파로(120)를 형성하는 컬러 필터 물질의 굴절률이 광차단부(110)를 이루는 물질의 굴절률과 같거나 그보다 작은 경우라도, 광차단부(110)는 여기광(L) 및 형광(L´)을 차단하고, 여기광흡수도파로(120)는 형광(L´)만을 통과시키므로, 전술한 광전달부(100)의 기능 자체는 그대로 수행될 수 있다.In the present embodiment, the color filter material forming the excitation light absorption waveguide 120 has a refractive index larger than the refractive index of the material constituting the light blocking unit 110 as an example. However, the present invention is not limited thereto. no. Even when the refractive index of the color filter material forming the excitation light absorption waveguide 120 is less than or equal to the refractive index of the material constituting the light blocking portion 110, the light blocking portion 110 may generate the excitation light L and the fluorescence ( L ′), and the excitation light absorption waveguide 120 passes only the fluorescent light L ′, and thus the function of the light transmitting unit 100 may be performed as it is.

도 3는 본 발명의 다른 실시예에 따른 집적된 바이오칩을 도시한다. 본 실시예의 집적된 바이오칩은 마이크로렌즈(160)이 제외되었다는 점을 제외하고는 전술한 실시예와 동일하다.3 illustrates an integrated biochip according to another embodiment of the present invention. The integrated biochip of this embodiment is the same as the above embodiment except that the microlens 160 is excluded.

도 3을 참조하면, 형광반사방지막(150)은 여기광흡수도파로(120)의 끝단 중 시료반응부(140)쪽 면에 마련된다. 형광반사방지막(150)은 시료(190)에서 방출되는 형광이 반사되는 것을 방지하여, 형광 검출효율을 향상시킨다. 이러한 형광반사방지막(150)은 노출된 여기광흡수도파로(120)의 끝단을 완전히 덮도록 형성될 수 있다. 형광반사방지막(150)은, 시료(190)가 잘 부착될 수 있도록, 시료(190)나 시료(190)가 분산된 액체에 대해 친화성을 갖는 재료로 형성될 수 있다. 형광반사방지막(150)이 시료(190)에 친화성을 갖는 재료로 형성되는 경우, 형광반사방지막(150)이 형성된 영역 자체가 반응 영역(140a)이 된다. 형광반사방지막(150)은 반응 영역(140a)의 하부쪽에 별도로 마련될 수도 있다. 형광반사방지막(150)은, 본 실시예의 필수적인 구성요소는 아니며 생략될 수 있다. 형광반사방지막(150)이 생략되는 경우, 반응 영역(140a)의 표면을 시료(190)나 시료(190)가 분산된 액체에 대해 친화성을 갖도록 표면처리될 수 있다. 이러한 표면처리는, 검출하고자 하는 시료(190)에 따라 달라질 수 있다. 일례로, 반응 영역(140a)을 국소적으로 산화처리하거나 산화물을 도포, 또는 친수성 물질을 도포하여 반응 영역(140a)이 친수성 특성을 갖도록 할 수 있다. 이러한 표면처리의 구체적 예는 본 실시예를 한정하지 않는다. Referring to FIG. 3, the anti-reflective film 150 is provided on the side of the sample reaction part 140 of the end of the excitation light absorption waveguide 120. The antireflection film 150 prevents the fluorescence emitted from the sample 190 from being reflected, thereby improving the fluorescence detection efficiency. The fluorescent antireflection film 150 may be formed to completely cover the end of the exposed excitation light absorption waveguide 120. The anti-reflection film 150 may be formed of a material having affinity for the sample 190 or the liquid in which the sample 190 is dispersed so that the sample 190 may be attached well. When the anti-reflection film 150 is formed of a material having an affinity for the sample 190, the region itself on which the anti-reflection film 150 is formed becomes the reaction area 140a. The anti-reflection film 150 may be separately provided on the lower side of the reaction region 140a. The anti-reflective film 150 is not an essential component of the present embodiment and may be omitted. When the anti-reflective film 150 is omitted, the surface of the reaction region 140a may be surface treated to have affinity for the sample 190 or the liquid in which the sample 190 is dispersed. This surface treatment may vary depending on the sample 190 to be detected. For example, the reaction region 140a may be locally oxidized, an oxide may be applied, or a hydrophilic material may be applied to the reaction region 140a to have hydrophilic characteristics. Specific examples of such surface treatment do not limit the present embodiment.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집적된 바이오칩을 도시한다. 본 실시예는 시료반응검출부에 윈도우가 결합되는 일례를 보여준다.4 illustrates an integrated biochip in accordance with another embodiment of the present invention. This embodiment shows an example in which the window is coupled to the sample reaction detection unit.

도 4를 참조하면, 시료반응부(140)와 광전달부(100)와 시료검출부(200)는 시료반응검출부를 이루는 바, 이러한 시료반응검출부는 후술하는 바와 같이 반도체 공정을 통해 웨이퍼 단위로 제조될 수 있다. 이때, 개별칩을 이루는 시료반응검출 부의 외곽은 시료검출부(200)의 신호처리나, 전기적 접속을 위한 공간이 된다. 이러한 시료반응검출부의 주변부(400)의 상면은 윈도우(301)와의 결합을 위해 사용될 수 있다.Referring to FIG. 4, the sample reaction unit 140, the phototransmitter 100, and the sample detection unit 200 form a sample reaction detection unit, and the sample reaction detection unit is manufactured in units of wafers through a semiconductor process as described below. Can be. At this time, the outside of the sample reaction detection unit constituting the individual chip becomes a space for signal processing or electrical connection of the sample detection unit 200. The upper surface of the peripheral portion 400 of the sample reaction detection unit may be used for coupling with the window 301.

윈도우(301)의 투명몸체(311)는 외곽 둘레로 측벽(311b)이 하방을 향해 돌출되어 있어, 시료반응검출부의 주변부(400)의 상면과 맞닿는다. 측벽(311b)은 투명몸체(311)의 외곽 둘레 중 일부에만 마련될 수도 있다. 윈도우(310)는 측벽(311b)에 의해 내부 공간이 마련되어, 시료반응검출부의 시료반응부(140)에 부착되는 시료가 손상되지 않도록 한다. 시료반응검출부의 상면이나 윈도우(310)에는 정렬마크(미도시)를 마련하여, 윈도우(310)와 시료반응검출부의 결합시, 윈도우(310)의 마이크로미러(311a)와 시료반응부(140)의 반응영역이 올바로 정렬될 수 있도록 할 수 있다. In the transparent body 311 of the window 301, the side wall 311b protrudes downward from the outer circumference thereof and contacts the upper surface of the peripheral part 400 of the sample reaction detection unit. The side wall 311b may be provided only at a part of the outer periphery of the transparent body 311. The window 310 is provided with an inner space by the side wall 311b so that the sample attached to the sample reaction unit 140 of the sample reaction detection unit is not damaged. An alignment mark (not shown) is provided on the upper surface or the window 310 of the sample reaction detection unit, and when the window 310 and the sample reaction detection unit are combined, the micromirror 311a and the sample reaction unit 140 of the window 310 are provided. It is possible to ensure that the reaction zones of are properly aligned.

윈도우(310)와 시료반응검출부의 결합은 시료(190)가 시료반응부(140)에 부착된 후에 이루어지게 되므로, 개별 칩단위에서 이루어질 수 있다.The combination of the window 310 and the sample reaction detection unit may be made after the sample 190 is attached to the sample reaction unit 140, and thus may be performed in individual chip units.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집적된 바이오칩을 도시한다. 도 5를 참조하면, 본 실시예의 집적된 바이오칩(500)는 패키지화된 것으로, 시료반응검출부(510)와 윈도우(530)가 프레임(540)에 실장되어 있다. 시료반응검출부(510)의 상면은 시료가 부착될 수 있는 시료반응부(도 1의 140)가 마련된 면으로, 외부에 노출될 수 있다. 가령, DNA칩의 경우, 다종의 프로브 핵산이 반도체 공정등을 통해 시료반응검출부(510)의 시료반응부(140)에 고정되며, 이러한 DNA칩의 표면에 타겟 핵산이 포함된 액체를 흘려주게 되면, 타겟 핵산의 염기서열에 대해 상보적인 염기 서열을 갖는 프로브 핵산이 타겟 핵산과 혼성화 반응을 하여 결합되며, DNA칩의 프로브 핵산들과 결합되는 않은 핵산들은 씻겨 나가게 된다. 혼성화 반응을 하게된 핵산은 표지된 형광물질에 의하여 형광을 방출하게 되므로, 형광이 방출되는 위치를 검출하므로써 검출하고자 하는 타겟 핵산의 유무를 판단하게 된다. 5 illustrates an integrated biochip in accordance with another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, the integrated biochip 500 of the present embodiment is packaged, and a sample reaction detector 510 and a window 530 are mounted on the frame 540. The upper surface of the sample reaction detection unit 510 is a surface provided with a sample reaction unit (140 of FIG. 1) to which a sample may be attached, and may be exposed to the outside. For example, in the case of a DNA chip, a plurality of probe nucleic acids are fixed to the sample reaction unit 140 of the sample reaction detection unit 510 through a semiconductor process or the like, and when the liquid containing the target nucleic acid flows on the surface of the DNA chip, The probe nucleic acid having a base sequence complementary to the base sequence of the target nucleic acid is hybridized with the target nucleic acid, and the nucleic acids not combined with the probe nucleic acids of the DNA chip are washed out. Since the nucleic acid subjected to the hybridization reaction emits fluorescence by the labeled fluorescent substance, the presence or absence of the target nucleic acid to be detected is determined by detecting the position where the fluorescence is emitted.

윈도우(530)는 형광반사막(520)이 마련된 것으로, 프레임(540)에 설치된다. 이러한 윈도우(530)는 바이오칩(500)의 전면을 보호하는 커버글래스가 될 수 있다. 시료가 시료반응부(140)에 부착되면, 윈도우(530)가 시료반응검출부(510)의 상부에 이격된 상태로 덮힌다. 윈도우(530)와 시료반응검출부(510) 또는 프레임(540)는 정렬마크(미도시)가 마련될 수 있다. 이러한 정렬마크는, 윈도우(530)가 프레임(540)에 부착될 때, 올바로 정렬될 수 있도록 한다.The window 530 is provided with a fluorescent reflection film 520 and is installed in the frame 540. The window 530 may be a cover glass that protects the front surface of the biochip 500. When the sample is attached to the sample reaction unit 140, the window 530 is covered with the sample spaced above the sample reaction detection unit 510. Alignment marks (not shown) may be provided in the window 530 and the sample reaction detection unit 510 or the frame 540. This alignment mark allows the window 530 to be properly aligned when attached to the frame 540.

전술한 바와 같이 본 실시예의 바이오칩은 방출되는 형광을 칩 자체에서 검출할 수 있으므로, 패키지화된 집적된 바이오칩(500)에서 출력되는 전기신호를 통하여 시료의 검출유무를 판단할 수 있게 된다.As described above, the biochip of the present embodiment can detect the emitted fluorescence on the chip itself, and thus it is possible to determine whether the sample is detected through the electrical signal output from the packaged integrated biochip 500.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 집적된 바이오칩의 제조공정을 설명하기로 한다.Next, the manufacturing process of the integrated biochip according to an embodiment of the present invention will be described.

도 6a 내지 도 6f은 바이오칩의 시료반응검출부의 제조공정을 도시한다.6A to 6F illustrate a manufacturing process of a sample reaction detection unit of a biochip.

도 6a를 참조하면, 시료검출부(200)를 마련한다. 가령, 시료검출부(200)로 CMOS 이미지 센서가 마련된 기판을 사용할 수 있다. 프로트엔드(frontend) 공정으로 실리콘 기판 위에 포토다이오드(220)를 형성하고, 그 위에 CMOS 회로 및 배선라인(239)들이 마련된 배선라인부(230)를 형성한다. 다음으로 백엔드(backend) 공정 으로, 포토다이오드부(210)에 형성된 회로를 연결하는 수직 및 수평의 패시브 메탈층(passive metal layer)을 형성하여 CMOS 이미지 센서 기판을 제조한다. 통상적인 CMOS 이미지 센서의 제조공정에서는 이러한 CMOS 이미지 센서 기판에 컬러필터를 형성하는 공정등이 더 추가되나 본 실시예의 시료검출부(200)는 이러한 컬러필터를 형성하는 공정등을 더 포함하지는 않는다. 본 실시예의 시료검출부(200)는 통상의 이미지 센서와 실질적으로 동일하며, 실질적으로 동일한 공정을 통해 제조될 수 있으므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다. 가령 CCD의 경우, 전자를 생성시키는 수광영역, 즉 포토다이오드(220)와 전자 전송을 가능케하는 수평 수직의 메탈층들이 배선라인부(230)를 통하여 연결되어 있다. 메탈층의 전기장 이동 장치를 통하여 센서의 주변부로 광전자를 수송한 후 전압으로 전환하게 된다. Referring to FIG. 6A, a sample detector 200 is provided. For example, a substrate provided with a CMOS image sensor may be used as the sample detection unit 200. The photodiode 220 is formed on the silicon substrate by a frontend process, and the wiring line unit 230 having the CMOS circuit and the wiring lines 239 is formed thereon. Next, in a backend process, vertical and horizontal passive metal layers connecting the circuits formed in the photodiode unit 210 are formed to manufacture a CMOS image sensor substrate. In a typical CMOS image sensor manufacturing process, a process of forming a color filter on the CMOS image sensor substrate is further added, but the sample detecting unit 200 of the present embodiment does not further include a process of forming such a color filter. Since the sample detecting unit 200 of the present embodiment is substantially the same as a conventional image sensor and can be manufactured through the same process, detailed description thereof will be omitted. For example, in the CCD, a light receiving area for generating electrons, that is, a photodiode 220 and a horizontal vertical metal layer for transmitting electrons are connected through the wiring line unit 230. The photoelectron is transported to the periphery of the sensor through the field transfer device of the metal layer and then converted into a voltage.

다음으로, 도 6b를 참조하면, 시료검출부(200)의 상부에 여기광흡수물질을 스퍼터링, CVD(Chemical vapor deposition), 또는 스핀-코팅(spin-coating) 등의 방법으로 증착하여 여기광흡수물질층(120´)을 형성한다. 여기광흡수물질은, 여기광 파장대의 광을 흡수하고 형광 파장대의 광을 통과시키는 물질로서, 가령, 투명한 재질의 반도체, 폴리머 또는 유전체 물질을 형광의 파장대에 속하는 염료로 염색하거나, 투명한 재질의 반도체, 폴리머 또는 유전체 물질에 형광의 파장대에 속하는 안료를 전착하거나 분산시켜 형성할 수 있다. 이러한 염료나 안료는 디스플레이 기술분야나 광학분야에 잘 알려져 있으므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.Next, referring to FIG. 6B, the excitation light absorbing material is deposited on the sample detecting unit 200 by sputtering, chemical vapor deposition (CVD), or spin-coating. Form layer 120 '. The excitation light absorbing material is a material that absorbs light in the excitation light band and passes light in the fluorescent light band. For example, a transparent semiconductor, polymer or dielectric material is dyed with a dye belonging to the wavelength band of fluorescence, or a semiconductor of transparent material. It can be formed by electrodepositing or dispersing a pigment belonging to the wavelength range of fluorescence in the polymer or dielectric material. Since such dyes and pigments are well known in the display technology or optical field, detailed descriptions thereof will be omitted.

다음으로, 도 6c를 참조하면, 포토다이오드(220)가 위치하는 영역을 제외한 나머지 영역의 시료검출부(200)의 상부가 노출되도록 도포된 여기광흡수물질층(도 6b의 120´)에 식각하여 트렌치(120a)를 형성한다. 이러한 트렌치(120a)는 예를 들어 건식 식각 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 이와 같이 트렌치(120a)가 형성된 여기광흡수물질층(120´)은 여기광흡수도파로(120)를 이룬다.Next, referring to FIG. 6C, the photodiode 220 is etched into the excitation light absorbing material layer (120 ′ in FIG. 6B) applied to expose the upper portion of the sample detecting unit 200 in the remaining region except for the region where the photodiode 220 is located. The trench 120a is formed. The trench 120a may be formed using, for example, a dry etching method. As such, the excitation light absorbing material layer 120 ′ in which the trench 120a is formed forms an excitation light absorption waveguide 120.

다음으로, 도 6d를 참조하면, 여기광흡수도파로(120) 사이의 트렌치(120a)에 블랙 물질을 채워 광차단부(110)를 형성한다. 이러한 블랙 물질은 여기광과 형광을 모두 흡수하는 물질이다. 블랙 물질은 여기광흡수물질의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는 물질일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Next, referring to FIG. 6D, the light blocking unit 110 is formed by filling a black material in the trench 120a between the excitation light absorption waveguides 120. These black materials are materials that absorb both excitation light and fluorescence. The black material may be a material having a refractive index lower than that of the excitation light absorbing material, but is not limited thereto.

다음으로, 도 6e를 참조하면, 여기광흡수도파로(120) 및 광차단부(110)의 상부면을 CMP(Chemical Mechanical Polishing)와 같은 공정을 통해 평탄화시킨 후, 여기광흡수도파로(120)가 노출된 영역에 마이크로렌즈(160)를 형성한다. 마이크로렌즈(160)는 시료가 잘 부착될 수 있는 물질로 형성될 수 있다. 또는, 마이크로렌즈(160)에 시료가 잘 부착될 수 있도록 표면처리할 수도 있다. 마이크로렌즈(160)는 가령, 포토 레지스트로 마이크로렌즈 배열의 패턴을 형성한 후 리플로우(reflow) 공정을 통해 주상 형상의 패턴된 포토 레지스트를 곡면 형태의 포토 레지스트로 변형함으로써 형성할 수 있다. 나아가, 마이크로렌즈(160)의 표면에 형광반사방지막(165)을 형성하고 또한 시료가 잘 부착되도록 표면처리를 할 수도 있다.Next, referring to FIG. 6E, after the top surfaces of the excitation light absorption waveguide 120 and the light blocking unit 110 are planarized through a process such as chemical mechanical polishing (CMP), the excitation light absorption waveguide 120 is The microlens 160 is formed in the exposed area. The microlens 160 may be formed of a material to which the sample may be attached well. Alternatively, the microlens 160 may be surface treated so that the sample may be attached well. The microlens 160 may be formed by, for example, forming a pattern of a microlens array using photoresist and then deforming the columnar patterned photoresist into a curved photoresist through a reflow process. In addition, the anti-reflection film 165 may be formed on the surface of the microlens 160, and the surface treatment may be performed so that the sample adheres well.

다음으로, 도 6f를 참조하면, 마이크로렌즈(160)에 시료(190)를 부착시키는 공정을 수행한다. 이러한 시료(190)는 검출하고자 하는 타겟 생물질과 상호작용할 수 있는 검출용 생물질(probe)일 수 있다. 가령, A(아데닌), G(구아닌), C(시토신), T(티민)와 같은 DNA 염기들을, 포토-리소그래피 공정을 이용하여 반응영역별로 서로 다른 순서로 적층함으로써, 소정의 염기 서열을 갖는 프로브 핵산이 부착된 DNA칩을 제조할 수 있다. Next, referring to FIG. 6F, a process of attaching the sample 190 to the microlens 160 is performed. The sample 190 may be a probe for detecting a biomaterial that can interact with a target biomaterial to be detected. For example, DNA bases such as A (adenine), G (guanine), C (cytosine), and T (thymine) are stacked in a different order for each reaction region by using a photo-lithography process to have a predetermined base sequence. DNA chips to which probe nucleic acids are attached can be prepared.

전술한 도 6a 내지 도 6f를 참조하여 설명한 제조공정은 웨이퍼 단위에서 수행될 수 있다. 다음으로, 각 칩별로 분리하고(dicing), 프레임에 실장하고 와이어 본딩 공정을 수행하여, 타겟이 되는 시료가 부착되지 않은 상태의 바이오 칩 상태로 출하될 수 있다.The manufacturing process described with reference to FIGS. 6A through 6F may be performed on a wafer basis. Next, by dividing each chip (dicing), mounted on a frame and performing a wire bonding process, it may be shipped in a biochip state in which the target sample is not attached.

전술한 도 6a 내지 도 6f를 참조하여 설명한 시료반응검출부의 제조공정은 일예일 뿐이고, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 광전달부(100)는 별도의 공정을 통해 제작된 후, 시료검출부(200)와 웨이퍼 본딩 공정을 통해 접합될 수도 있다. 또한, 마이크로렌즈는, 광전달부(100)의 상면 뿐만이 아니라, 광전달부(100)나 배선라인부(230)의 사이에 추가로 또는 독립적으로 형성할 수도 있다. 또한, 전술한 바와 같이 마이크로렌즈(150)가 광전달부(100)에 마련된 경우, 여기광흡수도파로(120)에 의한 도파구조는 필수적인 것은 아니므로, 광전달부(100)는 단순히 여기광을 흡수하는 물질로 도포하여 여기광흡수층으로 형성할 수도 있다.The manufacturing process of the sample reaction detection unit described above with reference to FIGS. 6A to 6F is merely one example, and is not limited thereto. For example, the light transmitting unit 100 may be manufactured through a separate process, and then bonded to the sample detecting unit 200 through a wafer bonding process. In addition, the microlenses may be additionally or independently formed between the light transmitting unit 100 and the wiring line unit 230 as well as the upper surface of the light transmitting unit 100. In addition, when the microlens 150 is provided in the light transmission unit 100 as described above, the waveguide structure by the excitation light absorption waveguide 120 is not essential, the light transmission unit 100 simply provides excitation light. It may be applied by absorbing material to form an excitation light absorption layer.

다음으로, 도 7a 내지 도 7d를 참조하여, 윈도우의 제조공정을 도시한다.Next, the manufacturing process of a window is shown with reference to FIGS. 7A-7D.

도 7a를 참조하면, 먼저 볼록한 마이크로렌즈 몰드(390)를 마련한다. 예를 들어, 마이크로렌즈 몰드(390)는 기판에 포토레지스트 공정 및 식각 공정을 통해 주상 형상을 갖는 포토레지스트를 형성한 뒤, 리플로우 리플로우(reflow) 공정을 통해 주상의 형상을 갖는 포토레지스트를 라운드 형상의 포토레지스트로 변형시켜 형성할 수 있다. 도 7b 및 도 7c를 참조하면, 마이크로렌즈 몰드(390)를 주형으로 하여, 윈도우의 투명몸체(310)를 제조한다. 투명몸체(310)의 재질로는 마이크로렌즈 몰드(390)로부터 쉽게 떨어질 수 있는 재질을 선택할 수 있다. 투명몸체(310)는 마이크로렌즈 몰드(390)의 역상으로 형성된 오목면(310a)을 갖는다.Referring to FIG. 7A, first, a convex microlens mold 390 is prepared. For example, the microlens mold 390 forms a photoresist having a columnar shape through a photoresist process and an etching process on a substrate, and then forms a photoresist having a columnar shape through a reflow reflow process. It can be formed by deforming into a round photoresist. 7B and 7C, the transparent body 310 of the window is manufactured using the microlens mold 390 as a mold. As a material of the transparent body 310, a material that can be easily separated from the microlens mold 390 may be selected. The transparent body 310 has a concave surface 310a formed in a reversed phase of the microlens mold 390.

다음으로, 도 7d를 참조하면, 투명몸체(310)의 오목면(310a) 쪽에 형광반사막(320)을 코팅하여 마이크로렌즈를 형성함으로써, 윈도우를 완성힌다.Next, referring to FIG. 7D, the window is completed by forming a microlens by coating the fluorescent reflection film 320 on the concave surface 310a of the transparent body 310.

전술한 윈도우의 제조공정은 사출공정을 이용하여 투명몸체(310)를 제조한 경우를 예로 들어 설명하였으나, 그밖에 다양한 방법들이 가능하다. 예를 들어, 투명한 기판에 직접적으로 반구형의 오목면을 식각공정을 통해 형성할 수도 있을 것이다.The manufacturing process of the window described above has been described taking the case of manufacturing the transparent body 310 using an injection process as an example, but various other methods are possible. For example, a hemispherical concave surface may be directly formed on the transparent substrate through an etching process.

윈도우는 바이오칩에 시료가 부착된 상태에서 바이오칩의 시료반응부쪽을 덮어, 검출단계로 진입되는 바이오칩이 완성된다. 전술한 바와 같이 윈도우 내지 바이오칩 상부 쪽에 정렬마크가 마련되어, 윈도우가 바이오칩에 결합될 때, 고배율 광학장치등을 이용하여 올바로 정렬될 수 있도록 할 수 있다. The window covers the sample reaction part of the biochip while the sample is attached to the biochip, and the biochip entering the detection step is completed. As described above, an alignment mark may be provided on the window to the upper side of the biochip, so that the window may be properly aligned using a high magnification optical device when the window is coupled to the biochip.

이하에서 전술한 실시예들에 따른 집적된 바이오칩을 이용한 검출 장치를 설명하기로 한다.Hereinafter, a detection apparatus using an integrated biochip according to the above embodiments will be described.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 검출장치의 개략적인 구성을 도시하고 있다.8 shows a schematic configuration of a bio detection device according to an embodiment of the present invention.

이하에서 전술한 실시예들에 따른 집적된 바이오칩을 이용한 검출 장치를 설명하기로 한다.Hereinafter, a detection apparatus using an integrated biochip according to the above embodiments will be described.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 검출장치의 개략적인 구성을 도 시하고 있다. 도 8을 참조하면, 본 실시예의 바이오 검출장치는, 집적된 바이오칩(610)에 여기광을 조사하는 조명광학계인 광원(601), 광확산 소자(602), 콜리메이팅 렌즈(604) 및 집광 렌즈(607)를 포함한다. 참조번호 620은 집적된 바이오칩(610)이 탈착가능하게 설치되는 스테이지를 나타낸다. 8 illustrates a schematic configuration of a bio detection device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, the biodetection apparatus of the present embodiment includes a light source 601, a light diffusing element 602, a collimating lens 604, and a condenser lens, which are illumination optical systems that irradiate excitation light to the integrated biochip 610. 607. Reference numeral 620 denotes a stage in which the integrated biochip 610 is detachably installed.

광원(601)은 여기광(excitation light)(L)을 방출한다. 광원(601)으로 여기광(L)을 방출할 수 있는 것이면 제한이 없다. 예를 들어, 광원(601)으로 반도체 레이저 다이오드, LED, 백색 광원 등을 사용할 수 있다. 광원(501)에서 방출된 여기광(L)의 파장은 형광보다 짧을 수 있다. 만일 백색 광원을 광원(601)으로 채용하는 경우, 광원(601)과 집적된 바이오칩(610) 사이의 광경로상에 형광과 같은 파장대의 광은 차단하는 여기필터(excitation filter)(미도시)를 배치한다. 전술한 바와 같이, 본 실시예들의 바이오칩은 형광반사층이 윈도우에 마련되어 있으므로, 이러한 여기필터는 생략될 수도 있다.The light source 601 emits excitation light L. There is no limitation as long as the excitation light L can be emitted by the light source 601. For example, a semiconductor laser diode, an LED, a white light source, or the like can be used as the light source 601. The wavelength of the excitation light L emitted from the light source 501 may be shorter than the fluorescence. If a white light source is used as the light source 601, an excitation filter (not shown) that blocks light of a wavelength band such as fluorescence on the optical path between the light source 601 and the integrated biochip 610 is used. To place. As described above, in the biochips of the embodiments, since the fluorescent reflection layer is provided in the window, the excitation filter may be omitted.

여기광(L)은 집적된 바이오칩(610) 내의 시료에 부착되어 있는 형광 물질을 여기시키기 위한 광이다. 통상적으로 여기광으로서 대략 500nm의 파장을 갖는 광을 사용하나, 표지되는 형광 물질에 따라, 여기광(L)의 파장은 달라질 수 있다. The excitation light L is light for exciting a fluorescent substance attached to a sample in the integrated biochip 610. Typically, light having a wavelength of approximately 500 nm is used as the excitation light, but depending on the fluorescent material to be labeled, the wavelength of the excitation light L may vary.

광확산 소자(602)는 여기광(L)을 고르게 확산시켜 그 전체 단면을 통해 균일한 세기를 갖도록 하는 것으로, 예를 들어 막대형의 광 인터그레이터가 될 수 있다. 여기광(L)이 전체적으로 균일한 세기를 갖는 것은 집적된 바이오칩(610)의 일부 영역 또는 전체 영역에 걸쳐 동일한 세기의 광을 조명하기 위한 것이다.The light diffusing element 602 diffuses the excitation light L evenly to have a uniform intensity through its entire cross section, and may be, for example, a bar-shaped light integrator. The excitation light L has an overall uniform intensity for illuminating light of the same intensity over a portion or the entire region of the integrated biochip 610.

콜리메이팅 렌즈(604)는 여기광(L)을 평행하게 정형하는 것이다. 도 8은 광 학산 소자(602)와 집광 렌즈(607) 사이에 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 콜리메이팅 렌즈(604)는 광원(601)과 광확산 소자(602) 사이에 배치될 수도 있다. 나아가, 광원(601)에서 방출된 여기광(L)의 발산(divergence)이 크지 않고, 집광 렌즈(607)로 여기광(L)을 충분히 집광시킬 수 있는 경우에는 콜리메이팅 렌즈(604)를 사용하지 않을 수도 있다.The collimating lens 604 forms the excitation light L in parallel. Although FIG. 8 is shown to be disposed between the light scattering element 602 and the condenser lens 607, the collimating lens 604 may be disposed between the light source 601 and the light diffusing element 602. Further, when the divergence of the excitation light L emitted from the light source 601 is not large and the excitation light L can be sufficiently collected by the condenser lens 607, the collimating lens 604 is used. You may not.

집광 렌즈(607)는 여기광(L)을 집광함으로써 소정의 직경을 갖는 광 스팟(light spot)을 집적된 바이오칩(610) 상에 제공한다. 광 스팟의 직경은 집적된 바이오칩(610)의 일부 영역 또는 전체 영역을 조명할 수 있는 정도의 크기를 가질 수 있다.The condenser lens 607 collects the excitation light L to provide a light spot having a predetermined diameter on the integrated biochip 610. The diameter of the light spot may be large enough to illuminate a part or the whole area of the integrated biochip 610.

여기광(L)의 스폿이 집적된 바이오칩(610)의 전면을 커버하는 경우, 집적된 바이오칩(610)은 시료에서 방출하는 형광 이미지를 한꺼번에 검출할 수 있다. 만일 여기광(L)의 스폿이 집적된 바이오칩(610)의 일부만을 커버하는 경우, 스테이지(620) 또는 조명광학계는 이동을 하여 조명되는 여기광(L)이 집적된 바이오칩(610)의 전면을 시순차적으로 커버할 수 있도록 하며, 집적된 바이오칩(610)는 시순차적으로 방출하는 형광의 이미지를 종합하여 시료가 부착된 반응영역 전역에 대한 형광 이미지를 얻게 된다.When the spot of the excitation light L covers the entire surface of the integrated biochip 610, the integrated biochip 610 may simultaneously detect the fluorescent image emitted from the sample. If the spot of the excitation light L covers only a part of the integrated biochip 610, the stage 620 or the illumination optical system moves to cover the entire surface of the biochip 610 in which the excitation light L is illuminated by moving. In order to cover sequentially, the integrated biochip 610 acquires fluorescence images of the entire reaction region to which the sample is attached by synthesizing the images of fluorescence emitted sequentially.

본 실시예의 집적된 바이오칩(610)은 조명된 여기광(L)에 의해 시료에서 발하는 형광을 직접적으로 검출하며, 검출된 형광에 대한 신호는 스테이지(620)를 통해 미도시된 신호처리시스템에 전달된다. 스테이지(620) 자체가 신호처리회로를 내장한 측정용 보드가 될 수 있다.The integrated biochip 610 of this embodiment directly detects the fluorescence emitted from the sample by the illuminated excitation light L, and the signal for the detected fluorescence is transmitted to the signal processing system not shown through the stage 620. do. The stage 620 itself may be a measurement board incorporating a signal processing circuit.

본 실시예의 바이오 검출장치는, 별도의 검출 광학계를 구비할 필요없이 집적된 바이오칩(610) 자체로서 시료에서 방출되는 형광의 이미지를 읽어낼 수 있다. 따라서 바이오 검출장치의 광학계는 조명광학계로만 충분하므로, 휴대용으로 제작하기에 용이하며, 장소에 구애없이 생물질과 같은 시료를 분석 및 검출할 수 있게 된다.The biodetector of the present embodiment can read out an image of fluorescence emitted from a sample as the integrated biochip 610 itself without having to provide a separate detection optical system. Therefore, since the optical system of the bio-detection device is sufficient only as the illumination optical system, it is easy to manufacture portable, and it is possible to analyze and detect samples such as biomaterials regardless of the place.

이러한 본 발명인 집적된 바이오칩 및 이의 제조방법은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.The present inventors integrated biochip and its manufacturing method have been described with reference to the embodiments shown in the drawings for clarity, but this is merely illustrative, and those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalents therefrom It will be appreciated that other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the appended claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 집적된 바이오칩의 개략적인 단면도이다. 1 is a schematic cross-sectional view of an integrated biochip according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 집적된 바이오칩에서의 광경로를 도시한다.FIG. 2 illustrates a light path in the integrated biochip of FIG. 1.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 집적된 바이오칩의 개략적인 단면도이다.3 is a schematic cross-sectional view of an integrated biochip according to another embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집적된 바이오칩의 개략적인 사시도이다.4 is a schematic perspective view of an integrated biochip according to another embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집적된 바이오칩의 개략적인 단면도이다.5 is a schematic cross-sectional view of an integrated biochip according to another embodiment of the present invention.

도 6a 내지 도 6f 및 도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 일 실시예에 따른 집적된 바이오칩의 제조방법을 도시한다.6A-6F and 7A-7D illustrate a method of manufacturing an integrated biochip according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 검출 장치의 개략적인 구성도이다.8 is a schematic configuration diagram of a bio detection device according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100...광전달부 110...광차단부100 ... light transmitting part 110 ... light blocking part

120...여기광흡수도파로 140...시료반응부120.Excited light absorption waveguide 140.

150,165...형광반사방지막 160...마이크로렌즈150,165 ... Fluorescent reflector 160 ... Microlens

190...생물질 200...시료검출부190.Drugs 200 Sample detection unit

210...포토다이오드부 220...포토다이오드210 ... photodiode section 220 ... photodiode

230...배선라인부 300, 301,530...윈도우230 ... wiring line part 300, 301, 530 ... Windows

310,311...투명 몸체 310a,311a...마이크로미러310,311 ... transparent body 310a, 311a ... micromirror

311b...측벽 320...형광반사막311b ... side wall 320 ... fluorescent reflector

330...여기광반사방지막 400...주변부330 Excitation light shielding film 400 ... periphery

500,610...바이오칩 610...시료반응검출부500,610 Biochip 610 Sample reaction detection unit

601...광원 602...광확산 소자601 ... light source 602 ... light diffusing element

604..콜리메이팅 렌즈 607...집광 렌즈604 Collimating Lens 607 Condensing Lens

620...스테이지 620 stage

Claims (26)

형광을 검출하는 적어도 하나의 수광소자가 마련된 시료검출부;A sample detector provided with at least one light receiving element for detecting fluorescence; 상기 시료검출부의 상면에 마련되어 시료에서 방출되는 형광을 상기 시료검출부에 전달하는 광전달부;An optical transmission unit provided on an upper surface of the sample detection unit to transfer fluorescence emitted from a sample to the sample detection unit; 상기 광전달부의 상면에 마련되어 시료가 부착될 수 있는 적어도 하나의 반응영역을 포함하는 시료반응부; 및A sample reaction part provided on an upper surface of the light transmitting part and including at least one reaction area to which a sample may be attached; And 상기 시료반응부에 이격되게 배치되어 상기 시료에서 방출하는 형광을 반사시키는 형광반사막을 구비한 윈도우;를 포함하는 집적된 바이오칩.And a window having a fluorescent reflecting film disposed to be spaced apart from the sample reaction part to reflect fluorescence emitted from the sample. 제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 형광반사막은 형광의 파장대를 반사대역으로 하는 이색미러 또는 형광의 파장대를 차단대역으로 하는 대역차단필터인 집적된 바이오칩.The fluorescent reflector is an integrated biochip that is a dichroic mirror having a wavelength band of fluorescence as a reflection band or a bandpass filter having a band of fluorescence as a blocking band. 제2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 형광반사막은 여기광의 파장대를 통과대역으로 하는 집적된 바이오칩.The fluorescent reflection film is an integrated biochip having a pass band of the wavelength band of the excitation light. 제1 항에 있어서, According to claim 1, 상기 윈도우의 상면에는 여기광의 반사를 방지하는 여기광반사방지막이 마련된 집적된 바이오칩An integrated biochip having an excitation light reflection prevention film provided on the upper surface of the window to prevent reflection of the excitation light. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 윈도우는 상기 시료에서 방출하는 형광을 집속시켜 반사사키는 적어도 하나의 마이크로미러를 포함하는 집적된 바이오칩.And the window focuses fluorescence emitted from the sample so that the reflector includes at least one micromirror. 제5 항에 있어서,6. The method of claim 5, 상기 마이크로미러는 윈도우의 시료반응부와 마주보는 하면에 오목한 형상으로 마련된 집적된 바이오칩.The micromirror is an integrated biochip provided in a concave shape on the lower surface facing the sample reaction portion of the window. 제5 항에 있어서,6. The method of claim 5, 상기 마이크로미러는 상기 시료반응부의 반응영역과 일대일 또는 일대다로 대응되는 집적된 바이오칩.The micromirror is an integrated biochip corresponding one-to-one or one-to-many with the reaction region of the sample reaction unit. 제7 항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 마이크로미러가 상기 시료반응부의 반응영역와 매칭되도록 하는 정렬마크가 상기 윈도우 및 시료반응부 중 적어도 하나에 마련된 집적된 바이오칩.And an alignment mark arranged at at least one of the window and the sample reaction unit to allow the micromirror to match the reaction region of the sample reaction unit. 제5 항에 있어서, 6. The method of claim 5, 상기 적어도 하나의 반응영역과 수광소자 사이의 광경로상에 마련된 형광을 집광시키는 마이크로렌즈를 더 포함하는 집적된 바이오칩.And a microlens for condensing fluorescence provided on an optical path between the at least one reaction region and the light receiving device. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 윈도우는 상기 시료반응부와 이격되게 접합되도록 하부로 돌출된 도출부를 포함하는 집적된 바이오칩.The window includes an integrated biochip protruding downward to be spaced apart from the sample reaction unit. 제10 항에 있어서, The method of claim 10, 상기 도출부는 상기 윈도우의 외곽 둘레의 적어도 일부분에 형성된 집적된 바이오칩.And the lead-out part is formed in at least a portion of an outer circumference of the window. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 시료반응부와 윈도우를 서로 이격되게 수용하는 프레임을 포함하는 바이오칩. Biochip comprising a frame for receiving the sample reaction portion and the window spaced apart from each other. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 광전달부는 상기 적어도 하나의 반응영역의 하부에 마련되어 시료를 여기시키는 여기광은 흡수하고 시료에서 방출하는 형광은 투과시키는 적어도 하나의 여기광흡수도파로를 포함하는 집적된 바이오칩. And the light transmitting unit includes at least one excitation light absorption waveguide provided under the at least one reaction region to absorb excitation light for exciting the sample and transmit fluorescence emitted from the sample. 제13 항에 있어서, The method of claim 13, 상기 광전달부의 상기 여기광흡수도파로를 둘러싸는 물질은 상기 여기광 및 형광을 흡수하는 블랙 물질인 집적된 바이오칩. And a material surrounding the excitation light absorption waveguide of the light transmitting part is a black material absorbing the excitation light and fluorescence. 제13 항에 있어서, The method of claim 13, 상기 광전달부의 상기 여기광흡수도파로를 둘러싸는 물질은 상기 여기광흡수도파로의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는 집적된 바이오칩.And a material surrounding the excitation light absorption waveguide of the light transmitting part has a refractive index lower than that of the excitation light absorption waveguide. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 광전달부는 상기 시료반응부의 하부에 마련되어 시료를 여기시키는 여기광은 흡수하고 시료에서 방출하는 형광은 투과시키는 단색 컬러 필터를 포함하는 집적된 바이오칩. And the light transmitting unit is provided under the sample reaction unit, and includes a monochromatic color filter which absorbs excitation light to excite the sample and transmits fluorescence emitted from the sample. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 시료검출부는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CIS(CMOS Image Sensor)인 집적된 바이오칩.The sample detection unit is an integrated biochip that is a charge coupled device (CCD) or a CMOS image sensor (CIS). 형광을 검출하는 적어도 하나의 수광소자가 마련된 시료검출부를 마련하는 단계;Providing a sample detection unit provided with at least one light receiving element for detecting fluorescence; 상기 시료검출부의 상면에 시료에서 방출되는 형광을 전달하는 광전달부를 형성하는 단계;Forming a light transmission unit configured to transfer fluorescence emitted from a sample on an upper surface of the sample detection unit; 상기 광전달부의 상면에 시료가 부착되는 적어도 하나의 반응영역을 포함하 는 시료반응부를 형성하는 단계;Forming a sample reaction part including at least one reaction region to which a sample is attached to an upper surface of the light transmitting part; 형광반사막을 구비한 윈도우를 마련하는 단계; 및Providing a window having a fluorescent reflecting film; And 상기 윈도우를 상기 시료반응부에 이격되게 배치시키는 단계;를 포함하는 집적된 바이오칩의 제조방법.And disposing the window spaced apart from the sample reaction unit. 제18 항에 있어서, 19. The method of claim 18, 상기 윈도우를 마련하는 단계는,Preparing the window, 상기 윈도우에 상기 시료에서 방출하는 형광을 집속시켜 반사사키는 적어도 하나의 마이크로미러를 마련하는 단계를 포함하는 집적된 바이오칩의 제조방법.And concentrating the fluorescence emitted from the sample to the window to provide at least one micromirror with a reflector key. 제18 항에 있어서, 19. The method of claim 18, 상기 윈도우를 마련하는 단계는,Preparing the window, 상기 윈도우의 마이크로미러가 마련된 면의 이면에 여기광의 반사를 방지하는 여기광반사방지막을 마련하는 단계를 더 포함하는 집적된 바이오칩의 제조방법.And providing an excitation light reflection prevention film to prevent reflection of the excitation light on the back surface of the window provided with the micromirror of the window. 제18 항에 있어서, 19. The method of claim 18, 상기 윈도우를 마련하는 단계는,Preparing the window, 상기 윈도우에 시료반응부와의 정렬을 위한 정렬마크를 마련하는 단계를 더 포함하는 집적된 바이오칩의 제조방법.And providing an alignment mark for alignment with the sample reaction part in the window. 제18 항 내지 제21 항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 18 to 21, 상기 광전달부를 형성하는 단계는,Forming the light transmitting unit, 상기 시료검출부의 상면에 상기 여기광은 흡수하고 상기 형광은 흡수하는 여기광흡수물질을 도포하는 단계;Applying an excitation light absorbing material to the upper surface of the sample detector to absorb the excitation light and absorb the fluorescence; 상기 수광소자가 위치하는 영역을 제외한 나머지 영역의 시료검출부의 상부가 노출되도록 상기 도포된 여기광흡수물질에 트렌치를 형성함으로써, 여기광흡수도파로를 형성하는 단계; 및Forming an excitation light absorption waveguide by forming a trench in the applied excitation light absorption material so that the upper portion of the sample detection unit in the remaining area except the area where the light receiving element is located is exposed; And 상기 트렌치에 상기 여기광흡수물질의 굴절률보다 작은 굴절률을 가진 유전물질을 채움으로써, 광차단부를 형성하는 단계;를 포함하는 집적된 바이오칩의 제조방법.And filling the trench with a dielectric material having a refractive index smaller than the refractive index of the excitation light absorbing material, thereby forming a light blocking portion. 제18 항 내지 제21 항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 18 to 21, 상기 광전달부를 형성하는 단계는,Forming the light transmitting unit, 상기 시료검출부의 상면에 상기 여기광은 흡수하고 상기 형광은 흡수하는 여기광흡수물질을 도포하는 단계;Applying an excitation light absorbing material to the upper surface of the sample detector to absorb the excitation light and absorb the fluorescence; 상기 수광소자가 위치하는 영역을 제외한 나머지 영역의 시료검출부의 상부가 노출되도록 상기 도포된 여기광흡수물질에 트렌치를 형성함으로써, 여기광흡수도파로를 형성하는 단계; 및Forming an excitation light absorption waveguide by forming a trench in the applied excitation light absorption material so that the upper portion of the sample detection unit in the remaining area except the area where the light receiving element is located is exposed; And 상기 트렌치에 여기광 및 형광을 모두 흡수하는 블랙 물질을 채움으로써, 광차단부를 형성하는 단계;를 포함하는 집적된 바이오칩의 제조방법.And filling the trench with a black material that absorbs both excitation light and fluorescence, thereby forming a light blocking portion. 제18 항 내지 제21 항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 18 to 21, 상기 수광소자가 위치하는 영역의 상부쪽에 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 더 포함하는 집적된 바이오칩의 제조방법.And forming a microlens on an upper side of a region in which the light receiving element is located. 제24 항에 있어서, The method of claim 24, 상기 광전달부는 여기광흡수물질층으로 형성하는 바이오칩의 제조방법.The light transmitting unit is a biochip manufacturing method of forming an excitation light absorbing material layer. 제18 항 내지 제21 항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 18 to 21, 상기 마이크로렌즈위에 형광반사방지막을 형성하는 단계를 더 포함하는 집적된 바이오칩의 제조방법.And forming a fluorescent anti-reflection film on the microlenses.
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