KR20110107255A - 미세유체 제어 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미세 다단 채널을 포함하는 플라스틱 미세유체 제어 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 미세유체 제어 장치에 있어서, 하부 기판; 및 상기 하부 기판과 접하며, 상기 하부 기판과의 접합면에 적어도 두가지의 깊이를 갖는 다단의 미세 채널을 갖는 유로 기판을 포함한다. 본 발명에 따르면, 다양한 채널 깊이를 갖는 다단의 미세 채널을 이용하여 유체를 제어함으로써, 채널의 깊이 방향으로 모세관력을 조절하여 유체 이송을 정밀하게 제어하는 미세유체 제어 장치를 제공할 수 있다. 또한, 포토리소그래피 공정을 반복하여 다단의 미세 패턴을 형성하고 이를 전사함으로써, 표면이 평탄하고 채널 높이가 정밀하게 제어된 다단의 미세 채널을 용이하게 형성할 수 있다.

Description

미세유체 제어 장치 및 그 제조 방법{MICROFLUID CONTROL DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 미세유체 제어 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 다단의 미세 채널을 포함하는 플라스틱 미세유체 제어 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
미세유체 제어 장치는 랩 온 어 칩 분야의 중요한 구성 요소로서, 세밀한 유체 제어가 요구되는 단백질칩, DNA칩, 약물전달시스템(drug delivery system)미세 생물/화학 분석기(micro total analysis system), 생물/화학 반응기(micro reactor) 등에 다양하게 적용되고 있다.
미세유체를 제어하는 방식에 따라, 플라스틱 마이크로 펌프 및 밸브를 유로나 챔버 상에 구현하는 마이크로 구동기형 방법 (microactuating method), 미세 유로 사이에 전압을 인가하여 전기삼투압에 의해 유체를 구동하는 전기삼투압 방법(electrosmotic method), 모세관 유동 방법(capillary flow method)등을 이용하여 미세유체 제어 소자를 구현할 수 있다.
예를 들어, 모세관 유동 방법을 이용한 미세유체 제어 소자의 경우, 미세한 관의 내부 표면과 유체 사이의 표면 장력으로 발생하는 인력 또는 척력을 이용하여, 유체의 정지, 이송, 이송 속도 등을 제어한다. 이와 같이 모세관력을 이용하여 유체를 제어하는 경우, 별도의 구동체나 부가적인 전원공급이 요구되지 않고, 고장이 거의 없다는 장점이 있다.
최근에는 모세관 유동을 이용한 유체 제어 장치 또는 바이오 칩에 적용되는 미세 플라스틱 미세 구조물의 다양한 구조가 제안되고 있다. 일 예로, 모세관력에 의한 유동만을 이용하여 시료를 운반하고, 유로 및 챔버 내에서 시료가 반응을 순차적으로 일으키며, 광학적인 방법으로 시료의 반응양을 측정할 수 있는 진단용 바이오 칩 구조이 제안되었다. 또한, 채널 내에 균일한 깊이의 육각형의 미세 기둥 구조물을 설치하여 모세관 힘을 발생시키거나, 균일한 깊이를 갖는 채널의 채널 폭 및 각도를 조절하여 모세관 힘을 제어하는 방안이 제안되었다.
이와 같은 종래의 미세유체 제어 장치는 CNC(computer numerical control) 공정과 같은 정밀 기계 가공법을 이용하거나, 반도체 공정의 건식 식각 방법을 이용하여 제조될 수 있다.
그러나, 정밀 기계 가공법은 공정의 특성상 그 표면이 거칠고, 미세한 패턴을 제조하는데 한계가 있기 때문에, 모세 관력에 의한 정밀한 유체 제어가 용이하지 않다는 문제점이 있다. 또한, 반도체 공정을 이용하여 미세유체 제어 장치를 제조하는 경우, 공정의 난이도가 높고 제조 시간이 오래 걸리기 때문에 제조 단가가 높다는 문제점이 있다.
한편, 질병 진단용으로 사용되는 미세유체 제어 장치는 주로 일회용으로 사용되기 때문에, 그 특성상 폴리머를 기반으로 제조되는 경우가 대부분이다. 종래에는 직접 폴리머를 가공하거나, 금형을 제작하여 폴리머에 전사하는 방식을 이용하여 폴리머를 기반으로 하는 미세유체 제어 장치를 제작한다.
그러나, 폴리머를 이용하여 미세유체 제어 장치를 제조하는 경우, 미세 채널의 표면 형상 제어가 용이하지 않다는 문제점이 있다. 또한, 채널의 표면에 정전기나 작은 입자들이 부착되거나 시간에 따라 채널 표면의 특성이 변화하기 때문에, 유체의 이동 속도를 제어하는데 재현성이 낮다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 다단의 미세 채널을 이용하여 미세유체를 제어하는 미세유체 제어 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 제안된 본 발명은 미세유체 제어 장치에 있어서, 하부 기판; 및 상기 하부 기판과 접하며, 상기 하부 기판과의 접합면에 적어도 두가지의 깊이를 갖는 다단의 미세 채널을 갖는 유로 기판을 포함하는 것을 일 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 미세유체 제어 장치 제조 방법에 있어서, 다단 미세 패턴을 갖는 몰드를 형성하는 단계; 상기 몰드의 다단 미세 패턴을 상기 유로 기판에 전사하여 적어도 두가지 이상의 깊이를 갖는 다단의 미세 채널을 형성하는 단계; 및 상기 다단의 미세 채널이 형성된 유로 기판과 하부 기판을 접합시키는 단계를 포함하는 것을 다른 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 다양한 채널 깊이를 갖는 다단의 미세 채널을 이용하여 유체를 제어함으로써, 채널의 깊이 방향으로 모세관력을 조절하여 유체 이송을 정밀하게 제어하는 미세유체 제어 장치를 제공할 수 있다. 또한, 포토리소그래피 공정을 반복하여 다단의 미세 패턴을 형성하고 이를 전사함으로써, 표면이 평탄하고 채널 높이가 정밀하게 제어된 다단의 미세 채널을 용이하게 형성할 수 있다.
따라서, 수직적인 초미세 다단 구조물을 이용하여 재현성 있고 정밀하게 유체를 제어할 수 있으며, 본 발명의 미세유체 제어 장치 및 그 제조 방법은 단백질 칩, DNA 칩, 약물 전달 시스템, 미세 생물/화학 분석시스템, 미세 생화학 반응기를 포함한 다양한 랩온어칩 바이오소자에 적용 가능하다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 제어 장치의 구조를 나타내는 도면
도 1c 및 도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 제어 장치의 미세유체 제어 원리를 나타내는 도면
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드 원형 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드 형성 방법을 설명하기 위한 공정 단면도
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 유로 기판 형성 방법을 설명하기 위한 공정 단면도
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 유로 기판과 하부 기판의 접합 단계를 설명하기 위한 공정 단면도
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예들은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 도면에 있어서, 층 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 실제 두께에 비해 과장되어 도시될 수 있다. 또한, 층이 다른 층 또는 기판 상에 있다고 언급된 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 층이 게재될 수도 있다. 실시예 전체에 걸쳐서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 제어 장치의 구조를 나타내는 도면으로서, 도 1a는 사시도를 나타내며, 도 1b는 도 1a의 I-I' 단면도를 나타낸다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 제어 장치(100)는 하부 기판(120) 및 하부 기판(120)과 접하며 하부 기판(120)과 접합면에 적어도 두가지의 깊이를 갖는 다단의 미세 채널(150)을 갖는 유로 기판(110)을 포함한다. 여기서, 유로 기판(110)은 유체 유입구(130) 및 유출구(140)을 더 포함할 수 있으며, 그 외에도 유체의 이송을 돕기 위해 공기를 유통시키는 별도의 홀을 더 포함할 수 있다. 또한, 하부 기판(120)은 센서, 반응부 등을 더 포함할 수 있다.
유로 기판(110) 및 하부 기판(120)은 폴리머로 형성된 기판인 것이 바람직하며, 동일한 구조체의 폴리머로 형성되거나 상이한 구조체의 폴리머로 형성될 수 있다.
다단의 미세 채널(150)은 위치에 따라 다양한 깊이를 갖는 미세 채널(150)로서 다수의 단(multi-step)에 의해 채널의 깊이가 조절된다. 여기서, 각 단(152,154,156,158)의 폭(W)과 높이(H)는 미세유체 제어 장치의 사용 목적, 적용 분야에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 따라서, 각 단(152,154,156,158)의 폭과 높이를 통해 채널의 위치에 따라 모세 관력을 정밀하게 제어할 수 있다.
예를 들어, 유체를 빠르게 이송해야할 부분, 반응을 위해 유체를 정지시켜야할 부분 등의 채널 깊이를 각각 다르게 형성함으로써, 유체를 정밀하고 재현성 높게 제어할 수 있다. 따라서, 각 단(152,154,156,158)의 높이(H)는 1 내지 1000μm 인 것이 바람직하며, 각 단(152,154,156,158)의 폭(W)은 1 내지 100000μm인 것이 바람직하다.
또한, 다단의 미세 채널(150)의 표면은 소수성 또는 친수성 조절을 위해 화학적 또는 물리적으로 처리된 것이 바람직하다.
도 1c 및 도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 제어 장치의 미세유체 제어 원리를 나타내는 도면으로서, 도 1c는 다단 미세 채널의 사시도이고, 도 1d는 다단 미세 채널의 단면적을 비교한 도면이다.
도 1c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 제어 장치(100)는 미세 채널의 채널 깊이(D1,D2)를 조절한다. 즉, 미세유체 제어 장치(100)의 채널이 다양한 깊이를 갖도록 다단 구조로 형성함으로써, 깊이 방향으로 모세 관력을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 제어 장치(100)는 채널의 깊이(D1,D2)와 함께 채널 폭(W1,W2,W3)을 조절할 수 있다. 따라서, 채널 폭(W1,W2)과 채널 깊이(D1,D2)를 동시에 조절함으로써 보다 정밀하게 모세 관력을 제어할 수 있다.
예를 들어, 유체의 이송 속도를 증가시키고자 하는 구간에서는 채널 깊이(D1) 및/또는 채널 폭(W1)을 증가시켜 모세 관력을 감소시킬 수 있다. 또한, 유체 정지, 밸빙 구간, 또는 이송 속도를 감소시키고자 하는 구간에서는 채널 깊이(D2) 및/또는 채널 폭(W2,W3)을 감소시켜 모세 관력을 증가시킬 수 있다.
도 1d에 도시된 바와 같이, 채널 폭(W1>W3>W2) 및 채널 깊이(D1>D2)를 동시에 조절함으로써, 미세유체가 통과하는 미세 채널의 단면적을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 채널 폭(W1>W3>W2)만을 제어하여 미세 채널의 단면적(W1*D1>W3*D1>W2*D1)을 감소시키는 경우보다, 채널 폭(W1>W3>W2) 및 채널 깊이(D1>D2)를 동시에 제어하는 경우에 미세 채널의 단면적(W1*D1>W3*D2>W2*D2)을 보다 효과적으로 감소시킬 수 있다.
이와 같이, 수평 방향 및 깊이 방향의 조절 인자를 이용함으로써, 유체의 정지, 밸빙, 이송, 합류 등을 더욱 정밀하고 재현성있게 제어할 수 있다. 특히, 바이오 미세 전기기계 소자(Bio-MEMS) 분야에서 질병의 조기 진단, 화학 분석 등에 사용되는 칩과 같이 초미량의 유체를 제어해야 하는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 다단의 미세 채널을 적용함으로써 초미량의 유체를 정밀하고 재현성있게 제어함으로써 보다 정밀한 분석이 가능해진다.
또한, 수평 방향으로만 모세 관력을 제어하는 경우에는 채널의 폭과 형상의 조절해야하기 때문에 칩의 사이즈가 증가되지만, 본 발명은 깊이 방향으로 모세 관력을 제어할 수 있으므로 칩의 사이즈가 증가되지 않는다는 장점이 있다.
한편, 다단의 미세 채널을 포함하는 미세유체 제어 장치를 제조하는데 있어서, 기계 가공 또는 반도체 공정을 이용할 수 있다. 그러나, 기계 가공을 이용하는 경우, 공정의 특성상 채널의 표면이 거칠기 때문에 유체 제어의 재현성이 떨어질 수 있다. 또한, 반도체 공정의 경우, 기계 가공에 비해 매끄러운 표면을 구현할 수 있으나, 공정의 특성상 채널의 깊이가 1μm 이하의 깊이로 밖에 채널을 형성할 수 없기 때문에 다양한 깊이의 채널을 형성하는데 한계가 있고, 비용이 고가이며, 일회용 플라스틱 칩 제품들에 비해 생산성이 낮다. 이하, 도면을 참조하여 다단의 미세 채널을 형성하는데 적합한 미세유체 제어 장치의 제조 방법을 살펴보도록 한다.
도 2a 내지 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 제어 장치 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 다단의 미세 패턴을 갖는 몰드 원형을 형성한 후, 몰드 원형을 이용하여 다단의 미세 패턴을 갖는 몰드를 형성한다. 이어서, 몰드의 다단 미세 패턴을 유로 기판에 전사하여 적어도 두가지 이상의 깊이를 갖는 다단의 미세 채널을 형성한다. 이어서, 다단의 미세 채널이 형성된 유로 기판과 하부 기판을 접합시킴으로써, 미세유체 제어 장치를 제조한다.
이와 같은 본 발명에 따르면, 몰드의 다단 미세 패턴을 유로 기판에 전사하여 미세유체 제어 장치를 제조하는 경우, 채널의 표면이 매끄러워 유체 제어의 재현성이 높고, 제조 비용이 저렴하며 생산성이 높다는 장점이 있다. 또한, 채널의 깊이를 마이크로에서 센티미터 단위까지 다양하게 조절할 수 있으므로, 모세 관력을 정밀하게 제어하여 유체를 더욱 정밀하게 제어할 수 있다.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드 원형 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(210) 상에 포토레지스트(220)를 도포한 후, 포토레지스트(220) 상에 마스크 패턴(230)을 형성한다.
여기서, 포토레지스트(220)는 에폭시 계열의 포토레지스트일 수 있다. 에폭시 계열의 포토레지스트(220)는 노광 공정에 의해 원하는 패턴을 용이하게 형성할 수 있으며, 열경화시킨 후에 추가로 노광 작업을 수행하더라도 손상되거나 변형되지 않으며, 정밀한 패턴 형성이 가능한다는 장점이 있다. 대표적인 에폭시 계열의 포토레지스트인 SU-8 계열의 포토레지스트를 이용하는 것이 바람직하다.
도포된 포토레지스트(220)의 두께는 포토레지스트의 점도, 스핀 코팅 장비의 분당 회전 수, 시간에 따라 조절된다. 예를 들어, 500 내지 5000rpm의 회전 속도로 포토레지스트(220)를 도포하는 것이 바람직하며, 도포된 포토레지스트(220)의 두께는 1 내지 100μm의 범위인 것이 바람직하다.
마스크 패턴(230)의 폭(W4)에 따라 미세 패턴의 폭(W)이 결정되는데, 마스크 패턴(230)의 폭(W2)은 1 내지 100000μm인 것이 바람직하다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 마스크 패턴(230)을 식각 베리어로 노광 및 현상 공정을 수행하여 1차 패턴(220A)을 형성한다. 이때, 1차 패턴(220A)의 형성 단계는 1μm 이상의 분해능을 갖는 포토리소그래피 공정에 의해 수행되는 것이 바람직하다.
이어서, 열경화를 통해 1차 패턴(220A) 고형화시킨다. 여기서, 열경화 공정은 현상 공정의 전,후로 수행되는 것이 바람직하다.
이로써, 미세 패턴을 갖는 몰드 원형이 형성되며, 이와 같은 포토레지스트 도포, 마스크 패턴 형성, 미세 패턴 형성 및 경화 단계를 반복 수행하여 다단의 미세 패턴을 형성할 수 있다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 고형화된 1차 패턴(220A)을 포함하는 결과물의 전체 구조상에 포토레지스트(240)을 도포한 후, 포토레지스트(240) 상에 마스크 패턴(250)을 형성한다.
도 2d에 도시된 바와 같이, 마스크 패턴(250)을 식각 베리어로 노광 및 현상 공정을 수행하여 2차 패턴(240A)을 형성한다. 이어서, 열경화를 통해, 2차 패턴(240A)을 고형화시킨다.
도 2e에 도시된 바와 같이, 고형화된 2차 패턴(240A)을 포함하는 결과물의 전체 구조상에 포토레지스트(260)를 도포한 후, 포토레지스트(260) 상에 마스크 패턴(270)을 형성한다.
도 2f에 도시된 바와 같이, 마스크 패턴(270)을 식각 베리어로 노광 및 현상 공정을 수행하여 3차 패턴(260A)을 형성한다. 이어서, 열경화를 통해, 3차 패턴(260A)을 고형화시킨다.
이로써, 3단의 미세 패턴을 갖는 몰드 원형(200)이 제조된다. 여기서, 미세 패턴의 단 수는 공정의 반복 횟수에 따라 다양하게 조절될 수 있고, 미세 패턴의 형태는 마스크 패턴(230,250,270)의 형태에 따라 다양하게 조절될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드 형성 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 다단의 미세 패턴을 갖는 몰드 원형(200)을 이용하여 몰드(300)를 형성한다. 예를 들어, 전기 도금 공정에 의해 금속 몰드를 형성할 수 있는데, 몰드 원형(200)상에 시드 박막을 형성한 후, 전기 도금 공정에 의해 금속 몰드를 형성하는 것이 바람직하다.
여기서, 시드 박막은 Ti, Cr, Al, Au 등의 금속으로 형성될 수 있으며, 이들 금속의 단층 또는 이중층 이상으로 형성될 수 있다. 또한, 몰드(300)는 후속 전사 공정시 휘어지거나 부서지지 않을 정도의 충분한 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
이어서, 본 도면에는 도시되지 않았으나 습식 식각 공정에 의해 몰드 원형(200)을 제거한다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 유로 기판 형성 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 다단의 미세 패턴을 구비한 몰드(300)와 몰드(300) 표면에 형성된 다단의 미세 패턴을 전사하기 위한 기판(400)을 준비한다.
여기서, 기판(400)은 폴리머 기판인 것이 바람직하며, 예를 들어, COC(cyclo olefin copolymer), PMMA(polymethylmethacrylate), PC(polycarbonate), COP(cyclo olefin polymer), LCP(liquid Crystalline Polymers), PDMS(polydimethylsiloxane), PA(polyamide), PE(polyethylene), PI(polyimide), PP(polypropylene), PPE(polyphenylene ether), PS(polystyrene), POM(polyoxymethylene), PEEK(polyetheretherketone), PES(polyethylenephthalate), PET(polyethylenephthalate), PTFE(polytetrafluoroethylene), PVC(polyvinylchloride), PVDF(polyvinylidene fluoride), PBT(polybutyleneterephthalate), FEP(fluorinated ethylenepropylene)또는 PFA(perfluoralkoxyalkane)로 형성될 수 있다. 또는, 이들을 조합한 이종 물질로 형성될 수 있다.
또한, 기판(400)은 사출성형(Injection Molding), 핫엠보싱(Hot Embossing), 캐스팅(Casting), 광성형(Stereolithography), 레이저 어블레이션(Laser Ablation), 쾌속조형(Rapid Prototyping), 실크스크린 공정에 의해 제조되거나, NC(Numerical Control) 머시닝과 같은 전통적인 기계가공법 또는 포토리소그래피(Photolithography) 공정을 이용한 반도체가공법으로 제조될 수 있다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 몰드(300)의 다단의 미세 패턴을 기판(400)에 전사한다.
예를 들어, 폴리머로 형성된 기판(400)을 이용하는 경우, 사출성형(Injection Molding), 핫엠보싱(Hot Embossing) 또는 캐스팅(Casting) 공정을 이용하여 다단의 미세 패턴을 전사하는 것이 바람직하다. 이를 통해, 복잡한 형상을 갖는 다단의 미세 패턴을 용이하게 폴리머 기판(400)에 전사하여, 다단의 미세 채널을 갖는 유로 기판(400A)을 형성할 수 있다. 이와 같이, 폴리머 기판(400)에 전사 방식으로 다단의 미세 채널을 형성하는 경우, 수 마이크로에서 수 센티미터 단위의 채널 깊이 구현이 가능해진다.
도 4c에 도시된 바와 같이, 유로 기판(400A)에 다단의 미세 패턴의 전사가 완료된 후, 몰드(300)를 제거한다. 본 도면에서는 유로 기판(400A) 표면에 형성된 다단의 미세유체 채널을 도면 부호 "410"으로 도시하였다.
도 4d에 도시된 바와 같이, 유로 기판(400A)을 식각하여 유체 주입을 위한 유체 주입구(420), 유체 유출을 위한 유체 유출구(430)를 형성한다. 본 도면에서는 유체 주입구(420) 및 유체 유출구(430)가 형성된 유로 기판을 도면 부호 "400B"로 도시하였다. 또한, 본 도면에는 도시되지 않았으나 공기의 유통을 위한 홀을 더 형성할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 유로 기판과 하부 기판의 접합 단계를 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 다단의 미세유체 채널(410)이 구비된 유로 기판(400B) 및 하부 기판(500)을 준비한다.
여기서, 하부 기판(500)은 유로 기판(400B)과 마찬가지로 폴리머로 형성된 것이 바람직하며, 유로 기판(400B)과 하부 기판(500)은 폴리머 구조체가 동일하거나 상이한 폴리머 기판일 수 있다. 하부 기판(500)의 물질 예는 앞서 유로 기판(400B)에서 설명한 바와 동일하다.
또한, 유로 기판(400B)과 하부 기판(500)은 소수성이나 친수성이 동일한 물질로 형성되거나, 소수성이나 친수성이 상이한 물질로 형성될 수 있다. 또는, 유로 기판(400B)과 하부 기판(500)의 표면 일부가 소수성이나 친수성이 상이한 물질로 형성될 수 있다. 이와 같이, 유로 기판(400B)과 하부 기판(500)의 표면 개질을 조절하여 유체의 이동 속도를 조절할 수 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 유로 기판(400B)과 하부 기판(500)을 접합시켜 미세유체 제어 장치를 제조한다.
여기서, 유로 기판(400B)과 하부 기판(500)이 동일한 물질로 형성된 경우에는 열, 화학 약품 또는 초음파을 이용한 융착 접착 방식에 의해 유로 기판(400B)과 하부 기판(500)을 접합시키는 것이 바람직하다.
또한, 유로 기판(400B)과 하부 기판(500)이 상이한 물질로 형성된 경우에는 액체형의 접착 물질, 또는 분말형이나 종이와 같은 얇은 판 형태의 접착재료를 이용하여 유로 기판(400B)과 하부 기판(500)을 접합시키는 것이 바람직하다.
특히, 자외선 경화제를 사용할 수 있으며, 접합 단계에서 생화학 물질이 변성되는 것을 방지하기 위해 상온 또는 저온 접합이 요구되는 경우에는 압력만으로 접합이 진행되는 점착제(pressure sensitive adhesive)를 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예들에 따라 구체적으로 기록되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100: 미세유체 제어 장치 110: 유로 기판
120: 하부 기판 130: 유입구
140: 유출구 150: 다단의 미세 채널
152,154,156,158: 단 200: 몰드 원형
210: 실리콘 기판 220,240,260: 포토레지스트
220A: 1차 패턴 240A: 2차 패턴
260A: 3차 패턴 230,250,270: 마스크 패턴
300: 몰드 400: 상부 기판
400A,400B: 유로 기판 410: 다단의 미세 채널
420: 유체 유입구 430: 유체 유출구
500: 하부 기판

Claims (14)

  1. 하부 기판; 및
    상기 하부 기판과 접하며, 상기 하부 기판과의 접합면에 적어도 두가지의 깊이를 갖는 다단의 미세 채널을 갖는 유로 기판
    을 포함하는 미세유체 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다단의 미세 채널은
    상기 채널의 깊이 방향으로 모세 관력이 조절되는
    미세유체 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다단의 미세 채널의 한 단의 높이는 1 내지 1000μm인
    미세유체 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다단의 미세 채널의 한 단의 폭은 1 내지 100000μm인
    미세유체 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유로 기판 및 상기 하부 기판은 폴리머 구조체가 동일하거나 상이한 폴리머 기판인
    미세유체 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 다단의 미세 채널 표면은 소수성 또는 친수성 조절을 위해 화학 처리된
    미세유체 제어 장치.
  7. 다단 미세 패턴을 갖는 몰드를 형성하는 단계;
    상기 몰드의 다단 미세 패턴을 유로 기판에 전사하여 적어도 두가지 이상의 깊이를 갖는 다단의 미세 채널을 형성하는 단계; 및
    상기 다단의 미세 채널이 형성된 유로 기판과 하부 기판을 접합시키는 단계
    를 포함하는 미세유체 제어 장치의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유로 기판 및 상기 하부 기판은 폴리머 구조체가 동일하거나 상이한 폴리머 기판인
    미세유체 제어 장치의 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 접합 단계는 점착제 또는 초음파 본딩 방식을 이용하여 상기 유로 기판과 상기 하부 기판을 접합시키는
    미세유체 제어 장치의 제조 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 몰드 형성 단계는,
    다단 미세 패턴을 갖는 몰드 원형을 형성하는 단계; 및
    상기 몰드 원형을 이용하여 전기 도금 공정에 의해 금속 몰드를 형성하는 단계를 포함하는
    미세유체 제어 장치의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 몰드 원형 형성 단계는,
    실리콘 기판의 표면에 포토레지스트를 도포하는 단계;
    상기 포토레지스트를 패터닝하여 미세 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 미세 패턴을 경화시키는 단계
    를 포함하고,
    상기 포토레지스트 도포 단계, 마스크 패턴 형성 단계, 상기 미세 패턴 형성 단계 및 경화 단계를 반복수행하여 상기 다단의 미세 패턴을 형성하는
    미세유체 제어 장치의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 포토레지스트는 에폭시 계열 또는 SU-8 계열인
    미세유체 제어 장치의 제조 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 금속 몰드 형성 단계는,
    상기 몰드 원형상에 시드 박막을 형성하는 단계;
    상기 전기 도금 공정에 의해 상기 금속 몰드를 형성하는 단계; 및
    습식 식각 공정에 의해 상기 몰드 원형을 제거한는 단계
    를 포함하는 미세유체 제어 장치의 제조 방법.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 전사 단계는 주조, 사출 성형, 핫 엠보싱 또는 캐스팅 방식으로 수행되는
    미세유체 제어 장치의 제조 방법.
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