KR100384283B1 - 단결정 실리콘 마이크로 니들 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단결정 실리콘 마이크로 니들 및 그 제조방법을 개시한다. 이에 의하면, 단결정 실리콘 기판의 정해진 영역에 적어도 하나 이상의 트렌치를 형성하고 트렌치 저면부 아래의 단결정 실리콘 기판에 원형 형상의 유체 통로를 형성하고 유체 통로의 상측 개구에 해당하는 상기 트렌치를 막으로 밀폐한다. 그런 다음, 미소 유체의 흐름을 제어할 수 있도록 마이크로 밸브, 마이크로 펌프와 같은 유체 소자를 유체 통로와 집적화한다. 이어서, 상기 정해진 영역들 사이의 단결정 실리콘 기판에 원하는 깊이의 또 다른 트렌치를 형성하고, 상기 트렌치의 양측면부에 절연막을 형성하고, 상기 트렌치 아래의 단결정 실리콘 기판을 그 후면부까지 식각하고, 상기 정해진 영역의 단결정 실리콘 기판이 상기 트렌치의 깊이에 해당하는 두께를 갖도록 상기 단결정 실리콘 기판을 염기성 수용액으로 후면 식각하여 단결정 실리콘 구조물을 부유시킨다.
따라서, 본 발명은 공정 단순화와 높은 재현성을 이룩하여 대량생산시의 수율 향상을 이룩한다. 또한, 유체 통로의 내구성을 높여 생체 조직으로부터의 미소 유체 시료 획득과 생체 조직으로의 미소 유체 시료 주입을 정확하게 할 수 있다.

Description

단결정 실리콘 마이크로 니들 및 그 제조방법{SINGLE CRYSTAL SILICON MICRO NEEDLE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 마이크로 니들(microneedle)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 (111) 단결정 실리콘을 이용한 마이크로 머시닝(micromachining) 제조기술을 이용하여 미소 유체 시료의 획득과 주입을 정확하게 이룩하면서도 뛰어난 재현성과 유체 통로의 내구성을 얻도록 한 단결정 실리콘 마이크로 니들 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 니들(needle)은 생체 조직으로부터 시료를 획득하거나, 생체 조직으로 약을 주입하는데 사용되는 것이다. 오늘날 사용중인 대부분의 니들은 마크로 니들(macroneedle)로서 혈구(blood cell)에 비하여 매우 큰 밀리미터의 수준의 직경을 갖고 있다. 마크로 니들 샤프트의 큰 직경은 생체 조직의 관통 동안에 생체 조직에 심각한 손상을 입히는 단점을 갖고 있다. 또한, 니들에 의한 조직 관통은 비교적 큰 니들 직경 때문에 환자에게 종종 고통을 주기도 한다.
일종의 스프링 구동형 마크로 니들은 조직을 관통하고 혈액을 측정용 화학 검사기에 떨어뜨린다. 상기 니들은 관통이 상당히 단기적으로 이루어지기 때문에환자에게 훨씬 적은 고통을 줌에도 불구하고 여전히 상당히 커서 생체 조직에 손상을 준다. 더욱이, 상기 마크로 니들은 실시간 혈액 분석을 제공하지 못한다.
이러한 마크로 니들의 대안인, 마이크로미터 수준의 직경을 갖는 마이크로 니들(microneedle)은 여러 가지 많은 응용처를 갖고 있다. 예를 들어, 마이크로 니들은 세포 생물학에서 정확한 주입/추출 니들로서 사용되기도 하고, 약품 배송 시스템 또는 마이크로 케미컬 공장에서의 주입/추출 헤드로서 사용되기도 한다. 또한, 작은 사이즈가 환자에게 불편함과 고통을 줄여주기 때문에 작은 사이즈의 니들이 유리한다. 이는 실리콘으로 만들어진 전기적 마이크로 프로우브에 대한 연구에서 증명되었다. 이 연구에 의하면, 수십 마이크로미터 수준의 단면적을 갖는 실리콘 마이크로 프로우브가 심각한 외상을 주지 않으면서 생체 조직을 관통할 수 있음이 증명되었다.
기존에는 약 20μm의 내경을 갖는 마이크로 니들이 사용되어 왔다. 이러한 마이크로 니들은 유리 피펫(pipette)의 단부를 가열하고 상기 단부를 직경이 약 20μm로 작아질 때까지 늘여줌으로써 형성된다. 사람과 같은 동물에서는 대부분의 세포가 10 내지 20μm의 크기를 갖는다. 따라서, 이들 유리 마이크로 니들은 단일 세포로부터 액체나 가스를 주입하고 획득하는데 사용될 수 있지만, 니들 샤프트의 사이즈를 제조하는 동안에 제어하기가 어렵다. 또한, 그 결과의 니들은 견고하지 않고, 실시간 혈액 분석이 가능하지 못하다. 유리 피펫 니들의 또 다른 단점은 상기 니들과 전장장치를 통합하기가 어렵다는 것이다.
이와 같은 마이크로 니들의 단점들을 해결하기 위한 방안으로서 여러 가지 새로운 마이크로 니들이 제안되어 왔다. "IC-processed Microneedle"라는 제목의 미국특허 5,855,801호와, Journal of Microelectrochemical Systems, Vol. 8, No.1, March 1999에 개재된, "Silicon-processed Microneedles"라는 제목의 논문을 통하여 새로운 마이크로 니들이 제안되었다. 또한, Transaction on Biomedical Engineering, Vol. 44, No. 8, Aug. 1997에 게재된, "A Multichannel Neural Probe for Selective Chemical Deliverly at the Cellular Level"라는 제목의 논문에서 다채널 신경 프로우브(neural probe)가 제안되었다. 그리고, Proceeding of Engineering in Medicine and Biology Society, Vol. 5, chicago, USA, 1997에 게재된, "Micromachined Pipette Array(MPA)"라는 제목의 논문에서 파라듐(Pd) 도금을 이용한 마이크로 니들이 제안되었다.
미국특허 5,855,801호와 Journal of Microelectrochemical Systems, Vol. 8, No.1, March 1999에 개재된 논문에 의하면, 마이크로 니들이 저압 화학 기상 증착법에 의해 증착된 저응력의 실리콘 질화막으로 형성된다. 이때, 마이크로 니들의 유체 통로를 형성하기 위해 희생층으로서 PSG(phosphosilicate glass)막과 저온 산화막(low temperature oxide: LTO)의 박막을 이용하며, 마이크로 니들의 부유를 위하여 뒷면에서 P++형의 에치스톱층까지 실리콘 몸체를 에칭하는 방법을 이용한다. 이 방법의 경우, 박막의 특성이 제조공정 조건에 의한 영향을 많이 받는 저압 화학 기상 증착법(low pressure chemical vapor deposition)을 주로 사용하기 때문에 상기 박막의 물성을 제대로 조절하기가 쉽지 않을 뿐만 아니라 상기 박막의 응력으로인한 구조물의 변형 가능성이 크다. 또한, 마이크로 니들의 부유를 위하여 진행하는 공정인, P++형의 에치스톱층을 이용한 실리콘 몸체 후면의 습식 식각공정은 구조물의 두께에 제약이 있고, 구조물 부유를 위하여 시간과 패턴의 크기가 커지는 단점이 있다. 이러한 단점은 실리콘 일괄공정을 이용하여 대량으로 마이크로 니들을 제조하거나 여러 개의 마이크로 니들을 집적화하는데 큰 제약이 된다.
Transaction on Biomedical Engineering, Vol. 44, No. 8, Aug. 1997에 게재된 논문에 의하면, 신경 프로우브가 신경세포에 국부적인 화학자극을 주기 위한 미세 유체 통로를 가진 구조로 형성된다. 상기 유체 통로가 형성될 부분을 P++형으로 도핑하기 위하여 P++형의 에치스톱층을 마스크로 이용한다. 유체 통로가 형성될 부분을 P++형으로 도핑한 후 갈매기 날개 모양으로 패턴을 정의하고 EDP(ethylene-diamine pyrocatechol)의 이방성 식각 특성을 이용하여 유체 통로를 형성한다. 신경 프로우브의 부유를 위하여 다시 P++형의 에치스톱층을 형성한 후 윗면의 개방된 부분을 밀폐하기 위한 방법으로 열 산화막과 실리콘산화막/ 실리콘질화막/실리콘산화막의 적층구조로 이루어진 복합막을 이용한다. 이 방법의 경우, 실리콘의 결정면에 따른 이방성 식각특성을 이용하기 때문에 유체 통로의 방향이 <100> 방향이어야 하며 수직으로 만나는 유체 통로만 형성 가능한 단점이 있다. 이는 유체 통로가 수직으로 꺾일 때 유체의 흐름이 방해받기 때문이다. 그리고 유체 통로가 형성되는 깊이는 마스크로 이용되는 P++형의 에치스톱층의 두께에 제한을 받으므로 수 마이크로미터 이내로 한정된다.
Proceeding of Engineering in Medicine and Biology Society, Vol. 5,Chicago, USA, 1997에 게재된 논문에 의하면, 마이크로 니들이 유체 통로를 만들기 위해 후막 감광제를 희생층으로 사용하였으며 파라듐 도금방식으로 마이크로 니들의 몸체를 형성한다. 실리콘 뒷면에서 P++형의 에치스톱층까지 실리콘 몸체를 식각하여 실리콘 박막을 제거함으로써 마이크로 니들을 부유한다. 이 방법의 경우, 실리콘 몸체 가공을 진행하여 얇은 실리콘 박막을 형성한 후 마이크로 니들의 제조를 진행하기 위해 제조공정의 진행중에 파손의 위험이 크다. 또한 유체 통로의 크기를 결정하는 후막 감광제는 증착 두께를 조절하는데 제약이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 생체 조직으로부터의 미소 유체시료 획득과 생체 조직으로의 미소 유체 시료 주입을 정확하게 이룩하여 신뢰성을 향상하도록 한 단결정 실리콘 마이크로 니들 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 제조공정의 단순화와 높은 재현성을 이룩하여 대량생산시의 수율을 향상하도록 한 단결정 실리콘 마이크로 니들 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 유체 통로의 내구성을 높이도록 한 단결정 실리콘 마이크로 니들 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명에 의한 단결정 실리콘 마이크로 니들을 나타낸 모식도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 단결정 실리콘 마이크로 니들을 나타낸 도면으로서, 도 2a는 본 발명의 일실시예에 의한 단결정 실리콘 마이크로 니들의 유체 통로 및 저장부를 나타낸 평면도이고, 도 2b는 도 2a의 2A-2A선을 따라 절단한 단면도이고, 도 2c는 도 2a의 2B-2B선을 따라 절단한 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 의한 단결정 실리콘 마이크로 니들을 나타낸 도면으로서, 도 3a는 본 발명의 다른 일실시예에 의한 단결정 실리콘 마이크로 니들의 유체 통로를 나타낸 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 3A-3A선을 따라 절단한 단면도이고, 도 3c는 도 3a의 3B-3B선을 따라 절단한 단면도.
도 4는 본 발명의 또 다른 일실시예에 의한 단결정 실리콘 마이크로 니들을 나타낸 도면으로서, 도 4a는 본 발명의 또 다른 일실시예에 의한 단결정 실리콘 마이크로 니들의 유체 통로를 나타낸 평면도이고, 도 4b는 도 4a의 4A-4A선을 따라 절단한 단면도이고, 도 4c는 도 4a의 4B-4B선을 따라 절단한 단면도.
도 5는 본 발명의 또 다른 일실시예에 의한 단결정 실리콘 마이크로 니들을 나타낸 도면으로서, 도 5a는 본 발명의 또 다른 일실시예에 의한 단결정 실리콘 마이크로 니들의 유체 통로를 나타낸 평면도이고, 도 5b는 도 5a의 5A-5A선을 따라 절단한 단면도이고, 도 5c는 도 5a의 5B-5B선을 따라 절단한 단면도.
도 6 내지 도 11은 본 발명에 의한 단결정 실리콘 마이크로 니들의 제조방법을 나타낸 공정순서도.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 단결정 실리콘 마이크로 니들은
단결정 실리콘 기판으로 이루어지는 몸체부; 단결정 실리콘 기판으로 이루어지고, 상기 몸체부의 일부분에 일체로 연결되며, 적어도 하나 이상의 유체 통로들을 포함하는 연장부; 상기 유체 통로들을 통하여 유체를 흘려주기 위하여 상기 유체 통로에 연결되며 상기 몸체부의 일면에 형성된 유체소자; 및 상기 유체를 모으기 위한 경로를 제공하기 위해 상기 몸체부의 일면에 접합되는 캡부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 연장부에 상기 유체 통로가 1개 형성되고, 상기 몸체부에 상기 연장부의 유체 통로와 연통하며 상측 개구가 개방된 저장고용 홈부가 형성될 수 있다. 또한, 상기 연장부에 상기 유체 통로가 1개 형성되고, 상기 몸체부에 상기 연장부의 유체 통로와 공통 연통한 유체 통로가 적어도 1개 이상 형성될 수 있다. 또한, 상기 연장부와 상기 몸체부에 유체 통로가 동일한 수량으로 다수개 형성될 수 있다.
한편, 상기 연장부와 상기 몸체부의 유체 통로의 상측개구가 소정의 막으로 밀폐되고, 상기 막이 다결정실리콘막, 실리콘산화막, 실리콘질화막 중에서 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 유체 통로를 통하여 흐르는 유체를 육안으로 확인하기 위해 상기 캡부가 투명 재질, 예를 들어 글래스 재질로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 단결정 실리콘 마이크로 니들의 제조방법은
단결정 실리콘 기판의 정해진 일부 영역들에 각각 상측 개구를 갖는 유체 통로들을 적어도 1개 이상씩 형성하는 단계; 상기 유체 통로들의 상측 개구를 소정의 막으로 밀폐하는 단계; 상기 밀폐된 유체 통로들을 통하여 흐르는 유체의 흐름을 제어하기 위해 유체소자를 상기 유체 통로와 함께 상기 단결정 실리콘 기판의 다른일부 영역에 집적화하는 단계; 및 상기 유체 통로들을 포함하는 단결정 실리콘 기판의 구조물을 부유하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 유체 통로를 형성하는 단계는
상기 단결정 실리콘 기판의 정해진 일부 영역에 각각 원하는 깊이의 트렌치들을 적어도 1개 이상씩 형성하는 단계; 상기 트렌치들 각각의 측면부에만 보호막을 형성하고 상기 트렌치들의 저면부 아래의 단결정 실리콘 기판을 노출시키는 단계; 및 상기 노출된 단결정 실리콘 기판을 등방성 식각하여 상기 상측 개구를 갖는 원형 형상의 유체 통로들을 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 단결정 실리콘 기판을 SF6플라즈마, XeF2가스를 이용한 건식식각으로 등방성 식각할 수 있거나, 불산/질산/초산을 이용한 습식식각으로 등방성 식각할 수 있다.
또한, 상기 상측 개구를 저압 화학 증착법을 이용한 다결정실리콘막, 실리콘산화막, 실리콘질화막 중에서 적어도 어느 하나로 밀폐하거나, 상기 상측 개구를 페릴린과 같은 생체 호환성 유기박막을 이용한 코팅으로 밀폐할 수 있다. 또한, 상기 상측 개구를 형성한 후에 상기 단결정 실리콘 기판을 소정의 가스분위기에서 열처리하여 결정의 재결합을 생성시킴으로써 상기 상측 개구를 밀폐할 수 있다.
바람직하게는, 상기 유체 통로들을 포함하는 단결정 실리콘 기판의 구조물을 부유하는 단계는
상기 정해진 일부 영역들 상에 감광막의 패턴을 선택적으로 형성하는 단계;상기 감광막의 패턴을 마스킹층으로 이용하여 상기 정해진 일부 영역들 사이의 단결정 실리콘 기판에 원하는 깊이의 트렌치를 형성하는 단계; 상기 트렌치의 측면부를 보호하기 위해 절연막을 형성하고 상기 트렌치 아래의 단결정 실리콘 기판을 노출시키는 단계; 상기 트렌치 내의 노출된 단결정 실리콘 기판을 상기 단결정 실리콘 기판의 후면부까지 식각하는 단계; 및 상기 정해진 일부 영역의 단결정 실리콘 기판의 후면을 식각하여 상기 유체 통로들을 포함하는 단결정 실리콘 기판의 구조물을 부유하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 트렌치의 깊이로 상기 유체 통로를 포함한 연장부의 두께를 결정하고, 상기 감광막의 패턴의 폭으로 상기 유체 통로를 포함한 연장부의 폭을 결정할 수 있다.
한편, 상기 단결정 실리콘 기판의 구조물의 말단부를 염기성 수용액으로 이방성 식각하여 날카로운 형상으로 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 단결정 실리콘 기판의 정해진 영역에 상기 유체 통로를 통하여 흐르는 유체를 모으기 위해 상기 유체 소자를 커버하는 투명 재질의 캡부를 접합시키는 단계를 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 단결정 실리콘 기판을 이용하여 마이크로 니들을 제조함으로써 제조공정의 단순화와 높은 재현성을 이룩하여 대량생산시의 수율 향상을 이룩한다. 또한, 유체 통로의 내구성을 높여 생체 조직으로부터의 미소 유체시료 획득과 생체 조직으로의 미소 유체 시료 주입을 정확하게 할 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 단결정 실리콘 마이크로 니들 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 단결정 실리콘 마이크로 니들을 나타낸 모식도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 마이크로 니들(100)은 몸체부(10)와 연장부(20)를 포함한다. 몸체부(10)와 연장부(20)는 단결정 실리콘재질로 이루어지며 일체로 연결된다. 몸체부(10)는 실시간 분석을 위한 온칩 소자의 설치를 가능하도록 충분히 두껍다. 연장부(20)는 유체(가스를 포함)를 환자로 투여되거나 환자로부터 흡입될 수 있도록 생체 조직(도시 안됨)의 내부로 삽입되며, 비교적 얇은 두께와 좁은 폭을 가지며 일정 길이를 갖는다. 연장부(20)의 말단부(21)는 삽입이 용이한 날카로운 형태를 갖는다. 유체 통로(23)는 연장부(20)의 길이 방향을 따라 연장부(20)의 내부에 형성된다. 또한, 제 1 홈부(11)가 유체 통로(23)에 연통하며 몸체부(10)에 형성되고, 제 2 홈부(13)가 제 1 홈부(11)로부터 일정 간격을 두고 이격하며 몸체부(10)에 형성된다.
또한, 유체 통로(21)를 거쳐 생체 조직의 미소 유체를 흡입하거나 생체 조직에 약물을 투여할 수 있도록 마이크로 유체 소자가 몸체부(10)에 형성된다. 즉, 몸체부(10)에는 유체 시료가 흘러갈 수 있는 구동력을 제공하기 위해 마이크로 펌프(15)가 설치되고, 미소 유체 시료의 흐름을 제어하기 위한 마이크로 밸브(17)가 설치된다. 금속전극(19)이 몸체부(10)의 정해진 영역에 형성된다. 마이크로 펌프(15)의 동작은 평판 전극을 이용한 구동, 전기적 가열에 의해 형성된 기포를 이용한 구동 등을 이용한다. 또한, 유체 시료의 흐름을 원활히 하고 육안으로 관찰할 수 있도록 글래스와 같은 투명재질의 판재인 캡부(30)가 몸체부(10)의 상면부 가장자리를 따라 접합된다. 캡부(30)의 저면부에는 제 1 홈부(31)가 홈부(11)와 마이크로 밸브(17)를 함께 오버랩하도록 형성되고, 제 2 홈부(33)가 제 1 홈부(31)로부터 일정 간격을 두고 이격하며 형성되고, 제 3 홈부(35)가 홈부(13)의 출구를 오버랩하도록 형성된다.
한편, 도면에서 표시된 화살표는 유체가 연장부(20)의 유체 통로(23)를 거쳐 몸체부(10)의 홈부(11), 캡부(30)의 홈부(31), 몸체부(10)의 홈부(13) 및 캡부(30)의 홈부(35)를 순차적으로 거쳐 흘러가는 과정을 나타낸 것이다. 또한, 설명의 편의상 이해를 돕기 위해 도면에서 연장부(20)에 1개의 유체 통로만이 내재하는 것을 도시하고 있으나, 필요에 따라 2개 또는 그 이상의 유체 통로가 내재하는 것도 가능하며 사용 목적과 특성에 맞게 다양한 형태의 유체 통로가 형성 가능하다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 단결정 실리콘 마이크로 니들을 나타낸 도면이다. 도 2a는 본 발명의 일실시예에 의한 단결정 실리콘 마이크로 니들의 유체 통로 및 저장부를 나타낸 평면도이고, 도 2b는 도 2a의 2A-2A선을 따라 절단한 단면도이고, 도 2c는 도 2a의 2B-2B선을 따라 절단한 단면도이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 마이크로 니들의 몸체부(110)와 연장부(120)가 단결정 실리콘 기판(1)으로 이루어지고 서로 일체로 연결된다. 연장부(120)의 폭이 몸체부(110)의 폭보다 좁다. 연장부(120)에서는 1개의 유체 통로(133)가 연장부(120)의 길이 방향을 따라 직진하여 형성된다. 말단부(135)가 삽입에 용이한 날카로운 형태를 갖는다. 몸체부(110)에서는 홈부(131)가 원형 형상으로 형성되며 유체 통로(133)와 연통한다. 또한, 홈부(131)의 상측 개구(132)는 홈부(131)보다작은 직경을 갖는다.
도 2b 및 도 2c에 도시된 바와 같이, 몸체부(110)의 홈부(131) 및 개구(132)의 내측면, 실리콘 기판(1)의 표면에 화학 기상 증착법에 의해 절연막(137)이 적층된다. 또한, 연장부(120)의 유체 통로(133)의 내측면 및 유체 통로(133)의 상측 개구의 내측면, 실리콘 기판(1)의 표면에 화학 기상 증착법에 의해 절연막(137)이 적층된다. 이때, 홈부(131)의 원형 형상의 상측 개구(132)가 개방되나 유체 통로(133)의 상측 개구가 절연막(137)으로 밀폐되는데 이는 홈부(131)의 폭보다 상측 개구(132)의 직경이 크기 때문이다. 홈부(131)와 유체 통로(133)가 모두 원형 형상을 이루고, 홈부(131)가 유체 통로(133)보다 큰 직경을 갖는다. 몸체부(110)의 실리콘 기판(1)의 두께가 연장부(120)의 실리콘 기판(1)의 두께보다 훨씬 두껍다.
이와 같이 구성된 마이크로 니들의 경우, 상측 개구(132)를 갖는 홈부(131)는 외부장치(도시 안됨)와 연결 가능한 입출력 포트를 형성할 수 있는 저장고로서 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 의한 단결정 실리콘 마이크로 니들을 나타낸 도면이다. 도 3a는 본 발명의 다른 일실시예에 의한 단결정 실리콘 마이크로 니들의 유체 통로를 나타낸 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 3A-3A선을 따라 절단한 단면도이고, 도 3c는 도 3a의 3B-3B선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 마이크로 니들의 몸체부(110)와 연장부(120)가 단결정 실리콘 기판(1)으로 이루어지고 서로 일체로 연결된다. 연장부(120)의 폭이 몸체부(110)의 폭보다 좁다. 연장부(120)에서는 1개의 유체 통로(143)가연장부(120)의 길이 방향을 따라 직진하여 형성된다. 연장부(120)의 말단부(145)가 삽입에 용이한 날카로운 형태를 갖는다. 몸체부(110)에서는 예를 들어 3개의 이격된 유체 통로(141)가 연장부(120) 측으로 가까이 접근하면서 하나로 합쳐져서 유체 통로(143)에 공통으로 연통한다.
도 3b 및 도 3c에 도시된 바와 같이, 몸체부(110)의 유체 통로(141)의 내측면, 유체 통로(141)의 상측개구의 내측면, 실리콘 기판(1)의 상부면에 화학 기상 증착법에 의해 절연막(147)이 적층된다. 또한, 연장부(120)의 유체 통로(143)의 내측면, 유체 통로(143)의 상측개구의 내측면, 실리콘 기판(1)의 상부면에 화학 기상 증착법에 의해 절연막(147)이 적층된다. 이때, 유체 통로(141),(143)의 상측 개구가 동일 크기를 가지므로 모두 절연막(147)으로 밀폐된다. 유체 통로(141),(143)가 동일 직경의 원형 형상을 이룬다. 몸체부(110)의 실리콘 기판(1)의 두께가 연장부(120)의 실리콘 기판(1)의 두께보다 두껍다.
이와 같이 구성된 마이크로 니들의 경우, 각각의 유체 통로(141)를 거쳐 유체 통로(143)로 동종 또는 이종의 유체를 유량 조절하면서 주입할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일실시예에 의한 단결정 실리콘 마이크로 니들을 나타낸 도면이다. 도 4a는 본 발명의 또 다른 일실시예에 의한 단결정 실리콘 마이크로 니들의 유체 통로를 나타낸 평면도이고, 도 4b는 도 4a의 4A-4A선을 따라 절단한 단면도이고, 도 4c는 도 4a의 4B-4B선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 마이크로 니들의 몸체부(110)와 연장부(120)가 단결정 실리콘 기판(1)으로 이루어지고 서로 일체로 연결된다. 연장부(120)의 폭이몸체부(110)의 폭보다 좁다. 연장부(120)에서는 1개의 유체 통로(153)가 연장부(120)의 길이 방향을 따라 직진하여 형성된다. 연장부(120)의 말단부(155)가 삽입에 용이한 날카로운 형태를 갖는다. 몸체부(110)에서는 예를 들어 2개의 이격된 유체 통로(151)가 연장부(120) 측으로 가까이 접근하면서 1개의 유체 통로(152)로 합쳐져서 유체 통로(153)에 연통한다. 또한, 유체 통로(152)는 자유로운 다양한 형태로 형성될 수 있다.
도 4b 및 도 4c에 도시된 바와 같이, 몸체부(110)의 유체 통로(151), 유체 통로(151)의 상측 개구, 실리콘 기판(1)의 상부면에 화학 기상 증착법에 의해 절연막(157)이 적층된다. 연장부(120)의 유체 통로(153), 유체 통로(153)의 내측면, 실리콘 기판(1)의 상부면에 화학 기상 증착법에 의해 절연막(157)이 증착된다. 이때, 유체 통로(123),(143)의 상측 개구가 동일 크기를 가지므로 모두 절연막(157)으로 밀폐된다. 유체 통로(151),(152),(153)가 동일한 직경의 원형 형상을 이룬다. 몸체부(110)의 실리콘 기판(1)의 두께가 연장부(120)의 실리콘 기판(1)의 두께보다 두껍다.
이와 같이 구성된 마이크로 니들의 경우, 상이한 시약을 혼합 또는 반응시켜 주입할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일실시예에 의한 단결정 실리콘 마이크로 니들을 나타낸 도면이다. 도 5a는 본 발명의 또 다른 일실시예에 의한 단결정 실리콘 마이크로 니들의 유체 통로를 나타낸 평면도이고, 도 5b는 도 5a의 5A-5A선을 따라 절단한 단면도이고, 도 5c는 도 5a의 5B-5B선을 따라 절단한 단면도이다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 마이크로 니들의 몸체부(110)와 연장부(120)가 단결정 실리콘으로 이루어지고 일체로 연결된다. 연장부(120)의 폭이 몸체부(110)의 폭보다 좁다. 연장부(120)에서는 예를 들어 3개의 유체 통로(163)가 각각 이격하며 연장부(120)의 길이 방향을 따라 직진하여 형성된다. 연장부(120)의 말단부(165)가 삽입에 용이한 날카로운 형태를 갖는다. 몸체부(110)에서는 3개의 유체 통로(161)가 각각의 유체 통로(163)에 1:1 대응하여 연통하며 이격하여 형성된다.
도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 몸체부(110)의 실리콘 기판(1)의 상부면 및 유체 통로(161)의 내측면, 유체 통로(161)의 상측개구의 내측면에 화학 기상 증착법에 의해 절연막(167)이 증착된다. 연장부(120)의 실리콘 기판(1)의 상부면 및 유체 통로(163)의 내측면 및 유체 통로(163)의 상측개구의 내측면에 화학 기상 증착법에 의해 절연막(167)이 증착된다.
이때, 유체 통로(161),(163)의 상측 개구가 동일 크기를 가지므로 모두 절연막(167)으로 밀폐된다. 유체 통로(161),(163)는 동일한 직경의 원형 형상을 이룬다. 몸체부(110)의 실리콘 기판(1)의 두께가 연장부(120)의 실리콘 기판(1)의 두께보다 두껍다.
이와 같이 구성된 마이크로 니들의 경우, 여러 가지 다른 종류의 유체를 주입하거나 흡입한 유체를 각기 다른 곳으로 분배할 수 있다.
한편, 도 2 내지 도 5에 도시된 마이크로 니들 외에도 사용목적과 특성에 맞게 자유로운 모양의 유체 통로가 형성 가능하다. 또한 도 2 내지 도 5의절연막(137),(147),(157),(167)은 저압 화학 기상 증착법을 이용하여 증착 가능한 막, 예를 들어 다결정실리콘막, 실리콘산화막, 실리콘질화막 중에서 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다. 또한, 저압 화학 기상 증착법 대신에 페릴린(parylene) 박막과 같은 생체 호환성 유기박막으로 이루어질 수 있고, 또한, 유체 통로의 형성 후에 실리콘 기판(1)을 수소 분위기와 1100℃의 온도에서 열처리하게 되면, 결정의 재결합이 일어나서 유체 통로의 상측 개구가 밀폐되는 현상을 이용함으로써 완전한 유체 통로의 형상을 형성할 수도 있다.
이하, 본 발명에 의한 단결정 실리콘 마이크로 니들의 제조방법을 도 6 내지 도 11을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 6 내지 도 11은 본 발명에 의한 단결정 실리콘 마이크로 니들의 제조방법을 나타낸 공정순서도이다.
도 6을 참조하면, 먼저, 단결정 실리콘 기판(1)의 전면 상에 실리콘 기판(1)의 식각 마스킹층으로서 절연막(3)을 형성한다. 이를 좀 더 상세히 언급하면, 실리콘 기판(1)의 전면에 열 산화법에 의해 실리콘산화막(도시 안됨)을 성장시킨 다음 상기 실리콘산화막 상에 저압 화학 기상 증착법에 의해 저응력의 실리콘질화막(도시 안됨)을 적층함으로써 실리콘산화막과 실리콘질화막의 복합층으로 이루어진 절연막(3)을 형성한다. 여기서, 상기 실리콘산화막은 열 장벽층(thermal barrier)으로서 작용하고 또한 전기적 절연층으로서 작용한다.
이후, 사진공정을 이용하여 유체 통로들이 형성될 정해진 일부 영역을 정의한다. 즉, 상기 절연막(3) 상에 식각 마스킹층으로서 감광막(도시 안됨)을 코팅하고 나서 유체 통로들이 형성될 정해진 일부 영역의 상기 감광막을 그 아래의 절연막(3)이 노출될 때까지 선택적으로 제거한다. 따라서, 상기 유체 통로들이 형성되지 않을 영역의 절연막(3) 상에만 감광막의 패턴이 남는다.
그런 다음에, 상기 남은 감광막의 패턴을 식각 마스크층으로 이용하여 노출된 부분의 절연막(3)을 그 아래의 실리콘 기판(1)이 노출될 때까지 식각함으로써 절연막(3)의 패턴을 형성한다. 이어서, 상기 절연막(3)의 패턴 상에 남은 감광막의 패턴을 완전히 제거한다.
계속하여, 상기 절연막(3)의 패턴을 식각 마스킹층으로 이용하여 노출된 부분의 실리콘 기판(1)을 원하는 깊이까지 예를 들어 염소계열의 플라즈마 식각공정 또는 보쉬(Bosch) 공정으로 이방성 식각한다. 이때, 실리콘 기판(1)의 식각 깊이는 유체 통로가 형성될 위치에 따라 결정된다. 따라서, 유체 통로가 형성될 정해진 일부 영역의 단결정 실리콘 기판(1)에 좁고 깊은 사각형상의 트렌치(41)가 형성된다.
물론, 도면에 도시되지 않았으나 트렌치(41)가 도 1의 유체 통로(23)와 유사한 형태를 갖기 위해 전방 방향으로 길게 직진하여 형성되어야 함은 자명한 사실이다. 또한, 유체 통로(23)의 방향은 건식식각을 이용한 트렌치(41)의 구조로부터 결정되므로 유체 통로의 방향을 변경할 필요가 있을 경우, 유체 통로(23)에서의 유체 흐름을 방해하지 않도록 하기 위해 트렌치(41)의 패턴을 설계단계에서 곡선형태로 변경하는 것이 바람직하다.
한편, 도면에서 단결정 실리콘 기판(1)의 정해진 일부 영역에 각각 트렌치(41)가 1개씩 형성된 것으로 도시되어 있으나, 도 5에 도시된 바와 같이, 연장부 내에 다수개의 유체 통로들을 포함하기 위해 단결정 실리콘 기판(1)의 정해진 일부 영역에 각각 다수개씩 트렌치가 형성될 수도 있음은 자명한 사실이다.
도 7을 참조하면, 상기 트렌치(41)가 형성되고 나면, 상기 트렌치(41)의 측면부에 스텝 커버리지가 양호한 보호막(5)을 형성한다. 이를 좀 더 상세히 언급하면, 상기 트렌치(41)의 저면부 및 측면부와 함께 트렌치(41) 외측의 절연막(3) 상에 예를 들어 스텝 커버리지가 양호한 실리콘산화막(도시 안됨)과 실리콘질화막(도시 안됨)을 저압 화학 기상 증착법에 의해 순차적으로 적층한다. 이는 후속의 유체 통로의 형성을 위한 실리콘 기판(1)의 식각단계에서 상기 트렌치(41)의 측면부의 식각 손상을 보호하기 위함이다.
이어서, 이방성 식각특성을 갖는 에치백공정을 이용하여 상기 보호막(5)을 상기 트렌치(41)의 저면부의 실리콘 기판(1)이 노출될 때까지 식각함으로써 트렌치(31)의 측면부에만 보호막(5)을 남긴다. 이때, 트렌치(41) 외측의 보호막(5)도 함께 식각되고 절연막(3)의 패턴이 노출된다.
이후, 트렌치(41) 내의 노출된 실리콘 기판(1)을 등방성 식각함으로써 트렌치(41) 아래에 원형 형상의 유체 통로(45)를 형성한다. 이때, 등방성 식각을 위해 SF6플라즈마, XeF2가스 등을 이용한 건식식각이나 불산/질산/초산 등을 이용한 습식식각 중 어느 것이나 사용 가능하다. 이 방법에 의하면, 유체 통로(45)의 직경을 정확하게 조절하는 것이 가능하다.
도 8을 참조하면, 상기 유체 통로(45)가 형성되고 나면, 상기 결과 구조의실리콘 기판(1)의 전면과 후면 상에 각각 동질의 막(47),(48)을 동시에 적층하여 트렌치(41)를 완전히 밀폐함으로써 실리콘 기판(1)의 내부에 완전한 유체 통로(45)를 형성한다. 이를 좀 더 상세히 언급하면, 트렌치(41)의 깊은 부분까지 균일하게 막(47), 예를 들어 다결정실리콘막, 실리콘산화막, 실리콘질화막 등을 저압 화학 기상 증착법에 의해 적층하고 이와 동시에 유체 통로(45)의 내부면에도 막(47)을 적층한다. 이때, 막(47)이 트렌치(41)의 양쪽 내측면에서부터 트렌치(41)의 중심부를 향해 점차 두꺼워진 후 양쪽 내측면 상의 막(47)이 서로 면접하게 되면, 트렌치(41)가 막(47)에 의해 완전히 밀폐된다. 따라서, 완전한 유체 통로(45)의 형상이 완성된다.
여기서, 막(47)은 저압 화학 기상 증착법을 이용하여 증착 가능한 막, 예를 들어 다결정실리콘막, 실리콘산화막, 실리콘질화막 중에서 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다. 또한, 트렌치(41)의 밀폐를 위해 저압 화학 기상 증착법 대신에 페릴린(parylene) 박막과 같은 생체 호환성 유기박막을 이용한 코팅을 사용할 수도 있다. 또한, 도 7 및 도 8에 언급된 공정과는 별개로 트렌치(41)의 형성 후에 실리콘 기판(1)을 수소 분위기와 1100℃의 온도에서 열처리하게 되면, 결정의 재결합이 일어나서 트렌치(41)의 상측부가 밀폐되는 현상을 이용함으로써 완전한 유체 통로(45)의 형상을 형성할 수도 있다.
이후, 완전한 유체 통로(45)의 형성이 이루어지고 나면, 상기 결과 구조의 실리콘 기판(1)의 표면을 평탄화하는 평탄화공정을 추가로 진행하여 후속 공정인 사진공정의 수행을 원활히 할 수도 있으나, 트렌치(41)의 폭이 작은 경우에는 평탄화공정을 진행하지 않아도 무방하다.
그런 다음, 상기 밀폐된 유체 통로(45)를 통하여 흐르는 유체의 흐름을 제어하기 위해 마이크로 밸브, 마이크로 펌프와 같은 유체 소자(도시 안됨)를 형성하여 유체 통로(45)와 집적화한다.
도 9를 참조하면, 상기 정해진 일부 영역의 단결정 실리콘 기판(1)에 각각 유체 통로(45)의 형성이 완료되고 나면, 사진공정을 이용하여 상기 정해진 일부 영역의 막(47) 상에 폭(W)을 갖는 감광막의 패턴(도시 안됨)을 선택적으로 형성한다. 여기서, 폭(W)은 형성하고자 하는 마이크로 니들의 연장부, 예를 들어 도 1의 연장부(20)의 폭을 결정한다.
이어서, 상기 감광막의 패턴을 식각 마스크로 이용하여 노출된 부분의 막(47),(3)을 그 아래의 단결정 실리콘 기판(1)이 노출될 때까지 식각하고 상기 감광막의 패턴을 제거한다.
그런 다음, 식각되지 않고 남은 막(47), 절연막(3)의 패턴을 식각 마스킹층으로 이용하여 노출된 단결정 실리콘 기판(1)을 반응성 이온 식각공정으로 이방성 식각함으로써 트렌치(49)를 형성한다. 이때, 트렌치(49)의 깊이(D)는 형성하고자 하는 마이크로 니들의 연장부, 예를 들어 도 1의 연장부(21)의 두께를 결정한다.
이후, 상기 트렌치(49)의 측벽을 보호하기 위해 단결정 실리콘 기판(1)의 식각 마스킹층으로서 절연막(51)을 트렌치(49)의 내부면과 막(47)의 상부면에 함께 적층한다. 여기서, 절연막(51)은 1개 층으로 도시되어 있으나 실리콘산화막과 실리콘질화막의 복합층으로 이루어질 수도 있다. 이어서, 트렌치(49)의 저면부 상의 절연막(51)을 그 아래의 단결정 실리콘 기판(1)이 노출될 때까지 식각한다.
도 10을 참조하면, 트렌치(49)의 저면부의 실리콘 기판(1)이 노출되고 나면, 상기 절연막(51)을 식각 마스킹층으로 이용하여 노출된 단결정 실리콘 기판(1)과 그 아래의 막(48)을 반응성 이온 식각공정으로 이방성 식각한다. 따라서, 단결정 실리콘 기판(1)을 완전히 수직 관통하는 관통홀(53)이 형성된다.
도 11을 참조하면, 관통홀(53)이 형성되고 나면, 상기 정해진 일부 영역의 단결정 실리콘 기판(1)이 도 9의 트렌치(49)의 깊이(D)에 해당하는 두께를 갖도록 하기 위해 상기 단결정 실리콘 기판(1)의 후면을 예를 들어 염기성 수용액으로 습식 식각함으로써 도 1에 도시된 바와 같은 마이크로 니들의 형상을 형성하고 이들 마이크로 니들을 단결정 실리콘 기판(1)으로부터 분리한다.
따라서, 본 발명은 유체 통로의 형성과 마이크로 니들의 형상 정의에 각각 1회씩의 사진공정만을 사용하므로 마이크로 니들의 정확한 두께와 폭을 결정할 수 있으며 정렬 오차의 누적을 피할 수 있다. 유체 통로의 방향은 건식식각을 이용한 트렌치의 구조로부터 결정되므로 유체 통로를 곡선 구조로 형성하여 유체 통로에서의 유체 흐름을 방해하지 않도록 설계할 수 있다. 그리고, 본 발명은 기존의 (100) 실리콘 기판의 가공에 의한 제조방법 또는 SOI(silicon on insulator) 기판을 이용한 제조방법 등에 비하여 SBM 공정기술을 이용한 마이크로 니들을 간단하고 정확하게 형성하므로 대량생산에서의 수율을 향상할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 단결정 실리콘 마이크로 니들 및그 제조방법은 단결정 실리콘 기판을 구조물의 재료로 사용하기 때문에 우수한 재현성을 확보한다. 또한, 본 발명은 사진공정의 횟수를 줄여 공정 단순화를 이루고 정렬 오차의 누적을 줄여 공정 신뢰성을 향상시킴으로써 대량생산시의 수율을 향상시킬 수 있다. 그리고, 본 발명은 박막의 응력에 의한 유체 통로의 변형을 방지하여 내구성을 강화할 수 있고 나아가 생체 조직으로부터의 미소 유체 시료 획득과 생체 조직으로의 미소 유체 시료 주입을 정확하게 할 수 있다.
또한, 임의의 통로(path)를 갖는 유체 통로는 마이크로 유체 소자와 집적하여 제조할 때 시료의 흡입과 주입을 위한 개별 소자로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 내시경과 같은 시술 도구와 함께 사용하는 것이 가능하다.
한편, 본 발명은 도시된 도면과 상세한 설명에 기술된 내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형도 가능함은 이 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이다.

Claims (25)

  1. 단결정 실리콘 기판으로 이루어지는 몸체부;
    단결정 실리콘 기판으로 이루어지고, 상기 몸체부의 일부분에 일체로 연결되며, 적어도 하나 이상의 유체 통로들을 포함하는 연장부;
    상기 유체 통로들을 통하여 유체를 흘려주기 위하여 상기 유체 통로에 연결되며 상기 몸체부의 일면에 형성된 유체소자; 및
    상기 유체를 모으기 위한 경로를 제공하기 위해 상기 몸체부의 일면에 접합되는 캡부를 포함하는 단결정 실리콘 마이크로 니들.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 연장부에 상기 유체 통로가 1개 형성되고, 상기 몸체부에 상기 연장부의 유체 통로와 연통하며 상측 개구가 개방된 저장고용 홈부가 형성된 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 마이크로 니들.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 연장부에 상기 유체 통로가 1개 형성되고, 상기 몸체부에 상기 연장부의 유체 통로와 공통 연통한 유체 통로가 적어도 1개 이상 형성된 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 마이크로 니들.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 연장부와 상기 몸체부에 유체 통로가 동일한 수량으로 다수개 형성된 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 마이크로 니들.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연장부와 상기 몸체부의 유체 통로의 상측 개구가 소정의 막으로 밀폐된 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 마이크로 니들.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 막이 다결정실리콘막, 실리콘산화막, 실리콘질화막 중에서 적어도 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 마이크로 니들.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 유체 통로를 통하여 흐르는 유체를 육안으로 확인하기 위해 상기 캡부가 투명재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 마이크로 니들.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 캡부가 글래스재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 마이크로 니들.
  9. 단결정 실리콘 기판의 정해진 일부 영역들에 각각 상측 개구를 갖는 유체 통로들을 적어도 1개 이상씩 형성하는 단계;
    상기 유체 통로들의 상측 개구를 소정의 막으로 밀폐하는 단계;
    상기 밀폐된 유체 통로들을 통하여 흐르는 유체의 흐름을 제어하기 위해 유체 소자를 상기 유체 통로와 함께 상기 단결정 실리콘 기판의 다른 일부 영역에 집적화하는 단계; 및
    상기 유체 통로들을 포함하는 단결정 실리콘 기판의 구조물을 부유하는 단계를 포함하는 단결정 실리콘 마이크로 니들의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 유체 통로를 형성하는 단계는
    상기 단결정 실리콘 기판의 정해진 일부 영역에 각각 원하는 깊이의 트렌치들을 적어도 1개 이상씩 형성하는 단계;
    상기 트렌치들 각각의 측면부에만 보호막을 형성하고 상기 트렌치들의 저면부 아래의 단결정 실리콘 기판을 노출시키는 단계; 및
    상기 노출된 단결정 실리콘 기판을 등방성 식각하여 상기 상측 개구를 갖는 원형 형상의 유체 통로들을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 마이크로 니들의 제조방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 단결정 실리콘 기판을 건식식각으로 등방성 식각하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 마이크로 니들의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 단결정 실리콘 기판을 SF6플라즈마, XeF2가스를 이용한 건식식각으로 등방성 식각하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 마이크로니들의 제조방법.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 단결정 실리콘 기판을 습식식각으로 등방성 식각하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 마이크로 니들의 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 단결정 실리콘 기판을 불산/질산/초산을 이용한 습식식각으로 등방성 식각하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 마이크로 니들의 제조방법.
  15. 제 9 항에 있어서, 상기 상측 개구를 저압 화학 기상 증착법을 이용한 다결정실리콘막, 실리콘산화막, 실리콘질화막 중에서 적어도 어느 하나로 밀폐하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 마이크로 니들의 제조방법.
  16. 제 9 항에 있어서, 상기 상측 개구를 생체 호환성 유기 박막을 이용한 코팅으로 밀폐하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 마이크로 니들의 제조방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 유기 박막으로서 페릴린 박막을 사용하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 마이크로 니들의 제조방법.
  18. 제 9 항에 있어서, 상기 상측 개구를 형성한 후에 상기 단결정 실리콘 기판을 소정의 가스 분위기에서 열처리하여 결정의 재결합을 생성시킴으로써 상기 상측 개구를 밀폐하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 마이크로 니들의 제조방법.
  19. 제 9 항에 있어서, 상기 유체 통로들을 포함하는 단결정 실리콘 기판의 구조물을 부유하는 단계는
    상기 정해진 일부 영역들 상에 감광막의 패턴을 선택적으로 형성하는 단계;
    상기 감광막의 패턴을 마스킹층으로 이용하여 상기 정해진 일부 영역들 사이의 단결정 실리콘 기판에 원하는 깊이의 트렌치를 형성하는 단계;
    상기 트렌치의 측면부를 보호하기 위해 절연막을 형성하고 상기 트렌치 아래의 단결정 실리콘 기판을 노출시키는 단계;
    상기 트렌치 내의 노출된 단결정 실리콘 기판을 상기 단결정 실리콘 기판의 후면부까지 식각하는 단계; 및
    상기 정해진 일부 영역의 단결정 실리콘 기판의 후면을 식각하여 상기 유체 통로들을 포함하는 단결정 실리콘 기판의 구조물을 부유하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 마이크로 니들의 제조방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 트렌치의 깊이로 상기 유체 통로를 포함한 연장부의 두께를 결정하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 마이크로 니들의 제조방법.
  21. 제 19 항에 있어서, 상기 감광막의 패턴의 폭으로 상기 유체 통로를 포함한연장부의 폭을 결정하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 마이크로 니들의 제조방법.
  22. 제 9 항에 있어서, 상기 단결정 실리콘 기판의 구조물의 말단부를 염기성 수용액으로 이방성 식각하여 날카로운 형상으로 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 마이크로 니들의 제조방법.
  23. 제 9 항에 있어서, 상기 단결정 실리콘 기판의 정해진 영역에 상기 유체 통로를 통하여 흐르는 유체를 모으기 위해 상기 유체 소자를 커버하는 캡부를 접합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 마이크로 니들의 제조방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 캡부를 투명재질로 형성하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 마이크로 니들의 제조방법.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 캡부를 글래스로 형성하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 마이크로 니들의 제조방법.
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