KR100705797B1 - Adsorptive micro gripper and manufactutring method thereof - Google Patents

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KR100705797B1
KR100705797B1 KR1020060048802A KR20060048802A KR100705797B1 KR 100705797 B1 KR100705797 B1 KR 100705797B1 KR 1020060048802 A KR1020060048802 A KR 1020060048802A KR 20060048802 A KR20060048802 A KR 20060048802A KR 100705797 B1 KR100705797 B1 KR 100705797B1
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문원규
이상훈
한경남
박준식
문찬우
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전자부품연구원
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J7/00—Micromanipulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0047—Gripping heads and other end effectors for internally gripping hollow or recessed objects

Abstract

본 발명은 흡착형 마이크로 그리퍼 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 제 1 층과 제 2 층이 순차적으로 형성되어 있고; 상기 제 1 층을 관통하는 제 1 관통홀이 형성되어 있고; 상기 제 2 층에 상기 제 1 관통홀과 연통되어 있는 제 2 관통홀이 형성되어 이루어진다.The present invention relates to an adsorption type micro gripper and a method for producing the same, wherein the first layer and the second layer are sequentially formed; A first through hole penetrating the first layer is formed; A second through hole communicating with the first through hole is formed in the second layer.

따라서, 본 발명은 그립면에 공기를 흡입할 수 있는 관통홀을 구비하여, 세포와 같은 미세 대상물을 그립할 수 있는 효과가 있다.Therefore, the present invention is provided with a through hole that can suck air in the grip surface, there is an effect that can grip a fine object such as cells.

또한, 본 발명은 관통홀 주위의 그립면에 트랜치(Trench)를 형성하여, 트랜치 주위의 돌출부위로 대상물을 가이드하여 보다 정확히 대상물을 그리핑할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of forming a trench on the grip surface around the through-hole, to guide the object to the protrusion around the trench to more accurately grip the object.

게다가, 본 발명은 SOI 기판을 이용하여, 흡착으로 대상물을 그립할 수 있는 그리퍼를 쉽게 제조할 수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention has the effect of easily manufacturing a gripper that can grip an object by adsorption using an SOI substrate.

흡착, 그리퍼, 관통홀, 공기, 흡입, 배출 Suction, Gripper, Through Hole, Air, Suction, Exhaust

Description

흡착형 마이크로 그리퍼 및 그의 제조 방법 { Adsorptive micro gripper and manufactutring method thereof } Adsorptive micro gripper and manufactutring method

도 1은 종래 기술에 따른 마이크로 그리퍼의 개략적인 사시도1 is a schematic perspective view of a micro gripper according to the prior art

도 2a 또는 도 2b는 종래 기술에 따른 마이크로 그리퍼의 구동 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도2a or 2b is a schematic cross-sectional view for explaining a method of driving a micro gripper according to the prior art

도 3은 본 발명에 따른 흡착형 마이크로 그리퍼의 개략적인 단면도3 is a schematic cross-sectional view of an adsorption type micro gripper according to the present invention.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 흡착형 마이크로 그리퍼의 개략적인 단면도4 is a schematic cross-sectional view of an adsorption type micro gripper according to a first embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 흡착형 마이크로 그리퍼의 다른 구조를 개략적으로 도시한 단면도5 is a cross-sectional view schematically showing another structure of the adsorption type micro gripper according to the second embodiment of the present invention.

도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 흡착형 마이크로 그리퍼의 다른 구조를 개략적으로 도시한 단면도6A and 6B are cross-sectional views schematically showing another structure of the adsorptive micro gripper according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 흡착형 마이크로 그리퍼의 다른 구조를 개략적으로 도시한 단면도7 is a cross-sectional view schematically showing another structure of the adsorption type micro gripper according to the present invention.

도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 흡착형 마이크로 그리퍼의 제조 방법을 도시한 단면도8A to 8E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an adsorptive micro gripper according to a first embodiment of the present invention.

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

50 : 제 1 층 51,61,130,140,140a,141,165 : 관통홀50: first layer 51,61,130,140,140a, 141,165: through hole

60 : 제 2 층 61,121 : 트랜치60: second layer 61121: trench

100,120 : 실리콘층 110 : 실리콘 산화막100,120 silicon layer 110 silicon oxide film

160 : 지지부 200 : 대상물160: support 200: the object

210,220 : 마스크층 211,221 : 개구210,220: mask layer 211,221: opening

본 발명은 흡착형 마이크로 그리퍼 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 그립(Grip)면에 공기를 흡입할 수 있는 관통홀을 구비하여, 세포와 같은 미세 대상물을 그립할 수 있는 흡착형 마이크로 그리퍼 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an adsorption type micro gripper and a method for manufacturing the same, and more particularly, an adsorption type micro gripper having a through hole capable of sucking air on a grip surface and capable of gripping a fine object such as a cell. A gripper and a method of manufacturing the same.

최근, 나노의 시대로 접어듦에 따라, 제작되는 소자의 크기가 점점 작아지고 있으며, 연구되는 대상 또한 점점 작아지고 있다. In recent years, as the age of nanocomposites has increased, the size of devices fabricated is becoming smaller and the objects studied are becoming smaller.

특히, 세포와 같은 생체 물질의 경우, 현재 하나의 세포를 조작하는 단계에까지 와 있는 상태이다. In particular, in the case of a biological material such as a cell, it is currently in the stage of manipulating one cell.

그러나, 이러한 미세한 물체를 조작하는 방법은 아직 기초적인 방법에 머물고 있으며, 보다 쉽고 정밀한 조작을 위한 여러 가지 연구들이 활발히 행해지고 있 다. However, the method of manipulating these fine objects remains a basic method, and various studies for easier and more precise manipulation are actively conducted.

이러한 연구들 중의 하나가 바로 미세 물체를 정확한 위치에서 잡는 마이크로 그리퍼에 대한 연구이다. One such study is the study of micro grippers that hold micro-objects in the correct position.

그리퍼는 1980년대 후반 UC 버클리의 김창진 박사가 처음 만든 이후, 현재는 나노 소자를 이용한 나노 그리퍼까지 개발되고 있는 상황이다. Since the gripper was first created by Dr. Chang-Jin Kim of UC Berkeley in the late 1980s, it is now being developed as a nano gripper using nano devices.

그러나, 대부분의 그리퍼들이 두 개의 집게로 잡는 형태를 띄고 있기 때문에, 실제로 물체를 잡은 상태에서 다른 측정을 하기가 어려운 실정이다. However, since most grippers are in the form of two grips, it is difficult to make another measurement while actually holding an object.

따라서, 미세한 물체의 특성을 측정하기 위해서는, 측정이 용이한 형태로, 원하는 곳에 정확히 고정시키는 작업을 할 수 있는 그리퍼의 개발이 필요하다 할 수 있다. Therefore, in order to measure the characteristics of a fine object, it may be necessary to develop a gripper that can be fixed to a desired position in a form that is easy to measure.

현재, 전자부품의 소형 경량화가 진행됨에 따라 반도체 공정을 이용하여 미세 구조물 및 마이크로 센서나 엑츄에이터(Actuator)에 대한 개발이 진행되고 있다.At present, as miniaturization and weight reduction of electronic components are progressed, development of microstructures and micro sensors or actuators using a semiconductor process is in progress.

또한, 인체에 대한 관심이 증폭되어 바이오 셀(Bio Cell) 등을 조작하는 새로운 연구가 진행되고 있다. In addition, the interest in the human body has been amplified, and new researches for manipulating bio-cells and the like are in progress.

그러나 상기와 같은 미세 구조물이나 바이오 셀 등과 같은 물질을 이동, 고정, 조합할 수 있는 장비가 없는 실정이다. However, there is no equipment capable of moving, fixing, or combining materials such as microstructures or biocells.

따라서, 상기 미세 구조물 및 엑츄에이터 등과 같은 미소 전자부품 및 생체용 바이오 셀 등과 같은 물질을 고정, 이동, 조합 등의 동작을 하기 위하여 정밀하게 움직일 수 있는 마이크로 그리퍼(Micro Gripper)에 대한 연구가 필요한 실정이 다.Therefore, there is a need for a study on a micro gripper that can move precisely in order to fix, move, or combine materials such as microelectronic components such as the microstructures and actuators, and bio-cells. All.

한편, 마이크로 그리퍼란 마이크로 부품 조립, 초정밀 위치 제어 등을 위해 초소형 형상의 물체를 집거나 원하는 곳에 떨어뜨려 놓기 위한 기구를 말하며, 구동 방법에 따라 열(Thermal), 정전(Electrostatic), 압전(Piezoelectric), 공압(Pneumatic), 혼합(Hybrid) 구동 방식으로 나눌 수 있다. On the other hand, the micro gripper refers to a mechanism for picking up or dropping an ultra-small object or dropping it to a desired place for assembling micro parts and controlling ultra-precise position, and according to a driving method, thermal, electrostatic, and piezoelectric. It can be divided into Pneumatic and Hybrid drive.

상기 열 구동 마이크로 그리퍼는 인가하는 전압에 의해 발생되는 줄(Joule) 열에 의한 물질의 열팽창을 이용하는 방식을 이용하여 그리핑하므로, 큰 구동 전압과 에너지 소비 문제 및 바이오 분야에의 응용이 다소 어렵다는 단점이 있다.The thermally driven micro gripper grips using a method of utilizing thermal expansion of a material due to Joule heat generated by an applied voltage, so that a large driving voltage, energy consumption problem, and application to biotechnology are somewhat difficult. have.

그리고, 정전형 마이크로 그리퍼는 인가되는 두 전하 사이의 정전력을 이용하여 물체를 그리핑하는 방식으로 전압에 대한 구동 변위 및 그리핑의 힘이 작다는 단점이 있으며, 그리핑 후 물체를 놓을 때 정전력에 의한 스틱션(Stiction)으로 물체를 제대로 놓지 못하는 경우가 있다.In addition, the electrostatic micro gripper has a disadvantage in that the driving displacement with respect to the voltage and the force of the gripping are small by gripping an object by using an electrostatic force between two applied electric charges. In some cases, objects may not be properly placed due to power stiction.

또한, 압전 구동 마이크로 그리퍼는 정밀한 구동 제어 및 그리핑의 힘이 크다는 장점이 있으나, 압전 물질이 가지는 고유의 히스테리시스 형상을 최소화해야 한다는 문제점이 있다.In addition, the piezoelectric driving micro gripper has the advantage of high precision driving control and gripping force, but has a problem in that the inherent hysteresis shape of the piezoelectric material must be minimized.

상기 공압 마이크로 그리퍼는 공압을 이용하므로 전압과 같은 특별한 에너지원이 필요하지 않으며, 바이오 등과 같이 여러 가지 응용분야에 응용이 가능하다. Since the pneumatic micro gripper uses pneumatic pressure, no special energy source such as voltage is required, and the pneumatic micro gripper is applicable to various applications such as bio.

또한, 사람의 손가락 관절과 같은 형태로도 제작이 가능하므로 그리핑시 물체를 잘 집을 수 있는 장점이 있다. In addition, since it can be manufactured in the form of a finger joint of a person, there is an advantage of being able to pick up an object well when gripping.

그러나 물체를 그리핑시 그리핑의 힘이 적으며, 공압 제어 및 공정이 어렵 고, 공기가 들어가기 위해 별도의 패키지 공정이 필요하므로 전체적으로 제조 단가가 올라가는 문제점이 있었다.However, when gripping the object, the gripping force is small, the pneumatic control and the process is difficult, and a separate packaging process is required to enter the air, thereby increasing the overall manufacturing cost.

도 1은 종래 기술에 따른 마이크로 그리퍼의 개략적인 사시도로서, 마이크로 그리퍼(10)는 상호 이격되어 마주보고 있는 한 쌍의 마이크로 그리퍼 조(Gripper Jaw)의 구조물(11,12)로 이루어져 있다.1 is a schematic perspective view of a micro gripper according to the prior art, in which the micro gripper 10 consists of a structure 11, 12 of a pair of micro gripper jaws facing each other apart from each other.

이러한, 마이크로 그리퍼(10)는 엑츄에이터에 의해 그리핑(Gripping) 동작을 수행하여 미소 부품 및 바이오 셀을 정밀 조작할 수 있는 장점을 갖고 있다.Such a micro gripper 10 has an advantage of precisely manipulating a micro component and a bio cell by performing a gripping operation by an actuator.

이 엑츄에이터는 압전에 의하여 구동되는 방식을 주로 사용하고 있다.This actuator mainly uses a system driven by piezoelectricity.

도 2a 또는 도 2b는 종래 기술에 따른 마이크로 그리퍼의 구동 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도로서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 마이크로 그리퍼 조(Gripper Jaw)의 구조물(11,12)은 엑츄에이터의 구동으로 간격이 좁아져 대상물체(20)를 잡는다.FIG. 2A or FIG. 2B is a schematic cross-sectional view illustrating a method of driving a micro gripper according to the related art. As shown in FIG. 2A, the structures 11 and 12 of a pair of micro gripper jaws are shown. The distance is narrowed by driving the actuator to catch the object 20.

그 후, 한 쌍의 마이크로 그리퍼 조(Gripper Jaw)의 구조물(11,12)의 간격을 넓혀 대상물체(20)를 잡는 힘을 해제한다.Thereafter, the distance between the structures 11 and 12 of the pair of micro gripper jaws (Gripper Jaw) is widened to release the force for holding the object 20.

이 때, 도 2b에 도시된 바와 같이, 마이크로 그리퍼는 100㎛ 이하의 물체를 잡을 경우 대상물체(20)와 그리퍼 조(Gripper Jaw)의 구조물(11,12) 사이에 정전기력(Electrostatic Force)이 발생하여 그리퍼 조의 구조물(11,12)에 대상물체(20)가 달라 붙는 스틱션 현상이 발생하게 된다.In this case, as shown in FIG. 2B, when the micro gripper catches an object of 100 μm or less, an electrostatic force is generated between the object 20 and the structures 11 and 12 of the gripper jaw. As a result, a stiction phenomenon occurs in which the object 20 is attached to the structures 11 and 12 of the gripper jaw.

이와 같이, 종래 기술에 따른 마이크로 그리퍼는 미소 물체를 잡거나 제어하는데 있어 어려움을 발생하여 미소 물체를 원하는 위치에 놓기가 어려운 문제점이 있었다.As described above, the micro gripper according to the related art has a problem in that it is difficult to place the micro object in a desired position due to difficulty in catching or controlling the micro object.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 관통홀을 통하여 공기를 흡입하여 세포와 같은 미세 대상물을 그립할 수 있는 흡착형 마이크로 그리퍼 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 목적이 있다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an adsorption type micro gripper and a method of manufacturing the same, which can grip fine objects such as cells by sucking air through the through holes.

본 발명의 다른 목적은 관통홀 주위에 트랜치(Trench)를 형성하여, 트랜치 주위의 돌출부위로 대상물을 가이드하여 보다 정확히 대상물을 그리핑할 수 있는 흡착형 마이크로 그리퍼 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to form a trench around a through-hole, to provide an adsorption type micro gripper and a method of manufacturing the same, which can guide the object to the protrusion around the trench to more accurately grip the object.

본 발명의 또 다른 목적은 SOI 기판을 이용하여, 흡착으로 대상물을 그립할 수 있는 그리퍼를 쉽게 제조할 수 있는 흡착형 마이크로 그리퍼의 제조 방법을 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to provide a method for manufacturing an adsorption type micro gripper that can easily produce a gripper that can grip an object by adsorption using an SOI substrate.

상기한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 바람직한 제 1 양태(樣態)는, A first preferred aspect for achieving the above objects of the present invention is

제 1 층과 제 2 층이 순차적으로 형성되어 있고; The first layer and the second layer are formed sequentially;

상기 제 1 층을 관통하는 제 1 관통홀이 형성되어 있고; A first through hole penetrating the first layer is formed;

상기 제 2 층에 상기 제 1 관통홀과 연통되어 있는 제 2 관통홀이 형성되어 이루어진 흡착형 마이크로 그리퍼가 제공된다.An adsorption type micro gripper is provided in which the second through hole communicating with the first through hole is formed in the second layer.

상기한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 바람직한 제 2 양태(樣態)는, A second preferred aspect for achieving the above objects of the present invention is

제 1 실리콘층 상부에, 실리콘 산화막과 제 2 실리콘층이 순차적으로 형성되어진 SOI(Silicon-On-Insulator) 기판의 제 1 실리콘층 하부와 제 2 실리콘층 상부의 상호 대향되는 위치에 개구을 갖는 제 1과 2 마스크층을 형성하는 단계와;A first having an opening on the first silicon layer, the openings in the mutually opposite position below the first silicon layer and the second silicon layer of the silicon-on-insulator (SOI) substrate on which the silicon oxide film and the second silicon layer are sequentially formed Forming a two mask layer;

상기 제 1 마스크층으로 마스킹하여 상기 제 2 실리콘층 상부를 식각하여, 상기 제 2 실리콘층 상부에 트랜치를 형성하는 단계와;Masking with the first mask layer to etch an upper portion of the second silicon layer to form a trench on the second silicon layer;

상기 트랜치 내측의 제 2 실리콘층을 식각하여, 상기 제 2 실리콘층에 적어도 하나 이상의 관통홀을 형성하는 단계와;Etching the second silicon layer inside the trench to form at least one through hole in the second silicon layer;

상기 제 2 마스크층의 개구에 노출된 제 1 실리콘층과 실리콘 산화막을 식각하여, 상기 제 2 실리콘층에 형성된 관통홀과 연통되는 관통홀을 형성하는 단계와;Etching the first silicon layer and the silicon oxide film exposed to the opening of the second mask layer to form a through hole in communication with the through hole formed in the second silicon layer;

상기 제 1과 2 마스크층을 제거하는 단계로 구성된 흡착형 마이크로 그리퍼의 제조 방법이 제공된다.There is provided a method of manufacturing an adsorptive micro gripper comprising the steps of removing the first and second mask layers.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 흡착형 마이크로 그리퍼의 개략적인 단면도로서, 제 1 층(50)과 제 2 층(60)이 순차적으로 형성되어 있고; 상기 제 1 층(50)을 관통하는 제 1 관통홀(51)이 형성되어 있고; 상기 제 2 층(60)에 상기 제 1 관통홀(51)과 연통되어 있는 제 2 관통홀(61)이 형성되어 이루어진다.3 is a schematic cross-sectional view of the adsorptive micro gripper according to the present invention, in which the first layer 50 and the second layer 60 are sequentially formed; A first through hole (51) penetrating the first layer (50) is formed; A second through hole 61 communicating with the first through hole 51 is formed in the second layer 60.

이렇게 구성된 흡착형 마이크로 그리퍼는 제 1과 2 관통홀(51,61)을 통하여 공기의 흡입 또는 배출이 이루어지면, 상기 제 1 관통홀(51) 주위의 제 1 층(50) 면에서 대상물을 흡착하거나, 이탈시킬 수 있게 된다.The suction type micro gripper configured as described above adsorbs an object on the surface of the first layer 50 around the first through hole 51 when the air is sucked or discharged through the first and second through holes 51 and 61. Or can be dismissed.

이때, 대상물이 상기 제 1 층(50) 면에 흡착되는 경우, 마이크로 그리퍼는 그립(Grip) 동작을 수행하는 것이고, 대상물이 상기 제 1 층(50) 면에 이탈되는 경우, 마이크로 그리퍼는 그립 해제 동작을 수행하는 것이다.In this case, when the object is adsorbed on the surface of the first layer 50, the micro gripper performs a grip operation, and when the object is detached from the surface of the first layer 50, the micro gripper releases the grip. To perform the operation.

여기서, 상기 제 2 관통홀(61) 주위에는 제 2 층(60)의 일부가 제거되어 형성된 트랜치(Trench)(62)가 구비되어 있는 것이 바람직하다.Here, a trench 62 formed by removing a portion of the second layer 60 may be provided around the second through hole 61.

즉, 상기 트랜치(62)가 형성되어 있으면, 그리핑하는 대상물을 트랜치(62) 주위의 돌출부위로 가이드하여 보다 정확히 그리핑할 수 있는 것이다.That is, when the trench 62 is formed, the gripping object can be guided to the protrusion around the trench 62 to be gripped more accurately.

여기서, 상기 대상물은 세포, 미소부품 등과 같은 미세한 것이다.Here, the object is a fine one, such as cells, micro parts.

그리고, 상기 트랜치(62) 표면 및 상기 제 2 층(60) 표면에 테플론을 코팅하여 표면 처리하면, 테플론이 화학적으로 안정되기에, 그립하는 대상물과의 결합이 이루어지지 않아 세포와 같은 대상물의 손상을 최소화할 수 있고, 접착력이 매우 작아 대상물을 안정적으로 그립하여 이송할 수 있게 된다.When the surface of the trench 62 and the surface of the second layer 60 are coated with Teflon, the Teflon is chemically stabilized, so that the object is not damaged due to binding to the object to be gripped. It can be minimized, the adhesive strength is very small to be able to transport the object stably grip.

즉, 상기 테플론 코팅을 수행함으로써, 그립하는 대상물이 그립되어 이송된 후 그립을 해제할 때, 상기 트랜치(62) 표면의 접착력으로 인해 대상물이 트랜치(62) 표면으로부터 이탈되지 않는 것을 방지할 수 있게 된다.That is, by performing the Teflon coating, when the object to be gripped is released after being transferred, the object can be prevented from being detached from the surface of the trench 62 due to the adhesive force of the surface of the trench 62. do.

또한, 상기 제 2 관통홀(61)은 제 1 관통홀(51) 보다 폭이 좁은 것이 바람직하다.In addition, the second through hole 61 is preferably narrower than the first through hole 51.

그리고, 상기 제 1 층(50)과 제 2 층(60) 사이에는 절연막이 더 개재되어 있 는 것이 바람직하고, 이때, 상기 제 1 층(50)과 제 2 층(60)은 실리콘층이 바람직하고, 상기 절연막은 실리콘 산화막이 바람직하다.In addition, an insulating film is further interposed between the first layer 50 and the second layer 60, and in this case, the first layer 50 and the second layer 60 are preferably silicon layers. The insulating film is preferably a silicon oxide film.

상기 제 2 층(60)에 후술되는 바와 같이, 복수개의 관통홀을 형성할 수도 있으므로, 적어도 하나 이상의 관통홀이 형성되어 있으면 된다.As described later in the second layer 60, a plurality of through holes may be formed, so that at least one through hole may be formed.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 흡착형 마이크로 그리퍼의 개략적인 단면도로서, 본 발명의 제 1 실시예에서의 마이크로 그리퍼는 SOI(Silicon-On-Insulator) 기판을 이용한 것으로, 제 1 실리콘층(100) 상부에, 실리콘 산화막(110)과 제 2 실리콘층(120)이 순차적으로 형성되어 있고; 상기 제 1 실리콘층(100)과 실리콘 산화막(110)을 관통하는 제 1 관통홀(130)이 형성되어 있고; 상기 제 2 실리콘층(120)에 상기 제 1 관통홀(130)과 연통되는 제 2 관통홀(140)이 형성되어 이루어진다.4 is a schematic cross-sectional view of an adsorption type micro gripper according to a first embodiment of the present invention. In the first embodiment of the present invention, the micro gripper uses a silicon-on-insulator (SOI) substrate. On the layer 100, the silicon oxide film 110 and the second silicon layer 120 are sequentially formed; A first through hole 130 penetrating the first silicon layer 100 and the silicon oxide film 110 is formed; A second through hole 140 communicating with the first through hole 130 is formed in the second silicon layer 120.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 흡착형 마이크로 그리퍼의 다른 구조를 개략적으로 도시한 단면도로서, 전술된 도 4의 흡착형 마이크로 그리퍼는 하나의 대상물을 그리핑하기 위한 그리퍼이고, 도 5의 그리퍼는 두 개의 대상물을 그리핑하기 위한 그리퍼이다.5 is a cross-sectional view schematically showing another structure of the adsorption type micro gripper according to the second embodiment of the present invention. The above-described adsorption type micro gripper of FIG. 4 is a gripper for gripping one object, and FIG. 5 Is a gripper for gripping two objects.

두 개의 대상물을 그리핑하기 위한 그리퍼는 제 1 실리콘층(100) 상부에, 실리콘 산화막(110)과 제 2 실리콘층(120)이 순차적으로 형성되어 있고; 상기 제 1 실리콘층(100)과 실리콘 산화막(110)을 관통하는 제 1 관통홀(130)이 형성되어 있고; 상기 제 2 실리콘층(120)에 상기 제 1 관통홀(130)과 연통되는 제 2와 3 관통홀(140,141)이 형성되어 이루어진다.In the gripper for gripping two objects, the silicon oxide film 110 and the second silicon layer 120 are sequentially formed on the first silicon layer 100; A first through hole 130 penetrating the first silicon layer 100 and the silicon oxide film 110 is formed; Second and third through holes 140 and 141 are formed in the second silicon layer 120 to communicate with the first through hole 130.

즉, 본 발명은 상기 제 2 실리콘층(120)에 관통홀이 적어도 하나 이상 형성하는 것이다.That is, in the present invention, at least one through hole is formed in the second silicon layer 120.

도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 흡착형 마이크로 그리퍼의 다른 구조를 개략적으로 도시한 단면도로서, 먼저, 대상물을 그리핑하기 위해서는 도 5a에 도시한 바와 같이, 대상물(200)에 그리퍼의 제 2 관통홀(140)을 위치시킨 후, 제 1 관통홀(130)을 통하여 공기를 흡입시키면, 대상물(200)은 제 2 관통홀(140)에 흡착된다.6A and 6B are cross-sectional views schematically showing another structure of the adsorption type micro gripper according to the present invention. First, as shown in FIG. 5A, to grip an object, a second gripper is formed on the object 200. After the through hole 140 is positioned and air is sucked through the first through hole 130, the object 200 is adsorbed to the second through hole 140.

그리고, 대상물의 그립(Grip)을 해제하려면, 상기 제 1 관통홀(130)을 통하여 공기를 배출시키면, 상기 대상물(200)은 제 2 관통홀(140)로부터 이탈된다.In addition, to release the grip of the object, when the air is discharged through the first through hole 130, the object 200 is separated from the second through hole 140.

도 7은 본 발명에 따른 흡착형 마이크로 그리퍼의 다른 구조를 개략적으로 도시한 단면도로서, 도 4의 구조에서,제 1 실리콘층(100)에 형성된 관통홀(130)과 연통되는 관통홀(165)이 형성된 지지부(160)가 상기 제 1 실리콘층(100) 하부에 부착되어 있다.7 is a cross-sectional view schematically showing another structure of the adsorption type micro gripper according to the present invention. In the structure of FIG. 4, the through hole 165 communicating with the through hole 130 formed in the first silicon layer 100 is illustrated. The formed support part 160 is attached to the lower portion of the first silicon layer 100.

이 지지부(160)는 마이크로 그리퍼에 공기를 주입할 수 있는 튜브를 연결시키기 위하여 형성된 것으로, 이 튜브는 펌프와 연결된다. The support 160 is formed to connect a tube capable of injecting air into the micro gripper, and the tube is connected to a pump.

도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 흡착형 마이크로 그리퍼의 제조 방법을 도시한 단면도로서, 제 1 실리콘층(100) 상부에, 실리콘 산화막(110)과 제 2 실리콘층(120)이 순차적으로 형성되어진 SOI(Silicon-On-Insulator) 기판의 제 1 실리콘층(100) 하부와 제 2 실리콘층(120) 상부의 상호 대향되는 위치에 개구(211,221)을 갖는 제 1과 2 마스크층(210,220)을 형성한다.(도 8a)8A to 8E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an adsorption type micro gripper according to a first embodiment of the present invention. The silicon oxide film 110 and the second silicon layer 120 are disposed on the first silicon layer 100. And second masks having openings 211 and 221 at positions opposite to each other below the first silicon layer 100 and the second silicon layer 120 of the silicon-on-insulator substrate. Form layers 210 and 220 (FIG. 8A).

그 후, 상기 제 1 마스크층(210)으로 마스킹하여 상기 제 2 실리콘층(120) 상부를 식각하여, 상기 제 2 실리콘층(120) 상부에 트랜치(121)를 형성한다.(도 8b)Thereafter, the upper portion of the second silicon layer 120 is etched by masking with the first mask layer 210 to form a trench 121 on the upper portion of the second silicon layer 120 (FIG. 8B).

이어서, 상기 트랜치(121) 내측의 제 2 실리콘층(120)을 식각하여, 상기 제 2 실리콘층(120)에 관통홀(140a)을 형성한다.(도 8c)Next, the second silicon layer 120 inside the trench 121 is etched to form a through hole 140a in the second silicon layer 120 (FIG. 8C).

여기서, 상기 관통홀(140a)은 적어도 하나 이상을 형성하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that at least one through hole 140a is formed.

그리고, 상기 관통홀(140a)은 미세한 홀로, DRIE(Deep Reactive Ion Etching)을 이용하여 선택적으로 식각한다.The through hole 140a is a fine hole, and selectively etched using deep reactive ion etching (DRIE).

이 관통홀(140a)은 마이크로 크기에서 나노 크기의 폭으로 형성되는 것이 바람직하며, 폭이 나노 크기인 경우, 나노 크기의 극미세한 물체를 그리핑할 수 있다.The through hole 140a is preferably formed in a micro size to a nano size width. When the width is nano size, the through hole 140a may grip a micro sized object.

이때, 관통홀(140a)의 폭을 나노 단위에서 '㎜'단위까지 설계하여 그리퍼를 구성할 수 있다.In this case, the gripper may be configured by designing the width of the through hole 140a from nanometer units to 'mm' units.

계속하여, 상기 제 2 마스크층(220)의 개구(221)에 노출된 제 1 실리콘층(100)과 실리콘 산화막(110)을 식각하여, 상기 제 2 실리콘층(120)에 형성된 관통홀(140a)과 연통되는 관통홀(130)을 형성한다.(도 8d)Subsequently, the first silicon layer 100 and the silicon oxide layer 110 exposed to the opening 221 of the second mask layer 220 are etched to form a through hole 140a formed in the second silicon layer 120. ) Is formed to communicate with the through hole 130 (FIG. 8D).

그 다음, 상기 제 1과 2 마스크층(210,220)을 제거한다.(도 8e)Next, the first and second mask layers 210 and 220 are removed (FIG. 8E).

그러므로, 본 발명은 전술된 공정에서와 같이, SOI 기판을 이용하여, 흡착으 로 대상물을 그립할 수 있는 그리퍼를 쉽게 제조할 수 있는 것이다.Therefore, the present invention can easily produce a gripper that can grip an object by adsorption using an SOI substrate as in the above-described process.

상기 도 8e의 공정 후에, 상기 제 1 실리콘층(100)에 형성된 관통홀(130)과 연통되는 관통홀이 형성된 도 7과 같은 지지부를 상기 제 1 실리콘층(100) 하부에 부착한다.After the process of FIG. 8E, the support part shown in FIG. 7 having the through hole communicating with the through hole 130 formed in the first silicon layer 100 is attached to the lower portion of the first silicon layer 100.

이때, 상기 지지부는 양극 산화 접합을 이용하여 부착하는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the support part is attached using an anodic oxidation junction.

그리고, 상기 도 8e의 공정 후에, 상기 트랜치(121) 표면 및 상기 제 1 마스크층(210)이 제거된 상기 제 2 실리콘층(120) 표면에 테플론을 코팅하여 표면 처리하는 공정이 더 구비될 수 있다.In addition, after the process of FIG. 8E, a process of coating Teflon on the surface of the trench 121 and the surface of the second silicon layer 120 from which the first mask layer 210 is removed may be further provided. have.

상기 트랜치(121) 표면에 코팅되어 있는 테플론은 화학적으로 안정된 물질로, 그립하는 대상물과의 결합이 이루어지지 않아 세포와 같은 대상물의 손상을 최소화할 수 있고, 접착력이 매우 작아 안정적으로 대상물을 그립하여 이송할 수 있는 것이다.Teflon coated on the surface of the trench 121 is a chemically stable material, and can not be bonded to the object to be gripped to minimize damage to an object such as a cell. It can be transported.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명은 그립면에 공기를 흡입할 수 있는 관통홀을 구비하여, 세포와 같은 미세 대상물을 그립할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention is provided with a through hole for sucking air in the grip surface, there is an effect that can grip a fine object such as cells.

또한, 본 발명은 관통홀 주위의 그립면에 트랜치(Trench)를 형성하여, 트랜치 주위의 돌출부위로 대상물을 가이드하여 보다 정확히 대상물을 그리핑할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of forming a trench on the grip surface around the through-hole, to guide the object to the protrusion around the trench to more accurately grip the object.

게다가, 본 발명은 SOI 기판을 이용하여, 흡착으로 대상물을 그립할 수 있는 그리퍼를 쉽게 제조할 수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention has the effect of easily manufacturing a gripper that can grip an object by adsorption using an SOI substrate.

본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the invention has been described in detail only with respect to specific examples, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the spirit of the invention, and such modifications and variations belong to the appended claims.

Claims (11)

제 1 층과 제 2 층이 순차적으로 형성되어 있고; The first layer and the second layer are formed sequentially; 상기 제 1 층을 관통하는 제 1 관통홀이 형성되어 있고; A first through hole penetrating the first layer is formed; 상기 제 2 층에 상기 제 1 관통홀과 연통되어 있는 제 2 관통홀이 형성되어 이루어진 흡착형 마이크로 그리퍼.And a second through hole communicating with the first through hole in the second layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 2 관통홀은 제 1 관통홀보다 폭이 좁은 것을 특징으로 하는 흡착형 마이크로 그리퍼.And the second through hole is narrower in width than the first through hole. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 2 관통홀 주위에는 상기 제 2 층의 일부가 제거되어 형성된 트랜치(Trench)가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 흡착형 마이크로 그리퍼.And a trench formed by removing a portion of the second layer around the second through hole. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 트랜치 표면 및 상기 제 2 층 표면에 테플론이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 흡착형 마이크로 그리퍼.Teflon is coated on the trench surface and the surface of the second layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 2 관통홀은,The second through hole, 복수개인 것을 특징으로 하는 흡착형 마이크로 그리퍼.Adsorption type micro gripper, characterized in that there are a plurality. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 5, 상기 제 1 층과 제 2 층 사이에는 절연막이 더 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 흡착형 마이크로 그리퍼.An adsorption type micro gripper, wherein an insulating film is further interposed between the first layer and the second layer. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제 1 층과 제 2 층은 실리콘층이고,The first layer and the second layer are silicon layers, 상기 절연막은 실리콘 산화막인 것을 특징으로 하는 흡착형 마이크로 그리퍼.And the insulating film is a silicon oxide film. 제 1 실리콘층 상부에, 실리콘 산화막과 제 2 실리콘층이 순차적으로 형성되어진 SOI(Silicon-On-Insulator) 기판의 제 1 실리콘층 하부와 제 2 실리콘층 상부의 상호 대향되는 위치에 개구을 갖는 제 1과 2 마스크층을 형성하는 단계와;A first having an opening on the first silicon layer, the openings in the mutually opposite position below the first silicon layer and the second silicon layer of the silicon-on-insulator (SOI) substrate on which the silicon oxide film and the second silicon layer are sequentially formed Forming a two mask layer; 상기 제 1 마스크층으로 마스킹하여 상기 제 2 실리콘층 상부를 식각하여, 상기 제 2 실리콘층 상부에 트랜치를 형성하는 단계와;Masking with the first mask layer to etch an upper portion of the second silicon layer to form a trench on the second silicon layer; 상기 트랜치 내측의 제 2 실리콘층을 식각하여, 상기 제 2 실리콘층에 적어도 하나 이상의 관통홀을 형성하는 단계와;Etching the second silicon layer inside the trench to form at least one through hole in the second silicon layer; 상기 제 2 마스크층의 개구에 노출된 제 1 실리콘층과 실리콘 산화막을 식각하여, 상기 제 2 실리콘층에 형성된 관통홀과 연통되는 관통홀을 형성하는 단계와;Etching the first silicon layer and the silicon oxide film exposed to the opening of the second mask layer to form a through hole in communication with the through hole formed in the second silicon layer; 상기 제 1과 2 마스크층을 제거하는 단계로 구성된 흡착형 마이크로 그리퍼의 제조 방법.And removing the first and second mask layers. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제 1과 2 마스크층을 제거하는 단계 후,After removing the first and second mask layers, 상기 제 1 실리콘층에 형성된 관통홀과 연통되는 관통홀이 형성된 지지부를 상기 제 1 실리콘층 하부에 부착하는 공정을 더 수행하는 것을 특징으로 하는 흡착형 마이크로 그리퍼의 제조 방법.And attaching a support part having a through hole communicating with the through hole formed in the first silicon layer to the lower portion of the first silicon layer. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제 1과 2 마스크층을 제거하는 단계 후,After removing the first and second mask layers, 상기 트랜치 표면 및 상기 제 1 마스크층이 제거된 상기 제 2 실리콘층 표면에 테플론을 코팅하여 표면 처리하는 공정이 더 구비된 것을 특징으로 하는 흡착형 마이크로 그리퍼의 제조 방법.And a step of coating the surface of the trench and the surface of the second silicon layer from which the first mask layer is removed to treat the surface by coating Teflon. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 8 to 10, 상기 제 2 관통홀은 제 1 관통홀보다 폭이 좁은 것을 특징으로 하는 흡착형 마이크로 그리퍼의 제조 방법.The second through hole has a narrower width than the first through hole manufacturing method of the adsorption type micro gripper.
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