KR100790881B1 - 미세유체 반응칩 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 하부 기판; 상기 하부 기판의 상면에, 하면이 대면하여 본딩(bonding)되는 상부 기판; 상기 하부 기판의 상면에 형성된, 유체가 수용되는 적어도 하나 이상의 챔버(chamber); 및, 상기 상부 기판의 하면에 형성된, 상기 챔버에 연결되는 적어도 하나 이상의 채널(channel);을 구비한 것을 특징으로 하는 미세유체 반응칩을 제공한다.
또한, 본 발명은 하부 기판의 상면에 유체가 수용되는 적어도 하나 이상의 챔버(chamber)를 형성하는 챔버 형성 단계; 상부 기판의 하면에 유체의 유로가 되는 적어도 하나 이상의 채널(channel)을 형성하는 채널 형성 단계; 및, 상기 챔버와 채널이 연결되도록, 상기 하부 기판의 상면과 상부 기판의 하면을 대면시키고 본딩(bonding)하는 본딩 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유체 반응칩의 제조방법을 제공한다.

Description

미세유체 반응칩 및 이의 제조방법{Micro-fluid reaction chip, and method for manufacturing the same}
도 1은 종래의 미세유체 반응칩의 채널에 언더컷(undercut)이 발생된 모습을 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세유체 반응칩의 평면도이다.
도 3은 도 2를 III-III에 따라 절개하여 도시한 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 챔버에 버블이 형성되는 과정이 순차적으로 도시된 컴퓨터 시뮬레이션 자료이다.
도 5a 내지 도 5j는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세유체 반응칩을 제조하는 과정을 순차적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 비교 대상인 3 종류의 미세유체 반응칩에서 PCR(polymerase chain reaction)을 수행하고 얻어진 형광 검출값을 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 ...미세유체 반응칩 105 ...하부 기판
110 ...챔버 115 ...상부 기판
117, 118 ...채널 121 ...인렛홀
122 ...아웃렛홀 125 ...소수성 코팅층
본 발명은 미체유체 공학(microfluidics)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미세유체 반응이 일어나는 미세유체 반응칩과, 이의 제조방법에 관한 것이다.
미세유체 반응 용기는 미량의 유체를 수용하고 그 유체에 예컨대, 중합효소 연쇄반응(PCR: polymerase chain reaction)과 같은 생화학적 반응을 일으켜 상기 유체에 포함된 유전자 발현 양상, 유전자 결함, 단백질 분포 등의 생화학적 특성을 분석할 수 있게 한 용기를 의미한다.
USP 6,168,948 또는 USP 7,027,638 에는 종래의 미세유체 반응칩의 예가 개시되어 있다. 상기 자료에 개시된 미세유체 반응칩은 복수의 기판을 적층하고 접착하여 만들어지며, 하나의 기판에만 챔버(chamber)와 채널(channel)이 형성되어 있고, 다른 기판에는 챔버 또는 채널이 형성되지 않는다. 이와 같은 미세유체 반응칩은 제조가 비교적 용이하다는 장점은 있으나, 챔버와 채널이 하나의 기판에 형성되어야 하므로, 많은 수의 챔버와 그에 대응하는 채널을 일정한 사이즈(size)의 미세유체 반응칩에 집적하기는 어렵다는 문제점이 있다. 특히, 근래에는 열전도가 우수한 실리콘(Si)이 기판의 재질로 자주 이용되는데, 상기 실리콘(Si) 기판에 습식 에칭(wet etching)에 의해 채널을 형성하면 언더컷(undercut)이 발생될 수 있다. 도 1은 종래의 미세유체 반응칩의 채널 패턴에 언더컷(undercut)이 발생된 모습을 도시한 평면도인데, 이하에서 상기 도 1을 참조하여 언더컷을 설명한다.
도 1을 참조하면, 실리콘 기판(10)에 습식 에칭에 의해 채널(15)을 형성하면 실리콘의 결정면에 따른 에칭율(etching rate)의 차이로 인하여 굽어진 부분에서 실선으로 도시된 설계 라인(D)과 가상선으로 도시된 에칭 라인(E)이 달라지게 되는데, 이를 언더컷이라고 한다. 이러한 언더컷은 기판에 굴곡진 부분이 많은 채널을 설계하기 곤란하게 하는 장애 요소가 되므로, 미세유체 반응칩에 챔버와 채널을 집적되게 설계하는데 한계가 있다. 만약, 건식 에칭(dry etching)에 의해 채널을 형성하면 상기한 언더컷은 발생되지 않으나 습식 에칭에 비해 비용이 증대되고, 챔버와 채널 간 에칭 깊이를 차별화하기 위하여 부가적인 공정 단계가 더 필요하게 되어 챔버와 채널을 집적되게 설계하는데 여전히 어려움이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 챔버와 채널을 집적되게 설계하기 용이하도록 구조가 개선된 미세유체 반응칩 및, 이의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 하부 기판; 상기 하부 기판의 상면에, 하면이 대면하여 본딩(bonding)되는 상부 기판; 상기 하부 기판의 상면에 형성된, 유체가 수용되는 적어도 하나 이상의 챔버(chamber); 및, 상기 상부 기판의 하면에 형성된, 상기 챔버에 연결되는 적어도 하나 이상의 채널(channel);을 구비한 것을 특징으로 하는 미세유체 반응칩을 제공한다.
바람직하게는, 상기 하부 기판은 상기 상부 기판에 비하여 상대적으로 열전 도가 클 수 있다.
바람직하게는, 상기 하부 기판의 재질은 실리콘(Si) 또는 열전도성 금속일 수 있다.
바람직하게는, 상기 열전도성 금속은 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 철(Fe), 및 이들의 합금 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
바람직하게는, 상기 상부 기판은 챔버에서의 유체 반응을 형광 검출할 수 있도록 투명할 수 있다.
바람직하게는, 상기 상부 기판의 재질은 유리 또는 플라스틱일 수 있다.
바람직하게는, 상기 플라스틱은 PMMA(poly methyl meta acrylate), PC(poly carbonate), 및 PDMS(poly dimethyl siloxane) 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
바람직하게는, 상기 미세유체 반응칩은 상기 상부 기판에 유체의 유입 및 유출을 위한 인렛홀(inlet hole) 및 아웃렛홀(outlet hole)을 구비할 수 있다.
바람직하게는, 상기 미세유체 반응칩은 상기 챔버 및 상기 채널의 내면에 소수성 물질(hydrophobic material)의 코팅에 의해 형성된 소수성 코팅층을 구비할 수 있다.
바람직하게는, 상기 소수성 물질은 페렐린(parylene) 계열 또는 테프론(Teflon®) 계열 물질일 수 있다.
바람직하게는, 상기 소수성 코팅층은 상기 소수성 물질의 화학기상증착(CVD)에 의해 형성된 것일 수 있다.
바람직하게는, 상기 소수성 물질은 상기 챔버 및 채널의 내면에 대하여 직접 코팅될 수 있다.
삭제
바람직하게는, 상기 챔버의 깊이가 채널의 깊이보다 깊을 수 있다.
또한, 본 발명은, 하부 기판의 상면에 유체가 수용되는 적어도 하나 이상의 챔버(chamber)를 형성하는 챔버 형성 단계; 상부 기판의 하면에 유체의 유로가 되는 적어도 하나 이상의 채널(channel)을 형성하는 채널 형성 단계; 및, 상기 챔버와 채널이 연결되도록, 상기 하부 기판의 상면과 상부 기판의 하면을 본딩(bonding)하는 본딩 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유체 반응칩의 제조방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 챔버 형성 단계는, 포토리소그래피(photolithography)에 의해 상기 하부 기판의 상면에 챔버가 형성될 자리가 노출된 챔버용 패턴을 형성하는 단계와, 상기 노출된 챔버가 형성될 자리를 에칭(etching)하는 단계와, 상기 챔버용 패턴을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 채널 형성 단계는, 포토리소그래피에 의해 상기 상부 기판의 하면에 채널이 형성될 자리가 노출된 채널용 패턴을 형성하는 단계와, 상기 노출된 채널이 형성될 자리를 샌드 블라스팅(sand blasting)하는 단계와, 상기 채널용 패턴을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 본딩 단계에서 하부 기판과 상부 기판은 어노딕 본 딩(anodic bonding), 퓨전 본딩(fusion bonding), 접착제 본딩(adhesive bonding), 및 폴리머 본딩(polymer bonding) 중에서 선택된 어느 하나의 본딩 방법에 의해 결합될 수 있다.
바람직하게는, 상기 하부 기판의 재질은 실리콘(Si) 또는 열전도성 금속일 수 있다.
바람직하게는, 상기 열전도성 금속은 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 철(Fe), 및 이들의 합금 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
바람직하게는, 상기 상부 기판은 챔버에서의 유체 반응을 형광 검출할 수 있도록 투명할 수 있다.
바람직하게는, 상기 상부 기판의 재질은 유리 또는 플라스틱일 수 있다.
바람직하게는, 상기 플라스틱은 PMMA(poly methyl meta acrylate), PC(poly carbonate), 및 PDMS(poly dimethyl siloxane) 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
바람직하게는, 상기 미세유체 반응칩의 제조방법은 상기 하부 기판과 상부 기판을 본딩하기에 앞서서, 상기 상부 기판에 유체의 유입 및 유출을 위한 인렛홀(inlet hole) 및 아웃렛홀(outlet hole)을 형성하는 홀 형성 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 홀 형성 단계는, 포토리소그래피에 의해 상기 상부 기판의 상면에 인렛홀 및 아웃렛홀이 형성될 자리가 노출된 홀(hole)용 패턴을 형성하는 단계와, 상기 노출된 인렛홀 및 아웃렛홀이 형성될 자리를 샌드 블라스팅하는 단계와, 상기 홀용 패턴을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 미세유체 반응칩의 제조방법은 상기 챔버 및 상기 채널의 내면에 소수성 물질(hydrophobic material)을 코팅하여 소수성 코팅층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 소수성 물질은 페렐린(parylene) 계열 또는 테프론(Teflon®) 계열 물질일 수 있다.
바람직하게는, 상기 소수성 물질을 화학기상증착(CVD)에 의해 챔버와 채널의 내면에 증착하여 상기 소수성 코팅층을 형성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 소수성 물질을 상기 챔버 및 채널의 내면에 대하여 직접 코팅하여 소수성 코팅층을 형성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 챔버는 상기 채널보다 그 깊이가 더 깊게 형성될 수 있다.
삭제
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세유체 반응칩 및, 이의 제조방법을 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세유체 반응칩의 평면도이고, 도 3은 도 2를 III-III에 따라 절개하여 도시한 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 미세유체 반응칩(100)은 하부 기판(105)과, 상기 하부 기판(105)의 상측에 적층하여 본딩(bonding)된 상부 기 판(115)을 구비한다. 또한, 상기 하부 기판(105)의 상면에 형성된 챔버(chamber, 110)와, 상기 상부 기판(115)의 하면에 형성된 채널(channel, 117, 118)을 구비한다. 상기 하부 기판(105)의 상면과 상부 기판(115)의 하면은 서로 대면하여 본딩되어 있다. 또한, 상기 미세유체 반응칩(100)은 상부 기판(115)에 형성된 인렛홀(inlet hole, 121)과 아웃렛홀(outlet hole, 122)을 구비한다.
상기 챔버(110)는 유체가 수용되고, 수용된 유체의 생화학 반응이 일어나는 장소로서, 상기 챔버(110)에서 일어난 생화학 반응은 형광 검출법 등의 방법으로 검출될 수 있다. 상기 채널(117, 118)은 유체가 챔버(110)로 유입되는 유로를 형성하는 인렛 채널(inlet channel, 117)과, 유체가 챔버(110)로부터 유출되는 유로를 형성하는 아웃렛 채널(118)로 구분된다. 상기 인렛 채널(117)의 일단은 챔버(110)에 연결되고 타단은 인렛홀(121)에 연결된다. 상기 아웃렛 채널(118)의 일단은 챔버(110)에 연결되고 타단은 아웃렛홀(122)에 연결된다. 상기 인렛홀(121)을 통해 유체가 미세유체 반응칩(100) 내부로 유입되고, 상기 아웃렛홀(122)을 통해 유체가 미세유체 반응칩(100) 외부로 유출된다.
바람직한 실시예에서 상기 챔버(110)의 깊이(D1)가 채널(117, 118)의 깊이(D2)보다 깊다. 이에 의해, 미세유체 반응칩(100) 내부의 전체 유체 수용 볼륨(volume)에서 챔버(110)가 차지하는 유체 수용 볼륨의 비율이 종래에 비해 증대될 수 있다. 이는 생화학 반응 결과를 검출하는 데 필요한 유체의 최소량이 종래의 경우보다 작아지고, 이에 따라 LOD(limit of detection) 특성이 향상될 수 있음을 의미한다.
상기 하부 기판(105)은 PCR 등의 생화학 반응에서 히터(heater)의 열이 챔버(110)에 빨리 전달될 수 있도록 열전도도가 비교적 큰 실리콘(Si) 또는 열전도성 금속 재질의 기판이 바람직하다. 상기 열전도성 금속의 구체적인 예에는 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 철(Fe) 및, 상기 금속들의 합금이 포함된다.
상기 상부 기판(115)은 하부 기판(105)에 비해 열전도도는 작아도 무방하다. 그러나, 챔버(110)에 비해 상대적으로 미세한 폭을 가지며, 굴곡진 라인 형태로 설계되는 채널(117, 118)을 설계 형상대로 정밀하게 가공할 수 있도록 상부 기판(115)은 하부 기판(105)보다 가공성이 우수한 재질로 이루어진 것이 바람직하다. 또한, 상기 상부 기판(115)은 유체의 생화학 반응을 형광 검출법에 의해 검출할 수 있도록 투명한 재질의 기판이 바람직하다. 따라서, 상기 상부 기판(115)의 재질은 유리 또는 플라스틱이 바람직하다. 상기 플라스틱의 구체적 예에는 PMMA(poly methyl meta acrylate), PC(poly carbonate), 및 PDMS(poly dimethyl siloxane)이 포함된다. 도시된 실시예에서 상부 기판(115)은 유리 재질의 기판이 채용되며, 더욱 구체적으로는 상품명 pyrex 7740'인 유리 재질로 된 기판이 채용될 수 있다.
상기 챔버(110), 인렛 채널(117), 아웃렛 채널(118), 인렛홀(121) 및, 아웃렛홀(122)의 내면에는 소수성 물질(hydrophobic material)이 코팅에 의해 형성된 소수성 코팅층(125)이 마련된다. 실리콘(Si)은 공기중의 산소에 의해 표면이 쉽게 산화하는 특징이 있다. 실리콘 산화물, 즉 SiO2 이 코팅된 표면은 물과의 접촉각(contact angle)이 10 내지 20도인 친수성 표면(hydrophilic surface)이 된다.
도 4a 내지 도 4c는 챔버에 버블이 형성되는 과정이 순차적으로 도시된 컴퓨 터 시뮬레이션 자료로서, 유체가 인렛 채널(117)로부터 실리콘(Si) 재질의 기판에 형성된 챔버(110)에 유입되면, SiO2 가 표면에 분포된 챔버 내면을 타고 유체가 흘러 아웃렛 채널(118)로 바로 빠져 나가게 되어, 챔버(110) 내부에 버블(B)이 쉽게 형성될 수 있음을 보여준다. 상기 버블(B)은 챔버(110)에서 유체의 생화학 반응을 검출하기 어렵게 만든다. 따라서, 상기 미세유체 반응칩(100) 내부에 형성된 공간의 내면에는 이러한 버블(B) 형성을 억제하기 위하여 상기한 소수성 코팅층(125)이 형성된다.
상기 소수성 코팅층(125)은 페렐린(parylene) 계열 물질 또는 테프론(Teflon®) 계열 물질로 이루어질 수 있다. 도시된 실시예에서 상기 소수성 코팅층(125)은 페렐린으로 이루어져 있으며, 소수성 물질인 페렐린 이합체(dimer)를 화상기상증착(CVD)하여 형성된다. 하부 기판(105)과 상부 기판(115)의 본딩에는 고온 조건 또는 고전압 조건이 요구되므로 본딩 과정 이후에 소수성 코팅층(125)을 형성하는 것이 바람직하다. 화학기상증착 과정에서 페렐린 이합체가 미세한 챔버(117, 118)의 내면에 조밀하게 부착되고, 또한 미세한 챔버(117, 118)를 용이하게 통과할 수 있도록 페렐린 이합체 가운데 입자 크기가 작은 N-타입(type) 페렐린 이합체가 사용되는 것이 바람직하다. 한편, 통상적으로 페렐린 증착에는 실렌(silane) 계열 물질을 부착 촉진자(adhesion promoter)로 사용하나, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 이러한 부착 촉진자의 도움 없이 페렐린 계열 물질이 직접 챔버(110), 채널(117, 118), 인렛홀(121) 및, 아웃렛홀(122)의 내면에 증착된다. 그 이유에 대해서는 후술한다.
도 5a 내지 도 5j는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세유체 반응칩을 제조하는 과정을 순차적으로 도시한 단면도로서, 이하에서 상기 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세유체 반응칩의 제조방법을 상세하게 설명한다.
도 5a 내지 도 5j를 참조하면, 미세유체 반응칩(100)의 제조방법은 크게, 하부 기판(105)에 챔버(110)를 형성하는 챔버 형성 단계(도 5a 내지 5d 참조)와, 상부 기판(115)에 채널(117, 118)을 형성하는 채널 형성 단계(도 5e 및 도 5f 참조)와, 상부 기판(115)에 인렛홀(121)과 아웃렛홀(122)을 형성하는 홀 형성 단계(도 5g 및 도 5h 참조)와, 하부 기판(105)과 상부 기판(115)을 본딩(bonding)하는 본딩 단계(도 5i 참조)와, 소수성 코팅층(125) 형성 단계(도 5j 참조)를 포함한다.
상기 챔버 형성 단계는, 도 5a 및 도 5b에 순차로 도시된 바와 같이 포토리소그래피(photolithography)에 의해 하부 기판(105)의 상면에 챔버용 패턴(140P)을 형성하는 단계와, 도 5c에 도시된 바와 같이 에칭(etching)하여 챔버(110)를 형성하는 단계와, 도 5c에 도시된 바와 같이 상기 챔버용 패턴(140P)을 제거하는 단계를 포함한다. 챔버용 패턴(140P)은, 도 5a에 도시된 바와 같이 실리콘(Si) 재질의 하부 기판(105)에 액상의 포토레지스트(photoresist, 140)를 스핀 코팅하고, 노광(exposure) 및, 현상(development) 과정을 통해 챔버(110)가 형성될 자리를 노출시킴에 의해 형성할 수 있다. 현상 과정에서 상기 챔버 자리(110S)를노출시키기 위하여 BOE(Buffered Exide Etchant) 용액을 이용하여 포토레지스트를 부분적으로 제거한다. 챔버(110)를 형성하는 데 사용되는 에칭 방법은 습식 에칭(wet etching)이든 건식 에칭(dry etching)이든 무방하나, 챔버(110)의 형태가 단순하므로, 비용 측면을 고려하여 습식 에칭이 바람직하다. 습식 에칭의 구체적인 예로, TMAH(tetra methyl ammonium hydroxide) 용액이 채워진 욕조에 상기 챔버용 패턴(140P)이 형성된 하부 기판(105)을 침잠시키는 방법이 사용될 수 있다. 챔버(110) 형성 후에는 HF 용액에 하부 기판(105)을 침잠시켜 상기 챔버용 패턴(140P)을 제거할 수 있다.
한편, 하부 기판이 열전도성 금속으로 이루어진 경우에는 사출 성형(injection molding), 프레스 가공 등의 일반적인 금속 성형 방법을 이용하여 챔버를 형성할 수 있다.
상기 채널 형성 단계는, 도 5e에 도시된 바와 같이 포토리소그래피에 의해 유리 재질의 상부 기판(115)의 하면에 채널용 패턴(150P)을 형성하는 단계와, 도 5f에 도시된 바와 같이 상부 기판(115)을 샌드 블라스팅(sand blasting)하여 채널(117, 118)을 형성하는 단계와, 상기 채널용 패턴(150P)을 제거하는 단계를 포함한다. 채널용 패턴(150P)은, 도 5e에 도시된 바와 같이 유리 재질의 상부 기판(115)의 하면에 필름 형태의 DFR(dry filim resister)을 라미네이팅(laminating)하고, 노광(exposure) 및, 현상(development) 과정을 통해 채널(117, 118)이 형성될 자리(117S, 118S)를 노출시킴에 의해 형성할 수 있다. 상부 기판(115)이 유리 재질로 이루어진 점을 고려하면 습식 에칭이나 건식 에칭보다는 샌드 블라스팅에 의해 상기 노출면(117S, 118S)에 채널(117, 118)을 형성하는 것이 바람직하다. 챔 버(110)와 채널(117, 118)의 형성 과정에서 챔버(110)의 깊이(D1)가 채널(117, 118)의 깊이(D2)보다 더 깊게 형성된다.
한편, 상부 기판이 플라스틱으로 이루어진 경우에는 사출 성형(injection molding), 프레스 가공, 밀링(milling) 가공 등의 일반적인 플라스틱 성형 방법을 이용하여 채널을 형성할 수 있다.
상기 홀 형성 단계는, 도 5g에 도시된 바와 같이 포토리소그래피에 의해 유리 재질의 상부 기판(115)의 상면에 홀(hole)용 패턴(160P)을 형성하는 단계와, 도 5h에 도시된 바와 같이 상부 기판(115)을 샌드 블라스팅(sand blasting)하여 인렛홀(121)과 아웃렛홀(122)을 형성하는 단계와, 상기 홀용 패턴(160P)을 제거하는 단계를 포함한다. 상기 홀용 패턴(160P)은, 채널용 패턴(150P)과 마찬가지로 유리 재질의 상부 기판(115)의 상면에 필름 형태의 DFR(dry filim resister)을 라미네이팅(laminating)하고, 노광(exposure) 및, 현상(development) 과정을 통해 인렛홀(121)과 아웃렛홀(122)이 형성될 자리(121S, 122S)를 노출시킴에 의해 형성할 수 있다. 채널(117, 118) 형성 단계에서 설명한 바와 같이 샌드 블라스팅에 의해 인렛홀(121)과 아웃렛홀(122)을 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 상부 기판이 플라스틱으로 이루어진 경우에는 사출 성형, 프레스 가공, 드릴링(drilling) 가공 등의 일반적인 플라스틱 성형 방법을 이용하여 인렛홀과 아웃렛홀을 형성할 수 있다.
상기 본딩 단계에서 도 5i에 도시된 바와 같이, 하부 기판(105)에 형성된 챔버(110)와 상부 기판(115)에 형성된 하부 기판(105)이 서로 연결되도록, 하부 기 판(105)의 상면과 상부 기판(115)의 하면이 대면하여 본딩된다. 도시된 바람직한 실시예에서 실리콘(Si) 재질의 하부 기판(105)과 유리 재질의 상부 기판(115)은 어노딕 본딩(anodic bonding)에 의해 결합된다. 개략적인 어노딕 본딩의 과정은 다음과 같다. 유리 재질의 상부 기판(115)을 예열하여 유리에 포함된 Na, K 등의 불순물이 전하를 띠게 하고 상기 상부 기판(115)과 하부 기판(105) 사이에 강한 직류 전압을 가한다. 그리하면, 상기 전하를 띤 불순물들이 전극 측으로 이동하고, 상부 기판(115)과 하부 기판(105)의 계면에서는 강한 대전 현상에 의해 실리콘(Si)과 유리가 접합된다.
한편, 도시된 바람직한 실시예와 달리 상부 기판과 하부 기판이 동일한 재질로 이루어진 경우에는, 고온 가열하여 상부 기판과 하부 기판을 용융시켜 본딩하는 퓨전 본딩(fusion bonding)도 적용될 수 있다. 또한, 상부 기판과 하부 기판이 금속 또는 플라스틱으로 이루어진 경우에는, 접착제를 도포하여 본딩하는 접착제 본딩(adhesive bonding) 또는 접착제는 아니지만 특정 조건하에서 점착성을 갖는 폴리머를 도포하여 본딩하는 폴리머 본딩(polymer bonding)도 적용될 수 있다.
상기 소수성 코팅층(125) 형성 단계에서, 상부 기판(115)과 하부 기판(105)이 본딩된 칩(100B)을 화학기상증착(CVD) 장비에 넣고 N-타입 페릴린 이합체를 가하여 챔버(110), 채널(117, 118), 인렛홀(121) 및, 아웃렛홀(122)의 내면에 약 1500 A(angstrom) 두께의 소수성 코팅층(125)을 형성한다. 페릴린 계열 물질로 이루어진 소수성 코팅층(125)은 대체로 투명하여 형광 검출에 큰 방해가 되지 않는다. 그러나, 유체의 생화학 반응이 형광 검출법에 의해 보다 명확하게 검출될 수 있도록 페릴린 증착에 앞서 상부 기판(115) 상면의 인렛홀(121)과 아웃렛(122)을 제외한 부분에 테이핑(taping)에 의해 증착 방지 마스크(mask)를 형성하고, 페릴린 증착 후에 상기 마스크를 제거할 수 있다. 도 2에 가상선으로 도시된 영역이 증착 방지 마스크가 형성되는 영역(M)일 수 있다.
통상적으로 페렐린 증착에는 실렌(silane) 계열 물질, 예컨대 A-174 와 같은 물질을 부착 촉진자(adhesion promoter)로 사용하였다. 그러나, PCR을 형광 검출하는데 사용되는 염료(dye)들, 예컨대, SYBR Green I, TOTO, YOYO, Hoechst, DAPI, BEBO, BETO 등의 염료들은 DNA와의 결합보다 상기 실렌(silane) 계열 물질과의 결합 성향이 더 강한 것으로 알려져 있다. 따라서, 소수성 코팅층(125)을 형성하는데 상기 실렌(silane) 계열 물질을 부착 촉진자로 사용하면 상기 염료들이 DNA와 결합하지 않고 상기 실렌 계열 물질과 결합하여 PCR의 형광 검출이 방해될 수 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 소수성 코팅층(125)에 실렌 계열 물질이 포함되지 않으며, 부착 촉진자(adhesion promoter)의 도움 없이 페렐린 계열 물질이 직접 챔버(110), 채널(117, 118), 인렛홀(121) 및, 아웃렛홀(122)의 내면에 증착된다.
본 발명의 발명자는 챔버 등의 내면에 소수성 코팅층이 형성되지 않은 제1 타입 미세유체 반응칩(도 5i의 100B 참조)과, 챔버 등의 내면에 실렌 계열 물질만으로 이루어진 코팅층을 갖는 제2 타입 미세유체 반응칩과, 챔버 등의 내면에 페렐린 계열 물질만으로 이루어진 소수성 코팅층을 갖는 제3 타입 미세유체 반응칩(도 5j의 100 참조)에서 각각 PCR을 수행하고 그 결과가 형광 검출되는지 실험하였다. HBV 플라스미드(plasmid) DNA 106 copy/㎕ 의 농도를 갖는 시료 유체를 상기 3 종류의 미세유체 반응칩에 주입하여 40 주기(cycle)의 열주기(thermal cycling)로 PCR을 수행하고, 광다이오드(photo diode)로 형광값을 측정하였다. PCR 형광 검출에 사용된 염료는 SYBR Green I 이었다.
도 6은 상기 3 종류의 미세유체 반응칩에서 PCR(polymerase chain reaction)을 수행하고 얻어진 형광 검출값을 나타낸 그래프로서, 한 종류당 20개의 미세유체 반응칩을 준비하여 각 미세유체 반응칩에 PCR을 수행하고, 40 번째 열주기(thermal cycle) 이후의 형광 검출값을 측정하여 플로팅한 결과이다. 도 6을 참조하면, 제1 타입과 제3 타입의 미세유체 반응칩에서는 PCR 수행에 따라 양호한 형광 검출값(Rn)이 측정됨을 알 수 있다. 그러나, 제2 타입의 미세유체 반응칩에서는 상기 제1 타입과 제3 타입의 경우보다 현저히 불량한 형광 검출값(Rn)이 측정됨을 알 수 있다. 상기 실험 결과를 통하여 본 발명의 바람직한 실시예에 해당하는 제1 타입과 제3 타입 미세유체 반응칩은 생화학 반응의 형광 검출에 적용될 수 있으며, 챔버 등의 내면에 형성된 코팅층에 실렌 계열 물질이 포함되면 생화학 반응의 형광 검출에 적용되기에 부적합하다는 것을 알 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
본 발명의 미세유체 반응칩은 챔버와 채널을 하부 기판과 상부 기판에 분리함으로써 형성함에 의해 일정한 칩 사이즈에 보다 많은 수의 챔버와 채널을 포함시켜 미세유체 반응칩을 보다 집적되게 설계할 수 있다.
또한, 소수성 코팅층이 챔버 등의 내면에 형성된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세유체 반응칩에 따르면, 챔버에 유체가 버블(bubble) 없이 채워지므로 생화학 반응의 형광 검출 작업이 보다 용이해진다.
또한, 페릴린(parylene) 계열 물질이 상기 소수성 코팅층을 형성하는 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 별도의 부착 촉진자(adhesion promoter)를 매개로 하지 않고 상기 페릴린 계열 물질이 직접 챔버 등의 내면에 증착되므로 제조 공정 단축 및 그로 인한 비용 절감 효과가 있다.
또한, 상기 페릴린 계열 물질은 반응성이 없는 안정한 물질로 생화학 반응에 영향을 주지 않는다. 따라서, 종래의 생화학 반응 형광 검출에서 행해졌던, 시료 유체의 종류에 따라 달라지는 챔버 내면의 반응을 억제하는데 필요한 첨가제의 종류와 양을 결정하기 위한 실험을 하는 번거로움이 없다.

Claims (31)

  1. 하부 기판; 상기 하부 기판의 상면에, 하면이 대면하여 본딩(bonding)되는 상부 기판; 상기 하부 기판의 상면에 형성된, 유체가 수용되는 적어도 하나 이상의 챔버(chamber); 및, 상기 상부 기판의 하면에 형성된, 상기 챔버에 연결되는 적어도 하나 이상의 채널(channel);을 구비한 것을 특징으로 하는 미세유체 반응칩.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 하부 기판은 상기 상부 기판에 비하여 상대적으로 열전도가 큰 것을 특징으로 하는 미세유체 반응칩.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 하부 기판의 재질은 실리콘(Si) 또는 열전도성 금속인 것을 특징으로 하는 미세유체 반응칩.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 열전도성 금속은 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 철(Fe), 및 이들의 합금 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미세유체 반응칩.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 상부 기판은 챔버에서의 유체 반응을 형광 검출할 수 있도록 투명한 것을 특징으로 하는 미세유체 반응칩.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 상부 기판의 재질은 유리 또는 플라스틱인 것을 특징으로 하는 미세유체 반응칩.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 플라스틱은 PMMA(poly methyl meta acrylate), PC(poly carbonate), 및 PDMS(poly dimethyl siloxane) 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미세유체 반응칩.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 상부 기판에 유체의 유입 및 유출을 위한 인렛홀(inlet hole) 및 아웃렛홀(outlet hole)을 구비한 것을 특징으로 하는 미세유체 반응칩.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 챔버 및 상기 채널의 내면에 소수성 물질(hydrophobic material)의 코팅에 의해 형성된 소수성 코팅층을 구비한 것을 특징으로 하는 미세유체 반응칩.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 소수성 물질은 페렐린(parylene) 계열 또는 테프론(Teflon®) 계열 물질인 것을 특징으로 하는 미세유체 반응칩.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 소수성 코팅층은 상기 소수성 물질의 화학기상증착(CVD)에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 미세유체 반응칩.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 소수성 물질은 상기 챔버 및 채널의 내면에 대하여 직접 코팅된 것을 특징으로 하는 미세유체 반응칩.
  13. 삭제
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 챔버의 깊이가 채널의 깊이보다 깊은 것을 특징으로 하는 미세유체 반응칩.
  15. 하부 기판의 상면에 유체가 수용되는 적어도 하나 이상의 챔버(chamber)를 형성하는 챔버 형성 단계; 상부 기판의 하면에 유체의 유로가 되는 적어도 하나 이상의 채널(channel)을 형성하는 채널 형성 단계; 및, 상기 챔버와 채널이 연결되도록, 상기 하부 기판의 상면과 상부 기판의 하면을 본딩(bonding)하는 본딩 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유체 반응칩의 제조방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 챔버 형성 단계는, 포토리소그래피(photolithography)에 의해 상기 하부 기판의 상면에 챔버가 형성될 자리가 노출된 챔버용 패턴을 형성하는 단계와, 상기 노출된 챔버가 형성될 자리를 에칭(etching)하는 단계와, 상기 챔버용 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유체 반응칩의 제조방법.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 채널 형성 단계는, 포토리소그래피에 의해 상기 상부 기판의 하면에 채널이 형성될 자리가 노출된 채널용 패턴을 형성하는 단계와, 상기 노출된 채널이 형성될 자리를 샌드 블라스팅(sand blasting)하는 단계와, 상기 채널용 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유체 반응칩의 제조방법.
  18. 제15 항에 있어서,
    상기 본딩 단계에서 하부 기판과 상부 기판은 어노딕 본딩(anodic bonding), 퓨전 본딩(fusion bonding), 접착제 본딩(adhesive bonding), 및 폴리머 본딩(polymer bonding) 중에서 선택된 어느 하나의 본딩 방법에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 미세유체 반응칩의 제조방법.
  19. 제15 항에 있어서,
    상기 하부 기판의 재질은 상기 하부 기판의 재질은 실리콘(Si) 또는 열전도성 금속인 것을 특징으로 하는 미세유체 반응칩의 제조방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 열전도성 금속은 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 철(Fe), 및 이들의 합금 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미세유체 반응칩의 제조방법.
  21. 제15 항에 있어서,
    상기 상부 기판은 챔버에서의 유체 반응을 형광 검출할 수 있도록 투명한 것을 특징으로 하는 미세유체 반응칩의 제조방법.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 상부 기판의 재질은 유리 또는 플라스틱인 것을 특징으로 하는 미세유체 반응칩의 제조방법.
  23. 제22 항에 있어서,
    상기 플라스틱은 PMMA(poly methyl meta acrylate), PC(poly carbonate), 및 PDMS(poly dimethyl siloxane) 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미세유체 반응칩의 제조방법.
  24. 제15 항에 있어서,
    상기 하부 기판과 상부 기판을 본딩하기에 앞서서, 상기 상부 기판에 유체의 유입 및 유출을 위한 인렛홀(inlet hole) 및 아웃렛홀(outlet hole)을 형성하는 홀 형성 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유체 반응칩의 제조방법.
  25. 제24 항에 있어서,
    상기 홀 형성 단계는, 포토리소그래피에 의해 상기 상부 기판의 상면에 인렛홀 및 아웃렛홀이 형성될 자리가 노출된 홀(hole)용 패턴을 형성하는 단계와, 상기 노출된 인렛홀 및 아웃렛홀이 형성될 자리를 샌드 블라스팅하는 단계와, 상기 홀용 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유체 반응칩의 제조방법.
  26. 제15 항에 있어서,
    상기 챔버 및 상기 채널의 내면에 소수성 물질(hydrophobic material)을 코팅하여 소수성 코팅층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유 체 반응칩의 제조방법.
  27. 제26 항에 있어서,
    상기 소수성 물질은 페렐린(parylene) 계열 또는 테프론(Teflon®) 계열 물질인 것을 특징으로 하는 미세유체 반응칩.
  28. 제26 항에 있어서,
    상기 소수성 물질을 화학기상증착(CVD)에 의해 상기 챔버와 채널의 내면에 증착하여 상기 소수성 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는 미세유체 반응칩의 제조방법.
  29. 제26 항에 있어서,
    상기 소수성 물질을 상기 챔버 및 채널의 내면에 대하여 직접 코팅하여 소수성 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는 미세유체 반응칩의 제조방법.
  30. 삭제
  31. 제15 항에 있어서,
    상기 챔버는 상기 채널보다 그 깊이가 더 깊게 형성된 것을 특징으로 하는 미세유체 반응칩의 제조방법.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009125997A1 (en) * 2008-04-11 2009-10-15 Incyto Co., Ltd. Microfluidic circuit element comprising microfluidic channel with nano interstices and fabrication method thereof
KR101032971B1 (ko) 2009-06-15 2011-05-09 (주)펨토사이언스 친화도 바이오칩
US8444933B2 (en) 2009-12-22 2013-05-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Microfluidic device and method of manufacturing the same
US9321051B2 (en) 2009-12-22 2016-04-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Microfluidic device and method of manufacturing the same
CN106215986A (zh) * 2016-08-10 2016-12-14 杭州电子科技大学 一种pdms微流控芯片结构及其制备方法
KR101771493B1 (ko) * 2015-12-09 2017-09-05 광주과학기술원 마이크로 중합 효소 연쇄 반응 칩 및 그 제조 방법
KR101818566B1 (ko) 2016-03-10 2018-01-15 한국기계연구원 미세 유체 칩 및 이의 제작 방법
US10005082B2 (en) 2008-04-11 2018-06-26 Incyto Co., Ltd. Microfluidic circuit element comprising microfluidic channel with nano interstices and fabrication method thereof
KR20190031748A (ko) * 2017-09-18 2019-03-27 한국기계연구원 미소유체소자용 커버, 상기 커버의 제작 방법 및 상기 커버를 가지는 미소유체소자

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100714988B1 (ko) * 2005-08-09 2007-05-09 삼성전자주식회사 산화막이 표면에 형성된 실리콘 구조물 표면을 이용한ｄｎａ 정제 방법 및 정제장치
DE102011079698B4 (de) 2011-07-25 2022-08-04 Robert Bosch Gmbh Mikrofluidische Vorrichtung mit einer Kammer zur Lagerung einer Flüssigkeit
US20140030165A1 (en) * 2012-07-27 2014-01-30 University Of Southern California Microfluidic devices having solvent-resistant coating and method of manufacture thereof
DE102013220445B4 (de) * 2013-10-10 2016-04-07 Robert Bosch Gmbh Auslaufschutzeinheit für eine mikrofluidische Vorrichtung, mikrofluidische Vorrichtung, Verfahren zum Betreiben einer solchen Auslaufschutzeinheit und Verfahren zum Herstellen einer solchen Auslaufschutzeinheit
KR101562318B1 (ko) * 2014-02-10 2015-10-22 나노바이오시스 주식회사 미세유체 칩 및 이를 이용한 실시간 분석 장치
US9230918B1 (en) * 2014-07-02 2016-01-05 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor package structure, alignment structure, and alignment method
US10683844B2 (en) * 2015-05-27 2020-06-16 Vestas Wind Systems A/S Control of a wind turbine taking fatigue measure into account
US20170284896A1 (en) * 2016-03-31 2017-10-05 General Electric Company System and method for unsupervised anomaly detection on industrial time-series data
EP3401665A1 (en) * 2017-05-12 2018-11-14 University College Dublin National University Of Ireland, Dublin A system and device for analysis of specific matter in liquid samples by optical microscopy
CN112154190A (zh) 2018-05-18 2020-12-29 北卡罗来纳-查佩尔山大学 用于改善基材的表面性质的组合物、装置和方法
JP2022049382A (ja) * 2020-09-16 2022-03-29 株式会社エンプラス 流体取扱装置および流体取扱装置の製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030090636A (ko) * 2001-02-07 2003-11-28 바이오마이크로 시스템즈, 인크. 수동 유체 제어 구조를 포함하는 삼차원 마이크로유체장치
KR20030094280A (ko) * 2001-03-09 2003-12-11 바이오마이크로 시스템즈, 인크. 어레이에 대한 마이크로유체 인터페이스 방법 및인터페이스용 시스템
US20040238484A1 (en) 2001-06-08 2004-12-02 Bruno Le Pioufle Method of manufacturing a microfluidic structure, in particular a biochip, and structure obtained by said method

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6168948B1 (en) * 1995-06-29 2001-01-02 Affymetrix, Inc. Miniaturized genetic analysis systems and methods
US5856174A (en) * 1995-06-29 1999-01-05 Affymetrix, Inc. Integrated nucleic acid diagnostic device
US6235471B1 (en) * 1997-04-04 2001-05-22 Caliper Technologies Corp. Closed-loop biochemical analyzers
GB9800220D0 (en) * 1998-01-06 1998-03-04 Central Research Lab Ltd Method of forming interconnections between channels and chambers
US6123798A (en) * 1998-05-06 2000-09-26 Caliper Technologies Corp. Methods of fabricating polymeric structures incorporating microscale fluidic elements
US6887693B2 (en) * 1998-12-24 2005-05-03 Cepheid Device and method for lysing cells, spores, or microorganisms
US6326083B1 (en) * 1999-03-08 2001-12-04 Calipher Technologies Corp. Surface coating for microfluidic devices that incorporate a biopolymer resistant moiety
AU2001286511A1 (en) * 2000-08-15 2002-02-25 Nanostream, Inc. Optical devices with fluidic systems
US6773566B2 (en) * 2000-08-31 2004-08-10 Nanolytics, Inc. Electrostatic actuators for microfluidics and methods for using same
GB0028647D0 (en) * 2000-11-24 2001-01-10 Nextgen Sciences Ltd Apparatus for chemical assays
KR100425447B1 (ko) * 2001-05-10 2004-03-30 삼성전자주식회사 명도 보정 및 선택적 결함 검출 방법 및 이를 기록한 기록매체
US20060057209A1 (en) * 2004-09-16 2006-03-16 Predicant Biosciences, Inc. Methods, compositions and devices, including microfluidic devices, comprising coated hydrophobic surfaces

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030090636A (ko) * 2001-02-07 2003-11-28 바이오마이크로 시스템즈, 인크. 수동 유체 제어 구조를 포함하는 삼차원 마이크로유체장치
KR20030094280A (ko) * 2001-03-09 2003-12-11 바이오마이크로 시스템즈, 인크. 어레이에 대한 마이크로유체 인터페이스 방법 및인터페이스용 시스템
US20040238484A1 (en) 2001-06-08 2004-12-02 Bruno Le Pioufle Method of manufacturing a microfluidic structure, in particular a biochip, and structure obtained by said method

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009125997A1 (en) * 2008-04-11 2009-10-15 Incyto Co., Ltd. Microfluidic circuit element comprising microfluidic channel with nano interstices and fabrication method thereof
KR100998535B1 (ko) * 2008-04-11 2010-12-07 인싸이토 주식회사 나노틈새를 가지는 미세유체 채널이 구비된 미세유체회로소자 및 이의 제조 방법
US10005082B2 (en) 2008-04-11 2018-06-26 Incyto Co., Ltd. Microfluidic circuit element comprising microfluidic channel with nano interstices and fabrication method thereof
US10471424B2 (en) 2008-04-11 2019-11-12 Incyto Co., Ltd. Microfluidic circuit element comprising microfluidic channel with nano interstices and fabrication method thereof
KR101032971B1 (ko) 2009-06-15 2011-05-09 (주)펨토사이언스 친화도 바이오칩
US8444933B2 (en) 2009-12-22 2013-05-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Microfluidic device and method of manufacturing the same
US9321051B2 (en) 2009-12-22 2016-04-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Microfluidic device and method of manufacturing the same
KR101771493B1 (ko) * 2015-12-09 2017-09-05 광주과학기술원 마이크로 중합 효소 연쇄 반응 칩 및 그 제조 방법
KR101818566B1 (ko) 2016-03-10 2018-01-15 한국기계연구원 미세 유체 칩 및 이의 제작 방법
CN106215986A (zh) * 2016-08-10 2016-12-14 杭州电子科技大学 一种pdms微流控芯片结构及其制备方法
KR20190031748A (ko) * 2017-09-18 2019-03-27 한국기계연구원 미소유체소자용 커버, 상기 커버의 제작 방법 및 상기 커버를 가지는 미소유체소자
KR102012242B1 (ko) * 2017-09-18 2019-08-21 한국기계연구원 미소유체소자용 커버, 상기 커버의 제작 방법 및 상기 커버를 가지는 미소유체소자

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