KR102359184B1 - Non-enzymatic glucose sensor and method for manufacturing - Google Patents

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KR102359184B1
KR102359184B1 KR1020200064059A KR20200064059A KR102359184B1 KR 102359184 B1 KR102359184 B1 KR 102359184B1 KR 1020200064059 A KR1020200064059 A KR 1020200064059A KR 20200064059 A KR20200064059 A KR 20200064059A KR 102359184 B1 KR102359184 B1 KR 102359184B1
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porous carbon
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Abstract

본 발명은 무효소 혈당센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, (a) 실리콘 기판의 상면에 절연층을 증착하는 단계, (b) 상기 (a) 단계에 의해 증착된 절연층 상에 네거티브 포토레지스트를 코팅하는 단계, (c) 상기 (b) 단계에 의해 코팅된 네거티브 포토레지스트에 자외선을 노광하는 단계, (d) 상기 (c) 단계에서 노광된 네거티브 포토레지스트 상에 추가적으로 네거티브 포토레지스트를 코팅하는 단계, (e) 상기 (d) 단계에서 코팅된 네거티브 포토레지스트에 자외선을 노광하는 단계, (f) 상기 (c)와 (e) 단계에서 노광된 네거티브 포토레지스트를 현상하는 처리를 수행하여 복수의 3차원 마이크로 구조를 포함하는 계층 구조의 포토레지스트 폴리머 구조체를 형성하는 단계, (g) 산소 플라즈마 폴리머 식각 장비를 이용하여 패터닝된 상기 폴리머 구조체에 다공성 구조를 형성하는 단계, (h) 다공성 구조가 형성된 상기 폴리머 구조체에 열분해 공정을 가하여 다공성 탄소 전극으로 변환하는 단계, (i) 금속 박막 증착장비를 이용하여 상기 다공성 탄소 전극에 금 나노 박막을 증착하는 단계, 그리고 (j) 금 나노 박막이 증착된 상기 다공성 탄소전극에 열처리 공정을 가하여 금 나노 입자를 형성하는 단계를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 다공성 탄소 전극이 3D 구조로 형성되어 표면적이 증가하며, 금 나노입자가 다공성 탄소 전극 표면에 비다공성 탄소 전극과 비교하여 보다 균일하고 조밀하게 도포되어 무효소 혈당센서의 민감도를 향상시킬 수 있다.
또한, 기존의 나노입자를 이용한 무효소 혈당센서의 제조 방법보다 대면적으로 제조를 할 수 있으므로 생산 효율성을 증대시킬 수 있다. The present invention relates to an anoxic blood glucose sensor and a method for manufacturing the same.
According to the present invention, (a) depositing an insulating layer on the upper surface of the silicon substrate, (b) coating a negative photoresist on the insulating layer deposited by the step (a), (c) the step (b) ) exposing ultraviolet light to the negative photoresist coated by step, (d) additionally coating a negative photoresist on the negative photoresist exposed in step (c), (e) in step (d) A step of exposing the coated negative photoresist to ultraviolet light, (f) performing a process of developing the negative photoresist exposed in the steps (c) and (e) to have a layered structure including a plurality of three-dimensional microstructures Forming a resist polymer structure, (g) forming a porous structure in the patterned polymer structure using oxygen plasma polymer etching equipment, (h) applying a thermal decomposition process to the polymer structure in which the porous structure is formed to a porous carbon electrode (i) depositing a gold nano thin film on the porous carbon electrode using a metal thin film deposition equipment, and (j) applying a heat treatment process to the porous carbon electrode on which the gold nano thin film is deposited to obtain gold nanoparticles comprising the step of forming
As described above, according to the present invention, the porous carbon electrode is formed in a 3D structure to increase the surface area, and gold nanoparticles are applied to the surface of the porous carbon electrode more uniformly and densely compared to the non-porous carbon electrode, so that the sensitivity of the inactive blood glucose sensor can improve
In addition, it is possible to increase production efficiency because it can be manufactured in a larger area than the conventional method of manufacturing an inactive blood glucose sensor using nanoparticles.

Description

무효소 혈당센서 및 그 제조방법{NON-ENZYMATIC GLUCOSE SENSOR AND METHOD FOR MANUFACTURING}NON-ENZYMATIC GLUCOSE SENSOR AND METHOD FOR MANUFACTURING

본 발명은 무효소 혈당센서 및 그 제조방법에 관한 것으로, 센서의 표면적을 증가시키고, 최저 측정 농도 및 센서 민감도를 증대시키기 위한 무효소 혈당센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an inactive blood glucose sensor and a method for manufacturing the same, and to an inactive blood glucose sensor for increasing a surface area of the sensor, and increasing a minimum measurement concentration and sensor sensitivity, and a method for manufacturing the same.

당뇨병은 유병률이 매우 높은 질병이며, 환자의 혈당변화를 지속적으로 모니터링하며 적절한 조치를 취해주는 것이 질병완화에 매우 중요하다.Diabetes mellitus is a disease with a very high prevalence, and it is very important to continuously monitor a patient's blood sugar changes and take appropriate measures to alleviate the disease.

이러한, 당뇨병을 측정하기 위한 혈당 측정 분석은 주로 광도법과 전기화학적 방법이 사용되고 있다. 광도법은 당산화 효소와 과산화효소에 의한 당의 산화반응을 이용하며, 반응 후 나타나는 색의 차이를 이용하여 혈당의 양을 결정하고, 전기화학적 방법은 당산화 효소와 전자수용체의 연속된 산화 환원 반응에 의하여 전달되는 전자의 흐름을 혈당 센서에 내장된 전극으로 측정함으로써 혈당의 농도를 결정한다.In the blood glucose measurement analysis for measuring diabetes, a photometric method and an electrochemical method are mainly used. The photometric method uses the oxidation reaction of sugar by glycooxidase and peroxidase, and the amount of blood sugar is determined using the difference in color after the reaction. The concentration of blood glucose is determined by measuring the flow of electrons delivered by the blood glucose sensor with an electrode built into the blood glucose sensor.

그리고, 전기화학적 방법은 광도법에 비하여 혈액 내의 다른 물질들에 의해 발생하게 되는 오차를 줄일 수 있으며, 혈당의 측정시간이 단축되고 조작을 간편하게 할 수 있다는 장점이 있다.In addition, the electrochemical method has the advantage of being able to reduce errors caused by other substances in the blood, shortening the measurement time of blood sugar, and simplifying the operation, compared to the photometric method.

하지만, 기존의 당산화 효소(Glucose oxidase)기반의 상용 혈당센서는 효소가 취약하다는 단점을 가지고 있으며 온도변화, 화학물질, 시간경과에 따라 변성이 이루어지기 쉬워 장시간 사용이 어렵고, 실시간 모니터링에는 적합하지 않다는 단점이 있다.However, the existing glucose oxidase-based commercial blood glucose sensor has the disadvantage that the enzyme is weak, and it is easily denatured by temperature changes, chemicals, and time, making it difficult to use for a long time and not suitable for real-time monitoring. The downside is that it isn't.

본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 등록특허 제10-1689160호(2014.11.05.)에 개시되어 있다.The technology that is the background of the present invention is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1689160 (2014.11.05.).

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 센서전극 및 촉매물질의 표면적을 증가시켜 최저 측정 농도 및 센서 민감도를 증대시키기 위한 무효소 혈당센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention relates to an inactive blood glucose sensor for increasing the surface area of a sensor electrode and a catalyst material to increase the minimum measured concentration and sensor sensitivity, and a method for manufacturing the same.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따르면, (a) 실리콘 기판의 상면에 절연층을 증착하는 단계, (b) 상기 (a) 단계에 의해 증착된 절연층 상에 네거티브 포토레지스트를 코팅하는 단계, (c) 상기 (b) 단계에 의해 코팅된 네거티브 포토레지스트에 자외선을 노광하는 단계, (d) 상기 (c) 단계에서 노광된 네거티브 포토레지스트 상에 추가적으로 네거티브 포토레지스트를 코팅하는 단계, (e) 상기 (d) 단계에서 코팅된 네거티브 포토레지스트에 자외선을 노광하는 단계, (f) 상기 (c)와 (e) 단계에서 노광된 네거티브 포토레지스트를 현상하는 처리를 수행하여 복수의 3차원 마이크로 구조를 포함하는 계층 구조의 포토레지스트 폴리머 구조체를 형성하는 단계, (g) 산소 플라즈마 폴리머 식각 장비를 이용하여 패터닝된 상기 폴리머 구조체에 다공성 구조를 형성하는 단계, (h) 다공성 구조가 형성된 상기 폴리머 구조체에 열분해 공정을 가하여 다공성 탄소 전극으로 변환하는 단계, (i) 금속 박막 증착장비를 이용하여 상기 다공성 탄소 전극에 금 나노 박막을 증착하는 단계, 그리고 (j) 금 나노 박막이 증착된 상기 다공성 탄소전극에 열처리 공정을 가하여 금 나노 입자를 형성하는 단계를 포함한다.According to a first embodiment of the present invention for achieving this technical problem, (a) depositing an insulating layer on the upper surface of the silicon substrate, (b) a negative photoresist on the insulating layer deposited by the step (a) (c) exposing ultraviolet light to the negative photoresist coated in step (b), (d) coating a negative photoresist additionally on the negative photoresist exposed in step (c) Step, (e) exposing the negative photoresist coated in step (d) to ultraviolet light, (f) performing a process of developing the negative photoresist exposed in steps (c) and (e) to obtain a plurality of Forming a photoresist polymer structure having a hierarchical structure including a three-dimensional microstructure, (g) forming a porous structure in the patterned polymer structure using oxygen plasma polymer etching equipment, (h) the porous structure is formed converting the polymer structure into a porous carbon electrode by subjecting the polymer structure to a thermal decomposition process, (i) depositing a gold nano-thin film on the porous carbon electrode using a metal thin-film deposition equipment, and (j) depositing the gold nano-thin film and forming gold nanoparticles by applying a heat treatment process to the porous carbon electrode.

(k) 상기 변환된 다공성 탄소 전극에 절연층을 증착하는 단계, (l) 상기 (k) 단계에서 형성된 절연층 상에 포지티브 포토레지스트를 코팅하는 단계, (m) 상기 (l) 단계에서 코팅된 포토레지스트에 자외선 노광을 하는 단계, (n) 상기 (m) 단계에서 노광된 포토레지스트를 현상하는 단계, (o) 상기 (n) 단계에서 노출된 절연층을 식각하여 제거하는 단계, 그리고 (p) 포지티브 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. (k) depositing an insulating layer on the converted porous carbon electrode, (l) coating a positive photoresist on the insulating layer formed in step (k), (m) coated in step (l) Exposing the photoresist to ultraviolet light, (n) developing the photoresist exposed in step (m), (o) removing the insulating layer exposed in step (n) by etching, and (p) ) removing the positive photoresist.

상기 (i)단계는, (i-1) 상기 (h)단계에 의해 다공성 구조가 형성된 상기 탄소 구조체에 네거티브 포토레지스트를 코팅하는 단계, (i-2) 상기 (i-1) 단계에서 코팅된 네거티브 포토레지스트에 자외선 노광하는 단계, (i-3) 상기 (i-2) 단계에서 노광된 포토레지스트를 현상하는 단계, (i-4) 금 박막을 증착하는 단계, (i-5) 네거티브 포토레지스트를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.In step (i), (i-1) coating a negative photoresist on the carbon structure having a porous structure formed by step (h), (i-2) coated in step (i-1) UV exposure to the negative photoresist, (i-3) developing the photoresist exposed in the step (i-2), (i-4) depositing a gold thin film, (i-5) negative photoresist The method may further include removing the resist.

상기 (i)단계에서, E-beam evaporator 또는 Sputter 중에서 어느 하나를 이용하여 상기 다공성 탄소 전극에 금속 박막을 증착할 수 있다.In step (i), a metal thin film may be deposited on the porous carbon electrode using either an E-beam evaporator or a sputter.

상기 (j)단계에서, 상기 금 나노 박막을 10-2(torr) 이하의 진공상태에서 가열하여 상기 금 나노 입자를 생성할 수 있다.In step (j), the gold nanoparticles may be generated by heating the gold nano-thin film in a vacuum of 10 -2 (torr) or less.

상기 (k)단계에서, 상기 다공성 탄소 전극에 폴리머, SiO2 및 Al2O3 중에서 어느 하나에 의하여 절연층 패터닝을 처리할 수 있다.In step (k), the porous carbon electrode may be subjected to patterning of the insulating layer by any one of a polymer, SiO 2 and Al 2 O 3 .

본 발명의 제2 실시예에 따르면, (a) 실리콘 기판의 상면에 절연층을 증착하는 단계, (b) 상기 (a) 단계에 의해 증착된 절연층 상에 네거티브 포토레지스트를 코팅하는 단계, (c) 상기 (b) 단계에 의해 코팅된 네거티브 포토레지스트에 자외선을 노광하는 단계, (d) 상기 (c) 단계에서 노광된 네거티브 포토레지스트 상에 추가적으로 네거티브 포토레지스트를 코팅하는 단계, (e) 상기 (d) 단계에서 코팅된 네거티브 포토레지스트에 자외선을 노광하는 단계, (f) 상기 (c)와 (e) 단계에서 노광된 네거티브 포토레지스트를 현상하는 처리를 수행하여 복수의 3차원 마이크로 구조를 포함하는 계층 구조의 포토레지스트 폴리머 구조체를 형성하는 단계, (g) 상기 (f)단계에 의해 형성된 상기 폴리머 구조체에 산소 플라즈마 식각 장비를 이용하여 다공성 구조를 형성하는 단계, (h) 상기 (g)단계에 의해 다공성 구조가 형성된 상기 폴리머 구조체에 금 박막을 증착하는 단계, 그리고 (i) 금 박막이 증착된 다공성 폴리머 구조체를 열분해하여 금 성분이 표면에 포함된 다공성 3D 탄소 구조체로 변환하는 단계를 포함한다.According to a second embodiment of the present invention, (a) depositing an insulating layer on the upper surface of the silicon substrate, (b) coating a negative photoresist on the insulating layer deposited by the step (a), ( c) exposing the negative photoresist coated by step (b) to ultraviolet light, (d) further coating the negative photoresist on the negative photoresist exposed in step (c), (e) the above (d) exposing the negative photoresist coated in step to ultraviolet light, (f) performing a treatment of developing the negative photoresist exposed in steps (c) and (e) to include a plurality of three-dimensional microstructures forming a photoresist polymer structure of a hierarchical structure, (g) forming a porous structure in the polymer structure formed by the step (f) using oxygen plasma etching equipment, (h) the step (g) depositing a gold thin film on the polymer structure having a porous structure formed by .

(j) 상기 변환된 다공성 탄소 전극에 절연층을 증착하는 단계, (k) 상기 (j) 단계에서 형성된 절연층 상에 포지티브 포토레지스트를 코팅하는 단계, (l) 상기 (k) 단계에서 코팅된 포토레지스트에 자외선 노광을 하는 단계, (m) 상기 (l) 단계에서 노광된 포토레지스트를 현상하는 단계, (n) 상기 (m) 단계에서 노출된 절연층을 식각하여 제거하는 단계, (o) 포지티브 포토레지스트를 제거하는 단계, 그리고 (p) 상기 패터닝된 다공성 탄소 전극에 덴드라이트 형태의 금 나노 파티클을 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다. (j) depositing an insulating layer on the converted porous carbon electrode, (k) coating a positive photoresist on the insulating layer formed in step (j), (l) coated in step (k) Exposing the photoresist to ultraviolet light, (m) developing the photoresist exposed in step (l), (n) removing the insulating layer exposed in step (m) by etching, (o) The method may further include removing the positive photoresist, and (p) applying gold nanoparticles in the form of dendrites to the patterned porous carbon electrode.

상기 (h)단계는, (h-1) 상기 (g)단계에 의해 다공성 구조가 형성된 상기 폴리머 구조체에 네거티브 포토레지스트를 코팅하는 단계, (h-2) 상기 (h-1) 단계에서 코팅된 네거티브 포토레지스트에 자외선 노광하는 단계, (h-3) 상기 (h-2) 단계에서 노광된 포토레지스트를 현상하는 단계, (h-4) 금 박막을 증착하는 단계, (h-5) 네거티브 포토레지스트를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.The step (h) is, (h-1) coating a negative photoresist on the polymer structure in which the porous structure is formed by the step (g), (h-2) the coated in step (h-1) UV exposure to the negative photoresist, (h-3) developing the photoresist exposed in the step (h-2), (h-4) depositing a gold thin film, (h-5) negative photoresist The method may further include removing the resist.

상기 (k)단계에서, 상기 절연층 패터닝은 폴리머, SiO2 및 Al2O3 중에서 어느 하나에 의하여 패터닝을 처리할 수 있다.In step (k), the patterning of the insulating layer may be performed by any one of a polymer, SiO 2 and Al 2 O 3 .

상기 (p)단계에서, 파동 전착 방식을 이용하여 상기 금 나노 파티클을 도포할 수 있다.In step (p), the gold nanoparticles may be applied using a wave electrodeposition method.

상기 (g)단계에서, 상기 폴리머 구조체는 상기 산소 플라즈마 폴리머 식각 공정 처리 시간이 기준시간 이상일 경우에 다공성 구조로 변환되며, 상기 기준시간은 200초일 수 있다.In step (g), the polymer structure is converted into a porous structure when the oxygen plasma polymer etching process treatment time is longer than a reference time, and the reference time may be 200 seconds.

기판 상면에 증착되며, 다공성 구조로 형성된 다공성 탄소 전극, 그리고 상기 다공성 탄소 전극의 표면에 형성된 금 나노 입자를 포함하되, 상기 금 나노 입자가 형성된 다공성 탄소 전극을 이용하여 글루코스 농도에 따른 전류 신호 차이를 측정함으로써 혈당을 검출한다.A porous carbon electrode deposited on the upper surface of the substrate, the porous carbon electrode having a porous structure, and gold nanoparticles formed on the surface of the porous carbon electrode, wherein the difference in the current signal according to the glucose concentration is measured by using the porous carbon electrode having the gold nanoparticles formed thereon. Blood sugar is detected by measuring.

이와 같이 본 발명에 따르면, 다공성 탄소 전극이 3D 구조로 형성되어 표면적이 증가하며, 금 나노입자가 다공성 탄소 전극 표면에 비다공성 탄소 전극과 비교하여 보다 균일하고 조밀하게 도포되어 무효소 혈당센서의 민감도를 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, the porous carbon electrode is formed in a 3D structure to increase the surface area, and gold nanoparticles are applied to the surface of the porous carbon electrode more uniformly and densely compared to the non-porous carbon electrode, so that the sensitivity of the inactive blood glucose sensor can improve

또한, 기존의 나노입자를 이용한 무효소 혈당센서의 제조 방법보다 대면적으로 제조를 할 수 있으므로 생산 효율성을 증대시킬 수 있다. In addition, it is possible to increase production efficiency because it can be manufactured in a larger area than the conventional method of manufacturing an inactive blood glucose sensor using nanoparticles.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무효소 혈당센서를 제조하기 위한 순서도이다.
도 2는 도 1의 각 단계에 따른 제조 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a는 도 1의 S150단계에서 생성된 다공성 구조가 형성된 폴리머 구조체를 나타낸 도면이다.
도 3b는 도3a의 다공성 구조가 형성된 폴리머 구조체의 표면을 나타낸 도면이다.
도 4a는 도 1의 S160단계의 탄소 구조체를 나타낸 도면이다.
도 4b는 도 4a의 탄소 구조체의 표면을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1의 S190단계를 상세히 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 도 2의 (k)단계의 제조과정을 상세히 나타낸 예시도이다.
도 7a는 도 1의 S200단계를 통해 금 나노 입자가 생성된 다공성 탄소 전극을 나타낸 도면이다.
도 7b는 도 7a의 금 나노 입자가 생성된 다공성 탄소 전극의 표면을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무효소 혈당센서를 제조하기 위한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 무효소 혈당센서의 제조방법을 간략하게 나타낸 예시도이다.
도 10a는 도 8의 S870단계의 다공성 구조가 형성된 폴리머 구조체를 나타낸 도면이다.
도 10b는 도8a의 다공성 구조가 형성된 폴리머 구조체의 표면을 나타낸 도면이다.
도 11은 도 8의 S880단계를 상세히 설명하기 위한 순서도이다.
도 12는 도 9의 (h)단계의 제조과정을 상세히 나타낸 예시도이다.
도 13a는 도 1의 S890단계의 탄소 구조체를 나타낸 도면이다.
도 13b는 도 11a의 탄소 구조체의 표면을 나타낸 도면이다.
도 14a는 본 발명의 제2 실시예에 따라 덴드라이트 형태의 금 나노 파티클이 증착된 3D 구조의 다공성 탄소전극을 나타낸 도면이다.
도 14b는 증착된 덴드라이트 형태의 금 나노 파티클을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 15은 본 발명의 실시예에 따른 무효소 혈당센서의 제조 방법별 글루코스 농도 대비 전류 신호 값을 나타낸 도면이다.1 is a flowchart for manufacturing an ineffective blood glucose sensor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining a manufacturing process according to each step of FIG. 1 .
3A is a view showing a polymer structure in which the porous structure generated in step S150 of FIG. 1 is formed.
3B is a view showing the surface of the polymer structure on which the porous structure of FIG. 3A is formed.
4A is a view showing the carbon structure of step S160 of FIG. 1 .
Figure 4b is a view showing the surface of the carbon structure of Figure 4a.
5 is a flowchart for explaining step S190 of FIG. 1 in detail.
FIG. 6 is an exemplary view showing in detail the manufacturing process of step (k) of FIG. 2 .
7A is a view showing a porous carbon electrode in which gold nanoparticles are generated through step S200 of FIG. 1 .
FIG. 7B is a view showing the surface of the porous carbon electrode on which the gold nanoparticles of FIG. 7A are formed.
8 is a flowchart for manufacturing an ineffective blood glucose sensor according to a second embodiment of the present invention.
9 is an exemplary view briefly illustrating a method of manufacturing an ineffective blood glucose sensor according to a second embodiment of the present invention.
10A is a view showing a polymer structure in which the porous structure of step S870 of FIG. 8 is formed.
10B is a view showing the surface of the polymer structure on which the porous structure of FIG. 8A is formed.
11 is a flowchart for describing in detail step S880 of FIG. 8 .
12 is an exemplary view showing in detail the manufacturing process of step (h) of FIG.
13A is a view showing the carbon structure of step S890 of FIG. 1 .
13B is a view showing the surface of the carbon structure of FIG. 11A.
14A is a view showing a porous carbon electrode having a 3D structure on which gold nanoparticles in the form of dendrites are deposited according to a second embodiment of the present invention.
14B is an enlarged view of the deposited gold nanoparticles in the form of dendrites.
15 is a diagram illustrating a current signal value versus a glucose concentration for each method of manufacturing an inactive blood glucose sensor according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain element, it means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Then, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them.

이하에서는 도 1 내지 도 7b를 이용하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 무효소 혈당센서의 제조 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing an inactive blood glucose sensor according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7B .

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무효소 혈당센서를 제조하기 위한 순서도이고, 도 2는 도 1의 각 단계에 따른 제조 과정을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a flowchart for manufacturing an inactive blood glucose sensor according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view for explaining a manufacturing process according to each step of FIG. 1 .

도 1에서 나타낸 것처럼, 실리콘 기판(10)의 상면에 제1 절연층(20)을 증착한다(S110).As shown in FIG. 1 , a first insulating layer 20 is deposited on the upper surface of the silicon substrate 10 ( S110 ).

그러면, 도 2의 (a)에서 나타낸 것처럼, 실리콘 기판(10)의 상면에 제1 절연층(20)이 증착되며, 여기서 제1 절연층(20)은 SiO2로 구성될 수 있다.Then, as shown in (a) of FIG. 2 , a first insulating layer 20 is deposited on the upper surface of the silicon substrate 10 , wherein the first insulating layer 20 may be made of SiO 2 .

여기서, 제1 절연층(20)은 물리적 증기 증착법(Physical Vapor Deposition, 이하 "PVD"라 명명함), 화학적 증기 증착법(Chemical Vapor Deposition, 이하 "CVD"라 명명함), 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition 이하 "ALD"라 명명함), 습식 산화법(Wet Oxidation) 및 건식 산화법(Dry Oxidation) 중에서 어느 하나를 이용하여 실리콘 기판(10)의 상면에 증착된다.Here, the first insulating layer 20 is a physical vapor deposition (Physical Vapor Deposition, hereinafter referred to as "PVD"), a chemical vapor deposition method (Chemical Vapor Deposition, hereinafter referred to as "CVD"), an atomic layer deposition method (Atomic Layer) Deposition It is deposited on the upper surface of the silicon substrate 10 using any one of a deposition method (hereinafter referred to as “ALD”), a wet oxidation method, and a dry oxidation method.

또한, PVD는 증착하고자 하는 금속을 진공속에서 기화시켜 방해물 없이 기판에 증착하는 기법으로, 증착하는 방법에 따라 열 증발법, 전자빔 증발법, 스퍼터링법으로 나누어진다.In addition, PVD is a technique of vaporizing a metal to be deposited in a vacuum and depositing it on a substrate without any obstacles. Depending on the deposition method, it is divided into a thermal evaporation method, an electron beam evaporation method, and a sputtering method.

다음으로, CVD는 가스 및 이온을 이용하여 웨이퍼 또는 기판에 피복하여 증착하는 방법으로, 면적이 큰 기판이나 대량 증착이 가능하다는 장점이 있다.Next, CVD is a method of coating and depositing a wafer or a substrate using gas and ions, and has an advantage in that a large-area substrate or mass deposition is possible.

여기서, ALD는 반응원료를 각각 분리공급하여 반응가스 간의 화학반응으로 형성된 입자를 웨이퍼 또는 기판 표면에 증착하는 방법으로, PVD 및 CVD보다 절연층의 두께를 미세하게 조정할 수 있다는 장점이 있다.Here, ALD is a method of depositing particles formed by a chemical reaction between reaction gases on the surface of a wafer or substrate by separately supplying reaction raw materials, and has the advantage of being able to fine-tune the thickness of the insulating layer compared to PVD and CVD.

또한, 건식 산화법(Dry Oxidation)은 산소만을 이용하여 웨이퍼 또는 기판에 얇은 막을 형성할 경우에 사용되며, 습식 산화법(Wet Oxidation)은 산소 및 수증기를 이용하여 웨이퍼 또는 기판에 두꺼운 막을 형성할 경우에 사용된다.In addition, dry oxidation is used to form a thin film on a wafer or substrate using only oxygen, and wet oxidation is used to form a thick film on a wafer or substrate using oxygen and water vapor. do.

다음으로, 증착된 절연층 상면에 네거티브 포토레지스트를 코팅한다(S120).Next, a negative photoresist is coated on the upper surface of the deposited insulating layer (S120).

즉, 도 2의 (b)에서 나타낸 것처럼, 절연층(20)의 상면에 네거티브 포토레지스트(21)를 코팅한다.That is, as shown in (b) of FIG. 2 , the negative photoresist 21 is coated on the upper surface of the insulating layer 20 .

다음으로, S120단계에서 코팅된 네거티브 포토레지스트에 자외선을 노광시킨다(S130).Next, ultraviolet light is exposed to the negative photoresist coated in step S120 (S130).

즉, 도 2의 (c)에서 나타낸 것처럼, 코팅된 네거티브 포토레지스트(21)에 자외선을 노광시킨다.That is, as shown in (c) of Figure 2, the coated negative photoresist 21 is exposed to ultraviolet rays.

그러면, 노광된 포토레지스트(22) 상에 추가적으로 네거티브 포토레지스트(21)를 코팅한다(S140).Then, a negative photoresist 21 is additionally coated on the exposed photoresist 22 ( S140 ).

즉, 도 2의 (d)에서 나타낸 것처럼, 노광된 네거티브 포토레지스트(22) 상에 추가적으로 네거티브 포토레지스트를 코팅한다.That is, as shown in FIG. 2D , a negative photoresist is additionally coated on the exposed negative photoresist 22 .

다음으로, S140단계에서 코팅된 네거티브 포토레지스트(21)에 자외선을 노광시킨다(S150).Next, ultraviolet light is exposed to the negative photoresist 21 coated in step S140 (S150).

즉, 도 2의 (e)에서 나타낸 것처럼, 코팅된 네거티브 포토레지스트(21)에 자외선을 노광시킨다.That is, as shown in (e) of Figure 2, the coated negative photoresist 21 is exposed to ultraviolet rays.

여기서, 노광은 웨이퍼 상면에 노광된 네거티브 포토레지스트 패턴을 현상과정을 통해 남기기 위한 작업을 의미하며, 본 발명의 제1 실시예에서는 3D구조의 탄소 전극을 구성하기 위해 사용된다.Here, the exposure refers to an operation to leave the exposed negative photoresist pattern on the upper surface of the wafer through the development process, and is used to construct a carbon electrode having a 3D structure in the first embodiment of the present invention.

즉, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 네거티브 포토레지스트 코팅 및 자외선 노광 과정을 반복적으로 수행하여 3D구조의 탄소 전극을 형성시킨다.That is, according to the first embodiment of the present invention, a carbon electrode having a 3D structure is formed by repeatedly performing negative photoresist coating and UV exposure.

그리고, 노광된 포토레지스트(22)를 현상하는 처리를 수행하여 복수의 3차원 마이크로 구조를 포함하는 계층 구조의 포토레지스트 폴리머 구조체(30)를 형성한다(S160).Then, a process of developing the exposed photoresist 22 is performed to form a photoresist polymer structure 30 having a hierarchical structure including a plurality of three-dimensional microstructures (S160).

즉, 도 2의 (f)에서 나타낸 것처럼, 3차원 마이크로 구조를 가지는 폴리머 구조체(30)를 형성시킨다.That is, as shown in FIG. 2(f), the polymer structure 30 having a three-dimensional microstructure is formed.

여기서, 형성된 폴리머 구조체는 포토레지스트를 코팅 한 횟수와 자외선 노광 횟수에 따라서 다양한 구조로 형성될 수 있다.Here, the formed polymer structure may be formed in various structures depending on the number of times the photoresist is coated and the number of times of UV exposure.

다음으로, 산소 플라즈마 폴리머 식각 장비를 이용하여 패터닝된 폴리머 구조체에 다공성 구조를 형성한다(S170).Next, a porous structure is formed in the patterned polymer structure using an oxygen plasma polymer etching equipment (S170).

여기서, 산소 플라즈마 폴리머 식각 장비는 폴리머 구조체에 다공성 구조를 형성시키기 위해 산소를 플라즈마 상태로 변환시킬 수 있다.Here, the oxygen plasma polymer etching equipment may convert oxygen into a plasma state to form a porous structure in the polymer structure.

즉, 도 2의 (g)에서 나타낸 것과 같이 산소플라즈마 처리(40)하여 S160단계에서 생성된 폴리머 구조체(30)에 다공성 구조(31)를 형성시킨다. 다공성 구조(31)은 표면에 형성되어 내부에는 산소플라즈마의 영향을 받지 않은 폴리머 구조체(30)이 남아있다.That is, as shown in (g) of FIG. 2 , the porous structure 31 is formed in the polymer structure 30 generated in step S160 by the oxygen plasma treatment 40 . The porous structure 31 is formed on the surface, so that the polymer structure 30 that is not affected by the oxygen plasma remains inside.

도 3a는 도 1의 S170단계에서 생성된 다공성 구조가 형성된 폴리머 구조체를 나타낸 도면이고, 도 3b는 도 3a의 다공성 구조가 형성된 폴리머 구조체의 표면을 나타낸 도면이다.3A is a view showing the polymer structure having the porous structure formed in step S170 of FIG. 1, and FIG. 3B is a view showing the surface of the polymer structure having the porous structure of FIG. 3A.

도 3a에서 나타낸 것처럼, 다공성 구조가 형성된 폴리머 구조체(31)는 원기둥 형태로 형성되며, 도 3b에서 나타낸 것처럼, 각각의 원기둥의 표면에는 다공성 구조가 형성된다.As shown in FIG. 3A , the polymer structure 31 having a porous structure is formed in a cylindrical shape, and as shown in FIG. 3B , a porous structure is formed on the surface of each cylinder.

다음으로, 다공성 구조가 형성된 폴리머 구조체(31)에 열분해 공정을 가하여 다공성 탄소 전극(51)으로 변환한다(S180).Next, the porous carbon electrode 51 is converted into a porous carbon electrode 51 by applying a thermal decomposition process to the polymer structure 31 on which the porous structure is formed (S180).

도 4a는 도 1의 S180단계에 따른 다공성 탄소 구조체를 나타낸 도면이고, 도 4b는 도 4a의 다공성 탄소 구조체의 표면을 나타낸 도면이다.Figure 4a is a view showing the porous carbon structure according to step S180 of Figure 1, Figure 4b is a view showing the surface of the porous carbon structure of Figure 4a.

도 2의 (d) 및 도 4a 에서 나타낸 것처럼, 산소 플라즈마 처리후 열분해된 탄소 구조는 도 3a에서 나타낸 열분해전 폴리머 구조와 비교할때, 원기둥의 크기가 감소하였음을 알 수 있다. As shown in FIGS. 2(d) and 4a, it can be seen that the pyrolyzed carbon structure after oxygen plasma treatment has a reduced cylinder size compared to the polymer structure before thermal decomposition shown in FIG. 3a.

도 4b에서 나타낸 것처럼, 열분해된 다공성 탄소 구조의 표면에는 도 3b에서 나타낸 산소 플라즈마 처리후 폴리머 구조와 같은 다공성 구조가 유지된다.As shown in FIG. 4B , a porous structure such as the polymer structure after oxygen plasma treatment shown in FIG. 3B is maintained on the surface of the pyrolyzed porous carbon structure.

여기서, 열분해 공정 처리는 기준 온도 및 시간은 900℃에서 1시간이고, 열 분해 공정 처리의 온도 및 시간이 증가하면 전도성도 함께 증대된다.Here, the reference temperature and time for the thermal decomposition process treatment is 900° C. for 1 hour, and as the temperature and time for the thermal decomposition process treatment increase, the conductivity also increases.

이때, 전극을 급속열처리(rapid thermal annealing, RTA)방법에 적용하여 전도성을 증대시킨다.At this time, the conductivity is increased by applying the electrode to a rapid thermal annealing (RTA) method.

다음으로, 금속 박막 증착장비를 이용하여 다공성 탄소전극(51)에 금 나노 박막을 증착한다(S190).Next, a gold nano-thin film is deposited on the porous carbon electrode 51 using a metal thin-film deposition device (S190).

즉, 도 2의 (i)에서 나타낸 것과 같이 다공성 탄소전극(51)에 금 나노 박막(60)을 증착시킨다.That is, as shown in (i) of FIG. 2 , the gold nano thin film 60 is deposited on the porous carbon electrode 51 .

도 5는 도 1의 S190단계를 상세히 설명하기 위한 순서도이고, 도 6은 도 2의 (i)단계의 제조과정을 상세히 보인 예시도이다.5 is a flowchart for explaining step S190 of FIG. 1 in detail, and FIG. 6 is an exemplary view showing the manufacturing process of step (i) of FIG. 2 in detail.

먼저, 다공성 폴리머 구조체에 네거티브 포토레지스트를 코팅한다(S190-1).First, a negative photoresist is coated on the porous polymer structure (S190-1).

즉, 도 6의 (i-1)단계에서 나타낸 것처럼, 다공성 구조가 형성된 폴리머 구조체(31)의 상면에 네거티브 포토레지스트를 코팅한다.That is, as shown in step (i-1) of FIG. 6 , a negative photoresist is coated on the upper surface of the polymer structure 31 on which the porous structure is formed.

그 다음, 코팅된 네거티브 포토레지스트의 상면에 자외선을 노광시킨다(S190-2).Then, the upper surface of the coated negative photoresist is exposed to ultraviolet light (S190-2).

즉, 도 6의 (i-2)단계에서 나타낸 것처럼, 다공성 구조가 형성된 폴리머 구조체(30, 31)의 상면에 코팅된 네거티브 포토레지스트를 자외선을 노광시킨다.That is, as shown in step (i-2) of FIG. 6 , the negative photoresist coated on the upper surfaces of the polymer structures 30 and 31 on which the porous structure is formed is exposed to ultraviolet light.

그리고, 노광된 포토레지스트를 현상한다(S190-3).Then, the exposed photoresist is developed (S190-3).

즉, 도 6의 (i-3)단계에서 나타낸 것처럼, 네거티브 포토레지스트를 이용하여 포토마스크가 있는 영역의 포토레지스트를 노광한다.That is, as shown in step (i-3) of FIG. 6 , the photoresist in the area with the photomask is exposed using a negative photoresist.

그러면, 포토레지스트가 현상된 다공성 구조가 형성된 폴리머 구조체(30, 31)의 상면에 금 박막을 증착하고(S190-4), 나머지 네거티브 포토레지스트를 제거한다(S190-5).Then, a gold thin film is deposited on the upper surfaces of the polymer structures 30 and 31 in which the photoresist is developed and the porous structure is formed (S190-4), and the remaining negative photoresist is removed (S190-5).

도 6의 (i-4)에서 나타낸 것처럼, 금 박막(60)을 다공성 폴리머 구조체에 도포하고, 남겨져 있는 포토레지스트를 제거하여 도 2의 (i)에서 나타낸 것처럼 제작한다.As shown in (i-4) of FIG. 6, a gold thin film 60 is applied to the porous polymer structure, and the remaining photoresist is removed to manufacture as shown in (i) of FIG. 2 .

여기서, 금 박막은 PVD(Physical Vapor Deposition) 방법 또는 Evaporation 방법을 이용하여 증착된다. Here, the gold thin film is deposited using a PVD (Physical Vapor Deposition) method or an Evaporation method.

이때, E-beam evaporator는 전자 빔을 이용하여 고융점의 금속을 증착하는 방법이며, 본 발명의 제1 실시예에서 사용되는 금 금속의 경우에는 고융점의 특성을 가지기 때문에 E-beam evaporator를 이용하여 다공성 탄소 전극(50, 51)에 증착된다.In this case, the E-beam evaporator is a method of depositing a high-melting-point metal using an electron beam, and since the gold metal used in the first embodiment of the present invention has a high-melting point characteristic, the E-beam evaporator is used. to be deposited on the porous carbon electrodes 50 and 51 .

여기서, 다공선 탄소전극(51)의 표면에 증착되는 금 나노 박막(60)은 40nm의 두께를 가지며, 증착 방법에 따라 금 나노 박막(60)의 두께는 변경될 수 있다.Here, the gold nano thin film 60 deposited on the surface of the perforated carbon electrode 51 has a thickness of 40 nm, and the thickness of the gold nano thin film 60 may be changed according to the deposition method.

다음으로, 금 나노 박막(60)이 증착된 다공성 탄소전극에 열처리 공정을 가하여 금 나노 입자(70)를 형성시킨다(S200).Next, a heat treatment process is applied to the porous carbon electrode on which the gold nano thin film 60 is deposited to form gold nanoparticles 70 ( S200 ).

도 7a는 도 1의 S200단계에서 생성된 금 나노 입자가 생성된 다공성 탄소 전극을 나타낸 도면이고, 도 b는 도 7a의 금 나노 입자가 생성된 다공성 탄소 전극의 표면을 나타낸 도면이다.FIG. 7A is a view showing a porous carbon electrode on which gold nanoparticles generated in step S200 of FIG. 1 are generated, and FIG. B is a view showing a surface of the porous carbon electrode on which gold nanoparticles of FIG. 7A are generated.

먼저, 다공성 탄소전극(51)에 형성된 금 나노 박막(60)을 금 나노 입자(70)로 변환하기 위해 금 나노 박막(60)을 10-2(torr)이하의 진공상태에서 상온에서 900℃까지 분당 1℃씩 증가시키면서 가열한다.First, in order to convert the gold nano-film 60 formed on the porous carbon electrode 51 into gold nanoparticles 70, the gold nano-film 60 is heated from room temperature to 900° C. in a vacuum of 10 -2 (torr) or less. Heat at an increase of 1°C per minute.

본 발명의 제1 실시예에서는 금 나노 박막을 생성하기 위해 10-2(torr)이하의 진공상태에서 상온에서 900℃까지 분당 1℃씩 증가시키면서 가열하였지만, 혈당센서의 제작 환경에 따라 온도의 변환 조건은 변경될 수 있다.In the first embodiment of the present invention, in a vacuum of 10 -2 (torr) or less to produce a gold nano-thin film, heating was performed while increasing the temperature from room temperature to 900°C by 1°C per minute, but the temperature was changed according to the manufacturing environment of the blood glucose sensor. Conditions are subject to change.

그러면, 도 7a 및 도 7b에서 나타낸 것과 같이 다공성 탄소전극(51)에 금 나노 입자(70)가 생성된다.Then, as shown in FIGS. 7A and 7B , gold nanoparticles 70 are generated on the porous carbon electrode 51 .

또한, 금 나노 입자(70)는 기존의 전기 도금 방식을 이용해 도포 하는 금 입자보다 작은 크기로 생성되기 때문에 다공성 탄소 전극(50, 51)의 표면에 더 많은 수의 금 나노 입자(70)가 생성된다.In addition, since the gold nanoparticles 70 are generated in a smaller size than gold particles applied using the conventional electroplating method, a larger number of gold nanoparticles 70 are generated on the surfaces of the porous carbon electrodes 50 and 51 . do.

이때, 다공성 탄소 전극(50, 51)에 생성되는 금 나노 입자(70)가 증가하면, 글루코스(Glucose)에 대한 촉매 반응이 더욱 활성화되어 혈당을 민감하게 측정할 수 있다.In this case, when the amount of gold nanoparticles 70 generated on the porous carbon electrodes 50 and 51 increases, a catalytic reaction for glucose is more activated, so that blood sugar can be measured sensitively.

다음으로, 금 나노 입자가 형성된 다공성 탄소전극(51)에 제2 절연층(80)을 증착시킨다(S210).Next, a second insulating layer 80 is deposited on the porous carbon electrode 51 on which the gold nanoparticles are formed (S210).

이때, 제2 절연층(80)은 폴리머, SiO2 및 Al2O3 중에서 어느 하나를 이용하여 증착된다.In this case, the second insulating layer 80 is deposited using any one of a polymer, SiO 2 and Al 2 O 3 .

그러면, 제2 절연층(80) 상에 포지티브 포토레지스트(81)를 코팅한다(S220).Then, a positive photoresist 81 is coated on the second insulating layer 80 (S220).

즉, 도 2의 (l)단계에서 나타낸 것처럼, 제2 절연층(80)이 증착된 다공성 탄소전극(50)에 포지티브 포토레지스트(81)를 코팅한다.That is, as shown in step (l) of FIG. 2 , the positive photoresist 81 is coated on the porous carbon electrode 50 on which the second insulating layer 80 is deposited.

다음으로, S210단계에서 코팅된 포지티브 포토레지스트에 자외선을 노광시킨다(S230).Next, ultraviolet light is exposed to the positive photoresist coated in step S210 (S230).

즉, 도 2의 (m)단계에서 나타낸 것처럼, 코팅된 포지티브 포토레지스트에 자외선을 노광시킨다.That is, as shown in step (m) of Figure 2, the coated positive photoresist is exposed to ultraviolet rays.

그러면, S230단계에서 노광된 포지티브 포토레지스트를 현상한다(S240).Then, the positive photoresist exposed in step S230 is developed (S240).

즉, 도 2의 (n)단계에서 나타낸 것처럼, 노광된 포지티브 포토레지스트를 현상한다.That is, as shown in step (n) of FIG. 2, the exposed positive photoresist is developed.

다음으로, 금 나노 입자가 형성된 다공성 탄소전극(51)의 상면에 노출된 제2 절연층(80)을 식각하여 제거한다(S250).Next, the second insulating layer 80 exposed on the upper surface of the porous carbon electrode 51 on which the gold nanoparticles are formed is removed by etching (S250).

즉, 도 2의 (o)에서 나타낸 것처럼, 노출된 제2 절연층(80)을 제거한다.That is, as shown in (o) of FIG. 2 , the exposed second insulating layer 80 is removed.

그러면, S250단계에서 제거되지 않은 포지티브 포토레지스트를 제거한다(S260).Then, the positive photoresist not removed in step S250 is removed (S260).

이때 제2 절연층을 일부만 제거하는 이유는 금 나노 입자가 형성된 다공성 탄소전극(51)의 표면 중에서 특정 부분에서만 반응이 일어나게 하기 위함이다.In this case, the reason why only a portion of the second insulating layer is removed is to cause the reaction to occur only in a specific part of the surface of the porous carbon electrode 51 on which the gold nanoparticles are formed.

즉, 도 2의 (p)에서 나타낸 것처럼, 다공성 탄소전극(51)과 금 나노 입자(70)를 포함하는 무효소 혈당센서가 제조된다(S270).That is, as shown in FIG. 2(p), an inactive blood glucose sensor including the porous carbon electrode 51 and the gold nanoparticles 70 is manufactured (S270).

이하에서는 도 8 내지 도 14b를 이용하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 무효소 혈당센서를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing an inactive blood glucose sensor according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 to 14B .

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무효소 혈당센서를 제조하기 위한 순서도이고, 도 9은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무효소 혈당센서의 제조방법을 간략하게 나타낸 예시도이다.8 is a flowchart for manufacturing an inactive blood glucose sensor according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 9 is an exemplary view briefly illustrating a manufacturing method of an ineffective blood glucose sensor according to the second embodiment of the present invention.

먼저, 도 8에서 나타낸 것처럼, 기판(10)의 상면에 절연층을 증착한다(S810).First, as shown in FIG. 8 , an insulating layer is deposited on the upper surface of the substrate 10 ( S810 ).

도 9의 (a)에 나타낸 것처럼, 기판(10)의 상면에 제1 절연층(20)이 증착되고, 이때 제1 절연층은 SiO2로 구성된다.As shown in (a) of Figure 9, the first insulating layer 20 is deposited on the upper surface of the substrate 10, wherein the first insulating layer is composed of SiO 2 .

다음으로, 증착된 절연층 상면에 네거티브 포토레지스트를 코팅한다(S820).Next, a negative photoresist is coated on the upper surface of the deposited insulating layer (S820).

즉, 도 9의 (b)에서 나타낸 것처럼, 절연층(20)의 상면에 네거티브 포토레지스트(21)를 코팅한다.That is, as shown in FIG. 9B , the negative photoresist 21 is coated on the upper surface of the insulating layer 20 .

다음으로, S820단계에서 코팅된 네거티브 포토레지스트에 자외선을 노광시킨다(S830).Next, ultraviolet light is exposed to the negative photoresist coated in step S820 (S830).

즉, 도 9의 (c)에서 나타낸 것처럼, 코팅된 네거티브 포토레지스트(21)에 자외선을 노광시킨다.That is, as shown in FIG. 9C , the coated negative photoresist 21 is exposed to ultraviolet rays.

그러면, 노광된 포토레지스트 상에 추가적으로 네거티브 포토레지스트(21)를 코팅한다(S840).Then, a negative photoresist 21 is additionally coated on the exposed photoresist (S840).

즉, 도 9의 (d)에서 나타낸 것처럼, 노광된 네거티브 포토레지스트(21) 상에 추가적으로 네거티브 포토레지스트를 코팅한다.That is, as shown in FIG. 9(d) , a negative photoresist is additionally coated on the exposed negative photoresist 21 .

다음으로, S840단계에서 코팅된 네거티브 포토레지스트(21)에 자외선을 노광시킨다(S850).Next, ultraviolet light is exposed to the negative photoresist 21 coated in step S840 (S850).

즉, 도 9의 (e)에서 나타낸 것처럼, 코팅된 네거티브 포토레지스트(21)에 자외선을 노광시킨다.That is, as shown in (e) of Figure 9, the coated negative photoresist 21 is exposed to ultraviolet rays.

여기서, 노광은 웨이퍼 상면에 노광된 네거티브 포토레지스트 패턴을 현상과정을 통해 남기기 위한 작업을 의미하며, 본 발명의 제2 실시예에서는 3D구조의 탄소 전극을 구성하기 위해 사용된다.Here, the exposure refers to an operation for leaving the exposed negative photoresist pattern on the upper surface of the wafer through the development process, and in the second embodiment of the present invention, it is used to construct a carbon electrode having a 3D structure.

즉, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 네거티브 포토레지스트 코팅 및 자외선 노광 과정을 반복적으로 수행하여 3D구조의 탄소 전극을 형성시킨다.That is, according to the second embodiment of the present invention, a carbon electrode having a 3D structure is formed by repeatedly performing negative photoresist coating and UV exposure.

그리고, 노광된 포토레지스트(22)를 현상하는 처리를 수행하여 복수의 3차원 마이크로 구조를 포함하는 계층 구조의 포토레지스트 폴리머 구조체(30)를 형성한다(S860).Then, a process of developing the exposed photoresist 22 is performed to form a photoresist polymer structure 30 having a hierarchical structure including a plurality of three-dimensional microstructures (S860).

즉, 도 9의 (f)에서 나타낸 것처럼, 3차원 마이크로 구조를 가지는 폴리머 구조체(30)를 형성시킨다.That is, as shown in FIG. 9(f), the polymer structure 30 having a three-dimensional microstructure is formed.

여기서, 형성된 폴리머 구조체는 포토레지스트를 코팅 한 횟수와 자외선 노광 횟수에 따라서 다양한 구조로 형성될 수 있다.Here, the formed polymer structure may be formed in various structures depending on the number of times the photoresist is coated and the number of times of UV exposure.

그러면, S860단계에서 현상된 계층 구조의 폴리머 구조체(30)에 산소플라즈마 처리를 하여 다공성 구조가 형성된 폴리머 구조체(31)로 변경시킨다(S870).Then, the polymer structure 30 of the hierarchical structure developed in step S860 is subjected to oxygen plasma treatment to change to the polymer structure 31 in which the porous structure is formed (S870).

도 10a는 도 8의 S870단계의 다공성 구조가 형성된 폴리머 구조체를 나타낸 도면이고, 도 10b는 도8a의 다공성 구조가 형성된 폴리머 구조체의 표면을 나타낸 도면이다.10A is a view showing the polymer structure on which the porous structure of step S870 of FIG. 8 is formed, and FIG. 10B is a view showing the surface of the polymer structure on which the porous structure of FIG. 8A is formed.

도 10a에서 나타낸 것처럼, 복수번의 포토레지스트 코팅과 노광 처리후 폴리머 구조체는 원기둥 형태로 형성된다.As shown in FIG. 10A , after a plurality of photoresist coatings and exposure treatments, the polymer structure is formed in a cylindrical shape.

이때, 도 10b에서 나타낸 것처럼, 산소 플라즈마 처리(40)를 수행하면, 포토레지스트 폴리머 구조체(30)의 표면에는 다공성 구조가 형성된다. At this time, as shown in FIG. 10B , when the oxygen plasma treatment 40 is performed, a porous structure is formed on the surface of the photoresist polymer structure 30 .

그 다음, 다공성 구조가 형성된 폴리머 구조체(31)의 상면에 금 박막을 증착시킨다(S880).Next, a gold thin film is deposited on the upper surface of the polymer structure 31 on which the porous structure is formed (S880).

도 11은 도 8의 S880단계를 상세히 설명하기 위한 순서도이고, 도 12는 도 9의 (h)단계의 제조과정을 상세히 나타낸 예시도이다.11 is a flowchart for explaining step S880 of FIG. 8 in detail, and FIG. 12 is an exemplary view showing the manufacturing process of step (h) of FIG. 9 in detail.

도 11에 나타낸 것처럼, 먼저 다공성 폴리머 구조체에 네거티브 포토레지스트를 코팅한다(S880-1).11, a negative photoresist is first coated on the porous polymer structure (S880-1).

즉, 도 12의 (h-1)단계에서 나타낸 것처럼, 다공성 구조가 형성된 폴리머 구조체(31)의 상면에 네거티브 포토레지스트를 코팅한다.That is, as shown in step (h-1) of FIG. 12 , a negative photoresist is coated on the upper surface of the polymer structure 31 on which the porous structure is formed.

그 다음, 코팅된 네거티브 포토레지스트의 상면에 자외선을 노광시킨다(S880-2).Then, the upper surface of the coated negative photoresist is exposed to ultraviolet light (S880-2).

즉, 도 12의 (h-2)단계에서 나타낸 것처럼, 다공성 구조가 형성된 폴리머 구조체(31)의 상면에 코팅된 네거티브 포토레지스트를 자외선을 노광시킨다.That is, as shown in step (h-2) of FIG. 12 , the negative photoresist coated on the upper surface of the polymer structure 31 on which the porous structure is formed is exposed to ultraviolet light.

그리고, 노광된 포토레지스트를 현상한다(S880-3).Then, the exposed photoresist is developed (S880-3).

즉, 도 12의 (h-3)단계에서 나타낸 것처럼, 네거티브 포토레지스트를 이용하여 포토마스크가 있는 영역의 포토레지스트를 노광한다.That is, as shown in step (h-3) of FIG. 12 , the photoresist in the area with the photomask is exposed using a negative photoresist.

그러면, 포토레지스트가 현상된 다공성 구조가 형성된 폴리머 구조체(31)의 상면에 금 박막을 증착하고(S880-4), 나머지 네거티브 포토레지스트를 제거한다(S188-5).Then, a gold thin film is deposited on the upper surface of the polymer structure 31 on which the photoresist is developed and the porous structure is formed (S880-4), and the remaining negative photoresist is removed (S188-5).

여기서, 다공선 탄소전극(51)의 표면에 증착되는 금 나노 박막(60)은 10nm의 두께를 가지며, 증착 방법에 따라 금 나노 박막(60)의 두께는 변경될 수 있다.Here, the gold nano thin film 60 deposited on the surface of the perforated carbon electrode 51 has a thickness of 10 nm, and the thickness of the gold nano thin film 60 may be changed according to the deposition method.

그러면, 금 박막이 증착된 다공성 폴리머 구조체를 열분해하여 금 성분이 표면에 포함된 다공성 탄소전극(61)으로 변환시킨다(S890).Then, the porous polymer structure on which the gold thin film is deposited is thermally decomposed to convert the gold component into the porous carbon electrode 61 including the surface (S890).

본 발명의 제2 실시예에 따르면 제1 실시예와 비교할 때, S890과 같이 금 박막이 증착된 다공성 폴리머 구조체를 열분해하여 다공성 탄소전극(61)으로 변환시킨다는 점에서 차이가 있다. According to the second embodiment of the present invention, as compared with the first embodiment, there is a difference in that the porous polymer structure on which the gold thin film is deposited is pyrolyzed to convert the porous carbon electrode 61 like S890.

도 13a는 도 8의 S890단계의 탄소 구조체를 나타낸 도면이고, 도 13b는 도 13a의 탄소 구조체의 표면을 나타낸 도면이다.13a is a view showing the carbon structure of step S890 of FIG. 8, and FIG. 13b is a view showing the surface of the carbon structure of FIG. 13a.

도 9의 (i) 및 도 13a 에서 나타낸 것처럼, 산소 플라즈마 처리후 열분해된 탄소 구조는 도 10a에서 나타낸 열분해전 폴리머 구조와 비교할때, 원기둥의 크기가 감소함을 알 수 있다. As shown in FIG. 9(i) and FIG. 13a, it can be seen that the pyrolyzed carbon structure after oxygen plasma treatment has a reduced cylinder size compared to the polymer structure before thermal decomposition shown in FIG. 10a.

특히, 도 9의 (i) 에서 나타낸 것처럼, 열분해된 탄소 구조는 표면에 금 성분이 포함된 다공성 탄소전극(61), 다공성 탄소 전극(51), 그리고 다공성 구조가 없는 탄소전극(50)으로 구성된다.In particular, as shown in FIG. 9(i), the pyrolyzed carbon structure is composed of a porous carbon electrode 61 containing a gold component on the surface, a porous carbon electrode 51, and a carbon electrode 50 without a porous structure. do.

도 13b에서 나타낸 것처럼, 산소 플라즈마 처리후 열분해된 폴리머 구조의 표면에는 도 10b에서 나타낸 폴리머 구조와 같은 다공성 구조가 유지된다.As shown in FIG. 13B , a porous structure such as the polymer structure shown in FIG. 10B is maintained on the surface of the pyrolyzed polymer structure after oxygen plasma treatment.

여기서, 열분해 공정 처리의 기준 온도 및 시간은 900℃에서 1시간이고, 열 분해 공정 처리의 온도 및 시간이 증가하면 전도성도 함께 증대된다.Here, the reference temperature and time of the pyrolysis process treatment is 1 hour at 900° C., and as the temperature and time of the pyrolysis process treatment increase, the conductivity also increases.

이때, 전극을 RTA(rapid thermal annealing)방법에 적용하여 전도성을 증대시킨다.At this time, the conductivity is increased by applying the electrode to a rapid thermal annealing (RTA) method.

다음으로, 도 9의 (j) 에서 나타낸 것처럼, 금이 포함된 다공성 탄소 전극(61)에 제2 절연층(80)을 증착시킨다(S900).Next, as shown in FIG. 9( j ), a second insulating layer 80 is deposited on the gold-containing porous carbon electrode 61 ( S900 ).

이때, 제2 절연층(80)은 폴리머, SiO2 및 Al2O3 중에서 어느 하나를 이용하여 증착된다.In this case, the second insulating layer 80 is deposited using any one of a polymer, SiO 2 and Al 2 O 3 .

그러면, 제2 절연층(80) 상에 포지티브 포토레지스트(81)를 코팅한다(S910).Then, a positive photoresist 81 is coated on the second insulating layer 80 (S910).

즉, 도 9의 (k)단계에서 나타낸 것처럼, 제2 절연층(80)이 증착된 다공성 탄소전극(51)에 포지티브 포토레지스트(81)를 코팅한다.That is, as shown in step (k) of FIG. 9 , the positive photoresist 81 is coated on the porous carbon electrode 51 on which the second insulating layer 80 is deposited.

제2 절연층(80)으로 폴리머를 이용할 경우, 도 9의 (k)단계를 생략하고 노광 및 현상 단계를 진행한다.When a polymer is used as the second insulating layer 80, step (k) of FIG. 9 is omitted and exposure and development steps are performed.

제2 절연층(80)으로 SiO2 나 Al2O3를 이용할 경우, S910단계에서 코팅된 포지티브 포토레지스트에 자외선을 노광시킨다(S920).When SiO 2 or Al 2 O 3 is used as the second insulating layer 80, ultraviolet light is exposed to the positive photoresist coated in step S910 (S920).

즉, 도 9의 (l)단계에서 나타낸 것처럼, 코팅된 포지티브 포토레지스트에 자외선을 노광시킨다.That is, as shown in step (l) of FIG. 9, the coated positive photoresist is exposed to ultraviolet rays.

그러면, S920단계에서 노광된 포지티브 포토레지스트를 현상한다(S930).Then, the positive photoresist exposed in step S920 is developed (S930).

즉, 도 9의 (m)단계에서 나타낸 것처럼, 노광된 포지티브 포토레지스트를 현상한다.That is, as shown in step (m) of FIG. 9, the exposed positive photoresist is developed.

다음으로, 금이 포함된 다공성 탄소 전극(61)의 상면에 노출된 제2 절연층(80)을 식각하여 제거한다(S940).Next, the second insulating layer 80 exposed on the upper surface of the porous carbon electrode 61 containing gold is removed by etching (S940).

즉, 도 9의 (n)에서 나타낸 것처럼, 노출된 제2 절연층(80)을 제거한다.That is, as shown in (n) of FIG. 9 , the exposed second insulating layer 80 is removed.

그러면, S940단계에서 제거되지 않은 포지티브 포토레지스트를 제거한다(S950).Then, the positive photoresist not removed in step S940 is removed (S950).

이때 제2 절연층을 일부만 제거하는 이유는 금이 포함된 다공성 탄소 전극(61)의 표면 중에서 특정 부분에서만 반응이 일어나게 하기 위함이다.At this time, the reason why only a portion of the second insulating layer is removed is to cause the reaction to occur only in a specific part of the surface of the porous carbon electrode 61 containing gold.

그러면, S950단계에서 패터닝된 금이 포함된 다공성 탄소 전극(61)에 금 나노 파티클(90)을 도포한다(S960).Then, gold nanoparticles 90 are applied to the porous carbon electrode 61 containing gold patterned in step S950 (S960).

즉, 도 9의 (p)에서 나타낸 것처럼, 금 나노 파티클(90)을 도포한다.That is, as shown in FIG. 9(p), gold nanoparticles 90 are coated.

이때, 파동 전착방법을 이용하여 금이 포함된 다공성 탄소 전극(61)의 표면에 덴드라이트 형태의 금 나노 파티클(90)을 성장시킨다.At this time, the gold nanoparticles 90 in the form of dendrites are grown on the surface of the porous carbon electrode 61 containing gold by using the wave electrodeposition method.

여기서, 파동 전착 방법은 3개의 전극 작업전극, 상대전극, 기준전극을 이용하여 1차로 1초동안 작업전극에 기준전극 대비 0.9v의 전압을 인가하고, 2차로 1초동안 작업전극에 기준전극 대비 0v의 전압을 인가하여 하나의 사이클을 생성하고, 이 사이클을 50회 반복하여 표면에 금속을 성장시키는 것으로, 본 발명의 제2 실시예에서는 금이 포함된 다공성 탄소 전극(61)을 작업전극으로 사용하여 금이 포함된 다공성 탄소 전극(61) 표면에 덴드라이트 형태의 금 나노 파티클(90)을 성장시키기 위해 사용된다.Here, in the wave electrodeposition method, a voltage of 0.9v compared to the reference electrode is applied to the working electrode for 1 second using three electrode working electrodes, a counter electrode, and a reference electrode, and secondly a voltage of 0.9v is applied to the working electrode compared to the reference electrode to the working electrode for 1 second One cycle is generated by applying a voltage of 0v, and this cycle is repeated 50 times to grow metal on the surface. In the second embodiment of the present invention, the porous carbon electrode 61 containing gold is used as a working electrode. It is used to grow gold nanoparticles 90 in the form of dendrites on the surface of the porous carbon electrode 61 containing gold.

도 14a는 본 발명의 제2 실시예에 따라 500nm 크기의 덴드라이트 형태의 금 나노 파티클(90)이 증착된 3D 구조의 다공성 탄소전극을 나타낸 도면이다. 도 14b는 증착된 덴드라이트 형태의 금 나노 파티클(90)을 확대하여 나타낸 도면이다. 14A is a view showing a porous carbon electrode having a 3D structure on which gold nanoparticles 90 in the form of dendrites having a size of 500 nm are deposited according to a second embodiment of the present invention. 14B is an enlarged view of the deposited gold nanoparticles 90 in the form of dendrites.

도 14a에서 나타낸 것과 같이, 덴드라이트 형태의 금 나노 파티클(90)은 탄소전극 표면에 증착된다.As shown in FIG. 14A , gold nanoparticles 90 in the form of dendrites are deposited on the surface of the carbon electrode.

이와 같이, 도 9의 (p)에서 나타낸 것처럼, 다공성 탄소 전극과 금 나노 파티클을 포함하는 혈당센서가 제조된다.In this way, as shown in FIG. 9(p), a blood glucose sensor including a porous carbon electrode and gold nanoparticles is manufactured.

도 15은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 무효소 혈당센서의 효과를 설명하기 위한 비교 결과이다. 15 is a comparison result for explaining the effect of an ineffective blood glucose sensor manufactured according to an embodiment of the present invention.

즉, 도 15은 무효소 혈당센서를 제조하는 각각의 방법에 따른 글루코스 농도 대비 전류 신호 값을 각각 비교하여 나타낸 결과 그래프이다.That is, FIG. 15 is a graph showing the result of comparing the current signal value versus the glucose concentration according to each method of manufacturing the inactive blood glucose sensor.

도 15에서 나타낸 것처럼, 검정색 그래프는 다공성 구조가 없는 평면 탄소 전극(Bare Carbon)으로 이루어진 무효소 혈당센서의 측정 결과이고, 빨간색 그래프는 다공성 구조를 포함하는 평면 탄소전극(Nanoporous Carbon)으로 이루어진 무효소 혈당센서의 측정 결과이고, 파랑색 그래프는 금 나노 입자가 전기 도금된 평면 탄소전극(Electroplated Au(Eau)/Bare carbon)으로 이루어진 무효소 혈당센서의 측정 결과이다. As shown in FIG. 15 , the black graph is the measurement result of the null blood glucose sensor made of a flat carbon electrode without a porous structure (Bare Carbon), and the red graph is an invalid element made of a planar carbon electrode (Nanoporous Carbon) including a porous structure. These are the measurement results of the blood glucose sensor, and the blue graph is the measurement result of the inactive blood glucose sensor composed of flat carbon electrodes (Electroplated Au(Eau)/Bare carbon) plated with gold nanoparticles.

또한, 보라색 그래프는 본 발명의 제1 실시예에 따른 금 나노 입자가 증착된 3D형태의 다공성 탄소 전극(Heat TREATED Au/PC)으로 이루어진 무효소 혈당센서의 측정 결과를 나타낸 것이고, 녹색 그래프는 본 발명의 제2 실시예에 따른 금 나노 입자가 전기 도금된 다공성 평면 탄소전극(Eau/PC)으로 이루어진 무효소 혈당센서의 측정 결과이다. ,In addition, the purple graph shows the measurement results of the anoxic blood glucose sensor composed of a 3D porous carbon electrode (Heat TREATED Au/PC) on which gold nanoparticles are deposited according to the first embodiment of the present invention, and the green graph is this A measurement result of an inactive blood glucose sensor comprising a porous planar carbon electrode (Eau/PC) on which gold nanoparticles are electroplated according to a second embodiment of the present invention. ,

도 15에서 나타낸 것과 같이, 글루코스의 농도와 관련없이, 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 방법으로 제조된 무효소 혈당센서의 전류 신호 값의 크기가 가장 큰 것으로 측정되었다. As shown in FIG. 15 , the magnitude of the current signal value of the inactive blood glucose sensor manufactured by the method according to the first and second embodiments of the present invention was measured to be the largest regardless of the concentration of glucose.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 금 나노 입자가 증착된 3D형태의 다공성 탄소 전극으로 이루어진 무효소 혈당센서는 기존의 다공성 구조가 없는 전극에 금 나노 입자가 증착된 무효소 혈당센서보다 더욱 정확하고 민감하게 글루코스의 농도를 측정할 수 있다.Therefore, the null blood glucose sensor made of a 3D porous carbon electrode on which gold nanoparticles are deposited according to an embodiment of the present invention is more accurate than the existing null blood sugar sensor in which gold nanoparticles are deposited on an electrode without a porous structure. It can measure the concentration of glucose sensitively.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 다공성 탄소 전극이 3D 구조로 형성되어 표면적이 증가하며, 금 나노입자가 다공성 탄소 전극 표면에 비다공성 탄소 전극과 비교하여 보다 균일하고 조밀하게 도포되어 무효소 혈당센서의 민감도를 향상시킬 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, the porous carbon electrode is formed in a 3D structure to increase the surface area, and gold nanoparticles are applied more uniformly and densely to the surface of the porous carbon electrode compared to the non-porous carbon electrode, thereby causing annihilated blood sugar. The sensitivity of the sensor can be improved.

또한, 기존의 나노입자를 이용한 무효소 혈당센서의 제조 방법보다 대면적으로 제조를 할 수 있으므로 생산 효율성을 증대시킬 수 있다. In addition, it is possible to increase production efficiency because it can be manufactured in a larger area than the conventional method of manufacturing an inactive blood glucose sensor using nanoparticles.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것이 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다. Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, which is only exemplary, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

10: 실리콘 기판, 20: 제1 절연층,
21: 네거티브 포토레지스트, 22: 노광된 네거티브 포토레지스트,
30: 폴리머 구조체,
31: 다공성 구조가 형성된 폴리머 구조체,
40: 산소플라즈마 처리,
50: 탄소전극, 51: 다공성 탄소전극,
60: 금 박막, 61: 금이 포함된 다공성 탄소전극,
70: 금 나노 입자, 80: 제2 절연층
81: 포지티브 포토레지스트, 82: 노광된 포지티브 포토레지스트,
90: 덴드라이트 형태의 금 나노 파티클10: a silicon substrate, 20: a first insulating layer,
21: negative photoresist, 22: exposed negative photoresist;
30: polymer structure,
31: a polymer structure in which a porous structure is formed;
40: oxygen plasma treatment,
50: carbon electrode, 51: porous carbon electrode,
60: gold thin film, 61: porous carbon electrode containing gold,
70: gold nanoparticles, 80: second insulating layer
81: positive photoresist, 82: exposed positive photoresist;
90: gold nanoparticles in the form of dendrites

Claims (14)

(a) 실리콘 기판의 상면에 절연층을 증착하는 단계,
(b) 상기 (a) 단계에 의해 증착된 절연층 상에 네거티브 포토레지스트를 코팅하는 단계,
(c) 상기 (b) 단계에 의해 코팅된 네거티브 포토레지스트에 자외선을 노광하는 단계,
(d) 상기 (c) 단계에서 노광된 네거티브 포토레지스트 상에 추가적으로 네거티브 포토레지스트를 코팅하는 단계,
(e) 상기 (d) 단계에서 코팅된 네거티브 포토레지스트에 자외선을 노광하는 단계,
(f) 상기 (c)와 (e) 단계에서 노광된 네거티브 포토레지스트를 현상하는 처리를 수행하여 복수의 3차원 마이크로 구조를 포함하는 계층 구조의 포토레지스트 폴리머 구조체를 형성하는 단계,
(g) 산소 플라즈마 폴리머 식각 장비를 이용하여 패터닝된 상기 폴리머 구조체에 다공성 구조를 형성하는 단계,
(h) 다공성 구조가 형성된 상기 폴리머 구조체에 열분해 공정을 가하여 다공성 탄소 전극으로 변환하는 단계,
(i) 금속 박막 증착장비를 이용하여 상기 다공성 탄소 전극에 금 나노 박막을 증착하는 단계, 그리고
(j) 금 나노 박막이 증착된 상기 다공성 탄소전극에 열처리 공정을 가하여 금 나노 입자를 형성하는 단계를 포함하는 무효소 혈당센서 제조방법.(a) depositing an insulating layer on the upper surface of the silicon substrate;
(b) coating a negative photoresist on the insulating layer deposited by step (a);
(c) exposing the negative photoresist coated by step (b) to ultraviolet light;
(d) coating the negative photoresist additionally on the negative photoresist exposed in step (c);
(e) exposing the negative photoresist coated in step (d) to ultraviolet light;
(f) performing a process of developing the negative photoresist exposed in steps (c) and (e) to form a photoresist polymer structure having a hierarchical structure including a plurality of three-dimensional microstructures;
(g) forming a porous structure in the patterned polymer structure using oxygen plasma polymer etching equipment;
(h) converting the porous carbon electrode into a porous carbon electrode by applying a thermal decomposition process to the polymer structure on which the porous structure is formed;
(i) depositing a gold nano thin film on the porous carbon electrode using a metal thin film deposition equipment, and
and (j) forming gold nanoparticles by applying a heat treatment process to the porous carbon electrode on which the gold nano-thin film is deposited. 제1항에 있어서,
(k) 상기 변환된 다공성 탄소 전극에 절연층을 증착하는 단계,
(l) 상기 (k) 단계에서 형성된 절연층 상에 포지티브 포토레지스트를 코팅하는 단계,
(m) 상기 (l) 단계에서 코팅된 포토레지스트에 자외선 노광을 하는 단계,
(n) 상기 (m) 단계에서 노광된 포토레지스트를 현상하는 단계,
(o) 상기 (n) 단계에서 노출된 절연층을 식각하여 제거하는 단계, 그리고
(p) 포지티브 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함하는 무효소 혈당센서 제조방법.According to claim 1,
(k) depositing an insulating layer on the converted porous carbon electrode;
(l) coating a positive photoresist on the insulating layer formed in step (k);
(m) exposing the photoresist coated in step (l) to ultraviolet light;
(n) developing the photoresist exposed in step (m);
(o) removing the insulating layer exposed in step (n) by etching, and
(p) a method for manufacturing an inactive blood glucose sensor comprising the step of removing the positive photoresist. 제1항에 있어서,
상기 (i)단계는,
(i-1) 상기 (h)단계에 의해 다공성 구조가 형성된 상기 다공성 탄소 전극에 네거티브 포토레지스트를 코팅하는 단계,
(i-2) 상기 (i-1) 단계에서 코팅된 네거티브 포토레지스트에 자외선 노광하는 단계,
(i-3) 상기 (i-2) 단계에서 노광된 포토레지스트를 현상하는 단계, (i-4) 금 박막을 증착하는 단계,
(i-5) 네거티브 포토레지스트를 제거하는 단계를 더 포함하는 무효소 혈당센서 제조방법.According to claim 1,
Step (i) is,
(i-1) coating a negative photoresist on the porous carbon electrode having a porous structure formed by step (h);
(i-2) exposing the negative photoresist coated in step (i-1) to ultraviolet light;
(i-3) developing the photoresist exposed in step (i-2), (i-4) depositing a gold thin film;
(i-5) The method for manufacturing an inactive blood glucose sensor further comprising removing the negative photoresist. 제1항에 있어서,
상기 (i)단계에서,
E-beam evaporator 또는 Sputter 중에서 어느 하나를 이용하여 상기 다공성 탄소 전극에 금속 박막을 증착하는 무효소 혈당센서 제조방법.According to claim 1,
In step (i),
A method for manufacturing an inactive blood glucose sensor in which a metal thin film is deposited on the porous carbon electrode using either an E-beam evaporator or a sputter. 제1항에 있어서,
상기 (j)단계에서,
상기 금 나노 박막을 10-2(torr) 이하의 진공상태에서 가열하여 상기 금 나노 입자를 생성하는 무효소 혈당센서 제조방법.According to claim 1,
In step (j),
A method for manufacturing an inactive blood glucose sensor, wherein the gold nano-thin film is heated in a vacuum of 10 -2 (torr) or less to generate the gold nanoparticles. 제2항에 있어서,
상기 (k)단계에서,
상기 다공성 탄소 전극에 폴리머, SiO2 및 Al2O3 중에서 어느 하나에 의하여 절연층 패터닝을 처리하는 무효소 혈당센서 제조방법.3. The method of claim 2,
In step (k),
A method for manufacturing an inactive blood glucose sensor in which the porous carbon electrode is patterned with an insulating layer by any one of a polymer, SiO 2 and Al 2 O 3 . (a) 실리콘 기판의 상면에 절연층을 증착하는 단계,
(b) 상기 (a) 단계에 의해 증착된 절연층 상에 네거티브 포토레지스트를 코팅하는 단계,
(c) 상기 (b) 단계에 의해 코팅된 네거티브 포토레지스트에 자외선을 노광하는 단계,
(d) 상기 (c) 단계에서 노광된 네거티브 포토레지스트 상에 추가적으로 네거티브 포토레지스트를 코팅하는 단계,
(e) 상기 (d) 단계에서 코팅된 네거티브 포토레지스트에 자외선을 노광하는 단계,
(f) 상기 (c)와 (e) 단계에서 노광된 네거티브 포토레지스트를 현상하는 처리를 수행하여 복수의 3차원 마이크로 구조를 포함하는 계층 구조의 포토레지스트 폴리머 구조체를 형성하는 단계,
(g) 상기 (f)단계에 의해 형성된 상기 폴리머 구조체에 산소 플라즈마 식각 장비를 이용하여 다공성 구조를 형성하는 단계,
(h) 상기 (g)단계에 의해 다공성 구조가 형성된 상기 폴리머 구조체에 금 박막을 증착하는 단계, 그리고
(i) 금 박막이 증착된 다공성 폴리머 구조체를 열분해하여 금 성분이 표면에 포함된 다공성 3D 탄소 구조체로 변환하는 단계를 포함하는 무효소 혈당센서 제조방법.(a) depositing an insulating layer on the upper surface of the silicon substrate;
(b) coating a negative photoresist on the insulating layer deposited by step (a);
(c) exposing the negative photoresist coated by step (b) to ultraviolet light;
(d) coating the negative photoresist additionally on the negative photoresist exposed in step (c);
(e) exposing the negative photoresist coated in step (d) to ultraviolet light;
(f) performing a process of developing the negative photoresist exposed in steps (c) and (e) to form a photoresist polymer structure having a hierarchical structure including a plurality of three-dimensional microstructures;
(g) forming a porous structure in the polymer structure formed by step (f) using oxygen plasma etching equipment;
(h) depositing a gold thin film on the polymer structure having a porous structure formed by step (g), and
(i) thermally decomposing the porous polymer structure on which the gold thin film is deposited to convert the gold component into a porous 3D carbon structure having a surface thereof; 제7항에 있어서,
(j) 상기 변환된 다공성 탄소 전극에 절연층을 증착하는 단계,
(k) 상기 (j) 단계에서 형성된 절연층 상에 포지티브 포토레지스트를 코팅하는 단계,
(l) 상기 (k) 단계에서 코팅된 포토레지스트에 자외선 노광을 하는 단계,
(m) 상기 (l) 단계에서 노광된 포토레지스트를 현상하는 단계,
(n) 상기 (m) 단계에서 노출된 절연층을 식각하여 제거하는 단계,
(o) 포지티브 포토레지스트를 제거하는 단계, 그리고
(p) 패터닝된 다공성 탄소 전극에 덴드라이트 형태의 금 나노 파티클을 도포하는 단계를 더 포함하는 무효소 혈당센서 제조방법.8. The method of claim 7,
(j) depositing an insulating layer on the converted porous carbon electrode;
(k) coating a positive photoresist on the insulating layer formed in step (j);
(l) exposing the photoresist coated in step (k) to ultraviolet light;
(m) developing the photoresist exposed in step (l);
(n) removing the insulating layer exposed in step (m) by etching;
(o) removing the positive photoresist, and
(p) The method of manufacturing an inactive blood glucose sensor further comprising the step of applying gold nanoparticles in the form of dendrites to the patterned porous carbon electrode. 제7항에 있어서,
상기 (h)단계는,
(h-1) 상기 (g)단계에 의해 다공성 구조가 형성된 상기 폴리머 구조체에 네거티브 포토레지스트를 코팅하는 단계,
(h-2) 상기 (h-1) 단계에서 코팅된 네거티브 포토레지스트에 자외선 노광하는 단계,
(h-3) 상기 (h-2) 단계에서 노광된 포토레지스트를 현상하는 단계,
(h-4) 금 박막을 증착하는 단계,
(h-5) 네거티브 포토레지스트를 제거하는 단계를 더 포함하는 무효소 혈당센서 제조방법.8. The method of claim 7,
The step (h) is,
(h-1) coating a negative photoresist on the polymer structure having a porous structure formed by step (g);
(h-2) exposing the negative photoresist coated in step (h-1) to ultraviolet light;
(h-3) developing the photoresist exposed in step (h-2);
(h-4) depositing a gold thin film;
(h-5) A method for manufacturing an inactive blood glucose sensor further comprising removing the negative photoresist. 제8항에 있어서,
상기 (k)단계에서,
상기 절연층 패터닝은 폴리머, SiO2 및 Al2O3 중에서 어느 하나에 의하여 패터닝을 처리하는 무효소 혈당센서 제조방법.9. The method of claim 8,
In step (k),
The insulating layer patterning is a polymer, SiO 2 and Al 2 O 3 A method of manufacturing an inactive blood glucose sensor in which the patterning is processed by any one of. 제8항에 있어서,
상기 (p)단계에서,
파동 전착 방식을 이용하여 상기 금 나노 파티클을 도포하는 무효소 혈당센서 제조방법.9. The method of claim 8,
In step (p),
A method for manufacturing an inactive blood glucose sensor in which the gold nanoparticles are applied using a wave electrodeposition method. 제7항에 있어서,
상기 (g)단계에서,
상기 폴리머 구조체는 상기 산소 플라즈마 폴리머 식각 공정 처리 시간이 기준시간 이상일 경우에 다공성 구조로 변환되며,
상기 기준시간은 200초인 무효소 혈당센서 제조방법.8. The method of claim 7,
In step (g),
The polymer structure is converted into a porous structure when the oxygen plasma polymer etching process treatment time is longer than the reference time,
The reference time is 200 seconds of an ineffective blood glucose sensor manufacturing method. 삭제delete 삭제delete
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