KR200370865Y1 - Nano bio measurement system using precise nano mold - Google Patents
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Abstract
본 고안은 박막의 두께와 선택 에칭 기술을 이용하여 형성된 나노 패턴을 이용하여 소자가 전사되도록 하는 나노 바이오 측정 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a nano-bio-measuring system that allows devices to be transferred using nano-patterns formed using thin film thickness and selective etching techniques.
본 고안의 정밀 나노 몰드를 이용한 나노 바이오 측정 시스템은 정밀 나노 몰드를 이용한 나노 바이오 측정 시스템에 있어서, 기판; 상기 기판상에 두 개 이상의 교대하는 이종 재질로 구성된 박막층 및 상기 박막층의 일단면에 일부 박막층이 돌출되어 형성된 패턴으로 이루어짐에 기술적 특징이 있다.Nano bio measurement system using a precision nano mold of the present invention, Nano bio measurement system using a precision nano mold, the substrate; Technical features are made of a thin film layer composed of two or more alternating dissimilar materials on the substrate and a pattern formed by protruding a portion of the thin film layer on one end surface of the thin film layer.
따라서, 본 고안의 정밀 나노 몰드를 이용한 나노 바이오 측정 시스템은 박막의 두께와 선택 에칭 기술을 이용하여 정밀한 나노 패턴을 형성하여 바이오 물질을 원하는 폭과 간격을 가진 상태에서 소자에 전사할 수 있는 효과가 있다.Therefore, the nano-bio measurement system using the precision nano-mold of the present invention has the effect of transferring the biomaterial to the device in the state having the desired width and spacing by forming a precise nano-pattern using the thickness of the thin film and the selective etching technique. have.
Description
본 고안은 정밀 나노 몰드를 이용한 나노 바이오 측정 시스템에 관한 것으로, 보다 자세하게는 박막의 두께와 선택 에칭 기술을 이용하여 형성된 나노 패턴을 이용하여 소자가 전사되도록 하는 나노 바이오 측정 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a nano-bio measurement system using a precision nano-mold, and more particularly to a nano-bio measurement system that allows the device to be transferred using a nano-pattern formed using a thin film thickness and selective etching technology.
현재까지 알려진 나노 FET(Field Effect Transistor, 전계 효과 트랜지스터) 등의 나노 바이오 센서의 경우 딥펜(Dip Pen) 등의 방법을 이용하며, 실험실 수준에서 제작 발표되고 있는 상황이다. 한편, 머킨(Mirkin) 그룹에서는 AFM(Atomic Force Microscope)의 팁 끝에 고체 기질과 화학적 친화성이 있는 계면활성 분자를 묻히고, 마치 종이에 잉크로 글씨를 써 나가듯이 팁 끝으로 기질에 나노 수준의 도안을 형성하는 딥펜 나노리소그래피법(Dip Pen nanolithography)을 개발하였다.Nano biosensors, such as nano field effect transistors (Field Effect Transistors), which are known to date, use a method such as a dip pen, and are being manufactured and announced at the laboratory level. On the other hand, the Mirkin Group uses a surface-active molecule with chemical affinity to the solid substrate at the tip of the Atomic Force Microscope (AFM), and nano-patterns on the substrate at the tip of the tip, as if writing letters on paper. Dip Pen nanolithography was developed.
이 방법은 아주 정교하게 만들어진 팁을 사용함으로써 5nm 수준에 이르는 고분해능의 나노 패턴을 얻을 수 있다는 장점을 지니고 있지만, 패턴을 하나씩 그려가야 하므로(Serial Processing), 원하는 도안을 얻는데 장시간이 소요된다는 문제점이 있어 대량 생산을 통해 직접 실용화하기에는 한계가 있다. 또한 AFM 끝에 물질을 묻혀 와이어를 그리기 때문에 주변의 진동에 민감하며, 작업 시간 및 정확도, 신뢰성 측면에서 많은 문제가 있기 때문에 실제 상용화에는 많은 어려움이 있다.This method has the advantage of obtaining high resolution nanopatterns up to 5nm by using very finely crafted tips, but the problem is that it takes a long time to obtain a desired pattern because the patterns must be drawn one by one (Serial Processing). There is a limit to the practical application through mass production. In addition, the wires are buried with materials at the end of the AFM, which is sensitive to vibrations around them, and there are many problems in terms of working time, accuracy, and reliability.
종래기술인 대한민국 공개특허 제2003-0046712호는 미세한 나노 와이어를 대량으로 생산할 수 있는 나노 와이어 제조방법에 관한 것으로, 간섭 리소그라피를 이용한 노광 공정과 식각 공정을 이용하여 나노 크기의 와이어를 생산할 수 있다. 간섭 혹은 홀로그램 리소그라피 원리를 이용한 레이저 광을 사용하여 나노미터 선폭의 패터닝을 하고, 이후 비등방성 식각 공정과 등방성 식각 공정을 차례로 실시하여 나노 와이어를 제조한다. 그러나, 상기와 같은 종래 기술은 와이어 금속막 상에 전 영역에 포토레지스트막을 도포한 후 두 차례의 식각 공정을 거쳐 나노 와이어를 형성하여야 하는 문제점이 있다.Prior art Republic of Korea Patent Publication No. 2003-0046712 relates to a nanowire manufacturing method that can produce a large amount of fine nanowires, it is possible to produce nano-sized wire using an exposure process and an etching process using interference lithography. Nanowires are patterned using laser light using interference or holographic lithography principles, and then nanowires are fabricated by anisotropic etching and then isotropic etching. However, the prior art as described above has a problem in that the nanowires are formed through two etching processes after the photoresist film is applied to the entire area of the wire metal film.
또 다른 종래기술인 대한민국 공개특허 제2003-0040520호는 샘플 중의 분자를 표시하지 않고 단일 가닥 핵산을 샘플중에 관심있는 생물학적 물질과 결합시켜 상기 물질을 식별하는 것에 관한 것이다. 상기 단일 가닥 핵산 서열이 관심의 물질에 결합하기에 충분한 시간 동안 생물학적 샘플에 노출되기 때문에 센서로부터 광발광을 측정할 수 있다. 그러나, 상기와 같은 종래 기술은 단백질 혹은 핵산에 대한 서열 분석만을 수행하기 때문에 제한적인 문제점이 있다.Another prior art, Korean Patent Publication No. 2003-0040520, relates to identifying a single strand of nucleic acid by combining it with a biological material of interest in the sample without displaying a molecule in the sample. Photoluminescence can be measured from the sensor because the single stranded nucleic acid sequence is exposed to the biological sample for a time sufficient to bind the substance of interest. However, such a prior art has a limited problem because it only performs sequence analysis on proteins or nucleic acids.
또 다른 종래기술인 대한민국 공개특허 제2003-0055346호는 샘플 노출 영역 및 나노 와이어에 의해 형성되고, 나노 와이어의 적어도 일부가 샘플 노출 구역에서 샘플에 의해 어드레스 가능한 나노 스케일 장치에 관한 것이다. 그러나, 상기와 같은 종래 기술은 단백질로 구성된 그룹만을 검출 가능한다는 문제점이 있다.Another prior art, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2003-0055346, relates to a nanoscale device formed by a sample exposure region and a nanowire, wherein at least a portion of the nanowire is addressable by the sample in the sample exposure region. However, the prior art as described above has a problem that only a group consisting of proteins can be detected.
따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 패턴이 되는 박막의 두께를 제어하여 적층하고, 이를 선택 에칭하여 나노 패턴을 형성함으로써, 정밀한 나노 패턴을 원하는 폭과 간격으로 제조하여 소자가 전사되도록 하는 정밀 나노 몰드를 이용한 나노 바이오 측정 시스템을 제공함에 본 고안의 목적이 있다.Therefore, the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, by controlling the thickness of the thin film to be a pattern, and by laminating it to form a nano-pattern by selective etching, to produce a precise nano-pattern at the desired width and interval It is an object of the present invention to provide a nano bio measurement system using a precision nano mold to allow the device to be transferred.
도 1은 본 고안에 의한 패턴 형성.1 is a pattern formed by the present invention.
도 2는 본 고안에 의한 바이오 물질 전사 실시 예.2 is a biomaterials transfer embodiment according to the present invention.
도 3a 및 도 3b는 본 고안에 의한 바이오 측정 실시 예.3a and 3b is an embodiment of bio measurement according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100 : 나노 패턴 200 : 바이오 물질100: nano pattern 200: biomaterial
300 : 측정하고자 하는 물질300: material to be measured
본 고안의 상기 목적은 정밀 나노 몰드를 이용한 나노 바이오 측정 시스템에있어서, 기판; 상기 기판상에 두 개 이상의 교대하는 이종 재질로 구성된 박막층 및 상기 박막층의 일단면에 일부 박막층이 돌출되어 형성된 패턴으로 이루어짐을 특징으로 하는 정밀 나노 몰드를 이용한 나노 바이오 측정 시스템에 의해 달성된다.The object of the present invention is a nano-bio measurement system using a precision nano-mold, the substrate; It is achieved by a nano-bio measurement system using a precision nano-mold, characterized in that the thin film layer consisting of two or more alternating dissimilar materials on the substrate and a pattern formed by protruding some thin film layer on one end surface of the thin film layer.
본 고안의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 고안의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.Details of the above object and technical configuration of the present invention and the effects thereof according to the present invention will be more clearly understood by the following detailed description with reference to the drawings showing preferred embodiments of the present invention.
도 1은 본 고안에 의한 패턴 형성에 관한 것이다. 도 1을 살펴보면 나노 수준의 리소그라피(lithography)를 이용하는 것이 아니라 기판 위에 박막을 증착시킨 후 일단면을 에칭하여 패턴을 형성한다. 상기 증착된 박막의 두께는 조절할 수 있으며, 증착된 박막층에 선택 에칭(Selective Etching) 기술을 이용하여 정밀한 나노 패턴(100)을 형성하게 된다. 증착된 상기 박막은 GaAs와 Al(Ga)As를 번갈아 적층하여 선택 에칭에 의해 원하는 물질만을 남기거나, SiO2, Si-N 또는 Al2O3등을 이용하거나, 텅스텐, 니켈 또는 알루미늄 등을 포함하는 금속 박막을 이용할 수 있다. 상기 형성된 나노 패턴(100)은 정밀한 나노 몰드의 형태가 된다.1 relates to pattern formation according to the present invention. Referring to FIG. 1, a pattern is formed by etching a surface after depositing a thin film on a substrate rather than using nanoscale lithography. The thickness of the deposited thin film may be controlled, and the precise nanopattern 100 may be formed on the deposited thin film layer using a selective etching technique. The deposited thin film alternately stacks GaAs and Al (Ga) As, leaving only the desired material by selective etching, using SiO 2 , Si-N or Al 2 O 3 , or the like, including tungsten, nickel or aluminum. A metal thin film can be used. The formed nano pattern 100 is in the form of a precise nano mold.
도 2는 본 고안에 의한 바이오 물질 전사의 실시 예이다. 도 2를 살펴보면 상기 선택 에칭에 의해 형성된 정밀한 나노 패턴(100)에 바이오 물질(200)을 묻힌다. 상기 바이오 물질(200)은 DNA, 단백질, 세포 등 여러 범위로 널리 응용이 가능하다. 상기 바이오 물질(200)이 묻은 나노 패턴(100)은 사용자가 원하는 폭과 간격을 가진 상태에서 소자에 전사할 수 있는 특징이 있다. 또한 대량 생산이 가능하며, 높은 처리율과 고신뢰성이 보장되는 특징이 있다.2 is an embodiment of a biomaterial transfer according to the present invention. Referring to FIG. 2, the biomaterial 200 is buried in the precise nanopattern 100 formed by the selective etching. The biomaterial 200 may be widely applied to various ranges such as DNA, protein, and cells. The nano-pattern 100 on which the biomaterial 200 is embedded is characterized in that it can be transferred to the device in a state having a width and a gap desired by the user. It can also be mass-produced and features high throughput and high reliability.
도 3a 및 도 3b는 본 고안에 의한 바이오 측정 실시 예이다. 도 3a는 상기 바이오 물질(200)을 소자에 전사한 후 측정하고자 하는 물질(300)을 상기 바이오 물질(200) 위에 올린 형태를 측면에서 나타낸 것이다. 도 3b는 상기 바이오 물질(200)과 상기 측정하고자 하는 물질(300)의 상태를 위에서 바라본 모습을 나타낸 것이다.3a and 3b is an embodiment of bio measurement according to the present invention. 3A illustrates a form in which a material 300 to be measured is placed on the bio material 200 after the bio material 200 is transferred to a device. 3b illustrates a state of the biomaterial 200 and the material 300 to be measured as viewed from above.
도 3a 및 도 3b를 살펴보면 박막의 두께와 선택 에칭 기술을 이용하여 형성된 상기 나노 패턴에 상기 바이오 물질(200)을 묻혀 소자에 전사한다. 상기 바이오 물질(200)을 전사한 후 측정하고자 하는 물질(300), 예를 들면, 세포를 상호 반응이 일어나는 상기 바이오 물질(200) 위에 올려 측정하게 된다.Referring to FIGS. 3A and 3B, the biomaterial 200 is buried in the nanopattern formed using the thickness of the thin film and the selective etching technique and transferred to the device. After the biomaterial 200 is transferred, the material 300 to be measured, for example, a cell is placed on the biomaterial 200 in which a mutual reaction occurs.
본 고안은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 고안의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.The present invention has been shown and described with reference to the preferred embodiment as described above, but is not limited to the above embodiments and those skilled in the art to which the subject innovation belongs within the scope not departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible.
따라서, 본 고안의 정밀 패턴이 형성된 나노 몰드는 박막의 두께와 선택 에칭 기술을 이용하여 정밀한 나노 패턴을 형성하여 바이오 물질을 원하는 폭과 간격을 가진 상태에서 소자에 전사할 수 있어 고신뢰성이 보장되는 효과가 있다.Therefore, the nano mold formed with the precise pattern of the present invention forms a precise nano pattern using the thickness of the thin film and the selective etching technique, thereby transferring the biomaterial to the device at the desired width and spacing, thereby ensuring high reliability. It works.
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