KR20160109626A - Substrate of Surface Enhanced Raman Scattering and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 표면증강 라만 분광법(Surface Enhanced Raman Scattering, 또는 Surface Enhanced Raman Spectroscopy, 이하, 'SERS'라 함)에 사용되는 표면증강 라만 분광기판 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 특히 저가의 공정방식을 통하여 균일한 요철의 형성할 수 있는 표면증강 라만 분광기판 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE
최근 분자의 검출, 확인 및 분석을 위해 사용되는 기법 중 하나로서, 예를 들면, 라만 산란(Raman scattering)을 이용한 방법이 있다. 라만 산란이란 입사되는 광자의 에너지(hv)가 분자의 진동 상태를 변화시키면서 다른 주파수의 에너지(hv')로 산란되는 현상이며, 이때의 산란은 비탄성 산란에 속한다. 이러한 라만 산란은 광자와 상호작용하여 산란을 유도하는 분자구조에 따라 고유의 광자 에너지 변화 형태를 나타내므로(Raman shift), 분자의 검출, 확인 및 분석이 가능하다.One of the techniques recently used for the detection, identification, and analysis of molecules is, for example, a method using Raman scattering. Raman scattering is a phenomenon in which the energy (hv) of an incident photon is scattered to the energy (hv ') at another frequency while changing the oscillation state of the molecule, and the scattering is inelastic scattering. This Raman scattering interacts with the photons and exhibits a unique photon energy change according to the molecular structure that induces scattering, so that Raman shift can detect, identify and analyze molecules.
상기 라만 산란은 본질적으로 신호가 약하여, 분자 검출을 위해서는 고출력의 레이저에 오랜 시간의 노출이 필요하며, 이와 같은 라만 신호를 강화하여 고감도 검출을 하기 위하여 사용되는 기술 중 하나가 표면증강 라만 분광법(SERS)이다.Since the Raman scattering is inherently weak in signal, a long time exposure to a high-power laser is required for the detection of a molecule. One of the techniques used for enhancing the Raman signal by enhancing the Raman signal is surface enhanced Raman spectroscopy (SERS )to be.
상기 SERS은 도 1에 도시된 바와 같이, 라만 신호를 내는 분자가 금속 나노 구조체 표면에 있을 때, 신호의 세기가 단분자 수준까지 검지할 수 있을 정도로 증강되는 현상을 이용하는 방법이며, 금속 나노구조에 의한 SERS 기반 센싱 기술은 질병 진단뿐만 아니라, 단일 분자 수준의 미세구조 분석, 실시간 반응 관찰, 분자들의 배향 등 다양한 정보를 제공해주기 때문에 물리, 화학, 생물 등 다양한 분야로의 활용이 이루어질 전망이다.As shown in FIG. 1, the SERS is a method using a phenomenon in which the intensity of a signal is increased to such a level as to detect a single molecule when a molecule that emits a Raman signal is present on the surface of the metal nanostructure. SERS-based sensing technology is expected to be applied to various fields such as physics, chemistry, and biology because it provides various information such as microstructure analysis at single molecule level, observation of real-time reaction, orientation of molecules as well as diagnosis of diseases.
즉, 상기 SERS은 극미세 금속구조물을 이용하여 국소적으로 전자기장을 강화, 라만 신호를 증폭시키는 기술로서, 금, 은, 구리, 백금, 알루미늄 등의 금속이 주로 사용되며, 사용되는 극미세 금속구조로는, 액상의 나노입자(nanoparticle), 기판 위에 배열된 나노입자 또는 각종 반도체 공정기법을 이용하여 형성된 나노구조체 등이 있다.That is, the SERS is a technique for amplifying a Raman signal by locally increasing the electromagnetic field using a very fine metal structure, and is mainly used metals such as gold, silver, copper, platinum and aluminum, Include liquid nanoparticles, nanoparticles arranged on a substrate, or nanostructures formed using various semiconductor processing techniques.
상술한 바와 같은 진단 및 센싱(sensing)을 위해서는 기판 위에 배열 또는 가공된 나노구조체를 가지는 표면증강 라만 분광 기판(SERS substrate)이 가장 적합하며, 이는, SERS 기판이 액상의 나노입자에 비해 공간적 신호 균일성(signal uniformity)이 뛰어나고, 기판 위에 고르게 가공되어 있어 센싱이 가능한 금속 나노구조를 찾기 용이한 특성을 가지고 있기 때문이다.For the diagnosis and sensing as described above, a surface enhanced Raman spectroscopic substrate (SERS substrate) having nanostructures arranged or processed on a substrate is most suitable because the SERS substrate is more uniform than the liquid phase This is because it has excellent signal uniformity and is easy to find a metal nano structure that can be sensed because it is uniformly processed on a substrate.
SERS 신호를 주도적으로 제공하는 영역은 전자기적 핫 스팟(hot spot)으로서, 이 부분은 전자기장이 국소적으로 극대화되는 공간이다. 상기 핫 스팟은 금속 나노구조체에서 나노수준의 날카로운 모서리 또는 금속 나노구조 사이의 나노갭(nanogap)에서 발생하므로, 최근, 나노 공정 기술을 응용한 핫 스팟의 디자인 및 가공이 SERS 기판 제작에 있어서 중요한 이슈로 주목되고 있다.The area that is primarily responsible for the SERS signal is an electromagnetic hot spot, which is the space in which the electromagnetic field is locally maximized. Since the hot spot occurs in a nanogap between nano-level sharp edges or metal nanostructures in metal nanostructures, the design and processing of hot spots using nano process technology are important issues in the production of SERS substrates. .
이러한 SERS 기판의 제작에는 예를 들면, 전자빔 리소그래피(E-beam lithography)나, 딥 UV 리소그래피(Deep UV lithography)와 같은 화학적 방법들(chemical methods)이 주로 사용되었으나, 이러한 종래의 방법들은 공정 자체의 바용이 고가이며, 대면적 가공이 용이하지 못한 단점이 있는 것이었다.For example, chemical methods such as E-beam lithography and deep UV lithography are mainly used for the fabrication of such a SERS substrate, The bar is expensive and the large-area processing is not easy.
일반적으로, 나노 갭이 작을수록 SERS 신호의 강도가 증가하나, 종래의 방법으로 제작된 SERS 기판은 수십 나노미터 수준의 나노 갭을 가지는 것이 대부분으로, 신호 강도에 한계가 있었으며, 나노 갭을 가지더라도 단순히 2차원적으로 형성되므로, 나노 갭의 수를 늘리는데에 있어서도 명백한 한계가 있는 것이었다.
In general, the smaller the nanogap, the higher the intensity of the SERS signal. However, the SERS substrate manufactured by the conventional method has a nanogap at a level of several tens of nanometers, and the signal strength is limited. Even if the nanosecond has a nanogap Since it is simply formed two-dimensionally, there is a clear limit in increasing the number of nano gaps.
이러한 기술의 일 예가 하기 문헌 1 및 2 등에 개시되어 있다.Examples of such techniques are described in
예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 나노 패턴이 형성되어 있는 마스터 기판에 고분자 물질을 도포하는 고분자 물질 도포단계, 상기 마스터 기판에 도포되어 있는 고분자 물질을 경화하는 고분자 물질 경화단계, 상기 마스터 기판으로부터 상기 고분자 물질을 분리하여 상기 마스터 기판에 형성되어 있는 나노 패턴이 전사되어 있는 고분자 기판을 형성하는 고분자 기판 형성단계, 상기 나노 패턴이 형성되어 있는 고분자 기판을 지지 홀더에 증착 방향에 대하여 경사지게 배치하는 고분자 기판 배치단계 및 상기 고분자 기판에 형성되어 있는 나노 패턴의 일부 영역 상에 금속 물질을 경사 증착하여 금속 박막을 형성하는 금속 박막 형성단계를 포함하는 표면증강 라만산란 분광용 기판 제조방법에 대해 개시되어 있다.For example, the following
또 하기 특허문헌 2에는 고분자 기판의 표면을 플라즈마 처리하여 상기 고분자 기판의 표면에 나노 패턴을 형성하는 나노 패턴형성단계 및 상기 고분자 기판의 나노 패턴 상에 금속 박막을 형성하는 금속 박막 형성단계를 포함하고, 상기 나노 패턴 형성단계는 상기 고분자 기판의 조직이 상호 다른 나노 크기의 비정질 영역(amorphous region)과 반결정질 영역(semi-crystalline region)으로 구분되는 것에 대하여 플라즈마 식각에 따른 식각율 차이로 나노 패턴을 형성하는 표면증강 라만산란 분광용 기판 제조방법에 대해 개시되어 있다.
Also, the following Patent Document 2 includes a nanopattern formation step of plasma-treating the surface of the polymer substrate to form a nanopattern on the surface of the polymer substrate and a metal thin film formation step of forming a metal thin film on the nanopattern of the polymer substrate In the nano-pattern forming step, the polymer substrate is divided into nano-sized amorphous regions and semi-crystalline regions, which are different from each other. On the other hand, A method for manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman scattering spectroscopy which is formed on a substrate.
그러나, 상술한 바와 같은 종래의 기술에서는 반복 재현성이 저하되고, 제조 비용이 증가하여 사용화하기가 곤란하다는 문제가 있었다.However, in the conventional techniques as described above, there is a problem in that the repetitive reproducibility is lowered and the manufacturing cost is increased, making it difficult to use.
또 상기와 같은 종래의 기술에서는 높은 검출 감도를 얻기 위해 수 나노 내지는 수십 나노 수준의 표면 요철을 형성해야 하는데, 이를 위한 패터닝 공정은 대면적화가 어렵다는 문제도 있었다.
In addition, in the conventional techniques described above, surface irregularities of several nanometers to several tens of nanometers must be formed in order to obtain a high detection sensitivity. However, there has been a problem that the patterning process is difficult to achieve a large area.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 균일한 표면 요철 형성을 통하여 표면증강 라만 분광의 성능을 개선한 표면증강 라만 분광기판 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a surface enhanced Raman spectroscope having improved surface enhanced Raman spectroscopy through uniform surface irregularities and a method of manufacturing the same.
본 발명의 다른 목적은 반응성 이온 에칭(Reactive Ion Etching, RIE)을 이용한 요철 형성과 금속막은 스퍼터링(sputtering)법 또는 증착(evaporation)법 이용한 금속막을 형성하여 제조 공정을 단축할 수 있는 표면증강 라만 분광기판 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a surface enhanced Raman spectroscope capable of shortening the manufacturing process by forming a metal film using a reactive ion etching (RIE) method and forming a metal film using a sputtering method or an evaporation method, Plate and a method of manufacturing the same.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 표면증강 라만 분광기판의 제조방법은 기판에 수백 나노미터 내지 수십 마이크로미터 크기의 제1 요철을 반응성 이온 에칭(Reactive Ion Etching) 공정으로 형성하는 단계, 상기 제1 요철 상에 수 나노미터 내지 수백 나노미터 크기의 제2 요철을 반응성 이온 에칭 공정으로 형성하는 단계, 상기 제2 요철 상에 금속 박막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a surface enhanced Raman spectroscopy plate, comprising: forming a first irregularity having a size of several hundred nanometers to several tens of micrometers on a substrate by a reactive ion etching process; A step of forming a second unevenness having a size of several nanometers to several hundreds of nanometers on the uneven surface by a reactive ion etching process, and forming a metal thin film on the second unevenness.
또 본 발명에 따른 표면증강 라만 분광기판의 제조방법에 있어서, 상기 금속 박막의 상단에 나노 구조의 금속막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, in the method of manufacturing a surface enhanced Raman spectroscopy plate according to the present invention, a step of forming a metal film having a nanostructure on the upper surface of the metal thin film may be further included.
또 본 발명에 따른 표면증강 라만 분광기판의 제조방법은 기판에 수백 나노미터 내지 수십 마이크로미터 크기의 제1 요철을 반응성 이온 에칭(Reactive Ion Etching) 공정으로 형성하는 단계, 상기 제1 요철 상에 금속 박막을 형성하는 단계, 상기 금속 박막의 상단에 나노 구조의 금속막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a surface enhanced Raman spectroscopy plate, comprising: forming a first irregularity having a size of several hundred nanometers to several tens of micrometers on a substrate by a reactive ion etching process; Forming a thin film, and forming a metal film having a nanostructure on the upper surface of the metal thin film.
또 본 발명에 따른 표면증강 라만 분광기판의 제조방법은 기판에 수 나노미터 내지 수백 나노미터 크기의 제2 요철을 반응성 이온 에칭(Reactive Ion Etching) 공정으로 형성하는 단계, 상기 제2 요철 상에 금속 박막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The method for manufacturing a surface enhanced Raman spectroscope according to the present invention includes the steps of forming a second irregularity having a size of several nanometers to several hundreds of nanometers on a substrate by a reactive ion etching process, And forming a thin film.
또 본 발명에 따른 표면증강 라만 분광기판의 제조방법에 있어서, 상기 금속 박막의 상단에 나노 구조의 금속막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, in the method of manufacturing a surface enhanced Raman spectroscopy plate according to the present invention, a step of forming a metal film having a nanostructure on the upper surface of the metal thin film may be further included.
또 본 발명에 따른 표면증강 라만 분광기판의 제조방법은 기판에 수 나노미터 내지 수백 나노미터 크기의 제2 요철을 반응성 이온 에칭(Reactive Ion Etching) 공정으로 형성하는 단계, 상기 제2 요철 상에 나노 구조의 금속막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The method for manufacturing a surface enhanced Raman spectroscopy plate according to the present invention includes the steps of forming a second unevenness having a size of several nanometers to several hundreds of nanometers on a substrate by a reactive ion etching process, And forming a metal film of the structure.
또 본 발명에 따른 표면증강 라만 분광기판의 제조방법에 있어서, 상기 기판은 실리콘(Si), 갈륨비소(GaAs), 유리(Glass), 석영(Quartz) 및 폴리머(Polymer) 중 어느 하나를 포함하는 비금속 물질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the method of manufacturing a surface enhanced Raman spectroscopy plate according to the present invention, the substrate may include any one of silicon (Si), gallium arsenide (GaAs), glass, quartz, and polymer And is made of a non-metallic material.
또 본 발명에 따른 표면증강 라만 분광기판의 제조방법에 있어서, 상기 금속막의 금속은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al) 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 금속, 또는 상기 그룹에서 선택된 적어도 하나의 금속을 포함하는 합금인 것을 특징으로 한다.In the method of manufacturing a surface enhanced Raman spectroscope according to the present invention, the metal of the metal film may be selected from the group consisting of gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), copper (Cu) At least one metal, or an alloy containing at least one metal selected from the group.
또 본 발명에 따른 표면증강 라만 분광기판의 제조방법에 있어서, 상기 제1 요철은 삼각뿔 형상이고, 상기 제2 요철은 상기 삼각뿔 형상의 표면상에 형성되는 것을 특징으로 한다.Further, in the method of manufacturing a surface enhanced Raman spectroscope according to the present invention, the first irregularities are formed in a triangular pyramid shape, and the second irregularities are formed on the triangular pyramid shape surface.
또 본 발명에 따른 표면증강 라만 분광기판의 제조방법에 있어서, 상기 금속막은 스퍼터링(sputtering)법, 증착(evaporation)법, CVD(Chemical Vapor Deposition), PLD(Pulsed Laser Deposition) 중의 어느 하나의 방법에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.Further, in the method of manufacturing a surface enhanced Raman spectroscope according to the present invention, the metal film may be formed by any one of a sputtering method, an evaporation method, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, and a PLD (Pulsed Laser Deposition) .
또한 본 발명에 따른 표면증강 라만 분광기판은 상술한 표면증강 라만 분광기판의 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 한다.
Further, the surface enhanced Raman spectroscope plate according to the present invention is characterized in that it is manufactured by the above-described method of manufacturing a surface enhanced Raman spectroscope plate.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 표면증강 라만 분광기판 및 그의 제조방법에 의하면, 고가의 포토 공정을 적용하지 않으므로 저가의 공정방식으로 균일한 요철을 형성할 수 있다는 효과가 얻어진다.As described above, according to the surface enhanced Raman spectroscope plate and the method of manufacturing the same according to the present invention, since an expensive photolithography process is not applied, uniform irregularities can be formed with a low-cost process.
또, 본 발명에 따른 표면증강 라만 분광기판 및 그의 제조방법에 의하면, RIE(reactive ion etching)을 이용한 요철 형성과 금속막은 스퍼터링(sputtering)법 또는 증착(evaporation)법 이용한 금속막을 형성하여 제조 공정을 단축할 수 있어 현지내(insitu)에서 공정이 가능하다는 효과도 얻어진다.
According to the surface enhanced Raman spectroscope plate and the method of manufacturing the same of the present invention, it is possible to form a metal film by using RIE (reactive ion etching) and forming a metal film using a sputtering method or an evaporation method, Can be shortened, and the effect that the process can be performed in the local area (insitu) is also obtained.
도 1은 본 발명이 적용되는 표면증강 라만 분광법을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 표면증강 라만 분광기판의 제조 과정을 설명하기 위한 도면,
도 3은 도 2의 (a) 단계에 의해 형성된 제1 요철을 주사전자현미경으로 촬영한 사진,
도 4는 도 2의 (b) 단계에 의해 형성된 제2 요철을 주사전자현미경으로 촬영한 사진.1 is a view for explaining a surface enhanced Raman spectroscopy to which the present invention is applied,
2 is a view for explaining a manufacturing process of a surface enhanced Raman spectroscopy plate according to the present invention,
FIG. 3 is a photograph of a first irregularity formed by the step (a) in FIG. 2 by a scanning electron microscope,
4 is a photograph of a second irregularity formed by the step (b) of FIG. 2, taken by a scanning electron microscope.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.
These and other objects and novel features of the present invention will become more apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
이하, 본 발명의 구성을 도면에 따라서 설명한다.Hereinafter, the configuration of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 2는 본 발명에 따른 표면증강 라만 분광기판의 제조 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 2의 (a) 단계에 의해 형성된 제1 요철을 주사전자현미경으로 촬영한 사진이며, 도 4는 도 2의 (b) 단계에 의해 형성된 제2 요철을 주사전자현미경으로 촬영한 사진이다.3 is a photograph of a first irregularity formed by the step of FIG. 2 (a) by a scanning electron microscope, and FIG. 4 Is a photograph of the second irregularities formed by the step (b) in FIG. 2, taken by a scanning electron microscope.
먼저, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 실리콘(Si), 갈륨비소(GaAs), 유리(Glass), 석영(Quartz) 및 폴리머(Polymer) 중 어느 하나를 포함하는 비금속 물질로 이루어진 기판을 마련하고, 상기 기판에 수백 나노미터 내지 수십 마이크로미터 크기의 제1 요철을 반응성 이온 에칭(Reactive Ion Etching, RIE) 공정으로 형성한다.First, as shown in FIG. 2A, a substrate made of a non-metallic material including any one of silicon (Si), gallium arsenide (GaAs), glass, quartz, and polymer And a first irregularity having a size of several hundred nanometers to several tens of micrometers is formed on the substrate by a reactive ion etching (RIE) process.
상기 기판은 예를 들어 통상의 반도체 공정에서 사용되는 2, 4, 6, 8, 12 인치 등의 대면적 기판을 사용할 수 있다.The substrate may be, for example, a large area substrate such as 2, 4, 6, 8, or 12 inches used in a conventional semiconductor process.
상기 제1 요철은 도 3에 도시된 바와 같이 대략 삼각뿔 형상이고 100 나노미터 내지 10 마이크로미터 정도의 크기로 마련하는 것이 바람직하다. 도 3에서는 제1 요철이 대략 삼각뿔 형상으로 마련된 구조를 도시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고 기판의 표면 반사의 기능을 향상되도록 삼각 기둥 형상으로 마련할 수도 있다.As shown in FIG. 3, the first irregularities are substantially triangular in shape and preferably have a size of about 100 nanometers to 10 micrometers. In FIG. 3, the first concavities and convexities are substantially triangular-pyramidal. However, the present invention is not limited thereto. The triangular prism may be provided to enhance the surface reflection function of the substrate.
다음에, 상기 제1 요철, 즉 대략 삼각뿔 형상의 표면 상에 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 수 나노미터 내지 수백 나노미터 크기의 제2 요철을 반응성 이온 에칭 공정으로 형성한다.Next, a second irregularity having a size of several nanometers to several hundreds of nanometers is formed by a reactive ion etching process on the first irregularities, that is, the substantially triangular-pyramid surface, as shown in FIG. 2 (b).
본 발명에 따르면, 상기 제2 요철도 상기 제1 요철과 마찬가지로 고가의 포토 공정아 아닌 RIE 공정으로 형성하므로, 저가의 공정방식으로 균일한 요철을 형성할 수 있다.According to the present invention, since the second irregularities are formed by the RIE process instead of the expensive photo process as in the case of the first irregularities, uniform irregularities can be formed by a low-cost process.
이어서, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 제2 요철 상에 금속 박막을 형성한다. 상기 금속 박막의 금속은 예를 들어 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al) 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 금속, 또는 상기 그룹에서 선택된 적어도 하나의 금속을 포함하는 합금을 사용하는 것이 바람직하다. 그러나 본 발명에서 사용하는 금속은 이에 한정되는 것은 아니고 표면증강 라만 분광법을 적용하는 센싱의 대상에 따라 다른 금속을 적용할 수 있다. 또한 상기 금속 박막의 두께는 상기 제2 요철의 형상을 유지할 수 있도록, 예를 들어 1~20㎚의 두께로 하는 것이 바람직하다.Then, as shown in Fig. 2 (c), a metal thin film is formed on the second concave and the convex. The metal of the metal thin film may be at least one metal selected from the group including, for example, gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), copper (Cu) Of a metal is preferably used. However, the metal used in the present invention is not limited thereto, and other metals may be applied depending on the object to be subjected to the surface enhanced Raman spectroscopy. The thickness of the metal thin film is preferably 1 to 20 nm, for example, so as to maintain the shape of the second irregularities.
그 후, 도 2의 (d)에 도시된 바와 같이, 상기 금속 박막의 상단에 나노 구조의 금속막을 형성한다. 상기 금속막도 상기 금속 박막과 동일한 재질, 예를 들어 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al) 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 금속, 또는 상기 그룹에서 선택된 적어도 하나의 금속을 포함하는 합금을 사용하는 것이 바람직하다.Thereafter, as shown in FIG. 2 (d), a metal film of a nanostructure is formed on the top of the metal thin film. The metal film may be formed of at least one metal selected from the group consisting of Au, Ag, Pt, Cu, and Al, It is preferable to use an alloy containing at least one metal selected from the group.
상기 금속 박막 및 금속막은 제조 공정을 단축할 수 있어 현지 내(insitu)에서 공정이 가능한 스퍼터링(sputtering)법, 증착(evaporation)법, CVD(Chemical Vapor Deposition), PLD(Pulsed Laser Deposition) 중의 어느 하나에 의해 형성하는 것이 바람직하다.The metal thin film and the metal film can be formed by any one of sputtering, evaporation, CVD (Chemical Vapor Deposition), and PLD (Pulsed Laser Deposition), which can shorten the manufacturing process and can be processed in- As shown in Fig.
상술한 바와 같이, 본 발명의 방법에 따라 제조된 표면증강 라만 분광기판은 검출 빔 스폿(Detection beam spot) 안에 다수의 금속 나노구조가 포함되어, 기판 전체적으로 SERS 신호 크기(intensity)의 균일성(uniformity)이 향상될 수 있다. 이러한 특징은 표면증강 라만 분광기판 내에 수천 ~ 수만의 나노구조가 존재함으로 인해, 개개의 나노구조의 변형(variation)은 무시되고, 다수의 나노구조로부터의 신호가 평균으로 반영되기 때문이다.As described above, the surface enhanced Raman spectroscope plate manufactured according to the method of the present invention includes a plurality of metal nanostructures in a detection beam spot, and uniformity of SERS signal intensity throughout the substrate. ) Can be improved. This feature is due to the presence of thousands to tens of thousands of nanostructures in the surface-enhanced Raman spectroscopy plates, so that variations of individual nanostructures are neglected and signals from multiple nanostructures are reflected on average.
상기 실시 예의 설명에서는 도 2의 (a) 내지 (d)의 순서로 표면증강 라만 분광기판을 형성하는 과정에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.In the above description of the embodiment, the process of forming the surface enhanced Raman spectroscope plate in the order of (a) to (d) has been described, but the present invention is not limited thereto.
즉, 예를 들어 본 발명에 따른 표면증강 라만 분광기판의 제조방법은 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 기판에 수 나노미터 내지 수백 나노미터 크기의 제2 요철을 RIE 공정으로 형성하고, 도 2의 (d)에 도시된 바와 같이, 상기 제2 요철 상에 나노 구조의 금속막을 직접 형성하는 구조를 채용할 수 있다.That is, for example, as shown in FIG. 2B, a method for manufacturing a surface enhanced Raman spectroscopy plate according to the present invention includes forming a second irregularity having a size of several nanometers to several hundreds of nanometers on a substrate by an RIE process As shown in Fig. 2 (d), a structure in which the metal film of the nano structure is directly formed on the second concave and convex can be employed.
또 본 발명에 따른 표면증강 라만 분광기판의 제조방법은 기판에 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 수백 나노미터 내지 수십 마이크로미터 크기의 제1 요철을 RIE 공정으로 형성하고, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 제1 요철 상에 금속 박막을 형성한 후, 도 2의 (d)에 도시된 바와 같이, 상기 금속 박막의 상단에 나노 구조의 금속막을 형성하는 구조를 채용할 수 있다.The method of manufacturing a surface enhanced Raman spectroscope according to the present invention includes forming a first irregularity having a size of several hundred nanometers to several tens of micrometers in the RIE process as shown in FIG. 2 (a) (c), a metal thin film is formed on the first irregularities, and then a metal film of a nano structure is formed on the upper side of the metal thin film as shown in FIG. 2 (d) can do.
또한 본 발명에 따른 표면증강 라만 분광기판의 제조방법은 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 기판에 수 나노미터 내지 수백 나노미터 크기의 제2 요철을 RIE 공정으로 형성하고, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 제2 요철 상에 금속 박막을 형성한 후, 도 2의 (d)에 도시된 바와 같이, 상기 금속 박막의 상단에 나노 구조의 금속막을 형성하는 구조를 채용할 수 있다.As shown in FIG. 2 (b), a method of manufacturing a surface enhanced Raman spectroscopy plate according to the present invention includes forming a second unevenness having a size of several nanometers to several hundreds of nanometers on a substrate by an RIE process, (c), a metal thin film is formed on the second unevenness, and then a metal film having a nano structure is formed on the upper side of the metal thin film as shown in FIG. 2 (d) can do.
또한 상기 실시 예의 설명에서는 상기 제2 요철 상에 금속 박막을 형성한 후, 상기 금속 박막의 상단에 나노 구조의 금속막을 형성하는 구조에 대해 설명하였지만, 나노 구조의 금속막을 형성하는 단계를 생략할 수도 있다.
In the above description of the embodiment, a metal thin film is formed on the second irregularities, and then a metal thin film having a nanostructure is formed on the metal thin film. However, a step of forming a metal thin film having a nanostructure may be omitted have.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
Although the present invention has been described in detail with reference to the above embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.
본 발명에 따른 표면증강 라만 분광기판 및 그의 제조방법을 사용하는 것에 의해 질병 진단뿐만 아니라, 단일 분자 수준의 미세구조 분석, 실시간 반응 관찰, 분자들의 배향 등 다양한 정보를 제공해주기 때문에 물리, 화학, 생물 등 다양한 분야로의 활용을 도모할 수 있다.
By using the surface enhanced Raman spectroscopic plate according to the present invention and its manufacturing method, not only the diagnosis of disease but also various information such as analysis of microstructure at a single molecule level, observation of real time reaction, orientation of molecules, And the like.
Claims (11)
상기 제1 요철 상에 수 나노미터 내지 수백 나노미터 크기의 제2 요철을 반응성 이온 에칭 공정으로 형성하는 단계,
상기 제2 요철 상에 금속 박막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면증강 라만 분광기판의 제조방법.Forming a first irregularity having a size of several hundred nanometers to tens of micrometers on a substrate by a reactive ion etching process;
Forming a second unevenness having a size of several nanometers to several hundreds of nanometers on the first irregularities by a reactive ion etching process;
And forming a metal thin film on the second irregularities.
상기 금속 박막의 상단에 나노 구조의 금속막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표면증강 라만 분광기판의 제조방법.The method according to claim 1,
And forming a metal film having a nanostructure on the upper surface of the metal thin film.
상기 제1 요철 상에 금속 박막을 형성하는 단계,
상기 금속 박막의 상단에 나노 구조의 금속막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면증강 라만 분광기판의 제조방법.Forming a first irregularity having a size of several hundred nanometers to tens of micrometers on a substrate by a reactive ion etching process;
Forming a metal thin film on the first irregularities,
And forming a metal film of a nanostructure on the upper surface of the metal thin film.
상기 제2 요철 상에 금속 박막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면증강 라만 분광기판의 제조방법.Forming a second unevenness having a size of several nanometers to several hundreds of nanometers on the substrate by a reactive ion etching process;
And forming a metal thin film on the second irregularities.
상기 금속 박막의 상단에 나노 구조의 금속막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표면증강 라만 분광기판의 제조방법.5. The method of claim 4,
And forming a metal film having a nanostructure on the upper surface of the metal thin film.
상기 제2 요철 상에 나노 구조의 금속막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면증강 라만 분광기판의 제조방법.Forming a second unevenness having a size of several nanometers to several hundreds of nanometers on the substrate by a reactive ion etching process;
And forming a nano-structured metal film on the second irregularities.
상기 기판은 실리콘(Si), 갈륨비소(GaAs), 유리(Glass), 석영(Quartz) 및 폴리머(Polymer) 중 어느 하나를 포함하는 비금속 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 표면증강 라만 분광기판의 제조방법.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Wherein the substrate is made of a non-metallic material including one of silicon (Si), gallium arsenide (GaAs), glass, quartz, and a polymer. .
상기 금속막의 금속은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al) 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 금속, 또는 상기 그룹에서 선택된 적어도 하나의 금속을 포함하는 합금인 것을 특징으로 하는 표면증강 라만 분광기판의 제조방법.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
The metal of the metal film includes at least one metal selected from the group consisting of gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), copper (Cu) and aluminum (Al) Wherein the Raman spectroscopic method comprises the steps of:
상기 제1 요철은 삼각뿔 형상이고, 상기 제2 요철은 상기 삼각뿔 형상의 표면상에 형성되는 것을 특징으로 하는 표면증강 라만 분광기판의 제조방법.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Wherein the first irregularities are triangular pyramidal and the second irregularities are formed on the triangular pyramidal surface.
상기 금속막은 스퍼터링(sputtering)법, 증착(evaporation)법, CVD(Chemical Vapor Deposition), PLD(Pulsed Laser Deposition) 중의 어느 하나의 방법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 표면증강 라만 분광기판의 제조방법.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Wherein the metal film is formed by any one of a sputtering method, an evaporation method, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, and a PLD (Pulsed Laser Deposition) method.
A surface enhanced Raman spectroscope plate characterized by being manufactured by a method of manufacturing a surface enhanced Raman spectroscopy plate according to any one of claims 1 to 6.
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