KR102024916B1 - Sensor and manufacturing method for sensor thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 센서 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 (a)기판의 상면에 서로 이격되고, 한쌍을 이루는 전극 모양의 폴리머구조물을 형성하는 단계와, (b)상기 (a)단계에 의해 상기 기판의 상면에 형성된 상기 전극을 열분해 시켜 탄소전극으로 변환하는 단계와, (c)상기 (b)단계에 의해 변환된 상기 탄소전극의 상측에 절연덮개층을 적층하여, 서로 이격 형성된 상기 탄소전극들 사이에 마이크로채널을 형성하는 단계가 포함되어, 센서의 구조를 개선하여 크기를 감소시킴과 동시에 센서의 센싱 감도를 향상시키고, 검출하려는 인자를 센싱하는 센싱부에 검출하려는 인자의 이탈을 방지함은 물론, 산화/환원 반응의 면적을 증가시켜 고감도의 센서 및 그 제조 방법을 제공한다.The present invention relates to a sensor and a method of manufacturing the same, and more particularly, to (a) forming a pair of electrode-like polymer structures spaced apart from each other on the upper surface of the substrate, and (b) in the step (a) Thermally decomposing the electrode formed on the upper surface of the substrate to convert the electrode into a carbon electrode, and (c) stacking an insulating cover layer on the upper side of the carbon electrode converted by the step (b) to form the carbon spaced apart from each other. Forming a microchannel between the electrodes is included, improving the structure of the sensor to reduce the size, at the same time to improve the sensing sensitivity of the sensor, and to prevent the deviation of the factor to detect the sensing unit for sensing the factor to be detected In addition, by increasing the area of the oxidation / reduction reaction to provide a high-sensitivity sensor and its manufacturing method.
Description
본 발명은 센서 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 검출하려는 인자들이 산화/환원 반응에 의해 센싱되는 센싱부로 이루어진 마이크로채널을 형성해 검출하려는 인자의 이탈되는 것을 방지하고, 반응면적이 증가되어 센싱 감도를 높인 센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a sensor and a method of manufacturing the same, and more particularly, to form a microchannel consisting of a sensing unit sensed by the oxidation / reduction reaction to prevent the departure of the factor to be detected, the reaction area is increased The present invention relates to a sensor having a high sensitivity and a method of manufacturing the same.
최근 환경문제에 대한 관심 증가와 정보통신 기기의 발전과 더불어 다양한 물질, 특히 바이오 물질에 대한 센서가 개발되고 있는 가운데 반도체 기술을 접목함으로써 제조가 간편해지고 그 성능이 향상되고 있다. 모든 센서는 성능 향상을 위하여 감지도를 높이는 것이 최대 목표이며, 이러한 목표를 달성하기 위한 노력도 증가되고 있다. Recently, with increasing interest in environmental issues and the development of information and communication devices, sensors for various materials, especially biomaterials, are being developed, and thus, the manufacturing is simplified and the performance is improved by incorporating semiconductor technology. All sensors have the highest goal of improving sensitivity to improve performance, and efforts to achieve these goals are increasing.
한편, 바이오 센싱에는 전기화학적 센서 또는 광센서가 주로 사용되어지고 있다.Meanwhile, electrochemical sensors or optical sensors are mainly used for bio sensing.
상기 광센서는 여타의 센서에 비하여 반응 속도가 빠르고, 그 감지도도 높은 편이나 크기가 큰 편이어서 공간 활용성이 떨어지고 사용에 불편함에 있다는 단점이 있다. The optical sensor has a disadvantage in that the reaction speed is faster than other sensors, and the detection degree is high but the size is large, resulting in poor space utilization and inconvenience in use.
상기 광센서의 단점은 전기화학적 센서를 사용하여 극복할 수 있는데, 상기 전기화학적 센서는 대상 물질을 전기화학적으로 산화 또는 환원하여 외부 회로에 흐를 전류를 측정하거나 전해질 용액이나 고체에 용해 또는 이온화한 가스 상의 이온이 이온 전극에 작용하여 생기는 기전력을 이용하는 것으로 이는 그 크기는 작으나, 매우 느린 반응속도를 나타냄과 더불어 감도가 낮다는 단점이 있다. Disadvantages of the optical sensor can be overcome by using an electrochemical sensor, which measures the current flowing to an external circuit by electrochemically oxidizing or reducing a target material, or a gas dissolved or ionized in an electrolyte solution or a solid. It uses the electromotive force generated by the ions of the phase acting on the ion electrode, which is small in size, but has a very slow reaction speed and low sensitivity.
즉 한국등록특허 제0741187호에 따르면, 분석물의 농도를 측정하는 전기화학 센서는 전류 측정을 적절하도록 하는 임피던스를 가진 두 개의 전극을 포함하는 전기화학 셀에서 반응영역에 샘플을 놓음으로써 수성 액체 샘플 중 분석하고자 하는 성분의 농도를 측정한다. 상기 분석하고자 하는 성분은 산화환원제와 직접 또는 간접적으로 반응하여 분석할 성분의 농도에 상응하는 양으로 산화 또는 환원 가능한 물질을 형성한다. 이어서, 존재하는 산화 또는 환원 가능한 물질의 양은 전기화학적으로 측정된다. 일반적으로 상기 방법은 전기분해 생성물이 다른 전극에 닿지 못하고 측정 가능한 동안에는 다음 전극에서 반응을 간섭하지 못하도록 전극간의 충분한 격리를 요구하고, 그 제조 원가가 고가인데다 제조 공정이 복잡하다는 문제점이 있다.
That is, according to Korean Patent No. 0741187, an electrochemical sensor for measuring the concentration of an analyte is placed in a reaction zone in an electrochemical cell including two electrodes having an impedance for proper current measurement. Measure the concentration of the component to be analyzed. The component to be analyzed reacts directly or indirectly with the redox agent to form an oxidizable or reducible substance in an amount corresponding to the concentration of the component to be analyzed. The amount of oxidizable or reducible material present is then measured electrochemically. In general, the method requires sufficient isolation between the electrodes so that the electrolysis product does not touch other electrodes and does not interfere with the reaction at the next electrode while it is measurable, and the manufacturing cost is expensive and the manufacturing process is complicated.
본 발명은 센서의 구조를 개선하여 크기를 감소시킴과 동시에 센서의 센싱 감도를 향상시킨 센서 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. It is an object of the present invention to provide a sensor and a method of manufacturing the same, which improve the sensing sensitivity of the sensor while reducing its size by improving the structure of the sensor.
그리고 본 발명은 검출하려는 인자를 센싱하는 센싱부에 검출하려는 인자의 이탈을 방지하고, 산화/환원 반응의 면적을 증가시켜 고감도의 센서 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a high-sensitivity sensor and a method of manufacturing the same by preventing separation of a factor to be detected by a sensing unit sensing a factor to be detected and increasing an area of an oxidation / reduction reaction.
또한 본 발명은 탄소전극 및 마이크로채널의 두께, 위치, 구조 등의 형태를 자유롭게 제어할 수 있으며, 탄소전극 및 마이크로채널을 기반으로 하는 센서의 생산성을 획기적으로 높여 대량생산이 가능한 센서 제조방법 및 이를 이용한 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
In addition, the present invention can freely control the thickness, position, structure, etc. of the carbon electrode and the microchannel, the sensor manufacturing method that can be mass-produced by dramatically increasing the productivity of the sensor based on the carbon electrode and the microchannel and The purpose is to provide a sensor used.
본 발명에 따른 센서 제조방법은 (a)기판의 상면에 서로 이격되고, 한쌍을 이루는 전극 모양의 폴리머 구조물을 형성하는 단계와, (b)상기 (a)단계에 의해 상기 기판의 상면에 형성된 상기 전극 모양의 폴리머구조물을 열분해 시켜 탄소전극으로 변환하는 단계와, (c)상기 (b)단계에 의해 변환된 상기 탄소전극의 상측에 절연덮개층을 적층하여, 서로 이격 형성된 상기 탄소전극들 사이에 마이크로채널을 형성하는 단계가 포함된다.The sensor manufacturing method according to the present invention is (a) forming a pair of electrode-like polymer structure spaced apart from each other on the upper surface of the substrate, and (b) the formed on the upper surface of the substrate by the step (a) Thermally decomposing an electrode-shaped polymer structure into a carbon electrode, and (c) laminating an insulating cover layer on an upper side of the carbon electrode converted by the step (b), between the carbon electrodes formed to be spaced apart from each other. Forming a microchannel.
이때 본 발명에 따른 상기 (a)단계는, (a-1)실리콘웨이퍼로 된 기판 상면에 절연층을 형성하는 단계와, (a-2)상기 (a-1)단계에 의해 형성된 상기 절연층 상에 포토레지스트를 도포하는 단계와, (a-3)상기 (a-2)단계에 의해 상기 포토레지스트가 도포된 상기 절연층의 상부에 해당 전극영역이 타공된 포토마스크를 위치한 후 자외선으로 노광하는 단계와, (a-4)상기 (a-3)단계에 의해 노광된 부분을 제외한 나머지 부분의 포토레지스트를 현상하여 제거해 상기 기판의 상부에 서로 이격되고, 한쌍을 이루는 전극 모양의 폴리머구조물을 형성하는 단계가 포함될 수 있다.At this time, the step (a) according to the present invention, (a-1) forming an insulating layer on the upper surface of the substrate made of silicon wafer, and (a-2) the insulating layer formed by the step (a-1) Applying a photoresist onto the photoresist layer and (a-3) placing a photomask on which the electrode region is perforated on the insulating layer on which the photoresist is applied by the step (a-2) and then exposing with a UV light. And (a-4) developing and removing the photoresist of the remaining portions except for the portions exposed by the step (a-3), spaced apart from each other on the upper portion of the substrate, and forming a pair of electrode-like polymer structures. Forming may be included.
그리고 본 발명에 따른 상기 (c)단계에서는 상기 탄소전극에 적층되는 절연덮개층으로 바람직하게 PDMS(Polydimethylsiloxane)를 사용한다. 절연덮개층을 적층할 시 접착매질로 실리콘옥사이드를 사용할 수 있다.In the step (c) according to the present invention, PDMS (Polydimethylsiloxane) is preferably used as the insulating cover layer laminated on the carbon electrode. When the insulating cover layer is laminated, silicon oxide may be used as an adhesive medium.
본 발명의 실시 예에서는 상기 절연덮개층을 PDMS로 한정 기술하나, 이에 한정하지 않고, 전기적 절연물질인 포토레지스트, 테프론(Teflon), 글라스 중 어느 하나를 사용하여도 무방하다.In the embodiment of the present invention, the insulating cover layer is limited to PDMS, but the present invention is not limited thereto, and any one of an electrical insulating material, a photoresist, Teflon, and glass may be used.
더불어 본 발명에 따른 센서는 절연층을 포함하는 기판의 상측에 서로 이격 형성되는 한쌍의 탄소전극과, 상기 이격 형성된 한쌍의 탄소전극 상측에 접합되어, 상기 탄소전극들 사이에 마이크로채널이 형성되도록 하는 절연덮개층이 포함된다.In addition, the sensor according to the present invention is bonded to a pair of carbon electrodes formed spaced apart from each other on the upper side of the substrate including an insulating layer, and is bonded to the spaced above the pair of carbon electrodes, so as to form a microchannel between the carbon electrodes An insulation cover layer is included.
그리고 본 발명에 따른 상기 마이크로채널의 내벽면을 이루는 상기 탄소전극들의 서로 마주보는 전극면에 복수의 돌출부가 서로 엇갈리게 연장 형성되어, 상기 마이크로 채널이 절곡된 형태로 형성될 수 있다.In addition, a plurality of protrusions may be alternately formed on the electrode surfaces facing each other of the carbon electrodes forming the inner wall surface of the microchannel according to the present invention, such that the microchannel may be bent.
이때 본 발명에 따른 상기 마이크로채널의 형태가 지그재그, 곡선 및 나선 형태로 형성될 수 있다.
At this time, the form of the microchannel according to the present invention may be formed in a zigzag, curved and spiral form.
본 발명에 따른 센서 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과를 가진다.The sensor and its manufacturing method according to the present invention has the following effects.
첫째, 탄소전극들을 노광하여 현상 제거하는 과정과 절연덮개층을 적층하는 과정을 통해 간단하게 저 비용의 일괄 공정으로 생산할 수 있다. First, it is possible to produce a low cost batch process by exposing the carbon electrodes and removing the development and stacking the insulating cover layer.
둘째, 검출하려는 인자를 센싱하는 센싱부에 검출하려는 인자의 이탈을 방지하고, 산화/환원 반응의 면적이 증가하도록, 절연덮개층이 적층되어 형성된 마이크로채널 때문에 검출하려는 인자의 산화 및 환원 반응의 반복 반응의 효율이 증가하여 센서의 감도가 향상된다. Second, the oxidation and reduction reaction of the factor to be detected is repeated due to the microchannel formed by stacking the insulation cover layer to prevent the separation of the factor to be detected and to increase the area of the oxidation / reduction reaction. The efficiency of the reaction is increased to improve the sensitivity of the sensor.
셋째, 마이크로채널은 마이크로 단위의 포토레지스트의 열분해를 통한 부피 감소로 인하여 형성되므로 고가의 나노공정 장비 없이 저비용으로 나노 구조체를 생산할 수 있다.
Third, since the microchannel is formed due to the volume reduction through thermal decomposition of the micro-unit photoresist, it is possible to produce the nanostructure at low cost without expensive nanoprocessing equipment.
도 1은 본 발명 센서 제조방법의 실시 예를 보인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 (a)단계를 보다 상세하게 나타낸 블록이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 센서 제조방법의 과정을 간략하게 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 센서의 단면을 보인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 센서의 다른 구성을 보인 예시도이다.1 is a block diagram showing an embodiment of a sensor manufacturing method of the present invention.
Figure 2 is a block showing in more detail step (a) according to an embodiment of the present invention.
3 is an exemplary view briefly showing a process of a sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of a sensor according to an embodiment of the present invention.
5 is an exemplary view showing another configuration of a sensor according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical idea of the present invention, these are equivalent to replaceable at the time of the present application It should be understood that there may be variations.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명 센서 제조방법의 실시 예를 보인 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 (a)단계를 보다 상세하게 나타낸 블록이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 센서 제조방법의 과정을 간략하게 보인 예시도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 센서의 단면을 보인 단면도이며, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 센서의 다른 구성을 보인 예시도이다.1 is a block diagram showing an embodiment of a sensor manufacturing method of the present invention, Figure 2 is a block showing in more detail step (a) according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a sensor according to an embodiment of the present invention Figure 4 is an exemplary view showing a brief process of the manufacturing method, Figure 4 is a cross-sectional view showing a cross section of the sensor according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is an exemplary view showing another configuration of the sensor according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 검출하려는 인자들이 산화/환원 반응에 의해 센싱되는 센싱부를 절연덮개층에 의해 일부가 폐쇄된 마이크로채널로 형성해, 검출하려는 인자들의 이탈되는 것을 방지하고, 산화/환원 반응의 면적이 증가되어 센싱 감도를 높인 센서 및 그 제조방법에 관한 것으로, 도 1 및 도 3을 참조하여 실시 예를 살펴보면 다음과 같다.The present invention forms a sensing unit in which the elements to be detected are sensed by the oxidation / reduction reaction into microchannels partially closed by an insulating cover layer, thereby preventing the separation of the factors to be detected and increasing the area of the oxidation / reduction reaction. The present invention relates to a sensor having a high sensitivity and a method of manufacturing the same, with reference to FIGS. 1 and 3.
(a)단계(S100)로,In step (a),
기판(10)의 상면에 서로 이격되고, 한쌍을 이루는 전극 모양의 폴리머구조물(20)을 형성한다. A pair of electrode-
상기 기판(10)의 상면에 한쌍을 이루는 전극 모양의 폴리머구조물(20)을 형성하는 상기 (a)단계를 세분화한 실시 예를 도 2 및 도 3을 참조하여 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.An embodiment in which the step (a) of forming the pair of electrode-
먼저 (a-1)단계(S110)로,First, in step (a-1) (S110),
실리콘웨이퍼로 된 기판(10)의 상면에 절연층(11)을 형성한다.An
이때 본 실시 예에서는 기판(10)의 상면에 절연층(11)을 형성하였으나, 상기 절연층(11)을 형성하는 단계를 생략하고, 상기 기판(10) 재질을 절연 재질로 형성하는 것도 가능하다. In this embodiment, although the
그리고 (a-2)단계(S120)로,And (a-2) to step S120,
상기 (a-1)단계(S110)에 의해 상면에 절연층(11)이 형성된 기판(10)의 상면에 포토레지스트(P)를 도포한다. 즉 다시 말해 상기 기판(10)의 상면에 형성된 절연층(11)의 상면에 상기 포토레지스트(P)가 도포된다.The photoresist P is coated on the upper surface of the
이때 상기 포토레지스트(P)는 고른 도포를 위해 스핀 코팅방식으로 도포되는 바람직하고, 상기 포토레지스트(P)로 SU-8을 사용한다. At this time, the photoresist (P) is preferably applied by spin coating for even application, and SU-8 is used as the photoresist (P).
그리고 (a-3)단계(S130)로,And in step (a-3) (S130),
상기 (a-2)단계(S120)에 의해 상기 포토레지스트(P)가 도포된 상기 절연층(11)의 상부에 해당 전극영역이 타공된 포토마스크(M)를 위치한 후 자외선을 조사하여 노광한다.The photomask M having a corresponding electrode region perforated is positioned on the
이때 상기 포토마스크(M)의 타공은 한쌍으로 형성하는데, 노광된 자외선 광에너지는 상기 포토레지스트(P)가 상기 포토레지스트 최상부부터 절연층(11) 바로 위까지 경화될 수 있도록 충분한 자외선을 조사해 주어야 한다.In this case, the perforations of the photomask M are formed in pairs, and the exposed ultraviolet light energy should be irradiated with sufficient ultraviolet light so that the photoresist P can be cured from the top of the photoresist to just above the
상기 1차 노광이 완료되면, 상기 절연층(11)의 상부에는 포토마스크(M)의 타공에 의해 해당 전극영역 모양으로 포토레지스트(P)가 경화된다.When the primary exposure is completed, the photoresist P is cured in the shape of the corresponding electrode region by the perforation of the photomask M on the
그리고 (a-4)단계(S140)로,And (a-4) step (S140),
상기 (a-3)단계(S130)에 의해 노광되어 경화된 부분을 제외한 나머지 부분의 포토레지스트(P)를 현상하여 제거해 상기 기판(10)의 상부에 서로 이격되고, 한쌍을 이루는 전극 모양의 폴리머구조물(20)을 형성한다.The photoresist P of the remaining portions except for the portions exposed and cured by the step (a-3) (S130) is developed and removed to be spaced apart from each other on the upper portion of the
상기한 포토레지스트(P) 현상 과정은 포토레지스트(P)를 제거하기 위해 통상적으로 널리 사용되는 방법을 이용하기에 상세한 설명은 생략한다.The photoresist (P) development process described above is omitted because it uses a commonly used method for removing the photoresist (P).
본 발명의 실시 예에서는 상기 포토레지스트(P)를 SU-8로 한정하여 기술하나, 이에 한정하지 않고 네가티브(negative)형의 포토레지스트 중 어느 하나를 사용하여도 무방하다.In the embodiment of the present invention, the photoresist P is limited to SU-8. However, the photoresist P is not limited thereto, and any one of a negative photoresist may be used.
또한 네가티브(negative)형의 포토레지스트 대신에 포지티브(positive)형의 포토레지스를 사용할 수 있다. 단 포지티브(positive)형의 포토레지스를 사용할 경우 (a-3)단계(S130)에 사용되는 포토마스크의 형상이 네가티브(negative)형의 포토레지스트용 포토마스크의 형상의 역상이 된다. 그리고 (a-4)단계(S140)에서 노광된 포토레지스트 영역이 제거된다.It is also possible to use a positive photoresist instead of a negative photoresist. However, in the case of using a positive photoresist, the shape of the photomask used in step (a-3) (S130) becomes the inverse of the shape of the photomask for negative photoresist. In operation S140, the photoresist region exposed is removed.
상기한 (a)단계(S100)에 의해 기판(10)의 상면에 서로 이격된 한쌍의 전극(20)이 형성되면, 다음 단계로 (b)단계(S200)는,When a pair of
상기 (a)단계(S100)에 의해 상기 기판(10)의 상면에 형성된 상기 전극(20)들을 열분해 시켜 탄소전극(21)으로 변환한다.In step (a) (S100), the
이때 상기 전극(20)은 열분해를 통해 탄소화가 될 뿐만 아니라, 탄소화된 탄소전극(21)은 너비가 100㎚ ~ 수 ㎝이고, 높이는 100㎚ ~ 수 ㎛이며, 길이는 수 ㎛ ~ 수백㎝가 될 수 있다. In this case, the
이때 상기 탄소전극(21)으로 구성되는 채널의 폭은 1~수백㎛이며, 높이 100㎚~ 수 ㎛가 될 수 있다.In this case, the width of the channel composed of the
상기 열분해의 환경 조건은 진공 상태나 불활성 가스 환경에서 800°C 이상의 고열에서 열분해되는 것이 바람직하나, 열분해 온도를 300℃ 이상의 온도에서 온도를 조절하면 최종 탄소전극의 전도도, 탄성계수, 형상 등을 조절할 수 있으므로 열분해 온도를 800℃로 한정하지는 않는다.The environmental conditions of the pyrolysis is preferably pyrolyzed at a high temperature of more than 800 ° C in a vacuum or inert gas environment, but if the temperature is controlled at a temperature of 300 ° C or more pyrolysis temperature, the conductivity, elastic modulus, shape, etc. of the final carbon electrode is controlled. The thermal decomposition temperature is not limited to 800 ° C. as such may be used.
상기한 (b)단계(S200)에 의해 포토레지스트(P)가 경화되어 형성된 한쌍의 전극(20)이 열분해에 의해 탄소전극(21)으로 변환되면, 다음 단계로 (c)단계(S300)는,When the pair of
상기 (b)단계(S200)에 의해 변환된 상기 탄소전극(21)의 상측에 레이어 형태의 절연덮개층(30)을 적층하여, 상기 한쌍의 탄소전극(21)들 사이에 마이크로채널(C)을 형성한다.The insulating
따라서 상기한 과정에 의해 서로 이격 형성된 상기 탄소전극(21)들은 상기 절연덮개층(30)에 의해 서로 연결되는 구조를 가지고, 상기 한쌍의 탄소전극(21)들 사이에 마이크로채널(C)을 형성된다.Therefore, the
그리고 상기 (c)단계(S300)에서는 상기 탄소전극(21)에 절연덮개층(30)을 적층할 시 접착매질(40)을 사용하여 접착하게 되는데, 이때 접착매질(40)로 실리콘옥사이드를 사용한다. 바람직하게 실리콘옥사이드 매질을 탄소전극(21) 상층에만 접착하는 방법으로는 연속적인 포토리쏘그래피와 스퍼터링(sputtering) 공정을 사용할 수 있다.In the step (c) (S300), when the insulating
상기 탄소전극에 적층되는 절연덮개층으로 바람직하게 PDMS(Polydimethylsiloxane)를 사용한다. 절연덮개층을 적층할 시 접착매질로 실리콘옥사이드를 사용할 수 있다.PDMS (Polydimethylsiloxane) is preferably used as the insulating cover layer laminated on the carbon electrode. When the insulating cover layer is laminated, silicon oxide may be used as an adhesive medium.
본 발명의 실시 예에서는 상기 절연덮개층을 PDMS로 한정 기술하나, 이에 한정하지 않고, 전기적 절연물질인 포토레지스트, 테프론(Teflon), 글라스 중 어느 하나를 사용하여도 무방하다.In the embodiment of the present invention, the insulating cover layer is limited to PDMS, but the present invention is not limited thereto, and any one of an electrical insulating material, a photoresist, Teflon, and glass may be used.
상기한 실시 예에 따른 센서를 도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.Looking at the sensor according to the embodiment described above with reference to the drawings.
도 4를 참조하면, 절연층(11)을 포함하는 기판(10)의 상측에는 한쌍의 탄소전극(21)이 서로 이격 형성된다.Referring to FIG. 4, a pair of
그리고 상기 이격 형성된 한쌍의 탄소전극(21) 상측에는 절연덮개층(30)을 접합되어, 상기 한쌍의 탄소전극(21)들 사이에 마이크로채널(C)이 형성된다.The insulating
이때 도 5에 도시한 바와 같이 상기 마이크로채널(C)의 내벽면을 이루는 상기 탄소전극(21)들의 서로 마주보는 전극면에 복수의 돌출부(C1)가 서로 엇갈리게 연장 형성되어, 상기 마이크로채널(C)이 절곡된 형태로 형성된다.In this case, as illustrated in FIG. 5, a plurality of protrusions C1 are alternately formed on the electrode surfaces of the
이때 상기 마이크로채널(C)의 형태는 지그재그, 곡선 및 나선형으로 형성될 수 있다.At this time, the shape of the microchannel (C) may be formed in a zigzag, curve and spiral.
여기서 상기 한쌍의 탄소전극(21) 중 어느 하나의 전극(21)은 검출하려는 인자를 산화시키는 산화전극으로 작용하고, 다른 하나의 전극(21)은 상기 검출하려는 인자를 환원시키는 환원전극으로 작용할 수 있다. Here, any one
또는 역으로 상기 한쌍의 탄소전극(21) 중 어느 하나의 전극(21)은 검출하려는 인자를 환원시키는 환원전극으로 작용하고, 다른 하나의 전극(21)은 상기 검출하려는 인자를 산화시키는 산화전극으로 작용할 수도 있다. Alternatively, one
본 제조방법으로 제조되는 탄소전극 및 마이크로채널을 기반으로 하는 센서는 산화 및 환원이 가능한 물질에 대한 센싱에 광범위하게 사용될 수 있다. Carbon electrodes and microchannel-based sensors manufactured by the present method can be widely used for sensing of oxidizable and reducible materials.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 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 embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
C: 마이크로채널 C1: 돌출부 M: 포토마스크
P: 포토레지스트 10: 기판 20: 폴리머구조물
21: 탄소전극 11: 절연층
30: 절연덮개층 40: 접착매질C: microchannel C1: protrusion M: photomask
P: photoresist 10: substrate 20: polymer structure
21: carbon electrode 11: insulating layer
30: insulating cover layer 40: adhesive medium
Claims (8)
(b)상기 (a)단계에 의해 상기 기판의 상면에 형성된 상기 전극 모양의 폴리머구조물을 열분해 시켜 탄소전극으로 변환하는 단계;
(c)상기 (b)단계에 의해 변환된 상기 탄소전극의 상측에 절연덮개층을 적층 접착하여, 서로 이격 형성된 상기 탄소전극들 사이에 마이크로채널을 형성하는 단계;가 포함되는 센서 제조방법.
(a) forming a pair of electrode-shaped polymer structures spaced apart from each other on an upper surface of the substrate;
(b) thermally decomposing the electrode-like polymer structure formed on the upper surface of the substrate by the step (a) to convert it into a carbon electrode;
(c) laminating and bonding an insulating cover layer on the upper side of the carbon electrode converted by the step (b) to form a microchannel between the carbon electrodes formed spaced apart from each other.
상기 (a)단계는
(a-1)실리콘웨이퍼로 된 기판 상면에 절연층을 형성하는 단계;
(a-2)상기 (a-1)단계에 의해 형성된 상기 절연층 상에 포토레지스트를 도포하는 단계;
(a-3)상기 (a-2)단계에 의해 상기 포토레지스트가 도포된 상기 절연층의 상부에 해당 전극영역이 타공된 포토마스크를 위치한 후 자외선으로 노광하는 단계;
(a-4)상기 (a-3)단계에 의해 노광된 부분을 제외한 나머지 부분의 포토레지스트를 현상하여 제거해 상기 기판의 상부에 서로 이격되고, 한쌍을 이루는 전극 모양의 폴리머구조물을 형성하는 단계;가 포함되는 센서 제조방법.
The method according to claim 1,
Step (a) is
(a-1) forming an insulating layer on the upper surface of the substrate made of silicon wafer;
(a-2) applying a photoresist on the insulating layer formed by the step (a-1);
(a-3) exposing the photomask on which the electrode region is perforated on the insulating layer to which the photoresist is applied by the step (a-2) and exposing with ultraviolet light;
(a-4) developing and removing the photoresist of the remaining portions except for the portions exposed by the step (a-3) to form a pair of electrode-shaped polymer structures spaced apart from each other on the upper portion of the substrate; Sensor manufacturing method that includes.
상기 (c)단계에서는 상기 탄소전극에 절연덮개층을 적층 접착할 시 접착매질로 실리콘옥사이드를 사용하는 센서 제조방법.
The method according to claim 1,
In the step (c), the method for manufacturing a sensor using silicon oxide as an adhesive medium when the insulating cover layer is laminated on the carbon electrode.
상기 이격 형성된 한쌍의 탄소전극 상측에 접착되어, 상기 탄소전극들 사이에 마이크로채널이 형성되도록 하는 절연덮개층이 포함되는 센서.
A pair of carbon electrodes spaced apart from each other on an upper side of the substrate including the insulating layer;
And an insulating cover layer adhered to the spaced pair of carbon electrodes to form a microchannel between the carbon electrodes.
상기 마이크로채널의 내벽면을 이루는 상기 탄소전극들의 서로 마주보는 전극면에 복수의 돌출부가 서로 엇갈리게 연장 형성되어, 상기 마이크로채널이 절곡된 형태로 형성되는 센서.
The method according to claim 4,
And a plurality of protrusions extending alternately on opposite electrode surfaces of the carbon electrodes constituting the inner wall surface of the microchannel such that the microchannels are bent.
상기 마이크로채널이 지그재그 형태로 형성되는 센서.
The method according to claim 5,
The microchannel sensor is formed in a zigzag form.
상기 마이크로채널이 곡선 형태로 형성되는 센서.
The method according to claim 5,
The microchannel sensor is formed in a curved shape.
상기 마이크로채널이 나선 형태로 형성되는 센서.The method according to claim 5,
The microchannel sensor is formed in a spiral form.
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