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KR101879343B1 - Multi-purpose micro-calorimeter for bio sample and calorific value measuring method for bio sample using it - Google Patents

Multi-purpose micro-calorimeter for bio sample and calorific value measuring method for bio sample using it Download PDF

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KR101879343B1
KR101879343B1 KR1020170016438A KR20170016438A KR101879343B1 KR 101879343 B1 KR101879343 B1 KR 101879343B1 KR 1020170016438 A KR1020170016438 A KR 1020170016438A KR 20170016438 A KR20170016438 A KR 20170016438A KR 101879343 B1 KR101879343 B1 KR 101879343B1
Authority
KR
South Korea
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layer
insulating layer
insulating
heater
bio
Prior art date
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Expired - Fee Related
Application number
KR1020170016438A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이선규
남성기
이용한
Original Assignee
광주과학기술원
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Publication date
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    • G01K17/00Measuring quantity of heat
    • G01K17/006Microcalorimeters, e.g. using silicon microstructures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/20Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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Abstract

본 발명은 수 마이크로리터(㎕) 단위의 작은 바이오 샘플에서 발생하는 발열량 및 열정 물성변화를 동시에 측정 가능한 바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계는 웨이퍼의 일면 또는 양면 모두를 폴리싱한 기판부, 상기 기판부에 증착되며 서로 다른 둘 이상의 화합물층으로 이루어지는 절연층, 상기 절연층의 상부에 상호 소정간격 이격되도록 증착되는 두 개의 서모파일, 상기 서모파일의 사이에 위치하도록 상기 절연층의 상부에 형성되는 히터, 상기 절연층과 서모파일 및 히터를 덮도록 상기 절연층의 상부에 형성되는 보호층을 구비하며, 상기 히터는 교류전류가 인가되어 상기 보호층의 상부에 안착되는 바이오 샘플을 교류가열하도록 형성된다.
The present invention relates to a multipurpose micro-calorimeter for biosamples capable of simultaneously measuring changes in calorific value and enthalpy physical properties generated in a small micro sample of micro liters (μl), and a method for manufacturing the same.
The multi-purpose micro-calorimeter for a bio sample according to the present invention comprises a substrate part polished on one side or both sides of a wafer, an insulating layer deposited on the substrate part and composed of two or more different compound layers, And a protective layer formed on the insulating layer to cover the insulating layer, the thermopile, and the heater, wherein the insulating layer is formed on the upper surface of the insulating layer, The heater is formed to alternately heat the bio sample to be placed on the protective layer by applying an alternating current.

Description

바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계 및 이의 제조방법 {MULTI-PURPOSE MICRO-CALORIMETER FOR BIO SAMPLE AND CALORIFIC VALUE MEASURING METHOD FOR BIO SAMPLE USING IT}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a multi-purpose micro-calorimeter for biosamples, and a method of manufacturing the same. [0002] MULTI-

본 발명은 바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수 마이크로리터(㎕) 단위의 작은 바이오 샘플에서 발생하는 발열량 및 열정 물성변화를 동시에 측정 가능한 바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-purpose micro-calorimeter for a biosample and a method of manufacturing the micro-calorimeter, and more particularly, to a multi-purpose micro-calorimeter for a bio sample, And a method for producing the same.

일반적인 박테리아의 배양 실험시에 개체수와 전체 발열량의 측정은 별개로 이루어지고 있다. 즉, 예를 들어 기존의 미생물 개체수는 평판균수 산정법이나 광밀도법을 통해 측정하는 반면, 발열량은 별도의 열량계를 이용하여 동일 시간에 측정하는 것이다. The population and total calorific value are measured separately when culturing general bacteria. That is, for example, the number of existing microorganisms is measured by the plate counting method or the optical density method, while the heating value is measured at the same time using a separate calorimeter.

하지만 미생물의 증식은 배양조건에 따라 급격하게 변하기 때문에, 개체수와 발열량의 동시측정이 이루어지지 않는 경우에는 단일 개체의 정확한 발열량 측정이 어렵다.However, since the growth of microorganisms changes drastically depending on culture conditions, it is difficult to measure the exact calorific value of a single individual when the population and caloric value can not be measured simultaneously.

바이오 샘플의 비열/열용량을 측정하는 기술로 한국등록특허 제10-0911090호가 있다. 상기 종래기술은 샘플의 비열/열용량을 측정하기 위해 가열 후 나타나는 온도 응답곡선의 맞춤(Curve fitting)을 이용하므로, 정확한 측정값을 얻기 위해 많은 온도데이터가 필요하다는 문제가 있다.Korean Patent No. 10-0911090 is a technology for measuring the specific heat / heat capacity of a bio sample. The prior art uses a curve fitting of the temperature response curve after heating to measure the specific heat / heat capacity of the sample, so that there is a problem that a lot of temperature data is required to obtain an accurate measurement value.

한국등록특허 제10-0911090호 : 정확도가 향상도니 마이크로칼로리미터 소자Korean Registered Patent No. 10-0911090: Improved Accuracy of a Micro Calorimeter Device 한국등록특허 제10-1050517호 : 미세 열유속 센서 및 그 제조방법Korean Patent No. 10-1050517: Micro-heat flux sensor and manufacturing method thereof

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 교류 가열에 의한 온도 응답진폭을 이용하여 실시간으로 장시간의 열용량 변화를 측정할 수 있는 바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a multi-purpose micro-calorimeter for biosamples and a method for manufacturing the same, which can measure a change in heat capacity over a long period of time in real- have.

본 발명에 따른 바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계는 웨이퍼의 일면 또는 양면 모두를 폴리싱한 기판부, 상기 기판부에 증착되며 서로 다른 둘 이상의 화합물층으로 이루어지는 절연층, 상기 절연층의 상부에 상호 소정간격 이격되도록 증착되는 두 개의 서모파일, 상기 서모파일의 사이에 위치하도록 상기 절연층의 상부에 형성되는 히터, 상기 절연층과 서모파일 및 히터를 덮도록 상기 절연층의 상부에 형성되는 보호층을 구비하며, 상기 히터는 교류전류가 인가되어 상기 보호층의 상부에 안착되는 바이오 샘플을 교류가열하도록 형성된다.The multi-purpose micro-calorimeter for a bio sample according to the present invention comprises a substrate part polished on one side or both sides of a wafer, an insulating layer deposited on the substrate part and composed of two or more different compound layers, And a protective layer formed on the insulating layer to cover the insulating layer, the thermopile, and the heater, wherein the insulating layer is formed on the upper surface of the insulating layer, The heater is formed to alternately heat the bio sample to be placed on the protective layer by applying an alternating current.

상기 절연층은 상기 기판부의 상면에 이산화규소를 증착하여 형성된 제1 절연부와, 상기 제1 절연부의 상부에 질화규소를 증착하여 형성된 제2 절연부를 포함하고, 상기 제1 절연부는 0.7 내지 0.9㎛이고, 상기 제2 절연부는 0.2 내지 0.4㎛의 두께를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.Wherein the insulating layer includes a first insulating portion formed by depositing silicon dioxide on an upper surface of the substrate portion, and a second insulating portion formed by depositing silicon nitride on the first insulating portion, wherein the first insulating portion has a thickness of 0.7 to 0.9 mu m And the second insulating portion is formed to have a thickness of 0.2 to 0.4 탆.

상기 서모파일은 금코팅층과 크롬코팅층을 포함하되, 상기 금코팅층은 소정간격 이격되어 있고, 상기 크롬코팅층은 양단부가 상기 금코팅층의 상부에 적층되고, 금코팅층의 사이에서는 상기 절연층의 상면에 증착되어 형성되는 것이 바람직하다.Wherein the thermopile includes a gold coating layer and a chromium coating layer, wherein the gold coating layer is spaced apart by a predetermined distance, both ends of the chromium coating layer are laminated on the gold coating layer, .

상기 금코팅층은 두께가 0.1 내지 0.3㎛이고, 상기 크롬코팅층은 두께가 0.2 내지 0.4㎛가 되도록 형성되는 것이 바람직하다.It is preferable that the gold coating layer has a thickness of 0.1 to 0.3 탆 and the chromium coating layer has a thickness of 0.2 to 0.4 탆.

상기 보호층은 이산화 규소를 증착하여 형성하되, 상기 절연층으로부터 보호층의 상단까지의 두께는 0.9 내지 1.1㎛인 것이 바람직하다.It is preferable that the protective layer is formed by depositing silicon dioxide, and the thickness from the insulating layer to the top of the protective layer is 0.9 to 1.1 탆.

상기 기판부는 상기 히터로부터의 열흐름을 상기 서모파일로 집중시키기 위해 상기 절연층과 서모파일, 히터가 형성된 일면과 대향되는 대향면에 식각 형성되는 캐비티를 포함하는 것이 바람직하다.Preferably, the substrate portion includes a cavity formed by etching the insulating layer, the thermopile, and the opposed surface opposed to the one surface on which the heater is formed to concentrate heat flow from the heater into the thermopile.

본 발명의 바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계의 제조방법은 실리콘으로 형성되는 웨이퍼의 일면 또는 양면 모두를 폴리싱한 기판부를 형성하는 단계, 상기 기판부의 적어도 일면에 절연층을 증착하는 단계, 상기 절연층 위에 상호 이격되는 두 개의 서모파일과, 상기 절연층 위에 상기 이격된 서모파일의 사이에 위치하며, 교류전원을 인가받아 교류가열을 하는 히터를 형성하는 단계, 상기 서모파일 및 상기 히터를 덮도록 상기 절연층 위에 형성되는 보호층을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a multi-purpose micro-calorimeter for a biosample according to the present invention includes the steps of forming a polished substrate portion on one or both surfaces of a wafer formed of silicon, depositing an insulating layer on at least one surface of the substrate portion, The method comprising the steps of: forming two thermocouples spaced apart from one another and spaced apart thermopiles on the insulating layer, the thermocouples forming a heater for applying alternating current to the thermopile and the heater, To form a protective layer formed on the substrate.

상기 서모파일과 히터가 형성되어 있는 상기 기판부의 일면에 대향되는 기판부의 타측에 기판부를 식각하여 캐비티를 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.And forming a cavity by etching the substrate portion on the other side of the substrate portion opposite to the one surface of the substrate portion on which the thermopile and the heater are formed.

상기 절연층을 증착하는 단계는 상기 기판부에 이산화규소를 증착하여 제1 절연부을 형성하는 단계와, 상기 제1 절연부에 질화규소를 증착하여 제2 절연부을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제1 절연부 및 제2 절연부는 각각 이산화규소와 질화규소를 열에너지를 이용한 화학기상증착방법(Chemical Vapor Deposition)을 이용하여 증착할 수 있으며, 상기 제1 절연부는 두께가 0.7 내지 0.9㎛이고, 상기 제2 절연부는 두께가 0.2 내지 0.4㎛가 되도록 증착되는 것이 바람직하다.Depositing the insulating layer includes depositing silicon dioxide on the substrate portion to form a first insulating portion and depositing silicon nitride on the first insulating portion to form a second insulating portion, The insulating portion and the second insulating portion may be deposited using a chemical vapor deposition method using thermal energy of silicon dioxide and silicon nitride, respectively, wherein the first insulating portion has a thickness of 0.7 to 0.9 mu m, The portion is preferably deposited to have a thickness of 0.2 to 0.4 mu m.

상기 서모파일을 형성하는 단계는 상기 절연층의 상부에 소정간격 이격되도록 금코팅층을 형성하고, 양 단부가 상기 이격된 금코팅층에 적층되도록 크롬코팅층을 형성하되, 상기 서모파일을 형성하는 단계는 에스(S)자 패턴의 제1 포토레지스트층을 상기 절연층 위에 일방향으로 나열하여 연속 형성하는 단계와, 상기 제1 포토레지스트층 위에 금을 증착하여 금코팅층을 형성하는 단계와, 상기 제1 포토레지스트층을 세척제를 이용해 제거하여 상기 절연층 위에 상기 금코팅층만 남기는 단계와, 상기 이격되어 있는 금코팅층들을 연결하는 제2 포토레지스트층을 상기 절연층의 위에 연속 형성하는 단계와, 상기 제2 포토레지스트층 위에 크롬을 증착하여 크롬코팅층을 형성하는 단계와, 상기 제2 포토레지스트층을 세척제를 이용해 제거하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the step of forming the thermopile comprises forming a gold coating layer on the insulation layer at a predetermined interval and forming a chromium coating layer on both ends of the gold coating layer, A step of continuously forming a first photoresist layer of a (S) pattern on the insulating layer in one direction, depositing gold on the first photoresist layer to form a gold coating layer, Removing the gold coating layer on the insulating layer by using a cleaning agent and continuously forming a second photoresist layer on the insulating layer to connect the gold coatings spaced apart from each other, Depositing chromium on the layer to form a chromium coating layer; and removing the second photoresist layer using a cleaning agent Can.

상기 히터는 상기 제2 포토레지스트층 위에 크롬을 증착하여 크롬코팅층을 형성할 때, 상기 서모파일의 사이에 위치하도록 크롬이 증착되어 형성되는 것이 바람직하다.It is preferable that the heater is formed by depositing chromium so as to be positioned between the thermopiles when chromium is deposited on the second photoresist layer to form a chromium coating layer.

본 발명의 바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계는 교류 가열에 의한 온도응답진폭을 이용해 실시간으로 장시간의 열용량 변화를 측정할 수 있고, 이와 동시에 바이오 샘플에서 발생하는 발열량 및 흡열량을 측정할 수 있어 샘플의 열적 상태 변화를 정확하게 측정할 수 있다. The multi-purpose micrometer calorimeter for a bio sample of the present invention can measure a change in heat capacity over a long period of time in real time using the amplitude of temperature response by AC heating, and at the same time can measure the calorific value and the heat absorption amount generated in the bio sample, The state change can be accurately measured.

도 1은 본 발명에 따른 바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계의 일 실시예의 단면도,
도 2는 도 1의 바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계의 제작과정을 개략적으로 묘사한 개념도,
도 3은 도 1의 바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계 상에 바이오 샘플을 올려두고 발열량을 측정하는 상태를 개략적으로 표시한 개념도,
도 4는 히터에 입력되는 입력전류를 표시한 그래프,
도 5는 도 4의 입력전류가 히터에 입력된 후 서모파일에서 감지되는 신호를 표시한 그래프,
도 6은 도 5의 감지신호를 주파수 분석하여 DC 성분과 AC 성분의 진폭으로 나타낸 그래프,
도 7은 광밀도법을 통해 산출한 대장균 증식곡선 그래프,
도 8은 본 발명의 바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계를 통해 대장균의 배양시 측정된 AC 신호 그래프,
도 9는 본 발명의 바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계를 통해 대장균의 배양시 측정된 DC 신호 그래프이다.
1 is a cross-sectional view of one embodiment of a multipurpose micro-calorimeter for a bio sample according to the present invention,
FIG. 2 is a conceptual diagram schematically depicting a production process of the multi-purpose micro-calorimeter for biosample shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a conceptual view schematically showing a state in which a bio sample is placed on a multipurpose micro-calorimeter for biosample of FIG. 1 and a calorific value is measured;
4 is a graph showing an input current input to the heater,
FIG. 5 is a graph showing signals sensed in the thermopile after the input current of FIG. 4 is input to the heater,
FIG. 6 is a graph showing the amplitude of the DC component and the AC component by frequency analysis of the sensing signal of FIG. 5,
FIG. 7 is a graph showing an E. coli growth curve calculated by the optical density method,
FIG. 8 is a graph showing the AC signal measured when the E. coli was cultured through the multi-purpose micro calorimeter for the bio sample of the present invention,
9 is a graph of a DC signal measured when the E. coli was cultured through the multi-purpose micro calorimeter for the biosample of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계 및 이의 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. Hereinafter, a multi-purpose micro-calorimeter for a bio sample according to an embodiment of the present invention and a method of manufacturing the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are enlarged to illustrate the present invention in order to clarify the present invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a part or a combination thereof is described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계(1)는 실리콘 웨이퍼를 가공한 기판부(10)와, 기판부(10)에 증착되는 절연층(20), 절연층(20)의 상부에 증착되는 서모파일(30)과 히터(40), 서모파일(30)과 히터(40)를 덮는 보호층(50)을 포함한다.1, a multi-purpose micro-calorimeter 1 for a bio sample according to the present invention comprises a substrate 10 processed with a silicon wafer, an insulating layer 20 deposited on the substrate 10, an insulating layer 20 And a protective layer 50 covering the thermopile 30 and the heater 40, the thermopile 30 and the heater 40 deposited on the upper surface of the thermopile 30 and the heater 40.

상기 기판부(10)는 실리콘 웨이퍼의 양면을 폴리싱처리한 것이며, 후술하는 서모파일(30)과 히터(40)가 형성되는 일측면 만을 폴리싱할 수도 있다. 기판부(10)는 두께가 490 내지 510㎛가 되도록 형성된다.The substrate 10 may be polished on both sides of the silicon wafer and polished only on one side of the thermopile 30 and the heater 40 described below. The substrate portion 10 is formed to have a thickness of 490 to 510 탆.

상기 절연층(20)은 기판부(10)에 증착되어 형성되는데, 기판부(10)의 양측 또는 후술하는 서모파일(30)과 히터(40) 및 보호층(50)이 형성되는 일측에만 절연층(20)이 형성될 수 있다. The insulating layer 20 is formed on the substrate 10 by being deposited on both sides of the substrate 10 or only on one side where the thermopile 30 and the heater 40 and the protective layer 50, A layer 20 may be formed.

절연층(20)은 이산화규소를 증착하여 형성한 제1 절연부(21)와, 제1 절연부(21)의 상부에 질화규소를 증착하여 형성한 제2 절연부(22)를 포함한다. 절연층(20)이 상호 다른 재료인 이산화규소와 질화규소를 증착한 제1 절연부(21)와 제2 절연부(22)로 이루어져 절연효과가 증대된다. The insulating layer 20 includes a first insulating portion 21 formed by depositing silicon dioxide and a second insulating portion 22 formed by depositing silicon nitride on the first insulating portion 21. The insulating layer 20 is composed of the first insulating portion 21 and the second insulating portion 22 on which silicon dioxide and silicon nitride, which are mutually different materials, are deposited, and the insulating effect is increased.

상기 제1 절연부(21)와 제2 절연부(22)는 화학기상증착방법(Chemical Vapor Deposition)을 이용하여 증착할 수 있는데, 열에너지를 이용하는 화학기상 증착방법인 LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)방법으로 증착되는 것이 바람직하지만, 플라즈마 에너지를 이용하는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Depostion) 방법이 적용될 수도 있다.The first insulation part 21 and the second insulation part 22 can be deposited using a chemical vapor deposition method. The LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) method, which is a chemical vapor deposition method using thermal energy, Method, a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method using plasma energy may be applied.

상기 제1 절연부(21)는 0.7 내지 0.9㎛이고, 상기 제2 절연부(22)는 0.2 내지 0.4㎛의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.It is preferable that the first insulation portion 21 has a thickness of 0.7 to 0.9 탆 and the second insulation portion 22 has a thickness of 0.2 to 0.4 탆.

상기 서모파일(30)은 상기 절연층(20) 위에 증착되는 것으로, 후술하는 히터(40)를 중심으로 양측에 각각 하나씩 두 개가 형성되며, 금코팅층(31)과 크롬코팅층(32)이 번갈아가며 증착되어 형성된다. 절연층(20)의 형성 후에 포토레지스트를 이용하여 금과 크롬을 각각 증착한다. 금코팅층(31)은 에스(S)자 형상의 패턴이 연속해서 형성되어 있는 포토레지스트를 이용해 도 1의 단면도 상에서 보는 바와 같이 상호 소정 간격 이격되도록 증착되어 있다. The thermopiles 30 are deposited on the insulating layer 20 and are formed on the both sides of the heater 40. The gold coating layer 31 and the chromium coating layer 32 alternate with each other Deposited. After the formation of the insulating layer 20, gold and chromium are deposited using photoresist, respectively. The gold coating layer 31 is deposited so as to be spaced apart from each other by a predetermined distance as shown in a cross-sectional view of FIG. 1 by using a photoresist in which S-shaped patterns are continuously formed.

금코팅층(31)의 형성 후 크롬코팅층(32)을 형성할 패턴이 형성되어 있는 포토레지스트를 이용해 크롬을 증착하면, 도시된 것처럼 크롬코팅층(32)의 양단부가 금코팅층(31)의 상부에 접합되고, 금코팅층(31)의 사이를 연결하도록 증착이 이루어진다. When the chromium is deposited using the photoresist in which the pattern for forming the chromium coating layer 32 is formed after the gold coating layer 31 is formed, both ends of the chromium coating layer 32 are bonded to the upper portion of the gold coating layer 31 And deposition is carried out so as to connect the gold coating layer 31 to each other.

상기 금코팅층(31)은 두께가 0.1 내지 0.3㎛이고, 상기 크롬코팅층(32)은 두께가 0.2 내지 0.4㎛가 되도록 형성되는 것이 바람직하다.It is preferable that the gold coating layer 31 has a thickness of 0.1 to 0.3 μm and the chromium coating layer 32 has a thickness of 0.2 to 0.4 μm.

상기 히터(40)는 상기 서모파일(30)의 형성을 위해 크롬코팅층(32)을 형성하는 과정에서 양측 서모파일(30)의 사이에 크롬을 증착하여 형성한다. 상기 히터(40)는 교류전원이 입력되어 바이오 샘플(2)을 교류가열한다.The heater 40 is formed by depositing chromium between the two thermo files 30 in the process of forming the chrome coating layer 32 for forming the thermo file 30. The heater 40 receives AC power to heat the bio sample 2 by AC.

상기 보호층(50)은 상기 서모파일(30)과 히터(40)의 증착후 서모파일(30)과 히터(40)를 덮어 노출되지 않도록 하는 것으로, 절연층(20)과 서모파일(30) 및 히터(40)의 상부에 이산화규소를 증착하여 형성한다.The protective layer 50 prevents the thermopile 30 and the heater 40 from being exposed by covering the thermopile 30 and the heater 40 after the evaporation of the thermopile 30 and the heater 40. The insulating layer 20 and the thermopile 30, And silicon dioxide is deposited on the heater 40.

상기 보호층(50)은 서모파일(30)과 히터(40)를 충분히 덮을 수 있어야 하므로, 상기 절연층(20)으로부터 보호층(50)의 상단까지의 두께는 0.9 내지 1.1㎛인 것이 바람직하다.The thickness of the protective layer 50 from the insulating layer 20 to the top of the protective layer 50 is preferably 0.9 to 1.1 탆 so that the protective layer 50 can sufficiently cover the thermopile 30 and the heater 40 .

아울러 상기 서모파일(30)과 히터(40) 및 보호층(50)이 형성되어 있지 않은 기판의 타측은 식각을 통해 캐비티(60)를 형성한다. 도 1의 단면도 상에서 기판부(10)의 하부에 캐비티(60)를 형성함으로써 히터(40)로부터의 열흐름을 센서부로 집중시킬 수 있다.The other side of the substrate on which the thermopile 30, the heater 40 and the protective layer 50 are not formed forms a cavity 60 through etching. 1, the heat flow from the heater 40 can be concentrated to the sensor portion by forming the cavity 60 in the lower portion of the substrate portion 10. [

도 2를 참조하여 본 발명의 바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계(1)의 제조방법을 설명한다.A method of manufacturing the multipurpose micro-calorimeter 1 for a biosample according to the present invention will be described with reference to FIG.

(a): 먼저 실리콘으로 형성되는 웨이퍼의 일면 또는 양면 모두를 폴리싱한 기판부(10)를 형성한다.(a) First, the substrate 10 is polished on one or both surfaces of a wafer formed of silicon.

이후 절연층(20)을 형성하는데, 기판부(10)의 양측 또는 후술하는 서모파일(30)과 히터(40)가 형성되는 일측에 절연층(20)을 형성할 수 있다.The insulating layer 20 may be formed on both sides of the substrate 10 or on one side of the thermopile 30 and the heater 40 which will be described later.

(b): 절연층(20)의 형성을 위해 먼저 기판부(10)에 이산화규소를 증착하여 제1 절연부(21)를 형성한다. 이때 이산화규소는 열에너지를 이용한 화학기상증착방법(LPCVD)을 적용하는 것이 바람직하며, 제1 절연부(21)의 두께는 0.7 내지 0.9㎛가 되도록 형성한다.(b): In order to form the insulating layer 20, silicon dioxide is first deposited on the substrate portion 10 to form the first insulating portion 21. At this time, it is preferable to apply a chemical vapor deposition method (LPCVD) using thermal energy, and the thickness of the first insulation part 21 is formed to be 0.7 to 0.9 mu m.

(c): 제1 절연부(21)의 형성 후, 제2 절연부(22)를 증착한다. 제2 절연부(22)는 질화규소를 증착하여 형성하는데, 제2 절연부(22) 역시 열에너지를 지용한 화학기상증착방법을 잉요해 증착하는 것이 바람직하다. 제2 절연부(22)의 두께는 0.2 내지 0.4㎛가 되도록 형성한다.(c): After forming the first insulating portion 21, the second insulating portion 22 is deposited. The second insulating portion 22 is formed by depositing silicon nitride. The second insulating portion 22 is also preferably formed by impregnating a chemical vapor deposition method using thermal energy. The thickness of the second insulating portion 22 is 0.2 to 0.4 mu m.

상기 제1 절연부(21)와 제2 절연부(22)는 열에너지를 이용한 화학기상증착방법으로 증착하는 것이 바람직하지만 플라즈마 에너지를 이용하는 화학기상증착방법(PECVD)을 적용할 수도 있다.The first insulating portion 21 and the second insulating portion 22 are preferably deposited by a chemical vapor deposition method using thermal energy, but a chemical vapor deposition method (PECVD) using plasma energy may also be applied.

상기 절연층(20)이 형성된 후에는 서모파일(30)과 히터(40)를 형성한다.After the insulating layer 20 is formed, a thermopile 30 and a heater 40 are formed.

특히 서모파일(30)은 금과 크롬을 번갈아가며 코팅하여 형성하는데, 이를 위해 포토레지스트를 이용한다.In particular, the thermopile (30) is formed by alternately coating gold and chromium, using a photoresist.

(d): 절연층(20)의 상부에 금코팅층(31)을 형성하기 위해 제1 포토레지스트(71)를 형성한다. 상기 제1 포토레지스트(71)에는 에스(S)자 패턴이 형성되어 있으며, 이때문에 도 1의 단면도에서 보는 것처럼 금 코팅층이 증착되었을 때, 단면도 상에서 금 코팅층이 소정간격 이격되어 있다.(d): A first photoresist 71 is formed to form a gold coating layer 31 on the insulating layer 20. As shown in the cross-sectional view of FIG. 1, when the gold coating layer is deposited, the gold coating layer is spaced apart from the gold coating layer by a predetermined distance on the first photoresist 71.

(e): 이와 같이 금코팅층(31)이 형성될 수 있도록 제1 포토레지스트(71)를 형성한 다음 금을 0.1 내 0.3㎛ 두께로 증착한다.(e): The first photoresist 71 is formed so that the gold coating layer 31 is formed, and then gold is deposited to a thickness of 0.3 탆 within 0.1.

(f): 금코팅층(31)을 증착한 후 세척제를 이용해 포토레지스트를 제거한다. 그러면 도시된 것처럼 금코팅층(31)이 절연층(20)의 상부에 증착된 상태가 된다.(f): After depositing the gold coating layer 31, the photoresist is removed using a cleaning agent. Then, the gold coating layer 31 is deposited on the insulating layer 20 as shown in FIG.

(g): 이후 크롬코팅층(32)의 증착을 위해 제2 포토레지스트(72)를 형성한다. 이 때 제2 포토레지스트(72)에는 크롬코팅층(32)의 형성을 위한 패턴과 히터(40)의 형성을 위한 패턴이 형성되어 있다.(g): A second photoresist 72 is then formed for the deposition of the chrome coating layer 32. At this time, a pattern for forming the chromium coating layer 32 and a pattern for forming the heater 40 are formed in the second photoresist 72.

(h): 제2 포토레지스트(72) 상에 크롬을 0.2 내지 0.4㎛ 두께로 증착한 다음, (i): 제2 포토레지스트(72)를 세척제를 이용해 제거하면 절연층(20)의 상부에 금코팅층(31)과 크롬코팅층(32)으로 이루어진 서모파일(30) 및 서모파일(30)들의 사이에 위치하는 히터(40)가 남는다.(h): chromium is deposited on the second photoresist 72 to a thickness of 0.2 to 0.4 탆, (i) the second photoresist 72 is removed using a cleaning agent, A thermopile 30 comprised of a gold coating layer 31 and a chromium coating layer 32 and a heater 40 positioned between the thermopiles 30 remain.

(j): 이후 절연층(20)의 상부에 서모파일(30)과 히터(40)를 덮을 수 있도록 이산화규소를 열에너지를 이용한 화학기상증착방법을 이용해 0.9 내지 1.1㎛ 두께로 증착해 보호층(50)을 형성하며, 기판부(10)의 하부측에는 캐비티(60)를 형성한다. 이때, 캐비티(60)의 형성을 위해 기판부(10)를 식각하기 위해 수산화칼륨(KOH)을 식각액으로 하는 습식 식각방법, 예컨대 반응성 이온 에칭(RIE: Reactive Ion Etching)방법이 이용된다. 상기 식각액으로는 수산화칼륨 외에도 염산, 질산, 수산화나트륨, 황산, 인산, 산화크롬 등도 사용될 수 있다. (j): Silicon dioxide is deposited to a thickness of 0.9 to 1.1 탆 by a chemical vapor deposition method using thermal energy so as to cover the thermopile 30 and the heater 40 on the upper part of the insulating layer 20, And a cavity 60 is formed on the lower side of the substrate unit 10. [ In order to form the cavity 60, a wet etching method using potassium hydroxide (KOH) as an etching solution, for example, a reactive ion etching (RIE) method is used to etch the substrate 10. In addition to potassium hydroxide, hydrochloric acid, nitric acid, sodium hydroxide, sulfuric acid, phosphoric acid, and chromium oxide may be used as the etchant.

이러한 본 발명의 바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계(1)는 도 3에 도시되어 있는 것처럼 ㎕단위의 극소량의 바이오 샘플(2)을 보호층(50)의 상부에 안착시킨 후 히터(40)를 통해 교류가열을 실시한다.The multipurpose micro-calorimeter 1 for a biosample according to the present invention is a micro-calorimeter for biosamples 1, in which a very small amount of biosamples 2 in units of μL are placed on top of a protective layer 50 as shown in FIG. 3, Heat is applied.

히터(40)에 교류전류(ωv)를 가하면, 발열량은 줄히팅 효과에 의해 두 배의 주파수(2ωv)에서 진동하게 된다.Applying an alternating current (ω v) a heater 40, a heating value oscillates at twice the frequency (2ω v) by the Joule heating effect.

이를 수식으로 표현하면 다음과 같다.This can be expressed as follows.

Figure 112017012381108-pat00001
Figure 112017012381108-pat00001

이때, 서모파일(30)에서 발생하는 열전전압신호는 바이오 샘플(2)과 기판부(10)의 외곽부 온도차에 비례하고, 바이오 샘플(2)에서 발생하는 열유속 신호를 포함한다.At this time, the thermoelectric voltage signal generated in the thermopile 30 is proportional to the temperature difference between the bio sample 2 and the outer portion of the substrate portion 10, and includes a heat flux signal generated in the bio sample 2.

이를 수식으로 표현하면 다음과 같다.This can be expressed as follows.

Figure 112017012381108-pat00002
Figure 112017012381108-pat00002

이 열유속 신호는 2ωv 주파수의 AC 성분과 DC 성분으로 분리하여 분석할 수 있는데, AC 성분은 바이오 샘플(2)의 열용량의 변화를, DC 성분은 샘플의 발열량 변화를 나타내며, 이를 수식으로 표현하면 다음과 같다.This heat flux signal can be analyzed by separating into an AC component and a DC component at a frequency of 2? V. The AC component represents the change of the heat capacity of the bio sample 2 and the DC component represents the change of the calorific value of the sample. As follows.

Figure 112017012381108-pat00003
Figure 112017012381108-pat00003

예를 들어 도 4와 같이 0.2mA, 0.1Hz의 교류전류가 히터(40)에 인가되면 이를 통해 감지되는 열유속 신호는 도 5와 같이 0.2Hz의 교류신호가 옵셋된 형태로 나타나게 된다.For example, when an alternating current of 0.2 mA and 0.1 Hz is applied to the heater 40 as shown in FIG. 4, the heat flux signal sensed through the heater 40 appears as an AC signal of 0.2 Hz offset as shown in FIG.

이때 열유속 신호를 주파수 분석(FFT)하면, 도 6과 같이 DC 성분과 AC 성분의 진폭으로 나타낼 수 있으며, 이를 통해 바이오 샘플(2)의 발열량과 열용량의 변화를 동시에 측정할 수 있다.At this time, if the heat flux signal is frequency-analyzed (FFT), it can be represented by the amplitudes of the DC component and the AC component as shown in FIG. 6, and the change of the calorific value and the heat capacity of the bio sample 2 can be simultaneously measured.

이와 같은 방법을 이용해 배양액(LB medium) 내에서 대장균(E.coli)이 증식될 때, 개체수의 증가와 이에 따른 발열량의 증가를 동시에 측정하여 개체수의 증가에 따른 발열량의 변화를 정확하게 파악할 수 있다.When E. coli is proliferated in culture medium (LB medium) using this method, the increase in the number of individuals and the increase in the calorific value can be simultaneously measured, so that the change in the caloric value due to the increase in the number of individuals can be grasped accurately.

즉, 광밀도법(UV spectrometer)를 이용해 시간에 따른 대장균의 농도를 측정하면 도 7과 같은 대장균의 증식곡선을 얻을 수 있다. 본 그래프에서는 상온에서의 측정을 시작한 후 7시간이 지나면서 급격한 개체수 증가가 발생함을 볼 수 있다. 이 결과를 기준으로 동일 샘플을 본 발명의 바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계(1)를 통해 측정결과를 비교하였다.That is, by measuring the concentration of E. coli with time using a UV spectrometer, the growth curve of E. coli as shown in FIG. 7 can be obtained. In this graph, it can be seen that the abrupt increase of population occurs after 7 hours from the start of measurement at room temperature. Based on this result, the same sample was compared with the measurement result through the multi-purpose micro calorimeter (1) for a biosample of the present invention.

앞서 설명한 바와 같이 마이크로 열량계의 출력신호는 주파수 분석을 거친 후 AC 신호와 DC 신호로 분리할 수 있다. As described above, the output signal of the micro calorimeter can be separated into AC signal and DC signal after frequency analysis.

AC 신호는 도 8과 같이 시간에 따른 진폭변화를 나타내는데, 측정 초기에는 개체수 증가가 미비한 대신 배양액의 증발에 따른 부피감소가 나타나므로 AC 신호의 진폭은 증가한다. 하지만 급격한 개체수 증가 이후 배양액 내의 대장균 번식에 의해 AC 신호의 진폭이 감소함을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 8, the AC signal shows a change in amplitude with time. At the beginning of the measurement, the amplitude of the AC signal increases because the increase in the number of the population is insignificant, but the volume decreases due to evaporation of the culture liquid. However, it can be confirmed that the amplitudes of the AC signals are decreased by the growth of E. coli in the culture medium after the rapid increase of the population.

아울러 DC 신호는 도 9와 같은 측정결과를 나타내는데, 측정 초기에는 개체수가 적어서 대장균의 발열량 대신 배양액의 증발에 따른 잠열의 영향으로 DC 신호가 감소하지만, 급격한 개체수 증가 이후 대장균의 발열량이 DC 신호의 증가로 나타남을 확인할 수 있다.In addition, the DC signal shows the measurement result as shown in FIG. 9. Since the number of the population is small at the initial stage of measurement, the DC signal decreases due to the latent heat caused by the evaporation of the culture liquid instead of the calorific value of the E. coli. However, As shown in Fig.

이렇게 본 발명의 바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계(1)는 바이오 샘플(2)의 개체수와 발열량을 동시에 측정할 수 있으며, 이를 통해 바이오 샘플(2)의 정확한 신진대사량을 측정하고, 이를 토대로 미생물의 활성도, 생존도, 성장상태 등을 정확하게 확인할 수 있다. 또한 액체 바이오샘플의 경우 증발잠열과 증발량을 동시에 측정함으로써 증발이 샘플의 발열량과 열용량에 미치는 영향을 정확하게 평가할 수 있다.The multipurpose micro calorimeter 1 for a biosample according to the present invention can simultaneously measure the number of individuals and the calorific value of the biosample 2 to measure the accurate metabolism of the biosample 2, , Survival rate, growth state, and so on. In the case of liquid biosamples, the latent heat of evaporation and the amount of evaporation can be measured at the same time, so that the influence of evaporation on the calorific value and the heat capacity of the sample can be accurately evaluated.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.The description of the disclosed embodiments is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present invention. Various modifications to these embodiments will be readily apparent to those skilled in the art, and the generic principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the invention. Thus, the present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features presented herein.

1: 바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계
2: 바이오 샘플
10: 기판부
20: 절연층
21: 제1 절연부 22: 제2 절연부
30: 서모파일
31: 금코팅층 32: 크롬코팅층
40: 히터
50: 보호층
60: 캐비티
71: 제1 포토레지스트 72: 제2 포토레지스트
1: Multi-purpose micro calorimeter for bio sample
2: Biosample
10:
20: Insulation layer
21: first insulation part 22: second insulation part
30: Thermopile
31: gold coating layer 32: chromium coating layer
40: heater
50: Protective layer
60: cavity
71: first photoresist 72: second photoresist

Claims (15)

웨이퍼의 일면 또는 양면 모두를 폴리싱한 기판부;
상기 기판부에 증착되며 서로 다른 둘 이상의 화합물층으로 이루어지는 절연층;
상기 절연층의 상부에 상호 소정간격 이격되도록 증착되는 두 개의 서모파일;
상기 서모파일의 사이에 위치하도록 상기 절연층의 상부에 형성되며, 교류 전류가 인가되는 히터;
상기 절연층과 서모파일 및 히터를 덮도록 상기 절연층의 상부에 형성되는 보호층;을 구비하며,
상기 히터는 상기 보호층의 상부에 안착되는 바이오 샘플을 교류가열하도록 형성되고,
상기 히터에 인가되는 교류 전류는, 상기 바이오 샘플에 의한 열유속 신호의 발생을 위해 이용되고,
상기 열유속 신호는, AC(alternating current) 신호와 DC(direct current)로 분리되며,
상기 AC 신호의 진폭 변화량과 상기 DC 신호의 진폭 변화량은, 상기 바이오 샘플의 개체수와 열용량 및 발열량을 동시에 측정하기 위해 이용되는 것을 특징으로 하는
바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계.
A substrate portion polished on one or both surfaces of the wafer;
An insulating layer deposited on the substrate portion and made of two or more different compound layers;
Two thermopiles deposited on the insulating layer to be spaced apart from each other by a predetermined distance;
A heater formed on the insulating layer so as to be positioned between the thermo files and to which an alternating current is applied;
And a protective layer formed on the insulating layer to cover the insulating layer, the thermopile, and the heater,
Wherein the heater is formed to alternately heat the bio sample placed on the top of the protective layer,
The alternating current applied to the heater is used for generating a heat flux signal by the bio sample,
The heat flux signal is divided into an alternating current (AC) signal and a direct current (DC)
Wherein the amplitude change amount of the AC signal and the amplitude change amount of the DC signal are used for simultaneously measuring the number of the biosamples, the heat capacity and the calorific value
Multi-purpose microcalorimeter for bio-samples.
제 1항에 있어서,
상기 절연층은 상기 기판부의 상면에 이산화규소를 증착하여 형성된 제1 절연부와,
상기 제1 절연부의 상부에 질화규소를 증착하여 형성된 제2 절연부를 포함하는 것을 특징으로 하는
바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계.
The method according to claim 1,
Wherein the insulating layer includes a first insulating portion formed by depositing silicon dioxide on an upper surface of the substrate portion,
And a second insulating portion formed by depositing silicon nitride on the first insulating portion.
Multi-purpose microcalorimeter for bio-samples.
제 2항에 있어서,
상기 제1 절연부는 0.7 내지 0.9㎛이고, 상기 제2 절연부는 0.2 내지 0.4㎛의 두께를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는
바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계.
3. The method of claim 2,
Wherein the first insulating portion has a thickness of 0.7 to 0.9 탆 and the second insulating portion has a thickness of 0.2 to 0.4 탆.
Multi-purpose microcalorimeter for bio-samples.
제 1항에 있어서,
상기 서모파일은 금코팅층과 크롬코팅층을 포함하되,
상기 금코팅층은 소정간격 이격되어 있고, 상기 크롬코팅층은 양단부가 상기 금코팅층의 상부에 적층되고, 금코팅층의 사이에서는 상기 절연층의 상면에 증착되어 형성된 것을 특징으로 하는
바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계.
The method according to claim 1,
Wherein the thermopile comprises a gold coating layer and a chromium coating layer,
Wherein the gold coating layer is spaced apart by a predetermined distance and both ends of the chromium coating layer are laminated on the gold coating layer and deposited on the upper surface of the insulating layer between the gold coating layers
Multi-purpose microcalorimeter for bio-samples.
제 4항에 있어서,
상기 금코팅층은 두께가 0.1 내지 0.3㎛이고, 상기 크롬코팅층은 두께가 0.2 내지 0.4㎛가 되도록 형성된 것을 특징으로 하는
바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계.
5. The method of claim 4,
Wherein the gold coating layer has a thickness of 0.1 to 0.3 탆 and the chromium coating layer has a thickness of 0.2 to 0.4 탆.
Multi-purpose microcalorimeter for bio-samples.
제 1항에 있어서,
상기 보호층은 이산화 규소를 증착하여 형성하되, 상기 절연층으로부터 보호층의 상단까지의 두께는 0.9 내지 1.1㎛인 것을 특징으로 하는
바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계.
The method according to claim 1,
Wherein the protective layer is formed by depositing silicon dioxide, and the thickness from the insulating layer to the top of the protective layer is 0.9 to 1.1 탆.
Multi-purpose microcalorimeter for bio-samples.
제 1항에 있어서,
상기 기판부는 상기 히터로부터의 열흐름을 상기 서모파일로 집중시키기 위해 상기 절연층과 서모파일, 히터가 형성된 일면과 대향되는 대향면에 식각 형성되는 캐비티를 포함하는 것을 특징으로 하는
바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계.
The method according to claim 1,
Wherein the substrate portion includes a cavity formed by etching the insulating layer, the thermopile, and the opposed surface opposed to the one surface on which the heater is formed, so as to concentrate heat flow from the heater on the thermopile
Multi-purpose microcalorimeter for bio-samples.
실리콘으로 형성되는 웨이퍼의 일면 또는 양면 모두를 폴리싱한 기판부를 형성하는 단계;
상기 기판부의 적어도 일면에 절연층을 증착하는 단계;
상기 절연층 위에 상호 이격되는 두 개의 서모파일과, 상기 절연층 위에 상기 이격된 서모파일의 사이에 위치하며, 교류전원을 인가받아 바이오 샘플을 교류가열을 하는 히터를 형성하는 단계;
상기 서모파일 및 상기 히터를 덮도록 상기 절연층 위에 형성되는 보호층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 히터에 인가되는 교류전원은, 상기 바이오 샘플에 의한 열유속 신호의 발생을 위해 이용되고,
상기 열유속 신호는, AC(alternating current) 신호와 DC(direct current) 신호로 분리되며,
상기 AC 신호의 진폭 변화량과 상기 DC 신호의 진폭 변화량은, 상기 바이오 샘플의 개체수와 열용량 및 발열량을 동시에 측정하기 위해 이용되는 것을 특징으로 하는
바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계의 제조방법.
Forming a polished substrate portion on one or both sides of a wafer formed of silicon;
Depositing an insulating layer on at least one side of the substrate portion;
Forming a heater between the two thermopiles spaced apart from each other on the insulating layer and between the thermopiles separated on the insulating layer and applying alternating current power to heat the bio sample with alternating current;
Forming a protective layer on the insulating layer to cover the thermopile and the heater,
The AC power source applied to the heater is used for generating a heat flux signal by the bio sample,
The heat flux signal is divided into an alternating current (AC) signal and a direct current (DC) signal,
Wherein the amplitude change amount of the AC signal and the amplitude change amount of the DC signal are used for simultaneously measuring the number of the biosamples, the heat capacity and the calorific value
A method for manufacturing a multipurpose micro calorimeter for a bio sample.
제 8항에 있어서,
상기 서모파일과 히터가 형성되어 있는 상기 기판부의 일면에 대향되는 기판부의 타측에 기판부를 식각하여 캐비티를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계의 제조방법.
9. The method of claim 8,
Further comprising the step of forming a cavity by etching the substrate portion on the other side of the substrate portion opposite to the one surface of the substrate portion on which the thermo file and the heater are formed
A method for manufacturing a multipurpose micro calorimeter for a bio sample.
제 8항에 있어서,
상기 절연층을 증착하는 단계는 상기 기판부에 이산화규소를 증착하여 제1 절연부을 형성하는 단계와,
상기 제1 절연부에 질화규소를 증착하여 제2 절연부을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계의 제조방법.
9. The method of claim 8,
The step of depositing the insulating layer may include depositing silicon dioxide on the substrate portion to form a first insulating portion,
And depositing silicon nitride on the first insulating portion to form a second insulating portion
A method for manufacturing a multipurpose micro calorimeter for a bio sample.
제 10항에 있어서,
상기 제1 절연부 및 제2 절연부는 각각 이산화규소와 질화규소를 열에너지를 이용한 화학기상증착방법(Chemical Vapor Deposition)을 이용하여 증착하는 것을 특징으로 하는
바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계의 제조방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the first insulating portion and the second insulating portion are formed by depositing silicon dioxide and silicon nitride using a chemical vapor deposition method using thermal energy, respectively
A method for manufacturing a multipurpose micro calorimeter for a bio sample.
제 11항에 있어서,
상기 제1 절연부는 두께가 0.7 내지 0.9㎛이고, 상기 제2 절연부는 두께가 0.2 내지 0.4㎛가 되도록 증착 형성된 것을 특징으로 하는
바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계의 제조방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the first insulating portion has a thickness of 0.7 to 0.9 탆 and the second insulating portion has a thickness of 0.2 to 0.4 탆.
A method for manufacturing a multipurpose micro calorimeter for a bio sample.
제 8항에 있어서,
상기 서모파일을 형성하는 단계는 상기 절연층의 상부에 소정간격 이격되도록 금코팅층을 형성하고, 양 단부가 상기 이격된 금코팅층에 적층되도록 크롬코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는
바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계의 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the step of forming the thermopile comprises forming a gold coating layer on the insulating layer so as to be spaced apart by a predetermined distance and forming a chromium coating layer on both ends of the gold coating layer so as to be laminated on the gold coating layer
A method for manufacturing a multipurpose micro calorimeter for a bio sample.
제 13항에 있어서,
상기 서모파일을 형성하는 단계는 에스(S)자 패턴의 제1 포토레지스트층을 상기 절연층 위에 일방향으로 나열하여 연속 형성하는 단계와,
상기 제1 포토레지스트층 위에 금을 증착하여 금코팅층을 형성하는 단계와,
상기 제1 포토레지스트층을 세척제를 이용해 제거하여 상기 절연층 위에 상기 금코팅층만 남기는 단계와,
상기 이격되어 있는 금코팅층들을 연결하는 제2 포토레지스트층을 상기 절연층의 위에 연속 형성하는 단계와,
상기 제2 포토레지스트층 위에 크롬을 증착하여 크롬코팅층을 형성하는 단계와,
상기 제2 포토레지스트층을 세척제를 이용해 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계의 제조방법.
14. The method of claim 13,
The step of forming the thermopiles may include the steps of forming a first photoresist layer of S (S) pattern on the insulating layer in one direction,
Depositing gold on the first photoresist layer to form a gold coating layer;
Removing the first photoresist layer using a cleaning agent to leave only the gold coating layer on the insulating layer;
Continuously forming a second photoresist layer on the insulating layer, the second photoresist layer connecting the gold coating layers spaced apart from each other;
Depositing chromium on the second photoresist layer to form a chromium coating layer;
And removing the second photoresist layer using a cleaning agent.
A method for manufacturing a multipurpose micro calorimeter for a bio sample.
제 14항에 있어서,
상기 히터는 상기 제2 포토레지스트층 위에 크롬을 증착하여 크롬코팅층을 형성할 때, 상기 서모파일의 사이에 위치하도록 크롬이 증착되어 형성된 것을 특징으로 하는
바이오 샘플용 다목적 마이크로 열량계의 제조방법.
15. The method of claim 14,
Wherein the heater is formed by depositing chromium on the second photoresist layer so as to be positioned between the thermoresponses when the chromium coating layer is formed by depositing chromium on the second photoresist layer
A method for manufacturing a multipurpose micro calorimeter for a bio sample.
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