심준섭 교수(전자융합공학과), 포토리소그래피 없는 반도체 공정 기술 개발

- 고가의 포토리소그래피 공정 없이 미세한 패턴을 제작하여 바이오센서로 적용하는 기술 개발 -

- Biosensors and Bioelectronics 저널(JCR Q1 랭킹, Impact Factor: 10.7) 논문 게재 -

본교 전자융합공학과 심준섭 교수 연구팀은 고가의 포토리소그래피 공정 없이 미세한 금속 패턴을 제작할 수 있는 기술을 개발하고, 이를 바이오센서 개발에 적용하여 혈액 속 치매 마커의 농도를 높은 민감도로 측정하는데 성공했다. 심준섭 교수 연구팀은 이번에 개발된 개발된 기술을 통해 미세한 금속 패턴을 이용해 제작되는 고감도 바이오센서를 한번 사용하고 버릴 수 있는 일회용 제품 형태로 제작했다.

연구 결과는 바이오센서 분야의 세계적인 SCI 저널인 Biosensors and Bioelectronics 에 게재 되었다.

(참고 : https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0956566323007339)

미세한 금속 패턴을 제작하기 위해서는 포토리소그래피 공정이라는 여러 단계의 반도체 공정이 필요하다. 이와 같은 포토리소그래피 공정은 고가의 장비를 사용해야 하기 때문에 제작 비용이 비싸고 감광제(Photoresist)와 현상액(Developer)를 사용하기 때문에 환경 친화적이지도 않다. 하지만 혈액 속에 존재하는 극미량의 알츠하이머 치매 바이오마커를 측정하기 위해서는 높은 민감도를 가지는 바이오센서가 필요하기 때문에 민감도를 높일 수 있는 미세한 금속 패턴 제작이 매우 중요하다. 하지만 이렇게 개발된 바이오센서는 제조 가격이 비싸기 때문에 바이오센서를 이용한 질병 검사 비용이 비싸진다는 문제가 발생한다.

심준섭 교수 연구팀은 이러한 문제점을 해결하기 위해 미세한 패턴이 형성된 금형을 사용해 반복적으로 플라스틱 기판에 미세 패턴을 찍어낼 수 있도록 하였다. 그 후 플라스틱 기판을 금속 박막으로 코팅하고, 그 위에 테잎을 붙여 금속 박막이 테잎과 맞닿도록 하였다. 이때 미세 패턴이 형성된 곳은 기판안으로 패여있기 때문에 테잎과 닿지 않게되고 테잎을 떼어내게 되면 테잎과 닿지 않은 미세패턴에는 금속이 남아 있게 된다. 이를 통해 플라스틱 기판에 미세한 금속 패턴을 제작할 수 있었고, 이를 치매 진단을 위한 바이오센서에 적용하여 2종의 치매 마커를 각각 3.9 pg/ml과 7.81 pg/ml의 낮은 농도까지 측정할 수 있었다.

심준섭 교수는 "치매 마커를 측정할 수 있는 높은 민감도의 바이오센서를 한번 사용하고 버릴 수 있는 형태로 제작하기 위하여, 포토리소그래피가 필요없는 반도체 미세 패터닝 기술을 개발하였다. 개발된 기술은 바이오센서 뿐만 아니라 미세 금속 패턴이 요구되는 반도체, 디스플레이, 센서등 다양한 전자 기기 개발에 적용될 수 있다"고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 범부처전주기의료기기연구개발사업, 치매극복연구개발사업, 광운대학교 교내연구비 지원으로 수행되었고, 연구 결과는 Elsevier 출판사가 발간하는 세계적 학술지인 Biosensors and Bioelectronics (JCR Q1 랭킹, Impact Factor: 10.7)에 게재되었다.