광운대 심준섭 교수팀, 저렴하고 친환경적인 반도체 미세 금속패턴 제작 신기술 개발

광운대학교는 전자융합공학과 심준섭 교수 연구팀이 고가의 포토리소그래피(반도체 표면에 사진 인쇄 기술을 써서 집적 회로 패턴 따위를 만들어 넣는 기법) 공정 없이도 미세한 금속 패턴을 제작할 수 있는 기술을 개발하고, 이를 바이오센서에 적용해 혈액 속 치매 마커의 농도를 높은 민감도로 측정하는 데 성공했다고 15일 밝혔다.

혈액 속에 존재하는 극미량의 알츠하이머 치매 바이오마커를 측정하려면 높은 민감도의 바이오센서가 필요하기 때문에 민감도를 높일 수 있는 미세한 금속 패턴 제작이 매우 중요하다.

반도체에 미세한 금속 패턴을 제작하기 위해서는 포토리소그래피라는 여러 단계의 공정이 필요하다. 포토리소그래피 공정은 고가의 장비를 써야 해 제작 비용이 비싸다. 제작된 바이오센서는 물론 바이오센서를 이용한 질병 검사 비용도 비싸질 수밖에 없다. 또한 제작과정에 감광제와 현상액을 사용하므로 환경친화적이지도 않다.

심 교수 연구팀은 이런 문제점을 해결하기 위해 미세한 패턴이 형성된 금형을 사용해 반복적으로 플라스틱 기판에 미세 패턴을 찍어낼 수 있게 했다. 그 후 플라스틱 기판을 금속 박막으로 코팅하고 그 위에 테이프를 붙여 금속 박막이 테이프와 맞닿도록 했다. 이때 미세 패턴이 형성된 곳은 기판 안으로 패였기 때문에 테이프와 닿지 않고, 테이프를 떼어내면 테이프와 닿지 않은 미세패턴에는 금속이 남게 된다. 이를 통해 플라스틱 기판에 미세한 금속 패턴을 제작할 수 있었다. 연구팀은 이를 치매 진단용 바이오센서에 적용해 2종의 치매 마커를 ㎖당 각각 3.9피코그램(pg, 1pg=1조분의 1g)과 7.81pg의 낮은 농도까지 측정할 수 있었다.

연구팀은 이렇게 제작된 고감도 바이오센서를 일회용 제품 형태로 만들었다.

심 교수는 "치매 마커를 측정하는 높은 민감도의 바이오센서를 일회용 제품으로 제작하기 위해 새로운 반도체 미세 패터닝 기술을 개발했다"며 "개발된 기술은 바이오센서뿐 아니라 미세 금속 패턴이 요구되는 반도체, 디스플레이, 센서 등 다양한 전자기기 개발에 적용할 수 있다"고 말했다.

이번 연구 결과는 세계 최대 학술 출판사 엘스비어가 발간하는 학술지 '바이오센서와 바이오전자공학(Biosensors and Bioelectronics)'에 게재됐다.

이번 연구는 범부처전주기의료기기연구개발사업, 치매극복연구개발사업, 광운대 교내연구비 지원을 통해 수행됐다.