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스트레인 센서 및 이의 제조방법(Strain Sensors and Mothod for Fabricating the Same)

  • 기술번호 : KST2017017375
  • 담당센터 : 대전기술혁신센터
  • 전화번호 : 042-610-2279
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요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 개시 내용의 구체예에 따르면, 외력 또는 외부 압력의 작용 시 3차원적 구조를 갖는 센서 자체의 변형에 따른 저항 변화를 감지하는 방식으로 작동하여 다양한 분야, 예를 들면 세포의 거동을 모니터링을 수반하는 기술 분야에 효과적으로 적용할 수 있는 스트레인 센서 및 이의 제조방법이 개시된다.
Int. CL G01L 1/22 (2016.06.15) B81B 7/02 (2016.06.15) H01B 1/02 (2016.06.15) H01B 3/12 (2016.06.15) H01B 3/30 (2016.06.15) G01N 3/08 (2016.06.15) G01N 3/04 (2016.06.15)
CPC G01L 1/22(2013.01) G01L 1/22(2013.01) G01L 1/22(2013.01) G01L 1/22(2013.01) G01L 1/22(2013.01) G01L 1/22(2013.01) G01L 1/22(2013.01) G01L 1/22(2013.01) G01L 1/22(2013.01) G01L 1/22(2013.01)
출원번호/일자 1020160057040 (2016.05.10)
출원인 한국과학기술원
등록번호/일자
공개번호/일자 10-2017-0126682 (2017.11.20) 문서열기
공고번호/일자 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2016.05.10)
심사청구항수 22

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국과학기술원 대한민국 대전광역시 유성구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 배남호 대한민국 대전광역시 유성구
2 이석재 대한민국 대전광역시 유성구
3 이경균 대한민국 경상남도 창원시 진해구
4 김광희 대한민국 대전광역시 동구
5 유동은 대한민국 대전광역시 유성구
6 정순우 대한민국 대전광역시 서구
7 이문근 대한민국 대전광역시 서구
8 윤석오 대한민국 대전광역시 유성구
9 김용태 대한민국 세종특별자치시 마음안로 **,

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 노철호 대한민국 경기도 성남시 분당구 판교역로 ***, 에스동 ***호(삼평동,에이치스퀘어)(특허법인도담)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 한국과학기술원 대전광역시 유성구
번호, 서류명, 접수/발송일자, 처리상태, 접수/발송일자의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 행정처리 표입니다.
번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2016.05.10 수리 (Accepted) 1-1-2016-0444940-39
2 [출원서등 보정]보정서
[Amendment to Patent Application, etc.] Amendment		 2016.05.24 수리 (Accepted) 1-1-2016-0496882-31
3 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search		 2017.02.10 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
4 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search		 2017.04.11 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-6-2017-0057599-44
5 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2017.04.20 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2017-0284758-08
6 [지정기간연장]기간연장(단축, 경과구제)신청서
[Designated Period Extension] Application of Period Extension(Reduction, Progress relief)		 2017.06.20 수리 (Accepted) 1-1-2017-0588744-64
7 [지정기간연장]기간연장(단축, 경과구제)신청서
[Designated Period Extension] Application of Period Extension(Reduction, Progress relief)		 2017.07.19 수리 (Accepted) 1-1-2017-0691527-57
8 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2017.08.08 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2017-0763543-00
9 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2017.08.08 수리 (Accepted) 1-1-2017-0763528-14
10 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2017.12.29 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2017-0912076-87
11 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2018.02.27 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2018-0200095-87
12 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2018.02.27 수리 (Accepted) 1-1-2018-0200105-56
13 등록결정서
Decision to grant		 2018.07.31 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2018-0516429-57
14 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.04.24 수리 (Accepted) 4-1-2019-5081392-49
15 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2020.05.15 수리 (Accepted) 4-1-2020-5108396-12
16 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2020.06.12 수리 (Accepted) 4-1-2020-5131486-63
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
기판 상에 배열된 복수의 스트레인 센서 구조의 어레이를 포함하며,여기서, 상기 스트레인 센서 구조는,상기 기판 상에 위치하는 제1 전극 층;상기 기판 상에 위치하며 상기 제1 전극 층과 공간적으로 분리 형성되어 있는 제2 전극 층;상기 제1 전극 층 및 상기 제2 전극 층 각각에 전기적으로 접촉하고, 변형 가능하여 저항의 변화를 유도하는 도전성 또는 반도전성의 적어도 하나의 제1 로드 및 적어도 하나의 제2 로드; 및 상기 적어도 하나의 제1 로드 및 상기 적어도 하나의 제2 로드 각각의 상측 면에 의하여 지지되거나 상기 적어도 하나의 제1 로드 및 상기 적어도 하나의 제2 로드 각각의 상측 면과 일체화되어 있고, 외부 힘 또는 압력에 의하여 하측에 위치하는 적어도 하나의 제1 로드 및 적어도 하나의 제2 로드가 변형되도록 외부 힘 또는 압력의 작용 면을 제공하는 플레이트;를 포함하며,상기 적어도 하나의 제1 로드 및 상기 적어도 하나의 제2 로드는 각각 도판트를 함유하며, 이때 도판트의 농도는 5e19 at/㎤ 내지 5e21 at/㎤ 범위인 스트레인 센싱 시스템
2 2
제1항에 있어서, 상기 기판은 실리콘 기판, 석영 기판, 글래스 기판, 또는 세라믹 기판인 것을 특징으로 하는 스트레인 센싱 시스템
3 3
제1항에 있어서, 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층은 각각 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 텅스텐(W) 또는 이의 조합(또는 합금) 재질인 것을 특징으로 하는 스트레인 센싱 시스템
4 4
제1항에 있어서, 상기 제1 전극 층 및 상기 제2 전극 층은 절연층에 의하여 서로 절연되어 있는 것을 특징으로 하는 스트레인 센싱 시스템
5 5
제4항에 있어서, 상기 절연층은 SiO2, 포토레지스트, 폴리이미드, 파릴렌, 및 질화규소(Si3N4) 재료로부터 선택되며, 이들 재료를 단독으로 또는 조합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 스트레인 센싱 시스템
6 6
제1항에 있어서, 상기 기판 상과 제1 전극 층 사이에 절연층으로서 SiO2 층이 개재되며, 상기 개재되는 절연층의 두께는 50 내지 5000 nm 범위인 것을 특징으로 하는 스트레인 센싱 시스템
7 7
제4항에 있어서, 상기 제1 전극 층과 상기 절연층 사이, 그리고 상기 제2 전극 층과 상기 절연층 사이에 개재된 중간층을 더 포함하고, 상기 중간층은 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 스칸듐(Sc), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo) 또는 이의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스트레인 센싱 시스템
8 8
제7항에 있어서, 상기 제1 전극 층 및 상기 제2 전극 층 각각의 두께는 10 nm 내지 2 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 스트레인 센싱 시스템
9 9
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1 로드 및 상기 적어도 하나의 제2 로드 각각의 저항(resistance)은 100 MΩ 이하인 것을 특징으로 하는 스트레인 센싱 시스템
10 10
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1 로드 및 상기 적어도 하나의 제2 로드 각각의 단면 사이즈(직경)는 1 nm 내지 50 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 스트레인 센싱 시스템
11 11
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1 로드 및 상기 적어도 하나의 제2 로드 각각의 길이는 10 nm 내지 760 ㎛ 범위이고, 상기 제1 로드 및 상기 제2 로드 각각의 종횡비는 100:1 내지 5:1 범위인 것을 특징으로 하는 스트레인 센싱 시스템
12 12
제1항에 있어서, 상기 플레이트의 사이즈 및 두께는 10 nm 내지 100 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 스트레인 센싱 시스템
13 13
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1 로드 및 상기 적어도 하나의 제2 로드는 도핑된 폴리실리콘 재질인 것을 특징으로 하는 스트레인 센싱 시스템
14 14
a) 기판 표면에 제1 절연층을 형성하는 단계;b) 상기 기판 상에 형성된 제1 절연층의 표면의 일부 영역에 제1 전극 층을 형성하는 단계;c) 상기 제1 전극 층이 형성된 표면 상에 제2 절연층을 형성한 후에 평탄화하는 단계, 여기서 상기 제1 전극 층은 상기 평탄화된 제2 절연층 내에 매립됨;d) 평면 상으로 상기 제1 전극층과 겹치지 않고 일정 간격을 유지하면서 제2 절연층 상의 일부 영역에 제2 전극 층을 형성하는 단계;e) 상기 제2 전극 층이 형성된 표면 상에 제3 절연층을 형성한 후에 평탄화하는 단계, 여기서 상기 평탄화된 제3 절연층은 상기 제2 절연층의 표면 중 상기 제2 전극 층 이외의 영역에 형성됨;f) 상기 제2 전극 층 및 상기 제3 절연층을 포함하는 표면 상에 희생층을 형성하는 단계;g) 상기 제1 전극 층의 표면 및 상기 제2 전극 층의 표면 각각에 도달하는 적어도 하나의 제1 홀 및 적어도 하나의 제2 홀을 형성하는 단계;h) 상기 적어도 하나의 제1 홀 및 상기 적어도 하나의 제2 홀을 채우면서 도전성 또는 반도전성 재료의 층을 형성하는 단계, 여기서 상기 적어도 하나의 제1 홀 및 상기 적어도 하나의 제2 홀에 대응하면서 채워진 도전성 또는 반도전성 재료는 적어도 하나의 제1 로드 및 적어도 하나의 제2 로드를 형성함;i) 상기 도전성 또는 반도전성 재료 층을 에칭하여, 상기 적어도 하나의 제1 로드 및 상기 적어도 하나의 제2 로드 상에 플레이트가 형성된 구조를 얻는 단계; 및j) 상기 단계 i)로부터 형성된 구조 내에 남아 있는 희생층 재료를 제거하여 상기 적어도 하나의 제1 로드 및 상기 적어도 하나의 제2 로드 각각의 길이 방향 일부를 노출시키는 단계;를 포함하는, 기판 상에 배열된 복수의 스트레인 센서 구조를 포함하는 스트레인 센싱 시스템의 제조 방법
15 15
a') 기판 표면에 제1 절연층을 형성하는 단계;b') 상기 기판 상에 형성된 제1 절연층의 표면의 일부 영역에 제1 전극 층을 형성하는 단계;c') 상기 제1 전극 층이 형성된 표면 상에 제2 절연층을 형성하는 단계, 여기서 상기 제1 전극 층은 상기 제2 절연층 내에 매립됨;d') 평면 상으로 상기 제1 전극층과 겹치지 않고 일정 간격을 유지하면서 제2 절연층 상의 일부 영역에 제2 전극 층을 형성하는 단계;e') 상기 제2 절연층의 표면 중 상기 제2 전극 층 이외의 영역에 제3 절연층을 형성하는 단계;f') 상기 제2 전극 층 및 상기 제3 절연층을 포함하는 표면 상에 희생층을 형성하는 단계;g') 상기 제1 전극 층의 표면 및 상기 제2 전극 층의 표면 각각에 도달하는 적어도 하나의 제1 홀 및 적어도 하나의 제2 홀을 형성하는 단계;h') 상기 적어도 하나의 제1 홀 및 상기 적어도 하나의 제2 홀을 채우면서 비도전성 재료의 층을 형성하는 단계, 여기서 상기 적어도 하나의 제1 홀 및 상기 적어도 하나의 제2 홀에 대응하면서 채워진 비도전성 재료는 적어도 하나의 제1 로드 및 적어도 하나의 제2 로드를 형성함;i') 상기 비도전성 재료 층을 에칭하여, 상기 적어도 하나의 제1 로드 및 상기 적어도 하나의 제2 로드 상에 플레이트가 형성된 구조를 얻는 단계; j') 상기 단계 i')로부터 형성된 구조 내에 남아 있는 희생층 재료를 제거하여 상기 적어도 하나의 제1 로드 및 상기 적어도 하나의 제2 로드 각각의 길이 방향 일부를 노출시키는 단계; 및k') 상기 적어도 하나의 제1 로드 및 상기 적어도 하나의 제2 로드, 그리고 상기 플레이트에 대하여 이온주입을 통하여 도전성 또는 반도전성을 부여하는 단계;를 포함하는, 기판 상에 배열된 복수의 스트레인 센서 구조를 포함하는 스트레인 센싱 시스템의 제조 방법
16 16
제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 제1 절연층의 두께는 100 내지 1000 nm 범위인 것을 특징으로 하는 방법
17 17
제16항에 있어서, 상기 기판 및 상기 제1 절연층은 각각 실리콘 재질 및 SiO2 재질이며,여기서, 제1 절연층은 (i) 실리콘 기판의 열 산화 또는 (ii) SiO2의 증착에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 방법
18 18
제16항에 있어서, 상기 제2 절연층 및 상기 제3 절연층 중 적어도 하나는 (i) SiO2 재질 또는 (ii) 포토레지스트, 폴리이미드 또는 파릴렌의 고분자 재질인 것을 특징으로 하는 방법
19 19
삭제
20 20
제15항에 있어서, 상기 단계 c') 이후에 제2 절연층을 평탄화하는 단계, 그리고 상기 단계 e') 이후에 제3 절연층을 평탄화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
21 21
제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 희생층은 SiO2 재질로서, 10 내지 50,000 nm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 방법
22 22
제14항에 있어서, 상기 단계 h)는 도핑 증착 방식에 의하여 수행되며, 여기서 도판트의 농도는 5e19 at/cm3 내지 5e21 at/cm3 범위이고, 증착 온도는 50 내지 900 ℃ 범위인 것을 특징으로 하는 방법
23 23
스트레인 센싱 시스템을 이용하여 미생물 및 세포 중 적어도 하나의 거동을 모니터링하는 방법으로서,상기 스트레인 센싱 시스템은 기판 상에 배열된 복수의 스트레인 센서 구조를 포함하며,여기서, 상기 스트레인 센서 구조는,상기 기판 상에 위치하는 제1 전극 층;상기 기판 상에 위치하며 상기 제1 전극 층과 공간적으로 분리 형성되어 있는 제2 전극 층;상기 제1 전극 층 및 상기 제2 전극 층 각각에 전기적으로 접촉하고, 변형 가능하여 저항의 변화를 유도하는 도전성 또는 반도전성의 적어도 하나의 제1 로드 및 적어도 하나의 제2 로드, 여기서 상기 적어도 하나의 제1 로드 및 상기 적어도 하나의 제2 로드는 각각 도판트를 함유하며, 이때 도판트의 농도는 5e19 at/㎤ 내지 5e21 at/㎤ 범위임; 및 상기 적어도 하나의 제1 로드 및 상기 적어도 하나의 제2 로드 각각의 상측 면에 의하여 지지되거나 상기 적어도 하나의 제1 로드 및 상기 적어도 하나의 제2 로드 각각의 상측 면과 일체화되어 있고, 외부 힘 또는 압력에 의하여 하측에 위치하는 적어도 하나의 제1 로드 및 적어도 하나의 제2 로드가 변형되도록 외부 힘 또는 압력의 작용 면을 제공하는 플레이트;를 포함하며,상기 미생물 및 세포 중 적어도 하나는 플레이트 상에 위치하여 이의 거동에 따른 힘 또는 압력을 상기 플레이트에 작용하도록 하고, 상기 작용된 힘 또는 압력이 상기 스트레인 센서 구조 중 상기 적어도 하나의 제1 로드 및 상기 적어도 하나의 제2 로드를 변형시켜 이의 전기적 특성을 변화시키며, 그리고 상기 변화된 전기적 특성을 측정하여 분석함으로써 미생물 및 세포 중 적어도 하나의 거동을 모니터링하는 방법
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순번 연구부처 주관기관 연구사업 연구과제
1 미래창조과학부 한국생명공학연구원 글로벌프론티어연구개발사업 헬스가드용 3D 복합구조체 기반 센싱 플랫폼 기술 및 응용 기술 개발