(57)【要約】基準試料とターゲット試料との間の生化学的反応が生じて、その結果を検出することができる診断装置及びその製造方法を開示する。本発明による診断装置は、複数の光検出器が形成されたイメージセンサと、該イメージセンサの上部に高分子物質で形成された高分子層と、前記複数の光検出器に対応して前記高分子層に形成され、内部が空いている複数のウェル(Well)とを備える。
2010533860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光検出器が形成されたイメージセンサと、
前記イメージセンサの上部に、高分子物質で形成された高分子層と、
前記複数の光検出器に対応して前記高分子層に形成され、内部が空いている複数のウェルとを備え、
前記高分子層は、フォトレジストまたは高分子樹脂で形成されることを特徴とする診断装置。
【請求項２】
前記複数のウェルには、ターゲット試料と生化学的反応を行う基準試料が挿入されることを特徴とする請求項１に記載の診断装置。
【請求項３】
各ウェルの下方には、少なくとも１つの光検出器が配置されることを特徴とする請求項１に記載の診断装置。
【請求項４】
前記イメージセンサの上部に形成された絶縁層をさらに備え、
前記高分子層は、前記絶縁層の上部に形成されることを特徴とする請求項１に記載の診断装置。
【請求項５】
前記複数のウェルの上部に形成された接着層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の診断装置。
【請求項６】
複数の光検出器が形成されたイメージセンサと、
前記イメージセンサの上部に形成された第１フォトレジスト層と、
前記第１フォトレジスト層の上部に形成された第２フォトレジスト層と、
前記複数の光検出器に対応して前記第２フォトレジスト層に形成され、内部が空いている複数のウェルとを備えることを特徴とする診断装置。
【請求項７】
前記複数のウェルの上部に形成された接着層をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の診断装置。
【請求項８】
前記イメージセンサの上部に形成された絶縁層をさらに備え、
前記第１フォトレジスト層は、前記絶縁層の上部に形成されることを特徴とする請求項６に記載の診断装置。
【請求項９】
複数の光検出器が形成されたイメージセンサと、
前記イメージセンサの上部に形成されたガラス箔と、
前記複数の光検出器に対応して前記ガラス箔に形成され、内部が空いている複数のウェルとを備えることを特徴とする診断装置。
【請求項１０】
前記複数のウェルの上部に形成された接着層をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の診断装置。
【請求項１１】
前記イメージセンサの上部に形成された絶縁層をさらに備え、
前記ガラス箔は、前記絶縁層の上部に形成されることを特徴とする請求項９に記載の診断装置。
【請求項１２】
複数の光検出器が形成されたイメージセンサの上部に、第１フォトレジスト層を形成するステップと、
前記第１フォトレジスト層の上部に第２フォトレジスト層を形成するステップと、
前記複数の光検出器に対応したパターンで前記第２フォトレジスト層の上部にマスキングするステップと、
露光処理および現象処理によって、前記第２フォトレジスト層に、前記複数の光検出器に対応した複数のウェルを形成するステップと、を備えることを特徴とする診断装置の製造方法。
【請求項１３】
前記複数のウェルを形成した後、加熱によって前記第２フォトレジスト層をリフローさせるステップをさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の診断装置の製造方法。
【請求項１４】
前記イメージセンサの上部に絶縁層をさらに形成し、
前記第１フォトレジスト層を前記絶縁層の上部に形成することを特徴とする請求項１２に記載の診断装置の製造方法。
【請求項１５】
前記複数のウェルの上部に接着層をさらに形成することを特徴とする請求項１２に記載の診断装置の製造方法。
【請求項１６】
複数の光検出器が形成されたイメージセンサの上部に高分子樹脂を塗布するステップと、
前記複数の光検出器に対応した、前記高分子樹脂の表面の複数の位置に前記高分子樹脂を溶解する溶剤を噴射して、前記複数の光検出器に対応した複数のウェルを形成するステップと、を備えることを特徴とする診断装置の製造方法。
【請求項１７】
前記溶剤は、ノズルを通じて前記高分子樹脂の表面に一滴ずつ噴射されることを特徴とする請求項１６に記載の診断装置の製造方法。
【請求項１８】
前記イメージセンサの上部に絶縁層をさらに形成し、
前記高分子樹脂を前記絶縁層の上部に塗布することを特徴とする請求項１６に記載の診断装置の製造方法。
【請求項１９】
前記複数のウェルの上部に接着層をさらに形成することを特徴とする請求項１６に記載の診断装置の製造方法。
【請求項２０】
複数の光検出器が形成されたイメージセンサの上部にガラス箔を接着するステップと、
前記ガラス箔の上部にフォトレジストをコーティングして、前記複数の光検出器に対応したパターンにマスキングするステップと、
露光処理および現象処理によって前記フォトレジストを前記パターンにエッチングするステップと、
前記エッチングされた部分をフッ化水素酸溶液でエッチングして、前記複数の光検出器に対応した複数のウェルを形成するステップとを備えることを特徴とする診断装置の製造方法。
【請求項２１】
前記イメージセンサの上部に絶縁層をさらに形成し、
前記ガラス箔を前記絶縁層の上部に接着することを特徴とする請求項２０に記載の診断装置の製造方法。
【請求項２２】
前記複数のウェルの上部に接着層をさらに形成することを特徴とする請求項２０に記載の診断装置の製造方法。
【請求項２３】
前記イメージセンサの上部に高分子層をさらに形成し、
前記高分子層の上部に前記ガラス箔を接着することを特徴とする請求項２０に記載の診断装置の製造方法。
【請求項２４】
複数の光検出器が形成されたイメージセンサの上部にガラス箔を接着するステップと、
前記ガラス箔の上部に高分子樹脂を塗布するステップと、
前記複数の光検出器に対応した、前記高分子樹脂の表面の複数の位置に前記高分子樹脂を溶解する溶剤を噴射して、前記高分子樹脂の一部をエッチングするステップと、
前記エッチングされた部分をフッ化水素酸溶液でエッチングして、前記複数の光検出器に対応した複数のウェルを形成するステップと、を備えることを特徴とする診断装置の製造方法。
【請求項２５】
前記溶剤は、ノズルを通じて前記高分子樹脂の表面に一滴ずつ噴射されることを特徴とする請求項２４に記載の診断装置の製造方法。
【請求項２６】
前記イメージセンサの上部に絶縁層をさらに形成し、
前記ガラス箔を前記絶縁層の上部に接着することを特徴とする請求項２４に記載の診断装置の製造方法。
【請求項２７】
前記複数のウェルの上部に接着層をさらに形成することを特徴とする請求項２４に記載の診断装置の製造方法。
【請求項２８】
前記イメージセンサの上部に高分子層をさらに形成し、
前記高分子層の上部に前記ガラス箔を接着することを特徴とする請求項２４に記載の診断装置の製造方法。
【請求項２９】
複数の光検出器が形成されたイメージセンサの上部にガラス箔を接着するステップと、
前記複数の光検出器に対応した、前記ガラス箔の複数の位置にレーザを用いて複数のウェルを形成するステップとを備えることを特徴とする診断装置の製造方法。
【請求項３０】
前記レーザは、ＣＯ２レーザまたはエキシマレーザであることを特徴とする請求項２９に記載の診断装置の製造方法。
【請求項３１】
前記イメージセンサの上部に絶縁層をさらに形成し、
前記ガラス箔を前記絶縁層の上部に接着することを特徴とする請求項２９に記載の診断装置の製造方法。
【請求項３２】
前記複数のウェルの上部に接着層をさらに形成することを特徴とする請求項２９に記載の診断装置の製造方法。
【請求項３３】
前記イメージセンサの上部に高分子層をさらに形成し、
前記高分子層の上部に前記ガラス箔を接着することを特徴とする請求項２９に記載の診断装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、診断装置に関するものであり、より詳細には、基準試料とターゲット試料との間の生化学的反応が生ずる部分とその結果が検出される部分が一体に集積した形態であり、生化学的反応が生ずる部分が高分子(Polymer)やガラス箔(foil)で形成された診断装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、バイオチップは、ガラス、シリコン、金などの金属、ナイロンなどの材質で形成された基板の上にＤＮＡ、タンパク質などの生体分子で構成された基準試料が規則的に配列された形態に形成される。バイオチップは、配列される基準試料の種類によってＤＮＡチップやタンパク質チップなどに分類される。バイオチップは、基板に固定された基準試料とターゲット試料との生化学的な反応を基本的に利用している。このような基準試料とターゲット試料との生化学的な反応の代表的な例は、ＤＮＡ塩基間の相補結合や抗原−抗体反応などである。
【０００３】
バイオチップによる診断は、一般に、光学プロセスを通じて生化学的反応が起きる程度を検出することで行われる。一般的な光学プロセスは蛍光または発光を利用する。
【０００４】
蛍光(fluorescence)を利用した光学プロセスの例は、バイオチップ内に固定された基準試料に投与されたターゲット試料が蛍光物質と結合して、基準試料とターゲット試料との間の特定の生化学的反応が生じた場合、蛍光物質が残留するようにする。以後、外部光源下で蛍光物質が発光して、この発光を測定するものである。
【０００５】
発光(luminescence)を利用した光学プロセスの例は、バイオチップ内に固定された基準試料に投与されたターゲット試料が発光物質とを結合して、基準試料とターゲット試料との間の特定の生化学的な反応が生じた場合、発光物質が残留するようにする。以後、外部光源がなくても発光物質が自己発光で発光して、この発光を測定するものである。
【０００６】
図１は、従来のバイオチップを示す。
【０００７】
図１を参照して、従来のバイオチップ１００は、ガラスなどの基板１１０に一定な間隔で多くの種類の基準試料１２０が配置される。
【０００８】
ターゲット試料を従来のバイオチップ１００上にある多くの種類の基準試料１２０に投与すると、ターゲット試料と各基準試料１２０との間で生化学的反応が起きる。このとき、ターゲット試料内に一定量の蛍光物質または発光物質が化学結合などによって含まれている場合、ターゲット試料と各基準試料１２０との間の生化学的反応後、蛍光物質または発光物質が残留するようになる。ターゲット試料と基準試料１２０との生化学的反応によって発光物質または蛍光物質が生成される場合にも、同じく蛍光物質または発光物質が残留するようになる。
【０００９】
残留する蛍光物質または発光物質は、光照射または外部光遮断によって光を発生する。このとき、生化学的反応の程度に応じて、残留する蛍光物質または発光物質の量も変化するため、蛍光物質または発光物質から発生する光量も変化する。発生した光量を測定するためには、ＣＣＤカメラ、レーザスキャナ、精密顕微鏡などの別途の走査装置が必要である。このような、ＣＣＤカメラ、レーザスキャナ、精密顕微鏡などは高価であり、バイオチップの商用化に多くの障害となる。
【００１０】
図２は、従来のバイオチップを走査するための装置の例としてＣＣＤカメラ２１０を示す。
【００１１】
光照射によって蛍光物質から発生する光の強度または外部光遮断によって発光物質から発生する光の強度は、一般に微弱である。従って、蛍光物質または発光物質から発生した光を検出するためにＣＣＤカメラ２１０を用いた場合、半導体を使用するＣＣＤカメラ２１０が熱雑音に弱いため、蛍光物質または発光物質から発生する光の強度が微弱な場合、光を集めるために長い露出時間が必要になる。熱雑音も露出時間に比例して大きくなるので、検出される光に多くのノイズが含まれて、光検出効率が落ちることがある。
【００１２】
従来、ＣＣＤカメラ２１０での光検出効率を高めるために、高価なレンズ２１１を装着するか、またはＣＣＤカメラ２１０に追加の処理を行っている。追加の処理の代表的な例は、ＣＣＤカメラ２１０を冷却することである。ＣＣＤカメラ２１０の冷却は、熱電子の発生を減少させて、熱電子によって発生する熱雑音を低減して、光検出効率を高めることができる。しかし、冷却プロセスが複雑になり、追加の装置が必要になるという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、生化学的反応が生ずる部分と生化学的反応の程度が検出される部分が一体に集積した構造を有し、生化学的反応が生ずる部分が高分子やガラス箔で形成された診断装置を提供することにある。
【００１４】
本発明はまた、前記診断装置を製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一態様によれば、診断装置は、複数の光検出器が形成されたイメージセンサと、該イメージセンサの上部に、高分子物質で形成された高分子層と、前記複数の光検出器に対応して前記高分子層に形成され、内部が空いている複数のウェル(Well)とを備える。
【００１６】
本発明の他の態様によれば、診断装置は、複数の光検出器が形成されたイメージセンサと、該イメージセンサの上部に形成された第１フォトレジスト層と、該第１フォトレジスト層の上部に形成された第２フォトレジスト層と、前記複数の光検出器に対応して前記第２フォトレジスト層に形成され、内部が空いている複数のウェルとを備える。
【００１７】
本発明のさらに他の態様によれば、診断装置は、複数の光検出器が形成されたイメージセンサと、該イメージセンサの上部に形成されたガラス箔(foil)と、前記複数の光検出器に対応して前記ガラス箔に形成され、内部が空いている複数のウェルとを備える。
【００１８】
本発明のさらに他の態様によれば、診断装置の製造方法は、複数の光検出器が形成されたイメージセンサの上部に第１フォトレジスト層を形成するステップと、前記第１フォトレジスト層の上部に第２フォトレジスト層を形成するステップと、前記複数の光検出器に対応したパターンで前記第２フォトレジスト層の上部をマスキング(masking)するステップと、露光処理および現象処理によって前記第２フォトレジスト層に前記複数の光検出器に対応した複数のウェルを形成するステップとを備える。
【００１９】
本発明のさらに他の態様によれば、診断装置の製造方法は、複数の光検出器が形成されたイメージセンサの上部に高分子樹脂を塗布するステップと、光検出器に対応した、前記高分子樹脂の表面の複数の位置に前記高分子樹脂を溶解する溶剤を噴射して、前記複数の光検出器に対応した複数のウェルを形成するステップとを備える。
【００２０】
本発明のさらに他の態様によれば、診断装置の製造方法は、複数の光検出器が形成されたイメージセンサの上部にガラス箔を接着するステップと、前記ガラス箔の上部にフォトレジストを塗布して、前記複数の光検出器に対応したパターンにマスキングするステップと、露光処理および現象処理によって前記フォトレジストを前記パターンにエッチングするステップと、前記エッチングされた部分をフッ化水素酸溶液でエッチングして、前記複数の光検出器に対応した複数のウェルを形成するステップとを備える。
【００２１】
本発明のさらに他の態様によれば、診断装置の製造方法は、複数の光検出器が形成されたイメージセンサの上部にガラス箔を接着するステップと、前記ガラス箔の上部に高分子樹脂を塗布するステップと、光検出器に対応した、前記高分子樹脂の表面の複数の位置に前記高分子樹脂を溶解する溶剤を噴射して、前記高分子樹脂の一部をエッチングするステップと、前記エッチングされた部分をフッ化水素酸溶液でエッチングして、前記複数の光検出器に対応した複数のウェルを形成するステップとを備える。
【００２２】
本発明のさらに他の態様によれば、診断装置の製造方法は、複数の光検出器が形成されたイメージセンサの上部にガラス箔を接着するステップと、光検出器に対応した、前記ガラス箔の複数の位置にレーザを用いて複数のウェルを形成するステップとを備える。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来のバイオチップを示す。
【図２】従来のバイオチップを走査するための装置を示す。
【図３】本発明の一実施形態による診断装置を示す。
【図４】図３に示した診断装置に基準試料が挿入された状態を示す。
【図５】１つのウェルに複数の光検出器が対応している診断装置を示す。
【図６】イメージセンサの上部に絶縁層がさらに形成された診断装置を示す。
【図７】絶縁層内部にカラーフィルタ及び光遮断層が形成された診断装置を示す。
【図８】複数のウェル上部に接着層がさらに形成された診断装置を示す。
【図９】本発明の他の実施形態による診断装置を示す。
【図１０】図９に示した診断装置の製造方法の一実施形態を示す。
【図１１】本発明のさらに他の実施形態による診断装置を示す。
【図１２】図１１に示した診断装置の製造方法の一実施形態を示す。
【図１３】本発明のさらに他の実施形態による診断装置を示す。
【図１４】図１３に示した診断装置の製造方法の一実施形態を示す。
【図１５】図１３に示した診断装置の製造方法の他の実施形態を示す。
【図１６】図１３に示した診断装置の製造方法のさらに他の実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の具体的な実施例について図面を参照して詳しく説明する。
【００２５】
図３は、本発明の一実施形態による診断装置を示す。
【００２６】
図３に示した診断装置３００は、イメージセンサ３１０と、高分子層３２０と、複数のウェル(Well)３３０とを備える。
【００２７】
複数の光検出器３１１が形成されたイメージセンサ３１０は、周知のＣＣＤ(Charge Coupled Device)型のイメージセンサやＣＭＯＳ(Complementary ＭＯＳ)型のイメージセンサなど、どのような種類のイメージセンサでも構わない。イメージセンサ３１０は、一般に、半導体プロセスで主に利用されるシリコン（Ｓｉ）基板に形成される。
【００２８】
光検出器３１１の代表的な例は、フォトダイオードである。一般にイメージセンサ３１０の表面に形成された複数の光検出器３１１は、光を検出して電荷を生成する。複数の光検出器３１１の各々は、生成された電荷に対応した信号を生成するための周辺回路（図示せず）と接続される。例えば、ＣＭＯＳイメージセンサの場合、周辺回路は、伝達トランジスタ、リセットトランジスタなど、３〜４個のトランジスタを含む多様な回路で実現される。
【００２９】
高分子層３２０は、イメージセンサ３１０の上部に形成される。本発明は、高分子層３２０に形成される複数のウェル３３０での生化学的反応後に残留する蛍光物質または発光物質の蛍光現象または発光現象を利用する。従って、高分子層３２０は、透明なものが望ましい。高分子層３２０は、フォトレジストまたは、エポキシ樹脂などの高分子樹脂からなる。
【００３０】
複数のウェル３３０は、複数の光検出器３１１に対応して高分子層３２０に形成され、各ウェルの内部は空である。高分子層３２０及び複数のウェル３３０は、フォトレジストをコーティングし、その後、光照射によるエッチングを行うことによって容易に形成できる。代替として、高分子層３２０は、高分子樹脂を塗布し、インクジェット方法などで溶剤を噴射し、高分子樹脂を溶解することによって容易に形成できる。ウェル３３０の内部には、ターゲット試料との生化学的反応のための多様な種類の基準試料が挿入される。
【００３１】
複数のウェル３３０の内部で基準試料と生化学的反応を行うターゲット試料は、外部光が遮られた場合に自発的に発光する発光物質を含んでもよい。また、各ウェル３３０の内部でターゲット試料と基準試料との間の生化学的反応によって発光物質が生成されるようにしてもよい。発光物質の代表的な例として、ルシフェリン(Luciferin)を挙げることができる。ルシフェリンが、ＡＴＰ(Adenosine Tri-Phosphate)によって活性化されると、活性ルシフェリンになって、この活性ルシフェリンがルシフェラーゼの作用によって酸化されて酸化ルシフェリンになり、化学エネルギーが光エネルギーに変換されて光を発生する。
【００３２】
また、各ウェル３３０の内部で基準試料と生化学的反応を行うターゲット試料は、光を照射したときに発光する蛍光物質を含んでもよい。蛍光物質の代表的な例として、Ｂｌｕｅ  ＦＰ，Ｃｙａｎ  ＦＰ，Ｇｒｅｅｎ  ＦＰ，Ｙｅｌｌｏｗ  ＦＰなどの蛍光タンパク質（ＦＰ: Fluorescence Protein)がある。また、各ウェル３３０の内部でターゲット試料と基準試料との間の生化学的反応によって蛍光物質が生成されるようにしてもよい。
【００３３】
図３に示した診断装置３００は、生化学的反応が起きる複数のウェル３３０および複数の光検出器３１１を１つの装置内に配置している。そのため、複数のウェル３３０と、対応する光検出器３１１との間の間隔を最小限に減らすことができる。よって、各ウェル３３０の内部で生化学的反応後に残留する発光物質や蛍光物質の発光プロセスや蛍光プロセスにおいて、光の損失を低減できる。
【００３４】
複数の光検出器３１１を備えたイメージセンサ３１０から出力される信号は、ＩＳＰ(画像信号プロセッサ: Image Signal Processor)３１２によって処理される。図３を参照すると、ＩＳＰ３１２は、基板上に、イメージセンサ３１０とともに形成できる。ＩＳＰ３１２がイメージセンサ３１０とともに診断装置３００内に含まれている場合、診断装置３００は、ターゲット試料と多様な種類の基準試料との生化学的反応を提供し、反応の結果に応じて異なるように発生する光を検出し、処理結果を提供できる。
【００３５】
図４は、図３に示した診断装置３００の複数のウェル３３０に基準試料４０１が挿入されている診断装置を示す。
【００３６】
このとき、基準試料４０１は、ターゲット試料との生化学的反応のための多種類の試料である。基準試料４０１は、診断装置３００の複数のウェル３３０においてどのような生化学的な反応を目標とするかによって変更される。仮に、生化学的な反応が抗原−抗体反応であれば、基準試料４０１は抗原でもよい。生化学的な反応がＤＮＡ塩基間の相補結合であれば、基準試料４０１は、相補結合が可能なように操作された遺伝子でもよい。基準試料４０１と生化学的反応を行うターゲット試料は、基準試料４０１に応じて決定される。例えば、基準試料４０１が抗原である場合、ターゲット試料４０１は血液などでもよい。基準試料４０１が、操作された遺伝子である場合、ターゲット試料は使用者の遺伝子などでもよい。
【００３７】
ＤＮＡ塩基間の相補結合や抗原−抗体反応など、基準試料４０１とターゲット試料の生化学的反応の程度がウェル３３０ごとに異なる場合、ターゲット試料と結合した、ルシフェリンなどの発光物質の残留量もウェル３３０ごとに異なることがある。残留する発光物質からの発光を測定するために、外部光が遮断される。発光物質の残留量に応じてウェル３３０ごとに異なる強度の光が発光物質から発生するようになる。従って、ウェル３３０に対応した光検出器３１１で検出される光の強度も互いに異なるようになる。
【００３８】
図５は、１つのウェル３３０に複数の光検出器３１１が対応している診断装置５００を示す。即ち、１つのウェル３３０の下方には、１つの光検出器３１１を配置してもよいが、光検知の信頼性を高めるために、１つのウェル３３０の下方に複数の光検出器３１１を配置してもよい。
【００３９】
図６は、イメージセンサの上部に絶縁層がさらに形成された診断装置を示す。
【００４０】
図６を参照すると、イメージセンサ３１０の上部には絶縁層６１０がさらに形成されており、高分子層３２０は絶縁層６１０の上部に形成される。絶縁層６１０の代りに、イメージセンサ３１０に形成された光検出器３１１を外部衝撃などから保護するためのパッシベーション(passivation)層を形成してもよい。
【００４１】
絶縁層６１０は、複数の光検出器３１１に入射する光を邪魔しないように、なるべく透明な物質で形成されることが望ましい。即ち、絶縁層６１０は、ＳｉＯ２などのシリコン酸化物、Ｓｉ３Ｎ４などのシリコン窒化物、ＳＯＧ、ＵＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＢＰＳＧ、ＬＴＯガラスなどのガラス材質で形成してもよい。
【００４２】
図７は、絶縁層の内部にカラーフィルタ及び光遮断層が形成された診断装置を示す。
【００４３】
図７を参照すると、絶縁層６１０内部には、複数の光検出器３１１に対応した複数のカラーフィルタ７１０がさらに形成されている。カラーフィルタ、即ち、光学フィルタは、一般に、光検出器３１１に特定の色を有する光、すなわち特定の波長帯にある光のみを入射させるために必要である。カラーフィルタ７１０がある場合、不要な波長帯にある光が光検出器３１１に入射することを防止して、複数の光検出器３１１での光検知効率を高めることができる。カラーフィルタ７１０は、フォトレジストのスピンコーティングや、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、アンチモン（Ｓｂ）などの金属元素の注入によって形成してもよい。また、カラーフィルタ７１０は、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２、ＣａＦ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２など、各波長に対して屈折率が互いに異なる物質を用いて、積層物質及び積層厚さを変化させながら薄膜を形成することによって形成してもよい。
【００４４】
例えば、基準試料とターゲット試料との間の生化学的反応の結果が蛍光物質の残留量として表示される場合、残留する蛍光物質が光を発生するためには光照射が必要である。蛍光のための光照射の種類は、蛍光物質の種類、例えば、ＦＰの種類に応じて変化するが、一般には青色光や紫外光が利用される。従って、光照射で使われる青色光や紫外光が光検出器３１１に入射することを阻止することが望ましい。特定波長帯の光のみを通過させるカラーフィルタ７１０を利用した場合、光照射に利用した光は遮断され、蛍光物質から発生した光だけが光検出器３１１に入射できる。
【００４５】
図７を参照すると、絶縁層６１０の内部に、暗基準(Dark Reference)のための光遮断層７２０をさらに形成してもよい。光遮断層７２０は、複数の光検出器３１１の少なくとも１つの上部に形成される。光遮断層７２０が形成されている場合、光遮断層７２０の下部にある光検出器３１１には光が入射されず、該当する光検出器を暗基準として使用できる。光遮断層７２０は、アルミニウム窒化物層、タングステン窒化物層、チタン窒化物層などの金属窒化物層や、黒色フォトレジストとすることができる。
【００４６】
図８は、複数のウェル上部に接着層がさらに形成された診断装置を示す。
【００４７】
図８に示した診断装置８００では、高分子層３２０に形成された複数のウェル３００の上部に、接着層８１０が形成されている。基準試料が高分子には容易に固定されず、他の物質には容易に固定される場合、当該他の物質をウェル３３０上部に形成すれば、基準試料を複数のウェル３３０に容易に固定できる。この接着層８１０は、例えば、ＳｉＯ２などのシリコン酸化物、またはＳｉ３Ｎ４などのシリコン窒化物で形成してもよい。また、接着層８１０は、フォトレジスト、高分子樹脂などの高分子化合物、アルギン酸(alginate)などの化学物質、金などの金属などでで形成してもよい。これらの物質は、低温処理などによって高分子の上部に容易に形成できる。仮に、複数のウェルに挿入される基準試料がペプチドである場合、ペプチドはシリコン酸化物によく接着される特性があるので、高分子層３２０及び複数のウェル３３０の表面は、ＬＴＯなどのガラスでコーティングすることが望ましい。
【００４８】
図９は、本発明の他の実施形態による診断装置を示す。
【００４９】
図９に示した診断装置９００は、高分子層として２種類のフォトレジスト層９１０，９２０を利用する。第１フォトレジスト層（ＰＲ１）９１０は、イメージセンサ３１０の上部に形成され硬化されており、第２フォトレジスト層（ＰＲ２）９２０は、第１フォトレジスト層９１０の上部に形成される。
【００５０】
第２フォトレジスト層９２０には、複数の光検出器３１１に対応した複数のウェル３３０が形成されるため、第２フォトレジスト層９２０の厚さに応じてウェル３３０の深さも決まる。即ち、各ウェル３３０に多量の基準試料を挿入したい場合、第２フォトレジスト層９２０を比較的厚く形成することができ、反対に、各ウェル３３０に少量の基準試料を挿入したい場合、第２フォトレジスト層９２０を比較的薄く形成することができる。
【００５１】
第２フォトレジスト層９２０が、露光部分をエッチングするポジ型フォトレジストで形成されている場合、露光処理および現象処理によって、第２フォトレジスト層９２０のうちマスキングされてない部分がエッチングされてウェル３３０が形成される。以後、加熱によって第２フォトレジスト層９２０をリフロー(Reflow)させると、緩い傾斜のウェル３３０が形成される。
【００５２】
図９に示した診断装置９００は、図８に示した診断装置８００と同様に、複数のウェル３３０の上部に形成された接着層８１０をさらに備えてもよい。また、図９に示した診断装置９００は、図６及び図７に示した診断装置６００，７００と同様に、イメージセンサ３１０の上部に形成された絶縁層６１０をさらに備えてもよい。
【００５３】
図１０は、図９に示した診断装置の製造方法の一実施形態を示す。
【００５４】
図１０を参照すると、診断装置９００は次のような手順で製造できる。
【００５５】
複数の光検出器３１１が形成されたイメージセンサ３１０の上部に、第１フォトレジストをコーティングして硬化させて、第１フォトレジスト層９１０を形成する。第１フォトレジスト層９１０の上部に、第２フォトレジストをコーティングして第２フォトレジスト層９２０を形成する。マスク９３０を用いて複数の光検出器３１１に対応したパターンで第２フォトレジスト層９２０の上部において露光処理および現象処理を実施する（Ｓ１０１０）。
【００５６】
このとき、複数の光検出器３１１に対応したマスク９３０のパターンは、第２フォトレジスト層９２０の光に対する特性によって変化する。第２フォトレジスト層９２０が、露光部分をエッチングするポジ型フォトレジストからなる場合、露光部分はマスキングせずに、残りの部分をマスキングする。このときマスキングしない部分の下方に少なくとも１つの光検出器３１１を配置する。反対に、第２フォトレジスト層９２０が、未露光部分をエッチングするネガ型フォトレジストからなる場合、露光部分はマスキングして、残りの部分はマスキングしない。このときマスキングした部分の下方に少なくとも１つの光検出器３１１を配置する。
【００５７】
また、複数の光検出器３１１に対応したマスク９３０のパターンは、形成されるウェル３３０に対応した光検出器３１１の数に応じて変化する。
【００５８】
第２フォトレジスト層９２０がポジ型フォトレジストからなる場合、露光処理および現象処理を実施すると、第２フォトレジスト層９２０のうちマスキングしない部分はエッチングされて、複数の光検出器３１１に対応した複数のウェル３３０が形成される（Ｓ１０２０）。このとき、加熱によって第２フォトレジスト層９２０を構成するフォトレジストをリフローさせると、緩やかな傾斜を有するウェル３３０が形成される（Ｓ１０３０）。
【００５９】
また、基準試料がウェル３３０内部に容易に付着できるように、複数のウェル３３０の上部に接着層８１０をさらに形成してもよい（Ｓ１０４０）。
【００６０】
図１１は、本発明のさらに他の実施形態による診断装置を示す。
【００６１】
図１１に示した診断装置１１００は、高分子層としてエポキシ樹脂などの高分子樹脂１１１０を利用する。高分子樹脂１１１０は、特定の溶剤によって容易に溶解する特性がある。例えば、エポキシ樹脂である場合、極性溶剤によって容易に溶解する。
【００６２】
また、高分子樹脂１１１０は、溶剤によって溶解した後、凝集する性質がある。従って、緩やかな傾斜を有するウェル３３０を容易に形成することができる。
【００６３】
図１１に示した診断装置１１００は、図８に示した診断装置８００と同様に、複数のウェル３３０の上部に形成された接着層８１０をさらに備えてもよい。また、図１１に示した診断装置１１００は、図６及び図７に示した診断装置６００，７００と同様に、イメージセンサ３１０の上部に形成された絶縁層６１０をさらに備えてもよい。
【００６４】
図１２は、図１１に示した診断装置の製造方法の一実施形態を示す。
【００６５】
図１２を参照すると、診断装置１１００は次のような手順で製造できる。
【００６６】
複数の光検出器３１１が形成されたイメージセンサ３１０の上部に、高分子樹脂１１１０を塗布して硬化する（Ｓ１２１０）。高分子樹脂１１１０の表面の、複数の光検出器３１１に対応した複数の位置に高分子樹脂１１１０を溶解する溶剤１２１０を噴射する（Ｓ１２２０）。例えば、高分子樹脂１１１０がエポキシ樹脂である場合、極性溶剤が利用できる。このとき溶剤１２１０は、インクジェット方式によってノズルを通じて高分子樹脂１１１０の表面に一滴ずつ噴射することができる。
【００６７】
噴射された溶剤１２１０と接触した高分子樹脂１１１０の部分は溶解して、溶解した高分子樹脂の凝集特性によって緩やかな傾斜を有する複数のウェル３３０が形成される（Ｓ１２３０）。また、基準試料がウェル３３０の内部に容易に付着できるように、ウェル３３０の上部に接着層８１０をさらに形成してもよい（Ｓ１２４０）。
【００６８】
図１３は、本発明のさらに他の実施形態による診断装置を示す。
【００６９】
図１３に示した診断装置１３００は、複数の光検出器３１１が形成されたイメージセンサ３１０と、イメージセンサ３１０の上部に形成されたガラス箔１３１０と、複数の光検出器３１１に対応してガラス箔１３１０に形成され、内部が空いている複数のウェル３３０とを備える。ガラス箔１３１０は、厚さが約１０μｍ〜２００μｍのフレキシブルガラス板であって、イメージセンサ３１０などに容易に接着する性質を有する。また、ガラス箔１３１０は、フッ化水素酸溶液によって容易にエッチングされる性質を有する。
【００７０】
図１３に示した診断装置１３００は、図８に示した診断装置８００と同様に、基準試料がウェル３３０の内部に容易に付着できるように、複数のウェル３３０の上部に形成された接着層８１０をさらに備えてもよい。このとき接着層８１０は、シリコン窒化物、高分子化合物、化学物質、金属物質などで形成できる。また、図１３に示した診断装置１３００は、図６及び図７に示した診断装置６００，７００と同様に、イメージセンサ３１０の上部に形成された絶縁層６１０をさらに備えてもよい。
【００７１】
図１４は、図１３に示した診断装置の製造方法の一実施形態を示す。
【００７２】
図１４を参照すると、診断装置１３００は次のような手順で製造できる。
【００７３】
まず、複数の光検出器３１１が形成されたイメージセンサ３１０上部に、約１０μｍ〜１００μｍの厚さを有するガラス箔１３１０を接着する（Ｓ１４１０）。ガラス箔１３１０は、イメージセンサ３１０の上部に直接接着するか、またはイメージセンサ３１０の上部にフォトレジストなどの高分子層を形成した後、高分子層の上部にガラス箔１３１０を接着してもよい。ガラス箔１３１０とイメージセンサ３１０との間、あるいはガラス箔１３１０と高分子層との間の接着力を高めるために、約５０℃〜１５０℃の温度で熱処理を実施してもよい。どの方法であってもガラス箔１３１０の接着時に空気が入り込まないことが望ましい。
【００７４】
次に、ガラス箔１３１０の上部にフォトレジスト１４１０をコーティングして、複数の光検出器３１１に対応したパターンでマスキングして、露光処理および現象処理によってフォトレジスト１４１０をこのパターンにエッチングする（Ｓ１４２０）。
【００７５】
その後、フォトレジスト１４１０のエッチング部分をフッ化水素酸でエッチングして、複数の光検出器３１１に対応した複数のウェル３３０を形成する（Ｓ１４３０）。その後、フォトレジスト１４１０を除去すると、所望の診断装置１３００が得られる。
【００７６】
必要に応じて、イメージセンサ３１０の上部に絶縁層６１０をさらに形成して、ガラス箔１３１０を絶縁層６１０の上部に接着してもよい。また、基準試料がウェル３３０の内部に容易に付着できるように、複数のウェル３３０の上部に、シリコン窒化物、高分子化合物、化学物質、金属物質などからなる接着層８１０をさらに形成してもよい（Ｓ１４４０）。
【００７７】
図１５は、図１３に示した診断装置の製造方法の他の実施形態を示す。
【００７８】
図１５を参照すると、診断装置１３００は次のような手順で製造できる。
【００７９】
まず、複数の光検出器３１１が形成されたイメージセンサ３１０の上部に、約１０μｍ〜１００μｍの厚さを有するガラス箔１３１０を接着する（Ｓ１５１０）。ガラス箔１３１０の接着方法は、図１４で説明したものと同一であるので、詳細な説明は省略する。
【００８０】
次に、ガラス箔１３１０の上部に高分子樹脂１５１０を塗布し、高分子樹脂１５１０の表面の、複数の光検出器に対応した複数の位置に高分子樹脂１５１０を溶解する溶剤１５２０を噴射する（Ｓ１５２０）。このとき溶剤１５２０は、ノズルを通じて高分子樹脂１１１０の表面に一滴ずつ噴射することができる。噴射された溶剤と接触した高分子樹脂１１１０の部分は溶解して、高分子樹脂１５１０の対応部分がエッチングされる。
【００８１】
次に、高分子樹脂１５１０のエッチング部分をフッ化水素酸溶液でエッチングして、複数の光検出器３１１に対応した複数のウェル３３０を形成する。その後、高分子樹脂１４１０を除去すると、所望の診断装置１３００が得られる。
【００８２】
必要に応じて、イメージセンサ３１０の上部に絶縁層６１０をさらに形成し、ガラス箔１３１０を絶縁層６１０の上部に接着してもよい。また、基準試料がウェル３３０の内部に容易に付着できるように、複数のウェル３３０の上部に、シリコン窒化物、高分子化合物、化学物質、金属物質などからなる接着層８１０をさらに形成してもよい。
【００８３】
図１６は、図１３に示した診断装置の製造方法のさらに他の実施形態を示す。
【００８４】
図１６を参照すると、診断装置１３００は次のような手順で製造できる。
【００８５】
まず、複数の光検出器３１１が形成されたイメージセンサ３１０上部に、約１０μｍ〜１００μｍの厚さを有するガラス箔１３１０を接着する（Ｓ１６１０）。ガラス箔１３１０の接着方法は、図１４で説明したものと同一であるので、詳細な説明は省略する。
【００８６】
次に、ガラス箔１３１０の上部のうちウェル３３０を形成する部分にレーザ１６１０を用いて照射する。このときレーザは、ＣＯ２レーザやエキシマレーザでもよい。ガラス箔１３１０のレーザ照射部分は蒸発して、ウェル３３０が形成される。ウェル３３０の大きさや深さは、レーザの照射時間、レーザビームの幅によって決まる。
【００８７】
必要に応じて、イメージセンサ３１０の上部に絶縁層６１０をさらに形成して、ガラス箔１３１０を絶縁層６１０の上部に接着してもよい。また、基準試料がウェル３３０の内部に容易に付着できるように、複数のウェル３３０の上部に、シリコン窒化物、高分子化合物、化学物質、金属物質などからなる接着層８１０をさらに形成してもよい。
【００８８】
以上、本発明の技術思想を添付図面と共に説明したが、これは本発明の望ましい実施例を例示的に説明したものであって、本発明を限定するものではない。また、当業者なら誰も本発明の技術的思想の範疇を離脱しない範囲内で多様な変形及び模倣が可能であることは明白な事実である。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明による診断装置は、生化学的反応が生ずる複数のウェルと、生化学的反応の程度が検出される光検出器の間の間隔を最小限に低減できるため、発光や蛍光などの過程で光の損失を減らすことができる。
【００９０】
また、本発明による診断装置は、一般のバイオチップなどで必要とする別途のＣＣＤカメラなどの付加装置が不要になるという長所がある。
【００９１】
また、本発明による診断装置は、生化学的反応が生ずる複数のウェルを高分子やガラス箔を使って製造できるため、製造工程を簡略化でき、診断装置の製造コストを低減できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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