CN111286528A - 经编码的微片及其应用 - Google Patents

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Abstract

一种经编码的微片及其应用，该微片包括一聚合物层，该聚合物层具有一上表面以及一与该上表面实质上平行的下表面，该上表面及下表面的至少一个将与标的特定探针耦合，该探针是用于结合至标的分析物。该微片是通过一位元二进制序列来辨识，该位元是通过在一实质上与该上表面及下表面平行的平面的边缘轮廓来编码，该二进制序列中的位元编码在围绕该边缘轮廓的各自预定的位置上。该微片可用于制成一种用于多重标的分析的装置或半导体晶圆。

Description

经编码的微片及其应用
技术领域
本发明涉及的是关于编码有数位码的微片以及该微片的制造方法。
背景技术
随着精密医学、私人化医学、及预防医学的发展，体外诊断（in-vitro diagnosis，IVD）领域有需要对生物测试样品中的大量标的进行分析。一种称之为多重标的分析（multiplex assay）的多重标的方法，可以同时对多个不同标的进行多种测量，以增加测试产量及降低成本。多重标的分析具有广泛的应用范围，例如病理诊断（如传染性疾病或肿瘤学）、食品安全、人类及动物疾病控制、环境监测、生物医学科学研究、药物筛选及发现等。
为进行多重标的分析，需要先将试剂（例如探针）固定在微载体的固态表面上。视所欲标的的类型，该探针可以是对该所欲标的具亲和力的抗体、蛋白、抗原、DNA、RNA或其他分子。将具有不同探针的微载体加入测试样品中，从而使探针与测试样品中的对应标的产生特定结合（specific bonding）。可将未结合至任何探针的过量物质清洗及移除。可将监测抗体或其他适合的药剂添加至该标的，以形成特定结合。这些监测抗体或适合的药剂可含有萤光团，其在被光源激发时会发射光线，所发射的光线使得这些结合至探针的标的可被观测及量化。
在多重标的分析中的测试样品通常含有多个感兴趣的标的。为了了解与微载体上的探针结合的标的为何，业已开发出各式编码微载体的手段，以区分具有不同探针的微载体。
举例言之，其中一种手段是以不同萤光染剂来标记不同微载体；然而，可取得的萤光染剂的数量通常不足以使用于需要高产量的多标的分析。另一手段则为以不透明区段以及透明间隔的图案来编码微载体，其中该图案是封在微载体中。
传统的手段（例如上述手段）通常具有几个缺点，例如高制造成本、反应表面不足、效能不佳等。因此，对于经编码的微载体的设计与制造仍有改善的需求。
发明内容
在一具体实施方案中，是提供一微片。该微片包括一聚合物层，该层具有上表面及下表面，其中该下表面实质上与该上表面平行。该上表面与下表面的至少一个将与标的特定探针（target-specific probes）耦合，该探针是用于结合至标的分析物。该微片是通过一编码在一平面的边缘轮廓上的位元二进制序列（a binary sequence of bits）来辨识，该平面实质上与该上表面及该下表面平行。该二进制序列中的位元是编码在围绕该边缘轮廓的各自预定的位置上。
其中，该聚合物层是透明的。
其中，该聚合物层是一磁性聚合物层。
其中，该微片还包括一磁性金属条，嵌入在该聚合物层中且位于该聚合物层的几何中心。
其中，该边缘轮廓包括一第一类型缺口，该第一类型缺口用于指示一起始点，以及指示读取该二进制序列的方向。
其中，该第一类型缺口与相邻的边或角形成一不对称关系。
其中，该微片还通过一群辨识码来辨识，该群辨识码是通过该第一类型缺口的相邻的角来编码，且其中相邻角的不同组合编码不同的群辨识码。
其中，该边缘轮廓包括边缘区段及第二类型缺口的序列，该序列用以编码该二进制序列。
其中，于该边缘轮廓的预定位置上的第二类型缺口与该二进制序列中的对应位元的第一二进制值相对应。
其中，于该边缘轮廓的预定位置上的边缘区段与该二进制序列中的对应位元的第二二进制值相对应。
在另一具体实施方案中，是提供一种用于多重标的分析的装置。该装置包括一用以与一第一标的分析物形成标的特定结合（target-specific bonding）的第一微片，以及一用以与一第二标的分析物形成标的特定结合的第二微片，该第二标的分析物不同于第一标的分析物。该第一微片是通过一第一二进制序列来辨识，且该第二微片是通过一不同于该第一二进制序列的第二二进制序列来辨识。该第一二进制序列是通过一在一实质上与该第一微片的上表面及下表面平行的第一平面上的第一边缘轮廓来编码，且该第一二进制序列中的位元是编码在围绕该第一边缘轮廓的各自预定的位置上。该第二二进制序列是通过一在一实质上与该第二微片的上表面及下表面平行的第二平面上的第二边缘轮廓来编码，且该第二二进制序列中的位元是编码在围绕该第二边缘轮廓的各自预定的位置上。
在又一具体实施方案中，是提供一种半导体晶圆。该半导体晶圆包括一基板；在该基板上的多个第一微片；以及在该基板上的多个第二微片。各第一微片是通过一第一二进制序列来辨识，且各第二微片是通过一不同于该第一二进制序列的第二二进制序列来辨识。各第一微片是通过在一实质上与该基板平行的平面上的第一边缘轮廓所编码的第一二进制序列来辨识，且该第一二进制序列中的位元是编码在围绕该第一边缘轮廓的各自预定的位置上。各第二微片是通过在该平面上的第二边缘轮廓所编码的第二二进制序列来辨识，且该第二二进制序列中的位元是编码在围绕该第二边缘轮廓的各自预定的位置上。
对本领域中技术人员而言，在检阅以下特定具体实施方案的叙述并配合附图后，可清楚了解其他方案方面及特征。
附图说明
本发明是以例示的方式说明，而非以限制的方式说明。在附图中，相似的编号是指示类似的元件。应注意的是，本发明中对于“一”具体实施方案的不同引述，不必然为相同的具体实施方案，且这些引述意指至少一。此外，当一特定特征、结构或特性在针对一具体实施方案中被提到，是认为本领域技术人员可在其知识范围中，将这些特征、构造或特性实现于其他无论是否明确描述的具体实施方案中。
图1A及1B是说明根据一具体实施方案的微片的两个相对表面；
图2A及2B是说明根据另一具体实施方案的微片的两个相对表面；
图3A及3B是说明根据又一具体实施方案的微片的两个相对表面；
图4、5、6及7是说明根据一些具体实施方案的经编码微片的俯视图；
图8A、8B、8C及8D是说明根据一具体实施方案的微片的俯视图，这些微片是分别编码有四种不同的码；
图9A、9B及9C是说明根据一些具体实施方案的微片，各微片是使用相邻角来编码一群辨识码（identifier）；
图10A及10B是分别说明根据一具体实施方案的经数位编码的磁性微片的三维空间视图及截面视图；
图10C及10D是分别说明根据另一具体实施方案的经数位编码的磁性微片的三维空间视图及截面视图；
图10E是说明根据一具体实施方案的微片的边缘轮廓；
图11A、11B、11C及11D是说明根据第一具体实施方案的微片的制造步骤；
图12A、12B、12C、12D、12E、12F、12G、12H及12I是说明根据第二具体实施方案的微片的制造步骤；
图13是一示意图，说明根据一具体实施方案的半导体晶圆，其包括编码有不同码的微片；
图14是一流程图，说明根据第一具体实施方案的用于制造经数位编码的磁性微片的方法；
图15是一流程图，说明根据第二具体实施方案的用于制造经数位编码的磁性微片的方法；
图16是一流程图，说明根据一具体实施方案的用于对经数位编码的磁性微片进行解码的方法；
图17是一图表，说明根据一具体实施方案的一可操作以执行一软件产品而对经编码的微片进行解码的机器。
附图标记说明
11、第一类型缺口；21、第一类型缺口；31、第一类型缺口；41、第一类型缺口；42、第二类型缺口；43、边缘区段；45、虚线箭头；51、第一类型缺口；52、第二类型缺口；53、边缘区段；55、虚线箭头；61、第一类型缺口；71、第一类型缺口；100、微片；200、微片；300、微片；400、微片；500、微片；600、微片；700、微片；810、微片；820、微片；830、微片；840、微片；880、虚线矩形；890、虚线矩形；910、微片；920、微片；930、微片；1000、微片；1010、上表面；1016、上表面；1020、下表面；1026、下表面；1030、边缘；1036、边缘；1050、磁性金属条；1060、微片；1080、边缘轮廓；1100、微片；1110、基板；1120、牺牲层；1130、磁性光阻层；1140、遮罩层；1200、微片；1210、基板；1220、牺牲层；1230a、光阻层；1230、区块；1240、遮罩层；1250、第二牺牲材料；1260、磁性金属层；1270a、光阻层；1280、遮罩层；1300、晶圆；1350、基板；1400、方法；1410、步骤；1420、步骤；1430、步骤；1440、步骤；1500、方法；1510、步骤；1520、步骤；1530、步骤；1540、步骤；1550、步骤；1560、步骤；1570、步骤；1600、方法；1610、步骤；1620、步骤；1630、步骤；1640、步骤；1700、机器；1710、处理器；1720、媒体；1730、输入／输出装置；1750、影像；1780、软件产品。
具体实施方式
在以下叙述中，阐述多种特定细节。然而，应了解，本发明的具体实施方案可在没有这些具体细节的情况下实施。在其他例子中，并未详细显示现有的线路、构造及技术，以免模糊对本发明内容的理解。然而，本技术领域中技术人员应理解，本发明可在没有这些特定细节的情况下实施。本领域技术人员在所包括的叙述下，可在未经过度实验的情况下进行适当的变化。
此处所描述的微片，是可作为在多重标的分析中监测及分析分析物的载体。微片，在一些具体实施方案中也指数位磁性片，可通过其各别的数位辨识码（也指数位码或码）来辨识。在一具体实施方案中，微片的数位辨识码是通过一在该微片周围（即，边缘）的缺口及边缘区段的序列来编码。通过监测微片的边缘轮廓，监测器可以辨识与该微片有关的码。更特定言之，该边缘轮廓（其在一实质上与该微片的上表面及下表面平行的平面上勾勒出微片的周围）是编码一用以辨识该微片的二进制序列。
当使用于多重标的分析时，具有相同码的微片是与用于捕捉相同标的分析物的相同类型的探针耦合，且具有不同码的微片是与用于捕捉不同标的分析物的不同类型的探针耦合。
在一具体实施方案中，微片可包括磁性反应材料，以利于操作及搜集。磁性反应材料可构成实质上微片的全部、微片的一部分或仅为微片的一组分。除此以外，微片的剩余处可包括聚合物材料、涂层及可附着探针的部分。磁性反应材料的例子包括磁性金属（例如铁、镍、钴及稀土金属的合金），但不限于此。在一具体实施方案中，可将磁性金属条（strip）嵌入在微片的非磁性聚合物层中。该非磁性聚合物层可以是实质上透明的。或者，微片可由磁性光阻材料（例如磁性粒子及聚合物的混合物）制成。磁性光阻材料可以是实质上透明的。另外，应注意的是，该微片可由不同于上述的材料所制成。
微片可具有任意程度的透明度。在一具体实施方案中，微片是实质上透明的。在另一具体方案中，微片是至少部分透明的。在本文中，材料是“实质上透明的”意指高百分比的光可穿透该材料（例如，超过50%的光）。当材料的透明度是较实质上透明的材料为低、且较不透明材料为高时，该材料是“部分透明的”。
可使用广泛的不同材料来制造微片；举例言之，树脂及聚合物。聚合物的例子包括聚苯乙烯、聚二乙烯苯（polydivinylbenzene）、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乳酸、聚乙醇酸（polyglycolides）、聚己内酯及其共聚物。也可使用替代材料。在本文所述的一些具体实施方案中，微片的主体是由实质上透明的聚合物材料所制成。微片可为任意颜色。
在一具体实施方案中，本文所述微片的数位码是由实质上透明的聚合物材料所形成。当使用于多重标的分析时，与经萤光团标记的标的分析物结合的微片一旦受到光源（如，紫外光源）激发就会发射萤光。可进行一次光激发，且所获得的（被萤光照亮的）微片影像可用于辨识其各别的码、以及用于分析（如，量化）标的分析物。这些被萤光照亮的微片影像的边缘轮廓在黑色背景的衬托下可被轻易监测。在激发下未发射萤光的微片则未与任何标的分析物结合，故不需对其进行解码。
相较之下，现有的以嵌入不透明材料编码的微载体可能需要两个步骤的光激发。于第一步骤中，在样品中的全部微载体是以一在第一光谱（如，紫外光）的第一光源照亮，以分析（如，量化）标的分析物。于第二步骤中，在样品中的全部微载体是以一在第二光谱（如，可见光）中的第二光源再度照亮，以辨识其码。在第一步骤中，与标的分析物结合的微片是在黑色背景的衬托下被萤光照亮；然而，通过嵌入不透明材料而形成的码图案通常无法在萤光下解码。其中的一个原因为，萤光是发射自微载体的表面，其无法提供足够的照明以分辨嵌入的不透明码图案。因此，现有的设计一般需要第二步骤以在可见光下照亮微片。该额外步骤（即，第二步骤）增加了解码过程的复杂度。
此外，在微片的上表面及下表面皆具有探针的多重标的分析中，所有探针皆可捕捉经萤光团标记的标的分析物，且微片的两个表面皆可被萤光照亮。较高的微片透明度是意谓着不只来自上（前）表面的萤光可被监测到，来自下（后）表面的萤光也可穿透微片主体且被监测到。因此，监测器可较轻易地从被萤光照亮的微片的影像中读取用以辨识微片的码。然而，应理解为，本文所述的微片编码计画可以用于具任何程度的透明度的微片上。
微片是一实质上平坦的微载体，其具有实质上平面的上表面及下表面。当量取最长的大小（如，上表面或下表片的直径或对角线）时，微片的尺寸通常在数微米至数百微米的范围内。微片的厚度通常在1微米至10微米的范围内。
在一具体实施方案中，微片是在其边缘上以一种或更多类型的缺口来编码。第一类型的缺口为取向指标（orientation indicator），其辨识微片的取向；例如，上表面或下表面。该第一类型缺口还指二进制序列的起始点、以及该二进制序列的读取方向，其中该二进制序列是用以辨识微片的码。第二类型缺口则是用以编码微片。在一具体实施方案中，微片是通过其边缘轮廓来编码，该边缘轮廓系包括边缘区段（edge segments）及第二类型缺口的序列。边缘区段及第二类型缺口的序列是编码零及壹的二进制序列。
微片边缘上的第一类型缺口和第二类型缺口可具有V型、U型、方形、矩形或类似形状。在一些具体实施方案中，第一类型缺口可通过移除多边形的一角来形成。各缺口（包括第一类型缺口及第二类型缺口）自微片的上表面延伸至下表面。
在以下描述中，用语“实质上平行”意指两个线、层或平面是平行的，或可稍微偏离平行。该稍微偏离可能来自制造过程，且是在允许的范围内。因此，用语“平行”及“实质上平行”在本发明中是可互换的，且意指两个或更多线、层、及／或平面在允许的范围内是平行的。类似地，用语“实质上平面的”、“实质上垂直的”、及“实质上呈直角的”分别用于指在允许的范围内是“平面的”、“垂直的”及“呈直角的”。
图1A、1B、2A、2B、3A及3B是一示意图，说明根据一些具体实施方案的微片100、200及300，各微片100、200及300在边缘上仅出现第一类型缺口（分别为11、21及31）。图1A、2A及3A分别说明微片100、200及300的上表面，且图1B、2B及3B分别说明微片100、200及300的下表面。
应注意的是，本发明中的用语“上”及“下”是用于命名微片的两个相对表面。在使用时（如，在进行多重标的分析的过程中）下表面可在微片的上方，而上表面可在微片的下方，反之亦然。
此处的实施例是说明一微片可以任意形状作为其基础形状；例如，多边形、圆形或类似形状。应注意的是，微片的基础形状是指没有任何缺口的微片形状。
第一类型缺口11、21及31是分别定义微片100、200及300的取向（如，前或后、上方或下方）。监测器可辨识微片被观测到的表面为微片的上表面或下表面；例如，通过辨识第一类型缺口的两个相邻边的长度或两个相邻角的大小。在监测器辨识是微片的哪一表面正在或已经被观测之后，该监测器或另一装置接着可以决定用以读取位于微片边缘的码的方向。
图1A进一步显示第一类型缺口11可以通过移除角落的三角形部分（以虚线显示）来形成。定义第一类型缺口11的边缘轮廓的部分，可为直线（显示于图1A）、曲线或其他形状的线。如图1A及图1B所显示，第一类型缺口11是与相邻的两边（如，“a”及“d”）形成不对称关系，其中a及d具有不同长度（如，a<d）。此一相邻边的长度的差异可帮助监测器决定微片被观测到的表面为微片的上表面或下表面。例如，一辨识码是可以微片的第二类型缺口及／或边缘区段的序列的形式来编码。自微片的上表面以顺时针方向读取的序列，可能与自微片的下表面以顺时针方向读取的序列不同。为正确地读取及解读所监测到的序列，监测器首先使用第一类型缺口以辨识微片的表面。在图1A及1B的实施例中，监测器可通过自第一类型缺口顺时针读取边长来辨识所观测到的表面为上表面或下表面。此即，若所读取到的边长为a→b→c→d，则所观测到的表面为上表面；然而，若所读取到的边长为d→c→b→a，则所观测到的表面为下表面。在一具体实施方案中，监测器可通过遵照预定方向（如，顺时针）比较第一类型缺口的两个相邻边的长度，以决定微片正在或已经被观测的表面为上表面或下表面。当以顺时针方向读取，若第一个遇到的相邻边（如，a）比第二个遇到的相邻边（如，d）短，则根据图1A的实施例，所观测到的表面为上表面。类似地，当以顺时针方向读取，若第一个遇到的相邻边（如，d）比第二个遇到的相邻边（如，a）长，则根据图1B的实施例，所观测到的表面为下表面。
可选地或额外地，第一类型缺口11可与其两个相邻角（如，θ1及θ2）形成不对称关系，其中θ1及θ2具不同值（如，θ1>θ2）。各相邻角是通过第一类型缺口11的一边与微片100的一相邻边所定义。此一相邻角的差异可帮助监测器决定微片所观测到的表面为微片的上表面或下表面。例如，若自第一类型缺口11顺时针读取所遇到的第一个角为θ1、或者若自第一类型缺口11顺时针读取到的两个相邻角为θ1→θ2、或者，若自第一类型缺口11顺时针读取的两个相邻角为较大角（如，θ1）之后为较小角（如，θ2），则监测器可决定所观测到的表面为上表面。可对微片100的下表面作成类似的设定。
图2A显示，第一类型缺口21可通过自微片200的角落移除非等腰三角形部分（以虚线显示）来形成。如图2A及图2B所示，第一类型缺口21与其相邻两边（如，“a”及“d”）是形成不对称关系，其中a及d具有不同长度（如，a>d）。可选地或额外地，第一类型缺口21可与其两个相邻角（如，θ1及θ2）形成不对称关系，其中θ1及θ2具不同值（如，θ1<θ2）。此一相邻边长及／或相邻角的差异可帮助监测器决定微片被观测到的表面为微片200的上表面或下表面。
图3A显示，第一类型缺口31可通过自微片300移除楔形部分（以虚线显示）来形成。如图3A及图3B所示，第一类型缺口31与其两个相邻角（如，θ1及θ2）形成不对称关系，其中θ1及θ2具不同值（如，θ1<θ2）。第一类型缺口31也可与形成该第一类型缺口31的楔形部分的两边形成不对称关系。此一相邻角及／或相邻边长的差异可帮助监测器决定微片被观测到的表面为微片300的上表面或下表面。
图4-7说明根据一些具体实施方案的经编码微片的俯视图。微片的码是壹及零的二进制序列，其是通过第二类型缺口在微片边缘出现与否来表示。为简化叙述，以下实施例中，假设有第二类型缺口出现是指二进制“1”值，且没有第二类型缺口出现是指二进制“0”值。没有第二类型缺口出现相当于出现在相同位置上的边缘区段。应理解，在替代具体实施方案中，“1”与“0”的表示可以相反。第二类型缺口可以是任何形状，只要其形状不同于第一类型缺口。
在一具体实施方案中，监测器可如下所述般读取微片的码。由第一类型缺口开始，监测器可以固定的物体距离间隔（如，单位长度X）检查微片的边缘轮廓，以辨识第二类型缺口是否存在。监测器可自距离第一类型缺口预定距离处开始，并依据所观测到的表面为上表面或下表面，以预定方向（如，顺时针或逆时针）读取码。举例言之，码（自最低有效位元（least significant bit，LSB）至最高有效位元（most significant bit，MSB））可被定义为自微片的上表面顺时针读取到的位元序列。也可使用替代的定义。
图4说明根据一具体实施方案的经编码微片400的俯视图。在此实施例中，自LSB至MSB的码在俯视图中是以顺时针自第一类型缺口41顺着虚线箭头45的方向读取。此实施例中的第二类型缺口的形状是以其两个实质上平行的边（为简化说明，仅有一个第二类型缺口被标记为42）、及紧邻该两个实质上平行的边的底边来定义。既没有第一类型缺口、也没有第二类型缺口出现的边缘轮廓部分，则为边缘区段（为简化说明，仅有一个边缘区段被标记为43）。微片400的俯视图是显示一边缘轮廓，其是边缘区段、第一类型缺口及第二类型缺口的边的组合。在此实施例中，长度X的各边缘区段解读为“0”位元，且长度X的各第二类型缺口解读为“1”位元。第二类型缺口的长度可定义为测量横跨其开口的两个边的长度，该开口以“w”指示（为简化说明，仅有一个被标示）。两个连续的第二类型缺口可占据一个角落；例如，如俯视图中所显示的左下角。以长度的序列表示的微片400的边缘轮廓，被读取的顺序（顺时针）为如下：
3X→(2X)→X→6X→(2X)→4X→(2X)→(2X)→X→(2X)→2X→(2X)→2X→4X→(2X)→2X→(2X)→X，其中括弧内的值是表示对应的第二类型缺口的长度（即，代表一或更多个“1”）。因此，上述长度序列可以解读成用以辨识微片400的数位码（由LSB至MSB）：011001100000011001101111000011000000011000。
图5说明根据另一具体实施方案的经编码微片500的俯视图。在此实施例中，由LSB至MSB的码是从俯视图中的第一类型缺口51以虚线箭头55的方向顺时针读取。在此实施例中，各第二类型缺口是由两个相接于一端的边所定义（为简化说明，仅有一个第二类型缺口被标记为52）。由俯视图，各第二类型缺口具有三角形的形状。与图4中的微片400类似，微片500的边缘轮廓可被读取并解读成数位码。
图6及图7分别说明根据一些其他具体实施方案的经编码微片600及经编码微片700的俯视图。微片600及700分别具有第一类型缺口61及71。根据前述关于微片400及500的叙述，与微片600及700相关的码可分别被读取并解读成数位码。
图4-7所显示的第二类型缺口具有对称形状。在替代具体实施方案中，第二类型缺口可具有不对称形状；例如，一边比另一边长。第二类型缺口可具有任意形状，只要其形状可与第一类型缺口的形状区分。
在一具体实施方案中，第二类型缺口的开口可具任意长度（以横跨其开口的两边来测量），且该长度为预定单位长度的整数倍（如，在图4-7中以X表示）。在一些具体实施方案中，第二类型缺口的开口的长度是定义在二进制序列（即，数位码）中具有第一二进制值的位元的连续数目，且各边缘区段的长度是定义在二进制序列中具有第二二进制值的位元的连续数目。在一些具体实施方案中，第二类型缺口的长度是限制在预定的长度；例如，一或二单位长度。举例言之，微片可包括连续的单位长度的第二类型缺口序列，以代表1的长序列。
图8A及8B分别说明根据一些具体实施方案的两个经编码微片810及820的俯视图。在俯视图中，微片810及820各具有在右上角的第一类型缺口。微片810是使用连续的单位长度的第二类型缺口序列而编码有壹的序列。在图8A的实施例中，第二类型缺口是形成于边缘轮廓的预定部分（如，P1、P2、P3及P4）内，避免接近角落区域。第二类型缺口（代表码的MSB或LSB）的一边可接上第一类型缺口的边。微片820（其不具任何第二类型缺口）是编码有零的序列。
图8C及8D分别说明根据一些具体实施方案的两个经编码微片830及840的俯视图。在俯视图中，微片830及840各具有在右上角的第一类型缺口。各微片830及840是使用第二类型缺口及边缘区段的序列而编码有壹及零交替的序列。在此等实施例中，如图8C及8D所示，与微片830及840相关的码（由LSB至MSB）是从各自的第一类型缺口以顺时针方向被读取并解读。
图8C及8D进一步说明围绕微片830及840的边缘轮廓的预定位置。码的位元0-29的预定位置标记在虚线上。在这些具体实施方案中，若一位元的预定位置没有第二类型缺口，则其具有第一值，且若一位元的预定位置有第二类型缺口出现，则其具有第二值。由于监测器在决定码的位元值时不会测量间隔，因此在相邻的预定位置之间的间隔可为任意值。当读取码时，所提供的监测器可具有一标有这些预定位置的监测模板。监测模板可以覆盖在微片的边缘轮廓的影像上，使监测器决定在该等位置上是否有出现第二类型缺口。监测模板可具有与微片的基础形状相同的形状，且具有位元的位置标记。监测模板的例子可为图8C及8D中的具有位置标记的虚线矩形880及890。监测模版可具有与微片的基础形状相比之下较大、较小、或相同的尺寸，只要其位置标记指出位元位置即可。
在一具体实施方案中，除了由边缘区段及第二类型缺口所形成的二进制序列以外，微片也可通过一群辨识码（group identifier）来辨识。如图8A-8D所示，该群辨识码可通过第一类型缺口的相邻角（如，θ1及θ2）的组合来编码。为便于说明，图9A、9B及9C是说明三个没有任意第二类型缺口的实施例。应理解，群辨识码可与本文所述的任意二进制序列组合以形成微片的数位码。
图9A说明群辨识码的第一实施例，其中两个相邻角具有相同的值（如，θ1=θ2=135˚），此可应用于具有不对称边（如，矩形）的微片。图9B说明群辨识码的第二实施例，如，θ1=150˚、θ2=120˚。图9C说明群辨识码的第三实施例，如，θ1=120˚、θ2=150˚。在一具体实施方案中，角度差（angle_diff）=（θ1-θ2）的不同数值相当于不同的群辨识码。在一具体实施方案中，角度差的值可由多个位元来代表，其中位元的数目依群数而定。
图10A及10B分别说明根据一具体实施方案的微片1000的三维空间（3D）视图及截面视图。图10B中的微片1000的截面视图是显示上表面1010、与上表面1010实质上平行的下表面1020、及围绕上表面1010及下表面1020的边缘1030（即，周围）。上表面1010及下表面1020是实质上为平面的；如，实质上与所显示的由X-Y轴延伸的水平面（即，X-Y平面）平行。边缘1030是实质上垂直于1010及1020两个表面；如，实质上与所显示的Z轴平行。如图10B所显示，边缘1030在上表面1010与下表面1020之间垂直延伸。在一具体实施方案中，上表面1010及下表面1020就X-Y平面而言是对称的。当用于多重标的分析时，表面1010及1020的一个或二个可与用于与标的分析物结合的反应剂（如，探针）耦合。
在一具体实施方案中，微片1000是由实质上透明的磁性聚合物材料所制成。该磁性聚合物材料可通过将磁性金属粒子混进聚合物中而制造。该磁性反应性的微片1000在多重标的分析的过程中可以磁场而轻易地操作及处理。
图10C说明根据一具体实施方案的微片1000的边缘轮廓1080。边缘轮廓1080根据前述任意边缘编码设定而编码微片1000。图10C显示，边缘轮廓1080是在平面（如，本实施例的X-Y平面）上勾勒出上表面1010及下表面1020的周围，该平面是与上表面1010及下表面1020实质上平行。因此，监测器可自表面1010及1020两个监测到微片1000的相同码。码的相同二进制序列可自表面1010及1020的一个顺时针读取，且自表面1010及1020的另一个逆时针读取。
图10C及10D分别说明根据另一具体实施方案的微片1060的3D视图及截面视图。与图10A及10B的微片1000类似，微片1060也包括上表面1016、与表面1016实质上平行的下表面1026、及围绕上表面1016及下表面1026的边缘1036。此外，微片1060有磁性金属条1050（如，镍、钴、铁、或其类似物）嵌入在其中。磁性金属条1050是嵌入在微片1060中的非透明（即，不透明）层。磁性金属条1050可夹在微片1060的上透明聚合物层及下透明聚合物层之间。在一具体实施方案中，磁性金属条1050是位于微片1060的几何中心。在多重标的分析过程中，当以磁场捡拾或收集微片1060时，该几何中心位置有助于降低微片1060的力矩。与图10A的微片1000类似，微片1060是通过其边缘轮廓来编码，该边缘轮廓是在实质上与上表面1016及下表面1026平行的平面上勾勒出上表面1016及下表面1026的周围。
图10E说明根据一具体实施方案的微片1000或1060的边缘轮廓1080。边缘轮廓1080根据前述任意边缘编码设定而编码微片1000。以微片1000作为例，图10E显示边缘轮廓1080是在平面（如，本实施例的X-Y平面）上勾勒出上表面1010及下表面1020的周围（即，边缘）。该平面是与上表面1010及下表面1020实质上平行。因此，监测器可自表面1010及1020的任一个监测到微片1000的相同码。码的相同二进制序列可自表面1010及1020的一个顺时针读取，且自表面1010及1020的另一个逆时针读取。
前述微片可基于为半导体制造及／或微机电系统（MEMS）制造所发展的技术来制造。举例言之，以下所描述的微片制造是使用半导体及／或MEMS制造领域中所现有的基板材料、牺牲材料及光阻材料。为简化说明，以下省略半导体及／或MEMS制造领域中技术人员所了解的多个步骤。举例言之，省略的步骤可包括：为准备用于后续工艺的表面的表面清洁、为移除溶剂的软烤（soft-baking）等。相较于用于制造现有微载体的工艺，下述制造过程较简单、成本较低且保留较大的反应区域。
图11A、11B、11C及11D是说明根据第一具体实施方案的微片的制造步骤。图14是一流程图，说明根据第一具体实施方案的制造微片的方法1400。根据第一具体实施方案所制造的微片的例子包括，但不限于，图10A及10B的微片1000。参考图11A至11D及图14，方法1400从步骤1410开始，于一在晶圆上的实质上为平面的基板1110上方沉积一牺牲层1120。接着于步骤1420中，在牺牲层1120上方沉积一磁性光阻层1130（如，磁性聚合物层）。在一些具体实施方案中，磁性光阻层1130可是实质上透明的或至少部分透明的。在步骤1430中，使用一含有微片图案的遮罩层1140，以将磁性光阻层1130图案化成微片。遮罩层1140是选择性地使磁性光阻层1130的区域暴露于紫外（UV）光，从而定义个别的微片1100。各微片1100是通过其边缘轮廓来编码，该边缘轮廓是在一平面上勾勒出微片1100的上表面与下表面的2D周围，该平面实质上与该上表面及下表面平行。在一具体实施方案中，遮罩层1140可定义在晶圆上的编码有不同码的微片。因此，有不同码的微片可同时在相同的晶圆上制造。在步骤1440中，将牺牲层1120蚀刻或移除，以自基板1110中释出微片1100。
图12A至12I说明根据第二具体实施方案的微片的制造步骤。图15是一流程图，说明根据第二具体实施方案的制造微片的方法1500。根据第二具体实施方案制造的微片的例子包括，但不限于，图10C及10D的微片1060。参考图12A、12B及图15，方法1500从步骤1510开始，于一在晶圆上的实质上为平面的基板1210上方沉积一牺牲层1220。接着于步骤1520中，在牺牲层1220上方沉积一光阻层1230a（如，聚合物层）。在一些具体实施方案中，该光阻层1230a可是实质上透明的或至少部分透明的。在步骤1530中，使用一含有微片图案的遮罩层1240，以将光阻层1230a图案化为多个区块（blocks）1230，其中各区块1230是一对应微片的部分。遮罩层1240选择性地使光阻层1230a的区域暴露至紫外（UV）光，从而定义个别的区块1230。
可进行掀离（lift off）工艺以沉积磁性金属层在各底部上，图12C至12F说明根据一具体实施方案的掀离工艺。将第二牺牲材料1250均厚沉积（blanket-deposited）于剩余构造的上方，图案化第二牺牲材料1250以暴露各区块1230的上表面的至少一部分，通过物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，PVD）、化学气相沉积（Chemical VaporDeposition，CVD）等方式以沉积一薄层的磁性金属1260而覆盖经图案化的牺牲材料1250以及经暴露的区块1230的整个上方。然后剥离（strip off）（如，通过使用化学溶液或替代手段）第二牺牲材料1250。从而，在步骤1540中，在各区块1230的上表面的至少一部分上形成一条磁性金属层1260。
参考图12G至12I及图15，在步骤1550中，在剩余构造上均厚沉积覆盖另一光阻层1270a（如，聚合物层）（即，覆盖区块1230、且覆盖在各区块1230上的磁性金属层1260）。在一具体实施方案中，光阻层1270a的材料可与光阻层1230a相同。在一些具体实施方案中，该光阻层1270a可是实质上透明的或至少部分透明的。在步骤1560中，使用含有微片图案的遮罩层1280以将光阻层1270a图案化成微片1200。各微片1200是通过其边缘轮廓来编码，该边缘轮廓是在平面上勾勒出微片1200的上表面及下表面的2D周围，该平面是实质上与该上表面及下表面平行。在一具体实施方案中，遮罩层1280可定义在晶圆上的经不同码所编码的微片。因此，有不同码的微片可同时在相同的晶圆上制造。在步骤1570中，将牺牲层1220蚀刻或移除，以自基板1210中释出微片1200。
图13是一示意图，说明根据一具体实施方案的在基板1350上具有多个微片的半导体晶圆1300。图13的例子显示具有不同码的微片可在同一晶圆上制造；如，通过以一定义对应到不同码的不同边缘轮廓的遮罩层来图案化微片。图14的步骤1430及图15的步骤1560提供图案化步骤的非限制性实例。举例言之，可制造晶圆1300以包括微片810、820、830及840（图8A至8D）。在一具体实施方案中，晶圆1300可包括多个划分，各划分包括一群具相同码的微片。应理解，在替代具体实施方案中，与图13所显示的相比较，晶圆可包括具有更多不同码的微片、或具有较少不同码的微片。
前述微片可具有若干应用，包括（但不限于）多重标的分析套组。多重标的分析套组包括至少一根据任意上述具体实施方案的第一微片、以与第一标的分析物形成标的特定异性结合，以及根据任意上述具体实施方案的第二微片、以与第二标的分析物形成标的特定异性结合，该第二标的分析物是不同于第一标的分析物。第一微片是通过第一二进制序列来辨识、且第二微片是通过第二二进制序列来辨识。第一二进制序列是通过第一边缘轮廓来编码，该边缘轮廓是在第一平面上勾勒出第一微片的周围，该第一平面是实质上与第一微面的上表面及下表面平行。第二二进制序列是通过第二边缘轮廓来编码，该边缘轮廓是在第二平面上勾勒出第二微片的周围，该第二平面是实质上与第二微面的上表面及下表面平行。
图16是一流程图，说明根据一具体实施方案的用于对经数位编码的磁性微片进行解码的方法1600。方法1600可通过监测器进行，该监测器可为（例如）图17描述的相关机器。方法1600从步骤1610开始，监测器获得一含有多个被照亮微片的影像。在步骤1620中，监测器监测各被照亮微片的边缘轮廓。在步骤1630中，监测器从该边缘轮廓辨识第一类型缺口，以决定对应微片的取向。在步骤1640中，监测器监测第二类型缺口的出现（或没有出现），以将边缘轮廓解码为二进制序列。该二进制序列是用以辨识对应微片的数位码。
图17是一图表，说明机器1700，其可操作以执行一用以对根据一具体实施方案的经编码微片进行解码的软件产品1780。软件产品1780可储存在一机器可读取的媒体（如，非暂时性（non-transitory）的机器可读取储存媒体1720，也指电脑可读取媒体、处理器可读取媒体、或具有电脑可读取程序码包括于其中的电脑可使用媒体）中。非暂时性的机器可读取储存媒体1720可为任意合适的有形媒体，包括磁性的、光学的、或电子的储存媒体，包括磁片、只读光碟（compact disc read-only memory，CD-ROM）、只读数位多功能光碟（digital versatile disc read-only memory，DVD-ROM）、记忆装置（挥发性或非挥发性）（例如，硬碟、或固态硬碟）、或其他储存机制。机器可读取的媒体1720可含有不同组的指令、码序列、组态资讯（configuration information）、或其他资料，其在执行时是使处理器1710对影像1750中的经编码微片进行解码（如，根据图16的方法1600）。影像1750可通过机器1700的输入／输出（I/O）装置1730而获得。机器1700可自影像1750产生一至少包括与微片相关的辨识码的输出。本领域中技术人员将了解，实施所述具体实施方案所需的其他指令及操作可也储存于该机器可读取的媒体1720中。自机器可读取媒体运转的软件可与线路连接以进行上述作业。
本申请主张于2018年12月6日申请的美国临时申请案第62/776,224号以及于2019年10月15日申请的美国专利申请案第16/601,982号的优先权，所述的全部内容并于此处以供参考。
虽然本发明是以多种具体实施方案叙述，本领域技术人员将了解本发明并不限于所述具体实施方案，且可以在权利要求书的精神及范围内修饰及变更的方式实施。因此，前述叙述系为例示性而非限制性的。

Claims (20)

1.一种编码有二进制序列的微片，其特征在于，其包括：
一聚合物层，具有上表面及下表面，其中该下表面与该上表面平行，且该上表面与下表面的至少一个将与标的特定探针耦合，该探针是用于结合至标的分析物；
其中该微片是通过编码在一平面的边缘轮廓上的二进制序列来辨识，该平面与该上表面及该下表面平行；以及
其中该二进制序列的位元是编码在围绕该边缘轮廓的预定的位置上。
2.如权利要求1所述的微片，其特征在于，该聚合物层是透明的。
3.如权利要求1所述的微片，其特征在于，该聚合物层是一磁性聚合物层。
4.如权利要求1所述的微片，其特征在于，其还包括：
一磁性金属条，嵌入在该聚合物层中且位于该聚合物层的几何中心。
5.如权利要求1所述的微片，其特征在于，该边缘轮廓包括一第一类型缺口，该第一类型缺口用于指示一起始点，以及指示读取该二进制序列的方向。
6.如权利要求5所述的微片，其特征在于，该第一类型缺口与相邻的边或角形成一不对称关系。
7.如权利要求5所述的微片，其特征在于，该微片还通过一群辨识码来辨识，该群辨识码是通过该第一类型缺口的相邻的角来编码，且其中相邻角的不同组合编码不同的群辨识码。
8.如权利要求1所述的微片，其特征在于，该边缘轮廓包括边缘区段及第二类型缺口的序列，该序列用以编码该二进制序列。
9.如权利要求8所述的微片，其特征在于，于该边缘轮廓的预定位置上的第二类型缺口与该二进制序列中的对应位元的第一二进制值相对应。
10.如权利要求8所述的微片，其特征在于，于该边缘轮廓的预定位置上的边缘区段与该二进制序列中的对应位元的第二二进制值相对应。
11.一种用于多重标的分析的装置，其特征在于，其包括：
一第一微片，用以与一第一标的分析物形成标的特定结合；以及
一第二微片，用以与一第二标的分析物形成标的特定结合，该第二标的分析物不同于第一标的分析物；
其中，该第一微片是通过一第一二进制序列来辨识，该第二微片是通过一不同于该第一二进制序列的第二二进制序列来辨识；
其中，该第一二进制序列是通过在与该第一微片的上表面及下表面平行的第一平面上的第一边缘轮廓来编码，且该第一二进制序列中的位元是在围绕该第一边缘轮廓的预定的位置上编码；以及
其中，该第二二进制序列是通过在与该第二微片的上表面及下表面平行的第二平面上的第二边缘轮廓来编码，且该第二二进制序列中的位元是在围绕该第二边缘轮廓的预定的位置上编码。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，该第一微片及该第二微片各自包括透明的聚合物层。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，该透明的聚合物层是一磁性聚合物层。
14.如权利要求12所述的装置，其特征在于，一磁性金属条嵌入在该透明的聚合物层中且是位于该透明的聚合物层的几何中心。
15.如权利要求11所述的装置，其特征在于，该第一边缘轮廓及该第二边缘轮廓各自包括一做为取向指标的第一类型缺口，且该第一边缘轮廓及该第二边缘轮廓的至少一个包括一第二类型缺口，该第二类型缺口是代表一在该第一二进制序列或该第二二进制序列中的二进制值。
16.如权利要求11所述的装置，其特征在于，在该第一边缘轮廓及该第二边缘轮廓的预定位置上的第二类型缺口出现是对应于一第一二进制值，且在该第一边缘轮廓及该第二边缘轮廓的预定位置上没有第二类型缺口出现则对应于一第二二进制值。
17.一种半导体晶圆，其特征在于，其包括：
一基板；
在该基板上的多个第一微片，各第一微片是通过一第一二进制序列来辨识；以及
在该基板上的多个第二微片，各第二微片是通过一不同于该第一二进制序列的第二二进制序列来辨识；
其中，各第一微片是通过在与该基板平行的平面上的第一边缘轮廓所编码的第一二进制序列来辨识，且该第一二进制序列中的位元是编码在围绕该第一边缘轮廓的预定的位置上；以及
其中，各第二微片是通过在该平面上的第二边缘轮廓所编码的第二二进制序列来辨识，且该第二二进制序列中的位元是编码在围绕该第二边缘轮廓的预定的位置上。
18.如权利要求17所述的半导体晶圆，其特征在于，该第一微片及该第二微片的各微片包括一透明的聚合物层。
19.如权利要求17所述的半导体晶圆，其特征在于，该第一微片及该第二微片的各微片是磁性的。
20.如权利要求17所述的半导体晶圆，其特征在于，该第一边缘轮廓及该第二边缘轮廓是各自包括作为取向指标的第一类型缺口，且其中该第一边缘轮廓及该第二边缘轮廓的至少一个是包括一第二类型缺口，该第二类型缺口是代表一在该第一二进制序列或该第二二进制序列中的二进制值。
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