CN117460574A - 流通池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
在用于制备流通池的方法的一个示例中，将光敏材料沉积在树脂层上方，该树脂层包括由间隙区域分开的凹入部，其中该凹入部覆盖具有第一厚度的第一树脂部分，并且该间隙区域覆盖具有大于该第一厚度的第二厚度的第二树脂部分。基于该第一厚度和该第二厚度的预定紫外光剂量被引导通过该树脂层，由此覆盖该凹入部的该光敏材料暴露于紫外光并且该第二树脂部分吸收该紫外光，从而在该树脂层上方的第一预定区域处限定改变的光敏材料。该改变的光敏材料用于在该树脂层上方的该第一预定区域处或该第二预定区域处产生官能化层。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2021年5月31日提交的美国临时申请序列号63/195,126的权益，该美国临时申请的内容全文以引用方式并入本文。
序列表的参考
通过EFS-Web随附提交的序列表据此全文以引用方式并入。文件名称是ILI220BPCT_IP-2152-PCT2_Sequence_Listing_ST25.txt，文件的大小为3,059字节，并且文件的创建日期为2022年5月19日。
背景技术
一些可用的核酸测序平台利用边合成边测序方法。利用这种方法，合成新生链，并且以光学和/或电子方式检测生长链中每种单体(例如，核苷酸)的添加。因为模板链指导新生链的合成，人们可根据在合成期间添加到生长链的一系列核苷酸单体推断出模板DNA的序列。在一些示例中，可使用顺序配对末端测序，其中对正向链进行测序和移除，然后对反向链进行构建和测序。在其他示例中，可使用同时配对末端测序，其中同时对正向链和反向链进行测序。
附图说明
通过参考以下具体实施方式和附图，本公开的示例的特征将变得显而易见，其中类似的附图标号对应于类似但可能不相同的部件。为了简洁起见，具有先前描述的功能的附图标号或特征可结合或可不结合它们出现的其他附图来描述。
图1A是示例流通池的顶视图；
图1B至图1E是流通池流动通道的不同示例的放大视图和局部剖面图；
图2A至图2D是在本文所公开的流通池的一些示例中使用的引物组的不同示例的示意图；
图3A至图3F是一起示出使用溅射或热蒸发金属膜来产生掩模的方法的示例的示意图，该掩模用于图案化包括凹入部的流通池构造的一个示例；
图4A至图4G是一起示出使用溅射或热蒸发金属膜来产生掩模的方法的另一个示例的示意图，该掩模用于图案化包括凹入部的流通池构造的另一个示例；
图5A至图5E是一起示出使用溅射或热蒸发金属膜来产生掩模的方法的又一个示例的示意图，该掩模用于图案化包括凹入部的流通池构造的又一个示例；
图6A至图6E是一起示出使用溅射或热蒸发金属膜来产生掩模的方法的又一个示例的示意图，该掩模用于图案化包括凹入部的流通池构造的又一个示例；
图7是包括多深度凹入部的一个示例的透明基底的示意图；
图8A至图8N是一起示出使用溅射或热蒸发金属膜来产生掩模的方法的两个示例的示意图，该掩模用于图案化包括多深度凹入部的流通池构造的一个示例；
图9A至图9I是一起示出使用溅射或热蒸发金属膜来产生掩模的另一种示例性方法的示意图，该掩模用于图案化包括多深度凹入部的流通池构造的另一个示例；
图10A至图10H是一起示出使用溅射或热蒸发金属膜来产生掩模的方法的另一个示例的示意图，该掩模用于图案化包括多深度凹入部的流通池构造的又一个示例；
图11A至图11H是一起示出使用溅射或热蒸发金属膜来产生掩模的方法的另一个示例的示意图，该掩模用于图案化包括多深度凹入部的流通池构造的又一个示例；
图12A至图12F是一起示出使用不同厚度的树脂层来图案化包括凹入部的流通池构造的一个示例的方法的一个示例的示意图；
图13是包括多深度凹入部的一个示例的树脂层的示意图；
图14A至图14J是一起示出使用不同厚度的树脂层来图案化包括多深度凹入部的流通池构造的一个示例的方法的两个示例的示意图；
图15A至图15H是一起示出使用不同厚度的树脂层来图案化包括多深度凹入部的流通池构造的又一个示例的方法的又一个示例的示意图；
图16A至图16I是一起示出使用不同厚度的树脂层来图案化包括多深度凹入部的流通池构造的一个示例的方法的又一个示例的示意图；
图17A至图17J是一起示出使用不同厚度的树脂层来图案化包括具有不同深度的凹入部子集的流通池构造的一个示例的方法的另一个示例的示意图；
图18A和图18B分别是溅射在流通池上的铝膜的扫描电子显微照片(SEM)图像和共焦显微镜图像(以黑白再现)；
图19A和图19B是图18A的扫描电子显微照片的放大部分，示出了凹入部的底部和间隙区域的一部分；
图20是类似于图4E所示的流通池表面的顶视图的SEM图像，其中金属膜已经用于在凹入部中而不是在间隙区域上产生不溶性负性光刻胶；
图21是类似于图4G所示的流通池表面的共焦显微镜图像，其中金属膜已经用于在凹入部中而不是在间隙区域上产生官能化层；以及
图22A、图22B和图22C是在用22A)260mJ/cm2背面暴露、22B)90mJ/cm2背面暴露和22C)30mJ/cm2背面暴露显影负性光刻胶之后，流通池的顶视图SEM图像，该流通池包括在间隙区域处具有500nm厚度且在凹入部处具有150nm厚度的树脂层。
具体实施方式
本文所公开的流通池的示例可用于测序，其示例包括顺序配对末端核酸测序或同时配对末端核酸测序。
对于顺序配对末端测序，将引物组附接在流通池的每个凹入部内和/或每个官能化层垫上。引物组中的引物包括正交裂解(线性化)化学成分，该化学成分使得能够产生正向链、对正向链进行测序、然后去除正向链，然后使得能够产生反向链、对反向链进行测序、然后去除反向链。在这些示例中，正交裂解化学成分可通过附接到该组中不同引物的不同裂解位点来实现。描述了生成这些流通池的几种示例性方法。
对于同时配对末端测序，将不同的引物组附接到每个凹入部内和/或流通池的每个官能化层垫上的不同区域。在这些示例中，可控制引物组，使得切割(线性化)化学物质在不同区域中正交。在这些示例中，正交裂解化学成分可通过附接到不同组中的不同引物的相同裂解位点或通过附接到不同组中的不同引物的不同裂解位点来实现。这使得能够在一个区域中产生正向链的簇，并在另一区域中产生反向链的簇。在一个示例中，这些区域彼此直接相邻。在另一个示例中，这些区域之间的任何空间足够小，使得成簇可跨越两个区域。在这些示例中的任一个示例中，正向链和反向链在空间上是分开的，这将来自两个读段的荧光信号分开，同时允许对每个读段的同时碱基检出。描述了生成这些流通池的几种示例性方法。
定义
应当理解，除非另外指明，否则本文所用的术语将理解为具有其在相关领域中的普通含义。下面列出本文所用的若干术语及其含义。
除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指代。
术语包含、包括、容纳和这些术语的各种形式彼此同义，并且意在是同样宽泛的。
术语顶部、底部、下部、上部、上等在本文中用于描述流通池和/或流通池的各个部件。应当理解，这些方向术语并非意在暗示特定取向，而是用于指定部件之间的相对取向。方向术语的使用不应被解释为将本文所公开的示例限制于任何特定取向。
术语第一、第二等也并非意在暗示特定的取向或顺序，而是用于将一个部件与另一个部件区分开来。
应当理解，本文提供的范围包括规定范围和规定范围内的任何值或子范围，如同此类值或子范围被明确列举一样。例如，约400nm至约1μm(1000nm)的范围应被解释为不仅包括明确列举的约400nm至约1μm的限值，而且包括单个值，诸如约708nm、约945.5nm等，以及子范围，诸如约425nm至约825nm、约550nm至约940nm等。另外，当利用“约”和/或“基本上”来描述值时，它们意在涵盖与该值的微小变化(高达+/-10％)。
“丙烯酰胺单体”是具有结构的单体或包含丙烯酰胺基团的单体。包含丙烯酰胺基团的单体的示例包括叠氮基乙酰氨基戊基丙烯酰胺：/>和N-异丙基丙烯酰胺：/>可使用其它丙烯酰胺单体。
如本文所用，术语“活化”是指在基座载体的表面或多层结构的最外层生成反应性基团的过程。活化可以使用硅烷化或等离子体灰化来完成。虽然附图没有描绘等离子体灰化产生的单独的硅烷化层或-OH基团，但是应当理解活化在活化的支持物或层的表面处产生硅烷化层或-OH基团以将官能化层共价附接到下面的支持物或层。
如本文所用，醛是包含具有结构-CHO的官能团和R基团诸如烷基或其他侧链的有机化合物，结构-CHO包括碳原子也与氢键合的羰基中心(即，与氧双键键合的碳)。醛的通式结构是：
如本文所用，“烷基”是指完全饱和(即，不包含双键和三键)的直链或支链烃链。烷基基团可具有1至20个碳原子。典型的烷基基团包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基等。作为示例，名称“C1-C4烷基”指示烷基链中存在一至四个碳原子，即烷基链选自甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基和叔丁基。
如本文所用，“烯基”是指包含一个或多个双键的直链或支链烃链。烯基基团可具有2至20个碳原子。示例性烯基基团包括乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基等。
如本文所用，“炔烃”或“炔基”是指包含一个或多个三键的直链或支链烃链。炔基基团可具有2至20个碳原子。
如本文所用，“芳基”是指在环骨架中仅包含碳的芳族环或环系(即，共用两个相邻碳原子的两个或更多个稠环)。当芳基为环系时，该环系中的每个环均为芳族的。芳基基团可具有6至18个碳原子。芳基基团的示例包括苯基、萘基、薁基和蒽基。
“胺”或“氨基”官能团是指-NRaRb基团，其中Ra和Rb各自独立地选自氢(例如)、C1-6烷基、C2-6烯基、C2-6炔基、C3-7碳环基、C6-10芳基、5-10元杂芳基和5-10元杂环基，如本文所定义。
如本文所用，术语“附接”是指两个事物直接或间接地彼此接合、紧固、粘附、连接或结合的状态。例如，核酸可通过共价键或非共价键附接到官能化聚合物。共价键的特征在于原子之间共享电子对。非共价键是不涉及共享电子对的物理键，并且可包括例如氢键、离子键、范德华力、亲水相互作用和疏水相互作用。
“叠氮化物”或“叠氮基”官能团是指-N3。
如本文所用，“粘结区域”是指图案化结构的要粘结到另一种材料的区域，该另一种材料可以例如为间隔层、盖、另一个图案化结构等，或者它们的组合(例如，间隔层和盖，或者间隔层和另一个图案化结构)。形成于粘结区域处的粘结可为化学粘结(如上所述)或机械粘结(例如，使用紧固件等)。
如本文所用，“碳环基”意味着在环系骨架中仅含有碳原子的非芳族环状环或环系。当碳环基为环系时，两个或更多个环可以以稠合、桥接或螺接的方式接合在一起。碳环基可具有任何饱和度，前提条件是环系中的至少一个环不是芳族的。因此，碳环基包括环烷基、环烯基和环炔基。碳环基基团可具有3至20个碳原子。碳环基环的示例包括环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环己烯基、2,3-二氢-茚、二环[2.2.2]辛烷基、金刚烷基和螺[4.4]壬烷基。
如本文所用，术语“羧酸”或“羧基”是指-COOH。
如本文所用，“亚环烷基”意指经由两个附接点附接到分子其余部分的完全饱和的碳环或环系。
如本文所用，“环烯基”或“环烯烃”是指具有至少一个双键的碳环基环或环系，其中环系中没有环是芳族的。示例包括环己烯基或环己烯以及降冰片烯基或降冰片烯。同样如本文所用，“杂环烯基”或“杂环烯烃”意指在环主链中具有至少一个杂原子、具有至少一个双键的碳环或环系，其中环系中没有环是芳族的。
如本文所用，“环炔基”或“环炔烃”是指具有至少一个三键的碳环基环或环系，其中环系中没有环是芳族的。一个示例为环辛炔。另一个示例为双环壬炔。同样如本文所用，“杂环炔基”或“杂环炔烃”意指具有至少一个三键且在环骨架中具有至少一个杂原子的碳环基环或环系，其中该环系中的环都不是芳族环。
如本文所用，术语“沉积”是指任何合适的施加技术，其可为手动的或自动的，并且在一些情况下，导致表面特性的改性。一般来讲，可使用气相沉积技术、涂覆技术、接枝技术等进行沉积。一些具体示例包括化学气相沉积(CVD)、喷涂(例如，超声喷涂)、旋涂、厚涂或浸涂、刮涂刀涂覆、搅打分配、流动通过涂覆(flow through coating)、气溶胶印刷、丝网印刷、微接触印刷、喷墨印刷等。
如本文所用，术语“凹入部”是指具有表面开口的基部支持物或多层堆叠的层中的离散凹面特征部，该表面开口至少部分地被基部支持物或多层堆叠的层的间隙区域围绕。凹入部可在其表面中的开口处具有多种形状中的任一种，包括例如圆形、椭圆形、正方形、多边形、星形(具有任何数量的顶点)等。与该表面正交截取的凹入部的横截面可为弯曲的、正方形、多边形、双曲线形、圆锥形、角形等。例如，凹入部可以是一个孔或两个互连的孔。凹入部还可具有更复杂的结构，诸如脊、台阶特征部等。
当参考项目的集合使用时，术语“每个”旨在识别集合中的单个项目，但不一定是指集合中的每个项目。如果明确公开或上下文另有明确规定，则可能会出现例外情况。
如本文所用，术语“环氧”(也称为缩水甘油基或环氧乙烷基团)是指
如本文所用，术语“流通池”旨在表示具有其中可进行反应的流动通道、用于将试剂递送到流动通道的入口以及用于从流动通道中移除试剂的出口的容器。在一些示例中，流通池适于检测在该流通池中发生的反应。例如，流通池可包括允许对阵列、光学标记分子等进行光学检测的一个或多个透明表面。
如本文所用，“流动通道”或“通道”可为限定在两个粘结部件之间的区域，该区域可选择性地接纳液体样品。在一些示例中，流动通道可以限定在两个图案化结构之间，因此可以与这些图案化结构的表面化学成分流体连通。在一些示例中，流动通道可以限定在图案化结构与盖之间，因此可以与图案化结构的表面化学成分流体连通。
如本文所用，“官能化层”或“官能化层垫”是指在流通池基板的至少一部分上方施加的凝胶材料。凝胶材料包含可以附接到引物的官能团。官能化层可以位于限定在基底中的凹入部的一部分内。官能化层垫位于基本上平坦的基底表面上，并且因此看起来从该基底表面突出。术语“官能化层”还指在基底的全部或一部分上方施加并且暴露于进一步加工以在凹入部的该部分中限定官能化层或在基本上平坦的基底表面上限定官能化层垫的凝胶材料。
如本文所用，“杂芳基”是指在环骨架中含有一个或多个杂原子(即，除碳之外的元素，包括但不限于氮、氧和硫)的芳族环或环系(即，共用两个相邻原子的两个或更多个稠环)。当杂芳基是环系时，该环系中的每个环均是芳族的。杂芳基基团可具有5-18个环成员。
如本文所用，“杂环基”是指在环骨架中含有至少一个杂原子的非芳族环状环或环系。杂环基可以稠合、桥接或螺接的方式接合在一起。杂环基可具有任何饱和度，前提条件是环系中的至少一个环不是芳族的。在环系中，杂原子可存在于非芳族环或芳族环中。杂环基基团可具有3至20个环成员(即，构成环主链的原子数，包括碳原子和杂原子)。在一些示例中，杂原子是O、N或S。
如本文所用，术语“肼”或“肼基”是指-NHNH2基团。
如本文所用，术语“腙”或“肼基”是指基团，其中Ra和Rb各自独立地选自氢、C1-6烷基、C2-6烯基、C2-6炔基、C3-7碳环基、C6-10芳基、5-10元杂芳基和5-10元杂环基，如本文所定义。
如本文所用，“羟基”是指-OH基团。
如本文所用，术语“间隙区域”是指例如基部支持物或多层叠堆的层中将凹入部(凹形区域)或官能化层垫隔开的区域。例如，间隙区域可将阵列的一个凹入部与阵列的另一个凹入部分开。彼此分开的两个凹入部可以是离散的，即彼此缺乏物理接触。在许多示例中，间隙区域是连续的，而凹入部或垫是离散的，例如，对于在其他方面连续的表面中限定的多个凹入部或在其他方面连续的表面上限定的多个垫，情况就是如此。在其他示例中，间隙区域和特征部是离散的，例如，由相应间隙区域分开的沟槽形状的多个凹入部的情况就是如此。由间隙区域提供的分离可以是部分分离或完全分离。间隙区域可具有与凹入部的表面材料不同的表面材料。例如，凹入部中可具有聚合物和引物组，并且间隙区域可不含聚合物和引物组。
如本文所用，术语“光敏材料”是指光刻胶或另一种可紫外光固化的树脂。
如本文所用，“负性光刻胶”是指其中暴露于特定波长的光的部分变得不溶于显影剂的光敏材料。在这些示例中，不溶性负性光刻胶在显影剂中的溶解度小于5％。对于负性光刻胶，曝光会改变化学结构，从而使材料的暴露部分在显影剂中变得更难溶解(相比于未暴露部分)。不溶性负性光致抗蚀剂虽然不可溶于显影剂中，但是可以至少99％可溶于和显影剂不同的去除剂中。去除剂可以是例如在剥离过程中使用的溶剂或溶剂混合物。
与不溶性负性光刻胶相比，负性光刻胶没有暴露于光的任何部分至少95％可溶于显影剂。在一些示例中，负性光刻胶没有暴露于光的部分至少98％(例如99％、99.5％、100％)可溶于显影剂。
如本文所用，“腈氧化物”是指“RaC≡N+O-”基团，其中Ra在本文定义。制备腈氧化物的示例包括通过用氯酰胺-T处理或通过碱基在酰亚胺氯[RC(Cl)＝NOH]上的作用或通过羟胺与醛之间的反应由醛肟原位生成。
如本文所用，“硝酮”是指基团，其中R1、R2和R3可以是本文所定义的Ra基团和Rb基团中的任一者，不同的是R3不是氢(H)。
如本文所用，“核苷酸”包括含氮杂环碱基、糖以及一个或多个磷酸基团。核苷酸是核酸序列的单体单元。在RNA中，糖是核糖，并且在DNA中，糖是脱氧核糖，即在核糖中缺少存在于2'位置处的羟基基团的糖。含氮杂环碱基(即，核碱基)可为嘌呤碱基或嘧啶碱基。嘌呤碱基包括腺嘌呤(A)和鸟嘌呤(G)以及它们的经修饰的衍生物或类似物。嘧啶碱基包括胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)和尿嘧啶(U)以及它们的经修饰的衍生物或类似物。脱氧核糖的C-1原子与嘧啶的N-1或嘌呤的N-9键合。核酸类似物可具有改变的磷酸主链、糖或核碱基中的任一者。核酸类似物的示例包括例如通用碱基或磷酸-糖主链类似物，诸如肽核酸(PNA)。
在一些示例中，术语“在……上方”可表示一个部件或材料直接位于另一个部件或材料上。当一个直接在另一个上时，两个彼此接触。在图1E中，树脂层18、18'施加在基部支持物17、17'上方，使得其直接位于基部支持物17、17'上并与该基部支持物接触。
在其它示例中，术语“在……上方”可表示一个部件或材料间接位于另一个部件或材料上。所谓间接地，表示间隙或另外的部件或材料可位于两个部件或材料之间。在图1E中，官能化层24、26定位在基部支持物17、17'上方，使得两者间接接触。树脂层18、18'定位在两者间。
“图案化树脂”是指可具有限定于其中的凹入部的任何聚合物。在本文所公开的示例中的一些示例中，部分取决于厚度，图案化树脂可具有吸收紫外光的部分和透射紫外光的其它部分。树脂以及用于使树脂图案化的技术的具体示例将在下文中进一步描述。
“图案化结构”是指包括图案样式的表面化学成分的单层基部支持物，或具有包括图案样式的表面化学成分的层的多层叠堆，所述图案例如在凹入部中或以其它方式定位在该支持物或层表面上。表面化学成分可包括官能化层和引物(例如，用于文库模板捕获和扩增)。在一些示例中，单层基座载体或多层叠堆的该层已暴露于图案化技术(例如，蚀刻、光刻等)，以便生成表面化学成分的图案。然而，术语“图案化结构”不旨在暗示必须使用此类图案化技术来生成该图案。例如，基座载体可以是其上具有官能化层的图案的基本上平坦的表面。图案化结构可以经由本文所公开的任何方法来生成。
如本文所用，术语“多面体低聚倍半硅氧烷”是指作为二氧化硅(SiO2)和有机硅(R2SiO)之间的杂交中间体(例如RSiO1.5)的化学组合物。多面体低聚倍半硅氧烷的示例可以是如Kehagias等人在Microelectronic Engineering 86(2009)第776-778页中所述的，该文献以引用方式全文并入。在一个示例中，组合物为具有化学式[RSiO3/2]n的有机硅化合物，其中R基团可以是相同或不同的。POSS的示例性R基团包括环氧基、叠氮化物/叠氮基、硫醇、聚(乙二醇)、降冰片烯、四嗪、丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯，或另外例如烷基、芳基、烷氧基和/或卤代烷基基团。
如本文所用，“正性光刻胶”是指其中暴露于特定波长的光的部分变得可溶于显影剂的光敏材料。在这些示例中，正性光刻胶暴露于光的任何部分至少95％可溶于显影剂。在一些示例中，正性光刻胶暴露于光的部分至少98％(例如99％、99.5％、100％)可溶于显影剂。对于正性光刻胶，曝光会改变化学结构，从而使材料的暴露部分在显影剂中变得更易溶解(相比于未暴露部分)。
与可溶性正性光刻胶相比，正性光刻胶没有暴露于光的任何部分不可溶于(少于5％可溶于)显影剂。不溶性正性光致抗蚀剂虽然不可溶于显影剂中，但是可以至少99％可溶于和显影剂不同的去除剂中。在一些示例中，不溶性正性光刻胶至少98％(例如99％、99.5％、100％)可溶于去除剂。去除剂可以是在剥离过程中使用的溶剂或溶剂混合物。
如本文所用，“引物”被定义为单链核酸序列(例如，单链DNA)。本文称为扩增引物的一些引物用作模板扩增和簇生成的起点。本文称为测序引物的其它引物用作DNA合成的起点。引物的5'末端可被修饰以允许与聚合物的官能团进行偶联反应。引物长度可以是任何数目的碱基长度并且可包含多种非天然核苷酸。在一个示例中，测序引物为短链，范围为10至60个碱基，或20至40个碱基。
如本文所用，“间隔层”是指将两个部件粘结在一起的材料。在一些示例中，间隔层可以是有助于粘结的辐射吸收材料，或者可与有助于粘结的辐射吸收材料接触。
术语“基底”是指在其上引入表面化学成分的单层基部支持物或多层结构。在将金属膜用于图案化的方法的示例中，单层基部支持物或多层结构的层能够透射用于图案化光刻胶并用于核酸测序的紫外光。在将不同厚度的树脂层用于图案化的方法的示例中，树脂层(其可以是单层基部支持物或多层结构中的一层)能够在较薄部分处透射紫外光并且在较厚部分处吸收紫外光。当树脂层用于多层结构中时，多层结构的其它层能够透射用于图案化光刻胶并用于核酸测序的紫外光。
术语“五氧化二钽”是指具有式Ta2O5的无机化合物。该化合物对约0.35μm(350nm)到至少1.8μm(1800nm)范围内的波长是透明的，透射率在约0.25(25％)至1(100％)范围内。“五氧化二钽基座载体”或“五氧化二钽层”可以包含Ta2O5，基本上由其组成，或由其组成。在其中期望五氧化二钽基座载体或五氧化二钽层透射具有这些波长中的任何波长的电磁能的示例中，该基座载体或层可以由Ta2O5组成，或者可以包含Ta2O5和将不会妨碍该基座载体或层的期望透射率的其他组分，或基本上由Ta2O5和所述其他组分组成。
“硫醇”官能团是指-SH。
如本文所用，术语“四嗪”和“四嗪基”是指包含四个氮原子的六元杂芳基基团。四嗪可为任选取代的。
如本文所用，“四唑”是指包含四个氮原子的五元杂环基团。四唑可为任选取代的。
术语“透明”是指能够透射特定波长或波长范围的材料，例如，以基部支持物或层的形式。例如，该材料对用于以化学方式改变正性或负性光刻胶的波长可以是透明的。可使用透射率来量化透明度，即，落在主体上的光能与透过主体的光能的比率。透明基部支持物或透明层的透射率将取决于基部支持物或层的厚度、光的波长以及其所暴露的光的剂量。在本文所公开的示例中，透明基部支持物或透明层的透射率可在0.25(25％)至1(100％)的范围内。基部支持物或层的材料可以是纯材料、具有一些杂质的材料或材料的混合物，只要所得基部支持物或层能够具有期望的透射率即可。此外，取决于基部支持物或层的透射率，曝光的时间和/或光源的输出功率可以增加或减少，以通过透明基部支持物和/或层递送合适剂量的光能，从而实现期望的效果(例如，生成可溶性或不溶性光刻胶)。
流通池
用于顺序配对末端测序的流通池的一个示例通常包括图案化结构，该图案化结构包括：基底；在该基底的至少一部分上方的官能化层；和引物组，该引物组包括附接到该官能化层的两种不同的引物。用于同时配对末端测序的流通池的一个示例通常包括图案化结构，该图案化结构包括：基板；在该基板的至少一部分上方的两个官能化层；和附接到这两个官能化层的不同引物组。
流通池10的一个示例在图1A中以顶视图示出。流通池10可包括两个粘结在一起的图案化结构，或者粘结到盖的一个图案化结构。流动通道12位于两个图案化结构之间或者在一个图案化结构与盖之间。图1A所示的示例包括八个流动通道12。虽然示出了八个流动通道12，但是应当理解，流通池10中可包括任何数量的流动通道12(例如，单个流动通道12、四个流动通道12，等等)。每个流动通道12可以与另一个流动通道12分离，使得引入流动通道12中的流体不会流到相邻的流动通道12中。引入流动通道12中的流体的一些示例可以引入反应组分(例如，DNA样品、聚合酶、测序引物、核苷酸等)、洗涤溶液、解封闭剂等。
每个流动通道12与入口和出口(未示出)流体连通。每个流动通道12的入口和出口可以定位在流通池的相对端处。相应流动通道12的入口和出口可以另选地沿流动通道12的长度和宽度定位在能够实现所需流体流动的任何位置。
入口允许将流体引入到流动通道12中，并且出口允许从流动通道12中引出流体。入口和出口中的每一者与流体控制系统(包括例如，储器、泵、阀、废物容器等)流体连接，该流体控制系统控制流体引入和排出。
流动通道12至少部分地由图案化结构限定。图案化结构可包括基底，诸如单层基部支持物14或14'(如图1B、图1C和图1D所示)或多层结构16、16'(如图1E所示)。
在利用金属膜(参见图1D中的附图标号48)进行图案化的方法的示例中，单层基部支持物14可以是能够透射用于图案化光刻胶的光(例如，紫外光)和用于核酸测序的光(例如，紫外光和可见光)的任何材料。在这些特定示例中，合适材料包括硅氧烷、玻璃、改性或官能化玻璃、塑料(包括丙烯酸树脂、聚苯乙烯以及苯乙烯和其它材料的共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯、环烯烃共聚物(COC)、一些聚酰胺、二氧化硅或氧化硅(例如，SiO2)、熔融二氧化硅、基于二氧化硅的材料、硅氮化物(Si3N4)、无机玻璃、树脂等。可透射UV光的树脂的示例包括无机氧化物，诸如五氧化二钽(例如，Ta2O5)或其它氧化钽(TaOx)、氧化铝(例如，Al2O3)、氧化硅(例如，SiO2)、二氧化铪(例如，HfO2)、氧化铟锡、二氧化钛等；或聚合物树脂，诸如多面体低聚倍半硅氧烷基树脂(例如，来自Hybrid Plastics的)、非多面体低聚倍半硅氧烷环氧树脂、聚(乙二醇)树脂、聚醚类树脂(例如，开环环氧树脂)、丙烯酸树脂、丙烯酸酯树脂、甲基丙烯酸酯树脂、无定形含氟聚合物(例如，来自Bellex的/>)以及它们的组合。在一些示例中，所使用的树脂具有约0.5至约1(例如，约0.75至约1、约0.9至约0.99)范围内的UV透射率(在所使用的预定UV剂量下)。可以调整与金属膜组合使用的树脂的厚度，使得整个树脂对于所使用的UV剂量表现出期望的UV透射率。在一些情况下，树脂厚度为150nm或更小。
在利用金属膜进行图案化的方法的示例中，多层结构16可包括基部支持物17和基部支持物17上的树脂层18。在该示例中，用于单层基部支持物14的材料中的任何材料都可以用作基部支持物17，并且用于单层基部支持物14的树脂中的任何树脂都可以用于树脂层18。
在利用不同的树脂层厚度进行图案化的方法的示例中，单层基部支持物14'可以是当暴露于特定UV光剂量时其UV吸光度可通过调整其厚度而改变的任何树脂材料。可以使用任何先前列出的树脂，只要当树脂暴露于预定的UV光剂量时，较厚部分吸收UV光并且较薄部分透射用于图案化的期望量的UV光即可。在一个示例中，当暴露于约30mJ/cm2至约60mJ/cm2范围内的剂量时，具有约500nm的较厚部分和约150nm的较薄部分的多面体低聚硅倍半硅氧烷基树脂将分别且有效地吸收和透射UV光。可以使用其它厚度，并且可以相应地调整UV剂量以实现在较厚区域中的期望吸收和在较薄区域中的透射。
在利用不同的树脂层厚度进行图案化的方法的示例中，多层结构16'可包括基部支持物17'和基部支持物17'上的树脂层18'(图1E)。在该示例中，适合用作单层基部支持物14的本文所述材料中的任何材料都可以用作基部支持物17'，并且适合用作单层基部支持物14'的本文所述树脂中的任何树脂都可以用于树脂层18'。在该示例中，调整树脂层18'的厚部分和薄部分以实现期望的吸收和透射。
UV剂量、UV吸收常数和树脂层厚度之间的相关性可以表示为：
D0＝D×exp(-kd)
其中D0是图案化树脂层所需的UV剂量，D是必须施加到树脂的实际UV剂量，k是吸收常数，d是树脂的较薄部分的厚度。因此，实际UV剂量(D)可以表示为：
D＝D0/exp(-kd)
在一个示例中，单层基部支持物14'或树脂层18'是负性光刻胶NR9-1000P(来自Futurrex)，在0.9μm的厚度下D0＝19mJ/cm2，光刻胶的UV吸收常数(k)为3×104cm-1，光刻胶的较薄部分的厚度为150nm，并且D为约30mJ/cm2。
在本文所述的示例中的一些示例中，单层基部支持物14、14'或树脂层18、18'被图案化为具有凹入部20、20'。
一些示例性材料(例如，无机氧化物)可经由气相沉积、气溶胶印刷或喷墨印刷来选择性地施加，并且凹入部20、20'可在该过程期间形成。其它示例性材料(例如，聚合物树脂)可以被施加并且然后被图案化以形成凹入部20、20'。例如，可以使用合适的技术来沉积聚合物树脂，该技术诸如化学气相沉积、浸涂、浸渍涂布、旋涂、喷涂、搅打分配、超声喷涂、刮刀涂布、气溶胶印刷、丝网印刷、微接触印刷等。合适的图案化技术包括光刻、纳米压印光刻(NIL)、冲压技术、压花技术、模塑技术、微蚀刻技术等。
单层基部支持物14、14'或基部支持物17、17'可以是直径范围为约2mm至约300mm(例如，约200mm至约300mm)的圆形片、面板、晶片、裸片等，或者可以是最大尺寸高达约10英尺(约3米)的矩形片、面板、晶片、裸片等。作为一个示例，裸片的宽度范围可为约0.1mm至约10mm。虽然已经提供了示例性尺寸，但是应当理解，单层基部支持物14、14'或基部支持物17、17'可以具有任何合适的尺寸。
在一个示例中，流动通道12具有大致矩形的构造(例如，带弯曲端部，如图1A所示)。可以选择流动通道12的长度和宽度，使得单层基部支持物14、14'的一部分或多层结构16、16'的树脂层18、18'将流动通道12包围，并且可用于附接到盖(未示出)或另一个图案化结构。
当使用微接触、气溶胶或喷墨印刷来沉积限定流动通道12的壁的单独材料时，流动通道12的深度可以小到单层厚。对于其它示例，流动通道12的深度可为约1μm、约10μm、约50μm、约100μm或更大。在一个示例中，深度可在约10μm至约100μm的范围内。在另一个示例中，深度可在约10μm至约30μm的范围内。在又一个示例中，深度为约5μm或更小。应当理解的是，流动通道12的深度可大于、小于上文指定的值，或者介于这些值之间。
图1B、图1C、图1D和图1E描绘了流动通道12内的构造的示例。如图1B所示，该构造包括由间隙区域22分开的相同深度的凹入部20。在该示例中，在每个凹入部20中形成官能化层24。如图1C所示，该构造包括由间隙区域22分开的不同深度D1、D2的凹入部20。在该示例中，官能化层24、26形成在不同的凹入部20中。官能化层垫28也形成在单层基部支持物14'的表面上。如图1D所示，该构造包括多个官能化层垫28，这些官能化层垫由间隙区域22'分开，遍及单层基部支持物14上方的基本上平坦的表面。如图1E所示，该构造包括由间隙区域22分开的多深度凹入部20'，并且在多深度凹入部20'的不同表面上形成的官能化层24、26。在另外的其它示例中，树脂材料突出部可以形成在凹入部20中，并且官能化层24可以形成在该树脂材料突出部上。其示例在图6E中示出。
可以设想官能化层垫28和凹入部20、20'的许多不同的布局，包括规则图案、重复图案和不规则图案。在一个示例中，官能化层垫28和/或凹入部20、20'设置在六边形网格中，用于紧密填充和提高密度。其它布局可包括例如直线(矩形)布局、三角形布局等。在一些示例中，布局或图案可以是呈行和列的x-y格式。在一些其它示例中，该布局或图案可以是官能化层垫28和/或凹入部20、20'以及间隙区域22、22'的重复布置。在另外的其它示例中，该布局或图案可以是官能化层垫28和/或凹入部20、20'以及间隙区域22、22'的随机布置。
该布局或图案可以关于限定区域中的官能化层垫28和/或凹入部20、20'的密度(数量)来表征。例如，官能化层垫28和/或凹入部20、20'可以约2百万个/mm2的密度存在。可将密度调整为不同的密度，包括例如约100个/mm2、约1,000个/mm2、约100,000个/mm2、约1百万个/mm2、约2百万个/mm2、约5百万个/mm2、约1千万个/mm2、约5千万个/mm2或更大或更小的密度。还应当理解，该密度可以介于选自上述范围的下限值中的一个值与上限值中的一个值之间，或者可以使用其它密度(在给定范围之外)。作为示例，高密度阵列可以被表征为具有间隔小于约100nm的官能化层垫28和/或凹入部20、20'，中密度阵列可以被表征为具有间隔约400nm至约1μm的官能化层垫30和/或凹入部20、20'，低密度阵列可以被表征为具有间隔大于约1μm的官能化层垫28和/或凹入部20、20'。
官能化层垫28和/或凹入部20、20'的布局或图案还可以或另选地按以下方面来表征：平均节距，或者从一个官能化层垫28和/或凹入部20、20'的中心到相邻组官能化层垫28和/或凹入部20、20'的中心的间距(中心到中心间距)，或者从一个官能化层垫28和/或凹入部20、20'的右侧边缘到相邻官能化层垫28和/或凹入部20、20'的左侧边缘的间距(边缘到边缘间距)。图案可以是规则的，使得围绕平均节距的变异系数较小，或者图案可以是非规则的，在这种情况下变异系数可以相对较大。在任一种情况下，平均节距可为例如约50nm、约0.15μm、约0.5μm、约1μm、约5μm、约10μm、约100μm或更大或更小。特定图案的平均节距可介于选自上述范围的下限值中的一个值与上限值中的一个值之间。在一个示例中，凹入部20具有约1.5μm的节距(中心到中心间距)。虽然已经提供了示例性平均节距值，但应当理解，可使用其他平均节距值。
每个凹入部20、20'的大小可通过其体积、开口面积、深度和/或直径或长度和宽度来表征。例如，体积可以在约1×10-3μm3至约100μm3的范围内，例如，为约1×10-2μm3、约0.1μm3、约1μm3、约10μm3，或更大，或更小。又如，开口面积可以在约1×10-3μm2至约100μm2的范围内，例如，为约1×10-2μm2、约0.1μm2、约1μm2、至少约10μm2，或更大，或更小。再如，深度可以在约0.1μm至约100μm的范围内，例如，为约0.5μm、约1μm、约10μm，或更大，或更小。又如，深度可以在约0.1μm至约100μm的范围内，例如，为约0.5μm、约1μm、约10μm，或更大，或更小。再如，直径或长度和宽度中的每一者可以在约0.1μm至约100μm的范围内，例如，为约0.5μm、约1μm、约10μm或更大或更小。
每个官能化层垫28的大小可以通过其顶表面面积、高度和/或直径或长度和宽度来表征。在一个示例中，顶表面面积可以在约1×10-3μm2至约100μm2的范围内，例如，为约1×10-2μm2、约0.1μm2、约1μm2、至少约10μm2，或更大，或更小。又如，高度可以在约0.1μm至约100μm的范围内，例如，为约0.5μm、约1μm、约10μm，或更大，或更小。再如，直径或长度和宽度中的每一者可以在约0.1μm至约100μm的范围内，例如，为约0.5μm、约1μm、约10μm或更大或更小。
这些构造中的每一者还包括官能化层24、26和/或官能化层垫28。在每个示例中，官能化层24、26或官能化层垫28代表其上附接有引物组的区域。引物组29(图1B、1C和1D)的一些示例包括用于顺序配对末端测序的两种不同的引物31、33。其它示例包括用于同时配对末端测序的不同引物组30、32(图1E)。
在本文所公开的一些示例中，官能化层24、26和/或官能化层垫28在化学组成上是相同的，并且本文所公开的任何技术都可以用于将引物组29或30、32固定到期望的层24、26或垫28。在本文所公开的其它示例中，官能化层24、26和/或官能化层垫28在化学组成上是不同的(例如，包括用于附接相应的引物组29或30、32的不同官能团)，并且本文所公开的任何技术都可以用于将引物组29或30、32固定到相应的层24、26或垫28。在本文所公开的其它示例中，施加以形成官能化层24、26或官能化层垫28的材料可以具有预先接枝到其上的相应引物组29或30、32，因此官能化层24、26或官能化层垫28的固定化学成分可以相同或不同。
在一些示例中，官能化层24、26或官能化层垫28可以是任何凝胶材料，当吸收液体时该凝胶材料可以溶胀，而当去除液体(例如，通过干燥)时该凝胶材料可以收缩。在一个示例中，凝胶材料是聚合物水凝胶。在一个示例中，聚合物水凝胶包括丙烯酰胺共聚物。丙烯酰胺共聚物的一些示例由以下结构(I)表示：
其中：
RA选自叠氮基、任选地取代的氨基、任选地取代的烯基、任选地取代的炔烃、卤素、任选地取代的腙、任选地取代的肼、羧基、羟基、任选地取代的四唑、任选地取代的四嗪、腈氧化物、硝酮、硫酸盐和硫醇；
RB为H或任选地取代的烷基；
RC、RD和RE各自独立地选自H和任选地取代的烷基；
-(CH2)p-中的每一者可任选地被取代；
p为在1至50范围内的整数；
n为在1至50,000范围内的整数；并且
m为在1至100,000范围内的整数。
由结构(I)表示的丙烯酰胺共聚物的一个具体示例是聚(N-(5-叠氮基乙酰胺基戊基)丙烯酰胺-共-丙烯酰胺(PAZAM)。
本领域的普通技术人员将认识到，结构(I)中反复出现的“n”和“m”特征的布置是代表性的，并且单体亚单元可以任何顺序存在于聚合物结构中(例如，无规、嵌段、图案化或它们的组合)。
丙烯酰胺共聚物的分子量可以在约5kDa至约1500kDa或者约10kDa至约1000kDa的范围内，或者在一个具体示例中可以为约312kDa。
在一些示例中，丙烯酰胺共聚物是线型聚合物。在一些其他的示例中，丙烯酰胺共聚物为轻度交联聚合物。
在其他示例中，凝胶材料可以是结构(I)的变型。在一个示例中，丙烯酰胺单元可用N,N-二甲基丙烯酰胺替换。在该示例中，结构(I)中的丙烯酰胺单元可以用/>替代，其中RD、RE和RF各自为H或C1-C6烷基，RG和RH各自为C1-C6烷基(而不是丙烯酰胺情况下的H)。在该示例中，q可为1至100,000范围内的整数。在另一个示例中，除了丙烯酰胺单元之外，还可使用N,N-二甲基丙烯酰胺。在该示例中，除了反复出现的“n”和“m”特征之外，结构(I)还可包括/>其中RD、RE和RF各自为H或C1-C6烷基，并且RG和RH各自为C1-C6烷基。在该示例中，q可为1至100,000范围内的整数。
作为聚合物水凝胶的另一个示例，结构(I)中重复出现的“n”特征可用包括具有结构(II)的杂环叠氮基基团的单体替换：
其中R1为H或C1-C6烷基；R2为H或C1-C6烷基；L为包括直链的连接基，其具有2至20个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的10个任选取代基；E为直链，其包括1至4个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；A为具有附接到N上的H或C1-C4烷基的N取代的酰胺；并且Z为含氮杂环。Z的示例包括作为单个环状结构或稠合结构存在的5至10个含碳环成员。Z的一些具体示例包括吡咯烷基、吡啶基或嘧啶基。
作为又一个示例，该凝胶材料可以包括结构(III)和(IV)各自的重复单元：
其中R1a、R2a、R1b和R2b中的每一者独立地选自氢、任选地取代的烷基或任选地取代的苯基；R3a和R3b中的每一者独立地选自氢、任选地取代的烷基、任选地取代的苯基或任选地取代的C7-C14芳烷基；并且每个L1和L2独立地选自任选地取代的亚烷基连接基或任选地取代的杂亚烷基连接基。
在又一个示例中，使用硝基氧介导的聚合形成丙烯酰胺共聚物，并且因此至少一些共聚物链具有烷氧基胺端基。在共聚物链中，术语“烷氧基胺端基”是指休眠种-ONR1R2，其中R1和R2中的每一者可以相同或不同，并且可独立地为直链或支链烷基或环结构，并且其中氧原子附接到共聚物链的其余部分。在一些示例中，还可以将烷氧基胺引入到一些重复出现的丙烯酰胺单体中，例如在结构(I)的位置RA处。因此，在一个示例中，结构(I)包括烷氧基胺端基；并且在另一个示例中，结构(I)包括烷氧基胺端基和至少一些侧链中的烷氧基胺基团。
应当理解，可以使用其它分子来形成官能化层24、26和/或官能化层垫28，只要它们能够被期望的化学成分(例如，引物组29或30、32)官能化即可。用于官能化层24、26和/或官能化层垫28的合适材料的一些示例包括官能化硅烷，诸如降冰片烯硅烷、叠氮硅烷、炔官能化硅烷、胺官能化硅烷、马来酰亚胺硅烷，或者具有可以分别附接期望的化学成分的官能团的任何其它硅烷。用于官能化层24、26和/或官能化层垫28的合适材料的其它示例包括具有胶体结构的那些，诸如琼脂糖；或具有聚合物网状结构的那些，诸如明胶；或具有交联聚合物结构的那些，诸如聚丙烯酰胺聚合物和共聚物、不含硅烷的丙烯酰胺(SFA)或SFA的叠氮化版本。合适的聚丙烯酰胺聚合物的示例可由丙烯酰胺和丙烯酸或含有乙烯基基团的丙烯酸合成，或由形成[2+2]光环加成反应的单体合成。用于官能化层24、26和/或官能化层垫28的合适材料的其它示例包括丙烯酰胺和丙烯酸酯的混合共聚物。含有丙烯酸类单体(例如，丙烯酰胺、丙烯酸酯等)的多种聚合物架构可以用于本文所公开的示例中，诸如支链聚合物，包括树枝状聚合物(例如，多臂聚合物或星型聚合物)、星形或星型嵌段聚合物，等等。例如，可以将单体(例如，丙烯酰胺、包含催化剂的丙烯酰胺等)无规地或以嵌段掺入树枝状聚合物的支链(臂)中。
用于官能化层24、26和/或官能化层垫28的凝胶材料可以使用任何合适的共聚方法形成，诸如硝基氧介导的聚合(NMP)、可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合等。
官能化层24、26和/或官能化层垫28与下面的基部支持物14、14'或树脂层18、18'的附接可以通过共价结合来进行。在一些情况下，下面的基部支持物14、14'或树脂层18、18'可以首先活化，例如，通过硅烷化或等离子体灰化来活化。共价连接有助于在流通池10的整个寿命中在各种用途期间将引物组29或30、32维持在期望的区域中。
这些构造中的每一者还包括附接到相应的官能化层24、26和/或垫28的引物组29或30、32。
引物组29包括用于顺序配对末端测序的两种不同的引物31、33。作为示例，引物组29可包括P5引物和P7引物、P15引物和P7引物、或本文所述的PA引物、PB引物、PC引物和PD引物的任何组合。作为示例，引物组29可包括任何两种PA引物、PB引物、PC引物和PD引物，或者一种PA引物和一种PB引物、PC引物或引物PD的任何组合，或者一种PB引物和一种PC引物或引物PD的任何组合，或者一种PC引物和一种引物PD的任何组合。
P5引物和P7引物的示例用在由Illumina Inc.销售的商用流通池的表面上，用于例如在HISEQTM、HISEQXTM、MISEQTM、MISEQDXTM、MINISEQTM、NEXTSEQTM、NEXTSEQDXTM、NOVASEQTM、ISEQTM、GENOME ANALYZERTM和其他仪器平台上进行测序。P5引物(显示为可裂解引物)为：
P5:5'→3'
AATGATACGGCGACCACCGAGAUCTACAC(SEQ.ID.NO.1)
P7引物(显示为可裂解引物)可以是以下中的任一种：
P7#1:5’→3’
CAAGCAGAAGACGGCATACGAnAT(SEQ.ID.NO.2)
P7#2:5’→3’
CAAGCAGAAGACGGCATACnAGAT(SEQ.ID.NO.3)
其中“n”是这些序列中的每一者中的8-氧代鸟嘌呤或尿嘧啶。
P15引物(显示为可裂解引物)为：
P15:5'→3'
AATGATACGGCGACCACCGAGAnCTACAC(SEQ.ID.NO.4)
其中“n”是烯丙基-T。
上述其它引物(PA-PD，显示为不可裂解的引物)包括：
PA 5’→3’
GCTGGCACGTCCGAACGCTTCGTTAATCCGTTGAG(SEQ.ID.NO.5)
cPA(PA’)5’→3’
CTCAACGGATTAACGAAGCGTTCGGACGTGCCAGC(SEQ.ID.NO.6)
PB 5’→3’
CGTCGTCTGCCATGGCGCTTCGGTGGATATGAACT(SEQ.ID.NO.7)
cPB(PB’)5’→3’
AGTTCATATCCACCGAAGCGCCATGGCAGACGACG(SEQ.ID.NO.8)
PC 5’→3’
ACGGCCGCTAATATCAACGCGTCGAATCCGCAACT(SEQ.ID.NO.9)
cPC(PC’)5’→3’
AGTTGCGGATTCGACGCGTTGATATTAGCGGCCGT(SEQ.ID.NO.10)
PD 5’→3’
GCCGCGTTACGTTAGCCGGACTATTCGATGCAGC(SEQ.ID.NO.11)
cPD(PD’)5’→3’
GCTGCATCGAATAGTCCGGCTAACGTAACGCGGC(SEQ.ID.NO.12)
虽然PA-PD的示例性序列中未示出，但是应当理解，这些引物中的任一者可在链中的任何点处包括裂解位点，诸如尿嘧啶、8-氧代鸟嘌呤、烯丙基-T等。此外，P5引物、P7引物和P15引物可以是通过从链上消除裂解位点(例如，尿嘧啶、8-氧代鸟嘌呤、烯丙基-T等)而不可裂解的。
本文所公开的这些引物中的每一者还可在引物序列的5'端处包含polyT序列。在一些示例中，polyT区包含2个T碱基至20个T碱基。作为具体示例，polyT区可包含3、4、5、6、7或10个T碱基。
每个引物的5'端还可包含接头(例如，参照图2B和图2D描述的46、46')。可使用包含末端炔烃基团或能够附接到官能化层24、26和/或官能化层垫28的表面官能团的另一个合适末端官能团的任何接头。在一个示例中，引物用己炔基终止。
引物组30、32是相关的，其中一组包括不可裂解的第一引物和可裂解的第二引物，并且另一组包括可裂解的第一引物和不可裂解的第二引物。这些引物组30、32允许单条模板链在两个引物组30、32之间扩增并聚集，并且还能够在相邻的官能化层24、26上产生正向链和反向链(例如，如图1E所示)，这是由于裂解基团存在于这些组30、32的相反引物上。这些引物组30、32的示例将参照图2A至图2D进行讨论。
图2A至图2D描绘了附接到官能化层24、26的引物组30A、32A、30B、32B、30C、32C和30D、32D的不同构型。
第一引物组30A、30B、30C和30D中的每一者包括不可裂解的第一引物34或34’和可裂解的第二引物36或36’；第二引物组32A、32B、32C和32D中的每一者包括可裂解的第一引物38或38’和不可裂解的第二引物40或40’。
不可裂解的第一引物34或34’和可裂解的第二引物36或36’是寡核苷酸对，例如，其中不可裂解的第一引物34或34’是正向扩增引物，而可裂解的第二引物36或36’是反向扩增引物，或者其中可裂解的第二引物36或36’是正向扩增引物，而不可裂解的第一引物34或34’是反向扩增引物。在第一引物组30A、30B、30C和30D的每个示例中，可裂解的第二引物36或36’包括裂解位点42，而不可裂解的第一引物34或34’不包括裂解位点42。
可裂解的第一引物38或38'和不可裂解的第二引物40或40'也是寡核苷酸对，例如，其中可裂解的第一引物38或38'是正向扩增引物，而不可裂解的第二引物40或40'是反向扩增引物，或者其中不可裂解的第二引物40或40'是正向扩增引物，而可裂解的第一引物38或38'是反向扩增引物。在第二引物组32A、32B、32C和32D的每个示例中，可裂解的第一引物38或38’包括裂解位点42’或44，而不可裂解的第二引物40或40’不包括裂解位点42’或44。
应当理解，第一引物组30A、30B、30C和30D的不可裂解的第一引物34或34’和第二引物组32A、32B、32C和32D的可裂解的第一引物38或38’具有相同的核苷酸序列(例如，两者都是正向扩增引物)，不同的是可裂解的第一引物38或38’包括整合到核苷酸序列中或整合到与核苷酸序列附接的接头46’中的裂解位点42’或44。类似地，第一引物组30A、30B、30C和30D的可裂解的第二引物36或36’和第二引物组32A、32B、32C和32D的不可裂解的第二引物40或40’具有相同的核苷酸序列(例如，两者都是反向扩增引物)，不同的是可裂解的第二引物36或36’包括整合到核苷酸序列中或整合到与核苷酸序列附接的接头46中的裂解位点42。
应当理解，当第一引物34和38或34’和38’是正向扩增引物时，第二引物36和40或36’和40’是反向引物，反之亦然。
不可裂解的引物34、40或34'、40'可以是具有用于捕获和/或扩增目的的通用序列的任何引物，诸如P5引物和P7引物(没有相应的裂解位点)或者PA引物、PD引物、PC引物、PD引物的任何组合(例如，PA和PB、或PA和PD，等等)。在一些示例中，P5引物和P7引物是不可裂解的引物34、40或34’、40’，因为它们不包括裂解位点42、42’、44。应当理解，任何合适的通用序列均可以用作不可裂解的引物34、40或34’、40’。
可裂解的引物36、38或36'、38'的示例包括P5引物和P7引物或其它通用序列引物(例如，具有相应裂解位点的PA引物、PB引物、PC引物、PD引物)，其中相应的裂解位点42、42'、44掺入相应的核酸序列中(例如，图2A和图2C)，或掺入将可裂解的引物36、38或36'、38'附接到相应官能化层24、26的接头46'、46中(图2B和图2D)。合适的裂解位点42、42’、44的示例包括酶促可裂解的核碱基或化学可裂解的核碱基、经修饰的核碱基，或者接头(例如，核碱基之间的接头)，如本文所述。
每个引物组30A和32A或30B和32B或30C和32C或30D和32D附接到相应的官能化层24、26。如本文所述，官能化层24、26可包括可与相应的引物34、36或34'、36'或38、40或38'、40'选择性地反应的不同官能团，或者可包括相同的官能团并且相应的引物34、36或34'、36'或38、40或38'、40可如这些方法中的一些方法中所述顺序附接。
虽然在图2A至图2D中未示出，但是应当理解，引物组30A、30B、30C、30D或32A、32B、32C或32D中的一者或两者还可包括用于捕获文库模板接种分子的PX引物。作为一个示例，PX可包括在引物组30A、30B、30C、30D中，但不包括在引物组32A、32B、32C或32D中。作为另一个示例，PX可包括在引物组30A、30B、30C、30D中，并且包括在引物组32A、32B、32C或32D中。PX基序的密度应当相对低，以便使每个凹入部20、20'内的多克隆性最小化。
PX捕获引物可以是：
PX 5’→3’
AGGAGGAGGAGGAGGAGGAGGAGG(SEQ.ID.NO.13)
cPX(PX’)5’→3’
CCTCCTCCTCCTCCTCCTCCTCCT(SEQ.ID.NO.14)
图2A至图2D描绘了附接到官能化层24、26的引物组30A、32A、30B、32B、30C、32C和30D、32D的不同构型。更具体地，图2A至图2D描绘了可以使用的引物34、36或34’、36’和38、40或38’、40’的不同构型。
在图2A所示的示例中，引物组30A和32A的引物34、36和38、40直接附接到官能化层24、26，例如，没有接头46、46'。官能化层24具有能够将末端基团固定在引物34、36的5'端处的表面官能团。类似地，官能化层26具有能够将末端基团固定在引物38、40的5'端处的表面官能团。官能化层24和引物34、36之间的固定化学成分与官能化层26和引物38、40之间的固定化学成分可以是不同的，使得引物34、36或38、40选择性地附接到官能化层24、26。另选地，引物34、36或38、40可经由本文所公开的方法中的一些方法进行预先接枝或顺序施加。
同样在图2A所示的示例中，可裂解的引物36、38各自的裂解位点42、42’掺入引物的序列中。在该示例中，相同类型的裂解位点42、42’用于相应引物组30A、32A的可裂解的引物36、38中。作为一个示例，裂解位点42、42'是尿嘧啶碱基，并且可裂解的引物36、38是P5U(SEQ.ID.NO.1)和P7U(SEQ.ID.NO.2或3)。尿嘧啶碱基或其他裂解位点也可掺入PA、PB、PC和PD引物中的任一种以产生可裂解的引物36、38。在该示例中，寡核苷酸对34、36的不可裂解的引物34可以是P7(SEQ.ID.NO.2或3，没有n)，并且寡核苷酸对38、40的不可裂解的引物40可以是P5(SEQ.ID.NO.1，没有U)。因此，在该示例中，第一引物组30A包括P7、P5U，并且第二引物组32A包括P5、P7U。引物组30A、32A具有相反的线性化学成分，其在扩增、簇生成和线性化之后，允许在一个官能化层24上形成正向模板链，并且在另一个官能化层26上形成反向链。
在图2B所示的示例中，引物组30B和32B的引物34'、36'和38'、40'附接到官能化层24、26(例如，通过接头46、46')。官能化层24、26包含相应官能团，并且相应接头46、46'的末端能够共价附接到相应官能团。因此，官能化层24可具有能够将接头46'固定在引物34'、36'的5'端处的表面官能团。类似地，官能化层24可具有可将接头46'固定在引物38'、40'的5'端的表面官能团。官能化层24和接头46之间的固定化学成分与官能化层26和接头46'之间的固定化学成分可以是不同的，使得引物34、36或38、40选择性地附接到官能化层24、26。另选地，引物34、36或38、40可经由本文所公开的方法中的一些方法进行预先接枝或顺序施加。
合适接头46、46’的示例可以包括核酸接头(例如，10个核苷酸或更少)，或者非核酸接头，诸如聚乙二醇链、烷基基团或碳链、具有邻二醇的脂肪族接头、肽接头，等等。核酸接头的一个示例是聚T间隔区，但是也可以使用其他核苷酸。在一个示例中，间隔区是6T至10T间隔区。以下是核苷酸的一些示例，包括具有末端炔烃基团的非核酸接头(其中B是核碱基并且“寡核苷酸”是引物)：
在图2B所示的示例中，除了存在或不存在裂解位点42'和相同或不同的接头46、46'之外，引物34'、38'具有相同的序列(例如，P5)。引物34’是不可裂解的，而引物38’包括掺入接头46’中的裂解位点42’。同样在该示例中，除了存在或不存在裂解位点42和相同或不同的接头46、46'之外，引物36'、40'具有相同的序列(例如，P7)。引物40’是不可裂解的，而引物36’包括掺入接头46中的裂解位点42。相同类型的裂解位点42、42’用于可裂解的引物36’、38’各自的接头46、46’中。作为一个示例，裂解位点42、42’可以是掺入核酸接头46、46’中的尿嘧啶碱基。引物组30B、32B具有相反的线性化学成分，其在扩增、簇生成和线性化之后，允许在一个官能化层24上形成正向模板链，并且在另一个官能化层26上形成反向链。
图2C所示的示例类似于图2A所示的示例，不同的是不同类型的裂解位点42、44用于相应引物组30C、32C的可裂解的引物36、38中。例如，可使用两种不同的酶可裂解位点，可使用两种不同的化学可裂解位点，或者可使用一种酶可裂解位点和一种化学可裂解位点。可以在相应可裂解的引物36、38中使用的不同裂解位点42、44的示例包括下列物质的任何组合：邻二醇、尿嘧啶、烯丙基醚、二硫化物、限制性酶位点和8-氧代鸟嘌呤。
图2D所示的示例类似于图2B所示的示例，不同的是不同类型的裂解位点42、44用于与相应引物组30D、32D的可裂解的引物36’、38’附接的接头46、46’中。可以在与可裂解的引物36’、38’附接的相应接头46、46’中使用的不同裂解位点42、44的示例包括以下物质的任何组合：邻二醇、尿嘧啶、烯丙基醚、二硫化物、限制性酶位点和8-氧代鸟嘌呤。
在使用引物组29或引物组30、32的示例中的任何示例中，引物31、33或34、36和38、40或34'、36'和38'、40'与官能化层24、26和/或官能化层垫28附接使得引物31、33或34、36和38、40或34'、36'和38'、40'的模板特异性部分自由地对其同源模板退火，而3'羟基基团自由地用于引物延伸。
可以使用不同的方法来生成本文所公开的流通池构造。现在将对各种方法进行描述。
用于制备具有金属膜的流通池构造的方法
本文所公开的方法的一些示例使用溅射或热蒸发金属膜来产生用于图案化光敏材料的掩模，该光敏材料继而用于图案化官能化层24、26和/或垫28。这些方法通常包括在包括由间隙区域22分开的凹入部20、20'的透明基底上溅射或热蒸发金属材料，从而在间隙区域22上形成具有第一厚度并且在凹入部20、20'上形成具有第二厚度的金属膜，该第二厚度为约30nm或更小并且比该第一厚度薄至少10nm；将光敏材料沉积在该金属膜上方；利用该金属膜通过该透明基底(例如，14、16)显影该光敏材料，以在该透明基底上方的第一预定区域处限定改变的光敏材料；以及利用该改变的光敏材料在该透明基底上方的该第一预定区域处或第二预定区域处产生官能化层24、26或官能化层垫28。
在这些示例性方法中，透明基底是如本文所述的单层基部支持物14或多层结构16。这两个结构14、16都能够透射用于图案化光敏材料并且用于核酸测序的光。虽然可以使用多层结构16，但是一系列附图(图3至图11)示出了树脂层18，而没有示出下面的基部支持物17。
从图3A至图3F到图6A至图6E的一系列附图描绘了其中限定有凹入部20的多层结构16的单层基部支持物14或树脂层18。可以使用任何合适的技术在单层基部支持物14或树脂层18中蚀刻、压印或以其它方式限定凹入部20。在一个示例中，使用纳米压印光刻。在该示例中，当材料是软的时，将工作印模压入单层基部支持物14或树脂层18中，这在单层基部支持物14或树脂层18中产生工作印模特征的印记。然后可以在工作印模留在原位的情况下将单层基部支持物14或树脂层18固化。
在使用可辐射固化的树脂材料时，可以通过暴露于光化辐射(诸如可见光辐射或紫外线(UV)辐射)来实现固化；或者在使用可热固化的树脂材料时，可以通过暴露于热量来实现固化。固化可促进聚合和/或交联。作为一个示例，固化可以包括多个阶段，包括软烘烤(例如，以驱除可以用于沉积树脂的任何液体载体)和硬烘烤。软烘烤可在较低的温度下进行，范围为约50℃至约150℃。硬烘烤的持续时间可在约100℃至约300℃的温度范围内持续约5秒至约10分钟。可用于软烘烤和/或硬烘烤的装置的示例包括热板、烘箱等。
固化后，释放工作印模。这在单层基部支持物14或树脂层18中产生形貌特征(例如，凹入部20)。
在从图3A至图3F到图6A至图6E的一系列附图中，金属材料被溅射涂布或热蒸发在单层基部支持物14或树脂层18的表面上。在溅射期间，以相对于表面的角度(例如，45°或60°)沉积金属材料。这在凹入部20中产生阴影效应，其中较少或没有金属材料沉积在凹入部20的横向于进入的金属材料的区域中。因此，透明基底(例如，单层基部支持物14或多层结构16)在整个溅射期间旋转以将金属材料引入到凹入部20的这些区域。随着基底旋转，金属材料继续被施加到间隙区域22，该过程至少部分地由于阴影效应而在间隙区域22上沉积更多的金属材料并且在凹入部20中沉积更少的金属材料。也可以在溅射期间调整压力。低压(约5毫托或更小)使得溅射更具方向性，这使阴影效应最大化。利用热蒸发(例如，使用低压)可以实现类似的效果，并且因此可以使用该技术代替溅射来产生金属膜48。因此，作为溅射或热蒸发的结果，产生在间隙区域22上具有第一厚度T1并且在凹入部20上具有第二厚度T2的金属膜48(参见图3A、图4A、图5A、图6A)。控制溅射或热蒸发，使得第二厚度T2为约30nm或更小，并且比第一厚度T1薄至少10nm。第二厚度T2使得UV光能够透过较薄部分处的金属膜48，而第一厚度T1足以阻挡UV光透过较厚部分处的金属膜48。
如上所述，第二厚度T2为约30nm或更小，并且比第一厚度T1薄至少10nm。在一些示例中，第二T2为20nm或更小(其提供期望的UV透射率)。因此，在一些情况下，T2≤20≤T1-10nm。在一个示例中，第一厚度T1为约30nm且第二厚度T2薄至少10nm(例如，20nm或更小(例如，8.5nm、15nm等))。作为其它示例，T1＝40nm且T2＝30nm；T1＝15nm且T2＝5nm；T1＝20nm且T2＝10nm；并且T1＝25nm且T2＝15nm。
用于形成金属膜48的金属材料可以是钛、铬、铝、金或铜。在一些示例中，金属材料可至少基本上是纯的(<99％纯)。在其它示例中，可使用所列元素的分子或化合物，只要金属膜48满足以下条件：i)对用于厚区域中的光敏材料改变的光能不透明(不透明或具有小于0.25的透射率)；并且ii)对用于薄区域中的光敏材料改变的光能透明(具有大于0.25的透射率)即可。例如，任何列出的金属的氧化物(例如，氧化铝、氧化锌、二氧化钛等)可以单独使用或与列出的金属组合使用。作为溅射或热蒸发的结果，具有不同厚度T1、T2的金属膜48定位在单层基部支持物14或树脂层18上方，如图3A、图4A、图5A和图6A所示。
在图3A至图3F的方法中，光敏材料50是正性光刻胶52；正性光刻胶52与金属膜48直接接触地沉积；利用金属膜48显影光敏材料50涉及将正性光刻胶52暴露于穿过透明基底14、16的光，由此正性光刻胶52覆盖凹入部20的部分变得可溶，并且正性光刻胶52覆盖间隙区域22的部分限定不溶性正性光刻胶52'；不溶性正性光刻胶52'是改变的光敏材料50'；间隙区域22是第一预定区域54(参见图3C，其中形成改变的光敏材料50')；并且凹入部20是第二预定区域56(参见图3E，其中形成官能化层24)。
如图3B所示，正性光刻胶52沉积在金属膜48上。可以使用本文所公开的沉积技术中的任一种。
合适的正性光刻胶52的示例包括S1800系列或/>1500系列，两者均购自Kayaku Advanced Materials,Inc.。合适的正性光刻胶的另一个示例为SPRTM-220(来自DuPont)。当使用正性光刻胶52时，选择性暴露于某些光波长形成可溶性区域(例如，其至少95％可溶于显影剂)，并且使用显影剂来去除这些可溶性区域。正性光刻胶52未暴露于光的那些部分将变得不可溶于显影剂。用于正性光刻胶52的合适显影剂的示例包括碱性水溶液，诸如稀释的氢氧化钠、稀释的氢氧化钾，或者不含金属离子的有机TMAH(四甲基氢氧化铵)的水溶液。
在该示例中，利用金属膜48来显影光敏材料50(例如，正性光刻胶52)涉及将正性光刻胶52暴露于穿过透明基底14、16的光(例如，紫外光)。较厚金属膜48(具有厚度T1)阻挡透过透明基底14、16的光的至少75％到达正性光刻胶52，该正性光刻胶直接定位成与较厚金属膜48(T1)成一直线。因此，这些部分变成不溶性部分50'、52'，如图3C所示。相反，UV光能够透过较薄金属膜48(具有厚度T2)，因此正性光刻胶52覆盖凹入部20的部分变得可溶。去除可溶性部分(例如，使用显影剂去除)，以露出存在于凹入部20中的较薄金属膜48(T2)。所得结构在图3C中示出。
然后使用改变的光敏材料50'(例如，不溶性正性光刻胶52')在第二预定区域56处产生官能化层24。这包括：从凹入部20蚀刻金属膜48(图3D)；将官能化层24沉积在不溶性正性光刻胶52'和凹入部20上方(图3E)；以及去除不溶性正性光刻胶52'和金属膜48(图3F)。
从凹入部20干法蚀刻金属膜48可涉及使用BCl3+Cl2的反应性离子蚀刻。当支持物14或树脂层18的表面暴露时，可以停止干法蚀刻过程。该过程暴露将形成官能化层24的第二预定区域56。在图3D中示出了从凹入部20去除金属膜48。也可以使用从凹入部20对金属膜48进行的湿法蚀刻。可以使用酸性或碱性条件进行铝金属膜48的湿法蚀刻，可以使用FeCl3或碘和碘化物溶液进行铜金属膜48的湿法蚀刻，可以使用碘和碘化物溶液进行金金属膜48的湿法蚀刻，并且可以使用H2O2进行钛金属膜48的湿法蚀刻。在这些示例中，支持物14或树脂层18充当蚀刻过程的蚀刻停止层。
如果基部支持物14或树脂层18不包含共价附接到官能化层24的表面基团，则基部支持物14或树脂层18可以首先被活化，例如通过硅烷化或等离子体灰化。如果基部支持物14或树脂层18包含表面基团以共价附接到官能化层24，则不进行活化过程。
然后在不溶性正性光刻胶52'和凹入部20上方沉积官能化层24。官能化层24可以是本文所述的任何凝胶材料，并且可以使用任何合适的方法来施加。可在沉积之后进行固化过程。官能化层24共价附接到凹入部20中的基部支持物14或树脂层18。所沉积的官能化层24在图3E中示出。
然后可以从间隙区域22去除不溶性正性光刻胶52'和金属膜48。不溶性正性光刻胶52'可以用去除剂(诸如使用超声处理的二甲基亚砜(DMSO))，或者在丙酮中，或者在丙二醇单甲醚乙酸酯中，或者用基于NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)的剥离剂剥离。该剥离过程去除i)至少99％的不溶性正性光刻胶52'和ii)定位在其上的官能化层24。金属膜48也可以使用用于特定金属的合适剥离剂剥离。作为示例，铝金属膜48可以使用合适的碱(诸如氢氧化钾(KOH)或氢氧化钠(NaOH))去除，铜金属膜48可以使用FeCl3或碘和碘化物的混合物去除。在这些去除过程中的每一者之后，凹入部20中的官能化层24保持完整，至少部分地因为它共价附接到基部支持物14或树脂层18。
虽然未示出，但该方法还包括将引物组29附接到官能化层24。在一些示例中，引物31、33(图3A至图3F中未示出)可以预先接枝到官能化层24。在这些示例中，不进行另外的引物接枝。
在其它示例中，引物31、33未预先接枝到官能化层24。在这些示例中，引物31、33可以在施加官能化层24之后接枝(例如，在图3E中或在图3F中)。
当在该方法期间进行接枝时，可以使用任何合适的接枝技术来实现接枝。作为示例，接枝可以通过以下方式来实现：流通式沉积(例如，使用暂时性结合的盖)、泡涂、喷涂、搅打分配，或通过另一种合适的方法。这些示例性技术中的每一种技术可利用引物溶液或混合物，该引物溶液或混合物可包括引物31、33；水；缓冲液；和催化剂。利用任一种接枝方法，引物31、33附接到官能化层24的反应性基团，并且对间隙区域22不具有亲和力(如果暴露的话，如图3F所示)。
虽然在图3F中示出了单个凹入部20和官能化层24，但是应当理解，可以执行参考图3A至图3F描述的方法来生成由遍及基部支持物14或树脂层18表面的间隙区域22分开的官能化层凹入部的阵列。
在图4A至图4G的方法中，光敏材料50是负性光刻胶60；负性光刻胶60与官能化层24直接接触地沉积(参见图4D)；利用金属膜48显影光敏材料50涉及使负性光刻胶60暴露于穿过透明基底14或16的光，由此负性光刻胶60覆盖凹入部20的部分限定不溶性负性光刻胶60'，并且负性光刻胶60覆盖间隙区域22的部分变得可溶；不溶性负性光刻胶60'是改变的光敏材料50'；并且凹入部20是第一预定区域54(参见图4E，其中形成改变的光敏材料50')；并且凹入部20(也)是第二预定区域56(参见图4F，其中形成改变的光敏材料50'和官能化层24)。
在该示例性方法中，如图4B和图4C所示，在将光敏材料50沉积在金属膜48上方之前，该方法还包括与金属膜48直接接触地沉积保护层58；以及与保护层58直接接触地沉积官能化层24。
保护层58可以是对来自核酸测序中使用的化学品的降解具有高抗性(因此防止下面的金属膜48暴露)并且还具有或可以被活化以具有对官能化层24的良好粘附性的任何无机材料。在一个示例中，保护层58是包含表面基团以附接到官能化层24的无机材料。该保护层58的一个示例是二氧化硅。在另一个示例中，保护层58是不包含表面基团以附接到官能化层24的无机材料，并且该方法还包括通过硅烷化或等离子体灰化来活化保护层58，从而引入附接到官能化层24的表面基团。例如，保护层58是Ta2O5，其可被硅烷化以产生与官能化层24反应的表面基团；或多面体寡聚倍半硅氧烷基树脂，其可被等离子体灰化或硅烷化以产生与官能化层24反应的表面基团。保护层58可以使用任何合适的技术来沉积，并且涂覆金属膜48，如图4B所示。
然后在保护层58上方沉积官能化层24。官能化层24可以是本文所述的任何凝胶材料，并且可以使用任何合适的方法来施加。可在沉积之后进行固化过程。官能化层24共价附接到保护层58(由于固有的或产生的表面基团)。所沉积的官能化层24在图4C中示出。
如图4D所示，负性光刻胶60沉积在官能化层24上。可以使用本文所公开的沉积技术中的任一种。
合适的负性光刻胶60的示例包括系列光刻胶(购自Futurrex)。其它合适的负性光刻胶54包括SU-8系列和/>系列(两者均购自Kayaku Advanced Materials,Inc.)，或UVNTM系列(购自DuPont)。在使用负性光刻胶60时，该负性光刻胶选择性地暴露于某些光波长以形成不溶性负性光刻胶60'，然后暴露于显影剂以去除可溶性部分(例如，未暴露于某些光波长的那些部分)。用于负性光刻胶60的合适显影剂的示例包括碱性水溶液，诸如稀释的氢氧化钠、稀释的氢氧化钾，或者不含金属离子的有机TMAH(四甲基氢氧化铵)的水溶液。
在该示例中，利用金属膜48来显影光敏材料50(例如，负性光刻胶60)涉及将负性光刻胶60暴露于穿过透明基底14、16的光(例如，紫外光)。较厚金属膜48(具有厚度T1)阻挡透过透明基底14、16的光的至少75％到达负性光刻胶60，该负性光刻胶直接定位成与较厚金属膜48(T1)成一直线。因此，这些部分变得可溶。去除可溶性部分(例如，使用显影剂去除)，以露出间隙区域22上方的官能化层24。相反，UV光能够透过较薄金属膜48(具有厚度T2)，因此负性光刻胶60覆盖凹入部20的部分变得不可溶。所得结构在图4E中示出。
然后使用改变的光敏材料50'(例如，不溶性负性光刻胶60')在第一预定区域54处产生官能化层24。这包括从间隙区域22干法蚀刻官能化层24、保护层58和金属膜48；以及去除不溶性负性光刻胶60'。
用于从间隙区域22去除官能化层24和保护层58的干法蚀刻或灰化过程可以用等离子体来进行，诸如100％ O2等离子体、空气等离子体、氩等离子体等。此过程还可以用来去除金属膜48。另选地，用于从间隙区域22去除金属膜48的干法蚀刻过程可以是使用BCl3+Cl2的反应性离子蚀刻。
然后可执行不溶性负性光刻胶60'的去除以暴露凹入部20中的官能化层24。虽然不溶性负性光刻胶60'不溶于显影剂，但溶于(至少99％溶于)去除剂。合适的去除剂包括：使用超声处理的二甲基亚砜(DMSO)；或丙酮；或基于NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)的剥离剂。
虽然未示出，但该方法还包括将引物组29附接到官能化层24。在一些示例中，引物31、33(图4A至图4G中未示出)可以预先接枝到官能化层24。在这些示例中，不进行另外的引物接枝。
在其它示例中，引物31、33未预先接枝到官能化层24。在这些示例中，引物31、33可以在施加或重新暴露官能化层24之后接枝(例如，在图4C中或在图4G中)。
当在该方法期间进行接枝时，可以使用任何合适的接枝技术来实现接枝。作为示例，接枝可以通过以下方式来实现：流通式沉积(例如，使用暂时性结合的盖)、泡涂、喷涂、搅打分配，或通过另一种合适的方法。这些示例性技术中的每一种技术可利用引物溶液或混合物，该引物溶液或混合物可包括引物31、33；水；缓冲液；和催化剂。当在去除不溶性负性光刻胶60'之后进行接枝时，引物31、33附接到凹入部20中的官能化层24的反应性基团，并且对间隙区域22不具有亲和力。
虽然在图4G中示出了单个凹入部20和官能化层24，但是应当理解，可以执行参考图4A至图4G描述的方法来生成由遍及基部支持物14或树脂层18表面的间隙区域22分开的官能化层凹入部的阵列。
在图5A至图5E的方法中，在将光敏材料50沉积在金属膜48上方之前，该方法还包括与金属膜48直接接触地沉积透明树脂62。本文所述的用于树脂层18的材料的任何示例都可以用作透明树脂62，并且可以以使得光(用于光敏材料50图案化)能够透过的厚度沉积。
透明树脂62可以使用本文所公开的任何合适的沉积技术来沉积。对于一些沉积技术，可以将树脂混合在液体载体中，其中液体载体诸如丙二醇单甲基醚乙酸酯(PGMEA)、甲苯、二甲基亚砜(DMSO)、四氢呋喃(THF)等。透明树脂62可以被旋涂或以其它方式沉积，然后固化。在使用可辐射固化的树脂材料时，可以通过暴露于光化辐射(诸如可见光辐射或紫外线(UV)辐射)来实现固化；或者在使用可热固化的树脂材料时，可以通过暴露于热量来实现固化。
可以使用硅烷化或等离子体灰化来活化透明树脂62，以产生能够与官能化层24反应的表面基团。
在产生透明树脂62之后，沉积光敏材料50并对其进行图案化。在该示例中，光敏材料50是正性光刻胶52；正性光刻胶52与透明树脂62直接接触地沉积(图5B)；利用金属膜48显影光敏材料50涉及将正性光刻胶52暴露于穿过透明基底14或18的光，由此正性光刻胶52覆盖凹入部20的部分变得可溶，并且正性光刻胶52覆盖间隙区域22的部分限定不溶性正性光刻胶52'；不溶性正性光刻胶52'是改变的光敏材料50'；透明树脂62覆盖间隙区域22的部分是第一预定区域54(参见图5C，其中形成改变的光敏材料50')；透明树脂62覆盖凹入部20的部分是第二预定区域56(参见图5D，其中形成官能化层24)。
在该示例中，利用金属膜48来显影光敏材料50(例如，正性光刻胶52)涉及将正性光刻胶52暴露于穿过透明基底14、16的光(例如，紫外光)。较厚金属膜48(具有厚度T1)阻挡透过透明基底14、16的光的至少75％到达正性光刻胶52，该正性光刻胶直接定位成与较厚金属膜48(T1)成一直线。因此，这些部分变成不溶性部分50'、52'，如图5C所示。相反，UV光能够透过较薄金属膜48(具有厚度T2)，因此正性光刻胶52覆盖凹入部20的部分变得可溶。去除可溶性部分(例如，使用显影剂去除)，以露出透明树脂62的一部分。该部分是第二预定区域56。所得结构在图5C中示出。
在该示例性方法中，利用改变的光敏材料50'在第二预定区域56处产生官能化层(在该示例中是官能化层垫28(参见图5E))涉及：将官能化层24沉积在不溶性正性光刻胶52'和第二预定区域56上方；以及去除不溶性正性光刻胶52'。
官能化层24沉积在不溶性正性光刻胶52'和第二预定区域56上方，在该示例中，该第二预定区域是透明树脂62的暴露部分。官能化层24可以是本文所述的任何凝胶材料，并且可以使用任何合适的方法来施加。可在沉积之后进行固化过程。官能化层24共价附接到透明树脂62。所沉积的官能化层24在图5D中示出。
然后可以去除不溶性正性光刻胶52'。不溶性正性光刻胶52'可以用去除剂(诸如使用超声处理的二甲基亚砜(DMSO))，或者在丙酮中，或者在丙二醇单甲醚乙酸酯中，或者用基于NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)的剥离剂剥离。该剥离过程去除i)至少99％的不溶性正性光刻胶52'和ii)定位在其上的官能化层24。在去除光刻胶之后，形成由(透明树脂62的)间隙区域22'分开的官能化层垫28。
虽然未示出，但该方法还包括将引物组29附接到官能化层垫28。在一些示例中，引物31、33(图5A至图5E中未示出)可以预先接枝到官能化层24，因而接枝到官能化层垫28。在这些示例中，不进行另外的引物接枝。
在其它示例中，引物31、33未预先接枝到官能化层24。在这些示例中，引物31、33可在施加官能化层24之后(例如，在图5D中)或在形成官能化层垫28之后(例如，在图5E中)接枝。
当在该方法期间进行接枝时，可以使用任何合适的接枝技术来实现接枝。作为示例，接枝可以通过以下方式来实现：流通式沉积(例如，使用暂时性结合的盖)、泡涂、喷涂、搅打分配，或通过另一种合适的方法。这些示例性技术中的每一种技术可利用引物溶液或混合物，该引物溶液或混合物可包括引物31、33；水；缓冲液；和催化剂。当引物31、33附接到官能化层垫28时(图5E)，引物31、33附接到官能化层垫28的反应性基团，并且对间隙区域22'不具有亲和力。
虽然在图5E中示出了单个官能化层垫28，但是应当理解，可以执行参考图5A至图5E描述的方法来生成由遍及基部支持物14或树脂层18表面的间隙区域22分开的官能化层垫28的阵列(例如，参见图1D)。
图6A至图6E所示的方法使用保护层58'和光固化树脂64的示例。在该示例中，光固化树脂64是光敏材料50。
如图6B和图6C所示，在将光敏材料50沉积在金属膜48上方之前，该方法还包括与金属膜48直接接触地沉积保护层58'。在该示例中，保护层58可以是对来自核酸测序中使用的化学品的降解具有高抗性(因此防止下面的金属膜48暴露)并且还具有对官能化层24的差粘附性的任何无机材料。保护层58'的示例包括五氧化二钽(Ta2O5)或另一种合适的氧化钽、全氟辛烷基三氯硅烷(FOTS)、聚乙二醇等。
在该示例性方法中，光敏材料50是光固化树脂64；光固化树脂64与保护层58'直接接触地沉积；利用金属膜48显影光敏材料50涉及将光固化树脂64暴露于穿过透明基底14、16的光，由此光固化树脂64覆盖凹入部20的部分被固化，并且光固化树脂64覆盖间隙区域22的部分保持未固化；并且该方法还包括去除光固化树脂64的未固化部分，从而暴露间隙区域22处的保护层58'。
光固化树脂64为可用光化辐射固化且包含或可经活化以包含表面基团以附接到官能化层24的任何树脂材料。在一个示例中，光固化树脂64是多面体低聚硅倍半硅氧烷基树脂，其可以被等离子体灰化或硅烷化以产生与官能化层24反应的表面基团。
在该示例中，利用金属膜48来显影光敏材料50涉及将光固化树脂64暴露于穿过透明基底14、16的光(例如，紫外光)。较厚金属膜48(具有厚度T1)阻挡透过透明基底14、16的光的至少75％到达光固化树脂64，该光固化树脂直接定位成与较厚金属膜48(T1)成一直线。因此，这些部分保持未固化并且是可去除的。相反，UV光能够透过较薄金属膜48(具有厚度T2)，因此光固化树脂64覆盖凹入部20的部分被固化(如图6D中的64'所示)。去除未固化部分(例如，使用清洗过程)，以露出保护层58'的部分。所得结构在图6D中示出。
在该示例性方法中，利用改变的光敏材料50'(在该示例中，光固化树脂64)在第一预定区域54处产生官能化层24涉及沉积官能化层24，由此官能化层24附接到光固化树脂64的固化部分64'而不附接到间隙区域22处的保护层58'。
使用任何合适的沉积技术来沉积官能化层24。在该示例中，官能化层24共价附接到固化部分64'并且对暴露的保护层58'没有亲和力。可在沉积之后进行固化过程。所沉积的官能化层24在图6E中示出。
该方法形成具有突出部(光固化树脂64的固化部分64')的流通池10的示例，该突出部在其上具有官能化层24。保护层58'的暴露部分用作分开相邻官能化层24的间隙区域22。
虽然未示出，但该方法还包括将引物组29附接到官能化层24。在一些示例中，引物31、33(图6A至图6E中未示出)可以预先接枝到官能化层24。在这些示例中，不进行另外的引物接枝。
在其它示例中，引物31、33未预先接枝到官能化层24。在这些示例中，引物31、33可以在施加官能化层24之后接枝(例如，在图6E中)。
当在该方法期间进行接枝时，可以使用任何合适的接枝技术来实现接枝。作为示例，接枝可以通过以下方式来实现：流通式沉积(例如，使用暂时性结合的盖)、泡涂、喷涂、搅打分配，或通过另一种合适的方法。这些示例性技术中的每一种技术可利用引物溶液或混合物，该引物溶液或混合物可包括引物31、33；水；缓冲液；和催化剂。当引物31、33附接到官能化层垫28时，引物31、33附接到官能化层24的反应性基团，并且对保护层58'不具有亲和力。
虽然在图6E中示出了支撑官能化层24的突出部，但是应当理解，可以执行参考图6A至图6E描述的方法来生成由遍及基部支持物14或树脂层18表面的保护层58'的暴露部分分开的支撑各个官能化层24的突出部的阵列。
从图8A至图8I/图8J到图11A至图11E的一系列附图描绘了其中限定有凹入部20的多层结构16的单层基部支持物14或树脂层18。可以使用任何合适的技术在单层基部支持物14或树脂层18中蚀刻、压印或以其它方式限定凹入部20'。图7描绘了限定在单层基部支持物14或多层结构16的树脂层18中的多深度凹入部20'的一个示例。多深度凹入部20'包括由台阶部分70限定的深部分66和浅部分68。
在图8A至图8I/图8J到图11A至图11E所示的示例性方法中的每种示例性方法中，金属材料被溅射涂布或热蒸发在单层基部支持物14或树脂层18的表面上。在溅射期间，以相对于表面的角度(例如，45°或60°)沉积金属材料。这在凹入部20'中产生阴影效应，其中较少或没有金属材料沉积在凹入部20'的横向于进入的金属材料的区域中。因此，透明基底(例如，单层基部支持物14或多层结构16)在整个溅射期间旋转以将金属材料引入到多深度凹入部20'的这些区域。随着基底旋转，金属材料继续被施加到间隙区域22，该过程在间隙区域22上沉积更多的金属材料并且在凹入部20'中沉积更少的金属材料。使用热蒸发可以实现类似的效果。在两种方法中可使用低压以使效果最大化。因此，作为溅射或热蒸发的结果，产生在间隙区域22上具有第一厚度T1，在凹入部20'的深部分66中的表面72上方具有第二厚度T2，并且在凹入部20'的浅部分68中的表面74上方具有第三厚度T3的金属膜48(参见图8A、图9A、图10A、图11A)。因此，在图8至图11的系列附图中，凹入部中的每个凹入部是多深度凹入部20'，其包括深部分66和与深部分66相邻的浅部分68；在每个多深度凹入部20'的深部分66和每个多深度凹入部20'的浅部分68上方产生金属膜48；在每个多深度凹入部20'的深部分66上方的金属膜48具有第二厚度T2(其为约30nm或更小并且比第一厚度T1薄至少10nm)；并且每个多深度凹入部20'的浅部分68上方的金属膜48具有小于第一厚度且大于第二厚度T2的第三厚度T3。第二厚度T2使得UV光能够透过较薄部分处的金属膜48，而第一厚度T1和第三厚度T3足以阻挡UV光透过较厚部分处的金属膜48。
可以使用本文所公开的金属材料中的任一种。作为溅射或热蒸发的结果，具有不同厚度T1、T2、T3的金属膜48定位在单层基部支持物14或树脂层18的多深度凹入部20'上方，如图8A、图9A、图10A和图11A所示。
该方法的两个示例在图8系列中示出。一种方法在图8A至图8I中示出。另一种方法在图8A至图8F和图8J至图8N中示出。
在图8系列所示的方法开始时，如果基部支持物14或树脂层18不包含共价附接到官能化层24的表面基团，则基部支持物14或树脂层18可以首先被活化，例如通过硅烷化或等离子体灰化。如果基部支持物14或树脂层18包含表面基团以共价附接到官能化层24，则不进行活化过程。
在图8A至图8N的方法中，光敏材料50是正性光刻胶52；正性光刻胶52与金属膜48直接接触地沉积；利用金属膜48显影光敏材料50涉及将正性光刻胶52暴露于穿过透明基底14、16的光，由此正性光刻胶52覆盖每个多深度凹入部20'的深部分66的部分变得可溶，并且正性光刻胶52覆盖浅部分68并且覆盖间隙区域22的部分限定不溶性正性光刻胶52'；不溶性正性光刻胶52'是改变的光敏材料50'；每个多深度凹入部20'的浅部分68和间隙区域22是第一预定区域54(参见图8C，其中形成改变的光敏材料50')；并且每个多深度凹入部20'的深部分66是第二预定区域56(参见图8F，其中形成官能化层24)。
如图8B所示，正性光刻胶52沉积在金属膜48上。正性光刻胶52中的任何正性光刻胶和本文所述的任何沉积技术都可用于该示例中。
在该示例中，利用金属膜48来显影光敏材料50(例如，正性光刻胶52)涉及将正性光刻胶52暴露于穿过透明基底14、16的光(例如，紫外光)。金属膜48的较厚部分(具有厚度T1或厚度T3)阻挡透过透明基底14、16的光的至少75％到达正性光刻胶52，该正性光刻胶直接定位成与较厚金属膜48(T1、T3)成一直线。因此，这些部分变成不溶性部分50'、52'，如图8C所示。相反，UV光能够透过较薄金属膜48(具有厚度T2)，因此正性光刻胶52覆盖凹入部20'的深部分66的部分变得可溶。去除可溶性部分(例如，使用显影剂去除)，以露出存在于凹入部20'中的较薄金属膜48(T2)。所得结构在图8C中示出。
然后使用改变的光敏材料50'(例如，不溶性正性光刻胶52')在第二预定区域56处产生官能化层24。这包括：从每个多深度凹入部20'的深部分66蚀刻金属膜48(图8D)；以及将官能化层24沉积在不溶性正性光刻胶52'和每个凹入部20'的深部分66上方(图8E)；
可以使用干法或湿法蚀刻从深部分66中的表面72去除金属膜48。从深部分66干法蚀刻金属膜48可涉及使用BCl3+Cl2的反应性离子蚀刻。当支持物14或树脂层18的表面暴露时，可以停止干法蚀刻过程。可以使用酸性或碱性条件进行铝金属膜48的湿法蚀刻，并且可以使用FeCl3或碘和碘化物溶液进行铜金属膜48的湿法蚀刻。在这些示例中，支持物14或层18充当蚀刻过程的蚀刻停止层。蚀刻过程暴露位于深部分66中的支持物14或层18的表面72。在该示例中，表面72是将形成官能化层24的第二预定区域56。在图8D中示出了从深部分66去除金属膜48。
然后在不溶性正性光刻胶52'和凹入部20'的深部分66上方沉积官能化层24。官能化层24可以是本文所述的任何凝胶材料，并且可以使用任何合适的方法来施加。可在沉积之后进行固化过程。官能化层24共价附接到凹入部20'的深部分66中的基部支持物14或树脂层18。所沉积的官能化层24在图8E中示出。
在图8A至图8I所示的示例性方法中，该方法还包括去除不溶性正性光刻胶52'，从而暴露每个多深度凹入部20'的浅部分68上方和间隙区域22上方的金属膜48(图8F)；从每个多深度凹入部20'的浅部分68以及从间隙区域22湿法蚀刻金属膜48(图8G)；将第二官能化层26沉积在每个多深度凹入部20'的浅部分68上方以及间隙区域22上方(图8H)；以及从间隙区域22抛光第二官能化层26(图8I)。
不溶性正性光刻胶52'可以用去除剂(诸如使用超声处理的二甲基亚砜(DMSO))，或者在丙酮中，或者在丙二醇单甲醚乙酸酯中，或者用基于NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)的剥离剂剥离。该剥离过程去除i)至少99％的不溶性正性光刻胶52'和ii)定位在其上的官能化层24，如图8F所示。
在该示例中，可使用本文所述的湿法蚀刻过程中的任一者来去除金属膜48。这暴露了浅部分68处的支持物14或树脂层18的表面74，并且还暴露了间隙区域22。这在图8G中示出。
如图8H所示，然后可以在浅部分68处在支持物14或树脂层18的表面74上方以及间隙区域22上方施加第二官能化层26。可以使用任何合适的沉积技术来施加第二官能化层26(例如，形成第二官能化层26的凝胶材料)。在该示例中，当在高离子强度下(例如，在10xPBS、NaCl、KCl等存在下)进行凝胶材料的沉积时，第二官能化层26不会沉积在第一官能化层24上，也不会附着到该第一官能化层。因此，第二官能化层26不会污染第一官能化层24。
在图8I中，去除(例如，使用抛光过程)定位在间隙区域22上方的第二官能化层26。该抛光过程可以用化学浆料(包括例如研磨剂、缓冲剂、螯合剂、表面活性剂和/或分散剂)来进行，该化学浆料可以从间隙区域22去除官能化层24和/或26，而不会对这些区域22下面的基底(例如，14或18)造成有害影响。另选地，可利用不包括磨料颗粒的溶液执行抛光。
该化学浆料可用于化学机械抛光系统，以对间隙区域22的表面进行抛光。抛光头/抛光垫或其它抛光工具能够对可能存在于间隙区域22上方的官能化层24、26进行抛光，同时在凹入部20中留下至少基本上完整的官能化层24、26。作为一个示例，抛光头可为Strasbaugh ViPRR II抛光头。
清洁和干燥过程可在抛光之后进行。清洁过程可利用水浴和超声处理。水浴可维持在约22℃至约30℃范围内的相对较低的温度。干燥过程可包括旋转干燥，或通过另一种合适技术进行的干燥。
在图8A至图8F和图8J至图8N所示的示例性方法中，该方法还包括去除不溶性正性光刻胶52'，从而暴露每个多深度凹入部20'的浅部分68上方和间隙区域22上方的金属膜48(图8F)；图案化负性光刻胶60以在每个多深度凹入部20'的深部分66上方形成不溶性负性光刻胶60'(图8J)；从每个多深度凹入部20'的浅部分68以及从间隙区域22湿法蚀刻金属膜48；将第二官能化层26沉积在不溶性负性光刻胶60'、每个多深度凹入部20'的浅部分68和间隙区域22上方(图8L)；去除不溶性负性光刻胶60'，从而暴露官能化层24(图8M)；以及从间隙区域22去除第二官能化层26(图8N)。
如上所述，不溶性正性光刻胶52'可以用去除剂(诸如使用超声处理的二甲基亚砜(DMSO))，或者在丙酮中，或者在丙二醇单甲醚乙酸酯中，或者用基于NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)的剥离剂剥离。该剥离过程去除i)至少99％的不溶性正性光刻胶52'和ii)定位在其上的官能化层24，如图8F所示。
然后将负性光刻胶60沉积在官能化层24和金属层48上(在图8A至图8F或图8J至8N中未示出)。可以使用本文所公开的沉积技术中的任一种。在该示例中，负性光刻胶60暴露于穿过透明基底14、16的光(例如，紫外光)。较厚金属膜48(具有厚度T1和厚度T3)阻挡透过透明基底14、16的光的至少75％到达负性光刻胶60，该负性光刻胶直接定位成与较厚金属膜48(T1、T3)成一直线。因此，这些部分变得可溶。去除可溶性部分(例如，使用显影剂去除)，以露出浅部分68和间隙区域22处的表面74上方的金属膜48。相反，UV光能够透过较薄金属膜48(具有厚度T2)，因此负性光刻胶60覆盖凹入部20'的深部分66的部分变得不可溶。图8J中示出了所得结构，包括深部分66中的不溶性负性光刻胶60'。
在该示例中，可使用本文所述的湿法蚀刻过程中的任一者来去除金属膜48。这暴露了浅部分68处的支持物14或树脂层18的表面74，并且还暴露了间隙区域22。不溶性负性光刻胶60'在该过程中保持完整。这在图8K中示出。
如图8L所示，然后可以在浅部分68处在支持物14或树脂层18的表面74上方以及间隙区域22上方施加第二官能化层26。可以使用任何合适的沉积技术来施加第二官能化层26(例如，形成第二官能化层26的凝胶材料)。在该示例中，第二官能化层26也施加在不溶性负性光刻胶60'上方(其覆盖官能化层24)。
然后可执行不溶性负性光刻胶60'的去除以暴露凹入部20的深部分66中的官能化层24，如图8M所示。虽然不溶性负性光刻胶60'不溶于显影剂，但溶于(至少99％溶于)去除剂。合适的去除剂包括：使用超声处理的二甲基亚砜(DMSO)；或丙酮；或基于NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)的剥离剂。
然后例如使用如参照图8I描述的抛光从间隙区域22去除第二官能化层26。所得结构在图8N中示出。
虽然未示出，但是图8系列所示的方法还包括将相应的引物组30、32附接到官能化层24、26。在一些示例中，引物34、36或34'、36'(图8A至图8N中未示出)可以预先接枝到官能化层24。类似地，引物38、40或38'、40'(图8A至图8N中未示出)可以预先接枝到官能化层26。在这些示例中，不进行另外的引物接枝。
在其他示例中，引物34、36或34’、36’没有预先接枝到官能化层24。在这些示例中，引物34、36或34’、36’可以在施加官能化层24之后接枝(例如，在图8E中)。在这些示例中，引物38、40或38’、40’可以预先接枝到第二官能化层26。替代性地，在这些示例中，引物38、40或38’、40’可以不预先接枝到第二官能化层26。相反，引物38、40或38'、40'可以在施加第二官能化层26之后接枝(例如，在图8H或图8L中)，只要满足以下条件：i)官能化层26具有用于附接引物38、40或38'、40'的(与官能化层24相比)不同的官能团(例如，在官能化层24暴露的示例中)；或者ii)官能化层24的任何未反应官能团已淬灭，例如，使用Staudinger反应还原为胺或者与被动分子(诸如己炔酸)进行加成点击反应来淬灭(例如，在官能化层24暴露的示例中)；或者iii)不溶性负性光刻胶60'仍在原位(图8L)。
当在该方法期间进行接枝时，可以使用本文所述的任何接枝技术来实现接枝。
虽然在图8I和图8N中示出了单组官能化层24、26，但是应当理解，可以执行参考图8A至图8N描述的方法来生成由遍及多层结构16的支持物14或树脂层18表面的间隙区域22分开的凹入部20'(在其中具有官能化层24、26)的阵列。
涉及多层凹入部20'的另一种方法在图9A至图9I中示出。在图9系列所示的方法开始时，如果基部支持物14或树脂层18不包含共价附接到官能化层24的表面基团，则基部支持物14或树脂层18可以首先被活化，例如通过硅烷化或等离子体灰化。如果基部支持物14或树脂层18包含表面基团以共价附接到官能化层24，则不进行活化过程。
在图9A至图9I所示的示例性方法中，光敏材料50是负性光刻胶60；负性光刻胶60与金属膜48直接接触地沉积；利用金属膜48显影光敏材料50涉及将负性光刻胶60暴露于穿过透明基底(例如，单层基部支持物14或多层结构16)的光，由此负性光刻胶60覆盖每个多深度凹入部20'的深部分66的部分限定不溶性负性光刻胶60'，并且负性光刻胶60覆盖每个多深度凹入部20'的浅部分68和间隙区域22的部分变得可溶；不溶性负性光刻胶60'是改变的光敏材料50'；每个多深度凹入部20'的深部分66是第一预定区域54(其中形成改变的光敏材料50')；并且每个多深度凹入部20'的浅68部分是第二预定区域56(其中形成官能化层24)。
如图9B所示，负性光刻胶60沉积在金属膜48上。负性光刻胶60中的任何负性光刻胶和本文所述的任何沉积技术都可用于该示例中。
在该示例中，利用金属膜48来显影光敏材料50(例如，负性光刻胶60)涉及将负性光刻胶60暴露于穿过透明基底14、16的光(例如，紫外光)。较厚金属膜48(具有厚度T1和厚度T3)阻挡透过透明基底14、16的光的至少75％到达负性光刻胶60，该负性光刻胶直接定位成与较厚金属膜48(T1和T3)成一直线。因此，这些部分变得可溶。去除可溶性部分(例如，使用显影剂去除)，以露出覆盖每个多深度凹入部20'的浅部分68和覆盖间隙区域22的金属膜48。相反，UV光能够透过较薄金属膜48(具有厚度T2)，因此负性光刻胶60覆盖凹入部20'的深部分66的部分变得不可溶。所得结构在图9C中示出。
然后使用改变的光敏材料50'(例如，不溶性负性光刻胶60')在第二预定区域56处产生官能化层24。这包括：从每个多深度凹入部20'的浅部分68以及从间隙区域22湿法蚀刻金属膜48；以及将官能化层24沉积在不溶性负性光刻胶60'、每个多深度凹入部20'的浅部分68和间隙区域22上方。
可以使用干法或湿法蚀刻从浅部分68中的表面74以及从间隙区域22去除金属膜48。从浅部分68以及从间隙区域22干法蚀刻金属膜48可涉及使用BCl3+Cl2的反应性离子蚀刻。当支持物14或树脂层18的表面暴露时，可以停止干法蚀刻过程。可以使用酸性或碱性条件进行铝金属膜48的湿法蚀刻，并且可以使用FeCl3或碘和碘化物溶液进行铜金属膜48的湿法蚀刻。在这些示例中，支持物14或层18充当蚀刻过程的蚀刻停止层。蚀刻过程暴露位于浅部分68中的支持物14或层18的表面74，并且还暴露间隙区域22。在该示例中，表面74是将形成官能化层24的第二预定区域56。在图9D中示出了从浅部分68中的表面74以及从间隙区域22去除金属膜48。
然后将官能化层24沉积在不溶性负性光刻胶60'、每个多深度凹入部20'的浅部分68和间隙区域22上方。官能化层24可以是本文所述的任何凝胶材料，并且可以使用任何合适的方法来施加。可在沉积之后进行固化过程。官能化层24共价附接到凹入部20'的浅部分68中以及间隙区域22处的基部支持物14或树脂层18。所沉积的官能化层24在图9E中示出。
在图9A至图9I所示的示例性方法中，该方法还包括去除不溶性负性光刻胶60'，从而暴露每个多深度凹入部20'的深部分66上方的金属膜48(图9F)；从每个多深度凹入部20'的深部分66蚀刻金属膜48(图9G)；将第二官能化层26沉积在每个多深度凹入部20'的深部分66上方(图9H)；以及从间隙区域22去除官能化层26(图9I)。
然后可执行不溶性负性光刻胶60'的去除以暴露凹入部20的深部分66中的金属层48。虽然不溶性负性光刻胶60'不溶于显影剂，但溶于(至少99％溶于)去除剂。合适的去除剂包括：使用超声处理的二甲基亚砜(DMSO)；或丙酮；或基于NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)的剥离剂。
在该示例中，可使用本文所述的湿法蚀刻过程中的任一者来去除金属膜48。这在深部分66处暴露支持物14或树脂层18的表面72。这在图9G中示出。
如图9H所示，然后可以在深部分66处在支持物14或树脂层18的表面72上方施加第二官能化层26。可以使用任何合适的沉积技术来施加第二官能化层26(例如，形成第二官能化层26的凝胶材料)。在该示例中，当在高离子强度下(例如，在10x PBS、NaCl、KCl等存在下)进行凝胶材料的沉积时，第二官能化层26不会沉积在第一官能化层24上，也不会附着到该第一官能化层。因此，第二官能化层26不会污染第一官能化层24。
在图9I中，去除(例如，使用抛光过程)定位在间隙区域22上方的官能化层24。该抛光过程可以如本文所述进行。清洁和干燥过程可在抛光之后进行。清洁过程可利用水浴和超声处理。水浴可维持在约22℃至约30℃范围内的相对较低的温度。干燥过程可包括旋转干燥，或通过另一种合适技术进行的干燥。
虽然未示出，但是图9A至图9I所示的方法还包括将相应的引物组30、32附接到官能化层24、26。在一些示例中，引物34、36或34’、36’(图9A至图9I中未示出)可以预先接枝到官能化层24。类似地，引物38、40或38’、40’(图9A至图9I中未示出)可以预先接枝到官能化层26。在这些示例中，不进行另外的引物接枝。
在其他示例中，引物34、36或34’、36’没有预先接枝到官能化层24。在这些示例中，引物34、36或34’、36’可以在施加官能化层24之后接枝(例如，在图9E中)。在这些示例中，引物38、40或38’、40’可以预先接枝到第二官能化层26。替代性地，在这些示例中，引物38、40或38’、40’可以不预先接枝到第二官能化层26。相反，引物38、40或38’、40’可以在施加第二官能化层26之后接枝(例如，在图9H中)，只要满足以下条件：i)官能化层26具有用于附接引物38、40或38’、40’的(与官能化层24相比)不同的官能团，或者ii)官能化层24的任何未反应官能团已淬灭，例如，使用Staudinger反应还原为胺或者与被动分子(诸如己炔酸)进行加成点击反应来淬灭。
当在该方法期间进行接枝时，可以使用本文所述的任何接枝技术来实现接枝。
虽然在图9I中示出了单组官能化层24、26，但是应当理解，可以执行参考图9A至图9I描述的方法来生成由遍及多层结构16的支持物14或树脂层18表面的间隙区域22分开的凹入部20'(在其中具有官能化层24、26)的阵列。
又一种方法在图10A至图10H中示出。
在图10A至图10H的方法中，光敏材料50是负性光刻胶60；负性光刻胶60与官能化层24直接接触地沉积(参见图10B)；利用金属膜48显影光敏材料50涉及使负性光刻胶60暴露于穿过透明基底14或16的光，由此负性光刻胶60覆盖凹入部20'的深部分66的部分限定不溶性负性光刻胶60'，并且负性光刻胶60覆盖每个多深度凹入部20'的浅部分68并且覆盖间隙区域22的部分变得可溶；不溶性负性光刻胶60'是改变的光敏材料50'；每个凹入部20'的深部分66是第一预定区域54(参见图10D，其中形成改变的光敏材料50')。
在该示例性方法中，如图10A和图10B所示，在将光敏材料50沉积在金属膜48上方之前，该方法还包括与金属膜48直接接触地沉积保护层58；以及与保护层58直接接触地沉积官能化层24。
在该示例中，保护层58可以是对来自核酸测序中使用的化学品的降解具有高抗性(因此防止下面的金属膜48暴露)并且还具有或可以被活化以具有对官能化层24、26的良好粘附性的任何无机材料。合适的保护材料的示例包括二氧化硅或Ta2O5(其可被硅烷化以产生与官能化层24、26反应的表面基团)。保护层58可以使用任何合适的技术来沉积，并且涂覆金属膜48，如图10A所示。
然后在保护层58上方沉积官能化层24。官能化层24可以是本文所述的任何凝胶材料，并且可以使用任何合适的方法来施加。可在沉积之后进行固化过程。官能化层24共价附接到保护层58。所沉积的官能化层24在图10B中示出。
在图10C中，负性光刻胶60沉积在官能化层24上。可使用本文所述的负性光刻胶60材料中的任一种和沉积技术中的任一种。
在该示例中，利用金属膜48来显影光敏材料50(例如，负性光刻胶60)涉及将负性光刻胶60暴露于穿过透明基底14、16的光(例如，紫外光)。较厚金属膜48(具有厚度T1和厚度T3)阻挡透过透明基底14、16的光的至少75％到达负性光刻胶60，该负性光刻胶直接定位成与较厚金属膜48(T1、T3)成一直线。因此，这些部分变得可溶。去除可溶性部分(例如，使用显影剂去除)，以露出位于凹入部20'的浅部分68中的表面74上方以及间隙区域22上方的官能化层24。相反，UV光能够透过较薄金属膜48(具有厚度T2)，因此负性光刻胶60覆盖凹入部20'的深部分66的部分变得不可溶。所得结构在图10D中示出。
然后使用改变的光敏材料50'(例如，不溶性负性光刻胶60')在第一预定区域54处产生官能化层24。这包括从每个多深度凹入部20'的浅部分68以及从间隙区域22干法蚀刻官能化层24，由此保护层58暴露在每个多深度凹入部20'的浅部分68处以及间隙区域22处，并且官能化层24保留在每个多深度凹入部20'的深部分66中。用于去除官能化层24的干法蚀刻过程可以使用等离子体(诸如100％ O2等离子体、空气等离子体、氩等离子体等)进行。该蚀刻过程将去除浅部分68处的第一官能化层24，还将去除第一官能化层24覆盖间隙区域22的部分。保护层58充当蚀刻停止层。如图10E所示，在干法蚀刻之后，官能化层24保留在凹入部20'的深部分66中。
该示例性方法还包括将第二官能化层26沉积在不溶性负性光刻胶60'上方以及暴露在每个多深度凹入部20'的浅部分68处以及间隙区域22处的保护层58上方(图10F)；去除不溶性负性光刻胶60'，从而暴露每个多深度凹入部20'的深部分66上方的官能化层24(图10G)；以及从间隙区域22去除第二官能化层26(图10H)。
如图10F所示，然后可以在浅部分68处以及间隙区域22处在保护层58上方施加第二官能化层26。可以使用任何合适的沉积技术来施加第二官能化层26(例如，形成第二官能化层26的凝胶材料)。在该示例中，第二官能化层26也施加在不溶性负性光刻胶60'上方。
然后可执行不溶性负性光刻胶60'的去除以暴露凹入部20的深部分66中的官能化层24，如图10G所示。虽然不溶性负性光刻胶60'不溶于显影剂，但溶于(至少99％溶于)去除剂。合适的去除剂包括：使用超声处理的二甲基亚砜(DMSO)；或丙酮；或基于NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)的剥离剂。该过程去除i)至少99％的不溶性负性光刻胶60'和ii)定位在其上的官能化层26。
然后例如使用如参照图8I描述的抛光从间隙区域22上方的保护层58去除第二官能化层26。所得结构在图10H中示出。
虽然未示出，但是图10A至图10H所示的方法包括将相应的引物组30、32附接到官能化层24、26。在一些示例中，引物34、36或34'、36'(图10A至图10H中未示出)可以预先接枝到官能化层24。类似地，引物38、40或38'、40'(图10A至图10H中未示出)可以预先接枝到官能化层26。在这些示例中，不进行另外的引物接枝。
在其他示例中，引物34、36或34’、36’没有预先接枝到官能化层24。在这些示例中，引物34、36或34'、36'可以在施加官能化层24之后接枝(例如，在图10B中)。在这些示例中，引物38、40或38’、40’可以预先接枝到第二官能化层26。替代性地，在这些示例中，引物38、40或38’、40’可以不预先接枝到第二官能化层26。相反，引物38、40或38'、40'可以在施加第二官能化层26之后接枝(例如，在图10F或图10G或图10H中)，只要满足以下条件：i)官能化层26具有用于附接引物38、40或38'、40'的(与官能化层24相比)不同的官能团(例如，在官能化层24暴露的示例中)；或者ii)官能化层24的任何未反应官能团已淬灭，例如，使用Staudinger反应还原为胺或者与被动分子(诸如己炔酸)进行加成点击反应来淬灭(例如，在官能化层24暴露的示例中)；或者iii)不溶性负性光刻胶60'仍在原位(图10F)。
当在该方法期间进行接枝时，可以使用本文所述的任何接枝技术来实现接枝。
虽然在图10H中示出了单组官能化层24、26，但是应当理解，可以执行参考图10A至图10H描述的方法来生成由遍及多层结构16的支持物14或树脂层18表面的间隙区域22上方的保护层58分开的凹入部20'(在其中具有官能化层24、26)的阵列。
又一种方法在图11A至图11H中示出。
在图11A至图11H的方法中，光敏材料50是正性光刻胶52；正性光刻胶50与官能化层24直接接触地沉积；利用金属膜48显影光敏材料50涉及将正性光刻胶52暴露于穿过透明基底14、16的光，由此正性光刻胶52覆盖每个多深度凹入部20'的深部分66的部分变得可溶，并且正性光刻胶52覆盖每个多深度凹入部20'的浅部分68并且覆盖间隙区域22的部分限定不溶性正性光刻胶52'；不溶性正性光刻胶52'是改变的光敏材料50'；并且每个多深度凹入部20'的浅部分68和间隙区域22'是第一预定区域54。
在该示例性方法中，如图11A和图11B所示，在将光敏材料50沉积在金属膜48上方之前，该方法还包括与金属膜48直接接触地沉积保护层58；以及与保护层58直接接触地沉积官能化层24。
在该示例中，保护层58可以是对来自核酸测序中使用的化学品的降解具有高抗性(因此防止下面的金属膜48暴露)并且还具有或可以被活化以具有对官能化层24、26的良好粘附性的任何无机材料。合适的保护材料的示例包括二氧化硅或Ta2O5(其可被硅烷化以产生与官能化层24、26反应的表面基团)。保护层58可以使用任何合适的技术来沉积，并且涂覆金属膜48，如图11A所示。
然后在保护层58上方沉积官能化层24。官能化层24可以是本文所述的任何凝胶材料，并且可以使用任何合适的方法来施加。可在沉积之后进行固化过程。官能化层24共价附接到保护层58。所沉积的官能化层24在图11B中示出。
在图11C中，正性光刻胶52沉积在官能化层24上。可使用本文所述的正性光刻胶52材料中的任一种和沉积技术中的任一种。
在该示例中，利用金属膜48来显影光敏材料50(例如，正性光刻胶52)涉及将正性光刻胶52暴露于穿过透明基底14、16的光(例如，紫外光)。金属膜48的较厚部分(具有厚度T1或厚度T3)阻挡透过透明基底14、16的光的至少75％到达正性光刻胶52，该正性光刻胶直接定位成与较厚金属膜48(T1、T3)成一直线。因此，这些部分变成不溶性部分50'、52'，如图11D所示。相反，UV光能够透过较薄金属膜48(具有厚度T2)，因此正性光刻胶52覆盖凹入部20'的深部分66的部分变得可溶。去除可溶性部分(例如，使用显影剂去除)，以露出存在于凹入部20'的深部分66中的在较薄金属膜48(T2)上方形成的官能化层24。所得结构在图11D中示出。
然后使用改变的光敏材料50'(例如，不溶性正性光刻胶52')在第一预定区域54处产生官能化层24。这包括从每个多深度凹入部20'的深部分66去除官能化层24，由此保护层58暴露在每个多深度凹入部20'的深部分66处，并且官能化层24保留在每个多深度凹入部20'的浅部分68中以及间隙区域22上方。在该示例中，去除官能化层24涉及灰化官能化层24。为了灰化官能化层24，使用氧等离子体、空气等离子体或其它气体等离子体。所得结构在图11E中示出。
该示例性方法还包括将第二官能化层26沉积在不溶性正性光刻胶52'上方以及暴露在每个多深度凹入部20'的深部分66处的保护层58上方(图11F)；去除不溶性正性光刻胶52'，从而暴露每个多深度凹入部20'的浅部分68上方以及间隙区域22上方的官能化层24(图11G)；以及从间隙区域22去除官能化层24(图11H)。
如图11F所示，第二官能化层26施加在深部分66处的保护层58上方。在该示例中，第二官能化层26也施加在不溶性正性光刻胶52'上方。可以使用任何合适的沉积技术来施加第二官能化层26(例如，形成第二官能化层26的凝胶材料)。
然后可以去除不溶性正性光刻胶52'。不溶性正性光刻胶52'可以用去除剂(诸如使用超声处理的二甲基亚砜(DMSO))，或者在丙酮中，或者在丙二醇单甲醚乙酸酯中，或者用基于NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)的剥离剂剥离。该剥离过程去除i)至少99％的不溶性正性光刻胶52'和ii)定位在其上的官能化层26。在该去除过程之后，凹入部20'的浅部分68中以及间隙区域22上方的官能化层24暴露。官能化层24保持完整，因为该官能化层共价附接到保护层58。
然后例如使用如参照图8I描述的抛光从间隙区域22上方的保护层58去除官能化层24。所得结构在图11H中示出。
虽然未示出，但是图11A至图11H所示的方法包括将相应的引物组30、32附接到官能化层24、26。在一些示例中，引物34、36或34’、36’(图11A至图11H中未示出)可以预先接枝到官能化层24。类似地，引物38、40或38’、40’(图11A至图11H中未示出)可以预先接枝到官能化层26。在这些示例中，不进行另外的引物接枝。
在其他示例中，引物34、36或34’、36’没有预先接枝到官能化层24。在这些示例中，引物34、36或34'、36'可以在施加官能化层24之后接枝(例如，在图11B中)。在这些示例中，引物38、40或38’、40’可以预先接枝到第二官能化层26。替代性地，在这些示例中，引物38、40或38’、40’可以不预先接枝到第二官能化层26。相反，引物38、40或38'、40'可以在施加第二官能化层26之后接枝(例如，在图11F或图11G或图11H中)，只要满足以下条件：i)官能化层26具有用于附接引物38、40或38'、40'的(与官能化层24相比)不同的官能团(例如，在官能化层24暴露的示例中)；或者ii)官能化层24的任何未反应官能团已淬灭，例如，使用Staudinger反应还原为胺或者与被动分子(诸如己炔酸)进行加成点击反应来淬灭(例如，在官能化层24暴露的示例中)；或者iii)不溶性正性光刻胶52'仍在原位(图11F)。
当在该方法期间进行接枝时，可以使用本文所述的任何接枝技术来实现接枝。
虽然在图11H中示出了单组官能化层24、26，但是应当理解，可以执行参考图11A至图11H描述的方法来生成由遍及多层结构16的支持物14或树脂层18表面的间隙区域22上方的保护层58分开的凹入部20'(在其中具有官能化层24、26)的阵列。
用于制备具有不同厚度的树脂的流通池构造的方法
本文所公开的方法的其它示例使用具有不同厚度和UV透射特性的树脂层来产生用于图案化光敏材料50的掩模，该光敏材料继而用于图案化官能化层24、26。
这些方法通常包括：将光敏材料50沉积在包括由间隙区域22分开的凹入部20、20'的树脂层上方，其中凹入部20、20'覆盖具有第一厚度t1的第一树脂部分并且间隙区域22覆盖具有大于第一厚度t1的第二厚度t2的第二树脂部分；将基于第一厚度t1和第二厚度t2的预定紫外光剂量引导通过树脂层，由此覆盖凹入部20、20'的光敏材料50暴露于紫外光并且第二树脂部分吸收紫外光，从而在树脂层上方的第一预定区域54处限定改变的光敏材料50'；以及利用改变的光敏材料50'在树脂层上方的第一预定区域54处或第二预定区域56处产生官能化层24、26。
在这些示例性方法中，树脂层是如本文所述的单层基部支持物14'或多层结构16'的树脂层18'。因此，在这些方法的整个描述中，这些示例中的树脂层被称为“树脂层14'、18'”。虽然可以使用多层结构16'，但是一系列附图(图12至图17)示出了树脂层18'，而没有示出下面的基部支持物17'。
图12以及图14至图17的系列描绘了其中限定有凹入部20、20'的树脂层14'、18'。可以使用任何合适的技术在树脂层14'、18'中蚀刻、压印或限定凹入部20或20'。在一个示例中，使用纳米压印光刻。
在一些示例中，当使用凹入部20时(如图12A所示)，凹入部20覆盖具有第一厚度t1的第一树脂部分76，并且间隙区域22覆盖具有大于第一厚度t1的第二厚度t2的第二树脂部分78。厚度t1、t2取决于树脂层14'、18'的材料和要施加的UV剂量。例如，厚度t1为150nm且厚度t2为750nm的纳米压印光刻树脂能够分别透射和吸收UV剂量为90mJ/cm2的UV光。又如，厚度t1为150nm且厚度t2为500nm的纳米压印光刻树脂能够分别透射和吸收UV剂量为30mJ/cm2的UV光。在这些示例中，为了透过厚度为t2的部分，UV光剂量必须增加3倍至4倍。
在使用凹入部20的示例中(如图17A所示)，凹入部20包括n个凹入部子集20A、20B、20C等，其中n大于或等于3；并且凹入部子集20A、20B、20C中的每个凹入部子集具有与凹入部子集20A、20B、20C中的彼此不同的深度DA、DB、DC。对应的树脂部分具有不同的厚度tA、tB、tC，具有不同的UV吸收特性。
当使用凹入部20'时，凹入部20'包括如本文所述的深部分66和浅部分68。在图13中示出了凹入部20'。在该示例中，深部分66覆盖具有第一厚度t1的第一树脂部分76，并且间隙区域22覆盖具有大于第一厚度t1的第二厚度t2的第二树脂部分78。浅部分68覆盖具有第三厚度t3的第三树脂部分80。取决于所施加的UV剂量，第三厚度t3可以在第三树脂部分80处阻挡UV光透过树脂层14'、18'，或者可以使得UV光能够在第三树脂部分80处透过树脂层14'、18'。
现在参照图12A至图12F，该方法利用其中限定有凹入部20的树脂层14'、18'。在该方法中，光敏材料50是负性光刻胶60；负性光刻胶60与官能化层24直接接触地沉积(参见图12B)；在预定紫外光剂量被引导通过树脂层14'、18'之后，覆盖凹入部20的光敏材料50限定不溶性负性光刻胶60'，并且覆盖间隙区域22的光敏材料50变得可溶；不溶性负性光刻胶60'是改变的光敏材料50'；并且凹入部20是第一预定区域54(参见图12D，其中形成改变的光敏材料50')。
在该示例性方法中，如图12B和图12C所示，在沉积光敏材料50之前，该方法还包括与树脂层14'、18'直接接触地沉积官能化层24。官能化层24可以是本文所述的任何凝胶材料，并且可以使用任何合适的方法来施加。可在沉积之后进行固化过程。官能化层24共价附接到树脂层14'、18'(其可能已经在该方法开始时暴露于活化过程)。所沉积的官能化层24在图12B中示出。
如图12C所示，负性光刻胶60沉积在官能化层24上。可使用负性光刻胶60的任何示例，并且可使用本文所述的沉积技术中的任一种来沉积负性光刻胶60。
如图12D所示，预定紫外光剂量被引导通过树脂层14'、18'。较厚树脂部分78(具有厚度t2)阻挡透过树脂层14'、18'的光的至少75％到达负性光刻胶60，该负性光刻胶直接定位成与较厚树脂部分78(t2)成一直线。因此，这些部分变得可溶。去除可溶性部分(例如，使用显影剂去除)，以露出间隙区域22上方的官能化层24。相反，UV光能够透过较薄树脂部分76(具有厚度t1)，因此负性光刻胶60覆盖凹入部20的部分变得不可溶。所得结构在图12D中示出。
然后使用改变的光敏材料50'(例如，不溶性负性光刻胶60')在第一预定区域54处产生官能化层24。这包括：从间隙区域22去除官能化层24；以及去除不溶性负性光刻胶60'。
可以使用灰化过程从间隙区域22去除官能化层24。不溶性负性光刻胶60'保护凹入部20中的下面的官能化层24。灰化完成后暴露的间隙区域22如图12E所示。
然后可执行不溶性负性光刻胶60'的去除以暴露凹入部20中的官能化层24。虽然不溶性负性光刻胶60'不溶于显影剂，但溶于(至少99％溶于)去除剂。合适的去除剂包括：使用超声处理的二甲基亚砜(DMSO)；或丙酮；或基于NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)的剥离剂。所得结构在图12F中示出。
虽然未示出，但该方法还包括将引物组29附接到官能化层24。在一些示例中，引物31、33(图12A至图12F中未示出)可以预先接枝到官能化层24。在这些示例中，不进行另外的引物接枝。
在其它示例中，引物31、33未预先接枝到官能化层24。在这些示例中，引物31、33可以在施加官能化层24之后接枝(例如，在图12B中或在图12F中)。
当在该方法期间进行接枝时，可以使用本文所公开的任何合适的接枝技术来实现接枝。当在去除不溶性负性光刻胶60'之后进行接枝时，引物31、33附接到凹入部20中的官能化层24的反应性基团，并且对间隙区域22不具有亲和力。
虽然在图12F中示出了单个凹入部20和官能化层24，但是应当理解，可以执行参考图12A至图12F描述的方法来生成由遍及基部支持物14'或树脂层18'表面的间隙区域22分开的官能化层凹入部的阵列。
在图12A至图12F所示的示例中，基部支持物14'或树脂层18'可嵌入有对紫外光和可见光的吸收相等或对紫外光的吸收比对可见光的吸收大的颗粒。这些颗粒具有至少0.25的可见光透射率，因此增强了在核酸测序过程中使用的波长的透射率。颗粒可同等地或更少地透射用于图案化的紫外光，例如具有0.25或更小的紫外光透射率。这些颗粒可有助于增加基部支持物14'或树脂层18'的可见光透射率，而不会有害地影响期望的不同的UV透射率。合适颗粒的一些示例包括五氧化钽、氧化锌、氧化钛溶胶-凝胶等。
在图14至图16的系列中，在树脂层14'、18'中限定的凹入部中的每个凹入部是包括深部分66和与深部分66相邻的浅部分68的多深度凹入部20'。参照图13示出并描述了多深度凹入部的该示例。
两种示例性方法在图14A至图14J中示出。一种示例性方法在图14A至图14G中示出，另一种示例性方法在图14A至图14E和图14H至图14J中示出。
在图14A至图14E所示的方法的部分中，光敏材料50是正性光刻胶52；正性光刻胶52与官能化层24直接接触地沉积；在预定紫外光剂量被引导通过树脂层14'、18'之后，正性光刻胶52覆盖每个多深度凹入部20'的深部分66的部分变得可溶，并且正性光刻胶52覆盖每个多深度凹入部20'的浅部分68并且覆盖间隙区域22的部分限定不溶性正性光刻胶52'；不溶性正性光刻胶52'是改变的光敏材料50'；并且每个多深度凹入部20'的浅部分68和间隙区域22'是第一预定区域54(其中限定了第一官能化层24)。
在该示例性方法中，如图14A和图14B所示，在沉积光敏材料50之前，该方法还包括与树脂层14'、18'直接接触地沉积官能化层24。官能化层24可以是本文所述的任何凝胶材料，并且可以使用任何合适的方法来施加。可在沉积之后进行固化过程。官能化层24共价附接到树脂层14'、18'(其可能已经在该方法开始时暴露于活化过程)。所沉积的官能化层24在图14A中示出。
使用任何合适的沉积技术将光敏材料50(在该示例中为正性光刻胶52)沉积在官能化层24上方。所沉积的光敏材料50在图14B中示出。
如图14C所示，预定紫外光剂量被引导通过树脂层14'、18'。树脂层14'、18'的较厚部分78、80(具有厚度t2或厚度t3)阻挡透过树脂层14'、18'的光的至少75％到达定位在这些部分78(t2)和80(t3)上方的正性光刻胶52。因此，这些部分变成不溶性部分50'、52'，如图14C所示。相反，UV光能够透过较薄部分76(具有厚度t1)，因此正性光刻胶52覆盖凹入部20'的深部分66的部分变得可溶。去除可溶性部分(例如，使用显影剂去除)，以露出存在于凹入部20'的深部分66中的在较薄部分76(t1)上方形成的官能化层24。所得结构在图14C中示出。
然后使用改变的光敏材料50'(例如，不溶性正性光刻胶52')在第一预定区域54处产生官能化层24。这包括从每个多深度凹入部20'的深部分66去除官能化层24，由此树脂层14'、18'暴露在每个多深度凹入部20'的深部分66处，并且官能化层24保留在每个多深度凹入部20'的浅部分68中以及间隙区域22上方。在该示例中，去除官能化层24涉及使用合适的等离子体灰化官能化层24。所得结构在图14D中示出。
图14A至图14G所示的示例性方法还包括将第二官能化层26沉积在不溶性正性光刻胶52'上方以及暴露在每个多深度凹入部20'的深部分66处的树脂层14'、18'上方(图14E)；去除不溶性正性光刻胶52'，从而暴露每个多深度凹入部20'的浅部分68上方以及间隙区域22上方的官能化层24(图14F)；以及从间隙区域22去除官能化层24(图14G)。
如图14E所示，第二官能化层26施加在不溶性正性光刻胶52'上方以及暴露在每个多深度凹入部20'的深部分66处的树脂层14'、18'上方。可以使用任何合适的沉积技术来施加第二官能化层26(例如，形成第二官能化层26的凝胶材料)。
然后可以去除不溶性正性光刻胶52'。不溶性正性光刻胶52'可以用去除剂(诸如使用超声处理的二甲基亚砜(DMSO))，或者在丙酮中，或者在丙二醇单甲醚乙酸酯中，或者用基于NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)的剥离剂剥离。该剥离过程去除i)至少99％的不溶性正性光刻胶52'和ii)定位在其上的官能化层26。在该去除过程之后，凹入部20'的浅部分68中以及间隙区域22上方的官能化层24暴露。官能化层24保持完整，因为该官能化层共价附接到树脂层14'、18'。这在图14F中示出。
然后例如使用如参照图8I描述的抛光从间隙区域22上方的树脂层14'、18'去除官能化层24。所得结构在图14G中示出。
返回参照图14D，图14A至图14E和图14H至图14J所示的示例性方法还包括将第二官能化层26沉积在不溶性正性光刻胶52'上方以及暴露在每个多深度凹入部20'的深部分66处的树脂层14'、18'上方(图14E)；去除不溶性正性光刻胶52'，从而暴露每个多深度凹入部20'的浅部分68上方以及间隙区域22上方的官能化层24(类似于图14F所示的示例)；将负性光刻胶60沉积在官能化层24和第二官能化层26上方(图14H)；将高于预定紫外光剂量的第二紫外光剂量引导通过树脂层14'、18'，由此覆盖深部分66并且覆盖浅部分68的负性光刻胶60暴露于紫外光以产生不溶性负性光刻胶60'，并且覆盖间隙区域22的负性光刻胶60变得可溶(图14I)；从间隙区域22去除官能化层24(图14J)；以及去除不溶性负性光刻胶60'(图14J)。
第二官能化层26可以沉积在不溶性正性光刻胶52'上方以及暴露在每个多深度凹入部20'的深部分66处的树脂层14'、18'上方，如参照图14E所述。如参照图14E所描述的，可以去除不溶性正性光刻胶52'以暴露每个多深度凹入部20'的浅部分68上方以及间隙区域22上方的官能化层24。
如图14H所示，负性光刻胶60沉积在官能化层24、26上。可使用负性光刻胶60的任何示例，并且可使用本文所述的沉积技术中的任一种来沉积负性光刻胶60。
如图14I所示，第二预定紫外光剂量被引导通过树脂层14'、18'。第二紫外光剂量高于预定紫外光剂量(在图14C中施加)，使得最厚树脂部分78(具有厚度t2)阻挡透过树脂层14'、18'的光的至少75％到达负性光刻胶60，该负性光刻胶直接定位成与最厚树脂部分78(t2)成一直线。因此，这些部分变得可溶。去除可溶性部分(例如，使用显影剂去除)，以露出间隙区域22上方的官能化层24。相反，UV光能够透过较薄树脂部分76、80(具有厚度t1和厚度t3)，因此负性光刻胶60覆盖凹入部20'的部分变得不可溶。不溶性负性光刻胶60'在图14I中示出。
可以使用灰化过程从间隙区域22去除官能化层24(例如，利用诸如100％ O2等离子体、空气等离子体、氩等离子体等的等离子体执行)。不溶性负性光刻胶60'保护凹入部20'中的下面的官能化层24、26'。灰化完成后暴露的间隙区域22如图14J所示。
然后可执行不溶性负性光刻胶60'的去除以暴露凹入部20'中的官能化层24、26。虽然不溶性负性光刻胶60'不溶于显影剂，但溶于(至少99％溶于)去除剂。合适的去除剂包括：使用超声处理的二甲基亚砜(DMSO)；或丙酮；或基于NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)的剥离剂。所得结构在图14J中示出。
虽然未示出，但是图14系列所示的方法还包括将相应的引物组30、32附接到官能化层24、26。在一些示例中，引物34、36或34'、36'(图14A至图14J中未示出)可以预先接枝到官能化层24。类似地，引物38、40或38'、40'(图14A至图14J中未示出)可以预先接枝到官能化层26。在这些示例中，不进行另外的引物接枝。
在其他示例中，引物34、36或34’、36’没有预先接枝到官能化层24。在这些示例中，引物34、36或34'、36'可以在施加官能化层24之后接枝(例如，在图14A中)。在这些示例中，引物38、40或38’、40’可以预先接枝到第二官能化层26。替代性地，在这些示例中，引物38、40或38’、40’可以不预先接枝到第二官能化层26。相反，引物38、40或38'、40'可以在施加第二官能化层26之后接枝(例如，在图14E或图14J的任何点处)，只要满足以下条件：i)官能化层26具有用于附接引物38、40或38'、40'的(与官能化层24相比)不同的官能团(例如，在官能化层24暴露的示例中)；或者ii)官能化层24的任何未反应官能团已淬灭，例如，使用Staudinger反应还原为胺或者与被动分子(诸如己炔酸)进行加成点击反应来淬灭(例如，在官能化层24暴露的示例中)；或者iii)不溶性正性光刻胶52'仍在原位(图14E)。
当在该方法期间进行接枝时，可以使用本文所述的任何接枝技术来实现接枝。
虽然在图14G和图14J中示出了单组官能化层24、26，但是应当理解，可以执行参考图14A至图14J描述的方法来生成由遍及多层结构16'的支持物14'或树脂层18'表面的间隙区域22分开的凹入部20'(在其中具有官能化层24、26)的阵列。
另一种方法在图15A至图15H中示出。
在该方法开始时，如果树脂层14'、18'不包含共价附接到官能化层24、26的表面基团，则树脂层14'、18'可以首先被活化，例如通过硅烷化或等离子体灰化。如果树脂层14'、18'包含表面基团以共价附接到官能化层24、26，则不进行活化过程。
在该方法中，光敏材料50是正性光刻胶52；正性光刻胶52与树脂层14'、18'直接接触地沉积；在预定紫外光剂量被引导通过树脂层14'、18'之后，正性光刻胶52覆盖每个多深度凹入部20'的深部分66的部分变得可溶，并且正性光刻胶52覆盖每个多深度凹入部20'的浅部分68并且覆盖间隙区域22的部分限定不溶性正性光刻胶52'；不溶性正性光刻胶52'是改变的光敏材料50'；每个多深度凹入部20'的浅部分66和间隙区域22是第一预定区域54(图15C，其中形成改变的光敏材料50')；并且每个多深度凹入部20'的深部分66是第二预定区域56(图15C和图15D，其中形成官能化层24)。
如图15A所示，正性光刻胶52沉积在树脂层14'、18'上。可使用正性光刻胶52的任何示例，并且可使用本文所述的沉积技术中的任一种来沉积正性光刻胶52。
如图15B所示，预定紫外光剂量被引导通过树脂层14'、18'。树脂层14'、18'的较厚部分78、80(具有厚度t2或厚度t3)阻挡透过树脂层14'、18'的光的至少75％到达定位在这些部分78(t2)和80(t3)上方的正性光刻胶52。因此，这些部分变成不溶性部分50'、52'。相反，UV光能够透过较薄部分76(具有厚度t1)，因此正性光刻胶52覆盖凹入部20'的深部分66的部分变得可溶。去除可溶性部分(例如，使用显影剂去除)，以露出存在于凹入部20'的深部分66中的在较薄部分76(树脂层14'、18'的t1)上方形成的树脂层14'、18'。所得结构在图15B中示出。
在该示例性方法中，利用改变的光敏材料50'在第二预定区域56处产生官能化层24涉及：将官能化层24沉积在不溶性正性光刻胶52'上方以及暴露在每个多深度凹入部20'的深部分66处的树脂层14'、18'上方(图15C)；以及去除不溶性正性光刻胶52'，从而暴露每个多深度凹入部20'的浅部分68和间隙区域22(图15D)。
官能化层24可以是本文所述的任何凝胶材料，并且可以使用任何合适的方法来施加。可在沉积之后进行固化过程。官能化层24共价附接到深部分66中的树脂层14'、18'。所沉积的官能化层24在图15C中示出。
然后可以去除不溶性正性光刻胶52'，如图15D所示。不溶性正性光刻胶52'可以用去除剂(诸如使用超声处理的二甲基亚砜(DMSO))，或者在丙酮中，或者在丙二醇单甲醚乙酸酯中，或者用基于NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)的剥离剂剥离。该剥离过程去除i)至少99％的不溶性正性光刻胶52'和ii)定位在其上的官能化层24。在该去除过程之后，官能化层24存在于凹入部20'的深部分66中，并且暴露出浅部分68和间隙区域22处的树脂层14'、18'。
图15A至图15H所示的示例性方法还包括将第二正性光刻胶52-2沉积在每个多深度凹入部20'的深部分66、每个多深度凹入部20'的浅部分68和间隙区域22中的官能化层24上方(图15E)；将高于预定紫外光剂量的第二紫外光剂量引导通过树脂层14，由此覆盖深部分66并且覆盖浅部分68的第二正性光刻胶52-2暴露于紫外光并变得可溶，并且覆盖间隙区域22的第二正性光刻胶52-2产生第二不溶性正性光刻胶52'-2(图15F)；去除可溶性第二正性光刻胶52-2，从而再次暴露每个多深度凹入部20'的浅部分68(图15F)；将第二官能化层26沉积在第二不溶性正性光刻胶52'-2上方以及暴露在每个多深度凹入部20'的浅部分68处的树脂层14'、18'上方(图15G)；去除第二不溶性正性光刻胶52'-2，从而暴露间隙区域22(图15H)。
如图15E所示，第二正性光刻胶52-2沉积在树脂层14'、18'的暴露部分上和官能化层24上。可使用正性光刻胶52的任何示例，并且可使用本文所述的沉积技术中的任一种来沉积正性光刻胶52。
如图15F所示，第二预定紫外光剂量被引导通过树脂层14'、18'。第二紫外光剂量高于预定紫外光剂量(在图15B中施加)，使得最厚树脂部分78(具有厚度t2)阻挡透过树脂层14'、18'的光的至少75％到达第二正性光刻胶52，该第二正性光刻胶直接定位成与最厚树脂部分78(t2)成一直线。因此，这些部分变成第二不溶性正性光刻胶52'-2。相反，UV光能够透过较薄树脂部分76、80(具有厚度t1和厚度t3)，因此正性光刻胶52覆盖凹入部20'的部分变得可溶。去除可溶性部分(例如，使用显影剂去除)，以露出深部分66上方的官能化层24并且露出浅部分68处的树脂层14'、18。
然后将第二官能化层26施加在第二不溶性正性光刻胶52'-2上方以及暴露在每个多深度凹入部20'的浅部分68处的树脂层14'、18'上方。在该示例中，可以使用在高离子强度下(例如，在10x PBS、NaCl、KCl等的存在下)执行的任何合适的沉积技术来施加第二官能化层26(例如，形成第二官能化层26的凝胶材料)。在这些条件下，第二官能化层26不沉积或粘附到第一官能化层24上。因此，第二官能化层26不会污染第一官能化层24。
然后可以从间隙区域22去除第二不溶性正性光刻胶52'-2。不溶性正性光刻胶52'可以用去除剂(诸如使用超声处理的二甲基亚砜(DMSO))，或者在丙酮中，或者在丙二醇单甲醚乙酸酯中，或者用基于NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)的剥离剂剥离。该剥离过程去除i)至少99％的第二不溶性正性光刻胶52'-2和ii)定位在其上的第二官能化层26。在该去除过程之后，凹入部20'中的官能化层24、26保持完整，因为它们共价附接到树脂层14'、18'。
虽然在图15系列中未示出，但是可以执行替代方法。在该替代方案中，在去除不溶性正性光刻胶52'之后(图15D)，可以使用在高离子强度下(例如，在10x PBS、NaCl、KCl等的存在下)执行的任何合适的沉积技术来施加第二官能化层26(例如，形成第二官能化层26的凝胶材料)。利用这种沉积技术，第二官能化层26不沉积或粘附到第一官能化层24上。因此，第二官能化层26不会污染第一官能化层24。然后可以使用抛光从间隙区域22去除第二官能化层26，从而产生图15H所示的结构。
虽然未示出，但是图15A至图15H所示的方法还包括将相应的引物组30、32附接到官能化层24、26。在一些示例中，引物34、36或34’、36’(图15A至图15H中未示出)可以预先接枝到官能化层24。类似地，引物38、40或38’、40’(图15A至图15H中未示出)可以预先接枝到官能化层26。在这些示例中，不进行另外的引物接枝。
在其他示例中，引物34、36或34’、36’没有预先接枝到官能化层24。在这些示例中，引物34、36或34’、36’可以在施加官能化层24之后接枝(例如，在图15C中)。在这些示例中，引物38、40或38’、40’可以预先接枝到第二官能化层26。替代性地，在这些示例中，引物38、40或38’、40’可以不预先接枝到第二官能化层26。相反，引物38、40或38'、40'可以在施加第二官能化层26之后接枝(例如，在图15G或图15H(或另选的方法中的图15D)中)，只要满足以下条件：i)官能化层26具有用于附接引物38、40或38'、40'的(与官能化层24相比)不同的官能团，或者ii)官能化层24的任何未反应官能团已淬灭，例如，使用Staudinger反应还原为胺或者与被动分子(诸如己炔酸)进行加成点击反应来淬灭。
当在该方法期间进行接枝时，可以使用本文所述的任何接枝技术来实现接枝。
虽然在图15H中示出了单组官能化层24、26，但是应当理解，可以执行参考图15A至图15H描述的方法来生成由遍及多层结构16'的支持物14'或树脂层18'表面的间隙区域22分开的凹入部20'(在其中具有官能化层24、26)的阵列。
另一种方法在图16A至图16I中示出。
在该方法开始时，如果树脂层14'、18'不包含共价附接到官能化层24、26的表面基团，则树脂层14'、18'可以首先被活化，例如通过硅烷化或等离子体灰化。如果树脂层14'、18'包含表面基团以共价附接到官能化层24、26，则不进行活化过程。
在该方法中，光敏材料50是正性光刻胶52；正性光刻胶52与树脂层14'、18'直接接触地沉积(图16A)；在预定紫外光剂量被引导通过树脂层14'、18'之后，正性光刻胶52覆盖每个多深度凹入部20'的深部分66的部分变得可溶，并且正性光刻胶52覆盖每个多深度凹入部20'的浅部分68并且覆盖间隙区域22的部分限定不溶性正性光刻胶52'；不溶性正性光刻胶52'是改变的光敏材料50'(图16B)；每个多深度凹入部20'的浅部分66和间隙区域22是第一预定区域54(图16B，其中形成改变的光敏材料50')；并且每个多深度凹入部20'的深部分66是第二预定区域56(图16C和图16D，其中形成官能化层24)。
如图16A所示，正性光刻胶52沉积在树脂层14'、18'上。可使用正性光刻胶52的任何示例，并且可使用本文所述的沉积技术中的任一种来沉积正性光刻胶52。
如图16B所示，预定紫外光剂量被引导通过树脂层14'、18'。树脂层14'、18'的较厚部分78、80(具有厚度t2或厚度t3)阻挡透过树脂层14'、18'的光的至少75％到达定位在这些部分78(t2)和80(t3)上方的正性光刻胶52。因此，这些部分变成不溶性部分50'、52'。相反，UV光能够透过较薄部分76(具有厚度t1)，因此正性光刻胶52覆盖凹入部20'的深部分66的部分变得可溶。去除可溶性部分(例如，使用显影剂去除)，以露出存在于凹入部20'的深部分66中的在较薄部分76(树脂层14'、18'的t1)上方形成的树脂层14'、18'。所得结构在图16B中示出。
在该示例性方法中，利用改变的光敏材料50'在第二预定区域56处产生官能化层24涉及：将官能化层24沉积在不溶性正性光刻胶52'上方以及暴露在每个多深度凹入部20'的深部分66处的树脂层14'、18'上方(图16C)；以及去除不溶性正性光刻胶52'，从而暴露每个多深度凹入部20'的浅部分68和间隙区域22(图16D)。
官能化层24可以是本文所述的任何凝胶材料，并且可以使用任何合适的方法来施加。可在沉积之后进行固化过程。官能化层24共价附接到深部分66中的树脂层14'、18'。所沉积的官能化层24在图16C中示出。
然后可以去除不溶性正性光刻胶52'，如图16D所示。不溶性正性光刻胶52'可以用去除剂(诸如使用超声处理的二甲基亚砜(DMSO))，或者在丙酮中，或者在丙二醇单甲醚乙酸酯中，或者用基于NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)的剥离剂剥离。该剥离过程去除i)至少99％的不溶性正性光刻胶52'和ii)定位在其上的官能化层24。在该去除过程之后，官能化层24存在于凹入部20'的深部分66中，并且暴露出浅部分68和间隙区域22处的树脂层14'、18'。
图16A至图16I所示的示例性方法还包括将负性光刻胶60沉积在每个多深度凹入部20'的深部分66、每个多深度凹入部20'的浅部分66和间隙区域22中的官能化层24上方(图16E)；将第二紫外光剂量引导通过树脂层14'、18'，由此覆盖深部分66的负性光刻胶60暴露于紫外光并且产生不溶性负性光刻胶60'，并且覆盖浅部分66和间隙区域22的负性光刻胶60变得可溶(图16F)；去除可溶性负性光刻胶60，从而暴露每个多深度凹入部20'的浅部分68和间隙区域(图16F)；将第二官能化层26沉积在不溶性负性光刻胶60'上方以及暴露在每个多深度凹入部20'的浅部分68处以及间隙区域22处的树脂层14'、18'上方(图16G)；去除不溶性负性光刻胶60'，从而暴露每个多深度凹入部20'的深部分66上方的官能化层24；以及从间隙区域22去除第二官能化层26(图16I)。
如图16E所示，负性光刻胶60沉积在树脂层14'、18'的暴露部分上和官能化层24上。可使用负性光刻胶60的任何示例，并且可使用本文所述的沉积技术中的任一种来沉积负性光刻胶60。
如图16F所示，第二预定紫外光剂量被引导通过树脂层14'、18'。第二紫外光剂量可以与预定紫外光剂量(在图16B中施加)相同，使得树脂层14'、18'的较厚部分78、80(具有厚度t2或厚度t3)阻挡透过树脂层14'、18'的光的至少75％到达定位在这些部分78(t2)和80(t3)上方的负性光刻胶60。因此，这些部分变得可溶。去除可溶性部分(例如，使用显影剂去除)，以露出每个多深度凹入部20'的浅部分68处以及间隙区域22处的树脂层14'、18'。相反，UV光能够透过较薄树脂部分76(具有厚度t1)，因此负性光刻胶60覆盖凹入部20'的深部分66的部分变成不溶性负性光刻胶60'。
然后将第二官能化层26施加在不溶性负性光刻胶60'上方以及暴露在浅部分68处以及间隙区域22处的树脂层14'、18'上方。在该示例中，可以使用任何合适的沉积技术来施加第二官能化层26(例如，形成第二官能化层26的凝胶材料)。第二官能化层26不会污染第一官能化层24，因为它受到不溶性负性光刻胶60'的保护。所沉积的第二官能化层26在图16G中示出。
然后可执行不溶性负性光刻胶60'的去除以暴露凹入部20的深部分66中的官能化层24，如图16H所示。虽然不溶性负性光刻胶60'不溶于显影剂，但溶于(至少99％溶于)去除剂。合适的去除剂包括：使用超声处理的二甲基亚砜(DMSO)；或丙酮；或基于NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)的剥离剂。
然后例如使用如参照图8I描述的抛光从间隙区域22去除第二官能化层26。所得结构在图16I中示出。
虽然未示出，但是图16A至图16I所示的方法还包括将相应的引物组30、32附接到官能化层24、26。在一些示例中，引物34、36或34’、36’(图16A至图16I中未示出)可以预先接枝到官能化层24。类似地，引物38、40或38’、40’(图16A至图16I中未示出)可以预先接枝到官能化层26。在这些示例中，不进行另外的引物接枝。
在其他示例中，引物34、36或34’、36’没有预先接枝到官能化层24。在这些示例中，引物34、36或34’、36’可以在施加官能化层24之后接枝(例如，在图16C中)。在这些示例中，引物38、40或38’、40’可以预先接枝到第二官能化层26。替代性地，在这些示例中，引物38、40或38’、40’可以不预先接枝到第二官能化层26。相反，引物38、40或38'、40'可以在施加第二官能化层26之后接枝(例如，在图16G、图16H或图16I中)，只要满足以下条件：i)官能化层26具有用于附接引物38、40或38'、40'的(与官能化层24相比)不同的官能团(例如，在官能化层24暴露的示例中)；或者ii)官能化层24的任何未反应官能团已淬灭，例如，使用Staudinger反应还原为胺或者与被动分子(诸如己炔酸)进行加成点击反应来淬灭(例如，在官能化层24暴露的示例中)；或者iii)不溶性负性光刻胶60'仍在原位(图16G)。
当在该方法期间进行接枝时，可以使用本文所述的任何接枝技术来实现接枝。
虽然在图16I中示出了单组官能化层24、26，但是应当理解，可以执行参考图16A至图16I描述的方法来生成由遍及多层结构16'的支持物14'或树脂层18'表面的空隙区域22分开的凹入部20'(在其中具有官能化层24、26)的阵列。
又一示例性方法在图17A至图17J中示出。如图17A所示，该示例包括树脂层14'、18'，其中限定有“n”个凹入部子集20A、20B、20C，其中n大于或等于3。凹入部子集20A、20B、20C可以使用任何合适的技术来限定，诸如蚀刻、纳米压印光刻等。
凹入部子集20A、20B、20C中的每个凹入部子集具有与凹入部子集20A、20B、20C中的彼此不同的深度DA、DB、DC。随着凹入部子集20A、20B、20C的深度DA、DB、DC减小，下面的树脂部分82、84、86的厚度tA、tB、tC增大。因此，所有子集20A、20B、20C中具有最大深度DA的凹入部子集20A覆盖具有最小厚度tA的树脂部分82，并且所有子集20A、20B、20C中具有最小深度DC的凹入部子集20C覆盖具有最大厚度tC的树脂部分86。
在该方法中，光敏材料50是负性光刻胶60；负性光刻胶60与官能化层24直接接触地沉积(参见图17B)；在预定紫外光剂量被引导通过树脂层14'、18'之后，覆盖具有最大深度DA的第一凹入部子集20A的光敏材料50限定不溶性负性光刻胶60'，并且覆盖间隙区域22并且覆盖具有小于最大深度DA的深度DB、DC的每个其它凹入部子集20B、20C的光敏材料50变得可溶；不溶性负性光刻胶60'是改变的光敏材料50'；并且第一凹入部子集20A是第一预定区域54(参见图17C，其中形成改变的光敏材料50')。
在该示例性方法中，在沉积光敏材料50之前，该方法还包括与树脂层14'、18'直接接触地沉积官能化层24。官能化层24可以是本文所述的任何凝胶材料，并且可以使用任何合适的方法来施加。可在沉积之后进行固化过程。官能化层24共价附接到树脂层14'、18'(其可能已经在该方法开始时暴露于活化过程)。所沉积的官能化层24在图17B中示出。
如图17B所示，负性光刻胶60沉积在官能化层24上。可使用负性光刻胶60的任何示例，并且可使用本文所述的沉积技术中的任一种来沉积负性光刻胶60。
如图17C所示，预定紫外光剂量被引导通过树脂层14'、18'。预定紫外光剂量相对较低，并且被选择为使得树脂层14'、18'的较厚部分84、86(具有厚度tB或厚度tC)阻挡透过树脂层14'、18'的光的至少75％到达定位在这些部分84(tB)和86(tC)上方的负性光刻胶60。因此，这些部分变得可溶。去除可溶性部分(例如，使用显影剂去除)，以露出凹入部子集20B、20C中的每个凹入部子集中以及间隙区域22处的官能化层24。相反，UV光能够透过较薄树脂部分82(具有厚度tA)，因此负性光刻胶60覆盖凹入部子集20A的部分变成不溶性负性光刻胶60'。
在该示例中，利用改变的光敏材料50'在第一预定区域处产生官能化层24涉及当不溶性负性光刻胶60'存在于第一凹入部子集20A中时，从间隙区域22以及从每个其它凹入部子集20B、20C去除官能化层24。在该示例中，去除官能化层24涉及使用合适的等离子体灰化官能化层24。所得结构在图17D中示出。
图17A至图17J所示的方法然后包括将第二官能化层26沉积在不溶性负性光刻胶60'、间隙区域22和每个其它凹入部子集20B、20C上方(图17E)；去除不溶性负性光刻胶60'，从而暴露第一凹入部子集20A中的官能化层24(图17F)；将第二负性光刻胶60-2沉积在第一凹入部子集20A中的官能化层24上方、每个其它凹入部子集20B、20C上方以及间隙区域22上方(图17F)；将高于预定紫外光剂量的第二紫外光剂量引导通过树脂层14'、18'，由此覆盖第一凹入部子集20A中的官能化层24并且覆盖具有第二最大深度DB的第二凹入部子集20B的第二负性光刻胶60-2限定第二不溶性负性光刻胶60'，并且覆盖间隙区域22并且覆盖具有小于第二最大深度DB的深度DC的每个其它凹入部子集20C的第二负性光刻胶60-2变得可溶(图17G)；以及当第二不溶性负性光刻胶60'-2存在于第一凹入部子集20A和第二凹入部子集20B中时，从间隙区域22以及从具有小于第二最大深度DB的深度DC的每个其它凹入部子集20C去除第二官能化层26。
具体参考图17E，第二官能化层24可以是本文所述的任何凝胶材料，并且可以使用任何合适的方法来施加。可在沉积之后进行固化过程。
然后可执行不溶性负性光刻胶60'的去除以暴露凹入部子集20A中的官能化层24。虽然不溶性负性光刻胶60'不溶于显影剂，但溶于(至少99％溶于)去除剂。合适的去除剂包括：使用超声处理的二甲基亚砜(DMSO)；或丙酮；或基于NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)的剥离剂。
如图17F所示，在去除不溶性负性光刻胶60'之后，将第二负性光刻胶60-2沉积在官能化层24、26上。负性光刻胶60的任何示例都可用于第二负性光刻胶60-2，并且可使用本文所述的沉积技术中的任一种来沉积第二负性光刻胶60-2。
如图17G所示，第二紫外光剂量被引导通过树脂层14'、18'。第二预定紫外光剂量高于预定紫外光剂量并且被选择为使得树脂层14'、18'的最厚部分86(具有厚度tC)阻挡透过树脂层14'、18'的光的至少75％到达定位在这些部分86(tC)上方的第二负性光刻胶60-2。因此，这些部分变得可溶。去除可溶性部分(例如，使用显影剂去除)，以露出凹入部子集20C中以及间隙区域22处的官能化层26。相反，UV光能够透过较薄树脂部分82、84(具有厚度tA或厚度tB)，因此第二负性光刻胶60-2覆盖凹入部子集20A、20B的部分变成不溶性负性光刻胶60'。
然后例如经由使用合适的等离子体的灰化来去除第二官能化层26。如图17I所示(例如，如果不存在负性光刻胶60-3)，该过程暴露具有第三最大深度DC的凹入部子集20C和间隙区域22。
使用第三官能化层88(参见图17H)和第三负性光刻胶60-3(参见图17I)重复图17F至图17H中描述的过程。该方法包括将第三官能化层88沉积在第二不溶性负性光刻胶60'-2、间隙区域22和具有小于第二最大深度DB的深度DC的每个其它凹入部子集20C上方(图17H)；去除第二不溶性负性光刻胶60'-2，从而暴露第一凹入部子集20A中的官能化层24和第二凹入部子集20B中的第二官能化层26；将第三负性光刻胶60-3沉积在第一凹入部子集20A中的官能化层24上方、第二凹入部子集20B中的第二官能化层26上方、第三凹入部子集20C中的第三官能化层88上方、如果n>3则沉积在每个其它凹入部子集上方、以及沉积在间隙区域22上方(图17I)；将高于第二紫外光剂量的第三紫外光剂量引导通过树脂层14'、16'，由此覆盖第一凹入部子集20A中的官能化层24、覆盖第二凹入部子集20B中的官能化层26以及覆盖具有第三最大深度DC的第三凹入部子集20C中的官能化层88的第三负性光刻胶60-3限定第三不溶性负性光刻胶(未示出)，并且覆盖间隙区域22并且如果n>3则覆盖具有小于第三最大深度DC的深度的每个其它凹入部子集的第三负性光刻胶60-3变得可溶；以及当第三不溶性负性光刻胶存在于第一凹入部子集20A、第二凹入部子集20B和第三凹入部子集20C中时，从间隙区域22以及如果n>3则从具有小于第三最大深度DC的深度的每个其它凹入部子集去除第三官能化层88。此段落中描述的过程中的每个过程可如本文所述来执行。这些过程产生图17J所示的结构。也可以对n个凹入部子集20A、20B、20C等重复这些过程。
虽然未示出，但是图17A至图17J所示的方法还包括将相应的引物组附接到官能化层24、26、88。不同的引物组(例如，P5和P7、PA和PB、以及PC和PD)可用于不同的官能化层24、26、88上。在一些示例中，相应的引物组可预先接枝到官能化层24、26、88。在其它示例中，可在沉积之后且在产生不溶性负性光刻胶60'、60'-2等之前将相应的引物组接枝到官能化层24、26、88。当在该方法期间进行接枝时，可以使用本文所述的任何接枝技术来实现接枝。
虽然在图17J中示出了单组官能化层24、26、88，但是应当理解，可以执行参考图17A至图17J描述的方法来生成由遍及多层结构16'的支持物14'或树脂层18'表面的间隙区域22分开的凹入部子集20A、20B、20C(在其中分别具有官能化层24、26、88)的阵列。
为了进一步说明本公开，本文给出了实施例。应当理解，提供这些实施例是出于说明目的，而不应理解为限制本公开的范围。
非限制性工作实施例
实施例1
在室温下用铝溅射涂覆(60°角)包括熔融二氧化硅和玻璃基底以及图案化树脂层的流通池。在溅射期间旋转流通池。图18A中示出了一些凹入部的SEM图像(放大50,000倍)，并且图18B中示出了相同凹入部的共焦显微镜图像(以黑白再现)。如这些附图所示，在间隙区域上形成的铝膜的部分比在凹入部的底表面上形成的铝膜的部分厚。
在更高的放大倍数(200,000倍)下拍摄一个凹入部的底部和与该凹入部相邻的间隙区域的SEM图像。这些图像在图19A(凹入部)和图19B(间隙区域)中示出。凹入部中的铝膜的厚度测量为约8.5nm，并且间隙区域上的铝膜的厚度测量为约31nm。这些结果说明能够使用溅射产生不同厚度的金属膜。
实施例2
进行类似于图4A至图4G所示的工作流程，除了不包括保护层。
如实施例1所述，将铝溅射到流通池表面上。将PAZAM沉积在金属膜上，使得其涂覆间隙区域和凹入部两者。
将负性光刻胶(来自Futurrex的NR9-1500PY)沉积在PAZAM层上。将紫外光(365nm)引导通过流通池基底，然后在显影剂(来自Futurrex的RD6(基于四甲基氢氧化铵(TMAH)的显影剂))中去除负性光刻胶的可溶性部分。然后拍摄流通池的表面的SEM图像，并示于图20中。如所描绘的，负性光刻胶在每个凹入部中变得不溶，从而说明UV光透过铝膜的较薄部分。负性光刻胶在间隙区域上变得可溶，因此说明UV光在铝膜的较厚部分处被阻挡。
然后从间隙区域等离子体蚀刻(150W O2等离子体约2分钟)PAZAM层，然后使用丙酮将不溶性负性光刻胶剥离，随后进行异丙醇超声处理。然后拍摄流通池的表面的共焦显微镜图像，并示于图21中。如所描绘的，PAZAM层存在于凹入部中，但不存在于间隙区域上。
这些结果说明能够将具有不同厚度的金属膜用作在流通池表面上图案化官能化层(例如，PAZAM)的掩模。
实施例3
在该实施例中使用三个流通池，每个流通池包括玻璃基底和纳米压印有凹入部的树脂层。进行类似于图12A至图12F所示的工作流程。间隙区域处的树脂层的厚度为约500nm，每个凹入部底部处的树脂层的厚度为约150nm。
在第一测试中，将负性光刻胶(来自Futurrex的NR9-1500PY)沉积在树脂层上，并且以260mJ/cm2的剂量将紫外光(365nm)引导通过流通池基底。在显影剂(来自Futurrex的RD6(基于四甲基氢氧化铵(TMAH)的显影剂))中去除负性光刻胶的任何可溶性部分。拍摄流通池的顶部的一部分的SEM图像并示于图22A中。如图22A所示，在整个流通池表面上产生不溶性负性光刻胶。这表明负性光刻胶在较厚部分和较薄部分处都暴露于UV光，因此UV剂量对于较厚部分而言太高。
在第二测试中，将相同的负性光刻胶沉积在树脂层上，并且以90mJ/cm2的剂量将紫外光(365nm)引导通过流通池基底。在相同的显影剂中去除负性光刻胶的任何可溶性部分。拍摄流通池的顶部的一部分的SEM图像并示于图22B中。如图22B所示，不溶性负性光刻胶既存在于凹入部中又存在于间隙区域上，但在凹入部中较厚。这表明凹入部中的负性光刻胶暴露于更多的UV光，表明在较薄部分处比在较厚部分处具有更大的透射率。然而，在间隙区域上存在不溶性负性光刻胶也表明少量的UV光透过树脂层的较厚部分到达负性光刻胶。
在第三测试中，将相同的负性光刻胶沉积在树脂层上，并且以30mJ/cm2的剂量将紫外光(365nm)引导通过流通池基底。在相同的显影剂中去除负性光刻胶的任何可溶性部分。拍摄流通池的顶部的一部分的SEM图像并示于图22C中。如图22C所示，不溶性负性光刻胶存在于凹入部中，但不存在于间隙区域上。这表明凹入部中的负性光刻胶暴露于UV光，而间隙区域上的负性光刻胶不暴露于UV光。这些结果表明，树脂层的较厚部分在较低剂量下有效地吸收UV光，但树脂层的较薄部分有效地透射UV光。
附加说明
应当理解，前述概念和下文更详细讨论的附加概念(假设此类概念不相互矛盾)的所有组合都被设想为是本文所公开的发明主题的一部分。具体地讲，出现在本公开末尾的要求保护的主题的所有组合都被设想为是本文所公开的发明主题的一部分。还应当理解，本文明确采用的也可出现在以引用方式并入的任何公开中的术语应被赋予与本文所公开的特定概念最一致的含义。
本说明书通篇提及的“一个示例”、“另一个示例”、“一种示例”等意指结合该示例描述的特定元素(例如，特征、结构和/或特性)包括在本文所述的至少一个示例中，并且可存在于或不存在于其他示例中。此外，应当理解，用于任何示例的所述元素可以任何合适的方式组合在各种示例中，除非上下文另有明确说明。
虽然已经详细描述了若干示例，但是应当理解，可以对所公开的示例进行修改。因此，上述说明应被认为是非限制性的。
Claims (22)
1.一种方法，所述方法包括：
将光敏材料沉积在树脂层上方，所述树脂层包括由间隙区域分开的凹入部，其中所述凹入部覆盖具有第一厚度的第一树脂部分，并且所述间隙区域覆盖具有大于所述第一厚度的第二厚度的第二树脂部分；
将基于所述第一厚度和所述第二厚度的预定紫外光剂量引导通过所述树脂层，由此覆盖所述凹入部的所述光敏材料暴露于紫外光并且所述第二树脂部分吸收所述紫外光，从而在所述树脂层上方的第一预定区域处限定改变的光敏材料；以及
利用所述改变的光敏材料在所述树脂层上方的所述第一预定区域处或第二预定区域处产生官能化层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在沉积所述光敏材料之前，所述方法还包括与所述树脂层直接接触地沉积所述官能化层。
3.根据权利要求2所述的方法，其中：
所述光敏材料是负性光刻胶；
所述负性光刻胶与所述官能化层直接接触地沉积；
在所述预定紫外光剂量被引导通过所述树脂层之后，覆盖所述凹入部的所述光敏材料限定不溶性负性光刻胶，并且覆盖所述间隙区域的所述光敏材料变得可溶；
所述不溶性负性光刻胶是所述改变的光敏材料；并且
所述凹入部是所述第一预定区域。
4.根据权利要求3所述的方法，其中利用所述改变的光敏材料在所述第一预定区域处产生所述官能化层涉及：
从所述间隙区域去除所述官能化层；以及
去除所述不溶性负性光刻胶。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述树脂层嵌入有对紫外光的吸收大于对可见光的吸收的颗粒。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述凹入部中的每个凹入部是包括深部分和与所述深部分相邻的浅部分的多深度凹入部。
7.根据权利要求6所述的方法，其中在沉积所述光敏材料之前，所述方法还包括与所述树脂层直接接触地沉积所述官能化层。
8.根据权利要求7所述的方法，其中：
所述光敏材料是正性光刻胶；
所述正性光刻胶与所述官能化层直接接触地沉积；
在所述预定紫外光剂量被引导通过所述树脂层之后，所述正性光刻胶覆盖每个多深度凹入部的所述深部分的部分变得可溶，并且所述正性光刻胶覆盖每个多深度凹入部的所述浅部分并且覆盖所述间隙区域的部分限定不溶性正性光刻胶；
所述不溶性正性光刻胶是所述改变的光敏材料；并且
每个多深度凹入部的所述浅部分和所述间隙区域是所述第一预定区域。
9.根据权利要求8所述的方法，其中利用所述改变的光敏材料在所述第一预定区域处产生所述官能化层涉及从每个多深度凹入部的所述深部分去除所述官能化层，由此所述树脂层暴露在每个多深度凹入部的所述深部分处并且所述官能化层保留在每个多深度凹入部的所述浅部分中以及所述间隙区域上方。
10.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括：
将第二官能化层沉积在所述不溶性正性光刻胶上方以及暴露在每个多深度凹入部的所述深部分处的所述树脂层上方；
去除所述不溶性正性光刻胶，从而暴露每个多深度凹入部的所述浅部分上方以及所述间隙区域上方的所述官能化层；以及
从所述间隙区域去除所述官能化层。
11.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括：
将第二官能化层沉积在所述不溶性正性光刻胶上方以及暴露在每个多深度凹入部的所述深部分处的所述树脂层上方；
去除所述不溶性正性光刻胶，从而暴露每个多深度凹入部的所述浅部分上方以及所述间隙区域上方的所述官能化层；
将负性光刻胶沉积在所述官能化层和所述第二官能化层上方；
将高于所述预定紫外光剂量的第二紫外光剂量引导通过所述树脂层，由此覆盖所述深部分并且覆盖所述浅部分的所述负性光刻胶暴露于紫外光以产生不溶性负性光刻胶，并且覆盖所述间隙区域的所述负性光刻胶变得可溶；
去除所述可溶性负性光刻胶；
从所述间隙区域去除所述官能化层；以及
去除所述不溶性负性光刻胶。
12.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述光敏材料是正性光刻胶；
所述正性光刻胶与所述树脂层直接接触地沉积；
在所述预定紫外光剂量被引导通过所述树脂层之后，所述正性光刻胶覆盖每个多深度凹入部的所述深部分的部分变得可溶，并且所述正性光刻胶覆盖每个多深度凹入部的所述浅部分并且覆盖所述间隙区域的部分限定不溶性正性光刻胶；
所述不溶性正性光刻胶是所述改变的光敏材料；并且
每个凹入部的所述浅部分和所述间隙区域是所述第一预定区域；并且
每个多深度凹入部的所述深部分是所述第二预定区域。
13.根据权利要求12所述的方法，其中利用所述改变的光敏材料在所述第二预定区域处产生所述官能化层涉及：
将所述官能化层沉积在所述不溶性正性光刻胶上方以及暴露在每个多深度凹入部的所述深部分处的所述树脂层上方；以及
去除所述不溶性正性光刻胶，从而暴露每个多深度凹入部的所述浅部分和所述间隙区域。
14.根据权利要求13所述的方法，所述方法还包括：
将第二正性光刻胶沉积在每个多深度凹入部的所述深部分、每个多深度凹入部的所述浅部分和所述间隙区域中的所述官能化层上方；
将高于所述预定紫外光剂量的第二紫外光剂量引导通过所述树脂层，由此覆盖所述深部分并且覆盖所述浅部分的所述第二正性光刻胶暴露于紫外光并变得可溶，并且覆盖所述间隙区域的所述第二正性光刻胶产生第二不溶性正性光刻胶；
去除所述可溶性第二正性光刻胶，从而再次暴露每个多深度凹入部的所述浅部分；
将第二官能化层沉积在所述第二不溶性正性光刻胶上方以及暴露在每个多深度凹入部的所述浅部分处的所述树脂层上方；以及
去除所述第二不溶性正性光刻胶，从而暴露所述间隙区域。
15.根据权利要求13所述的方法，所述方法还包括：
将负性光刻胶沉积在每个多深度凹入部的所述深部分、每个多深度凹入部的所述浅部分和所述间隙区域中的所述官能化层上方；
将第二紫外光剂量引导通过所述树脂层，由此覆盖所述深部分的所述负性光刻胶暴露于紫外光并且产生不溶性负性光刻胶，并且覆盖所述浅部分和所述间隙区域的所述负性光刻胶变得可溶；
去除所述可溶性负性光刻胶，从而再次暴露每个多深度凹入部的所述浅部分和所述间隙区域；
将第二官能化层沉积在所述不溶性负性光刻胶上方以及暴露在每个多深度凹入部的所述浅部分处以及所述间隙区域处的所述树脂层上方；
去除所述不溶性负性光刻胶，从而暴露每个多深度凹入部的所述深部分上方的所述官能化层；以及
从所述间隙区域去除所述第二官能化层。
16.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述凹入部包括n个凹入部子集，其中n大于或等于3；并且
所述凹入部子集中的每个凹入部子集具有与所述凹入部子集中的彼此不同的深度。
17.根据权利要求16所述的方法，其中在沉积所述光敏材料之前，所述方法还包括与所述树脂层直接接触地沉积所述官能化层。
18.根据权利要求17所述的方法，其中：
所述光敏材料是负性光刻胶；
所述负性光刻胶与所述官能化层直接接触地沉积；
在所述预定紫外光剂量被引导通过所述树脂层之后，覆盖具有最大深度的第一凹入部子集的所述光敏材料限定不溶性负性光刻胶，并且覆盖所述间隙区域并且覆盖具有小于所述最大深度的深度的每个其它凹入部子集的所述光敏材料变得可溶；
所述不溶性负性光刻胶是所述改变的光敏材料；并且
所述第一凹入部子集是所述第一预定区域。
19.根据权利要求18中所述的方法，其中利用所述改变的光敏材料在所述第一预定区域处产生所述官能化层涉及当所述不溶性负性光刻胶存在于所述第一凹入部子集中时，从所述间隙区域以及从每个其它凹入部子集去除所述官能化层。
20.根据权利要求19所述的方法，所述方法还包括：
将第二官能化层沉积在所述不溶性负性光刻胶、所述间隙区域和每个其它凹入部子集上方；
去除所述不溶性负性光刻胶，从而暴露所述第一凹入部子集中的所述官能化层；
将第二负性光刻胶沉积在所述第一凹入部子集中的所述官能化层上方、每个其它凹入部子集上方以及所述间隙区域上方；
将高于所述预定紫外光剂量的第二紫外光剂量引导通过所述树脂层，由此覆盖所述第一凹入部子集中的所述官能化层并且覆盖具有第二最大深度的第二凹入部子集的所述第二负性光刻胶限定第二不溶性负性光刻胶，并且覆盖所述间隙区域并且覆盖具有小于所述第二最大深度的深度的每个其它凹入部子集的所述第二负性光刻胶变得可溶；以及
当所述第二不溶性负性光刻胶存在于所述第一凹入部子集和所述第二凹入部子集中时，从所述间隙区域以及从具有小于所述第二最大深度的深度的每个其它凹入部子集去除所述第二官能化层。
21.根据权利要求20所述的方法，所述方法还包括：
将第三官能化层沉积在所述第二不溶性负性光刻胶、所述间隙区域和具有小于所述第二最大深度的深度的每个其它凹入部子集上方；
去除所述第二不溶性负性光刻胶，从而暴露所述第一凹入部子集中的所述官能化层和所述第二凹入部子集中的所述第二官能化层；
将第三负性光刻胶沉积在所述第一凹入部子集中的所述官能化层上方、所述第二凹入部子集中的所述第二官能化层上方、具有第三最大深度的第三凹入部子集中的所述第三官能化层上方、如果n>3则沉积在每个其它凹入部子集上方、以及沉积在所述间隙区域上方；
将高于所述第二紫外光剂量的第三紫外光剂量引导通过所述树脂层，由此覆盖所述第一凹入部子集中的所述官能化层、覆盖所述第二凹入部子集中的所述第二官能化层以及覆盖所述第三凹入部子集中的所述第三官能化层的所述第三负性光刻胶限定第三不溶性负性光刻胶，并且覆盖所述间隙区域并且如果n>3则覆盖具有小于所述第三最大深度的深度的每个其它凹入部子集的所述第三负性光刻胶变得可溶；以及
当所述第三不溶性负性光刻胶存在于所述第一凹入部子集、所述第二凹入部子集和所述第三凹入部子集中时，从所述间隙区域以及如果n>3则从具有小于所述第三最大深度的深度的每个其它凹入部子集去除所述第三官能化层。
22.一种流通池，所述流通池包括：
树脂层，所述树脂层包括由间隙区域分开的凹入部，所述凹入部包括n个凹入部子集，其中n大于或等于3，并且所述凹入部子集中的每个凹入部子集具有与所述凹入部子集中的彼此不同的深度；和
不同的官能化层，所述不同的官能化层位于所述凹入部子集中的每个凹入部子集中。
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