CN117836054A - 流通池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
在树脂层上方形成金属膜，该树脂层包括由间隙区域分开的多个多深度凹入部(MDP)，每个MDP包括深部分和相邻的浅部分。在该金属膜上方形成牺牲层。顺序地干法蚀刻该牺牲层和该金属膜，以暴露该浅部分处的树脂层表面和间隙区域。去除以下位置处的树脂层部分：i)去除该浅部分处的树脂层部分以形成具有与该深部分处的表面直接相邻的表面的凹入区域，以及ii)去除在该间隙区域处的树脂层部分以形成包围该深部分和该凹入区域的新间隙区域。在该金属膜、该凹入区域和该新间隙区域上方沉积第一官能化层。从该深部分去除该金属膜。在该深部分处的该表面上方沉积第二官能化层。抛光新间隙区域。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2021年10月28日提交的美国临时申请序列号63/272,928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ILI225BPCT_IP-2182-PCT2_Sequence_Listing_ST25.txt，文件的大小为3,382字节，并且文件的创建日期为2022年5月1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。
发明内容
对于同时配对末端测序，将不同的引物组附接到流通池表面的每个凹入部内和/或每个突出部上的不同区域。这些引物组通过聚合物水凝胶附接。
本文描述了将引物组置于期望区域中的几种示例性方法，使得在光学成像期间，来自一个区域的信号不会不利地影响来自另一个区域的信号。具体地讲，该方法减少或消除了出现一个区域和引物组以挂锁样构象或构型包围另一个区域和引物组的情况。已经发现，通过减小挂锁样构象，提高了来自每个区域的信号分辨率。
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示出了具有挂锁构象的示例性凹入部的顶视图；
图1B和图1C示出了没有挂锁样构象的示例性凹入部的顶视图；
图2A是示例流通池的顶视图；
图2B至图2E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3A至图3D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4A至图4D是一起示出使多深度凹入部的深部分中的官能化层图案化的方法的示例的示意图；
图5A至图5E是与图4A至图4D一起描绘产生流通池表面的方法的示例的示意图；
图6A至图6F是与图4A至图4D一起描绘产生流通池表面的方法的示例的示意图；
图7A至图7F是与图4A至图4D一起描绘产生流通池表面的方法的示例的示意图；
图7A至图7D和图7G是与图4A至图4D一起描绘产生流通池表面的方法的示例的示意图；
图7A至图7D和图7H至图7L是与图4A至图4D一起描绘产生流通池表面的方法的示例的示意图；
图8A至图8G是与图4A至图4D一起描绘产生流通池表面的方法的示例的示意图；
图9A至图9H是描绘产生流通池表面的方法的另一个示例的示意图；
图10A至图10D是一起示出使多深度凹入部的深部分中的金属膜图案化的方法的示例的示意图；
图11A至图11E是与图10A至图10D一起描绘产生流通池表面的方法的示例的示意图；
图12A至图12G是与图10A至图10D一起描绘产生流通池表面的方法的示例的示意图；
图12A至图12D和图12H至图12J是与图10A至图10D一起描绘产生流通池表面的方法的示例的示意图；
图13A至图13I是与图10A至图10D一起描绘产生流通池表面的方法的示例的示意图；
图14A至图14I是与图10A至图10D一起描绘产生流通池表面的方法的示例的示意图；
图15A至图15F是与图10A至图10D一起描绘产生流通池表面的方法的示例的示意图；
图16A至图16M是一起描绘产生流通池表面的方法的示例的示意图；
图17A至图17K是一起描绘产生流通池表面的方法的示例的示意图；
图18A至图18I是一起描绘产生流通池表面的方法的示例的示意图；
图19A至图19K是也描绘图18A至图18I中所示的方法的顶视图；
图20是其中具有光刻胶的多深度凹入部的横截面的扫描电子显微(SEM)图像；
图21是在光刻胶周围蚀刻树脂之后图20的多深度凹入部的SEM图像；
图22A是其中具有光刻胶的多深度凹入部的顶视图的SEM图像；以及
图22B是在光刻胶显影并且可溶性部分被去除之后图22A的多深度凹入部的SEM图像。
具体实施方式
本文所公开的流通池的示例可用于测序，其示例包括同时配对末端核酸测序。
对于同时配对末端测序，将不同的引物组附接到流通池的每个凹入部内和/或每个突出部上的不同区域。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。
已经发现，用于产生引物组(和最终的正向链和反向链)附接的空间分离区域的一些方法产生了挂锁样构象，其中从顶视图看，凹入部内的一个区域被另一区域包围。这种挂锁样构象的一个示例在图1A中示出，该图描绘了一个凹入部20、20’的顶视图。如图1A所示，流通池的凹入部20、20’包括相邻的官能化层24、26，其限定了不同引物组(未示出)分别附接的区域。在该示例中，在凹入部20、20’的部分31A中形成官能化层26，并且期望在凹入部20、20’的相邻部分31B中形成另一官能化层24。然而，由于使用了这种方法，官能化层26沿着凹入部20、20’的侧壁29施加在相邻部分31B中。在凹入部20(具有单一深度)中，侧壁29是凹入部20的周边P。在多深度凹入部20’中，侧壁29包括周边P和分隔多个深度(附图标号48和50，参见例如图2C和图4A)的内壁I。在任一个凹入部20、20’中，官能化层26可以对齐周边29,P并且包围官能化层24，从而产生挂锁样构象33。此外，在多深度凹入部20’中，官能化层26还可以对齐内壁29,I的部分。正向链或反向链将在扩增期间以挂锁样构象33在官能化层26上形成，并且在测序期间，来自这些链的信号可能污染来自官能化层24上形成的链的信号。在本文所公开的示例中的一些示例中，该方法减小了挂锁样构象33(例如，如图1B所示)，因为存在于凹入部20、20’的部分31B中的官能化层26的至少一部分被减小。在本文所公开的其他示例中，该方法消除了挂锁样构象33(例如，如图1C所示)，因为官能化层26不再存在于凹入部20、20’的部分31B中。
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，它们意在涵盖相对于规定值的微小变化(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：/>可以使用其他丙烯酰胺单体。
如本文所用，术语“活化”是指在基部支持物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羟基(-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的官能团的有机化合物，其包括羰基中心(即，碳以双键键合到氧)，其中碳原子也键合到氢和R基团，诸如烷基或其他侧链。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(或C1-C6)烷基、C2-6烯基、C2-6炔基、C3-7碳环、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(如本文所述)或机械粘结(例如，使用紧固件等)。
如本文所用，“碳环基”意味着在环系主链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。碳环基团可具有3至20个碳原子。碳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、双环[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”是指完全饱和的碳环或环系，其通过两个连接点连接到分子的其余部分。
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或环系，其中该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，其中该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或环系，其中该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”意指在环主链中具有至少一个杂原子，具有至少一个三键的碳环或环系，其中该环系中没有环是芳族的。
如本文所用，术语“深部分”和“浅部分”是指多深度凹入部或多深度沟槽内的三维(3D)空间。在多深度凹入部或沟槽中，例如从多深度凹入部或沟槽的开口测得，深部分具有比浅部分更大的深度。在本文所公开的方法的一些示例中，对限定多深度凹入部的材料进行处理，并且深部分和/或浅部分的构型可能由于该处理而改变。在这些情况下，术语深部分和浅部分可以用于定向正被处理的原始多深度凹入部的区域，但可能不再是多深度凹入部内的相应三维(3D)空间。作为一个示例，可以蚀刻限定多深度凹入部的树脂层以产生多阶梯突出部，该多阶梯突出部具有分别与原始浅部分和深部分的位置相对应的不同高度处的表面。
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。凹入部还可以具有更复杂的构造，诸如脊、阶梯特征等。具有阶梯特征的凹入部的示例在本文中称为多深度凹入部，其中阶梯特征限定浅部分。
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)是指或者
如本文所用，术语“流通池”旨在表示具有其中可以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”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。官能化层可以定位在基板中限定的凹入部的一部分内。官能化层可以另选地定位在基板中限定的突出部的一部分上。术语“官能化层”还指在基板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板表面上限定官能化层突出部的凝胶材料。
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”意指在环主链中含有至少一个杂原子的非芳族环状环或环系。杂环可以稠合、桥接或螺接的方式接合在一起。杂环可具有任何饱和度，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、C6-10芳基、5-10元杂芳基和5-10元杂环，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)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，而凹入部是离散的，例如，如限定在其他连续表面中的多个凹入部的情况。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，“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)。不溶性负性光刻胶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。该部分可称为“可溶性负性光刻胶”。在一些示例中，可溶性负性光刻胶至少98％，例如99％、99.5％、100％可溶于显影剂。
如本文所用，“腈氧化物”意指“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2C中，可以在基部支持物17、17’上方施加树脂层18、18’，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2E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，单层基部支持物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。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。多面体低聚倍半硅氧烷的示例性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。该部分可在本文中称为“可溶性正性光刻胶”。在一些示例中，正性光刻胶暴露于光的部分(即，可溶性光刻胶)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。该部分可称为“不溶性正性光刻胶”。不溶性正性光刻胶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“基板”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。在将变化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，多层结构的其他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。“五氧化二钽基部支持物”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部支持物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，该基部支持物或层可以由Ta2O5组成，或者可以包含Ta2O5和将不会妨碍该基部支持物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；在基板的至少两个不同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2A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2A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10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板，诸如单层基部支持物14或14’(如图2B和图2D所示)或多层结构16、16’(如图2C和图2E所示)。
在利用金属膜(参见例如图9A)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)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他材料的共聚物、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(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)或其他氧化钽(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HybridPlastics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的本文所述树脂中的任何树脂都可以用于树脂层18。
在利用变化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。
在利用变化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2C)。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：
Do＝D×exp(-kd)
其中Do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，并且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0.9pm的厚度下Do＝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(图2B所示)或多深度凹入部20’(图2C所示)。
一些示例性材料(例如，无机氧化物)可以经由气相沉积、气溶胶印刷或喷墨印刷来选择性地施加，并且凹入部20或多深度凹入部20’可以在该过程期间形成。其他示例性材料(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或多深度凹入部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具有大致矩形的构型(例如，带略微曲折和弯曲的端部，如图2A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，流动通道12的深度可以大于、小于本文指定的值，或者介于这些值之间。
图2B、图2C、图2D和图2E描绘了流动通道12内的构造的示例。如图2B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、26。如图2C所示，该构造包括由间隙区域22分开的多深度凹入部20’。在该示例中，在多深度凹入部20’的不同部分中形成官能化层24、26。如图2D所示，该构造包括由间隙区域22分开的多深度沟槽21，以及在多深度沟槽21的不同表面(例如，64’、66’)上形成的官能化层24、26的隔离区域。如图2E所示，在多层结构16的树脂层18中形成多阶梯突出部28。如图2E所示，该构造包括遍及基部支持物17的基本上平坦的表面的多个突出部28。
可以设想凹入部20、20’和多阶梯突出部28的许多不同布局，包括规则的、重复的和非规则的图案。在一个示例中，凹入部20、20’和/或多阶梯突出部28设置在六边形网格中，以便紧密堆积和改善密度。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。在一些其他示例中，布局或图案可以是凹入部20、20’和/或突出部28和间隙区域22的重复布置。在另外的其他示例中，布局或图案可以是凹入部20、20’和/或突出部28和间隙区域22的随机布置。布局或图案可以相对于限定区域中的凹入部20、20’和/或突出部28的密度(数量)来表征。例如，凹入部20、20’和/或突出部28可以以大约2百万个/mm2的密度存在。可以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10万个/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分隔开小于约100nm的凹入部20、20’和/或突出部28，中密度阵列可以被表征为具有分隔开约400nm至约1μm的凹入部20、20’和/或突出部28，并且低密度阵列可以被表征为具有分隔开大于约1μm的凹入部20、20’和/或突出部28。
凹入部20、20’和/或突出部28的布局或图案也可以根据或另选地根据平均节距，或从一个凹入部20、20’和/或突出部28的中心至相邻凹入部20、20’和/或突出部28的中心的间距(中心到中心间距)或从一个凹入部20、20’和/或突出部28的右边缘至相邻凹入部20、20’和/或突出部28的左边缘的间距(边缘到边缘间距)来表征。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以介于选自本文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’的尺寸可以通过其体积、开口面积、深度和/或直径来表征。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。对于又一个示例，直径或长度和宽度的范围可为约0.1μm至约100μm，例如约0.5μm、约1μm、约10μm或更大或更小。
在多深度凹入部20’中，应当理解，深部分(附图标记48，参见图4A)的深度和浅部分(附图标记50，参见图4A)的深度均在所提供的范围内，但需要注意的是，深部分48的深度大于浅部分50的深度。应当理解，内壁29,I(参见图1A和图4A)的高度将根据深部分48和浅部分50的不同深度而变化。在一些示例中，期望内壁29,I的高度基本上等于浅部分50的深度的厚度(例如，+/-5％)。例如，当多深度凹入部20’的层被回蚀以形成凹入部20(参见例如图10C和图11A)或突出部28(参见例如图7C和图7D)时，这些尺寸可能是期望的。
每个突出部28的大小可以通过其顶表面面积、高度和/或直径(如果形状为圆形)或长度和宽度来表征。突出部28是多高度垫，如图1E所示，其包括相对于基部支持物17的表面处于不同高度的两个顶表面27、27’(图2E)。顶表面27、27’由侧壁29’分开。在一个示例中，顶表面27、27’各自的表面积在约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，这些高度各自可以在约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，只要这两个高度不同即可。再如，突出部28的直径或长度和宽度可以在约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。
在一个示例中，多深度沟槽21的布局使得每个沟槽21的长度平行于其中形成沟槽21的流动通道12的长度。每个流动通道12包括两个或更多个沟槽21，并且利用这种布局，每个多深度沟槽21延伸流动通道12的长度，如图2D所示，并因此彼此平行。在另一个示例中，多深度沟槽21的布局使得每个沟槽21的长度垂直于其中形成沟槽21的流动通道12的长度。在该另一示例中，两个或更多个沟槽21将彼此平行，但将延伸流动通道12的宽度(而不是流动通道12的长度)。
每个沟槽21具有限定沟槽21的边缘的相对的侧壁29,E1和29,E2，并且每个沟槽21通过间隙区域22与相邻沟槽21分开。相邻沟槽21之间的间隙区域22可以具有150nm或更大的宽度。在一个示例中，相邻沟槽21之间的宽度可以各自在约150nm至约100μm的范围内，例如，为约0.5μm、约2μm、约10μm或更大。在一个示例中，相邻沟槽21之间的间隙区域22的宽度可以为约0.3μm。
多深度沟槽21的每个区段的宽度(例如，从侧壁29,E1到内壁29,I以及从内壁29,I到侧壁29,E2)可以在约300nm至约500nm的范围内，并因此多深度沟槽21的总宽度可以在约600nm至约1000nm的范围内。
每个多深度沟槽21的大小可以通过其体积、开口面积和/或深度来表征。例如，体积可以在每1μm2单位面积约0.1μm3至约0.4μm3的范围内。又如，所有沟槽21的开口面积可以在其中形成沟槽21的基板的总面积的约40％至约80％的范围内。
每个沟槽21包括深部分48’和浅部分50’，并且沟槽21的深度在这些部分48’、50’处变化。在相应部分48’、50’处的深度可以在约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，但需要注意的是，深部分48’的深度大于浅部分50’的深度。应当理解，与深部分48’相邻的侧壁29,E1的高度可以等于深部分48’的深度，并且与浅部分50’相邻的侧壁29,E2的高度可以等于从间隙区域22到限定浅部分50’的底部的表面66’的深度。内壁29,I(参见图2D和图18A)的高度将根据深部分48’和浅部分50’的不同深度而变化。
这些构造中的每个构造还包括官能化层24、26。在每个示例中，官能化层24、26代表其上附接有引物组的区域。引物组30(图2B、图2C、图2D和图2E)的一些示例包括两种不同的引物34、36。引物组32(图2B、图2C、图2D和图2E)的一些示例包括两种不同的引物组38、40。引物组30、32用于同时配对末端测序。应当理解，引物组30可以附接到官能化层24或官能化层26，只要引物组32附接到官能化层26、24中的另一者即可。
在本文所公开的示例中的一些示例中，官能化层24、26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30、32固定到期望的层24、26。在本文所公开的其他示例中，官能化层24、26在化学组成上是不同的(例如，包括用于附接相应的引物组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30、32固定到相应的层24、26。在本文所公开的其他示例中，施加以形成官能化层24、26的材料可以具有预先接枝到其上的相应引物组30、32，因此官能化层24、26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，而当例如通过干燥去除液体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-中的每一者可以任选地被取代；
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用/>替换，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(而不是H，如丙烯酰胺的情况)。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，还可以使用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)还可以包括/>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：
以及/>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，并且可以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，可以使用其他分子来形成官能化层24、26，只要它们能够被期望的化学成分(例如，引物组30、32)官能化即可。用于官能化层24、26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他硅烷。用于官能化层24、26的合适材料的其他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的合适材料的其他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。
应当理解，在图2B至图2E所示的示例中的任何示例中，官能化层24和官能化层26的定位可以颠倒。在一个示例中，在图2B中，官能化层24、26可以处于凹入部20内的任一位置中，只要官能化层24、26彼此相邻即可。
官能化层24、26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30、32维持在期望的区域中。
在本文所述的示例中，流通池10包括附接到官能化层24、26中的一者的一个引物组30、32和附接到官能化层24、26中的另一者的不同引物组30、32。不同引物组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之间扩增并聚集，并且还能够在相邻的官能化层上产生正向链和反向链，这是由于裂解基团存在于这些组的相反引物上。这些引物组30、32的示例将参照图3A至图3D进行讨论。
图3A至图3D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和P7引物或者PA、PB、PC和PD引物的任何组合(例如，PA和PB、或PA和PD，等等)。
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引物是：
P5：5’→3’
AATGATACGGCGACCACCGAGACTACAC(SEQ.ID.NO.1)
P7引物可以是以下中的任一种：
P7#1：5’→3’
CAAGCAGAAGACGGCATACGAAT(SEQ.ID.NO.2)
P7#2：5’→3’
CAAGCAGAAGACGGCATACAGAT(SEQ.ID.NO.3)
上述其他引物(PA-PD)包括：
PA 5’→3’
GCTGGCACGTCCGAACGCTTCGTTAATCCGTTGAG
(SEQ.ID.NO.4)
cPA(PA’)5’→3’
CTCAACGGATTAACGAAGCGTTCGGACGTGCCAGC
(SEQ.ID.NO.5)
PB 5’→3’
CGTCGTCTGCCATGGCGCTTCGGTGGATATGAACT
(SEQ.ID.NO.6)
cPB(PB’)5’→3’
AGTTCATATCCACCGAAGCGCCATGGCAGACGACG
(SEQ.ID.NO.7)
PC 5’→3’
ACGGCCGCTAATATCAACGCGTCGAATCCGCAACT
(SEQ.ID.NO.8)
cPC(PC’)5’→3’
AGTTGCGGATTCGACGCGTTGATATTAGCGGCCGT
(SEQ.ID.NO.9)
PD 5’→3’
GCCGCGTTACGTTAGCCGGACTATTCGATGCAGC
(SEQ.ID.NO.10)
cPD(PD’)5’→3’
GCTGCATCGAATAGTCCGGCTAACGTAACGCGGC
(SEQ.ID.NO.11)
这些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引物或其他通用序列引物(例如，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3A和图3C)，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3B和图3D)。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。裂解位点42、42’、44的一些具体示例包括尿嘧啶、8-氧代鸟嘌呤、烯丙基-T。裂解位点42、42’、44可以掺入在链中的任何点处。
下面示出了可裂解的引物36、38或36’、38’的一些具体示例，其中裂解位点42、42’、44被示出为“U”或在“n”处示出：
P5：5’→3’
AATGATACGGCGACCACCGAGAnCTACAC(SEQ.ID.NO.12)
其中“n”是尿嘧啶或烯丙基T。
P7引物可以是以下中的任一种：
P7#1：5’→3’
CAAGCAGAAGACGGCATACGAnAT(SEQ.ID.NO.13)
P7#2：5’→3’
CAAGCAGAAGACGGCATACnAGAT(SEQ.ID.NO.14)
其中“n”是每个序列中的8-氧代鸟嘌呤。
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包含可以与相应引物34、36或34’、36’或38、40或38’、40’选择性反应的不同官能团。
虽然在图3A至图3D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.15)
cPX(PX’)5’→3’
CCTCCTCCTCCTCCTCCTCCTCCT(SEQ.ID.NO.16)
图3A至图3D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3A至图3D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3A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。正如所述，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是不同的，使得引物34、36或38、40选择性地附接到期望的官能化层24、26。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3A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和P7U。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，并且寡核苷酸对38、40的不可裂解的引物40可以是P5。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3B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包含本文所公开的官能团对的相应官能团，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可以具有能够将接头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26可以具有能够将接头46’固定在引物38’、40’的5’端处的表面官能团。用于官能化层24和接头46的固定化学成分与用于官能化层26和接头46’的固定化学成分是不同的，使得引物34’、36’或38’、40’选择性地接枝到期望的官能化层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3B所示的示例中，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，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3C所示的示例类似于图3A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3D所示的示例类似于图3B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。
在图2和图3A至图3D所示的示例中的任何示例中，引物34、36和38、40或34'、36'和38'、40'与官能化层24、26的附接使引物34、36和38、40或34'、36'和38'、40'的模板特异性部分自由地与其同源模板退火，而3'羟基自由地用于引物延伸。
如将在下文更详细描述的，引物34、36和38、40或34’、36'和38'、40'可以在其施加到流通池基板之前附接到相应的官能化层24、26，并且因此官能化层24、26可以是预接枝的。在其他示例中，引物34、36和38、40或34'、36'和38'、40'可在其施加到流通池基板之后附接到相应的官能化层24、26。
如图2B至图2E所示，官能化层24、26和引物组30、32定位在不同构造中的特定位置。可以使用不同的方法来产生这些流通池构造(包括官能化层24、26和引物组30、32的定位)，并且现在将描述这些方法。
用于制造流通池的方法
流通池10内的构造可以通过多种方法获得。
采用定时干法蚀刻的方法
该方法的一些示例利用牺牲层(例如，光刻胶)的定时干法蚀刻过程以便使一个或多个层图案化。这些方法在图4A至图4D与以下任一者的组合中示出：i)图5A至图5E，ii)图6A至图6F，iii)图7A至图7F、或图7A至图7D和图7G、或图7A至图7D和图7H至图7L，或iv)图8A至图8G。图9A至图9H描绘了另一个示例性方法。
图4A至图4D中示出了利用定时干法蚀刻过程的方法的示例的开始。
如图4A所示，多深度凹入部20’限定在单层基部支持物14或多层结构16的树脂层18中，如本文所述。在这些示例性方法中，单层基部支持物14是本文所述树脂的一个示例，因此也称为树脂层14。因此，在这些方法的整个描述中，术语“树脂层”称为“树脂层14、18”。由于下面的基部支持物17以虚线示出，多层结构16和单层基部支持物14均在图4A至图4D中表示。
在树脂层14、18是单层基部支持物14时的示例中，树脂层14、18可以是本文所述的树脂中的任何树脂。
在树脂层14、18是多层结构16的树脂层18时的示例中，树脂层18可以是本文所述的树脂中的任何树脂。基部支持物17可以是本文所述的基板中的任何基板。
可以使用任何合适的技术在树脂层14、18中蚀刻、压印或限定多深度凹入部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，将工作印模压入树脂层14、18中，这在树脂层14、18中产生具有工作印模特征的印记(负复制品)。然后可以在工作印模留在原位的情况下将树脂层14、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。软烘烤可以在范围为约50℃至约150℃的较低温度下进行，持续大于0秒至约3分钟。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。这在树脂层14、18中产生了形貌特征。在该示例中，多深度凹入部20’的形貌特征包括浅部分50、深部分48、将深部分48与浅部分50分开的内壁29,I以及周边侧壁29,P，它们中的每一者均在图4A中示出。
虽然在图4A中示出了一个多深度凹入部20'，但应当理解，可以进行该方法以产生多深度凹入部20'的阵列，该阵列包括遍及树脂层14、18的表面的、由间隙区域22分开的相应的深部分48和浅部分50。
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确实包含共价附接到官能化层24、26的表面基团，则不进行活化过程。作为示例，树脂层14、18是Ta2O5，其可以被硅烷化以产生与官能化层24、26反应的表面基团；或树脂层14、18是多面体寡聚倍半硅氧烷基树脂，其可以被等离子体灰化或硅烷化以产生与官能化层24、26反应的表面基团。
本文所公开的方法的一些示例包括在树脂层14、18上方沉积第一官能化层24，该树脂层包括由间隙区域22分开的多个多深度凹入部20’，每个多深度凹入部20’包括深部分48和与深部分48相邻的浅部分50(如图4B所示)；使第一官能化层24图案化，由此第一官能化层24在深部分48中的部分被牺牲层52的区域53覆盖，并且第一官能化层24在浅部分50中和在间隙区域22上方的部分被去除(如图4C和图4D所示)；以及利用至少一个附加牺牲层来限定与第一官能化层24在深部分48中的部分相邻的第二官能化层。在i)图5A至图5E、ii)图6A至图6F、iii)图7A至图7F、或图7A至图7D和图7G、或图7A至图7D和图7H至图7L、以及iv)图8A至图8G中描述了利用附加牺牲层来限定第二官能化层的不同方式。
具体参考图4B，在树脂层14、18上方沉积官能化层24。如图所描绘，官能化层24定位在树脂层14、18的暴露表面上方，这些暴露表面包括深部分48处的树脂层14、18的表面64、浅部分50处的树脂层14、18的表面66、间隙区域22和侧壁29,P,I。官能化层24可以是本文所述的凝胶材料中的任何凝胶材料，并且可以使用任何合适的沉积技术来施加。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’中的树脂层14、18。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30、32维持在期望的区域中。
然后使第一官能化层24图案化，这参考图4C和图4D示出和描述。使第一官能化层24图案化涉及在第一官能化层24上方施加牺牲层52(图4C)；以及干法蚀刻牺牲层52及第一官能化层24在浅部分50中和在间隙区域22上方的部分。
具体参考图4C，在第一官能化层24上方沉积牺牲层52。在该示例中，牺牲层52可以是易受等离子体蚀刻条件影响且可溶于有机溶剂的任何材料。作为示例，牺牲材料52是负性光刻胶、正性光刻胶、聚(甲基丙烯酸甲酯)等。可以使用本文所公开的任何合适的沉积技术(例如，旋涂等)来施加牺牲材料52并且可以使其固化(例如，使用加热)。
合适的负性光刻胶的示例包括系列光刻胶(购自Futurrex)。其它合适的负性光刻胶包括SU-8系列和/>系列(两者均购自Kayaku Advanced Materials,Inc.)，或UVNTM系列(购自DuPont)。
合适的正性光刻胶的示例包括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)。
现在参考图4D，干法蚀刻牺牲层52和第一官能化层24以暴露浅部分50中的表面66和间隙区域22。该干法蚀刻过程进行所测量的时间量以暴露期望的表面66/区域22。如图4D所示，停止定时干法蚀刻，使得牺牲层52的区域53和官能化层24的下面部分25保留在深部分48的紧邻内壁29,I的部分中。因此，剩余的牺牲层52至少基本上与浅部分50处的表面66共面。在一个示例中，定时干法蚀刻可以涉及反应离子蚀刻(例如，使用10％CF4和90％O2)，其中以约17nm/min的速率蚀刻牺牲层52和官能化层24。在另一个示例中，定时干法蚀刻可以涉及100％O2等离子体蚀刻，其中以约98nm/min的速率蚀刻牺牲层52和官能化层24。
该方法的一个示例从图4D继续到图5A至图5E。图5A至图5E一起描绘了利用至少一个附加牺牲层68(图5C和图5D)来限定与第一官能化层24在深部分48中的部分25相邻的第二官能化层26的一个示例。该示例性方法还包括利用至少一个附加牺牲层68来保持间隙区域22不含第二官能化层26，并且从多深度凹入部20’的周边29,P去除第二官能化层26的部分。如将参考图5D进一步讨论的，多深度凹入部20’内的附加牺牲层68的存在允许第二官能化层26从间隙区域22以及从侧壁29,P的一部分去除。这减小了多深度凹入部20’内的挂锁样构象。
因此，在该示例性方法中，利用至少一个附加牺牲层68来限定第二官能化层26、保持间隙区域22不含第二官能化层26以及从多深度凹入部20’的周边29,P去除第二官能化层26的部分涉及在浅部分50中以及在牺牲层52的区域53和间隙区域22上方沉积第二官能化层26(如图5A所示)；剥离牺牲层52的区域53，从而暴露第一官能化层24的部分25(如图5B所示)；在第二官能化层26上方以及在第一官能化层24的部分25上方施加至少一个附加牺牲层68(如图5C所示)；干法蚀刻至少一个附加牺牲层68和第二官能化层26，直到第二官能化层26从间隙区域22去除并且保留在浅部分50中(如图5D所示)；以及剥离至少一个附加牺牲层68(图5E所示)。
具体参考图5A，在浅部分50中以及在牺牲层52的区域53上方和间隙区域22上方沉积第二官能化层26。所谓“在浅部分中”，表示在浅部分50中暴露的树脂层14、18的部分(例如，表面66和周边侧壁29,P)上方沉积第二官能化层26。应当理解，也可以在周边侧壁29,P以及内壁29,I的其他暴露部分上方沉积第二官能化层26。
第二官能化层26可以是本文所述的凝胶材料中的任何凝胶材料，并且可以使用任何合适的沉积技术来施加。可以在沉积之后进行如本文所述的固化过程。第二官能化层26共价附接到凹入部20’中的树脂层14、18。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30、32维持在期望的区域中。
具体参考图5B，在剥离过程中去除牺牲层52。剥离过程可以涉及能够溶解或以其他方式剥离牺牲层52的有机溶剂。固化的正性光刻胶可以用去除剂剥离，该去除剂诸如：使用超声处理的二甲基亚砜(DMSO)；丙酮洗液；丙二醇单甲醚乙酸酯洗液；或基于NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)的剥离剂洗液。固化的负性光刻胶可以用去除剂剥离，该去除剂诸如：使用超声处理的二甲基亚砜(DMSO)；丙酮洗液；或基于NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)的剥离剂洗液。固化的聚(甲基丙烯酸甲酯)可以利用超声处理使用二甲基亚砜(DMSO)剥离，或在丙酮中剥离，或使用基于NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)的剥离剂剥离。牺牲层52可溶于(至少99％可溶于)在剥离过程中使用的有机溶剂。剥离过程去除i)至少99％的牺牲层52的区域53和ii)定位在其上的官能化层26。剥离过程不去除曾与牺牲层52’的区域53接触的官能化层24的部分25。因此，剥离过程暴露在深部分48处的树脂层14、18的表面64处的官能化层24，如图5B所描绘。
现在参考图5C，在第二官能化层26上方以及在第一官能化层24的暴露部分25上方施加附加牺牲层68。在该示例中，附加牺牲层68可以是负性或正性光刻胶或聚(甲基丙烯酸甲酯)，并且可以被施加和固化以使得所有附加牺牲层68保留在官能化层24、26上方。
然后使用本文所述的定时干法蚀刻技术中的任何定时干法蚀刻技术来定时干法蚀刻附加牺牲层68。图5D中描绘了定时干法蚀刻的结果。该干法蚀刻过程进行所测量的时间量以暴露间隙区域22和周边侧壁29,P的一部分。如图5D所示，停止定时干法蚀刻，使得官能化层26保留在浅部分50中的表面66上。定时干法蚀刻确实从多深度凹入部20’的开口附近的周边侧壁29,P的部分去除了一些官能化层26。这减小了挂锁样构象33。
因为官能化层24沿着内壁29,I(其低于表面66)并沿着周边侧壁29,P的低于表面66的部分定位在深部分48中的下表面64上方，所以定时干法蚀刻不影响官能化层24。因此，停止定时干法蚀刻，使得附加牺牲层68和下面的官能化层24中的至少一些保留在深部分48的紧邻内壁29,I的区域中。作为定时干法蚀刻的结果，官能化层24的部分25和表面66上方的官能化层26保持完整。
在一些情况下，停止定时干法蚀刻，使得一些附加牺牲层68保留在表面66上的官能化层26上方并与沿着周边侧壁29,P的官能化层26相邻。在这些情况下，沿着周边侧壁29,P的官能化层26和附加牺牲层68在多深度凹入部20’中基本上共面。然而，如上所述，干法蚀刻确实从多深度凹入部20’的开口附近的周边侧壁29,P的部分去除了一些官能化层26，从而减小了挂锁样构象33。如图5E所示，定时干法蚀刻之后沿着周边侧壁29,P保留的官能化层26的部分35仍然可以形成最小挂锁样构象33。所谓“最小挂锁样构象”，表示来自挂锁样构象33的信号干扰为50％或更小。换句话说，来自与官能化层24附接的新生链的信号构成在与官能化层24相对应的区域中成像的信号的50％或更多。
具体参考图5E，在剥离过程中去除附加不溶性牺牲层68。剥离过程可以使用本文所述的任何合适的有机溶剂来进行，这取决于所使用的牺牲层68的类型。
虽然未示出，但是图4A至图4D和图5A至图5E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4A至图4D或图5A至图5E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4A至图4D或图5A至图5E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4B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。另选地，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之后立即接枝(例如，在图5A中)；或在去除区域53之后立即接枝(图5B)，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5E中示出了单组官能化层24、26，但是应当理解，可以进行参考图4A至图4D和图5A至图5E描述的方法以产生遍及支持物14或多层结构16的树脂层18的表面的、由间隙区域22分开的凹入部20’(各自在其中具有官能化层24、26)的阵列。
又一种方法在图4A至图4D中示出并且继续到图6A至图6F。图6A至图6F一起描绘了利用至少一个附加牺牲层68(图6C和图6D)来限定与第一官能化层24在深部分48中的部分25相邻的第二官能化层26的一个示例。该示例性方法还包括利用至少一个附加牺牲层68来保持间隙区域22不含第二官能化层26，并且从多深度凹入部20’的周边29,P去除第二官能化层26的部分。如将参考图6D进一步讨论的，多深度凹入部20’内的附加牺牲层68的存在允许第二官能化层26从间隙区域22以及从侧壁29,P的一部分去除。这减小了多深度凹入部20’内的挂锁样构象33。
因此，在该示例性方法中，利用至少一个附加牺牲层68来限定第二官能化层26、保持间隙区域22不含第二官能化层26以及从多深度凹入部20’的周边29,P去除第二官能化层26的部分涉及在浅部分50中以及在牺牲层52的区域53和间隙区域22上方沉积第二官能化层26(如图6A所示)；剥离牺牲层52的区域53，从而暴露第一官能化层24的部分25(如图6B所示)；在第二官能化层26上方以及在第一官能化层24的部分25上方施加至少一个附加牺牲层68(如图6C所示)；干法蚀刻至少一个附加牺牲层68和第二官能化层26，直到第二官能化层26从间隙区域22去除并且保留在浅部分50中(如图6D所示)；干法蚀刻间隙区域22处的树脂层14、18，直到间隙区域(以22’示出)与浅部分50中的第二官能化层26基本上共面(如图6E所示)；以及剥离至少一个附加牺牲层68(如图6F所示)。
具体参考图6A，在浅部分50中以及在牺牲层52的区域53上方和间隙区域22上方沉积第二官能化层26。如图所描绘，在浅部分50中暴露的树脂层14、18的部分(例如，表面66和周边侧壁29,P)上方沉积第二官能化层26。应当理解，也可以在周边侧壁29,P以及内壁29,I的其他暴露部分上方沉积第二官能化层26。
第二官能化层26可以是本文所述的凝胶材料中的任何凝胶材料，并且可以使用任何合适的沉积技术来施加。可以在沉积之后进行如本文所述的固化过程。第二官能化层26共价附接到凹入部20’中的树脂层14、18，包括侧壁29,P。
具体参考图6B，在剥离过程中去除牺牲层52。剥离过程可以使用本文所述的任何合适的有机溶剂来进行，这部分地取决于所使用的牺牲层52的类型。剥离过程暴露官能化层24在深部分48中的部分25。
现在参考图6C，在第二官能化层26上方以及在第一官能化层24的暴露部分25上方施加附加牺牲层68。在该示例中，附加牺牲层68可以是负性或正性光刻胶或聚(甲基丙烯酸甲酯)，并且可以如参考图4C所述的那样被施加和固化以使得所有牺牲层68保留在官能化层24、26上方。
然后使用本文所述的定时干法蚀刻技术中的任何定时干法蚀刻技术来定时干法蚀刻附加牺牲层68。图6D中描绘了定时干法蚀刻的结果。该干法蚀刻过程进行所测量的时间量以暴露间隙区域22和周边侧壁29,P的一部分。如图6D所示，停止定时干法蚀刻，使得官能化层26保留在浅部分50中的表面66上。定时干法蚀刻确实从多深度凹入部20’的开口附近的周边侧壁29,P的部分去除了一些官能化层26。这减小了挂锁样构象33。
因为官能化层24沿着内壁29,I(其低于表面66)并沿着周边侧壁29,P的低于表面66的部分定位在深部分48中的下表面64上方，所以定时干法蚀刻不影响官能化层24。因此，停止定时干法蚀刻，使得附加牺牲层68和下面的官能化层24中的至少一些保留在深部分48的紧邻内壁29,I的区域中。作为定时干法蚀刻的结果，官能化层24的部分25和表面66上方的官能化层26保持完整。
在一些情况下，停止定时干法蚀刻，使得一些附加牺牲层68保留在表面66上的官能化层26上方并与沿着周边侧壁29,P的官能化层26相邻。在这些情况下，沿着周边侧壁29,P的官能化层26和附加牺牲层68在多深度凹入部20’中基本上共面。然而，如上所述，干法蚀刻确实从多深度凹入部20’的开口附近的周边侧壁29,P的部分去除了一些官能化层26，从而减小了挂锁样构象33。定时干法蚀刻后沿着周边侧壁29,P保留的官能化层26的部分35(图6D)仍然可以形成最小挂锁样构象33，其相对于挂锁样构象33表现出减少的信号干扰。在该示例中，在随后的处理中甚至进一步减小了最小挂锁样构象33。
现在具体参考图6E，然后定时干法蚀刻间隙区域22处的树脂层14、18以形成新间隙区域22’，该新间隙区域与(曾经的)浅部分50(即，第二官能化层26在表面66上的部分)中的第二官能化层26基本上共面。树脂层14、18的蚀刻可以涉及干法蚀刻过程，诸如各向异性氧等离子体、CF4等离子体或90％ CF4与10％ O2等离子体的混合物。应当理解，图6E所示的树脂层14、18的干法蚀刻可以以不同的比率使用与图6D所示的牺牲层68的干法蚀刻相同的离子。图6E所示的干法蚀刻过程去除了周边侧壁29,P，并且因此也可以去除在图6D的定时干法蚀刻过程后沿着周边侧壁29,P保留的官能化层26的部分35中的至少一些。周边侧壁29,P上的官能化层26的部分35易受图6E的干法蚀刻过程的影响，并且因此部分35中的至少一些与树脂层14、18一起被去除。部分35中的至少一些的去除进一步减小了最小挂锁样构象33。
具体参考图6F，在剥离过程中去除附加牺牲层68。剥离过程可以使用本文所述的任何合适的有机溶剂来进行，这取决于所使用的牺牲层68的类型。
虽然未示出，但是图4A至图4D和图6A至图6F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4A至图4D或图6A至图6F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4A至图4D或图6A至图6F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4B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。另选地，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之后立即接枝(例如，在图6A中)；或在去除区域53之后立即接枝(图6B)，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6F中示出了单组官能化层24、26，但是应当理解，可以进行参考图4A至图4D和图6A至图6F描述的方法以产生遍及树脂层14、18的表面的、由间隙区域22’分开的凹入部20’(各自在其中具有官能化层24、26)的阵列。
图4A至图4D中所描述的方法的更进一步示例从图4D继续到图7A至图7D。然后这些方法的不同示例从图7D继续到图7E至图7F，或从图7D继续到图7G，或从图7D继续到图7H至图7L。在该方法的所有这些示例中，树脂层18定位在基部支持物17上(如图4A中的虚线所示)。应当理解，在该方法的这些示例中，使用了多层结构16(即，定位在基部支持物17上的树脂层18)，即使基部支持物17在图4A中以虚线示出。在该方法的这些示例中，使第一官能化层24图案化涉及在第一官能化层上方施加牺牲层52(如图4C所示)；以及干法蚀刻牺牲层52及第一官能化层24在浅部分50中和在间隙区域22上方的部分(如图4D所示)。应当理解，在图7E至图7F或图7G中部分地示出的方法中，树脂层18定位在不包含共价附接第二官能化层26的表面基团的基部支持物17上。相比之下，在图7H至图7L中部分地示出的方法中，基部支持物17可以包含或可以不包含能够共价附接到第二官能化层26的表面基团，因为基部支持物17在第二官能化层26的施加期间被第三光刻胶覆盖。
图7A至图7D与图7E和图7F或图7G一起描绘了利用至少一个附加牺牲层68(如图7B所示)来限定与第一官能化层24在深部分48中的部分25(图7A所示)相邻的第二官能化层26。至少一个附加牺牲层68的利用涉及剥离牺牲层52的区域53，从而暴露第一官能化层24的部分25(图7A所示)；在第一官能化层24的部分25和树脂层18上方施加至少一个附加牺牲层68(图7B所示)；干法蚀刻至少一个附加牺牲层68以暴露间隙区域22并从每个多深度凹入部20’去除至少一个附加牺牲层68中的至少一些(图7C所示)；顺序地干法蚀刻树脂层18和至少一个附加牺牲层68，以分别暴露在间隙区域22下面的基部支持物17的表面70和在浅部分50处的树脂层18的表面66(图7D所示)；以及在树脂层18的暴露表面66上方沉积第二官能化层26，由此第二官能化层26不粘附到基部支持物17的暴露表面70(这将参考图7E和图7F或图7G进一步详细描述)。
现在具体参考图7A，在剥离过程中去除牺牲层52(图4D所示)。剥离过程可以使用本文所述的任何合适的有机溶剂来进行，这取决于所使用的牺牲层52的类型。剥离过程暴露第一官能化层24的部分25。
现在具体参考图7B，在第一官能化层24的暴露部分25和树脂层18上方施加至少一个附加牺牲层68。在该示例中，附加牺牲层68可以是负性或正性光刻胶或聚(甲基丙烯酸甲酯)，并且可以如参考图4C所述的那样被施加和固化。
现在参考图7C，然后使用本文所述用于牺牲层52或68的定时干法蚀刻技术中的任何定时干法蚀刻技术来定时干法蚀刻附加牺牲层68。图7C中描绘了定时干法蚀刻的结果。该干法蚀刻过程进行所测量的时间量以暴露间隙区域22和周边侧壁29,P的一部分。如图7C所示，停止定时干法蚀刻，使得一些附加牺牲层68保留在树脂层18的表面66上方。当树脂层18的其他部分(例如，在间隙区域22处)被去除时，这将保护表面66和下面的树脂层18。
图7D示出了通过顺序地干法蚀刻树脂层18和至少一个附加牺牲层68而形成的突出部28。在进行顺序干法蚀刻过程时，首先干法蚀刻间隙区域22处的树脂层18，直到去除间隙区域22以暴露基部支持物17的表面70。在该示例中，基部支持物17充当蚀刻停止层。树脂层18的这些部分的干法蚀刻消除了多深度凹入部20’并且形成了突出部28。由于没有了限定周边侧壁29,P的树脂层18的部分，不能产生多深度凹入部20’内的挂锁样构象33。突出部28包括顶表面27(其可以与位于浅部分50处的多深度凹入部20’的表面66相对应)、下表面27’(其可以与位于深部分48处的多深度凹入部20’的表面64相对应)以及将表面27、27’分开的侧壁29’(其可以与多深度凹入部20’的内壁29,I相对应)。
可以使用本文具体针对树脂层14、18阐述的示例中的任何示例干法蚀刻树脂层18。
在蚀刻掉树脂层18以暴露基部支持物表面70之后，接着使用本文所述的定时干法蚀刻技术中的任何定时干法蚀刻技术来定时干法蚀刻至少一个附加牺牲层68。该干法蚀刻过程进行所测量的时间量以暴露表面66，当存在多深度凹入部20’时，该表面在浅部分50中/处。该表面66或直接位于该表面66下面的树脂层18的区域变成突出部28的顶(或最外)表面27。
该方法的一个示例从图7D继续到图7E至图7F。在图7E和图7F所描绘的示例性方法中，在树脂层18的暴露表面66(即，突出部28的表面27)上方沉积第二官能化层26还在至少一个附加牺牲层68上方沉积第二官能化层26(图7E所示)；并且该方法还包括剥离至少一个附加牺牲层68以暴露第一官能化层24的部分25(图7F所示)。
在该示例中，第二官能化层26可以是本文所述的凝胶材料中的任何凝胶材料，并且可以使用任何合适的沉积技术来施加。可以在沉积之后进行如本文所述的固化过程。如图7E所示，第二官能化层26被施加在突出部28的顶表面27处的树脂层18上方以及至少一个附加牺牲层68上方，但是不被施加在基部支持物17的表面70上方。第二官能化层26共价附接到突出部28的顶表面27处的树脂层18，并且还可以共价附接到树脂层18/突出部28的其他暴露表面71(例如，外部侧壁)。第二官能化层26可以共价附接或可以不共价附接到至少一个牺牲层68。官能化层26不共价附接到基部支持物17的暴露表面70，因为该示例中的基部支持物17不具有用于附接官能化层26的表面基团。由于在树脂层18的表面27、71处和在基部支持物17的表面70处的不同相互作用，官能化层26保留在表面27、71上方(例如，沿着外侧壁)，并且可以容易地从表面70去除(例如，经由超声处理、洗涤、擦拭等)。这减小了挂锁样构象33，使得来自与表面27’相邻的第二官能化层26的信号干扰预计小于10％。
现在具体参考图7F，剥离至少一个附加牺牲层68以暴露第一官能化层24的部分25。剥离过程可以使用本文所述的任何合适的有机溶剂来进行，这取决于所使用的牺牲层68的类型。该剥离过程去除附加牺牲层68以及可能定位在附加牺牲层68上的第二官能化层26。
如图7F所描绘，侧壁29’定位在突出部28的顶表面27和下表面27’之间。该侧壁29’与多深度凹入部20’的内壁29,I的至少一部分相对应，并且可以具有与其共价连接的第一官能化层24。
虽然未示出，但是图4A至图4D和图7A至图7F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4A至图4D或图7A至图7F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4A至图4D或图7A至图7F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4B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。另选地，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之后立即接枝(例如，在图7E中)；或在剥离至少一个附加牺牲层68之后立即接枝(图7F)，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7F中示出了单组官能化层24、26，但是应当理解，可以进行参考图4A至图4D和图7A至图7F描述的方法以产生遍及基部支持物17的突出部28(各自在其上具有官能化层24、26)的阵列，其中突出部28由基部支持物17的暴露表面70分开。
重新参考图7D，该方法的另一个示例继续到图7G。在该示例中，在沉积第二官能化层26之前，该方法还包括剥离至少一个附加牺牲层68以暴露第一官能化层24的部分25；并且其中在树脂层18的暴露表面66上方沉积第二官能化层26涉及选择性沉积过程。
在该示例性方法中，剥离至少一个附加牺牲层68以暴露第一官能化层24的部分25(图7G)。剥离过程可以使用本文所述的任何合适的有机溶剂来进行，这取决于所使用的牺牲层68的类型。如图7G所描绘，第一官能化层24定位在突出部28的下表面27’以及侧壁29’上方。
在该示例中，在去除附加牺牲层68之后，选择性地沉积第二官能化层26。第二官能化层26可以是本文所述的凝胶材料中的任何凝胶材料，并且可以在高离子强度条件下(例如，在10x PBS、NaCl、KCl等存在下)使用任何合适的沉积技术来施加。可以在沉积之后进行如本文所述的固化过程。
当在高离子强度下进行官能化层26的凝胶材料的沉积时，第二官能化层26不会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。
第二官能化层26确实附接到树脂层18的暴露表面(例如，27、71)，该树脂层具有能够附接到第二官能化层26的表面基团。
第二官能化层26不附接到基部支持物17的暴露表面70，因为基部支持物17不具有用于附接官能化层26的表面基团，如上所述。
虽然未示出，但是图4A至图4D、图7A至图7D和图7G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4A至图4D、图7A至图7D和图7G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4A至图4D、图7A至图7D和图7G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4B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。另选地，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之后立即接枝(例如，在图7G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7G中示出了单组官能化层24、26，但是应当理解，可以进行参考图4A至图4D、图7A至图7D和图7G描述的方法以产生遍及基部支持物17的突出部28(各自在其上具有官能化层24、26)的阵列，其中突出部28由基部支持物17的暴露表面70分开。
图4A至图4D、图7A至图7D以及图7H至图7L所示的方法利用了两个附加牺牲层68(如图7B所示)和72、60’(如图7J所示)。在该示例中，附加牺牲层72、60’是负性光刻胶。在该方法的该示例中，利用了基部支持物17’和树脂层18’。如本文所述，基部支持物17’是UV透射材料，并且树脂层18’的厚部分和薄部分被调节以实现期望的UV吸收(在较厚部分处)和UV透射(在较薄部分处)。UV透射材料可以是本文所述的UV透射材料中的任何UV透射材料，条件是基部支持物17’允许紫外光的剂量透过该材料并且树脂层18’的厚度可以被调节为透明的或吸收的。此外，在这些示例中，基部支持物17’可以包含或可以不包含共价附接到官能化层24、26的表面基团，因为基部支持物17’在第一官能化层24(参见图4B)或第二官能化层26(参见图7K)的沉积期间不暴露。
图4A至图4D中所描绘的方法的部分可以如本文所述的那样进行。该方法继续到图7A至图7D，然后继续到图7G至图7L。在该示例中，利用至少一个附加牺牲层68来限定第二官能化层26涉及剥离牺牲层52的区域53，从而暴露第一官能化层24的部分25(图7A所示)；在第一官能化层24的部分25和树脂层18上方施加至少一个附加牺牲层68中的第一附加牺牲层(图7B所示)；干法蚀刻至少一个附加牺牲层68中的第一附加牺牲层以暴露间隙区域22并从每个多深度凹入部20’去除至少一个附加牺牲层68中的第一附加牺牲层中的至少一些(图7C所示)；顺序地干法蚀刻树脂层18和至少一个附加牺牲层68中的第一附加牺牲层，以分别暴露在间隙区域22下面的基部支持物17’的表面70和在浅部分50处的树脂层18’的表面66(图7D所示)；剥离至少一个附加牺牲层68以暴露第一官能化层24的部分25(图7H所示)。在第一官能化层24的部分25、基部支持物17’的暴露表面70和树脂层18’的暴露表面66上方施加至少一个附加牺牲层72中的第二附加牺牲层，其中至少一个附加牺牲层72中的第二附加牺牲层是负性光刻胶(图7I所示)；将紫外光剂量引导通过基部支持物17’，从而在第一官能化层24的部分25和基部支持物17’的暴露表面70上方形成不溶性负性光刻胶60’并且在浅部分50处的树脂层18的暴露表面66上方形成可溶性负性光刻胶60”(也在图7I中示出)；去除可溶性负性光刻胶60”，使得树脂层18’的暴露表面66(例如，突出部28的顶表面27)保持暴露(图7J所示)；在树脂层18’的暴露表面66和不溶性负性光刻胶60’上方沉积第二官能化层26(图7K所示)；以及剥离不溶性负性光刻胶60’(图7L所示)。
图7A至图7D中所描绘的方法的该示例的部分可以如本文所述的那样进行。
现在参考图7H，剥离附加牺牲层68以暴露第一官能化层24的部分25。剥离过程可以使用本文所述的任何合适的有机溶剂来进行，这取决于所使用的牺牲层68的类型。
图7I描绘了在第一官能化层24的部分25、树脂层18’的暴露表面66和基部支持物17’的表面70上方沉积至少一个附加牺牲层72中的第二附加牺牲层。至少一个附加牺牲层72中的第二附加牺牲层是负性光刻胶，并且可以是本文所述的负性光刻胶中的任何负性光刻胶。负性光刻胶可以使用任何合适的技术来施加。为了显影负性光刻胶，将紫外光剂量引导通过基部支持物17’和树脂层18’。较厚的树脂部分(例如，限定表面66、27的部分)阻挡透过基部支持物17’和树脂层18’的光的至少75％到达直接定位成与较厚的树脂部分成一直线的第三(负性)光刻胶72。因此，这些部分变成可溶性负性光刻胶60”。去除可溶性部分(例如，使用显影剂去除)，以重新暴露表面66、27。相比之下，UV光能够透过基部支持物17’和较薄的树脂部分(第一官能化层24附接到其上)。因此，与表面70直接接触以及在第一官能化层24上方的负性光刻胶(第三附加牺牲层72)的部分变为不溶性的。图7J描绘了在第三光刻胶72显影之后在第一官能化层24的部分25以及基部支持物17’的表面70上方形成的负性不溶性光刻胶60’。
现在参考图7K，在树脂层18’的暴露表面66和负性不溶性光刻胶60’上方沉积第二官能化层26。第二官能化层26可以是本文所述的凝胶材料中的任何凝胶材料，并且可以使用本文所述的任何合适的技术来施加。可以在沉积之后进行如本文所述的固化过程。第二官能化层26共价附接到表面66(突出部28的表面27)处的树脂层18’。
图7K描绘了负性不溶性光刻胶60’的剥离。剥离过程可以使用用于本文所述的负性光刻胶的任何合适的去除剂来进行。
剥离过程去除i)至少99％的负性不溶性光刻胶60’和ii)定位在其上的官能化层26。剥离负性不溶性光刻胶60’以暴露第一官能化层24的部分25(图7K所示)。
所得的突出部28包括表面27’、27上的官能化层24、26。如图7K所描绘，侧壁29’定位在突出部28的顶表面27和下表面27’之间。该侧壁29’与多深度凹入部20’的内壁29,I的至少一部分相对应，并且可以具有与其共价连接的第一官能化层24。
虽然未示出，但是图4A至图4D、图7A至图7D和图7H至图7L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4A至图4D、图7A至图7D和图7H至图7L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4A至图4D、图7A至图7D和图7H至图7L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4B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。另选地，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之后立即接枝(例如，在图7K中)；或在去除负性不溶性光刻胶60’之后立即接枝，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7L中示出了单组官能化层24、26，但是应当理解，可以进行参考图4A至图4D、图7A至图7D和图7H至图7L描述的方法以产生遍及基部支持物17’的突出部28(各自在其上具有官能化层24、26)的阵列，其中突出部28由基部支持物17’的暴露表面70分开。
该方法的另一个示例从图4A至图4D继续到图8A至图8G。如本文所讨论，参考图4A至图4D所描述的方法的部分产生官能化层24在深部分48中的部分25，其由牺牲层52的区域53覆盖。该示例性方法继续到图8A，并且包括利用至少一个附加不溶性牺牲层68来限定第二官能化层26，这涉及：剥离牺牲层52的区域53，从而暴露第一官能化层24的部分25(图8A)；在第一官能化层24的部分25和树脂层14、14’、18、18’上方施加至少一个附加牺牲层68(图8B)；干法蚀刻至少一个附加牺牲层68以暴露间隙区域22并从每个多深度凹入部20’去除至少一个附加牺牲层68中的至少一些(图8C)；在间隙区域22和至少一个附加牺牲层68上方沉积金属膜62(图8D)；剥离至少一个附加牺牲层68，从而暴露第一官能化层24的部分25和浅部分50处的树脂层14、14’、18、18’，并且由此金属膜62在间隙区域22上方以及在每个多深度凹入部20’的侧壁29,P的至少一部分37上保持完整(图8E)；在金属膜62和浅部分50处的树脂层14、14’、18、18’上方沉积第二官能化层26(图8F)；以及从间隙区域22和每个多深度凹入部20’的侧壁29,P的部分37蚀刻金属膜62(如图8G所示)。
具体参考图8A，剥离牺牲层52的区域53以暴露第一官能化层24的部分25。第一牺牲层52可以使用本文所述的任何合适的技术及任何合适的去除剂来剥离。剥离过程和去除剂将部分地取决于什么类型的材料用作牺牲层52。
具体参考图8B，然后在第一官能化层24的部分25和树脂层14、14’、18、18’上方施加至少一个附加牺牲层68。在该示例中，牺牲层68可以是本文所公开的负性或正性光刻胶或聚(甲基丙烯酸甲酯)的任何示例。附加牺牲层68可以使用所公开的任何合适的沉积技术来施加并暴露于固化。
图8C描绘了在其已经被干法蚀刻以暴露间隙区域22并从多深度凹入部20’去除至少一个附加牺牲层68中的至少一些之后的至少一个附加牺牲层68。干法蚀刻过程可以如本文所述(例如参考图7B)的那样进行。干法蚀刻过程暴露侧壁29,P的周边的一部分37，但不暴露表面66或官能化层24的部分25。因此，干法蚀刻后保留的附加牺牲层68覆盖表面66和官能化层24的部分25。因为干法蚀刻是基本上均匀的并且表面66未被暴露，所以保留的附加牺牲层68也将覆盖周边侧壁29,P中的一些(例如，图8D所示的部分39)。暴露的侧壁29,P的周边的部分37介于间隙区域22和剩余附加牺牲层68的顶部之间，并且最终限定侧壁29,P的区域，在该区域处将形成金属膜62以防止第二官能化层26被沉积，这将减小挂锁样构象33。因此，干法蚀刻被控制(例如，通过时间)，使得部分37的长度最大化而不暴露表面66。
图8D描绘了在间隙区域22和至少一个附加牺牲层68上方沉积金属膜62的情况。用于金属膜62的合适材料的示例包括半金属(诸如硅)，或金属(诸如铝、铜、钛、金、银等)。在一些示例中，半金属或金属可以是至少基本上纯的(<99％纯)。在其他示例中，可以使用所列元素的分子或化合物。例如，任何列出的半金属的氧化物(例如，二氧化硅)或金属的氧化物(例如，氧化铝)可以单独使用或与列出的半金属或金属组合使用。这些材料可以使用本文公开的产生基本上均匀的膜的任何合适的技术来沉积，诸如化学气相沉积(CVD)、喷涂(例如，超声喷涂)、旋涂等。可以使用定向涂覆方法，诸如溅射或热蒸发，从而产生具有变化厚度的金属膜62。在这些情况下，间隙区域22上的金属膜62的部分比侧壁29上和附加牺牲层68上的金属膜62的部分更厚。
现在参考图8E，去除至少一个附加牺牲层68以暴露浅部分50处的树脂层14、14’、18、18’。在一个示例中，至少一个附加牺牲层68可以使用本文所述的任何合适的技术来剥离，这部分地取决于什么类型的牺牲材料用于至少一个附加牺牲层68。当覆盖在附加牺牲层68上的金属层62的部分较薄时，可以使用剥离。有机溶剂和搅拌的组合可以侵蚀金属62的较薄部分，从而实现附加牺牲层68和其上的金属层62的部分两者的剥离。在另一个示例中，可以顺序地去除覆盖在附加牺牲层68上的金属层62的部分和附加牺牲层68。在该示例中，可以各向异性地蚀刻覆盖在附加牺牲层68上的金属层62的部分，然后可以使用有机溶剂来剥离附加牺牲层68。如图8E所示，该去除暴露了表面66、官能化层24以及周边侧壁29,P的未被金属膜62覆盖且曾被附加牺牲层68覆盖的其他部分39。相比之下，金属膜62的另一部分在间隙区域22上方保持完整，并且可以在每个多深度凹入部20’的周边侧壁29,P的部分37上保持完整。
如图8E所示，附加牺牲层68的去除也暴露了官能化层24的部分25。
具体参考图8F，然后在金属膜62和浅部分50处的树脂层14、14’、18、18’上方沉积第二官能化层26。如图8F所描绘，树脂层14、14’、18、18’的暴露部分(包括浅部分50处的表面66和周边侧壁29,P的部分39)具有沉积在其上的第二官能化层26。金属膜62防止官能化层26粘附到周边侧壁29,P的部分37处的树脂层14、14’、18、18’。这减小了挂锁样构象33。
第二官能化层26可以是本文所述的凝胶材料中的任何凝胶材料，并且可以在如本文所述的高离子强度条件下(例如，在10x PBS、NaCl、KCl等存在下)使用任何合适的技术来沉积。当在高离子强度下进行官能化层26的凝胶材料的沉积时，第二官能化层26不会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，如图8F所示。可以在沉积之后进行如本文所述的固化过程。
具体参考图8G，然后蚀刻金属膜62，并因此从间隙区域22和每个多深度凹入部20’的周边侧壁29,P的部分37去除该金属膜。金属膜62可以被干法蚀刻或湿法蚀刻。干法蚀刻如本文所述的那样(例如，使用利用BCl3+Cl2的反应离子蚀刻)进行。作为湿法蚀刻的示例，可以在酸性(例如，基于硝酸)或碱性(例如，基于KOH)条件下去除铝金属膜62，可以使用FeCl3去除铜金属膜62，可以在碘和碘化物溶液中去除铜、金或银金属膜62，并且可以在碱性(pH)条件下去除硅金属膜62。树脂层14、14’、18、18’不易受到蚀刻过程的影响，因此间隙区域22处和周边侧壁29,P的部分37处的树脂层14、14’、18、18’通过湿法蚀刻过程而暴露并保持完整。第一官能化层24和第二官能化层26共价附接到树脂层14、14’、18、18’，因此不受蚀刻过程的影响。
所得的多深度凹入部20’中包括官能化层24、26。如图8G所描绘，多深度凹入部20’的周边侧壁29,P的部分39可以具有在金属膜62去除之后共价附接到其上的第二官能化层26，这产生了挂锁样构象33。然而，周边侧壁29,P的部分39上的第二官能化层26通过金属掩模62以及牺牲层68在定时干法蚀刻中的去除量而最小化。
虽然未示出，但是图4A至图4D和图8A至图8G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4A至图4D和图8A至图8G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4A至图4D和图8A至图8G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4B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。另选地，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(例如，在图8F中)或在去除金属掩模62之后(例如，在图8G中)立即接枝，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8G中示出了单组官能化层24、26，但是应当理解，可以进行参考图4A至图4D和图8A至图8G描述的方法以产生遍及树脂层14、14’、18、18’的表面的凹入部20’(各自在其中具有官能化层24、26)的阵列。
图9A至图9H中示出了另一示例性方法，并且该方法通常包括：在树脂层14、14’、18、18’中限定并由间隙区域22分开的多个多深度凹入部20’中的每个多深度凹入部的侧壁29,P的至少一部分上形成金属膜62(图9A)，其中每个多深度凹入部20’包括深部分48和与深部分48相邻的浅部分50，并且其中每个多深度凹入部20’的底表面64、66中的至少一些不含金属膜62；在多深度凹入部20’和间隙区域22中的每一者上沉积第一官能化层24(图9B)；使第一官能化层24图案化，由此第一官能化层24在深部分48中的部分25被牺牲层52的区域53覆盖，并且第一官能化层24在浅部分50中、在金属膜62上方以及在间隙区域22上方的部分被去除(图9D)；在间隙区域22上方、在金属膜62上方、在牺牲层52的区域53上方以及在浅部分50中沉积第二官能化层26(图9E)；剥离牺牲层52的区域53，从而暴露第一官能化层24的部分25(图9F)；湿法蚀刻金属膜62，从而去除定位在金属膜62上方的第二官能化层26(图9G)；以及抛光间隙区域22，由此第一官能化层24在深部分48中的部分25和浅部分50中的第二官能化层26保持完整。
图9A描绘了将金属膜62施加到多深度凹入部20’的周边侧壁29,P的至少一部分上。在该示例中，周边侧壁29,P的被金属膜62覆盖的部分介于间隙区域22和表面66之间。在周边侧壁29,P的周围，金属膜62的长度与浅部分50的深度相同。应当理解，凹入部20’的底表面64不含金属膜62，并且除了在表面66与周边侧壁29,P的相交处之外，凹入部20’的底表面66不含金属膜62。
虽然未示出，但是可以使用又一牺牲层来形成图9A所示的金属膜62。在该示例中，在树脂层14、18上沉积牺牲层并使其固化。然后可以回蚀牺牲层，使得牺牲层保留在与阶梯特征80相邻的深部分48中，并且使得表面66上具有牺牲层的薄层。然后可以使用定向涂覆方法来施加金属膜62。这将在间隙区域22上、侧壁29上和牺牲层上产生金属膜62。然后可以使用各向异性蚀刻从间隙区域22并从牺牲层去除金属膜62，随后可以使用合适的有机溶剂去除牺牲层。金属膜62保留在侧壁29上，如图9A所示。另选地，可以使用溅射共形地涂覆金属膜62，并且可以使用各向异性蚀刻从期望的区域去除金属膜62。
图9B描绘了在多深度凹入部20’和间隙区域22上方沉积第一官能化层24。官能化层24可以是本文所述的凝胶材料中的任何凝胶材料，并且可以使用任何合适的沉积技术来施加。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、14’的暴露表面或树脂层18、18’的暴露表面。当使用树脂层14、14’时，所施加的官能化层24定位在金属膜62上方以及树脂层14、14’的暴露表面上方，包括深部分48的表面64、浅部分50的表面66和间隙区域22上方。当使用多层结构16时，所施加的官能化层24定位在金属膜62上方以及树脂层18、18’的暴露表面上方，包括深部分48的暴露表面64、浅部分50的表面66和间隙区域22上方。
然后使第一官能化层24图案化。在一个示例中，使第一官能化层24图案化涉及：在第一官能化层24上方施加牺牲层52；以及干法蚀刻牺牲层52以及第一官能化层24在浅部分50中和在间隙区域22上方的部分。
图9C描绘了牺牲层52的沉积。牺牲层52可以是本文所述的光刻胶中的任何光刻胶，即正性光刻胶56或负性光刻胶60或聚(甲基丙烯酸甲酯)。牺牲层52可以使用本文公开的任何合适的沉积技术来施加，然后可以暴露于固化。
图9D描绘了在干法蚀刻过程之后牺牲层52的剩余区域53和官能化层24的部分25，该干法蚀刻过程暴露了金属膜62、浅部分50处的表面66和间隙区域22。该干法蚀刻可以通过本文所述的任何合适的技术(例如，参考图4D)来进行。干法蚀刻过程从浅部分50处的多深度凹入部20’去除牺牲层52，并且还从间隙区域22去除牺牲层52。金属膜62在侧壁29,P的部分上方保持完整。剩余的牺牲层52形成保留在深部分48中的区域53，如图9D所示。牺牲层52的区域53位于第一官能化层24在深部分48中的部分25的正上方，即覆盖部分25。
该干法蚀刻过程可以进行所测量的时间量以暴露表面66。在这些情况下，牺牲层52的区域53和下面的官能化层24保留在深部分48的紧邻内壁29,I的部分中。因此，剩余的牺牲层52、53至少基本上与浅部分50处的表面66共面，并且与深部分48相邻的周边侧壁29,P不暴露。另选地，可以进行该干法蚀刻过程以延伸得比表面66更深。在这些情况下，牺牲层52的一些区域53和下面的官能化层24被去除，使得与深部分48相邻的一些周边侧壁29,P和一些内部侧壁29,I被暴露。该暴露在图9D中示出。
图9E描绘了在间隙区域22上方、金属膜62上方、牺牲层52的区域53上方以及浅部分50中的表面66上方沉积的第二官能化层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)。当与深部分48相邻的周边侧壁29,P没有因干法蚀刻而暴露时，第二官能化层26不沉积在与深部分48相邻的周边侧壁29,P上方。在该示例中，消除了挂锁样构象33。另选地，当与深部分48相邻的周边侧壁29,P因干法蚀刻而部分暴露时，由于与暴露的树脂层14、14’、18、18’的共价附接，第二官能化层26可以沉积在与深部分48相邻的周边侧壁29,P和内部侧壁29,I上方。在该示例中，减小了挂锁样构象33。
第二官能化层26不会污染第一官能化层24的被牺牲层52的区域53覆盖的部分。
图9F描绘了牺牲层52的区域53的去除。通过剥离过程来去除牺牲层52的区域53。剥离过程可以是本文所述的涉及任何合适的有机溶剂的任何合适的剥离过程，这部分地取决于所使用的牺牲层52的类型。剥离过程去除i)至少99％的牺牲层52和ii)定位在其上的官能化层26。剥离牺牲层52以暴露第一官能化层24的部分25(图9F所示)。
图9G描绘了金属膜62的去除。在一个示例中，金属膜62的去除可以涉及湿法蚀刻或剥离过程，这取决于金属膜62的材料。作为示例，可以在酸性或碱性条件下去除铝金属膜62，可以使用FeCl3去除铜金属膜62’，可以在碘和碘化物溶液中去除铜、金或银金属膜62，并且可以在碱性(pH)条件下去除硅金属膜62。金属膜62的去除还去除了其上的第二官能化层26并且暴露了多深度凹入部20’的侧壁29,P。
在图9H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26。可以利用化学浆料(包括例如研磨剂、缓冲剂、螯合剂、表面活性剂和/或分散剂)进行抛光过程，这可以从间隙区域22去除官能化层26，而不会对这些区域22下面的树脂层14、14’、18、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/抛光垫或其他抛光工具能够对可能存在于间隙区域22上方的官能化层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，抛光头可以是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。
如图9H所描绘，官能化层24定位在多深度凹入部20’的深部分48中，并且官能化层26定位在浅部分50中的表面66上以及周边29,P沿着深部分48的相邻部分上。因此，减小了或在一些情况下消除了挂锁样构象33，这部分地取决于侧壁29,P有多少部分被金属膜62覆盖以及干法蚀刻是否延伸得比表面66更深。
虽然未示出，但是图9A至图9H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9H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9H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9B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。另选地，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，在一些情况下，引物38、40或38’、40’可以在施加第二官能化层26之后立即接枝(例如，在图9E中)。在其他情况下，引物38、40或38’、40’可以在去除牺牲层52的部分53之后(例如，在图9F中)或在已去除金属膜62之后(例如，在图9G中)或在已抛光间隙区域22之后(例如，在图9H中)接枝，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9H中示出了单组官能化层24、26，但是应当理解，可以进行参考图9A至图9H描述的方法以产生遍及树脂层14、14’、18、18’的凹入部20’(各自在其中具有官能化层24、26)的阵列。
使用金属膜的方法
本文所公开的方法的一些示例使用金属膜来使一个或多个层图案化。在这些示例中，金属膜是牺牲层，其在处理期间保护(多层结构16、16’的)下面的树脂层18、18’或基部支持物17、17’，但在期望的时间可容易地去除。这些方法在图10A至图10C或图10A、图10D、图10B和图10C与以下任一者的组合中示出：i)图11A至图11E，ii)图12A至图12G，iii)图12A至图12D和图12H至图12J，iv)图13A至图13I，或v)图14A至图14I，或vi)图15A至图15F。在这些示例中的一些示例中，金属膜还充当用于光刻胶显影的掩模。
在这些系列图的每个图中示出的方法的示例通常包括在树脂层14、14’、18或18’上方形成金属膜62，该树脂层包括由间隙区域22分开的多个多深度凹入部20’，每个多深度凹入部20’包括深部分48和与深部分48相邻的浅部分50(图10B)；在金属膜62上方形成牺牲层52(图10B)；以及顺序地干法蚀刻牺牲层52和金属膜62，以暴露浅部分50处的树脂层14、14’、18或18’的表面66和间隙区域22(图10C)。因此，在图10A至图10C或图10A、图10D、图10B和图10C中示出利用金属膜62作为牺牲层的示例性方法中的每种方法的开始。
如图10A所示，多深度凹入部20’限定在单层基部支持物14、14’或多层结构16、16’的树脂层18、18’中，如本文所述。因此，在这些方法的整个描述中，术语“树脂层”可称为“树脂层14、14’、18或18’”。在具体提及“树脂层14、14’”的示例中，表示树脂层是单层基部支持物14、14’。在提及“树脂层18、18’”的其他示例中，表示树脂层是多层结构16、16’的树脂层18、16’。下面的基部支持物17、17’以虚线示出，这表明多层结构16和单层基部支持物14都表示在图10A至图10D中，以及它们可与之组合的一系列图中的每个图中。
树脂层14可以是本文所述用于单层基部支持物14的树脂的示例中的任何示例，树脂层14’可以是本文所述用于单层基部支持物14’的树脂的示例中的任何示例，树脂层18可以是本文所述用于多层结构16的树脂层18的树脂中的任何树脂，并且树脂层18’可以是本文所述用于多层结构16’的树脂层18’的树脂中的任何树脂。当包括时，基部支持物17或17’可以是本文所述的相应示例中的任何示例。
可以使用任何合适的技术，诸如参考图4A描述的纳米压印光刻过程，在树脂层14、14’、18或18’中蚀刻、压印或限定多深度凹入部20’。虽然在图10A中示出了一个多深度凹入部20'，但应当理解，可以进行该方法以产生多深度凹入部20'的阵列，该阵列包括遍及树脂层14、14’、18或18’的表面的、由间隙区域22分开的相应的深部分48和浅部分50。
图10A至图10C所示的方法包括树脂层14、14’，即单层基部支持物14、14’。在树脂层14、14’中形成多深度凹入部20’之后，在沉积金属膜62之前，可以例如通过硅烷化或等离子体灰化将树脂层14、14’暴露于活化。如果树脂层14、14’包含共价附接到官能化层24、26的表面基团，则不进行活化过程。
如图10B所示，在树脂层14、14’上方沉积金属膜62。用于金属膜62的合适材料的示例包括半金属(诸如硅)，或金属(诸如铝、铜、钛、金、银等)。在一些示例中，半金属或金属可以是至少基本上纯的(<99％纯)。在其他示例中，可以使用所列元素的分子或化合物。当该方法使用背面曝光来显影光刻胶时，金属膜62被选择为对用于光刻胶显影的光能不透明(非透明或具有小于0.25的透射率)。例如，任何列出的半金属的氧化物(例如，二氧化硅)或金属的氧化物(例如，氧化铝)可以单独使用或与列出的半金属或金属组合使用。这些材料可使用本文公开的任何合适的技术来沉积。
也如图10B所示，在金属膜62上方沉积牺牲层52并使其固化。在该示例中，牺牲层52可以是负性或正性光刻胶或聚(甲基丙烯酸甲酯)。
现在参考图10C，顺序地干法蚀刻牺牲层52和金属膜62以暴露浅部分50中的树脂层14、14’的表面66并且暴露间隙区域22。第一干法蚀刻过程去除一些牺牲层52，并且进行所测量的时间量以暴露覆盖在表面66上的金属膜62。第一干法蚀刻过程的示例包括反应离子蚀刻(例如，使用10％CF4和90％ O2)或100％ O2等离子体蚀刻。第二干法蚀刻过程去除一些金属膜62，并且进行所测量的时间量以暴露覆盖在表面66上的树脂层14、14’。第二干法蚀刻过程的示例包括反应性离子蚀刻(例如，使用BCl3+Cl2)。如图10C所示，停止干法蚀刻过程，使得牺牲层52的区域53和下面的金属膜62’保留在深部分48的紧邻内壁29,I的部分中。
图10A、图10D、图10B和图10C所示的方法包括定位在基部支持物17、17’上的树脂层18、18’。在树脂层18、18’中形成多深度凹入部20’之后(图10A)，该方法包括附加处理以暴露下面的基部支持物17、17’的表面74，如图10D所示。在该示例性方法中，树脂层18、18’定位在基部支持物17、17’上方，并且在形成金属膜62之前，该方法还包括干法蚀刻深部分48处的树脂层18、18’以暴露基部支持物17、17’的表面的第一区域74，其中表面的第一区域74是深部分48处的表面并且可在本文中称为“表面74”。在该示例中，树脂层18、18’可以使用干法蚀刻过程来蚀刻，诸如各向异性氧等离子体、CF4等离子体或90％ CF4与10％ O2等离子体的混合物，并且下面的基部支持物17、17’充当蚀刻停止层。
在该示例性方法中，如果基部支持物17、17’(包括第一区域74)包含共价附接到官能化层24、26的表面基团并且树脂层18、18’不包含共价附接到官能化层24、26的表面基团，则在形成凹入部20’之后并在暴露第一区域74之前，可以将树脂层18、18’暴露于活化，例如通过硅烷化或等离子体灰化。作为示例，五氧化二钽和和熔融二氧化硅包含可以附接到PAZAM并且可能适用于基部支持物17、17’的表面基团。另选地，如果树脂层18、18’和基部支持物17、17’(包括第一区域74)包含共价附接到官能化层24、26的表面基团，则不进行活化过程。在另外的其他示例中，如果树脂层18、18’和基部支持物17、17’都不包含共价附接到官能化层24、26的表面基团，则在暴露第一区域74之后并在沉积金属膜62之前，可以将树脂层18、18’和第一区域74暴露于活化。
如图10B所示，在树脂层18、18’和第一区域74上方沉积金属膜62，并且在金属膜62上方沉积牺牲层52并使其固化。这些过程中的每个过程可以如本文所述的那样进行。在该示例中，当施加金属膜62时，其一部分与基部支持物17、17’的第一区域74直接接触。
在该示例性方法中，顺序地干法蚀刻牺牲层52和金属膜62以暴露浅部分50中的树脂层18、18’的表面66并且暴露间隙区域22，如本文参考图10C所述。在该示例中，牺牲层52的区域53和下面的金属膜62’保留在深部分48的紧邻内壁29,I的部分中，并且金属膜62’与基部支持物17、17’的第一区域74直接接触。
如所提及的，图10A至图10C或图10A、图10D、图10B和图10C所示的方法可以继续到以下的任一者：i)图11A至图11E，ii)图12A至图12G，iii)图12A至图12D和图12H至图12J，iv)图13A至图13I，或v)图14A至图14I，或vi)图15A至图15F。现在将描述这些方法中的每种方法。
除了参考图10A至图10C或图10A、图10D、图10B和图10C描述的过程之外，图11A至图11E所示的方法通常还包括：去除树脂层14、14’、18、18’在以下位置处的部分：i)去除在多深度凹入部20’的浅部分50处的树脂层部分以形成具有与深部分48处的表面64或74直接相邻的表面78、78’的凹入区域76，以及ii)去除在间隙区域22处的树脂层部分以形成包围深部分48和凹入区域76的新间隙区域22’(图11A)；在金属膜62’、凹入区域76和新间隙区域22’上方沉积第一官能化层24(图11B)；从深部分48去除金属膜62’(图11C)；在深部分48处的表面64或74上方沉积第二官能化层26(图11D)；以及抛光新间隙区域22’(图11E)。
图11A中示出了去除树脂层14、14’、18、18’的部分以形成凹入区域76和新间隙区域22’。树脂层14、14’、18、18’可以使用本文所阐述的示例中的任何示例来干法蚀刻，例如各向异性氧等离子体、CF4等离子体或90％CF4与10％ O2等离子体的混合物。在该示例中，干法蚀刻去除例如在间隙区域22处以及在限定表面66和浅部分50的阶梯特征80处的树脂层14、14’、18、18’的暴露部分(参见图10C)。当使用树脂层14、14’时，该干法蚀刻过程可以是定时干法蚀刻，其进行所测量的时间量以产生与曾在深部分48处的表面64基本上共面的表面78(参见图11A)。在该特定示例中，表面78是凹入区域76的表面。另选地，当使用树脂层18、18’时，可以进行该干法蚀刻过程，直到到达充当蚀刻停止层的表面78’。表面78’与表面74共面(参见图11A)。在该示例中，在多深度凹入部20’的浅部分50处的树脂层18、18’的部分(例如，阶梯特征80)的去除暴露了基部支持物17、17’的表面的第二区域，其中基部支持物17、17’的表面的第二区域是凹入区域76的表面78’。如图11A所示，该干法蚀刻过程去除了树脂层14、14’、18、18’的阶梯特征80(其曾限定浅部分50)，以便产生凹入区域76。该干法蚀刻过程还去除了周边侧壁29,P的一部分。所得的结构是图11A所示的单深度凹入部20。
如图11A所示，在干法蚀刻树脂层14、14’、18、18’之后，金属膜62’保持完整。
现在参考图11B，然后该方法包括沉积官能化层24。当使用树脂层14、14’时，所施加的官能化层24定位在金属膜62’上方以及树脂层14、14’的暴露表面上方(包括表面78和新间隙区域22’上方)。当使用多层结构16、16’时，所施加的官能化层24定位在金属膜62’上方、树脂层18、18’的暴露表面上方以及基部支持物17、17’的暴露表面78’上方。官能化层24可以是本文所述的凝胶材料中的任何凝胶材料，并且可以使用任何合适的沉积技术来施加。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、14’的暴露表面或树脂层18、18’和基部支持物17、17’的暴露表面(包括表面78’)。
然后，从在树脂层14、14’、18、18’蚀刻之前曾经的深部分48去除金属膜62’。金属膜62’可以通过湿法蚀刻或剥离过程来去除，这取决于金属膜62’的材料。作为示例，可以在酸性或碱性条件下去除铝金属膜62’，可以使用FeCl3去除铜金属膜62’，可以在碘和碘化物溶液中去除铜、金或银金属膜62’，并且可以在碱性(pH)条件下去除硅金属膜62’。下面的表面64、74对于湿法蚀刻或剥离过程可以是惰性的。
如图11C所示，湿法蚀刻或剥离过程去除i)至少99％的金属膜62’和ii)其上的第一官能化层24。该过程暴露树脂层14、14’的表面64或基部支持物17、17’的表面74。
如图11D所示，然后可以在表面64或74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。
在图11E中，去除(例如，使用如参考图9H所述的抛光过程)定位在新间隙区域22’上方的官能化层24。
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10A至图10C或图10A、图10D、图10B和图10C与图11A至图11E的组合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10A至图10D或图11A至图11E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10D或图11A至图11E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。另选地，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11D或图11E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11E中示出了单组官能化层24、26，但是应当理解，可以进行参考图10A至图10C或图10A、图10D、图10B和图10C与图11A至图11E的组合来描述的方法以产生遍及树脂层14、14’、18、18’的凹入部20(各自在其中具有官能化层24、26)的阵列。
除了参考图10A至图10C或图10A、图10D、图10B和图10C(其产生金属膜62’)描述的过程之外，图12A至图12G所示的方法通常还包括：去除树脂层14’、18’在以下位置处的部分：i)去除在多深度凹入部20’的浅部分50处的树脂层部分以形成具有与深部分48处的表面64或74直接相邻的表面78、78’的凹入区域76，以及ii)去除在间隙区域22处的树脂层部分以形成包围深部分48和凹入区域76的新间隙区域22’(图12A)；在金属膜62’、凹入区域76和新间隙区域22’上方沉积第一官能化层24(图12B)；在从深部分48去除金属膜62’之前：在第一官能化层24上方沉积负性光刻胶60(图12B)；将紫外光剂量引导通过树脂层14’或另选地通过基部支持物17’，从而在凹入区域76的表面78、78’和新间隙区域22’上方形成不溶性负性光刻胶60’并且在金属膜62’上方的第一官能化层24上方形成可溶性负性光刻胶60”(图12B)；去除可溶性负性光刻胶60”(图12C)；以及从金属膜62’上方灰化第一官能化层24(图12D)；其中从深部分48去除金属膜62’涉及蚀刻金属膜62’(图12D)；并且该方法还包括在沉积第二官能化层26之前去除不溶性负性光刻胶60’(图12E)。该示例性方法还包括在深部分48处的表面64或74上方沉积第二官能化层26(图12F)；以及抛光新间隙区域22’(图12G)。
图12A中示出了去除树脂层14’、18’的部分以形成凹入区域76和新间隙区域22’。树脂层14’、18’可以使用本文所阐述的示例中的任何示例来干法蚀刻，例如各向异性氧等离子体、CF4等离子体或90％ CF4与10％ O2等离子体的混合物。在该示例中，干法蚀刻去除例如在间隙区域22处以及在限定表面66和浅部分50的阶梯特征80处的树脂层14’、18’的暴露部分(参见图10C)。当使用树脂层14’时，该干法蚀刻过程可以是定时干法蚀刻，其进行所测量的时间量以产生与曾在深部分48处的表面64基本上共面的表面78(参见图12A)。在该特定示例中，表面78是凹入区域76的表面。另选地，当使用树脂层18’时，可以进行该干法蚀刻过程，直到到达充当蚀刻停止层的基部支持物17’的表面78’。在该示例中，在多深度凹入部20’的浅部分50处的树脂层18’的部分(例如，阶梯特征80)的去除暴露了基部支持物17’的表面的第二区域，其中基部支持物17’的表面的第二区域是凹入区域76的表面78’。在这些示例中，表面78或78’至少基本上与表面64或74共面(参见图12A)。干法蚀刻过程还去除了周边侧壁29,P的一部分。所得的结构是图12A所示的单深度凹入部20。
如图12A所示，在干法蚀刻树脂层14’、18’之后，金属膜62’保持完整。
现在参考图12B，然后该方法包括沉积官能化层24。当使用树脂层14’时，所施加的官能化层24定位在金属膜62’上方以及树脂层14’的暴露表面上方(包括表面78和新间隙区域22’上方)。当使用多层结构16’时，所施加的官能化层24定位在金属膜62’上方、树脂层18’的暴露表面上方以及基部支持物17’的暴露表面78’上方。官能化层24可以是本文所述的凝胶材料中的任何凝胶材料，并且可以使用任何合适的沉积技术来施加。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’的暴露表面(包括表面78)或树脂层18’和基部支持物17’的暴露表面(包括表面78’)。
图12B还描绘了在第一官能化层24上方沉积负性光刻胶60。负性光刻胶60可以是本文所述的负性光刻胶中的任何负性光刻胶。然后将负性光刻胶60暴露于通过树脂层14’或另选地通过基部支持物17’的紫外光剂量，这在凹入区域76的表面78、78’上方以及在新间隙区域22’上方形成不溶性负性光刻胶60’，并且在定位在金属膜62’上方的第一官能化层24上方形成可溶性负性光刻胶60”。金属膜62’阻挡光到达覆盖在金属膜62’上的负性光刻胶60，因此该部分变为可溶性的。负性光刻胶60的剩余部分暴露于光，因此变为不溶性的。
图12C描绘了从(曾经的)深部分48去除可溶性负性光刻胶60”的情况。使用任何合适的显影剂去除可溶性负性光刻胶60”。用于负性光刻胶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。
在显影剂曝光之后，不溶性负性光刻胶60’保留在树脂层14’、18’蚀刻之前曾经的浅部分50和新间隙区域22’处的第一官能化层24上方。
现在参考图12D，顺序地去除第一官能化层24的一部分和金属膜62’。可以通过灰化去除第一官能化层24的定位在金属膜62’上方的部分。用于去除官能化层24的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。该过程还可以用来去除金属膜62’。另选地，可以停止该过程以保持金属膜62’完整。在这些情况下，然后从在树脂层14’、18’蚀刻之前曾经的深部分48去除金属膜62’。金属膜62’可以通过干法蚀刻过程或通过湿法蚀刻或剥离过程来去除，这取决于金属膜62’的材料。用于去除金属膜62’的干法蚀刻过程可以是使用BCl3+Cl2的反应性离子蚀刻。作为湿法蚀刻或剥离过程的示例，可以在酸性或碱性条件下去除铝金属膜62’，可以使用FeCl3去除铜金属膜62’，可以在碘和碘化物溶液中去除铜、金或银金属膜62’，并且可以在碱性(pH)条件下去除硅金属膜62’。金属膜62’的去除暴露了表面64或74。当已经使用树脂层14’时，暴露的表面是树脂层表面64。当已经使用多层结构16’时，暴露的表面是基部支持物表面74。下面的表面64、74对于湿法蚀刻或剥离过程可以是惰性的。下面的表面64、74对于干法蚀刻过程可以是惰性的，也可以不是惰性的。如果不是惰性的，则下面的表面64、74的蚀刻速率比金属膜62’的蚀刻速率慢得多，因此有效地充当蚀刻停止层。
在图12E处，在沉积第二官能化层26之前去除不溶性负性光刻胶60’。不溶性负性光刻胶60’可以通过任何合适的去除剂去除，这部分地取决于所使用的负性光刻胶60的类型。
在图12F处，然后可以在表面64或74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。
在图12G中，去除(例如，使用抛光过程)定位在新间隙区域22’上方的官能化层24。抛光过程可以如本文所述的那样(例如，参考图9H)来进行。
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10A至图10C或图10A、图10D、图10B和图10C与图12A至图12G的组合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10A至图10D或图12A至图12G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10D或图12A至图12G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12B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。另选地，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12F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12G中示出了单组官能化层24、26，但是应当理解，可以进行参考图10A至图10C或图10A、图10D、图10B和图10C与图12A至图12G的组合来描述的方法以产生遍及树脂层14’、18’的凹入部20(各自在其中具有官能化层24、26)的阵列。
除了参考图10A至图10C或图10A、图10D、图10B和图10C描述的过程之外，图12A至图12D所示并继续到图12H至图12J的方法通常还包括：去除树脂层14’、18’在以下位置处的部分：i)去除在多深度凹入部20’的浅部分50处的树脂层部分以形成具有与深部分48处的表面64或74直接相邻的表面78、78’的凹入区域76，以及ii)去除在间隙区域22处的树脂层部分以形成包围深部分48和凹入区域76的新间隙区域22’(图12A)；在金属膜62’、凹入区域76和新间隙区域22’上方沉积第一官能化层24(图12B)；在从深部分48去除金属膜62’之前：在第一官能化层24上方沉积负性光刻胶60(图12B)；将紫外光剂量引导通过树脂层14’或另选地通过基部支持物17’，从而在凹入区域76的表面78或78’和新间隙区域22’上方形成不溶性负性光刻胶60’并且在金属膜62’上方的第一官能化层24上方形成可溶性负性光刻胶60”(也见图12B)；去除可溶性负性光刻胶60”(图12C)；以及从金属膜62’上方灰化第一官能化层(图12D)；其中从深部分48去除金属膜62’涉及蚀刻金属膜62’(图12D)；其中还在不溶性负性光刻胶60’上方沉积第二官能化层26(图12H)；并且该方法还包括去除不溶性负性光刻胶60’(图12I)。该方法的该示例还涉及抛光新间隙区域22’(图12J)。
在该示例性方法中，图12A至图12D所示的过程可以如本文所述的那样进行。
然后该方法从图12A至图12D继续到图12H。在图12H处，然后可以在表面64或74和不溶性负性光刻胶60’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)。第二官能化层26不会污染被不溶性负性光刻胶60’覆盖的第一官能化层24。
在图12I处，去除不溶性负性光刻胶60’。不溶性负性光刻胶60’可以通过任何合适的去除剂去除，这部分地取决于所使用的负性光刻胶60的类型。如图12I所示，该去除过程去除i)至少99％的不溶性负性光刻胶60’和ii)其上的第二官能化层26。该去除过程留下定位在表面64或74上的第二官能化层26，并且还留下完整的第一官能化层24。官能化层24、26的这些部分保持完整，部分是因为它们共价附接到树脂层14’或18’和/或基部支持物17’。
在图12J中，去除(例如，使用如例如参考图9H所述的抛光过程)定位在新间隙区域22’上方的官能化层24。
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10A至图10C或图10A、图10D、图10B和图10C与图12A至图12D并继续到图12H至图12J的组合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10A至图10D中或图12A至图12D并继续到图12H至图12J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10D中或图12A至图12D并继续到图12H至图12J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12B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。另选地，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之后并在附加处理之前接枝(例如，在图12H中)；或在施加第二官能化层26并暴露于附加处理之后接枝(例如，在图12I或图12J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12J中示出了单组官能化层24、26，但是应当理解，可以进行参考图10A至图10C或图10A、图10D、图10B和图10C与图12A至图12D并继续到图12H至图12J的组合来描述的方法以产生遍及树脂层14’、18’的凹入部20(各自在其中具有官能化层24、26)的阵列。
除了参考图10A至图10C或图10A、图10D、图10B和图10C(其产生金属膜62’)描述的过程之外，图13A至图13I所示的方法通常还包括：去除树脂层14’、18’在以下位置处的部分：i)去除在多深度凹入部20’的浅部分50处的树脂层部分以形成具有与深部分48处的表面64或74直接相邻的表面78、78’的凹入区域76，以及ii)去除在间隙区域22处的树脂层部分以形成包围深部分48和凹入区域76的新间隙区域22’(图13A)；在金属膜62’、凹入区域76和新间隙区域22’上方沉积第一官能化层24(图13B)；在从深部分48去除金属膜62’之前：在第一官能化层24上方沉积正性光刻胶56(图13B)；将紫外光剂量引导通过树脂层14’或另选地通过基部支持物17’，从而在金属膜62’上方的第一官能化层24上方形成不溶性正性光刻胶56’并且在凹入区域76的表面78、78’和新间隙区域22’上方形成可溶性正性光刻胶56”(图13B)；去除可溶性正性光刻胶56”(图13C)；从凹入区域76的表面78、78’和新间隙区域22’灰化第一官能化层24(图13D)；其中第二官能化层26在深部分48处的表面64、74上方的沉积涉及在不溶性正性光刻胶56’、凹入区域76的表面78、78’和新间隙区域22’上方沉积第二官能化层26(图13E)；以及去除不溶性正性光刻胶56’(图13F)；以及在从深部分48去除金属膜62’之后，该方法还包括增加第一官能化层24与深部分48处的表面64之间或者第一官能化层24与基部支持物17’的表面的第一区域74之间的粘附性(图13G)。
图13A中示出了去除树脂层14’、18’的部分以形成凹入区域76和新间隙区域22’。树脂层14’、18’可以使用本文所阐述的示例中的任何示例来干法蚀刻，例如各向异性氧等离子体、CF4等离子体或90％ CF4与10％ O2等离子体的混合物。在该示例中，干法蚀刻去除例如在间隙区域22处以及在限定表面66和浅部分50的阶梯特征80处的树脂层14’、18’的暴露部分(参见图10C)。当使用树脂层14’时，该干法蚀刻过程可以是定时干法蚀刻，其进行所测量的时间量以产生与曾在深部分48处的表面64或74基本上共面的表面78(参见图13A)。在该特定示例中，表面78是凹入区域76的表面。另选地，当使用树脂层18’时，可以进行该干法蚀刻过程，直到到达充当蚀刻停止层的基部支持物17’的表面78’。表面78’与表面74共面(参见图13A)。在该示例中，在多深度凹入部20’的浅部分50处的树脂层18’的部分(例如，阶梯特征80)的去除暴露了基部支持物17’的表面的第二区域，其中基部支持物17’的表面的第二区域是凹入区域76的表面78’。该干法蚀刻过程还去除了周边侧壁29,P的一部分。所得的结构是图13A所示的单深度凹入部20。
如图13A所示，在干法蚀刻树脂层14’、18’之后，金属膜62’保持完整。
现在参考图13B，然后该方法包括沉积官能化层24。当使用树脂层14’时，所施加的官能化层24定位在金属膜62’上方以及树脂层14’的暴露表面上方(包括表面78和新间隙区域22’上方)。当使用多层结构16’时，所施加的官能化层24定位在金属膜62’上方、树脂层18’的暴露表面上方以及基部支持物17’的暴露表面78’上方。官能化层24可以是本文所述的凝胶材料中的任何凝胶材料，并且可以使用任何合适的沉积技术来施加。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’的暴露表面或树脂层18’和基部支持物17’的暴露表面(包括表面78’)。
图13B还描绘了在第一官能化层24上方沉积正性光刻胶56。正性光刻胶56可以是本文所述的正性光刻胶中的任何正性光刻胶。然后将正性光刻胶56暴露于通过树脂层14’或另选地通过基部支持物17’的紫外光剂量，这在金属膜62’和深部分48处的第一官能化层24上方形成不溶性正性光刻胶56’，并且在凹入区域76的表面78、78’和新间隙区域22’上方形成可溶性正性光刻胶56”。金属膜62’阻挡光到达覆盖在金属膜62’上的正性光刻胶56，因此该部分变为不溶性的。正性光刻胶56的剩余部分暴露于光，因此变为可溶性的。
图13C描绘了从凹入区域76的表面78、78’上方以及从新间隙区域22’上方去除可溶性正性光刻胶56”的情况。使用任何合适的显影剂去除可溶性正性光刻胶56”。用于正性光刻胶56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。
在显影剂曝光之后，不溶性正性光刻胶56’保留在定位于树脂层14’、18’蚀刻之前曾经的深部分48处的第一官能化层24上方的金属膜62’上方。
图13D描绘了从凹入区域76的表面78、78’和新间隙区域22’灰化第一官能化层24。该灰化可以如本文所述的那样进行，并且去除第一官能化层24以暴露凹入区域76的表面78、78’和新间隙区域22’。不溶性正性光刻胶56’不易受到灰化过程的影响，因此不溶性光刻胶56’、第一官能化层24和金属膜62’在灰化过程之后保留在曾经的深部分48中。
现在参考图13E，然后可以在表面78、78’、新间隙区域22’和不溶性正性光刻胶56’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)。第二官能化层26不会污染被不溶性正性光刻胶56’覆盖的第一官能化层24。
现在参考图13F，去除不溶性正性光刻胶56’。不溶性正性光刻胶56’可以通过任何合适的去除剂去除，这部分地取决于所使用的正性光刻胶56的类型。如图13F所示，该去除过程去除i)至少99％的不溶性正性光刻胶56’和ii)其上的第二官能化层26。该去除过程留下定位在表面78、78’和新间隙区域22’上方的第二官能化层26。官能化层26的这些部分保持完整，部分是因为它们共价附接到树脂层14’或18’和/或基部支持物17’。
图13G描绘了从在树脂层14’、18’蚀刻之前曾经的深部分48去除金属膜62’的情况。金属膜62’可以通过湿法蚀刻过程来去除，这取决于金属膜62’的材料。在一个示例中，可以通过暴露于1-2％ KOH溶液或碳酸钠缓冲液(pH～10)约3至5分钟来蚀刻金属膜62’(例如，具有约30nm厚度的铝)，而无需包括搅拌或超声处理的机械应力。可以通过稀释蚀刻剂并增加该过程的持续时间来减慢蚀刻过程，这可以改善官能化层24的保留。金属膜62’的去除并不去除沉积在曾经的深部分48处的金属膜62’上方的第一官能化层24，而是暴露表面64、74。下面的表面64、74对于湿法蚀刻过程也可以是惰性的。
如图13G所描绘，金属膜62’去除在表面64、74与第一官能化层24之间产生了间隙。可以执行多种方法来增加第一官能化层24与深部分48处的树脂层14’的表面64或基部支持物17’的表面的第一区域74之间的粘附性。这些方法还可以改善第一官能化层24与周边29,P的剩余部分之间的粘附性。
以下是可以用于增加第一官能化层24与树脂层14’的表面64之间的粘附性的方法的示例。
在一个示例中，增加第一官能化层24与深部分48处的表面64之间的粘附性涉及加热第一官能化层24和深部分48处的表面64。加热可以加快第一官能化层24与下面的表面64之间的共价结合。在一个示例中，加热可以在约55℃至约65℃范围内的温度下进行约25分钟至约35分钟范围内的时间。在另一个示例中，加热可以在约60℃的温度下进行约30分钟的时间。
在另一个示例中，增加第一官能化层24与深部分48处的表面64之间的粘附性涉及在第一官能化层24和第二官能化层26上方施加保护涂层(未示出)；加热第一官能化层24和深部分48处的表面64；以及去除保护涂层。可以使用包含至多约15％(质量体积比)水溶性材料的水溶液产生保护涂层，该水溶性材料选自由以下项组成的组：聚乙烯醇/聚乙二醇接枝共聚物(其一个示例包括IR，可购自BASF Corp.)、蔗糖、聚丙烯酰胺、葡聚糖(例如，分子量为200,000Da)、聚丙烯酰胺(例如，分子量为40,000Da、200,000Da等)、聚乙二醇、乙二胺四乙酸钠盐(即，EDTA)、三(羟甲基)氨基甲烷与乙二胺四乙酸、(三(2-羧乙基)膦)、三(3-羟丙基三唑甲基)胺、红菲咯啉二磺酸二钠盐、羟基官能聚合物、甘油或柠檬酸钠盐水。可以使用任何合适的沉积技术来施加水溶液。在施加水溶液之后，可以对其进行加热以蒸发水并形成保护涂层。然后可以通过暴露于水来去除保护涂层。
在又一个示例中，增加第一官能化层24与深部分48处的表面64之间的粘附性涉及使深部分48处的表面64选择性地硅烷化。对于选择性硅烷化，可以使用包含可与第一官能化层24的官能团附接的官能团和可与表面64附接的官能团的硅烷。合适的硅烷的示例包括氨基硅烷、炔基硅烷和降冰片烯硅烷。氨基硅烷或炔基硅烷可与官能化层24的叠氮化物官能团附接。降冰片烯硅烷可分别与官能化层的叠氮化物官能团或四嗪附接。氨基硅烷的示例可包括(3-氨基丙基)三甲氧基硅烷)(APTMS)、(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷)(APTES)、N-(6-氨基己基)氨基甲基三乙氧基硅烷(AHAMTES)、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷(AEAPTES)和N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷(AEAPTMS)，它们中的每一种均购自Gelest。炔基硅烷可包括环炔烃不饱和部分，诸如O-炔丙基)-N-(三乙氧基甲硅烷基丙基)氨基甲酸酯、环辛炔、环辛炔衍生物或双环壬炔(例如，双环[6.1.0]壬-4-炔或其衍生物、双环[6.1.0]壬-2-炔或双环[6.1.0]壬-3-炔)。降冰片烯硅烷可以是降冰片烯衍生物，例如取代碳原子之一而包含氧或氮的(杂)降冰片烯。降冰片烯硅烷的示例包括[(5-双环[2.2.1]庚-2-烯基)乙基]三甲氧基硅烷。
将硅烷引入到官能化层24可吸取(例如，吸收)的水溶液中，并且在硅烷与相应官能团之间发生适当反应。硅烷水溶液可以使用任何合适的技术来施加，例如气相沉积(例如，YES方法)、旋涂或本文所公开的其他沉积方法。
以下是可以用于增加第一官能化层24与基部支持物17’的表面的第一区域74之间的粘附性的方法的示例。
增加第一官能化层24与基部支持物17’的表面的第一区域74之间的粘附性的方法的一个示例涉及加热第一官能化层24和基部支持物17’的表面的第一区域74。该过程可以如本文所述的那样进行。
增加第一官能化层24与基部支持物17’的表面的第一区域74之间的粘附性的方法的另一个示例涉及：在第一官能化层和第二官能化层上方施加保护涂层；加热第一官能化层24和基部支持物17’的表面的第一区域74；以及去除保护涂层。该过程可以如本文所述的那样进行。
增加第一官能化层24与基部支持物17’的表面的第一区域74之间的粘附性的方法的又一个示例涉及使基部支持物17’的表面的第一区域74选择性地硅烷化。该过程可以如本文所述的那样进行。
在增加第一官能化层24与表面64或基部支持物17’的表面的第一区域74之间的粘附性的方法的示例中的任何示例中，使第一官能化层24与表面64或第一区域74直接接触。该方法还可以将官能化层24共价附接到表面64或第一区域74。所得结构在图13H中示意性地示出。图13H描绘了凹入部20，其中第一官能化层24与表面64或基部支持物17’的第一区域74直接接触，并且第二官能化层26与第一官能化层26相邻。
在图13I中，去除(例如，使用如例如参考图9H所述的抛光过程)定位在新间隙区域22’上方的官能化层26。
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10A至图10C或图10A、图10D、图10B和图10C与图13A至图13I的组合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10A至图10D或图13A至图13I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10D或图13A至图13I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13B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。另选地，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之后并在后续处理之前(例如，在图13E中)或在施加并处理第二官能化层26之后(例如，在图13F、图13H或图13I中)接枝，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13I中示出了单组官能化层24、26，但是应当理解，可以进行参考图10A至图10C或图10A、图10D、图10B和图10C与图13A至图13I的组合来描述的方法以产生遍及树脂层14’、18’的凹入部20(各自在其中具有官能化层24、26)的阵列。
除了参考图10A至图10C或图10A、图10D、图10B和图10C(其产生金属膜62’)描述的过程之外，图14A至图14I所示的方法通常还包括：去除树脂层在以下位置处的部分：i)去除在多深度凹入部20’的浅部分50处的树脂层部分以形成具有与深部分48处的表面64、74直接相邻的表面78、78’的凹入区域76，以及ii)去除在间隙区域22处的树脂层部分以形成包围深部分48和凹入区域76的新间隙区域22’(图14A)；在金属膜62’、凹入区域76和新间隙区域22’上方沉积第一官能化层24(图14B)；在第一官能化层24上方沉积正性光刻胶56(图14B)；将紫外光剂量引导通过树脂层14’或另选地通过基部支持物17’和树脂层18’，从而在金属膜62’上方的第一官能化层24上方形成不溶性正性光刻胶56’并且在凹入区域76的表面78、78’和新间隙区域22’上方形成可溶性正性光刻胶56”；去除可溶性正性光刻胶56”(图14C)；从凹入区域76的表面78、78’和新间隙区域22’灰化第一官能化层24(图14D)；去除不溶性正性光刻胶56’(图14E)；从深部分48湿法蚀刻金属膜62’，由此金属膜62’上方的第一官能化层24保持完整(图14F)；增加第一官能化层24与深部分48处的表面64、74之间的粘附性(图14G)；在凹入区域76的表面78、78’和新间隙区域22’上方沉积第二官能化层26(图14H)；以及抛光新间隙区域22’(图14I)。
图14A中示出了去除树脂层14’、18’的部分以形成凹入区域76和新间隙区域22’。树脂层14’、18’可以使用本文所阐述的示例中的任何示例来干法蚀刻，例如各向异性氧等离子体、CF4等离子体或90％ CF4与10％ O2等离子体的混合物。在该示例中，干法蚀刻去除例如在间隙区域22处以及在限定表面66和浅部分50的阶梯特征80处的树脂层14’、18’的暴露部分(参见图10C)。当使用树脂层14’时，该干法蚀刻过程可以是定时干法蚀刻，其进行所测量的时间量以产生与曾在深部分48处的表面64基本上共面的表面78(参见图14A)。在该特定示例中，该表面是凹入区域76的表面78。另选地，当使用树脂层18’时，可以进行该干法蚀刻过程，直到到达充当蚀刻停止层的基部支持物17’的表面78’。表面78’与表面74共面(参见图14A)。在该示例中，在多深度凹入部20’的浅部分50处的树脂层18’的部分(例如，阶梯特征80)的去除暴露了基部支持物17’的表面的第二区域，其中基部支持物17’的表面的第二区域是凹入区域76的表面78’。如图14A所示，该干法蚀刻过程去除了树脂层14’、18’的阶梯特征80(其曾限定浅部分50)，以便产生凹入区域76。该干法蚀刻过程还去除了周边侧壁29,P的一部分。所得的结构是图14A所示的单深度凹入部20。
如图14A所示，在干法蚀刻树脂层14’、18’之后，金属膜62’保持完整。
现在参考图14B，然后该方法包括沉积官能化层24。当使用树脂层14’时，所施加的官能化层24定位在金属膜62’上方以及树脂层14’的暴露表面上方(包括表面78和新间隙区域22’上方)。当使用多层结构16’时，所施加的官能化层24定位在金属膜62’上方、树脂层18’的暴露表面上方以及基部支持物17’的暴露表面78’上方。官能化层24可以是本文所述的凝胶材料中的任何凝胶材料，并且可以使用任何合适的沉积技术来施加。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’的暴露表面或树脂层18’和基部支持物17’的暴露表面(包括表面78’)。
图14B还描绘了在第一官能化层24上方沉积正性光刻胶56。正性光刻胶56可以是本文所述的正性光刻胶中的任何正性光刻胶。然后将正性光刻胶56暴露于通过树脂层14’或基部支持物17’和树脂层18’的紫外光剂量，这在金属膜62’和(曾经的)深部分48处的第一官能化层24上方形成不溶性正性光刻胶56’，并且在凹入区域76的表面78、78’和新间隙区域22’上方形成可溶性正性光刻胶56”。金属膜62’阻挡光到达覆盖在金属膜62’上的正性光刻胶56，因此该部分变为不溶性的。不溶性正性光刻胶56’在图14C中示出。正性光刻胶56的剩余部分暴露于光，因此变为可溶性的。图14C还描绘了从凹入区域76的表面78、78’和新间隙区域22’去除可溶性正性光刻胶56”的情况。使用本文所述用于正性光刻胶56的任何合适的显影剂去除可溶性正性光刻胶56”。
在显影剂曝光之后，不溶性正性光刻胶56’保留在定位于树脂层14’、18’蚀刻之前曾经的深部分48处的第一官能化层24上方的金属膜62’上方。
图14D描绘了从凹入区域76的表面78、78’和新间隙区域22’灰化第一官能化层24。该灰化可以如本文所述的那样进行，并且去除第一官能化层24以暴露凹入区域76的表面78、78’和新间隙区域22’。不溶性正性光刻胶56’不易受到灰化过程的影响，因此不溶性正性光刻胶56’、第一官能化层24和金属膜62’在灰化过程之后保留在曾经的深部分48中。
现在参考图14E，例如利用剥离过程去除不溶性正性光刻胶56’。剥离过程可以用任何合适的去除剂进行，这部分地取决于所使用的正性光刻胶56的类型。第一官能化层24和金属膜62’保持完整，并且不与不溶性正性光刻胶56’一起被去除，因为层24和膜62’对于去除剂是惰性的。
图14F描绘了从在树脂层14’、18’蚀刻之前曾经的深部分48去除金属膜62’的情况。金属膜62’可以通过湿法蚀刻过程来去除，这取决于金属膜62’的材料。在一个示例中，可以通过暴露于1-2％ KOH溶液或碳酸钠缓冲液(pH～10)约3至5分钟来蚀刻金属膜62’(例如，具有约30nm厚度的铝)，而无需包括搅拌或超声处理的机械应力。可以通过稀释蚀刻剂并增加该过程的持续时间来减慢蚀刻过程，这可以改善官能化层24的保留。金属膜62’的去除并不去除沉积在曾经的深部分48处的金属膜62’上方的第一官能化层24，而是暴露表面64、74。下面的表面64、74对于湿法蚀刻过程可以是惰性的。
如图14F所描绘，金属膜62’去除在表面64、74与第一官能化层24之间产生了间隙。可以执行多种方法来增加第一官能化层24与深部分48处的树脂层14’的表面64或基部支持物17’的表面的第一区域74之间的粘附性。这些方法还可以改善第一官能化层24与周边29,P的剩余部分之间的粘附性。可以使用参考图13系列图描述的用于增加粘附性的方法中的任何方法。
在增加第一官能化层24与表面64或基部支持物17’的表面的第一区域74之间的粘附性的方法的示例中的任何示例中，使第一官能化层24与表面64或第一区域74直接接触。该方法还可以将官能化层24共价附接到表面64或第一区域74。所得结构在图14G中示意性地示出。图14G描绘了凹入部20，其中第一官能化层24与表面64或基部支持物17’的第一区域74直接接触。
现在参考图14H，然后可以在表面78、78’和新间隙区域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在如本文所述的高离子强度下施加，因此不会污染第一官能化层24。
在图14I中，去除(例如，使用如例如参考图9H所述的抛光过程)定位在新间隙区域22’上方的官能化层26。
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10A至图10C或图10A、图10D、图10B和图10C与图14A至图14I的组合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10A至图10D或图14A至图14I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10D或图14A至图14I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14B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。另选地，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14H或图14I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14I中示出了单组官能化层24、26，但是应当理解，可以进行参考图10A至图10C或图10A、图10D、图10B和图10C与图14A至图14I的组合来描述的方法以产生遍及树脂层14’、18’的凹入部20(各自在其中具有官能化层24、26)的阵列。
图10A至图10C或图10A、图10D、图10B和图10C与图15A至图15F结合描述的方法通常包括：在树脂层14’、18’上方形成金属膜62，该树脂层包括由间隙区域22分开的多个多深度凹入部20’，每个多深度凹入部20’包括由树脂层14’、18’限定的深部分48和与深部分48相邻的浅部分50(图10B所示)；在金属膜62上方形成牺牲层52(图10B)；顺序地干法蚀刻牺牲层52和金属膜62以暴露浅部分50和间隙区域22(这形成金属膜62’，图10C)；剥离牺牲层52以暴露金属膜62’(图15A)；在金属膜62’和间隙区域22上方以及在浅部分50中沉积第一官能化层24(图15A)；在第一官能化层24上方沉积负性光刻胶60(图15A)；将紫外光剂量引导通过树脂层14’、18’，从而在间隙区域22上方和浅部分50中形成不溶性负性光刻胶60’并且在金属膜62’上方的第一官能化层24上方形成可溶性负性光刻胶60”(图15B)；从金属膜62’上方灰化第一官能化层24(图15C)；从深部分48灰化金属膜62’(图15C)；在不溶性负性光刻胶60’上方和深部分48中沉积第二官能化层26(图15D)；剥离不溶性负性光刻胶60’(图15E)；以及从间隙区域22抛光第一官能化层24(图15F)。
可以在树脂层14’上方或另选地在基部支持物17’和树脂层18’上方形成金属膜62’(图10C所示)，如本文分别参考图10A至图10C或图10A、图10D、图10B和图10C所述。可以使用参考这些附图描述的材料和方法中的任何材料和方法。
然后该方法继续到图15A，该图描绘了若干过程，包括去除牺牲层52以暴露深部分48中的金属膜62’、施加第一官能化层24以及施加负性光刻胶60。
可以通过剥离过程去除牺牲层52(图10C所示)。剥离过程可以用任何合适的去除剂进行，这部分地取决于所使用的牺牲层52的类型。在去除牺牲层52时，暴露下面的金属膜62’。
图15A描绘了在金属膜62’上方、在间隙区域22上方以及在浅部分50上方沉积的第一官能化层24。当使用树脂层14’时，所施加的官能化层24定位在金属膜62’上方以及树脂层14’的暴露表面上方(包括表面66和间隙区域22上方)。当使用多层结构16’时，所施加的官能化层24还定位在金属膜62’上方以及树脂层18’的暴露表面上方(包括表面66和间隙区域22上方)。官能化层24可以是本文所述的凝胶材料中的任何凝胶材料，并且可以使用任何合适的沉积技术来施加。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’的暴露表面。
图15A还描绘了在第一官能化层24上方沉积的负性光刻胶60。负性光刻胶60可以是本文所述的负性光刻胶中的任何负性光刻胶。然后将沉积的负性光刻胶60暴露于通过树脂层14’或另选地基部支持物17’和树脂层18’的紫外光剂量，从而在间隙区域22上方和浅部分50中形成不溶性负性光刻胶60’，并且在金属膜62’上方的第一官能化层24上方形成可溶性负性光刻胶60”。金属膜62’阻挡光到达覆盖在金属膜62’上的负性光刻胶60，因此该部分变为可溶性的。然后使用本文所述的用于负性光刻胶60的任何合适的显影剂去除可溶性负性光刻胶60”。
在显影剂曝光之后，不溶性负性光刻胶60’保留在浅部分50和间隙区域22处的第一官能化层24上方。不溶性负性光刻胶60’在图15B中示出。
然后该方法继续到图15C，该图描绘了若干过程，包括顺序地去除第一官能化层24和金属膜62’以暴露树脂层14’的表面64或基部支持物17’的表面74。
图15C描绘了从定位在深部分48的表面64、74上方的金属膜62’去除第一官能化层24的情况。如图所描绘，还从限定深部分48的周边29,P的一部分去除第一官能化层24。可以通过灰化过程去除第一官能化层24。灰化过程可以如本文所述的那样进行，并且去除第一官能化层24以暴露金属膜62’。不溶性负性光刻胶60’不易受到灰化过程的影响，因此不溶性负性光刻胶60’和下面的第一官能化层24在灰化过程之后保留在浅部分50中和间隙区域22上方。
图15C还描绘了从深部分48去除金属膜62’的情况。金属膜62’可以通过湿法蚀刻或剥离过程来去除，这取决于金属膜62’的材料。作为示例，可以在酸性或碱性条件下去除铝金属膜62’，可以使用FeCl3去除铜金属膜62’，可以在碘和碘化物溶液中去除铜、金或银牺牲层，并且可以在碱性(pH)条件下去除硅金属膜62’。当使用树脂层14’时，金属膜62’的去除暴露了深部分48处的树脂层14’的表面64。当使用树脂层18’时，金属膜62’的去除暴露了深部分48处的基部支持物17’的表面74。金属膜62’的去除还暴露了限定深部分48的周边29,P的剩余部分以及内壁29,I。
图15D描绘了第二官能化层26的沉积，该第二官能化层被施加在暴露表面64、74和不溶性负性光刻胶60’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)。第二官能化层26不会污染被不溶性负性光刻胶60’覆盖的第一官能化层24。
现在参考图15E，通过剥离过程去除不溶性负性光刻胶60’。剥离过程可以是本文所述的任何合适的剥离过程。剥离过程涉及将不溶性负性光刻胶60’暴露于用于所使用的负性光刻胶60的类型的合适去除剂。如图15E所示，该去除过程去除i)至少99％的不溶性负性光刻胶60’和ii)其上的第二官能化层26。该去除过程留下定位在表面64或74上的第二官能化层26，并且还留下完整的第一官能化层24。官能化层24、26的这些部分保持完整，部分是因为它们共价附接到树脂层14’或18’和/或基部支持物17’。
在图15F中，去除(例如，使用如例如参考图9H所述的抛光过程)定位在间隙区域22上方的官能化层24。
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。
如图15F所描绘，官能化层24定位在多深度凹入部20’的一半上(在浅部分50和周边29,P的相邻部分处)，并且官能化层26定位在多深度凹入部20’的另一半上(在深部分48和周边29,P的相邻部分处)。因此，消除了挂锁样构象33。
虽然未示出，但是图10A至图10C或图10A、图10D、图10B和图10C与图15A至图15F的组合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10A至图10D或图15A至图15F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10D或图15A至图15F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15A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。另选地，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之后立即接枝(例如，在图15D中)；或在不溶性负性光刻胶60’去除之后立即接枝(例如，在图15E或图15F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15F中示出了单组官能化层24、26，但是应当理解，可以进行参考图10A至图10C或图10A、图10D、图10B和图10C与图15A至图15F的组合来描述的方法以产生遍及树脂层14’、18’的凹入部20’(各自在其中具有官能化层24、26)的阵列。
使用变化厚度的方法
本文所公开的方法的其他示例使用具有变化的厚度和UV透射特性的树脂层来产生用于使光刻胶51图案化的掩模，该光刻胶继而用于使官能化层24、26图案化。
图16A至图16M中示出了这些方法的两个示例，其中一个示例包括图16A至图16H，并且另一示例包括图16A至图16C以及图16I至图16M。
在从图16A至图16C的一系列图中，所示方法通常包括：在树脂层14’、18’上方沉积第一官能化层24，该树脂层包括由间隙区域22分开的多个多深度凹入部20’，每个多深度凹入部20’包括深部分48和与深部分48相邻的浅部分50(图16B)；在第一官能化层24上方沉积光刻胶51(图16C)；以及将紫外光剂量引导通过树脂层14’、18’，由此光刻胶51的第一部分产生不溶性光刻胶51’并且第二部分变成可溶性光刻胶51”(图16C)。
该方法的一个示例继续到图16D至图16H，其包括：去除可溶性光刻胶51”，从而暴露第一官能化层24的一部分(图16D)；去除第一官能化层24的该部分，从而暴露树脂层14’、18’的一部分(图16E)；在不溶性光刻胶51’上方以及在树脂层14’、18’的暴露部分上方沉积第二官能化层26(图16F)；去除不溶性光刻胶51’，从而暴露第一官能化层24(图16G)；以及从间隙区域22抛光第一官能化层24或第二官能化层26(图16H)。
在该具体系列中，图16A至图16H所示的方法描绘了光刻胶51是正性光刻胶56的情况；并且作为紫外光剂量的结果，在浅部分50和间隙区域22中的正性光刻胶56变成不溶性光刻胶51’、56’，并且在深部分48中的正性光刻胶56变成可溶性光刻胶51”；在去除可溶性光刻胶51”时暴露深部分48；在深部分48中和在不溶性光刻胶51’、56’上方沉积第二官能化层26；不溶性光刻胶51’、56’的去除暴露了浅部分50中和间隙区域22上方的第一官能化层24；并且抛光从间隙区域22去除第一官能化层24。
图16A描绘了多深度凹入部20’，其具有深部分48和与深部分48相邻的浅部分50。多深度凹入部20’限定在单层基部支持物14’或多层结构16’的树脂层18’中，如本文所述。因此，在该方法的整个描述中，术语“树脂层”可称为“树脂层14’、18’”。图16A至图16M中未示出多层结构16’的下面的基部支持物17’。
如所提及的，树脂层14’、18’具有变化的厚度和UV透射特性以产生用于使光刻胶51图案化的掩模。在该示例中，深部分48覆盖在具有第一厚度t1的第一树脂部分88上，并且间隙区域22覆盖在具有大于第一厚度t1的第二厚度t2的第二树脂部分90上。第一厚度t1被选择为允许UV光透过第一树脂部分88处的树脂层14’、18’，并且第二厚度t2被选择为阻挡UV光透过第二树脂部分90处的树脂层14’、18’。浅部分50覆盖在具有第三厚度t3的第三树脂部分92上。第三厚度t3被选择为阻挡UV光透过第三树脂部分92处的树脂层14’、18’。当蚀刻、压印等多深度凹入部20’时，获得变化的厚度t1、t2、t3。
图16B描绘了在多深度凹入部20’和间隙区域22上方沉积第一官能化层24。在树脂层14’或另选地树脂层18’上方沉积第一官能化层24。官能化层24可以是本文所述的凝胶材料中的任何凝胶材料，并且可以使用任何合适的沉积技术来施加。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’的暴露表面，诸如深部分48的表面64、浅部分50的表面66和间隙区域22。
图16C描绘了光刻胶51的沉积。光刻胶51可以是本文所述的光刻胶中的任何光刻胶，即正性光刻胶56或负性光刻胶60。然后将紫外光引导通过树脂层14’或基部支持物17’(未示出)和树脂层18’的背面以使光刻胶51图案化并产生不溶性光刻胶51’或可溶性光刻胶51”。如本文所述，基部支持物17’在使用时能够透射用于背面曝光的UV光。
在该方法的该具体示例中，光刻胶51是正性光刻胶56。正如所述，第一厚度t1被选择为允许UV光透过树脂层14’、18’，并且第二厚度t2和第三厚度t3被选择为阻挡UV光透过树脂层14’、18’。因此，覆盖在第一树脂部分88上的光刻胶51、56的部分由于暴露于UV光而变为可溶性的，并且覆盖在第二树脂部分90和第三树脂部分92上的光刻胶51、56的部分由于没有暴露于UV光而变为不溶性的。换句话说，当暴露于紫外光剂量时，不溶性光刻胶51、56’形成在浅部分50和间隙区域22上方，并且可溶性光刻胶51”形成在深部分48上方并被去除(参见图16D)。
如所指出的，图16D还描绘了可溶性光刻胶51”的去除。使用本文所述用于正性光刻胶56的任何合适的显影剂去除可溶性光刻胶51”。可溶性光刻胶51”的去除暴露了深部分48中的第一官能化层24。
图16E描绘了去除第一官能化层24的该部分，从而暴露树脂层14’、18’的一部分。可以通过灰化去除官能化层24，如图14D所述。灰化过程去除了第一官能化层24以暴露深部分48的表面64。不溶性光刻胶51’、56’不易受到灰化过程的影响，因此不溶性光刻胶51’、56’和下面的第一官能化层24在灰化过程之后保留在浅部分50中和间隙区域22上方。
图16F描绘了在不溶性光刻胶51’和深部分48的暴露表面64上方沉积的第二官能化层26。第二官能化层26可以是本文所述的凝胶材料中的任何凝胶材料，并且可以使用任何合适的技术来沉积。第二官能化层26不会污染被不溶性光刻胶51’、56’覆盖的第一官能化层24。
图16G描绘了不溶性光刻胶51’、56’的去除。可以通过剥离过程去除不溶性光刻胶51’、56’。剥离过程可以是本文所述的任何合适的剥离过程，并且可以涉及将不溶性光刻胶51’、56’暴露于用于所使用的正性光刻胶56的类型的合适去除剂。如图16G所示，该去除过程去除i)至少99％的不溶性光刻胶51’、56’和ii)其上的第二官能化层26。该去除过程留下定位在表面64上的第二官能化层26，并且还留下完整的第一官能化层24。官能化层24、26的这些部分保持完整，部分是因为它们共价附接到树脂层14’或18’。
图16H描绘了去除(例如，使用如例如参考图9H所述的抛光过程)定位在间隙区域22上方的官能化层24。
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。
如图16H所描绘，官能化层24定位在多深度凹入部20’的一半上(在浅部分50和周边侧壁29,P的相邻部分处)，并且官能化层26定位在多深度凹入部20’的另一半上(在深部分48和周边侧壁29,P的相邻部分处)。因此，消除了挂锁样构象33。
虽然未示出，但是图16A至图16H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16H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16H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16B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。另选地，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之后立即接枝(例如，在图16F中)；或在不溶性光刻胶51’去除之后立即接枝(例如，在图16G或图16H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16H中示出了单组官能化层24、26，但是应当理解，可以进行参考图16A至图16H描述的方法以产生遍及树脂层14’、18’的凹入部20’(各自在其中具有官能化层24、26)的阵列。
除了参考图16A至图16C描述的过程之外，该方法的另一示例还继续到图16I至图16M。在该方法中，去除可溶性光刻胶51”，从而暴露第一官能化层24的一部分(图16I)；去除第一官能化层24的该部分，从而暴露树脂层14’、18’的一部分(图16J)；在不溶性光刻胶51’上方以及在树脂层14’、18’的暴露部分上方沉积第二官能化层26(图16K)；去除不溶性光刻胶51’，从而暴露第一官能化层24(图16L)；以及从间隙区域22抛光第一官能化层24或第二官能化层26(图16M)。
在该具体系列中，图16A至图16C所示并继续到图16I至图16M的方法描绘了光刻胶51是负性光刻胶60的情况；并且作为紫外光剂量的结果，深部分48中的负性光刻胶60变成不溶性光刻胶51’、60’，并且浅部分50中和间隙区域22上方的负性光刻胶60变成可溶光刻胶51”、60”；在去除可溶性光刻胶51”、60”时，暴露浅部分50和间隙区域22；在浅部分50、间隙区域22和不溶性光刻胶51’、60’上方沉积第二官能化层26；不溶性光刻胶51’、60’的去除暴露了深部分48中的第一官能化层24；并且抛光从间隙区域22去除第二官能化层26。
图16A至图16B的系列中所描绘的方法的步骤可以如本文所述的那样进行。
图16C描绘了光刻胶51的沉积。光刻胶51可以是本文所述的光刻胶中的任何光刻胶，即正性光刻胶56或负性光刻胶60。然后将紫外光引导通过树脂层14’或基部支持物17’(未示出)和树脂层18’的背面以使光刻胶51图案化并产生不溶性光刻胶51’或可溶性光刻胶51”。如本文所述，基部支持物17’在使用时能够透射用于背面曝光的UV光。
在从图16I至图16M的方法的具体示例中，光刻胶51是负性光刻胶60。正如所述，第一厚度t1被选择为允许UV光透过树脂层14’、18’，并且第二厚度t2和第三厚度t3被选择为阻挡UV光透过树脂层14’、18’。因此，覆盖在第一树脂部分88上的光刻胶51、60的部分由于暴露于UV光而变为不溶性的，并且覆盖在第二树脂部分90和第三树脂部分92上的光刻胶51、60的部分由于没有暴露于UV光而变为可溶性的。换句话说，当暴露于紫外光剂量时，不溶性光刻胶60’形成在深部分48上方，并且可溶性光刻胶60”形成在浅部分50和间隙区域22上方并被去除(参见图16I)。
如所提及的，图16I还描绘了可溶性光刻胶51”、60”的去除。使用本文所述用于负性光刻胶60的任何合适的显影剂去除可溶性光刻胶51”、60”。可溶性光刻胶51”、60”的去除暴露了浅部分50中和间隙区域22上的第一官能化层24。
图16J描绘了去除第一官能化层24的该部分，从而暴露树脂层14’、18’的一部分。可以通过灰化去除官能化层24，如图14D所述。灰化过程去除了第一官能化层24以暴露浅部分50的表面66和间隙区域22。不溶性光刻胶51’、60’不易受到灰化过程的影响，因此不溶性光刻胶51’、60’和下面的第一官能化层24在灰化过程之后保留在深部分48中。
图16K描绘了在不溶性光刻胶51’、60’和浅部分50的暴露表面66上方沉积的第二官能化层26。第二官能化层26可以是本文所述的凝胶材料中的任何凝胶材料，并且可以使用任何合适的技术来沉积。第二官能化层26不会污染被不溶性光刻胶51’、60’覆盖的第一官能化层24。
图16L描绘了不溶性光刻胶51’、60’的去除。可通过剥离过程去除不溶性光刻胶51’、60’。剥离过程可以是本文所述的任何合适的剥离过程，并且可以涉及用于所使用的负性光刻胶60的类型的合适去除剂。如图16L所示，该去除过程去除i)至少99％的不溶性光刻胶51’、60’和ii)其上的第二官能化层26。该去除过程留下定位在表面66和间隙区域22上的第二官能化层26，并且还留下完整的第一官能化层24。官能化层24、26的这些部分保持完整，部分是因为它们共价附接到树脂层14’或18’。
图16M描绘了去除(例如，使用如例如参考图9H所述的抛光过程)定位在间隙区域22上方的官能化层26。
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。
如图16M所描绘，官能化层24定位在多深度凹入部20’的一半上(在深部分48和周边29,P的相邻部分处)，并且官能化层26定位在多深度凹入部20’的另一半上(在浅部分50和周边29,P的相邻部分处)。因此，消除了挂锁样构象33。
虽然未示出，但是图16A至图16C并继续到图16I至图16M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16C并继续到图16I至图16M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16C并继续到图16I至图16M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16B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。另选地，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之后立即接枝(例如，在图16K中)；或在不溶性负性光刻胶51’、60’去除之后立即接枝(例如，在图16L或图16M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16M中示出了单组官能化层24、26，但是应当理解，可以进行参考图16A至图16C并继续到图16I至图16M描述的方法以产生遍及树脂层14’、18’的凹入部20’(各自在其中具有官能化层24、26)的阵列。
使用变化的金属层厚度的方法
在从图17A至图17K的一系列图中，该方法通常包括：在树脂层14’、18’上方沉积第一官能化层24，该树脂层包括由间隙区域22分开的多个多深度凹入部20’，每个多深度凹入部20’包括深部分48和与深部分48相邻的浅部分50(图17F)；在第一官能化层24上方沉积光刻胶51(图17F)；将紫外光剂量引导通过树脂层14’、18’，由此光刻胶51的第一部分产生不溶性光刻胶51’并且第二部分变成可溶性光刻胶51”(图17F、图17G)；去除可溶性光刻胶51”，从而暴露第一官能化层24的一部分(图17G)；去除第一官能化层24的该部分，从而暴露树脂层14’、18’的一部分(图17H)；在不溶性光刻胶51’上方以及在树脂层14’、18’的暴露部分上方沉积第二官能化层26(图17I)；去除不溶性光刻胶51’，从而暴露第一官能化层24(图17J)；以及从间隙区域22抛光第一官能化层24或第二官能化层26(图17K)。
在该方法的该具体示例中，在沉积第一官能化层24之前，该方法还包括：通过在树脂层14’、18’上方溅射或热蒸发金属材料来形成金属膜62，金属膜62在间隙区域22上方具有第一厚度T1，在深部分48上方具有第二厚度T2，并且在浅部分50上方具有第三厚度T3，其中第二厚度T2为约30nm或更小且比第一厚度T1薄至少10nm，并且第三厚度T3小于第一厚度T1且大于第二厚度T2(图17A)；在金属膜62上方沉积负性光刻胶60(图17B)；将第二紫外光剂量引导通过树脂层14’、18’以形成覆盖在深部分48上的不溶性负性光刻胶60’以及在浅部分50中和间隙区域22上方的可溶性负性光刻胶60”(也在图17B中示出)；去除可溶性负性光刻胶60”，从而暴露浅部分50中和间隙区域22上方的金属膜62(图17C)；去除金属膜62(留下金属膜62’的一部分)以暴露浅部分50中和间隙区域22处的树脂层14’、18’(图17D)；以及去除不溶性负性光刻胶60’，从而暴露深部分48中的金属膜62’(图17E)；并且其中在金属膜62’及浅部分50中和间隙区域22处暴露的树脂层14’、18’上方沉积第一官能化层24(图17F)。
更进一步地，图17A至图17K所示的方法的示例描绘了：其中光刻胶51是正性光刻胶56；作为紫外光剂量的结果，浅部分50和间隙区域22中的正性光刻胶56变成不溶性光刻胶51’、56’，并且深部分48中的正性光刻胶56变成可溶性光刻胶51”、56”；在去除可溶性光刻胶51”、56”时暴露深部分48；在深部分48中和在不溶性光刻胶51’、56’上方沉积第二官能化层26；不溶性光刻胶51’、56’的去除暴露了浅部分50中和间隙区域22上方的第一官能化层24；并且抛光从间隙区域22去除第一官能化层24。
图17A至图17K系列的方法包括溅射涂覆或热蒸发在多深度凹入部20’的树脂层14’、18’的表面上的金属材料。在溅射期间，以相对于多深度凹入部20’的表面的角度(例如，45°或60°)沉积金属材料。这在多深度凹入部20’中产生阴影效应，其中较少或没有金属材料沉积在多深度凹入部20’的横向于进入的金属材料的区域中。因此，基板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。随着基板旋转，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62。因此，作为溅射或热蒸发的结果，产生在间隙区域22上方具有第一厚度T1、在多深度凹入部20’的深部分48的表面64上方具有第二厚度T2并且在多深度凹入部20’的浅部分50的表面66上方具有第三厚度T3的金属膜62(参见图17A)。控制溅射或热蒸发，使得第二厚度T2(其比第一厚度T1小至少1/3倍)和第三厚度T3小于第一厚度T1且大于第二厚度T2(例如，T1>T3>T2)。第二厚度T2可以与能够在其较薄部分处(即，在深部分48处)透过金属膜62的UV光剂量耦合，而第一厚度T1和第三厚度T3足以阻挡相同的UV光剂量在其较厚部分(即，浅部分50和间隙区域22)处透过金属膜62(图17A)。在其他示例中，第二厚度T2可以与UV光剂量耦合，该UV光剂量在其较薄部分处(即，在深部分48处)被金属膜62’阻挡(参见例如图17G)。
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。
用于在该方法的该示例中形成金属膜62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)。在其他示例中，可以使用所列元素的分子或化合物，只要金属膜62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，具有变化厚度T1、T2和T3的金属膜62定位在树脂层14’、18’上方，如图17A至图17G系列中的每个图所示。
图17A还描绘了多深度凹入部20’，其具有深部分48和与深部分48相邻的浅部分50。无论使用树脂层14’还是使用树脂层18’，深部分48处的表面是表面64并且浅部分50处的表面是表面66。在该示例性方法中，树脂层14’、18’对于紫外光剂量将是可透射的，因此可以适当地选择树脂层14、18’的材料和/或厚度。
图17B描绘了光刻胶51的沉积。该方法的该具体示例中的光刻胶51是负性光刻胶60，并且可以是本文所公开的负性光刻胶60中的任何负性光刻胶。正如所述，第一厚度T1和第三厚度T3被选择为阻挡UV光剂量透过金属膜62，并且第二厚度T2被选择为使UV光剂量透过金属膜62。因此，以第二厚度T2覆盖在金属膜62上的光刻胶51、60的部分由于暴露于UV光而变为不溶性的，并且以第一厚度T1和第三厚度T3覆盖在金属膜62上的光刻胶51、60的部分由于没有暴露于UV光而变为可溶性的。换句话说，当暴露于紫外光剂量时，不溶性光刻胶60’形成在深部分48上方，并且可溶性光刻胶60”形成在浅部分50和间隙区域22上方(参见图17B和图17C)。
图17C描绘了可溶性负性光刻胶60”的去除。使用本文所述用于负性光刻胶60的任何合适的显影剂去除可溶性光刻胶60”。可溶性负性光刻胶60”的去除暴露了浅部分50中和间隙区域22处的金属膜62(参见图17C)。
图17D描绘了在浅部分50中和间隙区域22处的金属膜62的一部分的去除。如本文所述(例如，在图8G和图9G中)，可以用湿法蚀刻过程去除金属膜62的一部分。如图17D所示，金属膜62去除暴露了浅部分50处的表面66。不溶性负性光刻胶60’不易受到湿法蚀刻过程的影响，因此不溶性负性光刻胶60’和深部分48中在其下面的金属膜62’的部分在湿法蚀刻过程之后保持完整。
图17E描绘了不溶性负性光刻胶60’的去除，这暴露了深部分48中的金属膜62’。可以通过剥离过程去除不溶性负性光刻胶60’。剥离过程可以是本文所述的任何合适的剥离过程。剥离过程涉及将不溶性负性光刻胶60’暴露于用于所使用的负性光刻胶60的类型的合适去除剂。如图17E所示，去除过程去除了至少99％的不溶性负性光刻胶60’。该去除过程留下深部分48中的金属膜62’的部分。
图17F描绘了在金属膜62’及浅部分50和间隙区域22处的暴露树脂层14’、18’上方沉积第一官能化层24。在金属膜62’和树脂层14’或另选地金属膜62’和树脂层18’上方沉积第一官能化层24。官能化层24可以是本文所述的凝胶材料中的任何凝胶材料，并且可以使用任何合适的沉积技术来施加。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’的暴露表面或树脂层18’的暴露表面。无论使用树脂层14’还是使用树脂层18’，所施加的官能化层24都定位在树脂层14’或18’的暴露表面上方，包括浅部分50的表面66和间隙区域22。
图17F还描绘了另一种光刻胶(即正性光刻胶56)的施加。可以使用本文所述的正性光刻胶56中的任何正性光刻胶。然后将正性光刻胶56暴露于紫外光剂量，以形成不溶性正性光刻胶56’和可溶性正性光刻胶56”。当施加紫外光剂量时，深部分48中的金属膜62’的部分足够薄以使得紫外光剂量能够从中透过，从而在深部分48上方形成可溶性正性光刻胶56”。应当理解，在该方法的该步骤中使用的紫外光剂量低于参考图17B使用的紫外光剂量，因此树脂层14’、18’(在间隙区域22和表面66下面)的厚度足以阻挡紫外光剂量。因此，覆盖在间隙区域22和表面66上的正性光刻胶56不暴露于紫外光并且变为不溶性的。不溶性正性光刻胶56’形成在浅部分50和间隙区域22上方(参见图17G)。
图17G还描绘了可溶性正性光刻胶56”的去除。使用本文所述用于正性光刻胶56的任何合适的显影剂去除可溶性正性光刻胶56”。
图17H描绘了若干过程，包括顺序地去除第一官能化层24和金属膜62’以暴露深部分48中的树脂层14’、18’。图17H描绘了从定位在深部分48的表面64上方的金属膜62’去除第一官能化层24的情况。如图所描绘，还从限定深部分48的周边侧壁29,P的一部分去除第一官能化层24。可以通过灰化过程去除第一官能化层24。灰化过程可以如本文所述的那样进行，并且去除第一官能化层24以暴露金属膜62’。不溶性正性光刻胶56’不易受到灰化过程的影响，因此不溶性正性光刻胶56’和下面的第一官能化层24在灰化过程之后保留在浅部分50中和间隙区域22上方。
图17H还描绘了从深部分48去除金属膜62’的情况。金属膜62’可以通过湿法蚀刻或剥离过程来去除，这取决于金属膜62’的材料。作为示例，可以在酸性或碱性条件下去除铝金属膜62’，可以使用FeCl3去除铜金属膜62’，可以在碘和碘化物溶液中去除铜、金或银牺牲层，并且可以在碱性(pH)条件下去除硅金属膜62’。金属膜62’的去除暴露了深部分48处的树脂层14’、18’的表面64。金属膜62’的去除还暴露了限定深部分48的周边侧壁29,P的剩余部分以及内壁29,I。
图17I描绘了第二官能化层26的沉积，该第二官能化层被施加在深部分48中的暴露表面64和不溶性正性光刻胶56’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)。第二官能化层26不会污染被不溶性正性光刻胶56’覆盖的第一官能化层24。
现在参考图17J，通过剥离过程去除不溶性正性光刻胶56’。剥离过程可以是本文所述的任何合适的剥离过程。剥离过程涉及将不溶性正性光刻胶56’暴露于用于所使用的正性光刻胶56的类型的合适去除剂。如图17J所示，该去除过程去除i)至少99％的不溶性正性光刻胶56’和ii)其上的第二官能化层26。该去除过程留下定位在深部分48中的表面64上及侧壁29,P和29,I上的第二官能化层26。去除过程还在浅区域50的表面66上方以及在间隙区域22处留下完整的第一官能化层24。官能化层24、26的这些部分保持完整，部分是因为它们共价附接到树脂层14’或18’。
在图17K中，去除(例如，使用如例如参考图9H所述的抛光过程)定位在间隙区域22上方的官能化层24。
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。
如图17K所描绘，官能化层24定位在多深度凹入部20’的一半上(例如，在浅部分50和周边侧壁29,P的相邻部分处)，并且官能化层26定位在多深度凹入部20’的另一半上(例如，在深部分48和周边侧壁29,P的相邻部分处)。因此，消除了挂锁样构象33
虽然未示出，但是图17A至图17K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17A至图17K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17A至图17K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17F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。另选地，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之后立即接枝(例如，在图17I中)；或在不溶性正性光刻胶56’去除之后立即接枝(例如，在图17J或图17K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17K中示出了单组官能化层24、26，但是应当理解，可以进行参考图17A至图17K描述的方法以产生遍及树脂层14’、18’的凹入部20’(各自在其中具有官能化层24、26)的阵列。
用于形成沟槽的方法
如本文所提及，流动通道12内的一些构造包括多深度沟槽21。图19A至图19K描绘了通道12的一部分的顶视图，该通道中限定了两个间隙区域22之间的多深度沟槽21，此时沟槽21被处理以产生官能化层24、26的隔离区域86、86’。图18A至图18I中示出了通道12的该部分的剖视图以示出一些过程。图18A至图18I和图19A至图19K一起描绘了用于以减小挂锁样构型33的方式使具有官能化层24、26的沟槽21的隔离区域图案化的示例性方法。
该方法通常包括：在树脂层14、14’、18、18’上方沉积第一官能化层24，该树脂层包括由间隙区域22分开的多个多深度沟槽21，每个多深度沟槽21包括深部分48’和与深部分48’相邻的浅部分50’(图18A和图19A)；使第一官能化层24图案化，由此第一官能化层24在深部分48’中的部分25’被牺牲层52’的区域53’覆盖，并且第一官能化层24在浅部分50’中和在间隙区域22上方的部分被去除(图18D和图19D)；在牺牲层52’的区域53’和间隙区域22上方以及在浅部分50’中沉积第二官能化层26(图18E和图19E)；剥离牺牲层52’的区域53’，从而暴露第一官能化层24在深部分48’中的部分25’(图18F和图19F)；从间隙区域22抛光第二官能化层26(图18G和图19G)；以空间上分开的条纹82、82’的图案施加光刻胶51，这些条纹至少基本上垂直于多深度沟槽21(图19I)；去除在空间上分开的条纹82、82’之间暴露的第一官能化层24和第二官能化层26的区域84(图19I和图19J)；以及去除光刻胶51(图18I和图19K)。
如图18A所示，多深度沟槽21限定在单层基部支持物14、14’或多层结构16、16’的树脂层18、18’中，如本文所述。因此，在该方法的整个描述中，术语“树脂层”可称为“树脂层14、14’、18或18’”。图18A至图18I中未示出多层结构16、16’的下面的基部支持物17、17’。
可以使用任何合适的技术在树脂层14、14’、18、18’中蚀刻、压印或限定多深度沟槽21。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，将工作印模压入树脂层14、14’、18、18’中，这在树脂层14、14’、18、18’中产生具有工作印模特征的印记(负复制品)。然后可以在工作印模留在原位的情况下将树脂层14、14’、18、18’固化。固化可以如本文参考图4A所述的那样完成。固化后，释放工作印模。这在树脂层14、14’、18、18’中产生了形貌特征。在该示例中，如图18A所示，多深度沟槽21的形貌特征包括浅部分50’(及其底表面66’)、深部分48’(及其底表面68)、将深部分48’和浅部分50’分开的内壁29,I以及相对的侧壁29,E1、E2。所产生的多深度沟槽21的顶视图在图19A中示出。
虽然在图18A和图19A中示出了一个多深度沟槽21，但应当理解，可以进行该方法以产生多深度沟槽21的阵列，该阵列包括遍及树脂层14、14’、18、18’的表面的、由间隙区域22分开的相应的深部分48’和浅部分50’。
如果树脂层14、14’、18、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、14’、18、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、14’、18、18’确实包含共价附接到官能化层24、26的表面基团，则不进行活化过程
图18B和图19B描绘了在树脂层14、14’、18、18’上方沉积的第一官能化层24。在深部分48’和浅部分50’中的表面64’、66’上方以及在间隙区域22上方沉积官能化层24。如图18B所描绘，官能化层24还沉积在相对的侧壁29,E1、E2和内部侧壁29,I上。官能化层24可以是本文所述的凝胶材料中的任何凝胶材料，并且可以使用任何合适的沉积技术来施加。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、14’、18、18’的暴露表面。
然后使官能化层24图案化。使第一官能化层24图案化涉及在第一官能化层24上方施加牺牲层52’(图18C和图19C)；以及干法蚀刻牺牲层52’及第一官能化层24在浅部分50’中和在间隙区域22上方的部分(图18D和图19D)。
具体参考图18C和图19C，在第一官能化层24上方沉积牺牲层52’。在该示例中，牺牲层52’可以是本文所公开的负性或正性光刻胶或聚(甲基丙烯酸甲酯)的任何示例，并且可以如本文所述的那样施加和固化。
现在参考图18D和图19D，干法蚀刻牺牲层52’和第一官能化层24以暴露浅部分50中的表面66’和间隙区域22。该干法蚀刻过程进行所测量的时间量以暴露期望的表面66’/区域22。如图18D和图19D所示，停止定时干法蚀刻，使得牺牲层52’的区域53’和官能化层24的下面部分25’保留在深部分48’的紧邻内壁29,I的部分中。因此，剩余的牺牲层52’至少基本上与浅部分50’处的表面66’共面。在一个示例中，定时干法蚀刻可以涉及反应离子蚀刻(例如，使用100％ O2或10％ CF4和90％ O2)，其中以约17nm/min的速率蚀刻牺牲层52’和官能化层24。在另一个示例中，定时干法蚀刻可以涉及100％ O2等离子体蚀刻，其中以约98nm/min的速率蚀刻牺牲层52’和官能化层24。
如图18E和图19E所示，在牺牲层52’的区域53’、第一官能化层24的暴露部分和间隙区域22上方以及在浅部分50’中沉积第二官能化层26。在该示例中，“在浅部分中”意指在浅部分50’中暴露的树脂层14、14’、18、18’的部分(例如，表面66’和相对的侧壁29,E2)上方沉积第二官能化层26。应当理解，也可以在树脂层14、14’、18、18’的其他暴露部分(诸如一些相对的侧壁29,E1和/或一些内壁29,I)上方沉积第二官能化层26。
第二官能化层26可以是本文所述的凝胶材料中的任何凝胶材料，并且可以使用任何合适的沉积技术来施加。可以在沉积之后进行如本文所述的固化过程。第二官能化层26共价附接到树脂层14、14’、18、18’。
具体参考图18F和图19F，在剥离过程中去除牺牲层52’。剥离过程可以涉及适合所使用的牺牲材料的有机溶剂。当这些材料用作牺牲层52时，可以使用本文所述用于不溶性正性光刻胶或不溶性负性光刻胶的去除剂中的任何去除剂。剥离过程去除i)至少99％的牺牲层52’的区域53’和ii)定位在其上的官能化层26。剥离过程不去除曾与牺牲层52’的区域53’接触的官能化层24的部分25’。因此，剥离过程暴露在深部分48’处的树脂层14、14’、18、18’的表面64’处的官能化层24，如图18F和图19F所描绘。
在图18G和图19G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26。抛光过程可以如本文所述的那样(例如，参考图9H)来进行。
然后施加光刻胶51以产生空间上分开的条纹82、82’的图案，这些条纹至少基本上垂直于多深度沟槽21。光刻胶51可以是正性光刻胶56或负性光刻胶60。
在一个示例中，以空间上分开的条纹82、82’的图案施加光刻胶51涉及：在多深度沟槽21和间隙区域22上方沉积正性光刻胶56(图19H)；将正性光刻胶56的部分选择性暴露于紫外光剂量，由此暴露部分变为可溶性的(即，正性可溶性光刻胶56”)并且未暴露部分变为空间上分开的条纹82、82’(正性不溶性光刻胶56’)；以及去除暴露的可溶性部分56”。在该示例中，使用光掩模来使正性光刻胶56图案化。光掩模阻挡UV光到达正性光刻胶56的将变为不溶性(即，将变为条纹82、82’)的部分，并且允许UV光到达正性光刻胶56的将变为可溶性的部分。使用合适的正性光刻胶显影剂来去除正性可溶性光刻胶56”。
在另一个示例中，以空间上分开的条纹82、82’的图案施加光刻胶51涉及：在多深度沟槽21和间隙区域22上方沉积负性光刻胶60(图19H)；将负性光刻胶60的部分选择性暴露于紫外光剂量，由此暴露部分变为空间上分开的条纹82、82’(负性不溶性光刻胶60’)并且未暴露部分变为可溶性的(即，正性可溶性光刻胶60”)；以及去除未暴露的可溶性部分60”。在该示例中，使用光掩模来使负性光刻胶60图案化。光掩模阻挡UV光到达负性光刻胶60的将变为可溶性的部分，并且允许UV光到达负性光刻胶60的将变为不溶性(即，将变为条纹82、82’)的部分。使用合适的负性光刻胶显影剂来去除可溶性负性光刻胶60”。
图19H描绘了可以如何使用UV光使光刻胶51图案化以形成正性/负性不溶性光刻胶56’、60’和正性/负性可溶性光刻胶56”、60”的示例。正性/负性可溶性光刻胶56”、60”的每个部分的宽度Ws为至少100nm。随着可溶性部分被去除，该宽度Ws将提供最终形成的隔离的官能化层86、86’之间的期望距离。
图19I描绘了在去除正性/负性可溶性光刻胶56”、60”之后的正性/负性不溶性光刻胶56’、60’。剩余的正性/负性不溶性光刻胶56’、60’中的每一者与空间上分开的条纹82、82’中的一者相对应。空间上分开的条纹82、82’覆盖官能化层24、26的形成隔离区域86、86’的部分(一起参见图18H和图19I)。每个空间上分开的条纹82、82’的宽度WI可以是本文针对宽度Ws或突出部28的宽度所阐述的宽度中的任何宽度。该宽度WI将为最终形成的官能化层24、26的隔离区域86、86’提供期望的尺寸。如图19I所描绘，每个空间上分开的条纹82、82’至少基本上垂直于沟槽21的长度。
此外，空间上分开的条纹82、82’的图案留下在空间上分开的条纹82、82’之间暴露的第一官能化层24和第二官能化层26的区域84。然后例如通过灰化来去除在空间上分开的条纹82、82’之间暴露的第一官能化层24和第二官能化层26的区域84。可以使用本文所阐述的等离子体灰化过程中的任何等离子体灰化过程。区域84的去除暴露了下面的表面64’、66’，如图19J所示。暴露表面64’、66’在最终形成的官能化层24、26的隔离区域86、86’之间产生间隙样区域(参见图19K)。
然后例如使用用于限定条纹82、82’的不溶性光刻胶56’、60’的合适的去除剂来去除空间上分开的条纹82、82’。
如图19K所示，在去除空间上分开的条纹82、82’之后，空间上分开的条纹82、82’下面的官能化层24、26保持完整。因此，条纹82、82’的去除暴露了官能化层24、26的下面部分，这些部分是沿着沟槽21的隔离区域86、86’。图18I描绘了图19K的区域86之一的横截面。即使官能化层24被官能化层26的部分夹在中间，图1A所示的挂锁样构象33也减小了约70％，这部分是因为官能化层24没有完全被官能化层26包围。
虽然未示出，但是图18A至图18I和图19A至图19K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18A至图18I和图19A至图19K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18A至图18I和图19A至图19K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18B和图19B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。另选地，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之后并在后续处理之前(例如，在图18E和图19E中)或在施加并处理第二官能化层26之后(例如，在图18F和图19F或图18G和图19G中，或在图18I和图19K中)接枝，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19K中示出了官能化层24、26的两个区域86、86’，但是应当理解，可以进行参考图18A至图18I和图19A至图19K描述的方法以产生遍及树脂层14、14’、18、18’的凹入部21(各自在其中具有期望数量的区域86、86’)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
进行与图4A至图4D和图6A至图6F所示的方法类似的示例性方法，不同的是不包括官能化层。该方法涉及使用工作印模和固化过程在纳米压印光刻树脂中产生多深度凹入部。将负性光刻胶(来自MicroChemicals的AZ1505正性光刻胶)沉积在多深度凹入部中并固化。使用利用90％ CF4和10％ O2的定时干法反应离子蚀刻过程来回蚀负性光刻胶，使得一些保留在每个多深度凹入部的深部分中且小部分保留在浅部分中的表面上方。图20中示出了在深部分中具有光刻胶的多深度凹入部之一的SEM图像(放大约127,000倍)。
然后使用10％ CF4和90％ O2对纳米压印光刻树脂进行定时干法反应离子蚀刻，以去除间隙区域。进行该干法蚀刻过程直到多深度凹入部中的光刻胶突出到纳米压印光刻树脂的蚀刻部分之上。然后在已经干法蚀刻间隙区域之后拍摄多深度凹入部的另一个SEM图像(放大约109,000倍)。这在图21中示出。如图所描绘，负性光刻胶保留在干法蚀刻之前曾经的多深度凹入部中。
这些结果说明可以使用一系列定时干法蚀刻过程来减小多深度凹入部的周边侧壁。
实施例2
进行与图17A至图17K所示的方法类似的示例性方法。该方法涉及使用工作印模和固化过程在纳米压印光刻树脂中产生多深度凹入部。然后在室温下将铝溅射涂覆(60°角)在多深度凹入部上。铝在多深度凹入部和间隙区域上方形成金属膜。铝金属膜具有各种厚度，即，在间隙区域和多深度凹入部的浅部分上方形成较厚的膜，并且在多深度凹入部的深部分上方形成较薄的膜。
然后，在金属膜上方沉积负性光刻胶(来自Futurrex的NR9-1500PY)。将紫外光(365nm)引导通过纳米压印光刻树脂的背面，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。在光刻胶显影之前(图22A)和之后(图22B)拍摄图案化纳米压印光刻树脂的顶视图的SEM图像(放大约70,000倍)。图22A示出了整个表面上的光刻胶。图22B清楚地示出了光刻胶的可溶性部分在显影之后从间隙区域和从每个多深度凹入部的浅部分去除，而光刻胶的不溶性部分在显影之后保留在每个多深度凹入部的深部分中。这些结果说明金属掩模的较厚部分阻挡UV光(使负性光刻胶可溶)，并且金属掩模的较薄部分使得UV光透射(使负性光刻胶不溶)。
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。
序列表
<110> 因美纳有限公司（Illumina, Inc.）
<120> 流通池及其制备方法
<130> IP-2182-PCT2
<150> 63/272,928
<151> 2021-10-28
<160> 16
<170> PatentIn 3.5版
<210> 1
<211> 28
<212> DNA
<213> 人工序列
<220> </p>
<223> 合成
<400> 1
aatgatacgg cgaccaccga gactacac 28
<210> 2
<211> 23
<212> DNA
<213> 人工序列
<220> </p>
<223> 合成
<400> 2
caagcagaag acggcatacg aat 23
<210> 3
<211> 23
<212> DNA
<213> 人工序列
<220> </p>
<223> 合成
<400> 3
caagcagaag acggcataca gat 23
<210> 4
<211> 35
<212> DNA
<213> 人工序列
<220> </p>
<223> 合成
<400> 4
gctggcacgt ccgaacgctt cgttaatccg ttgag 35
<210> 5
<211> 35
<212> DNA
<213> 人工序列
<220> </p>
<223> 合成
<400> 5
ctcaacggat taacgaagcg ttcggacgtg ccagc 35
<210> 6
<211> 35
<212> DNA
<213> 人工序列
<220> </p>
<223> 合成
<400> 6
cgtcgtctgc catggcgctt cggtggatat gaact 35
<210> 7
<211> 35
<212> DNA
<213> 人工序列
<220> </p>
<223> 合成
<400> 7
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<210> 8
<211> 35
<212> DNA
<213> 人工序列
<220> </p>
<223> 合成
<400> 8
acggccgcta atatcaacgc gtcgaatccg caact 35
<210> 9
<211> 35
<212> DNA
<213> 人工序列
<220> </p>
<223> 合成
<400> 9
agttgcggat tcgacgcgtt gatattagcg gccgt 35
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<211> 34
<212> DNA
<213> 人工序列
<220> </p>
<223> 合成
<400> 10
gccgcgttac gttagccgga ctattcgatg cagc 34
<210> 11
<211> 34
<212> DNA
<213> 人工序列
<220> </p>
<223> 合成
<400> 11
gctgcatcga atagtccggc taacgtaacg cggc 34
<210> 12
<211> 29
<212> DNA
<213> 人工序列
<220> </p>
<223> 合成
<220> </p>
<221> 尚未归类的特征
<222> (23)..(23)
<223> 尿嘧啶或烯丙基T
<400> 12
aatgatacgg cgaccaccga ganctacac 29
<210> 13
<211> 24
<212> DNA
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<220> </p>
<223> 合成
<220> </p>
<221> 尚未归类的特征
<222> (22)..(22)
<223> 8-氧代鸟嘌呤
<400> 13
caagcagaag acggcatacg anat 24
<210> 14
<211> 24
<212> DNA
<213> 人工序列
<220> </p>
<223> 合成
<220> </p>
<221> 尚未归类的特征
<222> (20)..(20)
<223> 8-氧代鸟嘌呤
<400> 14
caagcagaag acggcatacn agat 24
<210> 15
<211> 24
<212> DNA
<213> 人工序列
<220> </p>
<223> 合成
<400> 15
aggaggagga ggaggaggag gagg 24
<210> 16
<211> 24
<212> DNA
<213> 人工序列
<220> </p>
<223> 合成
<400> 16
cctcctcctc ctcctcctcc tcct 24
Claims (25)
1.一种方法，所述方法包括：
在树脂层上方形成金属膜，所述树脂层包括由间隙区域分开的多个多深度凹入部，每个多深度凹入部包括深部分和与所述深部分相邻的浅部分；
在所述金属膜上方形成牺牲层；
顺序地干法蚀刻所述牺牲层和所述金属膜，以暴露所述浅部分处的所述树脂层的表面和所述间隙区域；
去除所述树脂层在以下位置处的部分：i)去除在所述多深度凹入部的所述浅部分处的所述树脂层部分以形成具有与所述深部分处的表面直接相邻的表面的凹入区域，以及ii)去除在所述间隙区域处的所述树脂层部分以形成包围所述深部分和所述凹入区域的新间隙区域；
在所述金属膜、所述凹入区域和所述新间隙区域上方沉积第一官能化层；
从所述深部分去除所述金属膜；
在所述深部分处的所述表面上方沉积第二官能化层；以及
抛光所述新间隙区域。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
在所述金属膜从所述深部分的所述去除之前，所述方法还包括：
在所述第一官能化层上方沉积负性光刻胶；
将紫外光剂量引导通过所述树脂层，从而在所述凹入区域的所述表面和所述新间隙区域上方形成不溶性负性光刻胶并且在所述金属膜上方的所述第一官能化层上方形成可溶性负性光刻胶；
去除所述可溶性负性光刻胶；以及
从所述金属膜上方灰化所述第一官能化层；从所述深部分去除所述金属膜涉及蚀刻所述金属膜；以及
所述方法还包括在沉积所述第二官能化层之前去除所述不溶性负性光刻胶。
3.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述树脂层定位在基部支持物上方；
在形成所述金属膜之前，所述方法还包括干法蚀刻所述深部分处的所述树脂层以暴露所述基部支持物的表面的第一区域，其中所述表面的所述第一区域是所述深部分处的所述表面；并且
在所述多深度凹入部的所述浅部分处的所述树脂层的所述部分的所述去除暴露了所述基部支持物的所述表面的第二区域，其中所述基部支持物的所述表面的第二区域是所述凹入区域的所述表面。
4.根据权利要求3所述的方法，其中：
在所述金属膜从所述深部分的所述去除之前，所述方法还包括：
在所述第一官能化层上方沉积负性光刻胶；
将紫外光剂量引导通过所述基部支持物，从而在所述凹入区域的所述表面和所述新间隙区域上方形成不溶性负性光刻胶并且在所述金属膜上方的所述第一官能化层上方形成可溶性负性光刻胶；
去除所述可溶性负性光刻胶；以及
从所述金属膜上方灰化所述第一官能化层；从所述深部分去除所述金属膜涉及蚀刻所述金属膜；以及
所述方法还包括在沉积所述第二官能化层之前去除所述不溶性负性光刻胶。
5.根据权利要求3所述的方法，其中：
在所述金属膜从所述深部分的所述去除之前，所述方法还包括：
在所述第一官能化层上方沉积负性光刻胶；
将紫外光剂量引导通过所述基部支持物，从而在所述凹入区域的所述表面和所述新间隙区域上方形成不溶性负性光刻胶并且在所述金属膜上方的所述第一官能化层上方形成可溶性负性光刻胶；
去除所述可溶性负性光刻胶；以及
从所述金属膜上方灰化所述第一官能化层；
从所述深部分去除所述金属膜涉及蚀刻所述金属膜；还在所述不溶性负性光刻胶上方沉积所述第二官能化层；以及
所述方法还包括去除所述不溶性负性光刻胶。
6.根据权利要求3所述的方法，其中：
在所述金属膜从所述深部分的所述去除之前，所述方法还包括：
在所述第一官能化层上方沉积正性光刻胶；
将紫外光剂量引导通过所述基部支持物，从而在所述金属膜上方的所述第一官能化层上方形成不溶性正性光刻胶并且在所述凹入区域的所述表面和所述新间隙区域上方形成可溶性正性光刻胶；
去除所述可溶性正性光刻胶；
从所述凹入区域的所述表面和所述新间隙区域灰化所述第一官能化层；
所述第二官能化层在所述深部分处的所述表面上方的所述沉积涉及在所述不溶性正性光刻胶、所述凹入区域的所述表面和所述新间隙区域上方沉积所述第二官能化层；以及
去除所述不溶性正性光刻胶；以及
在所述金属膜从所述深部分的所述去除之后，所述方法还包括增加所述第一官能化层与所述基部支持物的所述表面的所述第一区域之间的粘附性。
7.根据权利要求6所述的方法，其中增加所述第一官能化层与所述基部支持物的所述表面的所述第一区域之间的所述粘附性涉及加热所述第一官能化层和所述基部支持物的所述表面的所述第一区域。
8.根据权利要求6所述的方法，其中增加所述第一官能化层与所述基部支持物的所述表面的所述第一区域之间的所述粘附性涉及：
在所述第一官能化层和所述第二官能化层上方施加保护涂层；
加热所述第一官能化层和所述基部支持物的所述表面的所述第一区域；以及
去除所述保护涂层。
9.根据权利要求6所述的方法，其中增加所述第一官能化层与所述基部支持物的所述表面的所述第一区域之间的所述粘附性涉及使所述基部支持物的所述表面的所述第一区域选择性地硅烷化。
10.根据权利要求1所述的方法，其中：
在所述金属膜从所述深部分的所述去除之前，所述方法还包括：
在所述第一官能化层上方沉积负性光刻胶；
将紫外光剂量引导通过所述树脂层，从而在所述凹入区域的所述表面和所述新间隙区域上方形成不溶性负性光刻胶并且在所述金属膜上方的所述第一官能化层上方形成可溶性负性光刻胶；
去除所述可溶性负性光刻胶；以及
从所述金属膜上方灰化所述第一官能化层；从所述深部分去除所述金属膜涉及蚀刻所述金属膜；
还在所述不溶性负性光刻胶上方沉积所述第二官能化层；以及
所述方法还包括去除所述不溶性负性光刻胶。
11.根据权利要求1所述的方法，其中：
在所述金属膜从所述深部分的所述去除之前，所述方法还包括：
在所述第一官能化层上方沉积正性光刻胶；
将紫外光剂量引导通过所述树脂层，从而在所述金属膜上方的所述第一官能化层上方形成不溶性正性光刻胶并且在所述凹入区域的所述表面和所述新间隙区域上方形成可溶性正性光刻胶；
去除所述可溶性正性光刻胶；以及
从所述凹入区域的所述表面和所述新间隙区域灰化所述第一官能化层；
所述第二官能化层在所述深部分处的所述表面上方的所述沉积涉及在所述不溶性正性光刻胶、所述凹入区域的所述表面和所述新间隙区域上方沉积所述第二官能化层；以及
去除所述不溶性正性光刻胶；以及
在所述金属膜从所述深部分的所述去除之后，所述方法还包括增加所述第一官能化层与所述深部分处的所述表面之间的粘附性。
12.根据权利要求11所述的方法，其中增加所述第一官能化层与所述深部分处的所述表面之间的所述粘附性涉及加热所述第一官能化层和所述深部分处的所述表面。
13.根据权利要求11所述的方法，其中增加所述第一官能化层与所述深部分处的所述表面之间的所述粘附性涉及：
在所述第一官能化层和所述第二官能化层上方施加保护涂层；
加热所述第一官能化层和所述深部分处的所述表面；以及
去除所述保护涂层。
14.根据权利要求11所述的方法，其中增加所述第一官能化层与所述深部分处的所述表面之间的所述粘附性涉及使所述深部分处的所述表面选择性地硅烷化。
15.一种方法，所述方法包括：
在树脂层上方形成金属膜，所述树脂层包括由间隙区域分开的多个多深度凹入部，每个多深度凹入部包括所限定的深部分和与所述深部分相邻的浅部分；
在所述金属膜上方形成牺牲层；
顺序地干法蚀刻所述牺牲层和所述金属膜，以暴露所述浅部分处的所述树脂层的表面和所述间隙区域；
去除所述树脂层在以下位置处的部分：i)去除在所述多深度凹入部的所述浅部分处的所述树脂层部分以形成具有与所述深部分处的表面直接相邻的表面的凹入区域，以及ii)去除在所述间隙区域处的所述树脂层部分以形成包围所述深部分和所述凹入区域的新间隙区域；
在所述金属膜、所述凹入区域和所述新间隙区域上方沉积第一官能化层；
在所述第一官能化层上方沉积正性光刻胶；
将紫外光剂量引导通过所述树脂层，从而在所述金属膜上方的所述第一官能化层上方形成不溶性正性光刻胶并且在所述凹入区域的所述表面和所述新间隙区域上方形成可溶性正性光刻胶；
去除所述可溶性正性光刻胶；
从所述凹入区域的所述表面和所述新间隙区域灰化所述第一官能化层；
去除所述不溶性正性光刻胶；
从所述深部分湿法蚀刻所述金属膜，由此所述金属膜上方的所述第一官能化层保持完整；
增加所述第一官能化层与所述深部分处的所述表面之间的粘附性；
在所述凹入区域的所述表面和所述新间隙区域上方沉积第二官能化层；以及
抛光所述新间隙区域。
16.根据权利要求15所述的方法，其中增加所述第一官能化层与所述深部分处的所述表面之间的所述粘附性涉及加热所述第一官能化层和所述深部分处的所述表面。
17.根据权利要求15所述的方法，其中增加所述第一官能化层与所述深部分处的所述表面之间的所述粘附性涉及：
在所述第一官能化层和所述第二官能化层上方施加保护涂层；
加热所述第一官能化层和所述深部分处的所述表面；以及
去除所述保护涂层。
18.根据权利要求15所述的方法，其中增加所述第一官能化层与所述深部分处的所述表面之间的所述粘附性涉及使所述深部分处的所述表面选择性地硅烷化。
19.根据权利要求15所述的方法，其中：
所述树脂层定位在基部支持物上方；
在形成所述金属膜之前，所述方法还包括干法蚀刻所述深部分处的所述树脂层以暴露所述基部支持物的表面的第一区域，其中所述表面的所述第一区域是所述深部分处的所述表面；以及
在所述多深度凹入部的所述浅部分处的所述树脂层的所述部分的所述去除暴露了所述基部支持物的所述表面的第二区域，
其中所述基部支持物的所述表面的所述第二区域是所述凹入区域的所述表面。
20.根据权利要求19所述的方法，其中增加所述第一官能化层与所述深部分处的所述表面之间的所述粘附性涉及加热所述第一官能化层和所述深部分处的所述表面。
21.根据权利要求19所述的方法，其中增加所述第一官能化层与所述深部分处的所述表面之间的所述粘附性涉及：
在所述第一官能化层和所述第二官能化层上方施加保护涂层；
加热所述第一官能化层和所述深部分处的所述表面；以及去除所述保护涂层。
22.根据权利要求19所述的方法，其中增加所述第一官能化层与所述深部分处的所述表面之间的所述粘附性涉及使所述深部分处的所述表面选择性地硅烷化。
23.一种方法，所述方法包括：
在树脂层上方形成金属膜，所述树脂层包括由间隙区域分开的多个多深度凹入部，每个多深度凹入部包括由所述树脂层限定的深部分和与所述深部分相邻的浅部分；
在所述金属膜上方形成牺牲层；
顺序地干法蚀刻所述牺牲层和所述金属膜，以暴露所述浅部分和所述间隙区域；
剥离所述牺牲层以暴露所述金属膜；
在所述金属膜和所述间隙区域上方以及在所述浅部分中沉积第一官能化层；
在所述第一官能化层上方沉积负性光刻胶；
将紫外光剂量引导通过所述树脂层，从而在间隙区域上方和所述浅部分中形成不溶性负性光刻胶并且在所述金属膜上方的所述第一官能化层上方形成可溶性负性光刻胶；从所述金属膜上方灰化所述第一官能化层；
从所述深部分蚀刻所述金属膜；
在所述不溶性负性光刻胶上方和所述深部分中沉积第二官能化层；
剥离所述不溶性负性光刻胶；以及
从所述间隙区域抛光所述第一官能化层。
24.根据权利要求23所述的方法，其中：
所述树脂层定位在基部支持物上方；
在形成所述金属膜之前，所述方法还包括干法蚀刻所述深部分处的所述树脂层以暴露所述基部支持物的表面；以及
在所述基部支持物的所述表面上形成所述第二官能化层。
25.一种方法，所述方法包括：
在树脂层中限定并由间隙区域分开的多个多深度凹入部中的每个多深度凹入部的侧壁的一部分上形成金属膜，其中每个多深度凹入部包括深部分和与所述深部分相邻的浅部分，并且其中每个多深度凹入部的底表面中的至少一些不含所述金属膜；
在所述多深度凹入部和所述间隙区域中的每一者上方沉积第一官能化层；
使所述第一官能化层图案化，由此所述第一官能化层在所述深部分中的部分被牺牲层的区域覆盖，并且所述第一官能化层在所述浅部分中、在所述金属膜上方以及在所述间隙区域上方的部分被去除；
在所述间隙区域上方、在所述金属膜上方、在所述牺牲层的所述区域上方以及在所述浅部分中沉积第二官能化层；
剥离所述牺牲层的所述区域，从而暴露所述第一官能化层的所述部分；
湿法蚀刻所述金属膜，从而去除定位在所述金属膜上方的所述第二官能化层；以及
抛光所述间隙区域，由此所述第一官能化层在所述深部分中的所述部分和所述浅部分中的所述第二官能化层保持完整。
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