JP2020507914A - フローセルパッケージおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

フローセルパッケージは、第１および第２の表面変性パターン化ウェーハとスペーサー層とを含む。第１の表面変性パターン化ウェーハは、第１の介在領域によって分離された第１の窪みと、第１の窪みの少なくとも一部で第１のシランまたはシラン誘導体に結合した第１の官能化分子と、第１の窪みの少なくとも一部で第１の官能化分子にグラフトした第１のプライマーとを含む。第２の表面変性パターン化ウェーハは、第２の介在領域によって分離された第２の窪みと、第２の窪みの少なくとも一部で第２のシランまたはシラン誘導体に結合した第２の官能化分子と、第２の窪みの少なくとも一部で第２の官能化分子にグラフトした第２のプライマーとを含む。スペーサー層は、第１の介在領域の少なくとも一部を第２の介在領域の少なくとも一部に結合し、フローセルパッケージのそれぞれの流体チャンバーを少なくとも部分的に画定する。

Description

関連出願の相互参照

本出願は、２０１６年１２月２２日に出願された米国仮特許出願第６２／４３８，３１６号の利益を主張し、その内容全体が参照により本明細書に組み入れられる。

生物学的アレイは、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）およびリボ核酸（ＲＮＡ）を含む、分子を検出および分析するために使用される広範囲のツールのうちの１つである。これらの用途において、アレイは、ヒトおよび他の生物における遺伝子に存在するヌクレオチド配列に対するプローブを含むように設計されている。特定の用途では、例えば、個々のＤＮＡおよびＲＮＡプローブは、アレイ支持体上の幾何学的グリッド内（またはランダムに）の小さい位置に付着することがある。例えば既知の人または生物からの、試験試料は、相補的フラグメントがアレイ中の個々の部位でプローブとハイブリダイズするようにグリッドに曝露されることがある。次に、断片がハイブリダイズした部位の蛍光によって、どの断片が試料中に存在するかを同定するために、その部位にわたって特定の周波数の光を走査することによってアレイを検査することができる。

生物学的アレイは、遺伝子配列決定に使用され得る。一般に、遺伝子配列決定は、ＤＮＡまたはＲＮＡの断片などの、ある長さの遺伝物質におけるヌクレオチドまたは核酸の順序を決定することを含む。ますます長い塩基対の配列が分析されており、得られた配列情報は、断片が由来する広範な長さの遺伝物質の配列を確実に決定するために断片を互いに論理的に合わせるために様々なバイオインフォマティクス方法において使用され得る。特徴的な断片の自動化されたコンピュータベースの検査が開発されており、そしてゲノムマッピング、遺伝子およびそれらの機能の同定、特定の状態および病状の危険性の評価などにおいて使用されている。これらの用途を超えて、生物学的アレイは、広範囲の分子、分子のファミリー、遺伝子発現レベル、一塩基多型、および遺伝子型決定の検出および評価に使用され得る。

本明細書に開示される方法の一例では、表面変性パターン化ウェーハが形成され、その間にスペーサー層を介して２つの表面変性パターン化ウェーハが一緒に結合される。表面変性パターン化ウェーハを形成するために、シランまたはシラン誘導体が、介在領域によって分離された窪みを含むパターン化ウェーハの表面に付着されて、シラン化窪みおよびシラン化介在領域を形成する。官能化分子のコーティング層が、シラン化窪み内およびシラン化介在領域上に形成される。コーティング層は、シラン化介在領域から擦り取られる。いくつかの例では、コーティング層は、ｉ）約７．５〜約１１の範囲のｐＨを有し、パターン化ウェーハの硬度より低い硬度を有する研磨粒子を含む塩基性水性スラリー、またはｉｉ）研磨パッドと、その研磨粒子を含まない溶液とを使用して、シラン化介在領域から研磨される。プライマーが、シラン化窪み内のコーティング層にグラフトされて、官能化窪みを形成する。

本明細書に開示される方法の別の例では、方法は、介在領域によって分離された窪みを含むパターン化ウェーハの表面をプラズマアッシングすること；官能化分子のコーティング層を、窪み内および介在領域上に形成すること；介在領域からコーティング層を擦り取ること（任意に、ｉ）約７．５〜約１１の範囲のｐＨを有し、パターン化ウェーハの硬度より低い硬度を有する研磨粒子を含む塩基性水性スラリー、またはｉｉ）研磨パッドと、その研磨粒子を含まない溶液とを使用して）；およびプライマーを窪み内のコーティング層にグラフトして、官能化窪みを形成すること、による表面変性パターン化ウェーハを形成することを含む。この方法はまた、その間にスペーサー層を介して２つの表面変性パターン化ウェーハを一緒に結合することを含む。

フローセルパッケージの一例は、第１および第２の表面変性パターン化ウェーハおよびスペーサー層を含む。第１の表面変性パターン化ウェーハは、第１の介在領域によって分離された第１の窪み、第１の窪みの少なくとも一部において第１のシランまたはシラン誘導体に結合した第１の官能化分子、および第１の窪みの少なくとも一部において第１の官能化分子にグラフトした第１のプライマーを含む。第２の表面変性パターン化ウェーハは、第２の介在領域によって分離された第２の窪み、第２の窪みの少なくとも一部において第２のシランまたはシラン誘導体に結合した第２の官能化分子、および第２の窪みの少なくとも一部において第２の官能化分子にグラフトした第２のプライマーを含む。スペーサー層は、少なくとも一部の第１の介在領域を、少なくとも一部の第２の介在領域に結合し、そのスペーサー層は、フローセルパッケージのそれぞれの流体チャンバーを少なくとも部分的に画定する。

フローセルパッケージの別の例は、第１および第２の表面変性パターン化ウェーハとスペーサー層とを含み、第１の表面変性パターン化ウェーハは、第１の介在領域によって分離された第１の窪み、第１の窪みの少なくとも一部において第１の表面変性パターン化ウェーハに結合した第１の官能化分子、および第１の窪みの少なくとも一部において第１の官能化分子にグラフトした第１のプライマーを含む。第２の表面変性パターン化ウェーハは、第２の介在領域によって分離された第２の窪み、第２の窪みの少なくとも一部において第２の表面変性パターン化ウェーハに結合した第２の官能化分子、および第２の窪みの少なくとも一部において第２の官能化分子にグラフトした第２のプライマーを含む。スペーサー層は、少なくとも一部の第１の介在領域を、少なくとも一部の第２の介在領域に結合し、そのスペーサー層は、フローセルパッケージのそれぞれの流体チャンバーを少なくとも部分的に画定する。

フローセルパッケージを使用する方法の一例では、フローセルパッケージは、少なくとも２つのそれぞれの流体チャンバーを含む個々のフローセルにさいの目に切られる。フローセルパッケージを使用する方法の別の例では、フローセルパッケージは、それぞれの流体チャンバーのうちの少なくとも１つを含む個々のフローセルにさいの目に切られる。

本開示の例の特徴および利点は、以下の詳細な説明および図面を参照することによって明らかになるであろう。それらでは、類似の参照番号は、同一ではなくとも類似の構成要素に対応する。簡潔にするために、前述の機能を有する参照番号または特徴は、それらが現れる他の図面に関連して説明されことがあるまたはされないことがある。

図１は、介在領域によって分離された窪みを含む一例のパターン化ウェーハの上面図である。 図２Ａは、図１のパターン化ウェーハの線２Ａ−２Ａでの断面図である。図２Ａ〜図２Ｅは、表面変性パターン化ウェーハを形成する方法の一例を一緒に示す断面図である。 図３Ａは、一緒に結合した２つの表面変性パターン化ウェーハを含む一例のフローセルパッケージの断面図であり、スペーサー層が、流体チャンバーを画定し、窪みが、それぞれの流体チャンバーの流路内の穴である。 図３Ｂは、図３Ａのフローセルパッケージの上面図であり、下部表面変性パターン化ウェーハに結合したスペーサー層をより明確に示すために、上部表面変性パターン化ウェーハは取り除いてあり、図３Ｂの破線は、パッケージが個々のフローセルを形成するためにさいの目に切られてもよい線を示す。 図４Ａは、一緒に結合した２つの表面変性パターン化ウェーハを含む一例のフローセルパッケージの断面図であり、スペーサー層が、流体チャンバーを画定し、窪みが、１つの流体チャンバーにそれぞれ関連する流路である。 図４Ｂは、図４Ａのフローセルパッケージの斜視図であり、流路をより明確に示すために、上部表面変性パターン化ウェーハは取り除いてある。

発明の詳細な説明

導入
一態様では、方法は、シランまたはシラン誘導体を、介在領域によって分離された窪みを含むパターン化ウェーハの表面に付着させ、それによって、シラン化窪みおよびシラン化介在領域を形成すること；官能化分子のコーティング層を、シラン化窪み内およびシラン化介在領域上に形成すること；シラン化介在領域からコーティング層を擦り取ること（任意に、ｉ）約７．５〜約１１の範囲のｐＨを有し、パターン化ウェーハの硬度より低い硬度を有する研磨粒子を含む塩基性水性スラリー、またはｉｉ）研磨パッドと、その研磨粒子を含まない溶液とを使用して）；およびプライマーをシラン化窪み内のコーティング層にグラフトして、官能化窪みを形成すること、による表面変性パターン化ウェーハを形成することを含む。この方法はまた、その間にスペーサー層を介して２つの表面変性パターン化ウェーハを一緒に結合することを含む。

この態様の一例では、シランまたはシラン誘導体をパターン化ウェーハの表面に付着させることは、蒸着法およびＹｉｅｌｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ（ＹＥＳ）法のうちの少なくとも１つを含む。別の例では、付着させることは、化学気相堆積（ＣＶＤ）を含む。他の例では、付着させることは、プラズマ促進ＣＶＤ、開始ＣＶＤ、有機金属ＣＶＤ、または他の堆積方法を含む。

この態様の一例では、官能化分子のコーティング層を形成することは、官能化分子の官能基をシランまたはシラン誘導体の不飽和部分と反応させることを含み、その不飽和部分は、シクロアルケン、シクロアルキン、ヘテロシクロアルケン、ヘテロシクロアルキン、それらの置換変種およびそれらの組み合わせからなる群より選択される。

この態様の別の例では、官能化分子のコーティング層を形成することは、官能化分子を含む溶液を、シラン化窪みおよびシラン化介在領域上に堆積させること、および官能化分子を硬化させることを含む。いくつかの例では、硬化させることは、官能化分子とシランまたはシラン誘導体との間に共有結合を形成するのに役立つ。

この態様の別の例では、官能化分子のコーティング層を形成することは、官能化分子を含む溶液を、表面変性パターン化ウェーハの窪みおよび介在領域上に堆積させること、および官能化分子を硬化させることを含む。そのような例では、官能化分子は、ウェーハ表面と共有結合を形成し得る。いくつかの例では、ウェーハ表面上に官能化分子を堆積させる前に、ウェーハ表面をプラズマアッシング条件にかける。

方法の一態様例では、塩基性水性スラリーは、キレート剤、界面活性剤、分散剤またはそれらの組み合わせをさらに含む。

この態様の一例では、コーティング層へのプライマーのグラフトは、ダンクコーティング、スプレーコーティング、パドルディスペンスまたはそれらの組み合わせを含む。

この態様の一例では、方法は、シランまたはシラン誘導体を付着させる前に、パターン化ウェーハをプラズマアッシングすることをさらに含む。

方法のこの態様では、官能化分子のコーティング層は、約２００ｎｍ以下の厚さを有する。

方法のこの態様は、結合した表面変性パターン化ウェーハをそれぞれのフローセルにさいの目に切ることをさらに含むことができる。

方法のこの態様の例において、スペーサー層は、放射線吸収材料を含む。これらの例では、結合することは、放射線吸収材料が２つの表面変性パターン化ウェーハのそれぞれの介在領域の少なくとも一部と接触するように、２つの表面変性パターン化ウェーハ間の界面に放射線吸収材料を配置すること、およびその界面で加圧を適用すること、およびその放射線吸収材料に照射すること、を含む。方法のこの態様の他の例において、スペーサー層は、それと接触している放射線吸収材料を含む。これらの例では、結合させることは、放射線吸収材料が２つの表面変性パターン化ウェーハのそれぞれの介在領域の少なくとも一部と接触するように、スペーサー層と２つの表面変性パターン化ウェーハのそれぞれとの間のそれぞれの界面に放射線吸収材料を配置すること、およびそのそれぞれの界面で加圧を適用すること、およびその放射線吸収材料に照射すること、を含む。これらの手法のいくつかの例では、放射線吸収材料と接触している介在領域は、本明細書に記載されているように（例えば、研磨後に表面に残った残渣シランにより）シラン化される、および／またはプラズマアッシングによって活性化される。

方法のこの態様の一例では、研磨粒子は、炭酸カルシウム、アガロースおよびグラファイトからなる群より選択される。他の例では、研磨粒子は、シリカ、酸化アルミニウムまたは酸化セリウムである。いくつかの例では、研磨粒子は、シリカである。

方法のこの態様の任意の特徴は、任意の望ましい方式および／または構成で一緒に組み合わせることができることを理解されたい。

別の態様では、方法は、介在領域によって分離された窪みを含むパターン化ウェーハの表面をプラズマアッシングすること；官能化分子のコーティング層を、その窪み内およびその介在領域上に形成すること；その介在領域からコーティング層を擦り取ること（任意に、ｉ）約７．５〜約１１の範囲のｐＨを有し、パターン化ウェーハの硬度より低い硬度を有する研磨粒子を含む塩基性水性スラリー、またはｉｉ）研磨パッドと、その研磨粒子を含まない溶液とを使用して）；およびプライマーをその窪み内のコーティング層にグラフトして、官能化窪みを形成すること、による表面変性パターン化ウェーハを形成することを含む。この方法はまた、その間にスペーサー層を介して２つの表面変性パターン化ウェーハを一緒に結合することを含む。

方法のこの他の態様の一例では、研磨粒子は、炭酸カルシウム、アガロースおよびグラファイトからなる群より選択される。他の例では、研磨粒子は、シリカ、酸化アルミニウムまたは酸化セリウムである。

方法のこの態様の任意の特徴は、任意の望ましい方式で一緒に組み合わせることができることを理解されたい。さらに、方法のこの態様および／または方法の第１の態様の特徴の任意の組み合わせを一緒に使用することができ、および／またはこれらの態様のいずれかまたは両方からの任意の特徴を本明細書に開示されている任意の実施例と組み合わせることができることを理解されたい。

いくつかの方法のいくつかの例では、２つの表面変性パターン化ウェーハの一方の官能化窪みの少なくとも一部を、２つの表面変性パターン化ウェーハの別のそれぞれの官能化窪みと合わせて流体チャンバーを形成するように、２つの表面変性パターン化ウェーハを配置し、スペーサー層は、隣接する流体チャンバー間に長手方向の壁を画定する。いくつかの態様では、２つの表面変性パターン化ウェーハの一方の官能化窪みの少なくとも一部を、２つの表面変性パターン化ウェーハの他方のそれぞれの官能化窪みと合わせて整列した官能化窪みペアを形成するように、２つの表面変性パターン化ウェーハを配置し、ここで、２つの表面変性パターン化ウェーハは、複数の流体チャンバーの上部と下部を画定し、ここで、スペーサー層は、隣接する流体チャンバー間の長手方向の壁を画定し、ここで、各流体チャンバーは、複数の整列した官能化窪みペアを含む。

いくつかの方法のいくつかの例では、官能化窪みのそれぞれは、２つの結合した表面変性パターン化ウェーハによって画定された流路内にある。いくつかの例では、各官能化窪みは、流路内の複数の穴の１つである。

フローセルパッケージの一態様は、第１の表面変性パターン化ウェーハ、第２の表面変性パターン化ウェーハ、および第１の介在領域の少なくとも一部を第２の介在領域の少なくとも一部に結合しているスペーサー層を含み、第１の表面変性パターン化ウェーハは、第１の介在領域によって分離された第１の窪みと、第１の窪みの少なくとも一部における第１のシランまたは第１のシラン誘導体に結合した第１の官能化分子と、第１の窪みの少なくとも一部における第１の官能化分子にグラフトした第１のプライマーを含み；第２の表面変性パターン化ウェーハは、第２の介在領域によって分離された第２の窪みと、第２の窪みの少なくとも一部における第２のシランまたは第２のシラン誘導体に結合した第２の官能化分子と、第２の窪みの少なくとも一部における第２の官能化分子にグラフトした第２のプライマーを含み；スペーサー層は、フローセルパッケージのそれぞれの流体チャンバーを少なくとも部分的に画定する。

フローセルパッケージのこの態様の一例では、第１の窪みの少なくとも一部と第２の窪みの少なくとも一部が整列して、それぞれの流体チャンバーの１つを形成し、スペーサー層は、隣接する流体チャンバー間の長手方向の壁を形成する。この例では、第１および第２の窪みの少なくとも１つは、２つの結合した表面変性パターン化ウェーハによって画定される流路内にあるか、またはその流路内の複数の穴の１つである。いくつかの態様では、２つの表面変性パターン化ウェーハの一方の官能化窪みが２つの表面変性パターン化ウェーハの他方のそれぞれの官能化窪みと整列して、整列した官能化窪みペアを形成するように、２つの表面変性パターン化ウェーハが、配置されており、ここで、２つの表面変性パターン化ウェーハは、複数の流体チャンバーの上部と下部を画定し、スペーサー層は、隣接する流体チャンバー間の長手方向の壁を画定し、ここで、各流体チャンバーは、複数の整列した官能化窪みペアを含む。

フローセルパッケージのこの態様の一例では、第１の機能性分子および第２の機能性分子のそれぞれは、以下の式（Ｉ）の繰り返し単位を含む。
式中、
Ｒ^１は、Ｈまたは任意に置換されたアルキルであり；
Ｒ^Ａは、アジド、任意に置換されたアミノ、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたヒドラゾン、任意に置換されたヒドラジン、カルボキシル、ヒドロキシ、任意に置換されたテトラゾール、任意に置換されたテトラジン、ニトリルオキシド、ニトロン、およびチオールからなる群より選択され；
Ｒ^５は、Ｈおよび任意に置換されたアルキルからなる群より選択され；
−（ＣＨ_２）_ｐ−のそれぞれは、任意に置換されていてもよく；
ｐは、１〜５０の範囲の整数であり；
ｎは、１〜５０，０００の範囲の整数であり；
ｍは、１〜１００，０００の範囲の整数である。
当業者は、式（Ｉ）の繰り返し単位を含むポリマーが、ポリマー全体にわたってランダムな順序で存在する複数の「ｎ」および「ｍ」サブユニットを包含することを認識するであろう。当業者はまた、他のモノマー成分がポリマー中に存在し得ることを認識するであろう。

別の態様において、第１の機能性分子および第２の機能性分子のそれぞれは、式（Ｉａ）の繰り返し単位を含む。
式中、
Ｒ^１は、Ｈまたはアルキルであり；
Ｒ^Ａは、アミノ、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたアルキニル、オキソ−アミノ、アジド、ホルミル、ハロ、ヒドロキシル、ヒドラジニル、ヒドラゾニル、トリアジニル、カルボキシ、グリシジル、活性化エステル、アジリジニル、トリアゾリニル、エポキシ、およびチオールからなる群より選択され；
−（ＣＨ_２）_о−のそれぞれは、任意に置換されていてもよく；
оは、１〜５０の範囲の整数である。

いくつかの例では、第１および第２の機能性分子は、それぞれ、第１のシランもしくはシラン誘導体、または第２のシランもしくはシラン誘導体に共有結合している。

この例では、第１の機能性分子は、第１のシランまたは第１のシラン誘導体の第１の不飽和部分によって第１のシランまたは第１のシラン誘導体に共有結合しており；
第２の機能性分子は、第２のシランまたは第２のシラン誘導体の第２の不飽和部分によって第２のシランまたは第２のシラン誘導体に共有結合しており；その不飽和部分は、ノルボルネン、ヘテロノルボルネン、ノルボルネン誘導体、トランスシクロオクテン、トランスシクロオクテン誘導体、シクロオクチン、ビシクロアルキン、それらの任意に置換された変形、およびそれらの組み合わせからなる群より個々に選択される。

フローセルパッケージのこの態様の一例では、スペーサー層は、黒色ポリイミドである。適切なスペーサー層材料のさらなる例は、ポリエステルフィルム、ポリエチレンフィルム、シクロオレフィンポリマー（例えばＺｅｏｎｏｒ（登録商標））、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）フィルムなどである。

フローセルパッケージのこの態様の一例では、第１の表面変性パターン化ウェーハおよび第２の表面変性パターン化ウェーハのそれぞれは、約２００ｍｍ〜約３００ｍｍの範囲の直径を有する。一例では、パターン化ウェーハは、円形、楕円形または長方形の形状である。他の例では、パターン化ウェーハは、円形であり、約２００ｍｍ〜約３００ｍｍの範囲の直径を有する。

フローセルパッケージのこの態様の任意の特徴は、任意の望ましい方式で一緒に組み合わせることができることを理解されたい。さらに、フローセルパッケージおよび／または方法のこの態様の特徴の任意の組み合わせを一緒に使用することができ、および／またはこれらの態様のいずれかまたは両方からの任意の特徴を本明細書に開示された任意の例と組み合わせることができることを理解されたい。

フローセルパッケージを使用する方法の一態様は、フローセルパッケージを、少なくとも２つのそれぞれの流体チャンバーを含む個々のフローセルにさいの目に切ることを含む。別の態様では、フローセルパッケージを使用する方法は、フローセルパッケージを、少なくとも２つのそれぞれの流路または流体チャンバーを含む個々のフローセルにさいの目に切ることを含む。

フローセルパッケージを使用するための方法の任意の特徴は、任意の望ましい方式で一緒に組み合わせることができることを理解されたい。さらに、方法のうちの一方または両方からの、および／またはフローセルパッケージからの特徴の任意の組み合わせを一緒に使用することができ、および／またはこれらの態様のいずれかまたはすべてからの任意の特徴を本明細書に開示された例の任意の特徴と組み合わせることができることを理解されたい。

詳細な説明
本明細書に開示される方法の例は、表面変性パターン化ウェーハを形成するためにパターン化ウェーハ上に表面化学（例えば、シラン化、官能化分子層、プライマー）を堆積させるオープンウェーハ処理を含む。次いで、表面変性パターン化ウェーハを、配列決定などの生物学的用途での使用に適したフローセルに分割することができるフローセルパッケージに組み込むことができる。

本明細書に開示されるオープンウェーハプロセスは、スケーラブルであり、フローセルパッケージを形成するために何らかの結合を行う前に、表面変性パターン化ウェーハの大量コーティングおよびグラフト化を含む大量アセンブリを可能にする。オープンウェーハプロセスはまた、下にあるパターン化ウェーハに悪影響を及ぼすことなく、表面化学物質の再現性のある安定した堆積を可能にする。

オープンウェーハプロセスはまた、品質管理および特性評価のために使用されることになる様々な計測学／分析技術を可能にする。フローセルパッケージを形成するために結合される前に、表面変性パターン化ウェーハは、例えば、原子間力顕微鏡法（ＡＦＭ）、走査電子顕微鏡法（ＳＥＭ）、偏光解析法、ゴニオメトリー、スキャトロメトリー、および／または蛍光技術にかけてもよい。

本明細書で使用される用語は、他に特定されない限り、関連技術におけるそれらの通常の意味をとることを理解されたい。本明細書中で使用されるいくつかの用語およびそれらの意味を以下に記載する。

単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が明らかにそうでないと指示しない限り、複数の指示対象を含む。

「含む」、「含む」、「含む」、およびこれらの用語の様々な形態の用語は、互いに同義語であり、等しく広いことを意味する。

本明細書では、「上部」、「下部」、「下」、「上」、「上」などの用語は、フローセルパッケージおよび／またはフローセルパッケージの様々な構成要素を説明するために使用される。これらの方向の用語は、特定の向きを意味することを意味するのではなく、構成要素間の相対的な向きを示すために使用されることを理解されたい。方向の用語の使用は、本明細書に開示された例を任意の特定の方向に限定するように解釈されるべきではない。

本明細書で使用されるとき、「アルキル」は、完全に飽和している（すなわち、二重結合または三重結合を含まない）直鎖または分岐の炭化水素鎖を指す。アルキル基は、１〜２０個の炭素原子を有していてもよい。アルキル基の例には、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ターシャリーブチル、ペンチル、ヘキシルなどが含まれる。一例として、「Ｃ１〜４アルキル」という表示は、アルキル鎖中に１〜４個の炭素原子があることを示し、すなわちアルキル鎖が、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチルおよびｔ−ブチルからなる群より選択される。

本明細書で使用されるとき、「アルケニル」は、１つ以上の二重結合を有する直鎖または分岐の炭化水素鎖を指す。アルケニル基は、２〜２０個の炭素原子を有していてもよい。アルケニル基の例には、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニルなどが含まれる。アルケニル基は、例えば、「Ｃ２〜４アルケニル」と命名することができ、これはアルケニル鎖中に２〜４個の炭素原子があることを示す。

本明細書で使用されるとき、「アルキニル」は、１つ以上の三重結合（例えば、以下のもの）を有する直鎖または分岐の炭化水素鎖をいう。アルキニル基は、２〜２０個の炭素原子を有していてもよい。アルケニル基は、例えば、「Ｃ２〜４アルキニル」と命名することができ、これはアルキニル鎖中に２〜４個の炭素原子があることを示す。

「アミノ」官能基は、−ＮＲ_ａＲ_ｂ基を指し、式中、Ｒ_ａおよびＲ_ｂは、それぞれ独立して、本明細書で定義されるように、水素、Ｃ１〜６アルキル、Ｃ２〜６アルケニル、Ｃ２〜６アルキニル、Ｃ３〜７カルボシクリル、Ｃ６〜１０アリール、５〜１０員ヘテロアリールおよび５〜１０員ヘテロシクリルから選択される。

本明細書中で使用されるとき、「アリール」は、環のバックボーン中に炭素のみを有する芳香環または環系（すなわち、２つの隣接する炭素原子を共有する２つ以上の縮合環）をいう。アリールが環系であるとき、その系中の全ての環は芳香族である。アリール基は、６〜１８個の炭素原子を有していてもよく、これはＣ６〜１８と表され得る。アリール基の例には、フェニル、ナフチル、アズレニルおよびアントラセニルが含まれる。

本明細書で使用されるとき、用語「結合された」は、２つのものが互いに結合、固定、接着、接続または結合されている状態を指す。例えば、核酸は、共有結合または非共有結合によって官能化分子に結合され得る。共有結合は、原子間の電子対の共有によって特徴付けられる。非共有結合は、電子対の共有を伴わない化学結合であり、例えば、水素結合、イオン結合、ファンデルワールス力、親水性相互作用および疎水性相互作用を含み得る。

「アジド」または「アジド」官能基は、−Ｎ_３を指す。

本明細書で使用されるとき、「カルボシクリル」は、非芳香族環または環系バックボーンに炭素原子のみを有する環系を意味する。カルボシクリルが環系であるとき、２つ以上の環が縮合、架橋またはスピロ結合様式で一緒に結合してもよい。カルボシクリルは、任意の程度の飽和を有していてもよいが、環系中の少なくとも１つの環が芳香族ではない。したがって、カルボシクリルは、シクロアルキル、シクロアルケニルおよびシクロアルキニルを含む。カルボシクリル基は、３〜２０個の炭素原子（すなわち、Ｃ３〜２０）を有していてもよい。カルボシクリル環の例には、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘキセニル、２，３−ジヒドロ−インデン、ビシクロ［２．２．２］オクタニル、アダマンチル、およびスピロ［４．４］ノナニルが含まれる。

本明細書で使用されるとき、用語「カルボン酸」または「カルボキシル」は、−Ｃ（Ｏ）ＯＨを指す。

本明細書で使用されるとき、「シクロアルキル」は、完全に飽和したカルボシクリル環または環系を意味する。例には、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチルおよびシクロヘキシルが含まれる。

本明細書で使用されるとき、「シクロアルキレン」は、２つの結合点を介して分子の残りの部分に結合されている完全に飽和したカルボシクリル環または環系を意味する。

本明細書で使用されるとき、「シクロアルケニル」または「シクロアルカン」は、少なくとも１つの二重結合を有するカルボシクリル環または環系を意味し、環系中の環は芳香族ではない。例としては、シクロヘキセニルまたはシクロヘキセンおよびノルボルネンまたはノルボルネニルが挙げられる。また本明細書で使用されるとき、「ヘテロシクロアルケニル」または「ヘテロシクロアルケン」は、少なくとも１つの二重結合を有する環のバックボーン中に少なくとも１つのヘテロ原子を有するカルボシクリル環または環系を意味し、環系中の環は、芳香族ではない。

本明細書で使用されるとき、「シクロアルキニル」または「シクロアルキン」は、少なくとも１つの三重結合を有するカルボシクリル環または環系を意味し、環系中の環は、芳香族ではない。一例は、シクロオクチンである。他の例は、ビシクロノニンである。また本明細書で使用されるとき、「ヘテロシクロアルキニル」または「ヘテロシクロアルキン」は、少なくとも１つの三重結合を有し、環のバックボーン中に少なくとも１つのヘテロ原子を有するカルボシクリル環または環系を意味し、環系中の環は、芳香族ではない。

本明細書で使用されるとき、用語「官能化分子のコーティング層」は、液体および気体に対して透過性である半硬質または非硬質（例えば、ゼラチン状）材料を意味することを意図している。典型的には、官能化分子のコーティング層は、液体が吸収されると膨潤することができ、そして液体が乾燥により除去されると収縮することができるヒドロゲルである。

本明細書で使用されるとき、用語「堆積」は、手動でも自動でもよい任意の適切な適用技術を指す。一般に、堆積は、蒸着技術、コーティング技術、グラフト技術などを使用して実行され得る。いくつかの具体例には、化学気相堆積（ＣＶＤ）、スプレーコーティング、スピンコーティング、ダンクまたはディップコーティング、スクリーン印刷、スロットダイコーティング、ストライプコーティング、パドルディスペンスなどが含まれる。

本明細書で使用されるとき、用語「窪み」は、パターン化ウェーハ表面の介在領域によって完全に囲まれている表面開口部を有する、パターン化ウェーハにおける不連続凹形状特徴を指す。窪みは、例えば円形、楕円形、正方形、多角形、星形（任意の数の頂点を有する）などを含む、表面のそれらの開口部において様々な形状のうちのいずれかを有することができる。表面と直交する窪みの断面は、曲線、正方形、多角形、双曲面、円錐形、角形などであり得る。例として、窪みは、穴または流路であり得る。また、本明細書中で使用される場合、「官能化窪み」とは、官能化分子のコーティング層およびプライマーが付着している不連続の凹形状の特徴を指す。

用語「それぞれ」は、項目の集合に関して使用される場合、その集合内の個々の項目を識別することを意図しているが、必ずしも集合内のすべての項目を指すとは限らない。明示的な開示または文脈が明らかにそうではないことを示す場合、例外が発生する可能性がある。

本明細書で使用するとき、「流路」は、ウェーハの実質的な部分に沿って延びるウェーハの表面に画定された窪みであり得るか、またはその中に複数の窪みを有する２つの結合表面変性パターン化ウェーハの間に画定される領域であり得る。フローセルは、複数の流路を含み得る。いくつかの態様では、各フローセルは、少なくとも２つ、３つ、４つの流路を含む。

「流体チャンバー」は、液体サンプルを受け取ることができるフローセルパッケージの領域である。流体チャンバーは、２つの結合表面変性パターン化ウェーハ間に画定され、スペーサー層は、流体チャンバーの長手方向壁を画定する。

本明細書で言及される「官能化分子」は、任意に置換されたアルケニル、アジド／アジド、任意に置換されたアミノ、カルボキシル、任意に置換されたヒドラゾン、任意に置換されたヒドラジン、ヒドロキシル、任意に置換されたテトラゾール、任意に置換されたテトラジン、ニトリルオキシド、ニトロンまたはチオールから選択される官能基を含む。他の態様において、官能化分子は、上に列挙されたもの、ならびにエポキシ、ホルミル、グリシジル、トリアジニル、アジリジニル、オキソ−アミノおよびハロ基から選択される官能基を含む。いくつかの例では、官能化分子は、ノルボルネンまたは重合ノルボルネンではない。一例では、官能化分子は、式（Ｉ）または（Ｉａ）の繰り返し単位を含む。一例では、官能化分子は、ポリ（Ｎ−（５−アジドアセトアミジルペンチル）アクリルアミド−共−アクリルアミド）（ＰＡＺＡＭ）である。

本明細書中で使用されるとき、「ヘテロアリール」は、環のバックボーンに１つ以上のヘテロ原子、すなわち炭素以外の元素、これに限定されないが、窒素、酸素および硫黄を含む、を有する芳香族環または環系（すなわち、２つの隣接する原子を共有する２つ以上の縮合環）を指す。ヘテロアリールが環系であるとき、その系中のすべての環は、芳香族である。ヘテロアリール基は、５〜１８個の環員を有し得る。

本明細書で使用されるとき、「ヘテロシクリル」は、環のバックボーン中に少なくとも１個のヘテロ原子を有する非芳香族環式環または環系を意味する。ヘテロシクリルは、縮合、架橋またはスピロ結合様式で一緒に結合することができる。ヘテロシクリルは、任意の程度の飽和を有していてもよく、ただし、環系中の少なくとも１つの環は芳香族ではない。環系において、ヘテロ原子は、非芳香族環または芳香族環のいずれかに存在し得る。ヘテロシクリル基は、３〜２０個の環員（すなわち、炭素原子およびヘテロ原子を含む、環のバックボーンを構成する原子の数）を有していてもよい。ヘテロシクリル基は、「３〜６員ヘテロシクリル」または同様の指定として指定され得る。いくつかの例では、ヘテロ原子は、Ｏ、ＮまたはＳである。

本明細書で使用されるとき、用語「ヒドラジン」または「ヒドラジニル」は、−ＮＨＮＨ_２基を指す。

本明細書で使用されるとき、用語「ヒドラゾン」または「ヒドラゾニル」は、以下のものを指し、式中、Ｒ_ａおよびＲ_ｂは、本明細書で既に定義したとおりである。

本明細書で使用されるとき、「ヒドロキシル」は、−ＯＨ基である。

本明細書で使用されるとき、用語「介在領域」は、基板/ウェーハまたは表面の他の領域を分離する、基板/ウェーハにおけるまたは表面上の領域を指す。例えば、介在領域は、アレイの１つの特徴を別の特徴から分離することができる。互いに分離されている２つの特徴は、不連続、すなわち互いに接触していないことがある。別の例では、介在領域は、特徴の第１の部分を特徴の第２の部分から分離することができる。多くの例では、介在領域は連続的であるが、特徴は不連続である。例えば、別の連続的なまたは平面的な表面に画定された複数の穴の場合がそうである。介在領域によって提供される分離は、部分的または完全な分離であり得る。介在領域は、表面に画定された特徴の表面材料とは異なる表面材料を有することができる。例えば、アレイの特徴は、介在領域に存在する量または濃度を超える量または濃度のコーティング層およびプライマーを有することができる。いくつかの例では、コーティング層およびプライマーは、介在領域に存在しなくてもよい。

本明細書で使用される「ニトリルオキシド」は、“Ｒ_ａＣ≡Ｎ^＋Ｏ⁻”基を意味し、ここでＲ_ａは、本明細書で既に定義したとおりである。ニトリルオキシドを調製する例としては、クロラミド−Ｔでの処理による、または塩化イミドイル［ＲＣ（Ｃｌ）＝ＮＯＨ］に対する塩基の作用による、アルドキシムからのｉｎ ｓｉｔｕ生成が挙げられる。

本明細書で使用される「ニトロン」は、「Ｒ_ａＲ_ｂＣ≡ＮＲ_ｃ ^＋Ｏ⁻」基を意味し、ここでＲ_ａおよびＲ_ｂは、本明細書で先に定義され、Ｒ_ｃは、本明細書で定義されるように、Ｃ１〜６アルキル、Ｃ２〜６アルケニル、Ｃ２〜６アルキニル、Ｃ３〜７カルボシクリル、Ｃ６〜１０アリール、５〜１０員ヘテロアリールおよび５〜１０員ヘテロシクリルから選択される。

本明細書で使用されるとき、「ヌクレオチド」は、窒素含有複素環式塩基、糖、および１つ以上のホスフェート基を含む。ヌクレオチドは、核酸配列のモノマー単位である。ＲＮＡでは、糖はリボースであり、ＤＮＡではデオキシリボース、すなわちリボースの２’位に存在するヒドロキシル基を欠く糖である。窒素含有複素環式塩基（すなわち核酸塩基）は、プリン塩基またはピリミジン塩基であり得る。プリン塩基としては、アデニン（Ａ）およびグアニン（Ｇ）、ならびにそれらの修飾誘導体または類似体が挙げられる。ピリミジン塩基は、シトシン（Ｃ）、チミン（Ｔ）、およびウラシル（Ｕ）、ならびにそれらの修飾誘導体または類似体を含む。デオキシリボースのＣ−１原子は、ピリミジンのＮ−１またはプリンのＮ−９に結合している。

本明細書で使用される用語「オープンウェーハ処理」は、任意の結合プロセスの前に表面化学物質でパターン化ウェーハの表面を変性するために使用される一連の順次プロセスを指す。

用語「パターン化ウェーハ」は、その中または上に窪みが画定されている表面を有する基板（例えばウェーハ）を指す。基板は、一般に硬質であり、水性液体に不溶である。基板は、官能化分子のコーティング層を変性または適用するために使用される化学物質に対して不活性であり得る。例えば、基板は、コーティング層をシランもしくはシラン誘導体層または活性化表面層に付着させるために使用される化学、および／またはプライマーを本明細書に記載の方法におけるコーティング層に付着させるために使用される化学に対して不活性であり得る。適切な基板の例としては、エポキシシロキサン、ガラスおよび変性または官能化ガラス、プラスチック（アクリル、ポリスチレンおよびスチレンと他の材料とのコポリマー、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブチレン、ポリウレタン、ポリテトラフルオロエチレン（Ｃｈｅｍｏｕｒｓ製のＴＥＦＬＯＮ（登録商標）など）、環状オレフィン/シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）（例えば、ＺｅｏｎからのＺＥＯＮＯＲ（登録商標））、ポリイミドなどを含む）、ナイロン、セラミック、シリカ、溶融シリカ、またはシルセスキオキサンおよび／または多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）などのシリカ系材料、ケイ酸アルミニウム、シリコンおよび変性シリコン、窒化ケイ素、酸化タンタル、炭素、金属、無機ガラス、および光ファイバ束。基板（またはパターン化ウェーハ）の硬度は、約５ＧＰａ〜約６ＧＰａの範囲であり得る。

本明細書で使用されるとき、「プラズマアッシング」は、酸素プラズマによって、パターン化ウェーハから有機物を除去するプロセスを指す。プラズマアッシングから生じる生成物は、真空ポンプ／システムを用いて除去することができる。プラズマアッシングは、反応性ヒドロキシル基（炭素またはケイ素に結合した−ＯＨ基）を導入することによってパターン化ウェーハを活性化することができる。プラズマアッシングはまた、表面から有機物を除去することによってウェーハを活性化させるのに役立ち得る。

本明細書で使用されるとき、「プライマー」は、ＤＮＡまたはＲＮＡ合成のための出発点として働く一本鎖核酸配列（例えば、一本鎖ＤＮＡまたは一本鎖ＲＮＡ）として定義される。プライマーの５’末端は、官能化分子のコーティング層とのカップリング反応を可能にするように修飾されてもよい。プライマー長は、任意の長さの塩基であり得、そして種々の非天然ヌクレオチドを含み得る。一例では、配列決定プライマーは、２０〜４０塩基を含む短鎖である。

本明細書で使用されるとき、用語「シラン」および「シラン誘導体」は、１つ以上のケイ素原子を有する有機または無機化合物を指す。無機シラン化合物の一例は、ＳｉＨ_４、または水素が１個以上のハロゲン原子によって置換されているハロゲン化ＳｉＨ_４である。有機シラン化合物の例は、Ｘ−Ｒ^Ｂ−Ｓｉ（ＯＲ^Ｃ）_３であり、式中、Ｘは、アミノ、ビニル、エポキシ、メタクリレート、硫黄、アルキル、アルケニル、アルキニルなどの非加水分解性有機基であり；Ｒ^Ｂは、スペーサーであり、例えば−（ＣＨ_２）_ｎ−であり、ここでｎは、０〜１０００である；Ｒ^Ｃは、本明細書に定義のように、水素、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたアルキニル、任意に置換されたカルボシクリル、任意に置換されたアリール、任意に置換された５〜１０員ヘテロアリールおよび任意に置換された５〜１０員ヘテロシクリルから選択される。いくつかの例では、各Ｒ^Ｃは同じであり、他の例では、それらは異なっていてもよい。いくつかの例において、Ｘは、アルケニルまたはシクロアルケニルであり、Ｒ^Ｂは、−（ＣＨ_２）_ｎ−であり、ここでｎは、２〜６であり、および／またはＲ^Ｃは、アルキルである。他の例では、シラン化合物は、Ｘ−Ｒ^Ｂ−Ｓｉ（Ｒ^Ｄ）_３であり、式中、ＸおよびＲ^Ｂは、上で定義したとおりであり、各Ｒ^Ｄは、独立してＲ^ＣまたはＯＲ^Ｃである。いくつかの例では、Ｘは、基板または支持体を含む。本明細書で使用されるとき、用語「シラン」および「シラン誘導体」は、異なるシランおよび／またはシラン誘導体化合物の混合物を含み得る。

いくつかの例では、シランまたはシラン誘導体は、官能化分子の官能基と反応可能な不飽和部分を含む。本明細書で使用されるとき、用語「不飽和部分」は、シクロアルケン、シクロアルキン、ヘテロシクロアルケン、ヘテロシクロアルキン、または少なくとも１つの二重結合もしくは１つの三重結合を含むそれらの任意に置換された変異体を含む化学基を指す。不飽和部分は、一価または二価であり得る。不飽和部分が一価であるとき、シクロアルケン、シクロアルキン、ヘテロシクロアルケン、およびヘテロシクロアルキンは、それぞれシクロアルケニル、シクロアルキニル、ヘテロシクロアルケニル、およびヘテロシクロアルキニルと交換可能に使用される。不飽和部分が二価であるとき、シクロアルケン、シクロアルキン、ヘテロシクロアルケン、およびヘテロシクロアルキンは、それぞれシクロアルケニレン、シクロアルキニレン、ヘテロシクロアルケニレン、およびヘテロシクロアルキニレンと交換可能に使用される。いくつかの例では、不飽和部分はノルボルニルまたはノルボルニル誘導体である。他の例では、不飽和部分はノルボルニルである。

不飽和部分は、シランもしくはシラン誘導体のケイ素原子に直接共有結合するか、またはリンカーを介して間接的に結合することができる。適切なリンカーの例としては、任意に置換されたアルキレン（すなわち、二重結合の開裂によりアルケンからまたは異なる炭素原子からの２個の水素原子の除去によりアルカンから誘導されると見なされる二価飽和脂肪族基（エチレンなど））、置換ポリエチレングリコールなどが挙げられる。いくつかの例では、リンカーは、エチレンである。

本明細書で使用される「スペーサー層」は、２つの表面変性パターン化ウェーハを一緒に結合する材料を指す。いくつかの例では、スペーサー層は、結合を助ける放射線吸収材料とすることができ、または結合を助ける放射線吸収材料と接触させることができる。

本明細書で使用される用語「表面化学」は、いくつかの態様では、シランまたはシラン誘導体、官能化分子のコーティング層、およびパターン化ウェーハの表面上のコーティング層の少なくとも一部に付着したプライマーを指す。他の態様では、「表面化学」は、パターン化ウェーハの活性化表面上の官能化分子のコーティング層、およびコーティング層の少なくとも一部に付着したプライマーを指す。

「チオール」官能基は、−ＳＨを指す。

本明細書で使用されるとき、用語「テトラジン」および「テトラジニル」は、４個の窒素原子を含む６員ヘテロアリール基を意味する。テトラジンは任意に置換され得る。

本明細書で使用される「テトラゾール」は、４個の窒素原子を含む５員複素環式基を指す。テトラゾールは任意に置換され得る。

本明細書で使用されるとき、用語「ＹＥＳ法」は、イルミナ社によって開発された、Ｙｉｅｌｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ（「ＹＥＳ」）によって提供されている化学蒸着ツールを使用する、化学蒸着プロセスを指す。このツールは、３つの異なる蒸着システムを含む。自動化されたＹＥＳ−ＶｅｒｔａＣｏａｔシラン蒸気システムは、２００ｍｍまたは３００ｍｍのウェーハに対応できる柔軟なウェーハハンドリングモジュールを使用して、大量生産用に設計されている。手動ロードＹＥＳ−１２２４Ｐシラン蒸気システムは、その構成可能な大容量チャンバーで多用途生産のために設計されている。Ｙｅｓ−ＬａｂＫｏｔｅは、実現可能性の研究や研究開発に理想的な低コストの卓上バージョンである。

本明細書に記載され特許請求の範囲に記載された態様および例は、上記の定義に照らして理解することができる。

次に、表面変性パターン化ウェーハ、フローセルパッケージ、ならびにそれらを製造および使用する方法の例を図面を参照しながら説明する。

図１は、パターン化ウェーハ１０の上面図であり、図２Ａは、パターン化ウェーハ１０の断面図である。パターン化ウェーハ１０は、ウェーハ／基板１２と、基板１２の露出層または表面の上またはその中に画定された窪み１４と、隣接する窪み１４を分離する介在領域１６とを含む。本明細書に開示された例では、窪み１４は、表面化学で官能化されるようになるが、介在領域１６は、結合に使用されてもよいが、その上にプライマー（図２Ｅに示す）は存在しない。

前述の基板１２の任意の例を使用することができる。一例では、基板１２は、約２００ｍｍ〜約３００ｍｍの範囲の直径を有する。

窪み１４は、例えば、フォトリソグラフィ、ナノインプリントリソグラフィ、スタンピング技術、エンボス加工技術、成形技術、マイクロエッチング技術、印刷技術、リフトオフ技術などを含む様々な技術を使用して、基板１２の中または上に製作することができる。当業者には理解されるように、使用される技術は、ウェーハ／基板１２の組成および形状、ならびに基板材料の性質に依存するであろう。

規則的パターン、繰り返しパターン、および非規則的パターンを含む、窪み１４の多くの異なるレイアウトが考えられ得る。一例では、窪み１４は、最密充填および改善された密度のために六角形格子に配置される。他のレイアウトは、例えば、直線状（すなわち長方形）のレイアウト（図４Ｂ参照）、三角形のレイアウトなどを含み得る。図１に示すように、レイアウトまたはパターンは、行および列にある窪み１４のｘ−ｙフォーマットであり得る。いくつかの他の例では、レイアウトまたはパターンは、窪み１４および／または介在領域１６の繰り返し配列であり得る。さらに他の例では、レイアウトまたはパターンは、窪み１４および／または介在領域１６のランダム配列であり得る。パターンは、スポット、パッド、穴、ポスト、ストライプ、渦、線、三角形、長方形（例えば、図４Ａに示される流路１４”を画定する）、円、弧、チェック、格子縞、対角線、矢印、正方形、および／またはクロスハッチを含み得る。本明細書に記載の例で使用することができるパターン化表面のさらに他の例は、米国特許第８，７７８，８４９号；同第９，０７９，１４８号；同第８，７７８，８４８号および米国特許出願公開第２０１４／０２４３２２４号公報に記載されており、これらの各々は、その全体が参照により本明細書に組み入れられる。

レイアウトまたはパターンは、画定された領域内の窪み１４の密度（すなわち、窪み１４の数）に関して特徴付けることができる。例えば、窪み１４は、約２００万個／ｍｍ^２の密度で存在し得る。密度は、例えば、少なくとも約１００個／ｍｍ^２、少なくとも約１，０００個／ｍｍ^２、少なくとも約１０万個／ｍｍ^２、少なくとも約１００万個／ｍｍ^２、少なくとも約２００万個／ｍｍ^２、少なくとも約５００万個／ｍｍ^２、少なくとも約１０００万個／ｍｍ^２、少なくとも約５０００万個／ｍｍ^２またはそれ以上の密度を含む様々な密度に調整することができる。代替的または追加的に、密度は、約５０００万個／ｍｍ^２以下、約１０００万個／ｍｍ^２以下、約５００万個／ｍｍ^２以下、約２００万個／ｍｍ^２以下、約１００万個／ｍｍ^２以下、約１０万個／ｍｍ^２以下、約１，０００個／ｍｍ^２以下、約１００個／ｍｍ^２以下またはそれ未満に調整することができる。さらに、基板１２上の窪み１４の密度は、上記の範囲から選択される下限値のうちの１つと上限値のうちの１つとの間であり得ることを理解されたい。例として、高密度アレイは、約１００ｎｍ未満で隔てられた窪み１４を有することを特徴としてもよく、中密度アレイは、約４００ｎｍ〜約１μｍで隔てられた窪み１４を有することを特徴としてもよく、低密度アレイは、約１μｍ超えで隔てられた窪み１４を有することを特徴としてもよい。

レイアウトまたはパターンは、平均ピッチ、すなわち、１つの窪み１４の中心から隣接する窪みの中心までの間隔（中心間間隔）に関しても、または代替的に特徴付けることができる。
パターンは、平均ピッチの周りの変動係数が小さくなるように規則的とすることができ、またはパターンは非規則的とすることができ、その場合変動係数は比較的大きくなり得る。いずれの場合も、平均ピッチは、例えば、少なくとも約１０ｎｍ、少なくとも約０．１μｍ、少なくとも約０．５μｍ、少なくとも約１μｍ、少なくとも約５μｍ、少なくとも約１０μｍ、少なくとも約１００μｍまたはそれ以上であり得る。代替的または追加的に、平均ピッチは、例えば、約１００μｍ以下、約１０μｍ以下、約５μｍ以下、約１μｍ以下、約０．５μｍ以下、約０．１μｍ以下またはそれ未満であり得る。部位１６の特定のパターンの平均ピッチは、上記の範囲から選択された下限値の１つと上限値の１つとの間であり得る。一例では、窪み１４は、約１．５μｍのピッチ（中心間距離）を有する。

図１および図２Ａでは、窪み１４は、穴１４’であり、したがって基板１２は、その表面に穴１４’のアレイを含む。穴１４’は、マイクロ穴またはナノ穴であり得る。各穴１４’は、その体積、穴開口面積、深さ、および／または直径によって特徴付けることができる。

各穴は、液体を閉じ込めることができる任意の体積を有し得る。最小体積または最大体積は、例えば、アレイ１０の川下での使用に期待されるスループット（例えば、多重度）、分解能、検体組成、または検体反応性に適応するように選択することができる。例えば、体積は、少なくとも約１×１０^−３μｍ^３、少なくとも約１×１０^−２μｍ^３、少なくとも約０．１μｍ^３、少なくとも約１μｍ^３、少なくとも約１０μｍ^３、少なくとも約１００μｍ^３またはそれ以上であり得る。代替的または追加的に、体積は、約１×１０^４μｍ^３以下、約１×１０^３μｍ^３以下、約１００μｍ^３以下、約１０μｍ^３以下、約１μｍ^３以下、約０．１μｍ^３以下またはそれ未満であり得る。機能性分子のコーティング層が穴１４’の体積の全部または一部を満たすことができることを理解されたい。個々の穴１４’内のコーティング層の体積は、上で特定された値よりも大きい、小さい、またはその間であり得る。

表面の各穴開口部によって占有される面積は、穴体積について上述したものと同様の基準に基づいて選択することができる。例えば、表面上の各穴開口部の面積は、少なくとも約１×１０^−３μｍ^２、少なくとも約１×１０^−２μｍ^２、少なくとも約０．１μｍ^２、少なくとも約１μｍ^２、少なくとも約１０μｍ^２、少なくとも約１００μｍ^２またはそれ以上であり得る。代替的にまたは追加的に、面積は、約１×１０^３μｍ^２以下、約１００μｍ^２以下、約１０μｍ^２以下、約１μｍ^２以下、約０．１μｍ^２以下、約１×１０^−２μｍ^２以下またはそれ未満であり得る。

各穴１４’の深さは、少なくとも約０．１μｍ、少なくとも約１μｍ、少なくとも約１０μｍ、少なくとも約１００μｍまたはそれ以上であり得る。代替的または追加的に、深さは、約１×１０^３μｍ以下、約１００μｍ以下、約１０μｍ以下、約１μｍ以下、約０．１μｍ以下またはそれ未満であり得る。

いくつかの例では、各穴１６’の直径は、少なくとも約５０ｎｍ、少なくとも約０．１μｍ、少なくとも約０．５μｍ、少なくとも約１μｍ、少なくとも約１０μｍ、少なくとも約１００μｍまたはそれ以上であり得る。代替的または追加的に、直径は、約１×１０^３μｍ以下、約１００μｍ以下、約１０μｍ以下、約１μｍ以下、約０．５μｍ以下、約０．１μｍ以下またはそれ未満（例えば、約５０ｎｍ）であり得る。

パターン化ウェーハ１０は、少なくとも窪み１４の表面を変性ために一連のプロセスにかけられてもよい。図２Ｂ〜図２Ｅは、表面変性パターン化ウェーハ１０’（図２Ｅに示す）を形成するためのプロセスを示す。

図示していないが、表面を洗浄し活性化するために、パターン化ウェーハ１０をプラズマアッシングにかけることができることを理解されたい。例えば、プラズマアッシングプロセスは、有機材料を除去し、表面ヒドロキシルまたはカルボキシル基を導入し得る。

次に、パターン化ウェーハ１０（図２Ａに示す）をシラン化にかけてもよく、これによりシランまたはシラン誘導体１８（図２Ｂ）がパターン化ウェーハ表面に付着する。シラン化は、窪み１４、１４’内（例えば、底面上および側壁に沿って）および介在領域１６上を含む表面にわたってシランまたはシラン誘導体１８を導入する。

シラン化は、任意のシランまたはシラン誘導体１８を使用して達成することができる。シランまたはシラン誘導体１８とその後に堆積された官能化分子との間に共有結合を形成することが望ましい場合があるので、シランまたはシラン誘導体１８の選択は、部分的に、コーティング層２０（図２Ｃに示す）を形成するために使用される官能化分子に依存し得る。シランまたはシラン誘導体１８を基板１２に付着させるのに使用される方法は、使用されているシランまたはシラン誘導体１８に応じて変わり得る。いくつかの例を本明細書に記載する。

一例では、シランまたはシラン誘導体１８は、（３−アミノプロピル）トリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）または３−アミノプロピル）トリメトキシシラン（ＡＰＴＭＳ）（すなわち、Ｘ-Ｒ^Ｂ-Ｓｉ（ＯＲ^Ｃ）_３であり、式中、Ｘは、アミノであり、Ｒ^Ｂは、-（ＣＨ_２）_３-であり、Ｒ^Ｃは、エチルまたはメチルである）。この例では、基板１２表面を（３−アミノプロピル）トリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）または３−アミノプロピル）トリメトキシシラン（ＡＰＴＭＳ）で前処理して、表面上の１つ以上の酸素原子にケイ素を共有結合させることができる（機構に縛られることを意図するわけではないが、各ケイ素は、１、２または３個の酸素原子に結合することができる）。この化学的に処理された表面をベークしてアミン基単層を形成する。次いで、アミン基をスルホ−ＨＳＡＢと反応させてアジド誘導体を形成する。２１℃、１Ｊ/ｃｍ^２〜３０Ｊ/ｃｍ^２のエネルギーでのＵＶ活性化は、活性ニトレン種を生成し、これはＰＡＺＡＭ（例えば官能化分子）との様々な挿入反応を容易に受けることができる。

他のシラン化方法も使用することができる。適切なシラン化方法の例には、蒸着、ＹＥＳ方法、スピンコーティング、または他の堆積方法が含まれる。本開示の例において基板１２をシラン化するために使用され得る方法および材料のいくつかの例は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許公開第２０１５／０００５４４７号に記載されている。

ＹＥＳ ＣＶＤオーブンを利用する一例では、パターン化ウェーハ１０をＣＶＤオーブン内に配置する。チャンバーを通気し、次いでシラン化サイクルを開始してもよい。サイクル中、シランまたはシラン誘導体容器は、適切な温度（例えば、ノルボルネンシランについては約１２０℃）に維持され、シランまたはシラン誘導体蒸気ラインは、適切な温度（例えば、ノルボルネンシランについては約１２５℃）に維持され、真空ラインは、適切な温度（例えば、約１４５℃）に維持され得る。

別の例では、シランまたはシラン誘導体１８（例えば、液体ノルボルネンシラン）をガラスバイアルの内側に堆積させ、パターン化ウェーハ１０と共にガラス真空デシケーターの内側に配置することができる。そのデシケーターを約１５ｍＴｏｒｒ〜約３０ｍＴｏｒｒの圧力に排気することができ、約６０℃〜約１２５℃の範囲の温度でオーブン内に配置することができる。シラン化を進行させ、次いでデシケーターをオーブンから取り出し、冷却しそして空気中に通気する。

蒸着、ＹＥＳ法および／または真空デシケーターは、本明細書に開示されている不飽和部分の例を含むそれらのシランまたはシラン誘導体１８などの様々なシランまたはシラン誘導体１８と共に使用することができる。例として、これらの方法は、シランまたはシラン誘導体１８が、ノルボルネン、ノルボルネン誘導体（例えば、炭素原子の１つの代わりに酸素または窒素を含む（ヘテロ）ノルボルネン）、トランスシクロオクテン、トランスシクロオクテン誘導体、トランスシクロペンテン、トランスシクロヘプテン、トランス−シクロノネン、ビシクロ［３．３．１］ノン−１−エン、ビシクロ［４．３．１］デカ−１−（９）−エン、ビシクロ［４．２．１］ノン−１（８）−エンおよびビシクロ［４．２．１］ノン−１−エンなど、シクロアルケン不飽和部分を含む場合に使用できる。これらのシクロアルケンのいずれも、米国特許公開第２０１５／０００５４４７号に記載されているように置換することができる。ノルボルネン誘導体の例には、［（５−ビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エニル）エチル］トリメトキシシランが含まれる。他の例として、これらの方法は、シランまたはシラン誘導体１８が、シクロオクチン、シクロオクチン誘導体、またはビシクロノニン（例えば、ビシクロ［６．１．０］ノナ−４−インまたはそれらの誘導体、ビシクロ［６．１．０］ノナ−２−イン、またはビシクロ［６．１．０］ノナ−３−イン）などのシクロアルキン不飽和部分を含む場合に使用できる。これらのシクロアルキンは、米国特許公開第２０１５／０００５４４７号に記載されているように置換することができる。

図２Ｂに示すように、シランまたはシラン誘導体１８の付着は、シラン化窪みおよびシラン化介在領域を含むシラン化パターン化ウェーハ１０Ｓを形成する。

次いで、シラン化パターン化ウェーハ１０Ｓを、シラン化窪みおよびシラン化介在領域上に機能性分子のコーティング層２０を形成することになるプロセスにかけることができる。このプロセスは、図２Ｂおよび図２Ｃの間のフレーズ「ＦＭＬ（機能性分子層）形成」によって表される。

官能化分子の例には、本明細書に定義の式（Ｉ）または式（Ｉａ）の繰り返し単位を含む化合物が含まれる。

官能化分子の特定の例は、ポリ（Ｎ−（５−アジドアセトアミジルペンチル）アクリルアミド−共−アクリルアミド、ＰＡＺＡＭであり（例えば、米国特許公開第２０１４／００７９９２３Ａ１号または同第２０１５／０００５４４７Ａ１号を参照）、これは、以下に示される構造を含む。
式中、ｎは、１〜２０，０００の範囲の整数であり、ｍは、１〜１００，０００の範囲の整数である。式（Ｉ）と同様に、当業者は、「ｎ」および「ｍ」サブユニットがポリマー構造全体にわたってランダムな順序で存在する別々の繰り返し単位であることを認識するであろう。

官能化分子またはＰＡＺＡＭの分子量は、約１０ｋＤａ〜約１５００ｋＤａの範囲であり得るか、または具体例では、約３１２ｋＤａであり得る。

いくつかの例では、官能化分子またはＰＡＺＡＭは線状ポリマーである。いくつかの他の実施形態では、官能化分子またはＰＡＺＡＭは、軽く架橋されたポリマーである。いくつかの実施形態では、官能化分子は、分岐を含む。

他の官能化分子がパターン化ウェーハ１２およびその後に適用されるプライマー２２と相互作用するように官能化される限り、他の官能化分子を用いて、コーティング層２０を形成してもよい。適切な官能化分子の他の例には、アガロースなどのコロイド構造；またはゼラチンなどのポリマーメッシュ構造；またはポリアクリルアミドポリマーおよびコポリマー、シランフリーアクリルアミド（ＳＦＡ、例えば、米国特許出願公開第２０１１／００５９８６５号を参照されたい、その全体が参照により本明細書に組み入れられる）、またはＳＦＡのアジドリド化バージョンなどの架橋ポリマー構造を有するものが含まれる。適切なポリアクリルアミドポリマーの例は、例えば国際公開第２０００／０３１１４８（その全体が参照により本明細書に組み込まれる）に記載されているようにアクリルアミドおよびアクリル酸またはビニル基を含有するアクリル酸から、または、例えば、国際公開第２００１／００１１４３号または国際公開第２００３／００１４３９２号（それぞれ、その全体が参照により本明細書に組み込まれる）に記載されているように［２＋２］光環状付加反応を形成するモノマーから形成され得る。他の適切なポリマーは、ＳＦＡとブロモ−アセトアミド基で誘導体化されたＳＦＡとのコポリマー（例えば、ＢＲＡＰＡ）、またはＳＦＡとアジド−アセトアミド基で誘導体化されたＳＦＡとのコポリマーである。

官能化分子（例えば、ＰＡＺＡＭ）は、スピンコーティング、または浸漬もしくはディップコーティング、または官能化分子のフローを使用して、陽圧または陰圧下で、または
その全体が参照により本明細書に組み入れられる米国特許第９，０１２，０２２号に記載の技術を用いて、シラン化パターン化ウェーハ１０Ｓの表面上（すなわち、シラン化窪みおよびシラン化介在領域上）に堆積させることができる。官能化分子は、溶液中に存在してもよい。一例では、溶液は、エタノールと水との混合物中にＰＡＺＡＭを含む。

被覆された後、官能化分子はまた、硬化プロセスにかけて、図２Ｃに示されるコーティング層２０を形成し得る。一例では、官能化分子の硬化は、室温（例えば、約２５℃）〜約６０℃の範囲の温度で、約５分〜約２時間の範囲の時間にわたって行われてもよい。

官能化分子のシラン化窪みおよびシラン化介在領域への付着は、共有結合を介してもよい。官能化分子のシラン化窪みへの共有結合は、様々な用途の間に最終的に形成されるフローセルの寿命にわたって窪み１４、１４’内のコーティング層２０を維持するのに役立つ。以下は、シランまたはシラン誘導体１８と官能化分子との間で起こり得る反応のいくつかの例である。

シランまたはシラン誘導体１８が不飽和部分としてノルボルネンまたはノルボルネン誘導体を含む場合、そのノルボルネンまたはノルボルネン誘導体は、以下のことが可能である：ｉ）ＰＡＺＡＭのアジド／アジド基との１，３−双極子付加環化反応（すなわちクリック反応）；ｉｉ）ＰＡＺＡＭに結合したテトラジン基とのカップリング反応；ＰＡＺＡＭに結合したヒドラゾン基との環化付加反応；ＰＡＺＡＭに結合したテトラゾール基との光クリック反応；またはＰＡＺＡＭに結合したニトリルオキシド基との環化付加。

シランまたはシラン誘導体１８が不飽和部分としてシクロオクチンまたはシクロオクチン誘導体を含む場合、そのシクロオクチンまたはシクロオクチン誘導体は、ｉ）ＰＡＺＡＭのアジド／アジドとの歪み促進アジド−アルキン１，３−付加環化（ＳＰＡＡＣ）反応、またはｉｉ）ＰＡＺＡＭに結合したニトリルオキシド基との歪み促進アルキン−ニトリルオキシド環化付加反応をすることができる。

シランまたはシラン誘導体１８が不飽和部分としてビシクロノニンを含む場合、そのビシクロノニンは、二環式環系における歪みのために、同様のＳＰＡＡＣアルキン付加環化を、ＰＡＺＡＭに結合したアジドまたはニトリルオキシドとすることができる。

図示しないが、方法のいくつかの例では、パターン化ウェーハ１２は、シラン化にかけなくてもよいことを理解されたい。むしろ、パターン化ウェーハ１２をプラズマアッシングにかけて、次いで、官能化分子をプラズマアッシングされたパターン化ウェーハ１２上に直接スピンコーティング（またはそうでなければ堆積）してもよい。この例では、プラズマアッシングは、官能化分子をパターン化ウェーハ１２に結合することができる表面活性化剤（例えば、−ＯＨ基）を生成し得る。これらの例では、官能化分子は、それがプラズマアッシングによって生成された表面基と反応するように選択される。これらの例では、表面変性パターン化ウェーハは、介在領域１６によって分離された窪み１４を含むパターン化ウェーハ１２の表面をプラズマアッシングすること、窪み１４内および介在領域１６上に官能化分子のコーティング層２０を形成すること、間隙領域１６からコーティング層２０を擦り取ること（任意に、ｉ）約７．５〜約１１の範囲のｐＨを有し、パターン化ウェーハの硬度より低い硬度を有する研磨粒子を含む塩基性水性スラリー、またはｉｉ）研磨パッドと、その研磨粒子を含まない溶液とを使用して）、および窪み１４内のコーティング層２０にプライマー２２をグラフトして官能化窪みを形成すること、によって形成される。いくつかの態様では、擦り取ることは、パターン化ウェーハの硬度より低い硬度を有する研磨粒子を含む水性スラリーを使用して達成される。

図２Ａ〜図２Ｅに示す方法に戻ると、図示しないが、シラン化されコーティングされたパターン化ウェーハ１０ＳＣ（図２Ｃに示す）は、洗浄プロセスにかけてもよいことを理解されたい。このプロセスは、水浴および超音波処理を利用してもよい。水浴は、約２２℃〜約４５℃の範囲の比較的低い温度に維持することができる。別の例では、水浴温度は、約２５℃〜約３０℃の範囲である。

図２Ｃおよび図２Ｄの間に示すように、次に、シラン化およびコーティングされたパターン化ウェーハ１０ＳＣを擦り取ることにかけて、シラン化介在領域からコーティング層２０の一部を除去する。本明細書に開示される擦り取るプロセスは、過酷な化学薬品および硬くて厚い表面（例えば、金属）を含み得る、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）処理に使用される典型的な研磨プロセスとは異なる。シラン化およびコーティングされたパターン化ウェーハ１０ＳＣは、比較的柔らかく、コーティング層２０の厚さは、約２００ｎｍ以下であり得る。これらの条件を考慮すると、穏やかな化学スラリー（特定の硬度および粒径の研磨剤を含む）を擦り取ることに利用することができ、それはこれらの領域で下の基板１２に有害な影響を及ぼすことなくシラン化介在領域から薄いコーティング層２０を除去することができる。あるいは、研磨粒子を含まない溶液で研磨を行ってもよい。

穏やかな化学スラリーは、約７．５〜約１１の範囲のｐＨを有し、パターン化ウェーハ１２の硬度よりも低い硬度を有する研磨粒子（これは、コーティング層２０の硬度よりも高い硬度を有し得る）を含む塩基性水性スラリーである。穏やかな化学スラリーは、例えば、７より大きく〜８、または１１〜１４の範囲の任意の塩基性ｐＨを有してもよいことを理解されたい。一例では、パターン化ウェーハ１２の硬度は、約５ＧＰＡ〜約５ＧＰａの範囲であり、コーティング層２０の硬度は、約０．５ＧＰａ〜約０．７ＧＰａの範囲であり、研磨粒子の硬度は、約０．２ＧＰａである。しかしながら、パターン化ウェーハ１２の硬度よりも低い硬度を有する任意の研磨粒子を使用することができることを理解されたい。窪み１４内のコーティング層２０が無傷であり、研磨後に少なくとも実質的に欠陥がないように、研磨粒子の硬度は選択される。研磨粒子の例としては、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）、アガロース、グラファイト、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、シリカ、酸化アルミニウム（すなわちアルミナ）、セリア、ポリスチレンおよびそれらの組み合わせが挙げられる。いくつかの例では、研磨粒子は、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）、アガロースおよびグラファイトからなる群より選択される。研磨粒子の平均粒径は、約１５ｎｍ〜約５μｍの範囲であり得、そして一例では、約７００ｎｍである。

研磨剤粒子に加えて、塩基性水性スラリーはまた、緩衝剤、キレート剤、界面活性剤、および／または分散剤を含んでもよい。緩衝剤の例には、約９のｐＨを有する溶液中に存在し得る、トリス塩基（すなわち、トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン）が含まれる。キレート剤の例は、約８のｐＨを有する溶液中に存在し得る、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）である。界面活性剤の例は、ドデシル硫酸ナトリウムなどのアニオン性界面活性剤である。異なる分子量を有するポリアクリレート分散剤を使用することができる。分散剤の例は、ポリ（アクリル酸ナトリウム塩）である。分散剤は、研磨粒子のサイズを維持するのを助け、そして少なくとも実質的に研磨粒子の沈降を防ぐのを助けることができる。

一例では、塩基性水性スラリーは、緩衝剤の最終モル濃度が約１００ｍＭであるように、緩衝剤を脱イオン（ＤＩ）水に添加することによって形成される。このモル濃度を達成するための一例では、緩衝剤とＤＩ水との比は、約５：４である。キレート剤は、約１体積％の量（溶液の全体積に基づいて）で添加することができる。一例では、塩基性水性スラリー中のキレート剤の濃度は、約１ｍＭである。分散剤は、約０．０２５体積％〜約２．５体積％の範囲の量（溶液の全体積に基づいて）で添加することができる。分散剤のこの範囲は、適切な値のゼータ電位を含む。界面活性剤は、任意の適切な量で添加することができ、その例は、約０．１２５体積％を含む。内容物を混合し、次いで乾燥研磨粒子粉末またはビーズに加えてスラリーを形成することができる。このスラリーは、研磨のためにＤＩ水でさらに希釈してもよい。

塩基性水性スラリーは、化学機械研磨システムで使用して、シラン化およびコーティングされたパターン化ウェーハ１０ＳＣの表面を擦り取ることができる。システムで使用される研磨ヘッド／パッドまたは他の研磨ツールは、コーティング層２０を窪み１４、１４’内に残したまま、かつ下の基板１２を少なくとも実質的に無傷のまま、介在領域１６からコーティング層２０を擦り取ることができる。一例として、研磨ヘッドは、Ｓｔｒａｓｂａｕｇｈ ＶｉＰＲＲ ＩＩ研磨ヘッドであり得る。

上述のように、研磨剤なしで研磨パッドおよび溶液を用いて擦り取ることができる。例えば、研磨パッドは、研磨粒子を含まない溶液（すなわち、研磨粒子を含まない溶液）と共に利用されてもよい。

擦り取ることは、シラン化介在領域からコーティング層２０の一部を除去し、図２Ｄに示すように、シラン化窪み内にコーティング層２０の一部を残す。図２Ｄにも示すように、介在領域１６は、擦り取ることが完了した後にシラン化されたままでもよい。言い換えれば、シラン化介在領域は、研磨後に無傷のままであり得る。あるいは、シランまたはシラン誘導体１８は、擦り取ることの結果として介在領域１６から除去されてもよい。

図示しないが、シラン化され、コーティングされ、そして研磨されたパターン化ウェーハ１０ＳＣＰ（図２Ｄに示す）は、洗浄プロセスにかけてもよいことを理解されたい。このプロセスは、水浴および超音波処理を利用してもよい。水浴は、約２２℃〜約３０℃の範囲の比較的低い温度に維持することができる。シラン化され、コーティングされ、そして研磨されたパターン化ウェーハ１０ＳＣＰはまた、スピン乾燥されるか、または他の適切な技術によって乾燥され得る。

シラン化され、コーティングされ、そして研磨されたパターン化ウェーハ１０ＳＣＰは、次いで、プライマー２２をシラン化窪み中の機能性分子コーティング層２０にグラフトするプロセスにかけてもよい。プライマー２２のグラフトは、官能化窪み１５を形成し、その一例が、図２Ｅの拡大部分に示されている。

適切なプライマー２２の例には、順方向増幅プライマーまたは逆方向増幅プライマーが含まれる。適切なプライマー２２の具体例には、ＨｉＳｅｑ（登録商標）、ＨｉＳｅｑＸ（登録商標）、ＭｉＳｅｑ（登録商標）、ＭｉＳｅｑＸ（登録商標）、Ｎｅｘｔｓｅｑ（登録商標）およびＧｅｎｏｍｅ Ａｎａｌｙｚｅｒ（登録商標）機器プラットフォームでの配列決定のためにＩｌｌｕｍｉｎａ Ｉｎｃ．製の市販のフローセルの表面で使用される、Ｐ５またはＰ７プライマーが含まれる。

グラフトは、ダンクコーティング、スプレーコーティング、パドルディスペンス、スロットダイコーティングによって、または窪み１４、１４’の少なくとも一部中のコーティング層２０にプライマー２２を付着させる別の適切な方法によって、達成することができる。これらの例の各々は、プライマー２２、水、緩衝剤および触媒を含み得る、プライマー溶液または混合物を利用し得る。

ダンクコーティングは、シラン化され、コーティングされ、そして研磨されたパターン化ウェーハ１０ＳＣＰを一連の温度制御された浴中に浸漬することを含み得る。その浴は、流量制御されてもよくおよび／または窒素ブランケットで覆われてもよい。その浴は、プライマー溶液またはプライマー混合物を含み得る。様々な浴を通して、プライマー２２は、窪み１４、１４’の少なくとも一部中のコーティング層２０に付着する。一例では、シラン化され、コーティングされ、および研磨されたパターン化ウェーハ１０ＳＣＰは、プライマー溶液またはプライマー混合物を含む第１の浴に導入され、そこでプライマー２２を付着させる反応が起こり、次いでアレイ１０’は、洗浄のために追加の浴に移動される。シラン化され、コーティングされ、そして研磨されたパターン化ウェーハ１０ＳＣＰは、ロボットアームを用いてまたは手動で、浴から浴へと移動され得る。加熱窒素エアナイフまたはスピンコーターなどの乾燥システムも、ダンクコーティングに使用することができる。

スプレーコーティングは、プライマー溶液またはプライマー混合物を、シラン化され、コーティングされ、そして研磨されたパターン化ウェーハ１０ＳＣＰ上に直接スプレーすることによって達成することができる。スプレーコーティングされたウェーハは、約０℃〜約７０℃の範囲の温度で約４分〜約６０分の範囲の時間、インキュベートされてもよい。インキュベーション後、プライマー溶液またはプライマー混合物は、例えば、スピンコーターを用いて希釈および除去することができる。

パドルディスペンスは、プールおよびスピンオフ方法に従って実行されてもよく、したがってスピンコーターを用いて達成されてもよい。プライマー溶液またはプライマー混合物は、シラン化され、コーティングされ、そして研磨されたパターン化ウェーハ１０ＳＣＰに適用されてもよい（手動でまたは自動化プロセスによって）。適用されたプライマー溶液またはプライマー混合物は、シラン化され、コーティングされ、そして研磨されたパターン化ウェーハ１０ＳＣＰの表面全体に適用されるかまたは広げられ得る。プライマーコーティングされたウェーハ１０ＳＣＰは、約０℃〜約８０℃の範囲の温度で約２分〜約６０分の範囲の時間、インキュベートすることができる。インキュベーション後、プライマー溶液またはプライマー混合物は、例えば、スピンコーターを用いて希釈および除去することができる。

プライマーをシラン化窪み１４、１４’の少なくとも一部のコーティング層２０にグラフトすると、図２Ｅに示すように官能化窪み１５が形成される。グラフト後、所望の表面化学が適用され、そして表面変性パターン化ウェーハ１０’が形成される。

表面変性パターン化ウェーハ１０’は、任意の所望の品質管理および／または表面特性評価技術にかけてもよい。例えば、表面変性パターン化ウェーハ１０’は、例えば、原子間力顕微鏡法（ＡＦＭ）、走査電子顕微鏡法（ＳＥＭ）、偏光解析法、ゴニオメトリー、スキャトロメトリー、ハイブリダイゼーション品質管理方法および／または蛍光技術にかけてもよい。

図３Ａに示すように、表面変性パターン化ウェーハ１０’を用いてフローセルパッケージ３０を形成することができる。フローセルパッケージ３０を形成するために、２つの表面変性パターン化ウェーハ１０’（図３Ａにおいて１０’Ａおよび１０’Ｂとして示される）を一緒に結合することができる。

通常、２つの表面変性パターン化ウェーハ１０’は、１つの（第１の）表面変性パターン化ウェーハ１０’Ａの官能化窪み１５の少なくとも一部が、他方の（第２の）表面変性パターン化ウェーハ１０’Ｂの官能化窪み１５の少なくとも一部と合うように、かつ、１つの（第１の）表面変性パターン化ウェーハ１０’Ａの介在領域１６の少なくとも一部が、他方の（第２の）表面変性パターン化ウェーハ１０’Ｂの介在領域１６の少なくとも一部と合うように、位置決めされ得る。２つの表面変性パターン化ウェーハ１０’Ａ、１０’Ｂは、少なくとも実質的に合わせられた介在領域１６で一緒に結合することができる。複数の別々の流体チャンバーを画定するように、２つの表面変性パターン化ウェーハは、少なくとも実質的に合わせられた介在領域の少なくとも一部で一緒に結合することができる。２つの表面変性パターン化ウェーハは、窪みを含まない領域で一緒に結合することができる。２つの表面変性パターン化ウェーハは、少なくとも実質的に合わせられた介在領域の少なくとも一部で、窪みを含まずかつ介在領域ではないウェーハの領域（例えば、ウェーハの縁の周り）で、一緒に結合することができる。ウェーハ結合は、レーザ接着、拡散接着、陽極接着、共晶接着、プラズマ活性化接着、ガラスフリット接着、または当技術分野で知られている他の方法によって達成することができる。

図３Ａおよび３Ｂ（後者は上側の表面変性パターン化ウェーハ１０’Ｂを除いたパッケージ３０の上面図である）に示す例は、スペーサー層２４を含み、それは、少なくとも実質的に整列した介在領域１６の少なくとも一部と接触し、かつそれらを結合している。図３Ｂの上面図に示すように、スペーサー層２４は、ウェーハ１０’Ａ、１０’Ｂの介在領域１６の全てと接触していなくてもよい。これは、例えば、いくつかの行および列の官能化窪み１５が単一の流体チャンバー２８、２８’、２８”、２８”’内に存在することになる場合に望ましいことがある。例えば、図３Ａおよび３Ｂの流体チャンバー２８、２８’、２８”、２８”’は、３列および８行の官能化窪み１５を含み、流体チャンバー２８、２８’、２８”、２８”’内の介在領域１６は露出したままである。スペーサー層２４は、予めカットされ、ウェーハサイズ、ならびに形成される所望の数の流体チャンバー２８、２８’、２８”、２８”’を一致させてもよい。

図３Ａおよび図３Ｂに示す例では、流体チャンバー２８、２８’、２８”、２８”’は、スペーサー層２４によって少なくとも部分的に画定され、２つの結合した表面変性パターン化ウェーハ１０’Ａ、１０’Ｂの間に配置される。図３Ａおよび図３に示す例では、スペーサー層２４は、流体チャンバー２８、２８’、２８”、２８”’のそれぞれの長手方向壁２９および端部３１（図３Ｂ）を画定する。

この例では、各流体チャンバー２８、２８’、２８”、２８”’は、流路２６、２６’、２６”、２６”’を含む。また、この例では、各流路２６、２６’、２６”、２６”’は、その中に複数の官能化窪み１５を有する、結合した表面変性パターン化ウェーハ１０’Ａ、１０’Ｂの間に画定された領域である。

スペーサー層２４は、表面変性パターン化ウェーハ１０’Ａ、１０’Ｂの介在領域１６の少なくとも一部で一緒にシールする任意の材料とすることができる。スペーサー層２４およびスペーサー層２４を用いた結合の例は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２０１６／００２３２０８号に記載されている。

一例では、スペーサー層２４は、基板１２によって透過される波長の放射を吸収する放射吸収材料とすることができる。吸収されたエネルギーは、次に、スペーサー層２４とそれぞれの表面変性パターン化ウェーハ１０’Ａ、１０’Ｂとの間の結合を形成する。この放射線吸収材料の例は、デュポン（米国）製のＢｌａｃｋ Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）（カーボンブラック含有ポリイミド）であり、これは約１０６４ｎｍで吸収する。カーボンブラックを添加せずにポリイミドを使用することができ、ただし、その波長は、天然のポリイミド材料によって著しく吸収される波長（例えば、４８０ｎｍ）に変更する必要があることを理解されたい。別の例として、５３２ｎｍの光を照射すると、ポリイミドＣＥＮ ＪＰを結合することができる。

スペーサー層２４が放射線吸収材料である場合、スペーサー層２４が所望のシラン化介在領域と接触するように、スペーサー層２４は、ウェーハ１０’Ａと１０’Ｂとの間の界面に配置されてもよい。適切な波長のレーザーエネルギーが界面に適用されている（すなわち、放射線吸収材料が照射されている）間に、加圧（例えば、約５０、約６０、約７０、約８０、約９０、または約１００ＰＳＩ、または約６０ＰＳＩの圧力）が適用されてもよい。スペーサー層２４とそれぞれのウェーハ１０’Ａ、１０’Ｂとの間の適切な結合を達成するために、レーザーエネルギーを上と下の両方から界面に適用することができる。

別の例では、スペーサー層２４は、それと接触している放射線吸収材料を含んでもよい。放射線吸収材料は、スペーサー層２４とウェーハ１０’Ａとの間の界面ならびにスペーサー層２４とウェーハ１０’Ｂとの間の界面に適用することができる。一例として、スペーサー層２４は、ポリイミドでもよく、別の放射線吸収材料は、カーボンブラックでもよい。この例では、別の放射線吸収材料は、スペーサー層２４とそれぞれの表面変性パターン化ウェーハ１０’Ａ、１０’Ｂとの間に結合を形成するレーザーエネルギーを吸収する。

スペーサー層２４が別個の放射線吸収材料と接触しているとき、放射線吸収材料がウェーハ１０’Ａ、１０’Ｂのそれぞれのシラン化介在領域の少なくとも一部およびスペーサー層２４と接触するように、放射線吸収材料は、スペーサー層２４とウェーハ１０’Ａおよび１０’Ｂのそれぞれとの間のそれぞれの界面に配置することができる。適切な波長のレーザーエネルギーが適用されている（すなわち、放射線吸収材料が照射されている）間に、それぞれの界面で加圧が適用されてもよい。スペーサー層２４とそれぞれのウェーハ１０’Ａ、１０’Ｂとの間の適切な結合を達成するために、レーザーエネルギーを上と下の両方から界面に適用することができる。

図３Ａおよび図３Ｂに示す例では、スペーサー層２４が隣接する流体チャンバー２８から１つの流体チャンバー２８を物理的に分離するように（相互汚染を防ぐために）、スペーサー層２４（および結合領域）を流体チャンバー２８間に配置してもよく、そしてウェーハ１０’Ａ、１０’Ｂの周囲に配置してもよい（フローセルパッケージ３０をシールするために）。しかしながら、スペーサー層２４（および結合領域）は、実施態様に応じて任意の所望の領域に配置し得ることを理解されたい。

図３Ｂはまた、フローセルパッケージ３０をさいの目に切ってそれぞれのフローセル４０Ａおよび４０Ｂを形成することができる点線を示す。フローセルパッケージ３０は、形成される個々のフローセル４０Ａ、４０Ｂが少なくとも２つの流体チャンバー２８を有するように、任意の望ましい構成に従ってさいの目に切ることができる。いくつかの例では、各フローセル４０Ａ、４０Ｂが８つの別々の流体チャンバーを含むように、パッケージ化フローセル３０をさいの目に切ることが望ましい。他の例では、フローセルパッケージは、２つ、３つ、４つまたはそれ以上のフローセルを形成するようにさいの目に切られる。他の例では、各フローセルは、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つまたは８つの別々の流体チャンバーを含む。他の例では、各フローセルは、２つ、４つまたは８つの別々の流体チャンバーを含む。

ここで図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、フローセル４０Ｃの他の例が示されている。このフローセル４０Ｃは、本明細書に開示されている方法に従ってフローセルパッケージの一部として形成することができることを理解されたい。このように、フローセルパッケージがさいの目に切られた後のフローセル４０Ｃが示されている。この例では、それぞれの窪み１４（およびしたがって官能化窪み１５）は、各ウェーハ部分１０’Ｃ、１０’Ｄの基板１２の長さのかなりの部分（前の図に示す穴１４’よりも）にわたって延びる流路１４”である。

フローセル４０Ｃは、結合領域でスペーサー層２４で一緒に結合している２つの表面変性パターン化ウェーハ部分１０’Ｃ、１０’Ｄを含む。この例では、スペーサー層２４は、ウェーハ部分１０’Ｃ、１０’Ｄのすべての介在領域１６と接触してもよい。これは、例えば、官能化窪み１５が個別の穴１４’ではなく長い流路１４”である場合に望ましいことがある。各流路１４”は、単一の流体チャンバー２８、２８’、２８”と関連付けられている。

図４Ａおよび図４Ｂに示す例では、流体チャンバー２８、２８’、２８”は、スペーサー層２４によって部分的に画定されており、２つの結合した表面変性パターン化ウェーハ部分１０’Ｃ、１０’Ｄの間に配置されている。図４Ａおよび図４Ｂに示す例では、スペーサー層２４は、流体チャンバー２８、２８’、２８”のそれぞれの長手方向壁２９と端部３１の部分を画定する一方、各ウェーハ部分１０’Ｃ、１０’Ｄの窪み／流路１４’、１４”は、流体チャンバー２８、２８’、２８”のそれぞれの長手方向壁２９と端部３１の残りを形成する。

フローセル４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃは、ヌクレオチドシーケンサーなどの反応自動化装置において制御された化学的または生化学的反応を実行するために使用されてもよい。図示しないが、下部の表面変性パターン化ウェーハ１０’Ａ、１０’Ｄの基板１２を貫通してそれぞれの流体チャンバー２８にポートを穿孔することができることを理解されたい。ポートに接続することによって、反応自動化装置は、封止された流体チャンバー２８での試薬と生成物の流量を制御することができる。反応自動化装置は、用途によっては、フローセル４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃの圧力、温度、ガス組成および他の環境条件を調整することができる。さらに、いくつかの用途では、上部の表面変性パターン化ウェーハ１０'Ｂ、１０'Ｃの基板１２または上部と下部の両方の基板１２にポートを穿孔することができる。いくつかの用途では、封止された流体チャンバー２８内で起こる反応は、熱、発光および／または蛍光の画像化または測定によって基板を通して監視することができる。

本明細書に開示されるフローセル４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃは、シーケンシング−バイ−シンセシス（ＳＢＳ）、シーケンシング−バイ−ライゲーション、パイロシーケンシングなどとしばしば呼ばれる技術を含む、様々な配列決定アプローチまたは技術において使用され得る。これらの技術のいずれにおいても、官能化分子および付着した配列決定プライマーは、介在領域上１６ではなく官能化窪みに存在するので、増幅は官能化窪みに限定されるであろう。

簡単に説明すると、シーケンシング−バイ−シンセシス（ＳＢＳ）反応は、イルミナ（サンディエゴ、カリフォルニア州）製のＨｉＳｅｑ（登録商標）、ＨｉＳｅｑＸ（登録商標）、ＭｉＳｅｑ（登録商標）またはＮｅｘｔＳｅｑ（登録商標）シーケンサーシステムなどのシステムで実行できる。配列決定される一組の標的ＤＮＡ分子は、結合された配列決定プライマー２２にハイブリダイズされ、次いで、ブリッジ増幅または動的排除増幅によって増幅される。変性により、一本鎖鋳型が官能化分子（コーティング層２０）に固定されたままになり、数百万の二本鎖ＤＮＡの密集クラスターが生成される（すなわちクラスター生成）。次いで配列決定反応を実施する。データを整列させ、そして参照と比較し、そして配列決定の差異を同定する。
追記

前述の概念（そのような概念が互いに矛盾しないという条件で）のすべての組み合わせが、本明細書に開示されている発明の主題の一部であると考えられることを理解されたい。特に、本開示の終わりに現れる特許請求される主題の全ての組み合わせは、本明細書に開示された発明の主題の一部であると考えられる。また、参照により本明細書に組み込まれる任意の開示にも現れる可能性がある本明細書で明示的に使用される用語は、本明細書で開示される特定の概念と最も矛盾しない意味に一致するはずである。

本明細書で引用した全ての刊行物、特許、および特許出願は、その全体が参照により本明細書に組み入れられる。

本明細書を通して、「一例」、「他の例」、「一例」などへの言及は、その例に関連して説明された特定の要素（例えば、特徴、構造、および／または特性）が、本明細書に記載の少なくとも１つの例に含まれること、および他の例に存在してもよいし、またはしなくてもよいことを意味する。さらに、文脈が明らかにそうでないことを指示しない限り、任意の例について記載された要素は、さまざまな例において任意の適切な方法で組み合わされてもよいことを理解されたい。

本明細書に提供される範囲は、記載された範囲、および記載された範囲内の任意の値または部分範囲を含むことを理解されたい。例えば、約２００ｍｍ〜約３００ｍｍの範囲は、明示的に列挙された約２００ｍｍ〜約３００ｍｍの限界だけでなく、約２０８ｍｍ、約２４５ｍｍ、約２７５．５ｍｍなど、個々の値、および約２２５ｍｍ〜約９９０ｍｍ、約２３５ｍｍ〜約２８０ｍｍなどの下位範囲も含むと解釈されたい。さらに、値を説明するために「約」および／または「実質的に」が使われる場合、それらは記載された値からのわずかな変動（±１０％以下）を含むことを意味する。

いくつかの例が詳細に説明されているが、開示された例は変更されてもよいことを理解されたい。したがって、前述の説明は非限定的であると見なされるべきである。

Claims (33)

1. シランまたはシラン誘導体を、介在領域によって分離された窪みを含むパターン化ウェーハの表面に付着して、それによってシラン化窪みおよびシラン化介在領域を形成すること；
   前記シラン化窪み内および前記シラン化介在領域上に、官能化分子のコーティング層を形成すること；
   前記シラン化介在領域から前記コーティング層を擦り取ること、任意にｉ）約７．５〜約１１の範囲のｐＨを有し、前記パターン化ウェーハの硬度より低い硬度を有する研磨粒子を含む塩基性水性スラリー、またはｉｉ）研磨パッドと、前記研磨粒子を含まない溶液とを使用して；および
   前記シラン化窪み内の前記コーティング層にプライマーをグラフトして、官能化窪みを形成すること、
   によって、表面変性パターン化ウェーハを形成すること；ならびに
   ２つの前記表面変性パターン化ウェーハを、それらの間のスペーサー層で一緒に結合すること、を含む、方法。
2. 前記シランまたはシラン誘導体を、前記パターン化ウェーハの表面に付着することが、蒸着法、スピンコーティング法、化学気相堆積法、またはＹｉｅｌｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ（ＹＥＳ）法のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記官能化分子の前記コーティング層を形成することが、前記官能化分子の官能基を、前記シランまたはシラン誘導体の不飽和部分と反応させることを含み、任意に、前記不飽和部分が、シクロアルケン、シクロアルキン、ヘテロシクロアルケン、ヘテロシクロアルキン、それらの置換変種およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記官能化分子の前記コーティング層を形成することが、
   前記官能化分子を含む溶液を、前記シラン化窪みおよび前記シラン化介在領域上に堆積すること；および
   前記官能化分子を硬化させること、を含む、請求項１または２に記載の方法。
5. 前記塩基性水性スラリーが、キレート剤、界面活性剤、分散剤またはこれらの組み合わせをさらに含む、先行請求項のいずれかに記載の方法。
6. 前記コーティング層に前記プライマーをグラフトすることが、ダンクコーティング、スプレーコーティング、パドルディスペンスまたはこれらの組み合わせを含む、先行請求項のいずれかに記載の方法。
7. 前記シランまたはシラン誘導体を付着することの前に、前記パターン化ウェーハをプラズマアッシングすることをさらに含む、先行請求項のいずれかに記載の方法。
8. 前記官能化分子の前記コーティング層が、約２００ｎｍ以下の厚さを有する、先行請求項のいずれかに記載の方法。
9. 結合した前記表面変性パターン化ウェーハをそれぞれのフローセルにさいの目に切ることをさらに含む、先行請求項のいずれかに記載の方法。
10. 前記スペーサー層が、放射線吸収材料である、先行請求項のいずれかに記載の方法。
11. 前記結合することが、
    前記放射線吸収材料が２つの前記表面変性パターン化ウェーハのそれぞれの介在領域の少なくとも一部と接触するように、２つの前記表面変性パターン化ウェーハ間の界面に放射線吸収材料を配置すること；ならびに
    前記界面で加圧を適用することおよび前記放射線吸収材料に照射すること、を含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記スペーサー層が、それと接触している放射線吸収材料を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記結合することが、
    前記放射線吸収材料が２つの前記表面変性パターン化ウェーハのそれぞれの前記介在領域の少なくとも一部と接触するように、前記スペーサー層と２つの前記表面変性パターン化ウェーハのそれぞれとの間のそれぞれの界面に前記放射線吸収材料を配置すること；ならびに
    前記それぞれの界面で加圧を適用することおよび前記放射線吸収材料に照射すること、を含む、請求項１２に記載の方法。
14. ２つの前記表面変性パターン化ウェーハの一方の前記官能化窪みの少なくとも一部を、２つの前記表面変性パターン化ウェーハの別のそれぞれの官能化窪みと合わせて流体チャンバーを形成するように、２つの前記表面変性パターン化ウェーハを配置し；および
    前記スペーサー層が、隣接する流体チャンバー間に長手方向の壁を画定する、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記官能化窪みのそれぞれが、
    ２つの結合した前記表面変性パターン化ウェーハによって画定される流路内にある；または
    前記流路内の複数の穴の１つである、請求項１４に記載の方法。
16. 前記研磨粒子が、炭酸カルシウム、アガロースおよびグラファイトからなる群より選択される、先行請求項のいずれかに記載の方法。
17. フローセルパッケージであって、
    第１の介在領域によって分離された第１の窪み；
    前記第１の窪みの少なくとも一部において第１のシランまたは第１のシラン誘導体に結合した第１の官能化分子；および
    前記第１の窪みの少なくとも一部において前記第１の官能化分子にグラフトした第１のプライマー、
    を含む、第１の表面変性パターン化ウェーハと、
    第２の介在領域によって分離された第２の窪み；
    前記第２の窪みの少なくとも一部において第２のシランまたは第２のシラン誘導体に結合した第２の官能化分子；および
    前記第２の窪みの少なくとも一部において前記第２の官能化分子にグラフトした第２のプライマー、
    を含む、第２の表面変性パターン化ウェーハと、
    前記第１の介在領域の少なくとも一部を前記第２の介在領域の少なくとも一部に結合しているスペーサー層とを含み、前記スペーサー層が、前記フローセルパッケージのそれぞれの流体チャンバーを少なくとも部分的に画定している、フローセルパッケージ。
18. 前記第１の窪みの少なくとも一部と前記第２の窪みの少なくとも一部が整列して、前記それぞれの流体チャンバーの１つを形成しており；および
    前記スペーサー層が、隣接する流体チャンバー間の長手方向の壁を形成している、請求項１７に記載のフローセルパッケージ。
19. 前記第１および第２の窪みの少なくとも１つが、
    ２つの結合した前記表面変性パターン化ウェーハによって画定される流路内にある；または
    前記流路内の複数の穴の１つである、請求項１７に記載のフローセルパッケージ。
20. 前記第１の機能性分子および前記第２の機能性分子のそれぞれは、以下の式（Ｉ）の繰り返し単位を含む、請求項１７〜１９のいずれか一項に記載のフローセルパッケージ。
    （式中、
    Ｒ^１は、Ｈまたは任意に置換されたアルキルであり；
    Ｒ^Ａは、アジド、任意に置換されたアミノ、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたヒドラゾン、任意に置換されたヒドラジン、カルボキシル、ヒドロキシ、任意に置換されたテトラゾール、任意に置換されたテトラジン、ニトリルオキシド、ニトロン、およびチオールからなる群より選択され；
    Ｒ^５は、Ｈおよび任意に置換されたアルキルからなる群より選択され；
    −（ＣＨ_２）_ｐ−のそれぞれは、任意に置換されていてもよく；
    ｐは、１〜５０の範囲の整数であり；
    ｎは、１〜５０，０００の範囲の整数であり；
    ｍは、１〜１００，０００の範囲の整数である。）
21. 前記第１の機能性分子が、前記第１のシランまたは第１のシラン誘導体の第１の不飽和部分によって、前記第１のシランまたは第１のシラン誘導体に共有結合しており；
    前記第２の機能性分子が、前記第２のシランまたは第２のシラン誘導体の第２の不飽和部分によって、前記第２のシランまたは第２のシラン誘導体に共有結合しており；および
    前記不飽和部分が、ノルボルネン、ヘテロノルボルネン、ノルボルネン誘導体、トランスシクロオクテン、トランスシクロオクテン誘導体、シクロオクチン、ビシクロアルキン、それらの任意に置換された変形およびそれらの組み合わせからなる群より個々に選択される、請求項１７〜１９のいずれか一項に記載のフローセルパッケージ。
22. 前記スペーサー層が、黒色ポリイミドを含む、請求項１７〜２１のいずれか一項に記載のフローセルパッケージ。
23. 前記第１の表面変性パターン化ウェーハおよび第２の表面変性パターン化ウェーハのそれぞれが、約２００ｍｍ〜約３００ｍｍの範囲の直径を有する、請求項１７〜２２のいずれか一項に記載のフローセルパッケージ。
24. 複数のフローセルを含む、請求項１７〜２３のいずれか一項に記載のフローセルパッケージ。
25. 介在領域によって分離された窪みを含むパターン化ウェーハの表面をプラズマアッシングすること；
    前記窪み内および前記介在領域上に、官能化分子のコーティング層を形成すること；
    前記介在領域から前記コーティング層を擦り取ること、任意にｉ）約７．５〜約１１の範囲のｐＨを有し、パターン化ウェーハの硬度より低い硬度を有する研磨粒子を含む塩基性水性スラリー、またはｉｉ）研磨パッドと、前記研磨粒子を含まない溶液とを使用して；および
    前記窪み内の前記コーティング層にプライマーをグラフトして、官能化窪みを形成すること、
    によって、表面変性パターン化ウェーハを形成すること；ならびに
    ２つの前記表面変性パターン化ウェーハを、それらの間のスペーサー層で一緒に結合すること、を含む、方法。
26. 前記研磨粒子が、炭酸カルシウム、アガロースおよびグラファイトからなる群より選択される、請求項２５に記載の方法。
27. フローセルパッケージであって、
    第１および第２の表面変性パターン化ウェーハならびにスペーサー層を含み、
    前記第１の表面変性パターン化ウェーハは、第１の介在領域によって分離された第１の窪みと、前記第１の窪みの少なくとも一部において前記第１の表面変性パターン化ウェーハに結合した第１の官能化分子と、前記第１の窪みの少なくとも一部において前記第１の官能化分子にグラフトした第１のプライマーとを含み；
    前記第２の表面変性パターン化ウェーハは、第２の介在領域によって分離された第２の窪みと、前記第２の窪みの少なくとも一部において前記第２の表面変性パターン化ウェーハに結合した第２の官能化分子と、前記第２の窪みの少なくとも一部において前記第２の官能化分子にグラフトした第２のプライマーとを含み；
    前記スペーサー層が、前記第１の介在領域の少なくとも一部を前記第２の介在領域の少なくとも一部に結合しており、かつ、前記スペーサー層が、前記フローセルパッケージのそれぞれの流体チャンバーを少なくとも部分的に画定している、フローセルパッケージ。
28. 前記第１の窪みの少なくとも一部と前記第２の窪みの少なくとも一部が整列して、前記それぞれの流体チャンバーの１つを形成しており；および
    前記スペーサー層が、隣接する流体チャンバー間の長手方向の壁を形成している、請求項２７に記載のフローセルパッケージ。
29. 前記第１および第２の窪みの少なくとも１つが、
    ２つの結合した前記表面変性パターン化ウェーハによって画定される流路内にある；または
    前記流路内の複数の穴の１つである、請求項２７に記載のフローセルパッケージ。
30. 前記第１の機能性分子および前記第２の機能性分子のそれぞれは、以下の式（Ｉ）の繰り返し単位を含む、請求項２７〜２９のいずれか一項に記載のフローセルパッケージ。
    （式中、
    Ｒ^１は、Ｈまたは任意に置換されたアルキルであり；
    Ｒ^Ａは、アジド、任意に置換されたアミノ、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたヒドラゾン、任意に置換されたヒドラジン、カルボキシル、ヒドロキシ、任意に置換されたテトラゾール、任意に置換されたテトラジン、ニトリルオキシド、ニトロン、およびチオールからなる群より選択され；
    Ｒ^５は、Ｈおよび任意に置換されたアルキルからなる群より選択され；
    −（ＣＨ_２）_ｐ−のそれぞれは、任意に置換されていてもよく；
    ｐは、１〜５０の範囲の整数であり；
    ｎは、１〜５０，０００の範囲の整数であり；
    ｍは、１〜１００，０００の範囲の整数である。）
31. 前記スペーサー層が、黒色ポリイミドを含む、請求項２７〜２９のいずれか一項に記載のフローセルパッケージ。
32. 前記第１の表面変性パターン化ウェーハおよび第２の表面変性パターン化ウェーハのそれぞれが、約２００ｍｍ〜約３００ｍｍの範囲の直径を有する、請求項２７〜３１のいずれか一項に記載のフローセルパッケージ。
33. 複数のフローセルを含む、請求項２７〜３２のいずれか一項に記載のフローセルパッケージ。