KR100966683B1 - 바이오칩 생산 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고 단위 밀도의 미립자 어레이들과 그러한 어레이들을 조립하는 방법들을 제공한다. 이들 어레이들에서, 상기 미립자들은 제공된 목표 분석물에 대하여 특정된 화학적 또는 생물학적 실체들을 갖고서 기능화될 수도 있다. 본 발명의 고 단위 밀도 어레이들은 여기서 설명된 방법들에 따라서 다중칩 어레이들을 형성하도록 결합될 수도 있는 칩들 상에 형성된다. 본 발명의 칩 및/또는 다중칩 어레이들은 화학적 그리고 생물학적 분석들에 유용하다.
미립자 어레이, 비드, 다중칩, 생물학적 분석

Description

바이오칩 생산 방법{Method for producing biochips}
본 발명은 미립자(microparticle)의 고 단위 밀도 어레이 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 다중칩 어레이 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 다중칩 어레이와 고 단위 밀도 어레이를 이용한 생물학적 평가법을 수행하는 방법을 제공한다.
생물학적 화학적 어레이형은 최소한의 노력으로 빠르고 정확한 결과를 얻는 것을 보장한다(Nature Genetics, 1999 볼륨 21 (1) 부록 3-4 페이지). 일반적으로, DNA, RNA 또는 단백질 분자와 같은 생물학적 탐침들(probes)의 어레이는 불활성 기질(inert substrates)에 증착과 고정화 또는 인시츄(in-situ) 합성중 어느 하나에 의하여 형성된다. 이러한 종래의 방법에 의하면, 어레이는 탐침 분자를 직접 기질에 부착함으로써 형성된다. 상기 어레이는 유기물(니트로셀룰로오즈 같은 고분자 물질) 또는 무기물(유리 또는 실리콘등)로 구성될 수 있다.
실리콘을 기판으로 사용하는 것은 잘 알려진 반도체 웨이퍼 및 칩 공정법과 관련하여 특정한 이익을 준다. 반도체 공정에 있어서, 일련의 다중 공정단계를 거치면서 웨이퍼는 원하는 피쳐(feature)을 갖도록 변경되고 변환된다. 통상적으로, 각각의 웨이퍼에 개개의 세그먼트들을 형성하기 위해 병렬 공정을 통해 다수의 동일한 형상들이 각각의 웨이퍼에 동시에 형성된다. 병렬 공정 또는 일괄 공정을 사용하여 동일한 형상을 제조함으로써 제조 시간이 현격히 줄어든다. 또한, 일괄 공정으로 매우 균등한 칩을 생산할 수 있고, 사진석판술(photolithography)과 에칭법을 사용하여 (초미세(submicron)) 아주 작은 피쳐들이 정밀하게 제조될 수 있다. 따라서, 높은 피쳐 밀도(high feature density)를 갖는 구조가 아주 작은 칩에 만들어 질 수 있다. 공정이 끝난 후, 다중 칩을 얻기 위해 개개의 세그먼트들은 싱귤레이션(singulation)이라고 알려진 공정에서 웨이퍼로부터 잘려 진다(Peter Van Zant, "Microchip Fabrication, 마이크로칩 제조" 3판, McGraw-Hill 맥그로-힐 1998).
다른 기능 칩들을 보유한 반도체 웨이퍼들은 최종 패키징 공정에서 다른 칩들을 연결하거나 단순히 다른 기능 칩을 보유한 두개의 웨이퍼를 접합함으로써 결합될 수 있으며, 그 후 웨이퍼 적층을 쪼개면 된다. 상기 반도체 제조 공정의 고 효율은 산업의 고속 성장에 상당히 기여를 해왔다. 칩 생산, 패키징, 및 품질 관리를 위해 매우 정교한 시스템들이 개발되어 왔다.
바이오 칩은 고형 지지물에 구속되어 있는 특정 타겟에 묶일 수 있는 이종의 유생분자들의 어레이이다. 바이오 칩을 마련하기 위한 본질적인 두 가지 방법이 있다.
제1 방법은 합성전(pre-synthesized) 대상 탐침 분자를 함유한 용액의 부분표본(aliquots of solutions)을 평면 기판에 놓은 후, 상기 탐침 분자를 지정 위치 에 고정시키는 것을 포함한다. 예를 들어, 탐침 용액은 소정 조성(composition)의 위치적으로 암호화(encode)된 1차원(Kricka, Larry J., "면역학적 평가법 Immunoassay", 18장, 389-404페이지, 아카데미 출판, 1996) 또는 2차원(미국 특허 제5,807,755호 및 제5,837,551호) 탐침 어레이를 형성하기 위해 기판상에 분배(dispense, spot)된다. 분자 탐침은 기판 표면에 직접 부착되거나 어레이를 형성하기 위해 차례로 기판에 증착(deposition)되거나 부착되는 고상의 캐리어들(carriers)에 부착될 수 있다. 미립자들(microparticles, "beads")은 이러한 캐리어의 한 형태를 나타낸다. 탐침을 준비, 적용, 테스트하고 화학적 성질을 평가하는 공정으로부터 기판을 준비, 테스트하는 공정을 분리하는 이점을 제공한다(미국 특허 제6,251,691). 다양한 크기와 조성의 미립자들이 조합합성(combinatiorial synthesis)에서 뿐만 아니라 화학, 생화학에서도 광범위하게 사용되어 왔다.
탐침 어레이 생산을 위한 증착, 프린팅 및 스포팅(spotting)법은 몇가지 바람직하지 않은 특성을 갖는다. 첫째, 종래의 증착 및 프린팅 기술은 100 마이크론(micron)의 스팟 치수 및 300 마이트론의 스팟간의 분리 치수를 갖는 저 형상 밀도(low feature density)의 어레이를 생산할 따름이다. 둘째, 지금까지 언급한 탐침 증착법은 스팟(spot)간의 상당한 변가 있어 균일한 스팟(spots)을 형성하지 못한다. 셋째, 패턴 전극에 대한 전기이동(electrophoretic) 증착(미국 특허 제5,605,662호)과 같은 변형을 포함하는 스포팅법은 어떤 중요 스케일로 어레이를 생산하기 위한 상당한 기기와 자재 흐름 관리 지원을 요구한다. 특히, 스포팅법은 탐침 어레이의 일괄 제조를 지원하지 않는다. 즉, 일괄 처리 형식이 기판을 효율적으로 생산하는데 사용될 수 있지만, 상기 기판에 화학적 또는 생화학적 탐침을 적용하여 바이오 기능화(bio-funtionalizing)하는 다음 단계에는 비효율적이다. 왜냐하면, 바이오 기능화는 일괄 처리 형식에 적합하지 않고, 많은 독립적인 스포팅 단계를 필요로 하기 때문이다. 따라서, 많은 수의 동일한 기능화된 칩을 제조하기 위한 상기 일괄 처리형 공정은 병렬 처리 절차를 사용하는 공정보다 더 많은 시간과 비용을 요구한다.
탐침 어레이를 준비하기 위한 두 번째 방법은 올리고뉴클레오티드(oligonucleotides)와 펩티드(peptides)와 같은 선형 탐침 분자들을 반도체 공정의 표준 구성요소인 사진석판술(photolithography)과 같은 공정을 이용하여 인시츄(in-situ) 광화학 합성을 포함한다. 다중 단계 광화학 반응 병렬 세트에 있어서 유리 기판 또는 유사한 기판의 지정 섹션에 올리고뉴클레오티드 세트들을 합성하기 위해 이러한 방법들이 최근에 가장 광범위하게 사용되고 있다(미국 특허 제5,143,854호 및 Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 1996, 93: 13555-13560).
다수의 탐침 어레이들을 동시에 직접 웨이퍼에 형성하기 위한 병렬 공정은 배치 공정에서 가능한 균일성에 대한 고유(intrinsic)의 개선과 확장성(scalability)을 가져오는 이점이 있지만, 탐침 어레이를 제조하는데 있어서 심각한 결점이 있다. 첫째, 단순하고 비교적 짧은 선형 분자들만이 단일 단계 반응의 시리즈에 의해 합성되기에 적합하고, 실제로 단지 짧은 올리고뉴클레티드만이 이 방법에 의해 준비되어 왔다. 둘째, 상기 반응은 종종 끝나지 않고 상당한 조성 적 불균이성을 야기한다. 셋째, 유생분자(biomolecules)들은 반도체 공정 단계중의 일부 가혹한 환경에 견디지 못하므로, 모든 반도체 공정이 유생분자의 도입전에 끝나야만 한다. 이러한 제한은 반도체 제조 기술의 광범위하고 다양한 이점을 충분히 이용하는 것을 방해한다. 넷째, 일과 제조 형식에서 기능화가 수행된 경우, 제조 공정에서 웨이퍼상의 각 칩들의 화학적 또는 생화학적 조성(composition 또는 content)을 결정한다. 즉,탐침 설계를 변경하려면, 그에 따라 모든 제조 공정을 변경해야 된다. 이론상 가능한 커스터마이징(customization)을 위해서는 탐침 분자의 필요 세트의 광화학 합성에 요구되는 필수 마스킹(masking) 단계들의 시퀀스(sequence)를 변경해야 한다.
본 발명은 반도체 제조방법들의 장점을 갖는 병렬 가공 방법을 제공한다. 아울러, 본 발명의 방법들은 다른 양과 다른 평가 요구들을 강조할 수 있을 정도로 충분히 유연하다. 본 발명은 어레이 콘텐트를 선택할 수 있는 유연성을 높은 특징 밀도와 병렬(배치(batch)) 어레이 조립체에 의하여 제공되는 규모의 경제들과 결합한다. 본 발명은, 캐리어가 표시된 탐침들의 어레이들을 갖는 다수의 칩들로 제조될 수 있는 기판 상의 묘사된 구역들 내의 지정된 위치들에, 선택가능한 조성의 무작위 암호화되고, 고상 캐리어가 표시된 탐침 어레이들의 조립체를 위한 공정을 제공한다. 또 다른 실시예에서, 하나 이상의 기판들로부터 유도된 (고상 캐리어가 표시된 탐침들이 없이) 개별화된 칩들은 고상 캐리어가 표시된 탐침들의 원하는 그룹 과 접촉하여, 원하는 어레이들을 갖는 칩들을 형성한다. 다중 칩 어레이들의 형성은 캐리어가 표시된 탐침들의 다른 그룹들을 갖는 다른 기판들로부터 준비된 칩들을 조합하는 것에 의하여 제공된다. 본 발명은 또한 핵산, 단백질, 세포 등과 같이 생분자들을 포함하는 다양한 목표 분석물에 대한 생분석학적 테스트들과 평가들에 있어서 칩이 표시된 미립자 어레이들의 성능을 최적화하기 위하여 화학적으로 태그된(tagged) 미립자와 같은 고상 캐리어들을 표시하는 기판들과 칩들의 설계들을 설명한다.
본 발명에 따르는 바이오칩들을 생산하기 위한 방법은, 기판을 패턴화하여, 다수개의 칩 영역을 형성하고, 상기 칩 영역들 사이의 분할 경계를 묘사하고, 바이오적으로 기능화되고(bio-functionailzed) 임의적으로 암호화된 비드들을 포함하는 적어도 하나의 비드 어레이를 기판 상에 조립하고, 그리고, 상기 칩 영역들을 싱귤레이션(singulation)하여, 다수개의 개별 바이오칩을 형성하는 것을 포함한다. 위에서 언급한 것처럼, 싱귤레이션은 칩 표면 상에 비드 어레이를 조립하기 전에 달성될 수도 있다. (이 문서에서 사용된 용어 "바이오칩"은 그 표면에 부착된 바이오분자들을 갖는, 즉 바이오 분석을 위한 칩을 의미한다.) 바이오 분자들의 제한되지 않는 예들은 올리고뉴클레오티드들, 핵산 절편들, 단백질들, 올리고텝티드들, 리간드들, 리셉터들, 항원들, 항체들, 및 생물학적 결합 쌍들의 개별적인 부재들을 포함한다. 또한, 여기서 언급된 용어 "싱귤레이트(singulate)"는 기판 또는 하나 이상의 칩들을 포함하는 기판의 서브유닛 상의 개별적 칩 영역들 사이의 연결들을 분리하여 칩들을 얻는 공정을 의미한다. 또한, 여기서 사용된 용어들 "기능화(functionalization)"와 "바이오기능화(biofunctionalization)"는 바이오 분자들(즉, 분자 탐침들)을 기판에 부착하는 공정을 의미하고, 비드 표면들에 이들 분자들을 부착하는 것을 포함한다.
본 발명은 또한 다수의 분자 탐침들을 포함하는 평가 장치를 제조하는 방법을 제공한다. 이 방법은 탐침 라이브러리로부터 분자 탐침을 선택하고, 선택된 분자 탐침을 다수의 비드들에 고정하여 비드 서브-그룹을 형성하는 것을 포함한다. 상기 비드 서브-그룹은 웨이퍼의 근원을 식별하는 해독가능한 태그를 처리하는 칩들로 구성되는 기판의 주요 표면에 고착된다. 그후, 웨이퍼는 다수의 바이오칩들을 생산하도록 싱귤레이트된다. 상기 공정은 다른 분자 탐침을 포함하는 또 다른 비드 서브-그룹들을 갖고서 적어도 한 번 반복된다. 결과적인 바이오 칩들은 그후 조립되어 바이오 어레이를 형성한다.
본 발명의 또 다른 측면은 위에서 설명된 방법에 따라서 준비된 평가 장치들이다.
본 발명의 장치는 분할가능한 칩 영역들을 정의하도록 분할된 기판들을 포함한다. 그러한 기판들은 하나 이상의 고상 캐리어들, 즉 비드들을 구속하기 위한 서브영역들을 정의하는 추가적인 패터닝과 분할하는 것을 임의로 포함할 수도 있다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 분할되고 임의로 패터닝된 기판들을 포함하고, 이 기판들은 목표 분석물을 탐지하기 위한 고상 캐리어 탐침들로 구성된 하나 이상의 그룹들을 추가로 포함한다.
고상 캐리어-탐침 어레이들을 갖거나 갖지 않고서, 위에서 설명된 웨이퍼들 의 분류에 의하여 형성된 싱귤레이트된 칩들 또한 본 발명의 실시예에 해당한다. 바람직하게는, 그 칩들은 고상 캐리어-탐침 어레이를 포함한다.
본 발명은 하나 이상의 목표 분석물들을 탐지하기 위한 평가 장치들을 포함한다. 그러한 평가 장치들은 하나 이상의 바이오 칩들을 포함하고, 이 바이오 칩들은 하나 이상의 원하는 목표 분석물들을 탐지하는데 적합한 기능화된 비드들의 어레이를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 다수의 다른 바이오 칩들은 캐리어에 고정되어 다른 목표 분석물들을 탐지하는 능력을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은 바이오-평가들을 수행하기 위한 방법을 제공하는 것이다. 이 방법은 캐리어에 결합된 다수의 바이오칩들을 적어도 하나의 목표 분석물을 포함하는 용액과 접촉시키고, 이 분석물을 직접 또는 간접적으로 탐지하는 것을 포함한다. 다수의 바이오칩들은 바이오-기능화된 어레이를 갖는 바이오칩들로 구성된 적어도 하나의 서브-그룹들을 포함할 수도 있다. 선택적으로, 다수의 바이오칩들은 바이오 칩들로 구성된 적어도 두 개의 서브-그룹들을 포함할 수도 있고, 다른 서브-그룹들의 바이오 칩들은 크기가 다르거나 비드 어레이 기하구조가 다르다.
본 발명의 또 다른 측면은 위에서 설명된 평가 장치들을 이용하여 평가를 수행하는 방법을 제공하는 것이다. 이 방법은 상기 평가 장치의 바이오 칩 어레이를 적어도 하나의 목표 분석물을 포함하는 용액에 노출하여 반응 생성물을 검출하는 것을 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면은 바이오 칩들을 위한 캐리어를 제조하기 위한 방법 을 제공한다. 이 방법은 적어도 하나의 친수성 주요 표면을 갖는 고상 기판을 패터닝된 소수성 층으로 덮는 것을 포함하고, 상기 소수성 층은 바이오칩들의 어레이를 공간적으로 정의하기 위하여 사용된다.
본 발명은 또한 반도체 기판의 표면 상에 비드 어레이들을 조립하는 공정을 제공한다. 이 방법은 반도체 기판의 표면 상에 패터닝되어 상기 기판 표면 상에 경계들을 형성하는 유전체 막을 위치시키고, 비드 어레이들을 위하여 지정되고 경계들에 의하여 정의된 기판의 영역에 용액 내의 비드들을 첨가하는 것을 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면은 반도체 기판의 표면 상에 비드들을 직접 증착하여비드 어레이를 형성하는 공정을 제공한다. 상기 공정은 비드들의 용액을 패터닝된 반도체 기판의 표면에 첨가하는 것을 포함하고, 여기서 상기 기판은 상기 비드들을 하우징하기 위한 구조를 포함하고 그 용액을 기계적으로 휘저어서 상기 비드들이 상기 구조내에 안착되도록 한다.
본 발명의 또 다른 측면은 바이오칩 상에서 비드 어레이를 보호하기 위한 제거가능한 코팅을 포함하는 비드 어레이를 제공한다. 이 측면에 있어서, 상기 비드 어레이는 분자 탐침들이 부착되는 표면들을 갖는 다수의 비드들을 포함하고, 상기 코팅은 상기 비드들의 표면들 상에서 상기 분자 탐침을 향하여 반응하지 않는 성질을 가진다.
본 발명은 또한 바이오칩의 제조동안 정성적 제어(quality control)를 위한 방법을 제공한다. 이 방법은 바이오-기능화된 비드들을 선택적으로 암호화하고, 비드들을 포함하는 용액에 대하여 비드들을 하우징하기 위한 리세스들을 포함하는 패 터닝된 기판을 노출하고, 상기 비드들을 선택적으로 이미지화하여 상기 리세스들이 실질적으로 차지되는 것을 확실히하는 것을 포함한다.
도 1a 및 1b는 본 발명의 공정을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 미립자 어레이를 포함하는 칩의 일예를 나타내는 도면으로서, 상기 칩은 L1, L2 및 L3의 세가지 층으로 구성되는데, L1은 미립자(A1)을 수용하기 위해 마이크로 머신으로 가공된 어레이를 갖는 실리콘 기판이고, L2는 100 nm 두께의 산화규소(SiO2) 패턴이며, L3은 5-10 nm 두께의 질화규소층(Si3N4 layer)이다.
도 3은 웨이퍼 설계의 일예를 나타내는 도면이다.
도 4는 미립자 어레이를 포함하는 칩 설계의 일예를 나타내는 도면으로서, 기판은 실리콘 기판이고, 12개의 끝단을 갖는 별모양 패턴은 100 nm 두께의 산화규소(SiO2)층에 형성되어 있으며, 상기 별모양의 안 쪽 영역은 산화규소 커버링(covering)이 없지만, 바깥쪽 영역은 산화규소 커버링을 갖으며, 중앙에는 밀집한 육각형의 홈들(recesses)의 어레이가 있으며, 상기 홈의 총수는 4012 개이다.
도 5는 미립자를 고정하는데 사용될수 있는 표면 구조의 일예를 나타내는 도면으로, H1은 하나의 미립자를 담고 있는 직선 측벽으로 구성된 홀이고, H2는 하나의 미립자를 수용할 수 있는 피라미드형의 홈(recess)이고, H3은 하나의 미립자를 수용하는 기둥의 그룹이며, HX는 다수의 미립자를 담고 있을 수 있는 홈이다.
도 6은 어레이 구조의 일예들로서, A1과 A2는 사각형 홈들의 어레이이고, A3는 육각형 홈들의 어레이이다.
도 7은 칩 그룹화(grouping)의 일예를 나타내는 도면이다.
도 8은 칩 패키징 공정을 나타내는 도면으로서, A,B,C 및 D는 다른 기능의 칩들이고, 웨이퍼의 스크라이빙 라인들(scribing lines)을 따라 웨이퍼를 절단하여 워이퍼에서 칩을 분리하며, 다른 웨이퍼에서 분리된 다른 기능 그룹을 갖는 개개의 칩들을 합칠 수 있는데, 4 칩 패키지는 생물학적 용도를 위해 네가지 다른 기능 칩들이 서로 접합되어 구성된 것으로, 상기 네가지 칩은 사각형 또는 선형 형태를 포함하여 다양한 방법으로 제한 없이 어레이될 수 있다.
도 9는 구속되지 않은 칩들을 가로 및 세로 방향으로 이동시커 조립하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 10은 칩 설계의 일예를 나타내는 도면으로서, 각 칩의 코너쪽에 탐침 어레이가 배치되어 있으며, 이러한 칩들을 앞의 도면에서 나타낸 방법으로 결합함으로써 큰 어레이가 형성될 수 있다.
도 11은 본 발명의 미립자 어레이를 포함하는 칩을 제조하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 12는 실리콘 웨이퍼에 형성된 하이드로겔(hydrogel)의 사진이다.
도 13a는 겔 제거(gel peeling)후 하이드로겔이 형성되기 전의 칩상의 미립 자 어레이의 형광 이미지를 나타내는 도면으로서, 미립자의 갯수와 미립자 위치점의 갯수는 동일하다.
도 13b는 하이드로겔 처리를 했는 경우와 하지 않은 경우의 칩상에서의 반응을 나타내는 도면이다.
도 14는 반응실(reaction chamber)에서의 모빌 칩 캐리어(mobile chip carrier)의 작동을 나타내는 도면이다.
도 15는 무작위 암호화 어레이의 일예를 나타내는 도면으로서, (b)는 칩 라이브러리(library), (c)는 상기 칩 라이브러에서의 칩의 무작위 어셈블리, (d)는 랜던 타이링(tiling) 어레이를 나타내는 도면이다.
도 16은 다른 크기의 미립자 그룹들의 순차 조립 또는 동시 조립을 위한 어레이 설계를 나타내는 도면이다.
도 17은 다중 칩 캐리어 디자인을 나타내는 도면이다.
본 발명은 복수의 바이오칩 영역을 형성하기 위하여 상기 칩 영역들 사이의 기판을 스크라이빙함으로써, 적어도 하나의 표면을 갖는 기판을 패터닝하는 단계; 복수의 다른 광학적으로 암호화된 비드들을 포함하는 비드 어레이들을 어셈블리하는 단계로서, 상기 비드에는 상기의 광학적인 암호화에 의해 식별되는 바이오 분자들이 부착되고, 상기의 어셈블리는 상기 기판내의 각각의 바이오칩 영역의 위치를 암호화하는 것 없이 복수의 상기 바이오칩 영역의 상기 기판 표면에서 수행하는 단계; 및 상기 바이오칩 상에서 어셈블리된 비드 어레이들을 갖는 다수개의 개별 바이오칩을 형성하기 위하여, 상기의 스크라이빙이 된 곳 중 적어도 몇개를 따라 상기 기판을 싱귤레이션하는 단계;를 포함한다.
본 발명은 생물학적 또는 화학적으로 기능화된 고 단위 밀도의 미립자 어레이를 만드는 공정 및 방법을 제공한다. 이러한 어레이는 조정가능한 양, 융통성있는 형태 및 미리 선택된 조성으로 생산 될 수 있다. 상기 공정 및 방법은 일괄처리식과 병렬처리식에서 수행될 수 있다. 특히, 본 발명은 하나 이상의 웨이퍼상에 이러한 미립자 어레이를 제조하는 것과 관련되므로, 미리 선택될 수 있는 조성과 기능을 갖는 하나이상의 미립자 어레이가 특정 웨이퍼의 일부 또는 전체에서 나타난다. 본 발명은 또한 최종의 다중 칩 형식의 미립자 어레이를 패키징하는 것과 관련된다.
본 발명은 최종 사용 목적에 따른 조성을 갖는 어레이를 제공한다. 하나의 비드(bead)에서 수 많은 비드를 갖는 어레이가 만들어 질 수 있다. 통상적으로 상기 어레이가 최종 사용 목적 뿐만 아니라 비드와 기판의 크기에 따라 하나에서 십억개 또는 그 이상의 비드를 포함할 것이다. 고 피쳐 밀도 어레이의 바람직한 범위는 약 1,000,000,000(10억) ~ 1 beads/mm2 이다. 더욱 바람직하게는 1,000,000 ~ 100 beads/mm2 이다. 가장 바람직하게는 100,000 ~ 1,000 beads/mm2 이다.
본 발명의 미립자는 예를 들어 DNA, RNA 및 단백질과 같은 화학적 또는 생물학적 물질을 포함하도록 기능화 되었다. 이러한 물질들은 응용 분야에 따라 선택될 수 있어서 어레이 조성의 융통성을 제공한다. 또한, 미립자의 이러한 어레이는 고 피쳐 밀도를 가지므로, 관심분에 대한 생물학적 분석에 있어서 상기 어레이의 성능을 최적화하게 설계될 수 있다. 이러한 분석에 대한 예들이 PCT/US01/20179 및 미국 특허 제6,251,691호에 기재되어 있으며 이하 참고된다.
본 발명 방법 전체 공정은 네개의 카테고리로 분류될 수 있다. 즉, 조립전, 조립, 조립후 및 패키징으로 분류될 수 있다. 이러한 분류는 특정 방법을 특정 카테고리에 한정하려는 것은 아니다. 도 1a 및 1b는 본 발명의 공정을 상세히 나타내는 것이며, 이하 더욱 상세히 설명된다.
I. 조립전
조립전 단계는 칩 레이아웃 형성, 상기 레이아웃에 기초한 웨이퍼의 제작, 상기 웨이퍼의 스크라이빙(scribing), 세척 및 검사 단계를 포함한다. 필요한 경우, 도 1a 및 1b에 도시된 것처럼, 싱귤레이션(singulation) 단계가 조립단계후(도 1a) 또는 상기 웨이퍼 제작 단계후(도 1b) 올 수 있다. 결과적으로 개개의 칩은 웨이퍼에서 얻어지며, 얻어진 웨이퍼는 분류된다. 각각의 칩은 이하 설명되는 것과 같이 기능화 이력(history)에 따라 구별하기 위해 라벨(label)이 붙여질 수 있다.
1.1 칩 레이아웃
칩 레이아웃의 일예가 도 2에 도시된다. 칩은 3차원의 어떠한 형상으로도 될 수 있다. 각각의 칩은 미립자 어레이를 형성하기 위해 생물학적으로 기능화된 비드(bead)가 조립될 수 있는 기판(예를 들어 층1(L1))을 포함한다. 여러가지 종류의 물질이 기판의 재질로 사용될 수 있다. 적당한 재질은 요구되는 특정 특성을 갖는다. 이러한 특성은 기계적 특성(예를 들어, 강도), 전기적 특성(예를 들어, 변경될 수 있는 계면 임피던스(interfacial impedance)), 광특성(optical)(예를 들어, 평평도, 투명도, 뚜렷한 광흡수 스펙트럼, 최소 자기 형광성(minimal auto-fluorescence), 고 반사도) 및 화학적 특성(예를 들어, 정교한 피쳐를 형성하거나 유전체층을 증착하기 위한 공정에 대한 순응성, 공유연결(covalent linkage)을 허용하는 표면 반응도)으로 분류될 수 있다.
일 실시예로서, 상기 기판은 반도체 소자 산업에서 흔히 사용되는 단결정 반도체 웨이퍼와 같은 반도체 웨이퍼일 수 있다. 다른 실시예로는, 상기 기판은 칩의 제조 및 검사에 사용되는 시약에 대해 불활성이며 패턴화할 수 있는 고체 기판일 수 있다. 유리, 플라스틱 및 폴리머를 포함하는 이러한 기판의 예에는 제한이 없다.
도 2는 사각 단면의 칩을 나타내는 것인데, 칩이 이 형상에 제한되는 것은 아니다. 도 2에서 L1은 양면에 층이 없지만 중간층을 나타낸다. L1의 홈(recess) 어레이 A1은 비드 어레이가 형성될 곳이다. 상기 홈 어레이 A1의 형상은 정사각형일 필요는 없다. 예를 들어 삼각, 직사각형, 오각형, 육각형 및 원형을 포함하여 적당한 형상이면 어떤 형상이든 무방하다. 홈 어레이 A1의 기능중 하나는 비드의 배치를 돕고, 웨이퍼나 칩의 표면에서의 비드의 움직임을 구속하는 구조를 형성하여 상기 비드를 고정하는 것이다.
선택사항으로서, 상기 칩은 제2층(L2)를 가질 수 있다. L2 층은 패턴된 절연 유전체층(예를들어, 산화 실리콘 SiO2)을 포함한다. 가능한 패턴의 일예가 도 3에 도시되어 있다. 도 3에는 별모양의 패턴이 칩의 중앙부에 형성된 예이다. 짙은 영역은 유전체 물질을 나타내고, 흰색 영역은 상기 유전체가 제거된 영역이다. 상기 유전체층은 통상 100 nm 이지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 칩에 대하여 수직하게 전기장이 인가되면, L2 패턴으로 인해 칩 표면 근처에 균일하지 않은 전위가 형성된다. 이하 참고될 미국 특허 제6,251,691호에 개시된 공정(이러한 공정을 "LEAPS"라고 칭한다)에 따라 상기 전기장이 상기 칩의 표면에 인가 될 수 있다. LEAPS 공정을 통해, 기판에 교류 전위가 인가될 때 기판에 적용된 수용액상의 비드가 횡방향 전기장 구배하에서 변하게 된다. 상기 전기장 구배에 의해 상기 비드는 L1 상에 표면 구조가 형성된 A1 영역에 축척되게 된다. 따라서, L2 패턴은 비드가 기판의 특정 영역에 축척되게하는 구조라면 어떠한 패턴이라도 무방하다. 다만, 어떤 패턴은 다른 패턴에 비하여 비드를 축적하는데 효율적이다.
소정의 설계에 따른 상기 유전체층 L2의 패터닝은 비드의 반도체 유전체 용액에 의해 형성된 전해질 절연 반도체(electrolyte-insulator-semiconductor, EIS) 구조의 전기적 임피던스를 반 영구적으로 변경하는 것을 돕는다. 인가된 전기장의 주파수에 따라, 비드가 높은 이온 전류 영역을 찾아다니거나 피하게 된다. 따라서, 공간 패터닝은 비드 어레이의 형상과 배치에 대한 명백한 외부 제어를 전한다.
선택 사항으로서, 비드 어레이를 포함하는 칩에는 보호층(protective passivation layer)이 형성될 수 있으며, 상기 보호층은 통상 칩 표면을 덮도록 형성된다. L3 층은 상기 칩과 액막사이의 인터페이스(interface)로써의 역할을 한다. 상기 액막은 비드 서스펜션(suspension), 생물학적 분석 샘플 또는 침 세정제를 포함할 수 있다. 따라서, L3 층은 주위와 화학물질에 의한 부식에 비교적 잘 견더야 한다. 또한, 상기 L3 층은 비드 어레이 조립중의 정전기에 의한 손상으로부터 비드에 부착된 기능 탐침을 보호해야 한다. 몇가지 실시예에 있어서, L3층은 비드 어레이 조립 동안에 비드가 칩의 표면에 고착되는 것을 최소화한다. 바람직하게는, L3층은 생물학적 샘플에 대하여 불활성이며 생물학적 평가에서의 형광체 탐지에 사용되는 파장의 범위와 같은 범위에서는 형광성을 띠지 않는다. 또한, 비드 조립을 위한 LEAPS의 이용을 방해하지 않기위해 L3층은 칩표면 근처에서의 전기장의 분포를 변화시키지 않아야 한다. 일예로, 상기 L3층은 LPCVD(low pressure chemicla vapor deposited)에 의해 두께가 약 40 Å 내지 약 100 Å인 질화 실리콘의 얇은 층일 수 있다.
또한, L3층은 표면 특성을 개조하기 위해 화학약품으로 처리될 수 있다. 예를 들어, 질화 실리콘 표면은 산화 실리콘(SiOX)(즉, SiO2 및/또는 서브스토이키메트릭(substoichimetric) 산화 실리콘) 또는 산질화 실리콘(SiOXNY)이 되도록 산화될 수 있다. 상기 SiOX과 SiOXNY는 모두 친수성을 나타내며, 수용성 샘플의 배분을 촉 진하게된다. 다른 실시예에서, 상기 표면 SiOX 또는 SiOXNY는 소수성(hydrophilic) 표면을 형성하기 위해 실라놀(silanol) 그룹으로 더욱 기능화 될수 있다.
최종적으로, 각 칩의 뒷면은 전기 접촉(바람직하게는 옴 접촉,ohmic contact)을 위해 금속이나 금속합금으로 코팅될 수 있다. 예를 들어, 실리콘 기판에서 상기 칩이 생산되는 경우, 상기 칩의 뒷면은 일반적인 반도체 공정을 통해 얇은 크롬 흡착층 및 두꺼운 황금층으로 코팅될 수 있다. 상기 황금 코팅은 대부분의 화학약품에 대하여 불활성이고 높은 전도성을 가지므로 유용하지만, 다른 제조 공정에서 화학적으로 반응을 하지 않는 다른 옴 접촉 코팅이 사용될 수 있다. 비제한적인 예를 들면, 질화티타늄/텅스텐 및 티타늄텅스텐/텅스텐등이 사용될 수 있다. 상기 칩은 싱귤레이션(singulation)후에 금속 또는 금속합금으로 코팅될 수 있다.
선택 사항으로서, 칩의 한쪽 면 및/또는 평행한 반대쪽 면은 자기(magnetic) 감응 재질로 코팅될 수 있다. 이는 일반적인 조립 방법을 통해 자성 비드를 상기 칩의 어느 한쪽 또는 양쪽 면에 조립함으로써 달성될 수 있다. 상기 방법은 2001년 12월 28일에 출원된 미국 특허출원 제10/032,657호 개시된 방법을 사용할 수 있고, 이하 참고 한다. 또한, 상기 자기 감응 재질은 추가적인 화학적 생물학적 기능을 제공하기 위하여 조립전에 기능화 된다. 대안으로는, 종래에 알려진 방법대로 칩 캐리어상의 비드를 무작위하게 흡수하여 상기 칩의 모든 면을 암호화할 수 있다. 상기 어레이의 구성은 오리지날 웨이퍼("웨이퍼 ID")뿐만아니라 칩("칩 ID")을 식별하는 소형화된 태그를 제공한다. 각각의 칩 ID는 L 위치의 무작위 암호화된 어레 이의 구별되는 구조의 넘버 "S"에서 인출된다. 상기 넘버는 r(k)(구별할 수 없는) 입자의 n (순서 없이) 샘플이 L 위치 사이에 분포될 수 있는 방식에 의해 주어진 넘버이다. 여기서 k는 1≤k≤n의 범위를 갖는다.
S(L;n;r(k),1≤k≤n) = L!/[r(1)!r(2)!...r(k)!...r(n)!]
가능한 조합의 가장 큰 수를 나타내 보면, L=16 위치들의 어레이가 n=4인 구별되는 비드 타입으로 구성되고 각 타입이 4번 나타나면, S(16;4;r(k)=4; 1≤k≤4) = 16!/[(4!)(4!)(4!)(4!)]로 표시된다. 즉, 약 6천 3백만의 구별되는 구조들이다.
실제 관심 분야에 대한 수 많은 응용을 위하여, 무작위 암호화 어레이를 많은 수의 태그 T(T<<S)를 산출하기 위해 사용함에 있어서, 중복 가능성을 줄이기 위해 큰 구조 공간 사이즈 S가 샘플된다. 무작위 암호화 비드 어레이를 이용한 태그의 구성의 특별한 이익은 용이한 생산성, 저 비용, 소형화 및 단일 공정에 의한 많은 수의 생산이다. 무작위 암호화 비드 어레이형태의 칩 ID 코드는 공통의 서브필드나 서브 코드를 분배하기에 용이하다. 상기 서브 필드(subfields)나 서브코드(subcodes)는 하나 이상의 칩들이 같은 웨이퍼에서 생산된 것인지를 결정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, n 비드 타입 전체가 N 웨이퍼 상의 칩을 위한 칩 ID를 생성하는데 사용된다면, p 타입은 p<n 이고 2p>N 를 만족하도록 선택되도록 예정된다. 잔여 n-p 비드 타입만을 가지는 웨이퍼 특정 서브코드가 그 후 구성된다. 예를 들어, N=100 웨이퍼들중 하나에서 만들어진 각각의 칩을 식별하는 서브코드를 가지는 칩 ID를 구성하기 위한 n=16 비드 타입들에 있어서, 7까지 없는 예정 된 비드 타입에 의해 100 웨이퍼 각각을 식별하는 7 디지트(digits) 바이너리 코드를 구성하기 위해 p=7 비드 타입이 예정될 수 있다. 예를 들어, 세트내의 웨이퍼중 어느 하나가 상기 예정된 타입중 모든 7이 부족한 경우, 다른 7에서 상기 예정된 타입중 하나가 부족할 것이다. 상기 암호화 비드는 기능화 되었고 탐침 분자를 그들의 표면에서 이송한다. 상기 인코딩 자성 입자는 또한 자화될 수 있고 화학적 생물학적 기능성을 나타낼 수 있다.
제조된 칩의 일예가 도 4에 도시된다. 도 4를 참조하면, 기판은 Si(100), 자항률 1.5~4 ohm-cm의 인처리된 n-type 웨이퍼이다. 칩은 한변이 1.75 mm인 정사각형이고 두께가 0.5 mm이다. L2 층은 1000 Å이고 중간부가 오픈되고 12개의 끝단을 갖는 별모양의 열 성장 이산화 실리콘(sliicon dioxide)이다. 별형상의 치수는 도시된 것과 같다. 칩의 중앙부에는 근접 팩된(packed) 육각 홈들의 68행 59열을 포함하는 어레이가 있다. 육각 홈의 치수는 도 4에 도시된다. L3층은 60 Å 두께의 LPCVD 질화 실리콘이다. 상기 L3층은 산화 실리콘이 드러난 상기 육각 홈의 바닥면과 측면을 제외한 칩 전체를 덮는다.
도 5a 및 5b는 비드의 움직임을 구속하기에 적당한 다른 구조의 일예들을 보여주는 도면인데, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. H1은 곧은 측벽을 갖고 하나의 비드를 담는 홈 또는 공동이다. H2는 하나의 비드를 수용할 수 있는 역 피라미드형 홈이다. H3은 하나의 비드를 구속하는 기둥 그룹이다. Hx는 다수의 비드를 담을 수 있는 홈이다. 도 5a의 위쪽 도면은 상기 구조의 평면도이고 아래쪽 도면은 상기 구조의 횡 단면도이다. 일실시예에 있어서, 단지 하나의 비드만 수용하 는 곧은 측벽의 구역(compartment) H1이 사용될 수 있다. 상기 구역의 형상은 정사각형에 제한되는 것이아니다. 예를 들어, 피라미드형의 홈 H2가 하나의 비드를 담는 구역으로 사용될 수 있다. 또한, 상기 홈의 바닥은 바람직하게는 평면이지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 6은 어레이 구조의 예들로서, A1와 A2는 사각 홈의 어레이이고, A3는 육각 홈의 어레이이다. 칩 또는 웨이퍼 상에 하나 또는 다수의 어레이를 형성하기 위해 다수의 구조가 칩 또는 웨이퍼 상에 만들어 질 수 있다. 상기 구조는 모두 동일하거나 다른 구조일 수 있으며, 다른 크기의 동일구조 또는 다른구조가 공존 할 수 있다. 도 6에 세가지 예시적 실시예가 도시된다. 도 6에서 어두운 영역들이 홈이고 밝은 영역이 기판 표면이다. 상기 기판 표면은 박막으로 덮혀 있을 수 있다. A1 배치는 정규의 정사각 홈의 카티잔(Cartesian) 어레이이다. A2 배치는 대안적인 정사작 홈의 체커보드(checkerboard) 어레이이다. A3 배치는 육각 홈의 어레이이다. 본 발명의 상기 정규 어레이로 제한되는 것은 아니지만, 상기 정규 어레이는 반응 결과를 해석하는데 편리하다.
칩상의 어레이의 위치 또한 중앙부에 제한 되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 10에 도시된 것과 같이 상기 어레이는 칩의 코너에 위치될 수 있다. 또한, 칩에는 하나 이상의 어레이가 위치할 수 있다. 예를 들어, 도 10에서 도시된 것과 같이 하나의 칩상에 네개의 어레이가 만들어 질 수 있다. 몇 가지 실시예에 있어서, 칩상의 네개의 어레이 각각에 다른 비드 그룹이 더해 질 수 있다. 대규모 공정에서 이러한 비드 분포를 달성하는 한 방법은 한번에 각 칩의 한 어레이만 노출(expose)시 키는 마스크(mask)를 이용하는 것이다. 다른 비드 그룹이 상기 노출된 어레이에 더해진다. 그 후 상기 마스크는 각 칩의 다른 어레이를 노출시키기위해 이동하며, 이러한 동작이 반복된다. 네번의 반복을 하면, 각 칩은 다른 비드 그룹을 갖는 네개의 어레이를 갖게 된다.
1.2 웨이퍼 제작
웨이퍼 제조기술을 사용하여 웨이퍼상에 선택된 칩 레이아웃(layout)을 형성하기 위한 몇 가지 방법들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 포토리소그라피(photolithography) 또는 재료 에칭(etching)과 같은 방법이 있다. 상기 방법의 선택은 웨이퍼 설계 기준에 따른다. 완성된 웨이퍼를 생산하기 위해서, 설계 기준에 따라 웨이퍼가 하나 또는 그 이상의 제조 사이클을 거친다. 본 공정의 각 제조 사이클은 (i)재료 성장 및/또는 증착, (ii)리소그라피(lithography), 및 (iii)에칭의 세 단계를 포함한다. 여기서, 본 발명이 상기 세가지 공정으로 제한되는 것은 아니다. 각 사이클은 통상 하나의 구조적 층(layer)을 형성한다. 웨이퍼상에 형성할 목표 구조에 따라, 하나 또는 그 이상의 층들이 상기 사이클 또는 그 반복에 의해 형성될 수 있다.
예를 들어, 재료 성장 또는 증착은 실리콘상의 SiO2 성장, 또는 SiO2, Si3N 4등과 같은 유전체의 화학적 증기 증착, 또는 알루미늄, 크롬, 금, 티타늄등 과 같은 금속의 증착을 통해 달성될 수 있다. 상기 리소그래피 단계는 포토리소그래피(photolithography), E빔(e-beam) 리소그라피, x-ray 리소그라피 또는 임프린트(imprint) 리소그라피를 포함할 수 있다. 상기 에칭 단계는 포토레지스트(photoresist)(이에 제한되는 것은 아님)와 같은 마스크층에 의해 정의된 특정 영역의 재료를 특정량 제거하는 것을 포함할 수 있다. 일예로, 에칭법은 반응성 이온 에칭, 결정면 바이어스 습식 에칭(crystal plane-biased wet chemical etching)과 같은 이방성 에칭법이나 등방성 습식 에칭, 기상 에칭, 플라즈마 에칭과 같은 등방성 에칭법을 포함한다.
1.3 웨이퍼 스크라이빙
기능화의 효율성을 위해 칩 영역은 웨이퍼 제조공정후에 선으로 윤곽이 그어지므로, 상기 칩영역에 대하여 일괄 병렬 공정을 수행하기에 적합하다. 이러한 이유로, 본 발명은 바람직하게는 개개의 칩을 형성하기 위한 다음 단계 싱귤레이션위해 영역 윤곽을 그리는 선을 웨이퍼에 긋는다(스크라이빙, scribing). 본 발명의 다른 실시예에서는 스트라이빙을 필요로 하지 않는 기술을 사용하여 칩이 웨이퍼에서 분리 될 수 있다. 상기 스크라이빙의 목적은 웨이퍼 싱귤레이션 단계에서 개개의 칩에 손상을 주지 않으면서 개개의 칩 분리를 용이하게 하는 분리 선을 형성하기 위함이다. 상기 스크라이빙 선이 나중에 있을 칩 분리를 위한 것이지만, 그전의 연속되는 공정동안에는 칩이 손상되지 않고 견딜기에 충분해야 한다. 일예로서, 스크라이빙 선은 웨이퍼 스크라이빙 기기(예를 들어, DISCO, Dynatex, 또는 Loomis Industry)를 사용하여 상기 웨이퍼 두께의 일정 부분에만 형성될 수 있어야 한다. 개개의 칩의 윤곽을 더 형성하기위해 상기 스크라이빙 선에 수직하는 방향으로 롤러(roller)를 작동시키는 단계가 뒤에 있다. 상기 웨이퍼는 다이어몬드 팁이 있는 스크라이버(scirber)를 사용하여 스크라이빙 될 수 있다. 예를 들어, 실리콘 웨이퍼의 칩사이의 트렌치(trench)는 온도가 높여진 수산화 칼륨/수용액같은 습식 화학약품을 사용한 화학적 에칭에의해 형성될 수 있다. 또한, 상기 웨이퍼는 칩사이의 뚜렷한 트렌치를 형성하기 위해 강한 반응성 이온 에칭에 의해 건식 에칭될 수도 있다.
1.4 웨이퍼 세척 및 검사
웨이퍼 스크라이빙 단계 동안에, 먼지나 입자들이 생성될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 의하면, 웨이퍼의 표면을 보호하기 위해 상기 웨이퍼의 표면에 보호층이 적용된다. 예를 들어, 상기 보호층은 접착성 테입(상기 웨이퍼의 표면에 손상을 주지 않는 경우), 포토레지스트 코팅 또는 다른 유기(organic) 코팅의 형태로 형성될 수 있다. 상기 보호층을 스크라이빙후 웨이퍼에서 벗겨 내어 제거하거나(예를들어, 접착성 테입인 경우) 적당한 용제로 용해시커 제거한다. 예를 들어, 포토리지스터층은 아세톤(acetone)으로 용해시커 제거한 후 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol)로 씻어낸다. 상기 보호층 코팅 재료가 웨이퍼상에 잔류하는 경우, 더 강력한 세척 방법을 사용할 수 있다. 일실시예에서, 잔류 유기물을 제거하기위해 웨이퍼를 산소 플라즈마로 세척한다. 다른 실시예에서, 상기 웨이퍼는 RCA 클린(clean)을 통해 세척한다. 상기 RCA 클린은 반도체 공정의 표준 세척 절차로, 75℃까지 가열된 수산화 암모늄/과산화 수소 혼합물을 이용한다. 또 다른 실시예에서는, 약 60℃의 온도로 가열된 농축 황산과 과산화 수소의 혼합물을 사용하여 상기 웨이퍼를 세척한다.
1.5 칩 그룹화
도 7은 칩(C3) 그룹화의 일예를 보여준다. C1은 반도체 공정에서 사용되는 일괄 제조 공정을 적용하기에 편리한 웨이퍼 또는 기판이다. C2는 C1의 서브유닛(sub-unit)으로서(C1 전체가 C2일 수도 있음), 필요 수량만큼의 칩으로 구성되어 있다. C3는 하나의 칩으로서 바이오칩(biochip)의 가장 작은 단위를 형성한다. 통상적으로, C2는 칩 기능화를 위한 통합 유닛이다. 기능화후에 C2는 개개의 C3로 분리된다.
1.6 비드 기능화 및 풀링
중심체(microsphere), 미립자(microparticle), 비드(bead) 및 입자(particle)라는 용어는 이하 혼용하여 사용된다. 비드 조성물은 플라스틱, 세라믹, 유리, 폴리스틸렌, 메틸스틸렌, 아크릴 폴리머, 상자성(paramagnetic) 물질, 소리아 졸(thoria sol), 탄소 흑연(carbon graphite), 이산화 티타늄, 라텍스(latex) 또는 교차결합 덱스트런(cross-linked dextrans)을 포함한다. 상기 교차결합 덱스트런에는 세파로즈(sepharose), 셀룰로즈(cellulose), 나일론(nylon), 교차결합 교질입자(micelles) 및 테플론과 같은 물질이 있다("중심 체 탐지 가이드 Microsphere Detection Guide" from Bangs Laboratories, Fishers, IN 참고). 상기 비드 조성물이 상기 언급한 물질에 한정되는 것은 아니다. 상기 입자는 구형일 필요는 없으면 다공성일 수 있다. 상기 비드의 크기는 나노미터(예를 들어 100 nm) 단위에서 밀리미터(예를 들어 1 mm)일 수 있는데, 바람직하게는 약 0.2 micron 내지 약 200 micron이며, 더욱 바람직하게는 약 0.5 micron 내지 5 micron이다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 비드는 웨이퍼 표면에 배치되기전에 기능화 됨으로써, 각 비드는 표면의 특정 타입의 생물학적 탐침이 연결된다. 다양한 종류의 방법들이 상기 비드를 기능화하는데 있어서 본 발명에 적당하다. 상기 비드를 만드는 재료에 따라서 적당한 방법이 부분적으로 결정된다. 에를 들어, 비드에 바인딩 에이전트(binding agent) 분자들을 부착함으로써, 비드가 기능화 될 수 있다. 이러한 분자들에는 DNA(oligonucleotides) 또는 RNA 프레그먼트(fragment)를 포함하는 핵산; 펩티드 또는 단백질; 압테머(amtamers); 및 작은 유기 분자가 포함된다. 상기 작은 유기 분자는 종래에 알려진 공정에 의한 것으로, 예를 들어, 종래에 알려진 몇가지 결합 반응(coupling reaction)중 하나를 이용한다(G.T.Hermanson, 바이오접합 Bioconjugate Techniques, Academic Press, 1996; L.Illum, P.D.E.Jones, 효소학의 방법들 Methods in Enzymology 112, 67-84, 1985 참고). 본 발명의 어떤 실시예에 있어서, 상기 기능화된 비드는 바인딩 에이전트 분자들(예를 들어, DNA, RNA 또는 단백질)과 공유결합한다. 비드는 필요할 때까지 완충 벌크 서스펜션(buffered bulk suspension)에 보관될 수 있다. 기능화는 통상적으로 하나의 단계 또는 두 단계의 반응을 필요로 한다. 상기 반응은 지정 비드에 요구 기능성중 어느 하나를 공유결합적 방법으로 부착하기위해 표준적인 용액 핸들링 로보틱스(robotics)를 통해 병렬적으로 수행될 수 있다. 비드는 코어-셀(core-shell) 구조로 될 수 있으며, 상기 셀은 바람직한 조성물로 형성된 박막의 중합 블락킹층(thin polymeric blocking layer)의 형태로 구성되며, 목표로 하는 평가 분야에 맞추어 기능화를 수행한다.
본 발명의 몇 가지 실시예에 있어서, 상기 비드는 형광성 염료로 칼라 코딩될 수 있다. 다양한 평가에서 사용되기위해, 비드는 그 표면에 추가적인 염료로 태그(tag)된 생물학적 물질을 포함할 수 있다. 비드의 신호를 탐지하고 평가하기 위해, 형광성 현미경 이미징(imaging)이 사용될 수 있다.
비드 라이브러리(library)는 다른 종류의 비드 그룹의 소집합을 마련함으로써 만들어진다. 각각의 비드 소집합은 탐침 라이브러리에서 한 타입의 분자 탐침을 가져와 복수개의 비드에 붙임으로써 마련된다. 각각의 비드 소집합은 형광 염료에 의한 칼라 코딩 또는 다른 방법에 의해 구별된다.
II. 어셈블리
비드 어레이는 웨이퍼의 표면 또는 웨이퍼 표면의 일부분에 비드를 고정함으로써 조립된다. 비드를 웨이퍼 표면에 고정하기 전에, 화학적 인코딩 또는 광학적으로 구별 가능한 태그 세트를 사용한 착색을 비드에 적용함으로써 비드 라이브러리가 형성된다. 상기 광학적으로 구별 가능한 태그는 여기 파장(excitation wavelength), 발광 파장(emission wave length), 여기 상태 시간(excited-state lifetime) 또는 방광 강도를 통해 스펙트럼으로 구별가능한 형광발색단(fluorophore) 염료을 하나 또는 그 이상 포함하는 물질등으로 구성될 수 있다. 예를 들어, Fulwyler 미국 특허 제4,717,655호에 개시된 것과 같이, 상기 광학적으로 구별 가능한 태그는 특정 비율로 비드를 착색하기 위해 사용될 수 있다. 착색은 종래에 알려진 기술에 따라 입자를 스웰링(swelling)함으로써 이루어 질 수 있다[Molday, Dreyer, Rembaum & Yen, J.Mol Biol 64, 75-88, (1975); L.Bangs, "Uniform Latex Particles, Seragen Diagnostics, 1984]. 예를 들어, 비드는 열 두가지 비드 집단까지 구별 가능하게 두 가지 색으로 스웰링 및 벌크 착색될 수 있다. 상기 각각의 칼라는 네가지 명암 레벌을 가지며 네가지 노미날(nominal) 몰비로 혼합되어 있다. 외부 및 내부 표면을 위한 칼라 조합 코드는 국제특허출원 제PCT/US/98/10719호에 개시되어 있으며, 전체가 이하 참고된다. 칼라 코드는 또한 미국 특허 제6,327,410호에 개시되어 있으며, 이하 참고된다.
비드 어레이 형성시 비드를 칩 표면에 고정하는 가능한 방법은 다수 있다. 웨이퍼 제조 단계에서 형성된 홈은 기판 표면에 비드를 구소시키기 위한 구역을 제공한다. 상기 비드를 고정(securing)(또는 immobilization)하는 효율은 비드의 크기에 대한 홈의 상대적인 크기에 좌우 된다. 이러한 목적으로 사용되는 홈의 치수는 따라서 그 깊이가 비드 지름의 약 0.5 내지 1.5배가 되도록 구성된다. 더욱 바람직하게는, 홈의 치수는, 비드가 홈안에 중력에의해 안착된 경우, 비드의 가장 높은 지점이 홈의 상면 에지보다 낮고 다른 비드의 1/3 부피까지 수용하기에 충분한 공간만이 있게 구성된다. 또한, 홈의 크기는 비드의 크기보다 큰 것이 바람직하다. 상기 바람직한 실시예에 있어서는, 각각의 홈은 하나 이상의 비드를 수용하지 않아야 한다. 또한, 상기 홈의 개구부는 비드보다 약간 커야한다. 예를 들어, 도 4에서 도시된 육각 어레이는 3.2 microns의 지름을 갖는 비드에 적합하다.
상기 비드를 기판상에 구속하기 위해 홈을 사용할 필요가 없을 수도 있다. 예를 들어, 다수의 기둥이 상기 기판상에 배치되어 비드를 구속할 수도 있다. 가능한 구조가 도 5c의 위쪽 도면(평면도)와 아래쪽 도면(사시도)에 도시되어 있다. 이 경우, 각 비드는 주위의 여섯개의 기둥에 의해 구속된다. 상기 기둥의 수는 여섯개에 제한되지 않고, 세개 또는 그 이상이 될 수도 있다. 또한, 블락(blocks), 기둥, 범프(bumps)등을 포함하는 돌출 또는 함몰된 다른 어떤 형태의 구조도 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 두 개이상의 비드를 구속할 수 있는 큰 홈이 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 5d에는 직선 측벽을 갖는 큰 홈이 도시되어 있다. 위쪽의 평면도는 상기 큰 홈의 가로 치수가 비드의 지름의 두배보다 더 큰 것을 보여주고 있다.
이상 설명된 것처럼, 미립자 어레이의 조립에 사용되는 홈의 형상 및 치수는 변동될 수 있다. 어떤 실시예에 있어서, 상기 형상과 치수는 에칭에 의해 홀이 형성된후 산화 실리콘 또는 폴리머를 증착함으로써 변동된다. 예를 들어, "재도입 측벽형상(re-entrant sidewall profile)"을 갖는 홈이 상기 증착 공정에 의해 형성될 수 있다. 상기 "재도입 측벽형상"이라는 용어는, 표면 개구부의 지름이 바닥면의 지름보다 작은 홈의 측벽 형상에 대하여 사용된 것이다. 상기 방법에 의해 상기 재 도입 측벽형상을 갖는 홈은 공정 및 평가 동안 비드를 더 잘 구속한다.
공유결합 또는 반데르 발스의 힘, 정전기력, 중력, 자기력등의 힘에 의해 상기 비드가 표면에 붙을 수 있다. 일 실시예에서, 특정 어레이 조성에 따른 개개의 저장조로부터 지정된 암호화 비드의 부분표본을 취함으로써, 비드 어레이가 생성될 수 있다. 구역 윤곽이 그어진 웨이퍼 같은 선택된 기판상에 서스펜션(suspension) 풀 부분표본("Pooled" aliquots)이 분배된다.
다른 실시예에서, 상기 비드 어레이는 LEAPS를 사용하여 마련될 수 있다. 이 실시예에서, 제2 전극과 실질적으로 평행한 제1 평면 전극이 제공된다(샌드위치 구성). 상기 두 전극은 전해질 용액을 포함하는 갭(gap)에 의해 분리되어 있다. 평면 전극의 표면 또는 내부는 이하 설명될 인터페이셜(interfacial) 패터닝법에 의해 패던된다. 암호화 및 기능화된 비드는 상기 갭에 유입된다. 교류 전압이 상기 갭에 인가되는 경우, 상기 비드는 무작위 암호화 비드 어레이를 상기 제1 전극상에 형성한다(예를 들어, 칩 또는 웨이퍼). 대안으로서, 비드 어레이는 LEAPS를 이용하여 감광성(light-sensitive) 전극상에 형성될 수 있다(예를 들어 칩 또는 웨이퍼). 바람직하게는, 상기 샌드위치 구성은 평면 감광성 전극과 평면 전극을 포함하여 사용된다. 다시 설명하면, 상기 두 전극은 전해질 용액을 포함하는 갭에 의해서 분리된다. 기능화되고 암호화된 비드가 상기 갭에 유입된다. 빛과 교류 전압을 조합하여 인가하면, 상기 비드는 감광성 전극상에 어래이를 형성한다.
본 발명에 사용되는 기판(예를들어, 칩 또는 웨이퍼)은, 예를 들어 인가된 교류 전기장하에서 요구되는 임피던스 구배를 형성하기위한 산화물 또는 다른 유전 체의 패턴된 성장에 의한 인터페이셜 패터닝법에 따라 패턴될 수 있다. 대안으로, 기판의 내부 영역을 선택적으로 도핑(doping)함으로써 패턴된 기판을 얻을 수 있다. 교류 전기장 유도 흐름 및 대응하는 입자이송의 요구되는 형태를 생성하기 위해 패턴이 설계될 수 있다. 반도체 공정 기술을 사용하여 기판은 웨이퍼 스케일상에 패턴될 수 있다. 또한, 기판은 자외선 패턴이 가능하고 투명한 폴리머 박막을 증착함으로써 기판이 구획될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 분리된 구역에 유체를 구속해두기 위해, 상기 박막에 의해 상기 기판에 필요한 유체 도관과 구역 레이아웃이 붙여진다. 따라서, 주어진 기판에 다중의 샘플이 수용된다.
예를 들어, 교번하는 전기장에 대한 반응하고/하거나 빛이 조사되는 기판 패턴에 따라 어떤 바람직한 구성의 평면 비드 어레이를 조립하기위해 LEAPS를 사용함으로써, 공간 인코딩(예를 들어)은 어레이 조립과정에서의 단일 유체상안에서 달성될 수 있다. 어레이 조립을 중재하는 전기적 유체역학적 힘을 조절(modulate)하기위해, LEAPS는 실리콘 칩과 용액사이 계면의 임피던스에 횡방향 구배(gradient)를 형성한다. 전기적 요구사항은 간단하다: 두 평면 전극사이의 통상 100 m의 유체 갭에 걸쳐 통상 10 Vpp보다 작은 교류 전압이 인가된다. 이러한 조립공정은 빠르고 광학적으로 프로그램 가능하다: 수천개의 비드를 갖는 어레이들은 전기장하에서 수초안에 형성된다. 다중 서브어레이의 형성은 또한 구획된 칩 표면상에서 유지된 다중 유체상에서 나타 날 수 있다. 대안으로, 공간 인코딩은 별도의 칩들을 지정된 다중칩구조로 조립함으로써 달성될 수 있다. 상기 각 칩은 특정 풀(pool)에서 인출된 적어도 하나의 무작위 암호화 어레이를 갖는다.
일실시예에 있어서, PCT/US01/20179에 개시된 공정(이하 전체가 참고되며, 이하 "READ 공정"이라고 칭한다)이 커스텀(custom) 비드 어레이를 마련하는데 사용될 수 있다. 상기 커스텀 비드 어레이는 본 발명에 따른 복합 바이오분자 분석을 수행한는데 사용될 수 있다. READ 공정을 이용하여, 적용분야에 특화된 기판(예를 들어, 웨이퍼 단위의 칩) 및 화학적으로 암호화되고 생물학적으로 기능화된 비드를 생산하기 위한 별도의 일괄 공정들을 적용하여 상기 어레이를 마련할 수 있다(예를 들어, ~108 비드/100 liter서스펜션). 바람직하게는, 상기 비드는 형태적 전기적 특성을 측정하는 것 같은 각각의 품질관리 단계를 어레이 조립전에 거친다. 상기 전기적 특성측정에는 표면("zeta") 전위 및 표면 전도성 측정이 포함된다. 또한, 실제적인 평가가 서스펜션내의 비드가 기판에 유입되기전에 수행된다. 이는 평가 상태를 최적화하기위한 것으로써, 통상 평가 감도(sensitivity) 및 특이성(specificity)을 최대화하고 비드간 변동을 최소화하는 목적이 있다. 기판에 대해서는, 광학 측정(optical inspection), 타원편광반사측정(ellipsometry) 및 전기 전도도(electrical transport) 측정을 포함하는 품질 관리 단계가 있다.
일단 상기 화학적으로 암호화되고 광학적으로 기능화된 비드가 기판(예, 칩 또는 웨이퍼)에 결합되면, 기술된 LEAPS 또는 다른 액티브(active) 증착 공정은 기판상에 지정된 영역에 조밀한 어레이를 빠르게 조립하는 것을 가능하게 한다. 동일한 유체상내에서 조립함으로써, 공정을 재설계하거나 설비를 개조함이 없이도 지점 과 지점간 또는 칩과 칩간의 편차를 피할 수 있다. 또한, 이러한 공정의 균일성은 평가 상태를 최적화하는 것 뿐만아니라, 칩과는 독립되게 비드를 특성화하는 것을 가능하게 한다. 또한, 다중 비드 어레이가 동일한 칩 또는 웨이퍼상에 유지되는 별도의 유체 구역들에 동시에 형성될 수 있다. 일단 형성된후에는, 이러한 다중 비드 어레이는 다중 샘플에 대한 동시 처리에 사용될 수 있다. LEAPS와 미세유체성 공정(microfluidics)을 통합하는 것은 독립되고(self-contained), 소형화되고, 광학적으로 프로그램 가능한 플랫폼을 단백질 및 핵산의 병렬 분석에 제공한다.
일단, 상기 기능화되고 암호화된 비드가 마련되고 기판과 결합되면, 비드상의 상기 바인딩 에이전트와 분석 대상 물질간의 상호 반응이 랜던 암호화 어레이가 기판에 조립되기 전 또는 후중 어느 한 때에 발생된다. 예를 들어, 상기 비드 어레이는 상기 평가후에 형성될 수 있다. 그 다음에 평가 이미지와 디코딩(decoding) 이미지가 어레이에서 얻어질 수 있다. 대안으로, 상기 비드는 무작위 암호화 어레이를 형성하기 위해 어레이내에 조립되고 물리적 또는 화학적 수단에 의해 고착될 수 있다. 무작위 암호화 어레이를 형성하기 위해 직류 전압이 인가 될 수 있다. 상기 직류 전압은 보통 5 V 내지 7 V로 (2~6 ㎛ 범위의 비드 및 100~150 ㎛ 범위의 갭 사이즈에 대하여) 세팅되고, 30 초 미만의 시간동안 역바이어스 형으로 인가됨으로써, n형 불순물이 첨가된 실리콘 기판이 양극(anode)이 되게한다. 상기 직류 전압은 상기 어레이가 압축되게하고 어레이내의 인접한 비드간의 접촉을 촉진하는 동시에, 비드가 바라 근접한 전극 표면의 높은 전기장 영역쪽으로 이동하게 한다. 비드는 상기 표면에 반데르 발스 힘 또는 비드 표면에서 연장된 테더(tethers)(예 를 들어, 폴리린신(polylynsine) 및 스트렙타비딘(streptavidin))에 의하여 고정될 수 있다.
비드 조립후, 상기 칩과 웨이퍼는 검사되고 디코딩 맵(map)을 얻기위해 형광성 현미경에 의해 이미지화 된다. 상기 디코딩은 나중에 각각의 개별 비드의 위치및 기능을 구별하는데 사용된다.
어레이 위취중 채워진 부분의 비는 바람직하게는 50%보다 높다. 더욱 바람직하게는 90%보다 높다. 상기 홈이 상기 비드를 기판 표면에 얼마나 효율적으로 구속하는가를 테스트하기위하여, 비드 어레이를 포함하는 칩들을 수용액에 담그고 3일간 계속적으로 흔들어(shaking) 주었다. 상기 테스트 전후의 이미지를 비교해 본 결과, 모든 테스트된 칩들상에서 99% 이상의 비드가 홈에 남아 있었다.
III 조립후
조립후 과정동안, 상기 비드 어레이는 보호 면으로 덮여 질 수 있다. 비드를 덮기 전이나 후에, 상기 비드를 포함하는 웨이퍼는 하나 또는 그 이상의 비드 칩으로 분리된다(싱귤레이션, singulation).
3.1 미립자의 고정
본 발명의 어떤 실시예에 있어서, 상기 비드가 이탈되는 것을 방지하기 위해, 상기 비드 어레이 영역을 덮는 겔이 사용될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 비드를 홈의 표면에 부착시키기 위해 상기 홈의 바닥 및/또는 측벽에 화학적 기능 그룹이 사용될 수 있다. 비드를 증착시키기전에, 상기 칩을 코팅하기 위해 차아징된(charged) 폴리머가 또한 사용될 수 있다. 상기 폴리머 코팅의 차아징은 상기 비드의 차아지(charge)과 반대가 되도록 선택되므로써, 상기 비드가 정전기적으로 상기 폴리머에 끌리게 된다. 비드가 차아징된 폴리머 코팅 홈내에 있게되는 경우, 상기 비드와 홈의 바닥 및 측벽간의 쿨롱 힘(Coulombic force)에 의해 상기 비드가 홈내에 구속되게 된다. 이러한 방법에 의해 상기 비드의 구속율이 공정 및 평가 동안에 증대된다. 몇 가지 실시예에 있어서, 차아징된 제2 폴리머가 상기 비드가 홈에 위치된후에 칩 표면에 증착된다. 상기 제2 폴리머의 차아징은 비드의 차아지과 같도록 선택됨으로써, 비드상에는 폴리머가 증착되지 않게되지만, 칩 표면의 차아지는 중화된다. 상기 공정의 핵심을 최소로 변경하는, 몇가지 변형 기술이 수행될 수 있다. 예를 들어, 더욱 균일하고 조정된 두께를 가지도록하기 위해, 단일 고분자 전해질층이 사용되거나 (양, 음이 교번하는 폴리머층으로 이루어진)다중층 구조가 구성될 수 있다. 또한, 폴리머 대신에, 차아징된 폴리머 나노입자들(nanoparticles)이 단독으로 또는 차아징된 폴리모와 결합된 형태로 사용될 수 있다. 상기 칩 표면에 대한 상기 비드의 고착성을 개선하기 위해서, 차아징되지는 않았지만 낮은 Tg(유리 전이 온도, glass transition temperature)의 폴리머 및/또는 나노입자 코팅이 또한 사용될 수 있다.
3.2 조립된 어레이의 보호
싱귤레이션된 바이오칩 또는 바이오칩 생성을 위한 싱귤레이션 전에 웨이퍼상의 어레이에 존재하는 바이오 기능화된 비드를 보호하기 위해서 제거 가능한 코팅이 사용될 수 있다. 따라서, 상기 바이오칩 또는 웨이퍼가 저장되는 동안에, 대기중의 먼지, 진흙 및 기타 다른 오염물로 부터 상기 비드 어레이를 보호할 방법이 요청된다. 본 발명은 바이오칩이나 웨이퍼를 위한 보호 코팅을 제공한다. 바람직한 실시예에 있어서, 상기 코팅은 비드 어레이의 비드를 대기의 오염물로 부터 보호하고 상기 바이오 분자들(예를 들어, 탐침)의 손상들 방지한다. 또한, 상기 코팅은 생물평가(bioassay)을 수행하기 전에 바이오칩의 표면으로 부터 쉽게 제거될 수 있다.
어떤 실시예에 있어서, 상기 코팅은 예를 들어 트레할로즈(trehalose)와 같은 불활성, 비환원 당(non-reducing sugar)을 포함한다. 상기 물질은 펩티드 및 단백질의 아미노(amino) 그룹과 같은 반응성 화학 소량체와 반응하지 않고, 따라서, 부형제(excipients)와 함께 건조될 때 흔히 발생하는 손상이나 주합(aggregation)을 방지한다.
다른 실시예에서, 하이드로겔(hydrogel, 예를 들어, 아가로스(agarose) 하이드로겔)이 저장기간 동안의 오염, 탈수 및 물리적 손상을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 상기 하이드로겔은 기판 표면으로 부터 박리될 수 있다. 상기 박리는 하이드로겔을 제거 하는 것 뿐만아니라, 홈이나 다른 구속 구조에 의해 정의된 어레이 위치에 있지 않는 다른 추가적인 비드의 표면을 또한 깨긋이 한다. 상기 하이드로 겔에 포함된 이러한 추가적인 비드는,나중 사용을 위해 회복될 수 있다.
3.3 칩 싱귤레이션
기능화이후에, 상기 칩 그룹(웨이퍼 또는 웨이퍼의 서브 유닛)은 싱귤레시션된다. 만약 상기 웨이퍼가 미리 스크라이빙(scribing)된 경우, 칩간은 연결선를 쪼갬으로써 싱귤레인션된다. 상기 스크라이빙은 미국 특허 제3,790,051호에 개설된 절차를 따라, 상기 웨이퍼의 뒷 면에서 롤러를 상기 스크라이빙 선에 수직하게 굴림으로서 수행된다. 대안으로서, 상기 스크라이빙은 Dyntex InternationalTM社에서 제작된 GST 스크라이버(scriber)/브레이커(breaker)와 같은 장비를 이용하는 다른 방법에 의해 수행될 수도 있다. 이러한 방법으로 생성된 개개의 칩은 패키징을 준비한다. 상기 언급된 싱귤레이션 방법에 추가하여, 다른 어떤 방법들, 예를 들어 레이저 절단같은 방법등이 또한 본 발명의 목적을 달성하기 위해 사용될 수 있다.
몇가지 실시예에 있어서, 상기 웨이퍼나 서브유닛은 상기 바이로 기능화 전에 싱귤레이션된다. 싱귤레이션된 개개의 칩이 동일하게 바이오 기능화 되거나 상기 칩의 소 집단이 다른 바이오 활성 그룹에 노출됨으로써 바이오 기능화 될 수 있다.
IV 패키징
본 발명의 방법을 사용하여, 탐침 분자가 진열된 무작위 암호화 비드의 조립을 통해 다수의 칩이 생산된다. 단일하게 식별된 웨이퍼에서 분리된 각각의 칩은 하나 이상의 무작위 암호화 비드 어레이를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 무작위 조립 방법은, 무작위 암호화 어레이가 있는 칩상의 상기 비드에 진열된 탐침이 대규모 탐침 라이브러리의 일원인 일 실시예를 포함한다. 상기 대규모 탐침 라이브러리는 다수의 웨이퍼에서 선택된 태그된 칩상에서 전시된다. 다른 웨이퍼에서 만들어진 칩들을 선택하고 조립하여 풀(pool) 칩 셋을 형성한다. 바람직하게는, 칩은 디코딩할 수 있는(decodable) 태그를 나타내는데 상기 태그는 칩이 생성된 원래의 웨이퍼를 식별해 준다. 암호화 칩의 어레이는 상기에서 무작위 타이링(tiling)으로 언급한 바 있는(도 15 참고) 공정에서 평평한 표면상에 무작위 조립된다. 상기 무작위 타일링은, 조립 또는 어레이내의 각각의 칩 또는 칩의 일부를 광학 검사하기 위해서, 암호화 칩을 평면 배치 또는 어레이의 형태로 조립하는 공정과 관련된다.
비드 어레이 레벨에서 칩 어레이 레벨까지의 무작위 어셈블리의 계층은 고형상 밀도 및 맞춤 조성의 대규모 탐침 셋의 어레이를 빠르게 형성하는 융통성을 제공한다. 이러한 어레이는 종래 기술에서 알려진 생물평가 방법을 통한 유전자 발현 연구 또는 DNA의 메틸화 연구용의 대규모 탐침 셋을 나타내는데 사용될 수 있다. 또한, 별도의 반응에 다중 탐침 어레이를 노출시키는 것이 바람직한 경우, 이하 언급할 단일 지지대에 다수의 칩을 부착하는 무작위 타일링 공정은 종래에 알려진 풀링(pooling) 및 얽힘풀기(deconvolution)를 수행하는 신속하고 유통성있으며 신규한 접근법을 제공한다. 예를 들어, 부분적으로 중복된 탐침 셋을 진열하는 어레이는, 칩의 적당한 구성 및 선택으로 쉽게 생산된다.
본 발명의 비드 어레이를 조립한 다음에는, 태그된 개개의 칩의 조작을 위해 웨이퍼가 싱귤레이션된다. 무작위 타일링에 있어서, 하나 또는 그 이상의 웨이퍼에서 선택된 태그 칩들은 표면에 놓여지게 된다(바람직하게는, 평평한 기판에 의해 제공되는 표면). 상기 표면에서 칩들은 요구되는 레이아웃에 상당하는 다중 칩 어셈블리를 형성하기 위해 옮겨 다닐 수 있다. 밀집한 패킹을 돕기위해, 칩은 정사각형, 삼각형 또는 육각형과 같은 대칭적인 요철(convex) 형상을 나타내도록 설계될 수 있다. 인접한 칩상의 비드 어레이간의 거리를 줄이기 위해, 칩은 도 15c에 도시된 것과 같은 맞물림(interlocking) 형상이 나타나도록 설계될 수 있다.
슬라이딩 어셈블리
본 실시예에서, 다중 싱귤레이션된 웨이퍼들은 그 면에서 탐침 어레이가 아래를 향하게 진열되면서 공통의 큰 기판상에 놓이게 된다. 바람직한 실시예에 따르면, 상기 탐침 어레이는 홈에 배치되어 있어서 기판과 직접 접촉하지 않는다. 각각의 웨이퍼에서 하나 또는 그 이상의 칩이 무작위로 선택되며, 테이블위를 미끄러지는 동전과 같이, 상기 칩을 지정 어셈블리 영역으로 슬라이딩시커 칩 어레이를 배치한다. 이러한 공정은 도 8에 도시된 행 및 열(row-and-column) 조작법으로 일반화 될 수 있다. 본 실시예에서, 반도체 검사에 유용한 표준 광학 및 머신 비전(machine vision) 장치에 의해, 상기 타일링 공정은 모니터되고 기록될 수 있다. 이러한 장치는 칩이 원래의 웨이퍼에서 최종 위치로 이동한 것을 추적하는데 사용할 수 있는데, 상기 장치는 조립된 칩 어레이의 위치를 직접 인코딩 및 디코딩한다. 상기 어셈블리 공정을 끝낸 다음에는, 다중칩 캐리어(상기 언급함)가 상기 어셈블리 지역에 배치된 하나 또는 그 이상의 칩 어레이와 정렬된후 하강하여 상기 칩과 접착되어 다중칩 어셈블리를 형성한다. 접착을 돕기위해, 캐리어는 접착제로 미리 코팅되거나, 칩이 이하 언급할 방법에 의해 자력을 띠게 만들어 졌다면 자성 재료로 코팅될 수 있다.
상기 슬라이딩 어셈블리 방법은 바람직하게는, 상기 개개의 칩을 들어올리고 핸들링할 수 있는 흡입기와 같은 종래에 알려진 기계 팁(tip)을 사용한다. 대안으로, 자력을 띨 수 있는 칩의 경우, 각 웨이퍼에서 하나 또는 그 이상의 칩을 수집할 수 있는 자성 철핀을 사용하여 조작된다. 웨이퍼(및 이에 포함된 칩)에 자성 재료를 두어 자성을 띠게 만들 수 있다. 상기 자성 재료로는 니켈 또는 니켈-철 합금(퍼멀로이, permalloy)가 있으며, 전기도금 또는 무전해 석출과 같이 반도체 및 요업 분야등에서 이미 알려진 방법으로 상기 웨이퍼에 적용된다. 대안으로, 상자성 미립자가 각 칩의 지정 부분에 조립된 어레이의 형태로 도입될 수도 있는데, 예를 들어, 상기 상자성 미립자는 별도의 형상 또는 탐침 분자를 나타내는 미립자의 무작위 암호화 어레이의 일부분으로써 도입된다.
슬라이딩 조립은 통상 개개의 칩을 핸들링하는 것을 포함하는데, 이는 칩 어레이를 구성하는 칩이 증가할 수록 부담이 된다. 칩의 선형 치수가 예를 들어 100 ㎛ 또는 그 보다 작은 경우와 같이 칩이 작은 경우, 상기와 같은 부담은 더욱 악화된다. 예를 들어, 규빅(cubic) 또는 규빅에 가까운 형상의 작은 칩이 세라막 기판에서 상기 치수로 형성될 수 있다. 이러한 경우, 상기 개개의 칩은 비슷한 치수의 유리 또는 폴리머 미립자의 핸들링에 대해 종래에 알려진 방법으로 가장 잘 핸들링 된다.
집합적 어셈블리
본 실시예에서, 개개의 웨이퍼에서 분리된 칩들이 벌크(bulk) 서스펜션(suspention)에 보관된다. 상기 벌크 서스펜션으로는 미량의 아지드(azide)를 함유한 순수물과 같은 불활성 저장 완충액이 사용된다. 상기 칩들은 기계적 또는 자기적 진동에 의해 부유되어 있다. 칩의 풀(pool)은 선택된 서스펜션의 부분표본들을 분배하고 혼합하므로써 형성된다. 선택적으로, 서스펜션의 점성을 높이기 위해, 미량의 포도당 또는 고 가용성(soluble)의 고 분자량의 성분이 상기 서스펜션에 첨가될 수 있으며, 이에 따라 유체의 특성이 개선된다. 그리고나서, 상기 서스펜션의 무작위 증착(deposition)을 위해서 별개의 부분표본을 주사기, 피펫 또는 모세관을 이용하여 떨어뜨리는 방법이나, 유동 및 모세관 힘을 일으키는 것들이 포함하는 콜로이드 입자의 어레이를 형성하기 위하여 종래의 기술에 의한 연속적 방법을 이용하여 상기 서스펜션을 평면 기판상에 증착한다.[Adachi, E., et al, Langmuir, Vol.11, 1057~1060 (1995); Science, Vol.276, 233~235 (1997)].
무작위 증착의 경우, 개개 칩의 배치를 가이드하고 기판상의 지정된 위치에 칩들을 두기 위해, 기판상에 템플리트(template)가 제공될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 칩은 혼합된 서스펜션에 그물(mesh)을 넣고 그 그물을 회수함으로써 수집될 수 있다. 따라서, 상기 개개의 칩은 완전히 들려진다(또는 퍼올려진다.) 바람직하게는, 칩들은, 특히 평평하고 형태가 없는 기판상에 놓여지는 경우, 서로 충분 히 분리됨으로써, 조밀한 패킹 구조로 랙업("racked up")되기 전에 부분적으로 중첩되거나 적층 되지 않는다. 예를 들어, 분리는 슬라이딩 어셈블리나 기계적 진동을 통하여 달성된다. 상기 기계적 진동은 종래의 기술에서 사용되는 중합체(polymeric) 기판과 같은 유연한 기판 상에 드럼 모드("drum mode")를 유도하는 이점이 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 칩은 기계적 수단에 의해 랙업된다. 예를 들어, 기판 표면과 평행하게 흐르는 유동내의 칩을 샌드위치 플로우 셀(sandwich flow cell)로 이송하여, 칩이 플로우 셀의 떨어진 끝단에 있는 장벽에 대하여 밀쳐지게 하는 것과 같은 기계적 수단에 의해 랙업된다.
바람직하게는, 무작위 어셈블리내에 있는 칩은, 무작위 암호화된 탐침 어레이가 나타나는 활성 측면(active side)이 노출되도록 돌려진다. 상기 활성 측면이 노출되지 않는 경우, 상기 칩을 뒤집어야만 한다. 바람직한 방향으로 상기 칩을 뒤집는 것은 기계적 진동 및 정확하게 방향잡은 칩(열 또는 감광성 접착제로 코팅됨)을 본딩(bonding)하는 사이클에 의해 달성된다. 대안으로는, 기계적 진동 동안의 뒤집기는, 예를 들어 금속막을 입히는 것과 같은 방법으로 칩의 질량 중심을 칩의 바람직하지 않은 방향을 향하여 이동함으로써 도움을 받는다. 칩이 기판의 표면에 근접하면서 바른 방향을 잡기에 충분하게 높은 점성의 매질내에서 천천히 세팅되는 경우, 자성을 띨 수 있는 칩이 기판 표면과 수직하게 정렬된 자기장 구배 내에 증착될 수 있다.
또한, 상기 뒤집기는 칩을 표준 반도체 에칭법을 통해 첨다이 활성면과 멀리 바라는 피라미드형상과 같은 입체 형상을 만드는 것에의해 촉진된다.
상기 칩은 단일 또는 다중칩 패기지로 패키지될 수 있다. 다중칩 패키지에 있어서, 다른 바이오 탐침 어레이를 갖는 칩들이 같은 캐리어에 위치하게 된다. 도 8은 정사각 콤보(combo) 칩 또는 선형 콤보 칩을 형성하기 위해서 패키지된 네개의 칩을 보여준다. 상기 네개의 칩은 유리 슬라이드(slide)와 같은 공통의 캐리어에 접착제로 결합될 수 있거나, 칩의 뒷면에 본딩 자성 재질이 형성되어 자성 캐리어에 붙는 것과 같은 다른 방법에 의해 캐리어에 결합될 수 있다. 상기 칩의 핸들링은 픽앤플레스(pick-and-place) 장비를 사용하는 것에 한정되지 않는다. 상기 칩은 싱귤레이션후에 행으로 또는 열로 그룹화될 수 있다. 도 9는 다른 칩 행을 선택적으로 배치하여 다른 조합의 칩이 얻어진 것을 보여준다.
다른 패키지 디자인이 도 10에 보여진다. 코너부에 어레이를 갖는 네개의 칩이 결합되어 중앙부에 큰 어레이를 형성하게 결합될 수 있다. 만약, 각각의 코너부의 어레이가 다른 기능성 탐침을 포함하는 경우, 상기 큰 어레이는 단일 칩의 정보보다 4배나 만흥 정보를 가지게 된다.
비드에 진열되는 탐침의 무작위 암호화 어레이를 어셈블리함으로써 다수의 칩이 생산될 수 있다. 각각의 칩은 하나 또는 그 이상의 무작위 암호화된 비드 어레이를 포함할 수 있으며, 단일하게 식별된 웨이퍼에서 분리 될 수 있다. 다른 실시예에서, 비드상의 탐침의 무작위 암호화 어레이를 포함하는 칩은 탐침 라이브러리의 멤버가 될 수 있다. 본 실시예에서, 각 다중칩 어레이의 칩은 디코딩 가능한(decodable) 태그(tag)를 나타내며, 상기 태그를 통해 원래의 웨이퍼를 확인 할 수 있다.
슬라이드형의 유리 표면 또는 다른 유사한 표면은 다중칩 캐리어를 만드는데 사용될 수 있다. 상기 슬라이드를 캐리어로 마련하려면, 테플론(TeflonTM) 코팅같은 코팅이 원형 개구부(openings) 또는 웰(wells)(즉, 테플론이 덮지않은 영역)을 남겨둔채 이루어 질 수 있다. 각 웰은 지름 6.5 mm의 원형이다. 통상의 유리 슬라이드는 25 x 75 mm, 1 mm 두께를 가지며, 2 x 5의 우물 어레이를 가진다. 통상의 칩 크기 1.75 x 1.75 mm에 있어서, 각 웰마다 네 개까지의 칩이 유리 표면에 본딩될 수 있다. 동일한 웰에 있는 각각의 칩은 캐리어에 본딩되기전에 어셈블된 다른 비드 그룹을 갖을 수 있다. 예를 들어, 만약 각각의 칩이 39 타입의 비드 그룹을 포함하는 하나의 어레이를 갖는다면, 네 개의 다른 칩을 갖는 웰은 총 4 x 39 = 156 타입의 비드를 갖게 된다. 한편, 큰 칩(예를 들어, 4.5 x 4.5 mm 스퀘어)의 경우, 상기 큰 칩 하나가 하나의 웰 전체를 차지하게 된다. 여기에서 언급된 웰의 치수에 있어서, 각각의 웰은 40 ㎕까지의 액체(보통 수용액)를 잡아 둘 수 있다. 보통은 20 ㎕ 부피의 샘플 용액이 생물학적 반응을 위해서 각 웰에 더해 진다. 따라서, 각각의 칩은 전체가 상기 샘플 용액에의해 덮혀지게 되다. 상기 웰의 바깥측을 코팅하는 테플론은 소수성(hydrophobic)이기 때문에, 상기 샘플용액이 흘러 나오지 않는다. 캐리어 슬라이드의 형태는 특정 응용에 적합하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 슬라이드상의 8 웰의 단일 행이 8개의 샘플을 분석하는데 사용될 수 있다. 또한, 4 x 8 어레이의 웰이 32개의 샘플을 분석하는데 사용될 수 있다. 유사한 방식 으로, 많은 웰(예, 96, 384 및 1536)이 단일 슬라이드에 배치되어 많은 샘플을 분석할 수 있다.
모빌 칩 캐리어의 어떤 실시예에 있어서, 칩이 유리, 스테이리스 스틸, 플라스틱 재료, 실리콘 또는 세라믹 재료와 같은 재질로된 기판에 본딩될 수 있다. 전체 캐리어 유닛은 움직일 수 있고, 공정중에 반응실, 세척실 및 신호 수신실(signal reading stages)과 같은 다른 반응 매질에 칩을 노출시키기 위해 이송될 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 모빌 칩 캐리어는 그안에서 칩이 고정되는 하나 또는 복수의 챔버들(실, chamber)를 포함한다. 상기 모빌 칩 캐리어의 안에서 상기 칩을 수용함으로써, 이송중의 오염을 최소화 할 수 있다. 어떤 실시예에 있어서, 상기 챔버 또는 챔버들은 또한 공정 환경으로서의 역할도 한다. 필요한 경우, 생물 평가를 수행하거나 상기 칩을 세척하는 용도등의 다양한 목적의 반응성 가스 또는 수용액이 상기 챔버에 유입되고 배출될 수 있다. 또한, 상기 모빌 침 캐리어는 상기 챔버에 압력이나 온도와 같은 열역학적 특성들을 부과할 수 있는 수단을 가질수 도 있다.
V. 평가
비드 어레이를 포함하는 본 발명의 바이오 칩은 다양한 생물학적 화학적 평가를 수행하기에 유용하다. 일단 조립된 후에는, 상기 바이오칩상의 상기 비드 어레이는 평가 신호를 기록하기위해 이미지화 될 수 있고, 상기 어레이내의 개개의 비드와 연관된 탐침과 결합한 분석물(analytes)을 식별하기위해 디코딩될 수 있다. 상기 비드 어레이는 다중단계의 생물학적 화학적 평가 시퀀스(sequence)의 결과를 읽는데 사용될 수 있는 시스템을 제공한다. 또한, 다른 피분석물들을 향하는 어레이를 구성하는 다수의 탐침의 존재로 인해, 다중의 피분석물이 동시에 탐지 될 수 있다. 특정 피분석물의 존재 또는 부존재를 감지하는 능력을 제공하는 것외에, 상기 비드 어레이는 탐침과 결합하는 피분석물의 결합 상수(affinity constants)를 결정할 수 있는지 여부를 알아낸다. 따라서, 상기 바아오 칩은 예를 들어, TNF-alpha 및 I1-6와 같은 바이오분자(biomolecules)들을 탐지할 수 있는 광범위한 적용성을 갖는다. 다른 응용분야에는 다형성 분석에 의한 유전자 확정(genotyping by polymorphism analysis); 유전자 발현 분석(gene expression analysis); 시토킨 발현의 정량적 복합적 연구(quantitative multiplexed profiling of cytokine expression), 동일 유체 샘플내에서의 유전자 및 유전자 산물 분석(analysis of genes and gene products within the same fluid sample); 어퍼너티 핑거프린팅(affinity fingerprinting); 및 반응속도론(multiplexed analysis of reaction kinetics)에 대한 복합분석등이 포함되며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 미국 특허 제6,327,410호에 개시된 것(이하 참고된다)과 같은 다른 평가법 및 분석 결정법등도 본 발명의 바이오 칩을 적용한는데 적합할 것이다.
본 발명은 다음의 실시예로 부터 더욱 잘 이해될 것이다. 그러나, 당업자는 설명되는 특정의 방법과 결과들이 이후의 청구범위에서 설명되는 발명의 예에 불과하다는 것을 쉽게 알 수 있을 것이다.
예 1: 비드(bead) 어레이를 포함하는 칩의 웨이퍼 제작 및 설계
도 1에 도시된 바와 같이, 비드 어레이를 포함하는 칩의 제조공정은 도 11에서 설명된다. 기판은 100mm의 직경, 0.5mm의 두께를 갖는 실리콘 웨이퍼이며, 그 결정 방향성은 (100)이고, n-형 불순물로서 인(P)이 도핑된다. 이러한 웨이퍼의 적절한 저항 범위는 1.5-4Ωcm이다. 일반적으로 웨이퍼는 25개까지의 꾸러미로 제작된다. 제 1 단계에서는 SiO2를 성장시킨다. 먼저, 웨이퍼는 RCA 세정공정으로 세정되며, 상기 RCA 세정공정은 75℃의 온도에서 10분동안 1:1:5의 부피비를 갖는NH4OH:H2O2(30%):H2O의 혼합물에 웨이퍼를 담그는 단계(1); 18MΩ 워터(water)를 이용한 캐스케이드 워터 배치(batch) 세정으로 린스하는 단계(2); 75℃의 온도에서 10분동안1:1:5의 부피비를 갖는HCl(36%):H2O2(30%):H2O의 혼합물에 담그는 단계(3); 및 배쓰(bath)내 워터가 적어도 16MΩ일때 까지 캐스케이드 플로우 워터 배치 세정으로 린스하는 단계(4)를 포함한다. 상기 웨이퍼는 SiO2 성장을 위한 수평 퍼니스(furnace)내에 위치되기 전에 스핀건조된다. 상기 웨이퍼는 석영보트상에 수직하게 위치되며 1050℃의 온도에서 산화퍼니스에 도입된다. 상기 산화퍼니스는 760torr의 압력에서 O2+HCL(4%)를 갖는다. 산화시간은 34분이다. 이러한 방법으로 균일한 1000Å두께의 SiO2 가 얻어지며, 이는 타원편광법(ellipsometry)을 이용하여 검증된 바와 같다 (굴절율: n=1.46, 두께변화: <5%).
SiO2 웨이퍼는 4000rpm의 스핀율에서 포토레지스트(Shipley 1813)로 스핀코 팅된후, 115℃의 온도에서 60초동안 핫 플레이트상에서 베이크되어 솔벤트를 제거한다. 상기 웨이퍼는 콘택 리소그래피 단계에서 UV광(365-405nm)에 노출되며, 이 단계에서는 하이브리드 테크놀로지 그룹(Hybrid Technology Group: HTG)의 시스템 3HR 콘택/인접 마스크 정렬기를 이용한다. UV 노광에 따라, 웨이퍼는 AZ300MIF현상기에 의해 60초 동안 현상되며, DI 워터에서 린스되고, 압축드라이 질소 흐름에 날려 건조된다. 상기 웨이퍼는 버퍼산화물 식각액(불화암모늄 및 50% 수용 불화수소의 6:1 혼합물)에 2분동안 담궈 노출영역(도 11에서 별모양 부분)의 SiO2를 제거한다. 다음에, 상기 웨이퍼는 DI 워터로 린스된 후, 60℃의 온도에서 60분동안 1165 마이크로포짓 포토레지스트 제거기에 담궈 포토레지스트를 제거한다. 다음에, 상기 웨이퍼는 DI 워터에서 린스되고 압축드라이 질소의 제트 흐름에 날려 건조된다. 이러한 전체 공정을 통해, 패터닝된 산화물층을 갖는 웨이퍼가 얻어진다.
산화물 패터닝 단계에 따라, 웨이퍼는 RCA공정에 의해 세정된 후, 실리콘 질화물(Si3N4) 증착을 위한 수평 퍼니스내에 위치된다. 두가지 질리콘질화물이 이용될 수 있다. 즉, LPCVD질화물(표준), 압력 = 200mtorr, 온도 = 800℃, SiCl2H2 = 30sccm, NH3 = 90sccm과 LPCVD 질화물(작은 스트레스):압력 = 150mtorr, 온도 = 850℃, SiCl2H2 = 47sccm, NH3 = 10sccm. 2-3분 동안의 증착공정 후에, Si 3N4막은 60-90Å의 두께를 갖는다.
다음 단계에서는 어레이 구조를 제작한다. 상기 웨이퍼는 4000 rpm의 스핀율(30초의 스핀타임)에서 포토레지스트 OCG 12i를 이용하여 스핀코팅된 후, 90℃에서 60초동안 핫 플레이트상에서 베이크되어 솔벤트를 제거한다. 상기 웨이퍼는 UV광 (365nm)에 노출되고, GCA-6300 10x i-line 스텝퍼를 이용하여 리소그래피를 반복적으로 수행한다. 노광후, 상기 웨이퍼는 AZ300 MIF현상기에 의해 60초 동안 현상되기 전에 90℃에서 60초동안 핫 플레이트상에서 베이크되고, DI워터에서 린스되고, 압축드라이질소 흐름에 날려 건조된다. 상기 웨이퍼는 20분 동안 90℃ 오븐에서 베이크된다. 다음에, 상기 웨이퍼는 Plasma Therm 72 식각장치에서 식각되어, CF4가스 반응성 이온 에칭을 이용한 노출영역(어레이의 육각형상 부분)에서 실리콘질화물을 제거한다. 다음에, 산소 반응성 이온 에칭을 이용하여 육각형상 부분상의 잔류 폴리머 물질을 제거한다. 육각형상의 리세스는 Unaxis SLR 770 ICP 딥(deep) 실리콘 식각장치를 이용한 DRIE (Deep Reactive Ion Etching)으로 제작된다. 상기 공정은 3.8미크론-딥 리세스를 식각하는데 2-3분의 시간이 소요되도록 조절된다. 깊이 조절은 0.3 미크론 내에서 이루어진다. 식각공정후, 상기 웨이퍼는 60℃에서 60분동안 1165 마이크로포짓 포토레지스트 제거장치에 담궈 포토레지스트를 제거한다. 상기 웨이퍼는 DI워터에서 린스되어 압축드라이 질소의 흐름에 날려 건조된다. 다음에, 상기 웨이퍼는 산호 플라즈마에 의해 90초 동안 Gasonics, Aura 1000, 다운스트림 포토레지스트 스트리퍼에서 가공처리되어 DRIE 공정 동안 발생된 육각형상 리세스 안쪽의 잔류 폴리머를 제거한다. 다음에, 상기 웨이퍼는 보호성 포토레지스트 코팅(Shipley 1813, 4000rpm의 스핀율, 30초의 스핀 시간)으로 스핀코팅 된 후, 핫 플레이트상에서 115℃에서 60초 동안 베이크되어 솔벤트를 제거한다. 상기 웨이퍼는 영리 업체에 보내져 접착층으로서 500Å두께의 금과 100Å두께의 크롬으로 후면코팅한다. 상기 웨이퍼의 후면에서는 아르곤 이온 스퍼터링을 이용한 코팅공정 바로 직전에 천연 실리콘 산화물층을 벗겨낸다.
상기 제작된 웨이퍼는 그 표면상에서 절단되어 각각의 칩(각 칩의 크기: 1.75×1.75 mm2)을 정의한다. 절단 깊이는 웨이퍼 두께의 2/3이다. 절단 후, 상기 웨이퍼는 60℃에서 60분 동안 1165 마이크로포짓 포토레지스트 제거장치에 담궈져 세정함으로써 포토레지스트를 제거한 후, DI 워터에서 린스되고 압축드라이 질소의 흐름에 날려 건조된다. 보통, 상기 웨이퍼는 60℃에서 2시간 동안 나노스트립(NanoStrip) (포화 황산 및 수소 페록사이드의 혼합물)에 담궈진후, DI워터에서 린스되고 압축드라이 질소의 흐름에 날려 건조된다. 이러한 공정 후에, 상기 웨이퍼는 비드 조립 단계를 준비한다.
비드 조립 후에, 리세스내의 안전하지 않은 잔여 비드는 제거하는 것이 바람직하다. 안전치 않은 비드를 제거하는 한가지 방법은 축축하게 젖은 무명 주걱으로 칩 또는 웨이퍼 표면을 닦아내는 것이다. 또 다른 방법은 칩 또는 웨이퍼 표면에 거의 평행한 워터 제트를 이용하여 안전치 않은 비드를 세척제거하는 것이다. 또 다른 방법은 표면상에 겔을 성장시키고 나서 상기 겔을 벗겨내는 단계를 포함한다.
예 2: 비드의 기능화 및 비드 어레이의 형성
3.2㎛ 직경을 가지며 컬러 기호화된, 토실(tosyl)-기능성 비드는 고상 캐리어로서 이용된다. 여러 세트의 식별가능한 컬러 코드는, 표준방법(Bangs. L. B., "Uniform Latex Particles", Seragen Diagnostics Inc., p. 40)을 이용하여 입자를 착색함으로써 생성된다. 착색된 비드는 뉴트라비딘(Neutraviden)(Pierce, Rockford, IL), 비오틴 결합단백질로 기능화되어 비오티닐레이트(biotinylated) 탐침 또는 프라이머들(primers)의 고정을 중재한다. 대표적인 소규모 커플링 반응에서, 1%의 비드를 함유한 200㎕의 현탁물질은 500㎕의 100mM 포스페이트 버퍼/pH 7.4(버퍼 A)으로 3회 세척되고, 500㎕의 상기 버퍼에 다시 현탁된다. 20㎕의 5mg/ml 뉴트라비딘을 비드 현탁물질에 가한 후, 37℃에서 밤새동안 반응을 진행한다. 그리고나서, 커플링된 비드(즉, 바이오-기능성 분자가 부착된 비드)는 500㎕의 PBS/pH 7.4와 10mg/ml BSA (버퍼B)로 한번 세척되고, 500㎕의 상기 버퍼에 다시 현탁되고 37℃에서 1시간 동안 반응되어 비드 표면상의 비반응 장소를 차단한다. 차단 후, 비드는 버퍼 B로 3회 세척되고 200㎕의 상기 버퍼에 저장된다.
탐침은 타겟분자의 검출을 위한 것이며, 프라이머는 템플릿(template)으로서 이용되어 다음의 촉매반응을 위한 잡종 DNA타겟을 연장시켜 반응탐침을 확인할 수 있다. 상기 탐침과 프라이머는 5끝단에서 바이오티닐레이트된 비드에 결합되며; 15-탄소 트리에틸렌 글리콜 링커는 바이오틴 및 올리고뉴클레오티드 사이에 삽입되어 차후 반응에 대한 표면 고정의 붕괴효과를 최소화한다. 각각의 프라이머에 대해, 결합반응은 50㎕의 비드 서스펜션을 이용하여 수행된다. 비드는 500㎕의 20mM 트리스(Tris)/pH 7.4, 0.5M NaCl (버퍼 C)로 한번 세척되고 300㎕의 상기 버퍼에서 다시 현탁된다. 프라이머 용액(2.5㎕의 100μM 용액)을 비드 서스펜션에 첨가하여 상온에서 30분동안 반응시킨다. 그리고 나서, 비드는 20mM 트리스/pH7.4, 150mM NaCl, 0.01% 트리톤으로 3회 세척되고 20mM 트리스/pH 7.4, 150mM NaCl에 저장된다.
예시적인 비드 어레이는 다음과 같이 조립된다. 상기 과정을 통해 얻어진 비드 서스펜션은 트리스 베이트 +0.01% 트리톤 x-100 수용액에서 서스펜션되기 전에 0.01mMDI 워터(모든 이용된 워터는 고순도이며 18MΩ 또는 그 이상의 저항으로 소독된다)로 5회 세척된다. 서스펜션의 비드 콘텐트는 0.5%이다. 2마이크로 리터의 비드 서스펜션은 마이크로-피펫에 의해 비드 어레이를 포함하는 4.5mm2의 표면에 첨가된다. 다음에, 상기 칩은 LEAPS의 과정이 수행된다. 상대전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)층으로 코팅된 글라스 조각이다. 칩 표면과 ITO-코팅 글라스사이의 갭은 100 미크론이다. AC파워는 표 1의 순서로 적용된다.
표 1. AC 공급순서. 전압은 피크간 진폭의 절반이다.
단계 시간 (분) 주파수 (Hz) 전압(±볼트) 기능
1 2 2000 3 AC 온
2 2 1000 3 AC 온
3 2 500 3 AC 온
4 2 2000 3 AC 온
5 2 500 3 AC 온
6 2 2000 3 AC 온
7 2 200 3 AC 온
8 2 2000 3 AC 온
9 2 200 3 AC 온
10 0 200 0 AC 스톱

순서가 완료된 후, 별 형상의 패턴에 의해 스핀된 영역내 비드는 어레이 영역안에 집중된다. 스타형상의 패턴은 존재에 의해 유기된 흐름패턴은 비드를 집중시키도록 돕는다. 15분을 기다려 비드가 안정된 후, 장치는 순수에 천천히 담궈진다. ITO 글라스 코팅은 서서히 들어올려지고, 물은 서서히 배수되어 칩 표면이 드러난다. 이때, 표면은 연장기간동안 상온에서 칩을 남겨두거나 또는 55℃에서 5분동안 오븐에서 칩을 베이크함으로써 건조될 수 있다. 건조된 칩은 순수에 15분동안 담궈진 후, 칩표면은 축축한 무명 걸레로 여러번 부드럽게 닦아내어 어레이안에 없는 비드를 제거한다. 다음에, 칩은 순수로 3회 세정된다. 이는 그 표면상의 압축 질소를 날려 건조하기 전에 수행된다. 최종적으로, 칩은 형광 현미경으로 검사하여 잔여 비드가 어레이 외부에 없음을 확인한다.
예 3: 비드 어레이의 형성
비드 슬러리는 칩상의 어레이 영역상에 직접 분배된다. 축축한 무명 주걱(K1)을 이용하여 어레이 표면상의 비드 슬러리를 부드럽게 휘젖는다. K1의 모션은 원형, 선형, 다른 의미있는 형태로 수행될 수 있으며, 보통 칩 표면에 평행하다. 슬러리를 여러번 휘저은 후에, 비드는 어레이 안쪽에 이동된다. 그후, 칩 표면은 K1을 이용하여 세정되어 어레이내에 없는 잔여 비드를 닦아낸다. 이러한 과정은 단일 칩으로 부터 웨이퍼-규모의 멀티-칩 조립체에 까지 적용될 수 있으며, 자동화될 수 있다.
비드 어레이를 형성하는 처리 과정의 예는 다음과 같다. 100 마이크로 리터 의 인산염-버퍼 염류(이는 또한 PBS:150mM, NaCl; 100mM, NaP, pH 7.2로서 알려짐)의 2 마이크로리터의 1% 마이크로 입자(대략 3.2 마이크로미터의 직경)는 실리콘 칩(2.5×2.5mm) 상의 8개 미립자 어레이를 조립하는데 이용되며, 각각의 칩은 4000 마이크로웰(microwells)을 갖는다. 다음 공정이 이용된다:
(1) PBS로부터의 미립자는 원심분리기(14000g, 1분)에 의해 1.5ml 원심튜브내에 수집된다. 다른 수집수단이 이용될 수 있다.
(2) 상청액은 전달 피펫을 이용한 흡출에 의해 버려진다.
(3) 입자는 10mM 트리스 pH 7.5에서 5 마이크로리터의 5% 글리세롤에서 다시 현탁된다.
(4) 입자는 원심분리기에 의해 글리세롤 용액으로 부터 수집된다. 다른 수집수단이 이용될 수 있다.
(5) 글리세롤 용액은 입자 펠릿으로 부터 흡출된다.
(6) 펠릿은 1 마이크로리터의 5% 글리세롤, 10mM 트리스, pH 7.5용액에서 다시 현탁된다.
(7) 8개의 실리콘 칩은 현미경 슬라이드상에 부착된 양면 탭상에 위치된다.
(8) 0.1 마이크로리터 부피의 입자 서스펜션은 4000마이크로웰을 갖는 영역에 각 칩상에 피펫된다.
(9) 무명 주걱은 세척병의 워터로 세척된다.
(10) 축축한 무명 주걱은 압축공기를 이용하여 30초동안 날려 건조된다. 공기흐름은 무명주걱에서 과잉 워터를 제거한다. 뿐만아니라, 공기는 또한 표면으로 부터 약간의 파이버를 날려버리며, 이는 무명 볼을 더욱 보풀지게 한다.
(11) 비드 서스펜션의 대기 증발과 용액내 글리세롤의 검습특성으로 인해, 순차단계 9 및 10까지 완료되며 (대략 1-2분), 단계 8로 부터 서스펜션내의 워터 콘텐트는 평형상태에 도달한다. 증가된 점성 때문에, 물방울은 더욱 슬러리화 된다. 마이크로 입자 어레이를 조립하기 위해, 비드 슬러리는 부드럽게 휘젖는다. 이는 원형 형태로 여러번 축축한 무명주걱의 끝단으로 수행된다. 무명 볼의 헐거운 파이버는 비드를 표면상의 마이크로웰 안쪽으로 수송한다 (도 3).
(12) 마이크로 웰의 입자 점유는 형광 현미경으로 검사된다. 만일 점유율이 만족할만하지 않으면, 단계 11을 반복하여 수행한다.
(13) 과잉 입자는 무명주걱을 이용하여 칩으로 부터 부드럽게 닦아낸다. 표면상의 과잉 워터를 피하기 위해, 무명주걱은 칩에 대해 프레스 되지 않는다.
(14) 칩은 압축 질소로 칩의 표면상에서 날려 건조된다.
(15) 이러한 방법에 의해 제조된 조립된 미립자는 분석용으로 이용되거나 나중에 이용하기 위해 4℃에서 용액에 저장될 수 있다.
이러한 예에서, 미립자는 소량의 5% 글리세롤(glycerol), 10mM 트리스(Tris) pH 7.5 용액에 현탁되어 실리콘 칩상에 미립자 어레이를 직접 증착시킨다. 그러나, 입자가 다른 용액에 현탁될 수 있는 한편, 만일 LEAPS가 비드를 조립하는데 이용된다면, 고점도 용액 또는 이온성 농도는 LEAPS를 간섭할 수 있다 (예를 들면, 패터닝된 또는 도시된 전극과 같이 기판의 지정 영역상에 입자를 조립함). 따라서, 이온성 농도의 서스펜션은 대략 1.0mM 또는 그 이하, 바람직하게는 0.1mM 내지 1.0mM 사이일 것이 권고된다. 추가로, 서스펜션의 점도는 대략 100cp 또는 그 이하일 것이 권고된다.
추가로, 인산 나트륨 및 염화 나트륨과 같은 소정의 염은 증가된 농도로 결정을 형성할 수 있으며, 이는 단계 11에서 수행된다. 그러한 결정은 비드 표면상의 바이오-분자를 간섭할 수 있다. 따라서, 그들을 비드 서스펜션에 이용하는 것은 권고되지 않는다.
예 4: 직접 증착
본 발명의 직접증착 방법은 고체 표면상의 미립자 어레이를 효율적으로 조립하기 위한 간단한 접근방법이다. 예를 들면, 0.25 마이크로리터 부피의 1% 미립자 용액(10mg/ml, 이는 168000 비드에 대응)은 어레이를 실리콘 칩상에 조립하는데 충분하며, 상기 칩은 95% 점유율 이상의 4000 마이크로웰을 함유한다. 즉, 서스펜션내 2% 비드가 표면의 마이크로웰을 채우는데 소요된다. 추가로, 조립공정은 중성pH, 상온에서 수용액안에서 수행된다. 이러한 가벼운 조건에서는 DNA, RNA, 펩티드 및 단백질과 같은 분자의 반응성이, 입자상에서 고정될 때, 조립체 안에서 불변하도록 보장한다. 이러한 방법을 이용하여 조립된 미립자 어레이는 다양한 바이오케미컬 분석과 호환가능하다. 게다가, 조립공정은 단일칩 조립에서 웨이퍼-규모의 조립에 까지 수행될 수 있으며, 자동화되어 상당한 수의 미립자 어레이를 생산한다.
직접증착 방법은 다음의 예에 의해 추가로 설명된다. 2마이크로리터 부피의 1% 미립자 용액 (대략 3.5 마이크로미터 직경의 마이크로 입자)는 100 마이크로리터의 인산염-버퍼 염류(또한 PBS:150mM, NaCl; 100mM, NaP, pH 7.2로서 알려짐)에 첨가되어 8개의 미립자 어레이를 실리콘 칩(2.5×2.5mm)상에 형성하며, 각 칩은 4000마이크로 웰을 갖는다. 공정은 다음과 같다:
(1) 마이크로 입자는 원심분리기(14,000g, 1분)에 의해 에펜토프(eppentof) 튜브에서 PBS로 부터 수집된다. 다른 수집수단이 이용될 수 있다.
(2) 상청액은 전달 피펫을 이용한 흡출에 의해 버려진다.
(3) 입자는 10mM 트리스 pH 7.5에서 5 마이크로리터의 5% 글리세롤에서 다시 현탁된다.
(4) 입자는 원심분리기에 의해 글리세롤 용액으로 부터 수집된다. 다른 수집수단이 이용될 수 있다.
(5) 글리세롤 용액은 입자 펠릿으로 부터 흡출된다.
(6) 펠릿은 1 마이크로리터의 5% 글리세롤, 10mM 트리스, pH 7.5용액에서 다시 현탁된다.
(7) 8개의 실리콘 칩은 현미경 슬라이드상에 부착된 양면 탭상에 위치된다.
(8) 0.1 마이크로리터 부피의 입자 서스펜션은 4000마이크로웰을 갖는 영역에 각 칩상에 피펫된다.
(9) 무명 주걱은 세척병의 워터로 세척된다.
(10) 축축한 무명 주걱은 압축공기를 이용하여 30초동안 날려 건조된다. 공기흐름은 무영주걱에서 과잉 워터를 제거한다. 뿐만아니라, 공기는 또한 표면으로 부터 약간의 파이버를 날려버리며, 이는 무명 볼을 더욱 보풀지게 한다.
(11) 비드 서스펜션의 대기 증발과 용액내 글리세롤의 검습특성으로 인해, 순차단계 9 및 10까지 완료되며 (대략 1-2분), 단계 8로 부터 서스펜션내의 워터 콘텐트는 평형상태에 도달한다. 증가된 점성 때문에, 물방울은 더욱 슬러리화 된다. 마이크로 입자 어레이를 조립하기 위해, 비드 슬러리는 부드럽게 휘젖는다. 이는 원형 형태로 여러번 축축한 무명주걱의 끝단을 이용하여 수행된다. 무명 볼의 헐거운 파이버는 비드를 표면상의 마이크로웰 안쪽으로 수송한다.
(12) 마이크로 웰의 입자 점유는 형광 현미경으로 검사된다. 만일 점유율이 만족할만하지 않으면, 단계 11을 반복하여 수행한다.
(13) 과잉 입자는 무명주걱을 이용하여 칩으로 부터 부드럽게 닦아낸다. 표면상의 과잉 워터를 피하기 위해, 무명주걱은 칩에 대해 프레스 되지 않는다.
(14) 단계 13 후에, 조립된 미립자는 분석준비를 하거나 나중에 이용하기 위해 4℃에서 용액에 저장될 준비를 한다.
직접 증착을 이용한 어레이를 조립하기 위해, 소량의 5% 글리세롤, 10mM 트리스 pH 7.5용액에 현탁된 미립자를 이용하는 데 유용하다. 글리세롤(예를 들면, 5% 이상)을 이용하여 비드 슬러리의 점도와, 칩상의 물방울에 용액의 비중을 증가시키는 것이 바람직하다 (단계11). 교대로, 이는 조립에 있어 효율적일 수 있다. 비록 직접 증착방법을 위해 이용된 용액이 10mM 트리, pH7.5에 한정되지 않더라도, 단계 11에서 처럼, 소듐 인산염 및 소듐 염화물과 같은 소정의 염은 증가된 농도로 결정을 형성하는 경향이 있다는 것을 주목해야 한다. 염 결정은 웰내에 미립자의 점유율을 감소시키는 기능을 수행할 뿐만 아니라, 조립동안 표면상의 분자를 손상시킬 수 있다.
또한 권고할만한 것은 조립칩 또는 칩을 포함한 웨이퍼를 습기 있는 챔버에 짧은 기간(예: 30분)동안 저장하여 비드가 분석에 이용되기 전에 중력에 의해 리세스안에 고착되도록 한다. 글라스 슬라이드에 묶여진 조립 어레이의 원심분리기는 고착 공정을 용이하게 할 수 있다. 원심분리기를 위한 추천할만한 세팅은 다음과 같다:
원심분리기: Sorvall 원심 모델 RT6000B
로터: Sorvall 스윙 부켓(bucket) 모델 H1000B
속도: 2000RPM
시간: 5분
동작상의 유의사항:
원심분리기를 냉동모드로 10℃로 세팅함.
브레이크를 오프모드로 세팅함.
먼저 2000RPM의 원심력으로 2분동안 그후 추가로 5분동안 0 내지 2000의 속도까지 서서히 증가시킴.
동등한 설비 및 세팅은 이러한 공정을 위해 이용될 수 있다.
점성의 담금매체가 이용되어 현미경 검사를 위해 슬라이드상에 칩을 탑재시킨다. 한 예는 2.25M 테트라틸암모늄 염화물, 37.5mM 트리스, pH 8.0, 25%글리세롤을 포함한 탑재매체를 이용하는 것이다.
예 5: 바이오칩 어레이의 평행 조립체
본 발명은 바이오칩 어레이의 평행 조립체를 위한 방법을 제공하는 것이다. 이 실시예에서는, 바이오칩 어레이는 다른 웨이퍼로 부터 형성된 칩으로 부터 형성된다. 한정되지 않은 예는 도 9에 도시되며, 이는 4가지 종류의 칩(A, B, C 및 D)을 형성하는 4개의 다른 웨이퍼를 도시하고 있다. 칩의 로우 또는 컬럼은 어느 기하 형태로 결합되어 중간 칩 매트릭스를 형성한다. 바람직한 실시예에서, 칩은 장방형의 기하 형상 (예를 들면, 정사각형 또는 직사각형)을 가지며, 대응하는 중간 칩 매트릭스는 규칙적인 기하형상을 갖는다. 로우(row) 또는 컬럼(column)은 다른 종류의 칩을 포함하도록 중간 칩 매트릭스로 부터 추출된다. 응용에 따라, 혼합된 로우 또는 컬럼은 하나 이상의 카피(copy)의 소정 형태 바이오칩을 포함할 수 있다. 상기 실시예들에서 형성된 혼합된 로우 및/또는 컬럼은 바이오분석을 위한 바이오칩 어레이에 결합될 수 있다. 바람직한 실시예들에서, 반도체칩-처리 설비를 이용하여 중간 칩매트릭스를 조립하고 혼합된 로우 또는 컬럼을 추출할 수 있다. 중간 칩 어레이를 형성하기 위해 칩의 기다란 로우 또는 컬럼을 이용함으로써, 많은 혼합된 로우 또는 컬럼을 동시에 생성하는 것이 가능하다. 이러한 방식으로, 혼합된 로우 또는 컬럼을 대량생산하는 것이 가능하다.
예 6: 당류(Saccharide) 코팅에 의한 바이오칩 보호
표준공정을 이용하여 기능성 비드(bead)를 칩상에 조립한다.
조립체를 따라, 상기 칩표면을 세정하고, 1% 트레할로스(trehalose)(알파-디-글루코피라노실(alpha-D-glucopyranosyl), 알파-D-글루코피라노시드(alpha-D-glucopyranoside), 자연적으로 발생하는 글래스 성형(glass-forming) 이당류) 증류수 용액 2-4㎕를 칩상(표면적: 1.75 x 1.75mm)에 투여하고, 주위환경에서 건조시킨다. 건조시, 유리질 필름이 기판에 형성되고, 조립된 비드가 캡슐화된다. 상기 필름은 높은 습도조건에서도 안정적이지만, 액상의 수분에 노출시 상기 필름은 즉각적으로 용해한다.
상기 필름 형성이 기능성 입자의 활성에 미치는 효과를 평가하기 위해, 뉴트라비딘(neutravidin)-기능성 입자를 바이오칩에 조립한다. 어떤 바이오칩은 전술한 바와 같이 트레할로스 용액으로 보호막을 씌우고 통상의 주위환경에 노출된다. 한편, 다른 바이오칩들은 트레할로스 용액으로 코팅되지 않는 대신, 4℃에서 2주동안 보관한다. 바이오 코팅된 칩들의 대(對)생물 활성(bioactivity)은, 4℃에서 보관된 코팅되지 않은 바이오칩들의 대 생물 활성과 유사한 것으로 알려져 있다.
예 7: 웨이퍼 세정, 보관, 및 입자복구에 있어서 다기능 작용제로서의 수화 겔(Hydrogels)
아가로스(Agarose) 수화 겔은 추후에 입자들이 복구될 수 있는 방식으로, 칩으로부터 입자들을 제거하는 박피제(peeling agent)로서 채용될 수 있다. 상기 수화 겔은 또한 웨이퍼 및 입자들을 탈수와 먼지로부터 보호하는 보관 물질로 이용될 수도 있다.
기능성 입자들은, 칩으로 구성된 6인치 웨이터상에 조립된다. 표면에 남겨진 입자들을 세정하기 위해, 55℃의 1% 아가로스 용액 (용융점 95℃,겔화 온도 50℃)을 웨이퍼상에 도포하고, 겔화가 일어날 때까지 주위환경 또는 4℃에 보관한다. 수 마이크로 미터에서 수 밀리미터에 이르는 상이한 두께를 가진 겔들이, 상이한 두께를 가진 스페이서(spacer)를 이용하여 제조될 수 있다. 상기 스페이서는 상기 아가로스 용액이 웨이퍼 가장자리너머로 흘러내리는 것을 방지하기 위하여 웨이퍼 가장자리에 배리어(barrier)를 제공한다. 리세스(recess)의 내부보다는 웨이퍼의 표면에 위치한 비드들이 겔속으로 묻힌다. 상기 용액이 완전히 응고한 후, 상기 겔속에 묻힌 비드는 물론, 상기 겔필름은 쉽게 껍질이 벗겨질 수 있다. 이어서, 압축 질소증기를 가하여 표면에 있는 소량의 수분잔량을 불어서 건조시킨다. 이러한 방식으로 웨이퍼 표면은 청정상태가 유지된다.
기능성 입자의 활성에 대한 상기 아가로스 겔용액의 효과뿐만 아니라, 점유율(occupancy)에 대한 박피공정(peeling procedure)의 효과를 평가하기 위해서, 입자들을 칩상에 조립한 다음, 칩들은 디코딩 분석(decoding analysis) 및 신장 시험(extension assay)에 노출시킨다. 도12는 박피공정이 점유율을 감소시키지 않는다는 사실을 나타낸다. 겔용액의 점성도는 입자들을 홀의 내부에 유지시키는 역할을 한다. 겔용액의 높은 점성도 때문에, 겔화 이전에 용액이 리세스로 흘러내리는 경향은 감소하며, 따라서 점유율이 영향을 받을 가능성은 좀 더 낮다. SSP 온-칩 시험(SS on-chip assay)은 신호와 CV는 양립하며(도 13ab), 겔은 시험의 감도에 영향을 미치지 않음을 보여준다.
아가로스 겔은 열-가역적이며 물리적으로 상호연결된 수화겔이다. 입자복구의 목적으로는, 초저온의 용융점을 가진 아가로스(m.p.<50℃, 겔화온도: 8-17℃)를 사용해야 한다. 추후, 상기 아가로스 겔은 50-55℃에서 재용융될 수 있으며, 묻힌 입자들은 복구될 수 있다. 입자에 있는 생체분자의 생물학적 활성은 이러한 조건하에서 유지될 수 있다.
이러한 친수성 수화겔은 박피제로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 보관 및 선적시 입자/웨이퍼를 탈수, 먼지, 및 물리적 손상으로부터 보호하는 보관제로서 또한 사용될 수 있다.
예 8: 중합체 코팅
일단의 세정된 개별 칩들(약 5개 내지 20개)을, 1㎖의 1% 폴리알리아민 염산염(polyallylamine hydrochoride) 용액(Mw:15,000) 또는 0.1% 폴리리신(polylysine) 용액(시스마 알드리치(Sigma Aldrich))으로 채워진 소형 테프론(Teflon) 용기(부피: 5㎖)에 넣는다. 그런 다음, 가볍게 흔들어 주면서 상온에서 상기 칩들을 1-2시간동안 배양한다. 그후, 칩들을 중합체 용액에서 꺼내어, 50-70℃의 온도범위에서 1시간동안 건조시킨다. 이러한 처리를 하면, 두껍고 불균일한 중합체 코팅필름이 칩의 표면에 남겨진다. 이렇게 수정된 칩들은 표준규약을 이용하여 비드를 조립하는데 사용된다. 조립공정의 마지막에 수행되는 표면세정공정은, 대부분의 여분의 중합체를 여분의 비드와 함께 제거한다. 중합체코팅이 존재함으로 인해, 비드의 칩표면에의 접착성에 향상되고, 비드의 리세스에의 보유력은 이러한 처리후에 현저하게 향상된다.
예 9: 생물학적 시험 및 비드 어레이 추가용 다중-칩 캐리어 형성을 위한 바이오칩 패키징 및 그 준비방법
특정한 바이오칩을 위해 선택되는 패키징 타입은 적용물에 따라 다르다. 통상, 하나 또는 그 이상의 바이오칩이 칩캐리어에 편의상 부착된다. 상기 캐리어는 유리 슬라이드처럼 단순한 것일 수도 있고, 유체적 취급, 온도조절, 신호 레코딩, 및 기타 다른 기능을 구비하는 복잡한 카트리지 형태일 수도 있다. 바이오칩은 접착제에 의해 캐리어에 영구적으로 접착될 수도 있고, 자기력 또는 기계적 힘등과 같은 다양한 수단에 의해 가역적인 방식으로 접착될 수도 있다.
예 9A-유리 슬라이드로 제조된 다중-칩 캐리어: 슬라이드를 캐리어로 준비하기 위해, 원형의 개구 또는 웰(well)(즉, 어떠한 테프론막도 없는 유리면적) 이 남도록 테프론 코팅을 적용한다. 각 웰은 지름이 6.5mm인 원이다. 하나 또는 그 이상의 칩들은 웹안의 유리표면으로 부착될 수 있다. 전형적인 유리슬라이드는 25x75mm의 면적과 1mm의 두께를 가지며, 2x5의 웰 어레이로 이루어져 있다. 전형적인 칩크기인 1.75x1.75mm의 면적으로, 4개까지의 칩들이 각 웰에 있는 유리표면에 접착될 수 있다. 동일한 웰안에 있는 각 칩은, 캐리어에 부착되기 전에 조립된 개별 비드 그룹을 가질 수 있다. 예를 들어, 각 칩이 39가지 형태의 비드 그룹을 포함하는 어레이를 가진다면, 4개의 개별 칩을 가진 웰은 총 4x39=156가지 형태의 비드를 가지 게 된다. 한편, 좀 더 큰 칩(예를 들어, 4.5x4.5mm)에 대해서는, 전체 웰이 단일한 칩에 의해 점유된다. 여기 설명된 웰의 면적에 관하여, 각 웰은 액체(통상 수용액)40㎕까지를 담을 수 있다. 전형적으로, 표본 용액의 20㎕가 생물학적인 이유로 각 웰에 첨가되어, 각 칩이 표본용액으로 완전히 덥힌다. 웰 바깥쪽의 테프론 코팅은 소수성이므로, 수용성 표본은 엎질거지지 않는다. 캐리어 슬라이드의 형태는 특정한 적용물에 맞도록 설계가능하다. 예를 들어, 8개의 웰로 이루어진, 슬라이드상의 단일 행은 8개의 표본을 분석하는데 사용할 수 있다. 또한, 4x8의 웰 어레이는 32개의 표본을 분석하는데 사용할 수 있다. 마찬가지로, 좀 더 많은 수의 웰 (예를 들어, 96, 384, 1536)을 단일한 슬라이드에 배열하여, 좀 더 많은 표본을 분석하는데 사용할 수 있다.
예 9B-모빌 칩 캐리어(Mobile chip carrier): 모빌 칩 캐리어의 일실시예따르면, 칩들이 유리, 스테인레스 강철, 플라스틱 물질, 반도체, 또는 세라믹 물질과 같은 기판에 접착된다. 전체 캐리어 유닛은 움직일 수 있으며, 공정이 진행되는 동안 이송될 수 있어, 칩들을 반응 챔버(reaction chamber), 세정 챔버(washing chamber), 신호 독취 스테이지(signal reading stage)와 같은 상이한 반응 매개물에 노출시킨다(실시예에 대해서는 도 14 참조).
또 다른 실시예에 따르면, 모빌 칩 캐리어는 칩들이 접착되어 있는 하나의 챔버 또는 다수의 챔버로 구성된다. 칩들을 모빌 칩캐리어 내부에 수용함으로써, 이송중 오염을 최소화할 수 있다. 일실시예에 따르면, 상기 모빌 칩 캐리어의 챔버 는 또한 공정처리 환경으로서 사용 될 수 있다. 생물학적 정량 또는 칩세정의 수행과 같은 다양한 목적을 위한 반응성 기체 또는 용액은, 상기 모빌 칩 캐리어에 수용되었다가, 필요에 따라, 곧바로 제거될 수 있다. 또한, 상기 모빌 칩 캐리어는 챔버의 압력 또는 온도와 같은 챔버의 열역학적 성질을 변화시키기 위한 수단을 구비할 수 있다.
예 10: 무작위 틸팅(ramdon tilting)에 의한 암호화된 칩 어레이(Encoded chip array)의 조립
다수의 칩들은 비드에 표시되는 탐침(probe)의 무작위 암호화 어레이(random encoded array)의 조립에 의해 생산될 수 있다. 각 칩은 하나 이상의 무작위 암호화 비드 어레이를 포함할 수 있으며, 유일하게 식별된 웨이퍼로부터 절단될 수 있다. 도 15 (a, b, c, 및 d)에 도시된 바와 같이, 무작위 암호화 칩 어레이는 틸팅 공정에서 나타날 수 있다. 이러한 공정은, 정렬을 손쉽게 하고, 어레이-어레이간 거리를 감소시키기 위해 연동배치를 최대화하기 위해서 적절한 칩형태를 선택하는 것에 의해 수행될 수 있다.

Claims (44)

  1. 복수의 바이오칩 영역을 형성하기 위하여 상기 칩 영역들 사이의 기판을 스크라이빙함으로써, 적어도 하나의 표면을 갖는 기판을 패터닝하는 단계;
    복수의 다른 광학적으로 암호화된 비드들을 포함하는 비드 어레이들을 어셈블리하는 단계로서, 상기 비드에는 상기의 광학적인 암호화에 의해 식별되는 바이오 분자들이 부착되고, 상기의 어셈블리는 상기 기판내의 각각의 바이오칩 영역의 위치를 암호화하는 것 없이 복수의 상기 바이오칩 영역의 상기 기판 표면에서 수행하는 단계; 및
    상기 바이오칩 상에서 어셈블리된 비드 어레이들을 갖는 다수개의 개별 바이오칩을 형성하기 위하여, 상기의 스크라이빙이 된 곳 중 적어도 몇개를 따라 상기 기판을 싱귤레이션하는 단계;를 포함하는 바이오칩 생산 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 반도체 웨이퍼인 바이오칩 생산 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기의 스크라이빙은 DRIE(Deep Reactive Ion Etching)에 의해 수행되는 바이오칩 생산 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 비드는 칼라 코딩되는 바이오칩 생산 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 칼라 코딩은 형광성 염료로 수행되는 바이오칩 생산 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 바이오 분자들은 DNA, RNA 또는 단백질을 포함하는 핵산인 바이오칩 생산 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 비드는 반데르 발스의 힘에 의해 상기 바이오칩 표면에 고정되는 바이오칩 생산 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    코팅하는 단계를 더 포함하고, 상기 코팅은 비환원 당(non-reducing sugar)인 바이오칩 생산 방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    기판 상에 바이오칩들을 위치시키는 단계를 더 포함하는 바이오칩 생산 방법.
  10. 제1 항에 있어서,
    제1 웨이퍼로부터 형성한 상기 바이오칩을 바이너리 코드로 태그하는 단계와,
    상기 제1 웨이퍼로부터 형성한 적어도 하나의 태그된 바이오칩을, 제2 웨이퍼로부터 형성하고 바이너리 코드로 태그된 적어도 하나의 바이오칩과 연결시키는 단계와,
    상기의 태그된 바이어칩들을 상기 기판 상에 위치시키는 단계를 더 포함하는 바이오칩 생산 방법.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 바이오칩들은 바이너리 코드로 태그된 바이오칩 생산 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    태그들은 상기 바이오칩의 근원이 되는 기판을 나타내는 바이오칩 생산 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101288165B1 (ko) 2011-08-29 2013-07-18 삼성전기주식회사 바이오칩 스탬핑 장치 및 스탬핑 방법
WO2018066975A1 (ko) * 2016-10-05 2018-04-12 서울대학교산학협력단 저장, 보존 및 색인이 가능한 생화학 물질 운반체 및 이의 제조방법

Families Citing this family (155)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997040385A1 (en) 1996-04-25 1997-10-30 Bioarray Solutions, Llc Light-controlled electrokinetic assembly of particles near surfaces
DE10065632A1 (de) * 2000-05-12 2001-11-15 Smtech Biovision Holding Ag Ec Verfahren zum Nachweis von Polynukleotiden
EP1311839B1 (en) * 2000-06-21 2006-03-01 Bioarray Solutions Ltd Multianalyte molecular analysis using application-specific random particle arrays
US9709559B2 (en) 2000-06-21 2017-07-18 Bioarray Solutions, Ltd. Multianalyte molecular analysis using application-specific random particle arrays
US7262063B2 (en) 2001-06-21 2007-08-28 Bio Array Solutions, Ltd. Directed assembly of functional heterostructures
JP4377689B2 (ja) 2001-10-15 2009-12-02 バイオアレイ ソリューションズ リミテッド 同時尋問及び酵素仲介検出による多型遺伝子座の複合分析
NL1019613C2 (nl) * 2001-12-19 2003-06-20 Micronit Microfluidics Bv Werkwijze voor het verdelen van een substraat in een aantal individuele chipdelen.
US7335153B2 (en) 2001-12-28 2008-02-26 Bio Array Solutions Ltd. Arrays of microparticles and methods of preparation thereof
DE60315415T2 (de) * 2002-01-29 2008-04-30 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Biosensor, magnetisches molekül messverfahren und messobjekt messverfahren
US7901630B2 (en) 2002-08-20 2011-03-08 Illumina, Inc. Diffraction grating-based encoded microparticle assay stick
US7923260B2 (en) 2002-08-20 2011-04-12 Illumina, Inc. Method of reading encoded particles
US7900836B2 (en) 2002-08-20 2011-03-08 Illumina, Inc. Optical reader system for substrates having an optically readable code
US7872804B2 (en) 2002-08-20 2011-01-18 Illumina, Inc. Encoded particle having a grating with variations in the refractive index
US7164533B2 (en) 2003-01-22 2007-01-16 Cyvera Corporation Hybrid random bead/chip based microarray
US7508608B2 (en) 2004-11-17 2009-03-24 Illumina, Inc. Lithographically fabricated holographic optical identification element
US7157228B2 (en) * 2002-09-09 2007-01-02 Bioarray Solutions Ltd. Genetic analysis and authentication
US20100255603A9 (en) * 2002-09-12 2010-10-07 Putnam Martin A Method and apparatus for aligning microbeads in order to interrogate the same
US7092160B2 (en) 2002-09-12 2006-08-15 Illumina, Inc. Method of manufacturing of diffraction grating-based optical identification element
WO2004024328A1 (en) * 2002-09-12 2004-03-25 Cyvera Corporation Method and apparatus for aligning elongated microbeads in order to interrogate the same
WO2004047007A1 (en) 2002-11-15 2004-06-03 Bioarray Solutions, Ltd. Analysis, secure access to, and transmission of array images
US8652774B2 (en) * 2003-04-16 2014-02-18 Affymetrix, Inc. Automated method of manufacturing polyer arrays
US7452565B2 (en) * 2003-06-12 2008-11-18 Sukanta Banerjee Immobilization of bead-displayed ligands on substrate surfaces
FR2856677B1 (fr) * 2003-06-27 2006-12-01 Saint Gobain Substrat revetu d'une couche dielectrique et procede pour sa fabrication
WO2005029705A2 (en) * 2003-09-18 2005-03-31 Bioarray Solutions, Ltd. Number coding for identification of subtypes of coded types of solid phase carriers
JP4564959B2 (ja) * 2003-09-22 2010-10-20 バイオアレイ ソリューションズ リミテッド 生体分子に共有結合できる、複数の官能基を持つ表面固定化高分子電解質
WO2005045059A2 (en) * 2003-10-28 2005-05-19 Bioarray Solutions Ltd. Allele assignment and probe selection in multiplexed assays of polymorphic targets
CA2899287A1 (en) 2003-10-28 2005-05-12 Bioarray Solutions Ltd. Optimization of gene expression analysis using immobilized capture probes
AU2004287069B2 (en) 2003-10-29 2009-07-16 Bioarray Solutions, Ltd. Multiplexed nucleic acid analysis by fragmentation of double-stranded DNA
US8944002B2 (en) * 2004-01-14 2015-02-03 Honda Motor Co., Ltd. High throughput physical vapor deposition system for material combinatorial studies
FI20040205A (fi) * 2004-02-11 2005-08-12 Reagena Ltd Oy Menetelmä ja laite pikatestin valmistamiseksi
US7433123B2 (en) * 2004-02-19 2008-10-07 Illumina, Inc. Optical identification element having non-waveguide photosensitive substrate with diffraction grating therein
EP1580559B1 (en) 2004-03-23 2013-12-25 Bio-Rad Laboratories, Inc. Methods for reducing the variance between analyte concentrations taken from complex sample mixtures
GB2412730B (en) * 2004-03-31 2006-08-23 Toshiba Res Europ Ltd An encoded carrier and a method of monitoring a carrier
US9267167B2 (en) * 2004-06-28 2016-02-23 Becton, Dickinson And Company Dissolvable films and methods including the same
US7363170B2 (en) * 2004-07-09 2008-04-22 Bio Array Solutions Ltd. Transfusion registry network providing real-time interaction between users and providers of genetically characterized blood products
WO2006020363A2 (en) 2004-07-21 2006-02-23 Illumina, Inc. Method and apparatus for drug product tracking using encoded optical identification elements
US7848889B2 (en) 2004-08-02 2010-12-07 Bioarray Solutions, Ltd. Automated analysis of multiplexed probe-target interaction patterns: pattern matching and allele identification
US20060292846A1 (en) * 2004-09-17 2006-12-28 Pinto Gustavo A Material management in substrate processing
US7749881B2 (en) * 2005-05-18 2010-07-06 Intermolecular, Inc. Formation of a masking layer on a dielectric region to facilitate formation of a capping layer on electrically conductive regions separated by the dielectric region
US8882914B2 (en) * 2004-09-17 2014-11-11 Intermolecular, Inc. Processing substrates using site-isolated processing
US7390739B2 (en) * 2005-05-18 2008-06-24 Lazovsky David E Formation of a masking layer on a dielectric region to facilitate formation of a capping layer on electrically conductive regions separated by the dielectric region
US8084400B2 (en) * 2005-10-11 2011-12-27 Intermolecular, Inc. Methods for discretized processing and process sequence integration of regions of a substrate
WO2006055735A2 (en) * 2004-11-16 2006-05-26 Illumina, Inc Scanner having spatial light modulator
EP2194485B1 (en) 2004-11-16 2012-10-17 Illumina, Inc. Method and apparatus for reading coded microbeads
WO2006058034A2 (en) * 2004-11-22 2006-06-01 Intermolecular, Inc. Molecular self-assembly in substrate processing
US7879710B2 (en) * 2005-05-18 2011-02-01 Intermolecular, Inc. Substrate processing including a masking layer
US20060183055A1 (en) * 2005-02-15 2006-08-17 O'neill Mark L Method for defining a feature on a substrate
US8486629B2 (en) 2005-06-01 2013-07-16 Bioarray Solutions, Ltd. Creation of functionalized microparticle libraries by oligonucleotide ligation or elongation
GB0515695D0 (en) * 2005-07-29 2005-09-07 Randox Lab Ltd Method
WO2007081410A2 (en) * 2005-09-13 2007-07-19 True Materials Incorporated Encoded microparticles
US20100233429A1 (en) * 2005-09-16 2010-09-16 Yamatake Corporation Substrate for Biochip, Biochip, Method for Manufacturing Substrate for Biochip and Method for Manufacturing Biochip
US8776717B2 (en) 2005-10-11 2014-07-15 Intermolecular, Inc. Systems for discretized processing of regions of a substrate
US7955436B2 (en) * 2006-02-24 2011-06-07 Intermolecular, Inc. Systems and methods for sealing in site-isolated reactors
US7902063B2 (en) 2005-10-11 2011-03-08 Intermolecular, Inc. Methods for discretized formation of masking and capping layers on a substrate
WO2007095194A2 (en) * 2006-02-10 2007-08-23 Intermolecular, Inc. Method and apparatus for combinatorially varying materials, unit process and process sequence
US8772772B2 (en) * 2006-05-18 2014-07-08 Intermolecular, Inc. System and method for increasing productivity of combinatorial screening
US7830575B2 (en) 2006-04-10 2010-11-09 Illumina, Inc. Optical scanner with improved scan time
US8296088B2 (en) 2006-06-02 2012-10-23 Luminex Corporation Systems and methods for performing measurements of one or more materials
US8889347B2 (en) * 2006-06-02 2014-11-18 Luminex Corporation Systems and methods for performing measurements of one or more materials
US8278216B1 (en) 2006-08-18 2012-10-02 Novellus Systems, Inc. Selective capping of copper
US7844099B2 (en) * 2006-11-15 2010-11-30 International Business Machines Corporation Inspection method for protecting image sensor devices with front surface protection
US20080113456A1 (en) * 2006-11-15 2008-05-15 International Business Machines Corporation Process for protecting image sensor wafers from front surface damage and contamination
US8011317B2 (en) * 2006-12-29 2011-09-06 Intermolecular, Inc. Advanced mixing system for integrated tool having site-isolated reactors
US20080217182A1 (en) * 2007-03-08 2008-09-11 E. I. Dupont De Nemours And Company Electroplating process
JP4803125B2 (ja) * 2007-05-10 2011-10-26 ソニー株式会社 ビーズ群と該ビーズ群の作製方法、並びにビーズ群を用いる方法
GR1006042B (el) 2007-06-20 2008-09-03 Εθνικο Κεντρο Ερευνας Φυσικων Επιστημων (Ε.Κ.Ε.Φ.Ε.)-Δημοκριτος Μεθοδος για την κατασκευη μικροσυστοιχιας
EP2173509A4 (en) * 2007-06-25 2013-11-06 Affymetrix Inc STRUCTURED MICROCODES
US8039379B1 (en) * 2007-07-02 2011-10-18 Novellus Systems, Inc. Nanoparticle cap layer
KR101414232B1 (ko) * 2007-08-02 2014-08-06 삼성전자 주식회사 바이오 칩 패키지 및 바이오 칩 패키지 기판
KR20090029053A (ko) * 2007-09-17 2009-03-20 삼성전자주식회사 패턴을 따라 기판을 절단하는 방법 및 이에 의해 제조된 칩
JP2010027743A (ja) * 2008-07-16 2010-02-04 Ebara Corp インプリント用ガラス基板、レジストパターン形成方法、インプリント用ガラス基板の検査方法及び検査装置
KR101060957B1 (ko) 2009-01-13 2011-08-30 삼성전기주식회사 생체 물질 검출 장치 및 생체 물질 계측 시스템
JP5564800B2 (ja) * 2009-01-30 2014-08-06 セイコーエプソン株式会社 反応場を有するデバイス
WO2010120108A2 (ko) 2009-04-14 2010-10-21 서울대학교산학협력단 구조색을 갖는 미세구체의 형성방법
KR101368606B1 (ko) * 2009-04-14 2014-02-28 서울대학교산학협력단 컬러 코드화된 자성 구조물
US9523701B2 (en) 2009-07-29 2016-12-20 Dynex Technologies, Inc. Sample plate systems and methods
GB0913258D0 (en) 2009-07-29 2009-09-02 Dynex Technologies Inc Reagent dispenser
US20110076853A1 (en) * 2009-09-28 2011-03-31 Magic Technologies, Inc. Novel process method for post plasma etch treatment
US8772016B2 (en) * 2009-11-13 2014-07-08 Pacific Biosciences Of California, Inc. Sealed chip package
US8501122B2 (en) 2009-12-08 2013-08-06 Affymetrix, Inc. Manufacturing and processing polymer arrays
JP2011196849A (ja) * 2010-03-19 2011-10-06 Rohm Co Ltd 回転式分析チップおよびそれを用いた測定システム
US20140134711A1 (en) * 2010-07-12 2014-05-15 Nanospot Gmbh Microstructured measuring chip for optically measuring properties of artificial or biological membranes, and method for its production thereof
JP5959516B2 (ja) * 2010-08-18 2016-08-02 ライフ テクノロジーズ コーポレーション 電気化学的検出装置のためのマイクロウェルの化学コーティング法
US8962301B2 (en) * 2010-10-13 2015-02-24 Intellectual Discovery Co., Ltd. Biochip and method for manufacturing the same
US9828696B2 (en) 2011-03-23 2017-11-28 Nanohmics, Inc. Method for assembly of analyte filter arrays using biomolecules
US9252175B2 (en) 2011-03-23 2016-02-02 Nanohmics, Inc. Method for assembly of spectroscopic filter arrays using biomolecules
US9329154B1 (en) * 2011-10-06 2016-05-03 Sandia Corporation Devices and methods to detect and quantify trace gases
US9746466B2 (en) 2011-12-23 2017-08-29 Nanomedica Llc Integrated compound discovery systems and methods
WO2013138685A1 (en) 2012-03-16 2013-09-19 Life Technologies Corporation Systems and methods for assessing of biological samples
US20150191772A1 (en) 2012-06-29 2015-07-09 Danmarks Tekniske Universitet Method of charging a test carrier and a test carrier
US9951386B2 (en) 2014-06-26 2018-04-24 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US9701998B2 (en) 2012-12-14 2017-07-11 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
BR112015003354A8 (pt) 2012-08-14 2018-01-16 10X Genomics Inc métodos e composições de microcápsula
US11591637B2 (en) 2012-08-14 2023-02-28 10X Genomics, Inc. Compositions and methods for sample processing
US10221442B2 (en) 2012-08-14 2019-03-05 10X Genomics, Inc. Compositions and methods for sample processing
US10400280B2 (en) 2012-08-14 2019-09-03 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US10323279B2 (en) 2012-08-14 2019-06-18 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US10752949B2 (en) 2012-08-14 2020-08-25 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US10273541B2 (en) 2012-08-14 2019-04-30 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
CN102879556A (zh) * 2012-09-25 2013-01-16 中国电子科技集团公司第四十九研究所 一种定容量的生物芯片及其制备方法
US10533221B2 (en) 2012-12-14 2020-01-14 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
CA2894694C (en) 2012-12-14 2023-04-25 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US8803328B1 (en) 2013-01-22 2014-08-12 International Business Machines Corporation Random coded integrated circuit structures and methods of making random coded integrated circuit structures
WO2014124336A2 (en) 2013-02-08 2014-08-14 10X Technologies, Inc. Partitioning and processing of analytes and other species
CN103439514B (zh) * 2013-08-05 2015-06-10 徐州工程学院 基于微阵列检测芯片的农兽药多残留的检测方法
JP6414074B2 (ja) * 2013-11-29 2018-10-31 株式会社ニコン スクリーニング装置及びスクリーニング方法
GB2524541A (en) * 2014-03-26 2015-09-30 Ibm Microfluidic chip with conic bead trapping cavities and fabrication thereof
US8975163B1 (en) * 2014-04-10 2015-03-10 Applied Materials, Inc. Laser-dominated laser scribing and plasma etch hybrid wafer dicing
CN110548550B (zh) 2014-04-10 2022-03-08 10X基因组学有限公司 用于封装和分割试剂的流体装置、系统和方法及其应用
JP5892197B2 (ja) * 2014-06-16 2016-03-23 セイコーエプソン株式会社 反応場を有するデバイスおよびセンサー
CA2953374A1 (en) 2014-06-26 2015-12-30 10X Genomics, Inc. Methods of analyzing nucleic acids from individual cells or cell populations
US9899234B2 (en) 2014-06-30 2018-02-20 Lam Research Corporation Liner and barrier applications for subtractive metal integration
AU2015339148B2 (en) 2014-10-29 2022-03-10 10X Genomics, Inc. Methods and compositions for targeted nucleic acid sequencing
US9975122B2 (en) 2014-11-05 2018-05-22 10X Genomics, Inc. Instrument systems for integrated sample processing
MX367432B (es) 2015-01-12 2019-08-08 10X Genomics Inc Procesos y sistemas para la preparación de bibliotecas de secuenciación de ácido nucleico y bibliotecas preparadas con estos.
CA2975958A1 (en) 2015-02-24 2016-09-01 10X Genomics, Inc. Methods for targeted nucleic acid sequence coverage
EP4286516A3 (en) 2015-02-24 2024-03-06 10X Genomics, Inc. Partition processing methods and systems
WO2016187256A2 (en) * 2015-05-18 2016-11-24 10X Genomics, Inc. Mobile solid phase compositions for use in biochemical reactions and analyses
US11371094B2 (en) 2015-11-19 2022-06-28 10X Genomics, Inc. Systems and methods for nucleic acid processing using degenerate nucleotides
SG11201804086VA (en) 2015-12-04 2018-06-28 10X Genomics Inc Methods and compositions for nucleic acid analysis
US10386351B2 (en) 2015-12-07 2019-08-20 Nanohmics, Inc. Methods for detecting and quantifying analytes using gas species diffusion
US11988662B2 (en) 2015-12-07 2024-05-21 Nanohmics, Inc. Methods for detecting and quantifying gas species analytes using differential gas species diffusion
US10386365B2 (en) 2015-12-07 2019-08-20 Nanohmics, Inc. Methods for detecting and quantifying analytes using ionic species diffusion
JP6808940B2 (ja) * 2016-01-29 2021-01-06 凸版印刷株式会社 アレイデバイス、生体分子解析用キット及び溶媒の封止方法
JP6730819B2 (ja) * 2016-02-29 2020-07-29 日本電波工業株式会社 感知センサ及び感知方法
WO2017197338A1 (en) 2016-05-13 2017-11-16 10X Genomics, Inc. Microfluidic systems and methods of use
US20190217290A1 (en) * 2016-09-28 2019-07-18 Suzhou Institute Of Nano-Tech And Nano-Bionics (Sinano), Chinese Academy Of Sciences Encoded Chip Based Micro-Array, Preparation Method Thereof and Application
US10340173B2 (en) * 2016-10-11 2019-07-02 Micron Technology, Inc. System for handling semiconductor dies
EP3512633A1 (en) * 2016-10-12 2019-07-24 MyCartis N.V. Prefilled cartridge
US10550429B2 (en) 2016-12-22 2020-02-04 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US10815525B2 (en) 2016-12-22 2020-10-27 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US10011872B1 (en) 2016-12-22 2018-07-03 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
EP4310183A3 (en) 2017-01-30 2024-02-21 10X Genomics, Inc. Methods and systems for droplet-based single cell barcoding
US10995333B2 (en) 2017-02-06 2021-05-04 10X Genomics, Inc. Systems and methods for nucleic acid preparation
CN110799654A (zh) 2017-03-21 2020-02-14 穆韦尔斯有限公司 密封微孔测定法
EP4230746A3 (en) 2017-05-26 2023-11-01 10X Genomics, Inc. Single cell analysis of transposase accessible chromatin
US20180340169A1 (en) 2017-05-26 2018-11-29 10X Genomics, Inc. Single cell analysis of transposase accessible chromatin
CN107828653B (zh) * 2017-10-12 2021-03-05 中国科学院半导体研究所 开放式单细胞研究用芯片及其制备方法
EP3625361A1 (en) 2017-11-15 2020-03-25 10X Genomics, Inc. Functionalized gel beads
US10829815B2 (en) 2017-11-17 2020-11-10 10X Genomics, Inc. Methods and systems for associating physical and genetic properties of biological particles
EP3752832A1 (en) 2018-02-12 2020-12-23 10X Genomics, Inc. Methods characterizing multiple analytes from individual cells or cell populations
US10453800B1 (en) * 2018-03-29 2019-10-22 International Business Machines Corporation Optical chip ID definition using nanoimprint lithography
WO2019195166A1 (en) 2018-04-06 2019-10-10 10X Genomics, Inc. Systems and methods for quality control in single cell processing
KR20210006976A (ko) * 2018-05-15 2021-01-19 바이오카피 게엠베하 마이크로어레이 변환기
RU2763555C2 (ru) 2018-06-29 2021-12-30 Иллюмина, Инк. Проточные ячейки
US11294277B2 (en) 2018-07-25 2022-04-05 Canon Kabushiki Kaisha Process of imprinting a substrate with fluid control features
US20200032335A1 (en) 2018-07-27 2020-01-30 10X Genomics, Inc. Systems and methods for metabolome analysis
US11459607B1 (en) 2018-12-10 2022-10-04 10X Genomics, Inc. Systems and methods for processing-nucleic acid molecules from a single cell using sequential co-partitioning and composite barcodes
US11845983B1 (en) 2019-01-09 2023-12-19 10X Genomics, Inc. Methods and systems for multiplexing of droplet based assays
US11851683B1 (en) 2019-02-12 2023-12-26 10X Genomics, Inc. Methods and systems for selective analysis of cellular samples
CN111665235A (zh) * 2019-03-08 2020-09-15 上海索昕生物科技有限公司 一种化学发光微阵列芯片及其应用
CN109971609B (zh) * 2019-03-14 2020-09-11 宁波胤瑞生物医学仪器有限责任公司 一种数字pcr芯片及其制备方法
WO2023107685A1 (en) * 2021-12-10 2023-06-15 Idexx Laboratories, Inc. Devices and methods for particle solution preparation
CN114307885B (zh) * 2022-01-20 2022-09-16 厦门大学 一种局部功能化修饰微球的制备方法
CN115331735B (zh) * 2022-10-11 2023-03-17 青岛百创智能制造技术有限公司 芯片解码方法及装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5922617A (en) 1997-11-12 1999-07-13 Functional Genetics, Inc. Rapid screening assay methods and devices

Family Cites Families (85)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2988432A (en) * 1957-10-21 1961-06-13 Gen Motors Corp Odor destroyer
US3265701A (en) 1963-07-10 1966-08-09 American Home Prod Fluorene-9-carboxylic acid esters of hydroxyalkyl azaspiranes
US3790492A (en) 1971-03-11 1974-02-05 Atomic Energy Commission Method for production of uniform microspheres
US3761782A (en) * 1971-05-19 1973-09-25 Signetics Corp Semiconductor structure, assembly and method
US3790051A (en) 1971-09-07 1974-02-05 Radiant Energy Systems Semiconductor wafer fracturing technique employing a pressure controlled roller
US4326008A (en) 1976-08-27 1982-04-20 California Institute Of Technology Protein specific fluorescent microspheres for labelling a protein
JPS5527623A (en) * 1978-08-17 1980-02-27 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor wafer dividing method
US4267235A (en) 1979-03-19 1981-05-12 California Institute Of Technology Polyglutaraldehyde microspheres
US4717655A (en) 1982-08-30 1988-01-05 Becton, Dickinson And Company Method and apparatus for distinguishing multiple subpopulations of cells
US4487855A (en) 1983-02-15 1984-12-11 Shih Yen Jer Colored latexes; methods for making same and colored finely divided products
DE3322373C2 (de) 1983-05-19 1986-12-04 Ioannis Dr. 3000 Hannover Tripatzis Testmittel und Verfahren zum Nachweis von Antigenen und/oder Antikörpern
US5073498A (en) 1984-12-24 1991-12-17 Caribbean Microparticles Corporation Fluorescent alignment microbeads with broad excitation and emission spectra and its use
US4774189A (en) 1984-12-24 1988-09-27 Flow Cytometry Standards Corp. Fluorescent calibration microbeads simulating stained cells
US4613559A (en) 1985-04-01 1986-09-23 Xerox Corporation Process for colored toner compositions with controlled charges thereon
US5571629A (en) 1987-07-10 1996-11-05 Tdk Corporation Optical recording medium
US5194300A (en) 1987-07-15 1993-03-16 Cheung Sau W Methods of making fluorescent microspheres
US5807755A (en) 1987-08-06 1998-09-15 Multilyte Limited Determination of ambient concentrations of several analytes
US5266467A (en) 1988-05-02 1993-11-30 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture Enzymatic production of maltohexaose-rich compositions
US5266427A (en) 1988-10-18 1993-11-30 Nippondenso Co., Ltd. Display board and method for producing the same
US5143854A (en) 1989-06-07 1992-09-01 Affymax Technologies N.V. Large scale photolithographic solid phase synthesis of polypeptides and receptor binding screening thereof
US5723218A (en) 1990-04-16 1998-03-03 Molecular Probes, Inc. Dipyrrometheneboron difluoride labeled flourescent microparticles
US5326692B1 (en) 1992-05-13 1996-04-30 Molecular Probes Inc Fluorescent microparticles with controllable enhanced stokes shift
EP0773227A1 (en) 1991-09-18 1997-05-14 Affymax Technologies N.V. Diverse collections of oligomers in use to prepare drugs, diagnostic reagents, pesticides or herbicides
US5639603A (en) 1991-09-18 1997-06-17 Affymax Technologies N.V. Synthesizing and screening molecular diversity
DE69223980T2 (de) 1991-10-15 1998-05-28 Multilyte Ltd Bindungstest unter benutzung eines markierten reagens
US5605662A (en) 1993-11-01 1997-02-25 Nanogen, Inc. Active programmable electronic devices for molecular biological analysis and diagnostics
IL103674A0 (en) 1991-11-19 1993-04-04 Houston Advanced Res Center Method and apparatus for molecule detection
HU9201687D0 (en) * 1992-05-21 1992-08-28 Arpad Furka Preparation of sets from peptid mixtures with polycomponents and their use for the identification of biologically active peptides
US5415835A (en) 1992-09-16 1995-05-16 University Of New Mexico Method for fine-line interferometric lithography
US5298741A (en) 1993-01-13 1994-03-29 Trustees Of Tufts College Thin film fiber optic sensor array and apparatus for concurrent viewing and chemical sensing of a sample
GB9326450D0 (en) 1993-12-24 1994-02-23 Multilyte Ltd Binding assay
US5614586A (en) * 1994-04-06 1997-03-25 Graphic Controls Corporation Polyacrylate and Polymethacrylate ester based hydrogel adhesives
US5571639A (en) 1994-05-24 1996-11-05 Affymax Technologies N.V. Computer-aided engineering system for design of sequence arrays and lithographic masks
DE69527585T2 (de) * 1994-06-08 2003-04-03 Affymetrix Inc Verfahren und Vorrichtung zum Verpacken von Chips
US5595839A (en) * 1994-10-13 1997-01-21 Yardney Technical Products, Inc. Bipolar lithium-ion rechargeable battery
US5846719A (en) 1994-10-13 1998-12-08 Lynx Therapeutics, Inc. Oligonucleotide tags for sorting and identification
US6406848B1 (en) 1997-05-23 2002-06-18 Lynx Therapeutics, Inc. Planar arrays of microparticle-bound polynucleotides
GB2295152A (en) * 1994-11-18 1996-05-22 Pfizer Ltd Preparation of a library of compounds by solid-phase synthesis
US5959098A (en) 1996-04-17 1999-09-28 Affymetrix, Inc. Substrate preparation process
WO1996030392A1 (en) 1995-03-28 1996-10-03 Novartis Ag Process for the production of combinatorial compound libraries
US5961923A (en) 1995-04-25 1999-10-05 Irori Matrices with memories and uses thereof
GB2300258A (en) * 1995-04-28 1996-10-30 Philip John Jewess A separation device for magnetisable particles
US5959598A (en) * 1995-07-20 1999-09-28 The Regents Of The University Of Colorado Pixel buffer circuits for implementing improved methods of displaying grey-scale or color images
US5981180A (en) 1995-10-11 1999-11-09 Luminex Corporation Multiplexed analysis of clinical specimens apparatus and methods
WO1997040385A1 (en) 1996-04-25 1997-10-30 Bioarray Solutions, Llc Light-controlled electrokinetic assembly of particles near surfaces
US7041510B2 (en) * 1996-04-25 2006-05-09 Bioarray Solutions Ltd. System and method for programmable illumination pattern generation
US6209589B1 (en) 1996-10-21 2001-04-03 Smithkline Beecham Plc Apparatus and method for distributing beads
US5786219A (en) 1996-10-28 1998-07-28 Molecular Probes, Inc. Microspheres with fluorescent spherical zones
US6875620B1 (en) * 1996-10-31 2005-04-05 Agilent Technologies, Inc. Tiling process for constructing a chemical array
US5900481A (en) 1996-11-06 1999-05-04 Sequenom, Inc. Bead linkers for immobilizing nucleic acids to solid supports
US6133436A (en) 1996-11-06 2000-10-17 Sequenom, Inc. Beads bound to a solid support and to nucleic acids
US6083763A (en) 1996-12-31 2000-07-04 Genometrix Inc. Multiplexed molecular analysis apparatus and method
US5812272A (en) * 1997-01-30 1998-09-22 Hewlett-Packard Company Apparatus and method with tiled light source array for integrated assay sensing
US7622294B2 (en) * 1997-03-14 2009-11-24 Trustees Of Tufts College Methods for detecting target analytes and enzymatic reactions
US6327410B1 (en) 1997-03-14 2001-12-04 The Trustees Of Tufts College Target analyte sensors utilizing Microspheres
US6023540A (en) 1997-03-14 2000-02-08 Trustees Of Tufts College Fiber optic sensor with encoded microspheres
EP1003904B1 (en) 1997-05-23 2007-07-11 BioArray Solutions Ltd. Color-encoding and in-situ interrogation of matrix-coupled chemical compounds
US5948621A (en) * 1997-09-30 1999-09-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Direct molecular patterning using a micro-stamp gel
US7115884B1 (en) 1997-10-06 2006-10-03 Trustees Of Tufts College Self-encoding fiber optic sensor
JP4357112B2 (ja) 1997-10-14 2009-11-04 ルミネックス コーポレイション 精密蛍光染色された粒子及びその製造及び使用方法
BR9814726A (pt) 1997-12-30 2000-10-17 Jose Remacle Método compreendendo molécula de captura fixada em superficìe de disco
CA2318779C (en) 1998-01-22 2009-08-25 Luminex Corporation Microparticles with multiple fluorescent signals
US6096368A (en) 1998-02-19 2000-08-01 Delsys Pharmaceutical Corporation Bead transporter chucks using repulsive field guidance and method
US5988432A (en) 1998-03-25 1999-11-23 Sarnoff Corporation Bead manipulating chucks with bead size selector
AU4194899A (en) 1998-05-21 1999-12-06 Hyseq, Inc. Linear arrays of immobilized compounds and methods of using same
US6908770B1 (en) 1998-07-16 2005-06-21 Board Of Regents, The University Of Texas System Fluid based analysis of multiple analytes by a sensor array
AU6131299A (en) 1998-08-26 2000-03-21 Trustees Of Tufts College Combinatorial polymer synthesis of sensors for polymer-based sensor arrays
US6429027B1 (en) 1998-12-28 2002-08-06 Illumina, Inc. Composite arrays utilizing microspheres
KR200195882Y1 (ko) 1999-01-28 2000-09-15 김석배 광전달을 이용한 자동차용 도로표시장치
US6151973A (en) * 1999-01-29 2000-11-28 Glaxo Wellcome Inc. Bead picking apparatus and method
US6215894B1 (en) * 1999-02-26 2001-04-10 General Scanning, Incorporated Automatic imaging and analysis of microarray biochips
CN1185492C (zh) 1999-03-15 2005-01-19 清华大学 可单点选通式微电磁单元阵列芯片、电磁生物芯片及应用
EP1190100B1 (en) 1999-05-20 2012-07-25 Illumina, Inc. Combinatorial decoding of random nucleic acid arrays
US6713309B1 (en) * 1999-07-30 2004-03-30 Large Scale Proteomics Corporation Microarrays and their manufacture
WO2001020593A1 (en) * 1999-09-17 2001-03-22 Bioarray Solutions, Llc System and method for programmable illumination pattern generation
CN1133750C (zh) * 1999-12-06 2004-01-07 晶宇生物科技实业股份有限公司 生物芯片及其制造方法
JP2004530860A (ja) 2000-01-11 2004-10-07 クリニカル・マイクロ・センサーズ・インコーポレイテッド バイオチップ多重化デバイスおよび方法
AU2001250052A1 (en) * 2000-03-22 2001-10-03 President And Fellows Of Harvard College Methods and apparatus for parallel magnetic biological analysis and manipulation
KR100792021B1 (ko) * 2000-03-30 2008-01-04 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 반응성 탐식자 칩 및 그 제조방법
DE10020704B4 (de) 2000-04-27 2006-09-28 Bioref Gmbh Biochip zur Archivierung und labormedizinischen Analyse von biologischem Probenmaterial, Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung in diagnostischen Verfahren
DK1132739T3 (da) 2000-05-16 2002-01-28 Biochip Technologies Gmbh Linkersystem til aktivering af overflader til biokonjugation og fremgangsmåder til anvendelse deraf
EP1311839B1 (en) * 2000-06-21 2006-03-01 Bioarray Solutions Ltd Multianalyte molecular analysis using application-specific random particle arrays
US6905885B2 (en) * 2001-06-12 2005-06-14 The Regents Of The University Of California Portable pathogen detection system
US7335153B2 (en) 2001-12-28 2008-02-26 Bio Array Solutions Ltd. Arrays of microparticles and methods of preparation thereof
KR101522272B1 (ko) 2014-06-30 2015-05-21 엘에스산전 주식회사 회로 차단기의 중성 극 변류기 모듈 및 중성 극 전류 검출 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5922617A (en) 1997-11-12 1999-07-13 Functional Genetics, Inc. Rapid screening assay methods and devices

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101288165B1 (ko) 2011-08-29 2013-07-18 삼성전기주식회사 바이오칩 스탬핑 장치 및 스탬핑 방법
WO2018066975A1 (ko) * 2016-10-05 2018-04-12 서울대학교산학협력단 저장, 보존 및 색인이 가능한 생화학 물질 운반체 및 이의 제조방법
US11987693B2 (en) 2016-10-05 2024-05-21 Seoul National University R&Db Foundation Biochemical carriers capable of storage, preservation and indexing and method for fabricating the same

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