KR20200017430A - 플로우 셀 - Google Patents

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KR20200017430A
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제프리 에스. 피셔
브라이언 디. 매더
바실가루포 마리아 칸델라리아 로저트
저스틴 풀러턴
르도빅 빈센트
루이스 제이. 크래프트
상기 홍
보얀 보야노브
엠. 셰인 보웬
엠. 셰인 보웬
상 박
웨인 엔. 죠지
앤드류 에이. 브라운
다준 위안
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일루미나, 인코포레이티드
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Abstract

플로우 셀의 예는 기판; 기판 상에 제 1 영역에 부착되고 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 포함하는 제 1 프라이머 세트; 및 기판 상에 제 2 영역에 부착되고 제 2 프라이머 세트는 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 포함하는 제 2 프라이머 세트를 포함한다.

Description

플로우 셀
본 출원은 2018년 6월 29일에 출원된 미국 가출원 일련 번호 62/692,511 및 2018년 10월 9일에 출원된 미국 가출원 일련 번호 62/743,373의 이점을 주장하고, 이들 각각의 내용은 그 전체가 본원에 참조로 통합된다.
본 명세서와 함께 EFS-Web을 통해 제출된 서열 목록은 그 전체가 참고로 통합된다. 파일 이름은 ILI172APCT_IP-1806-PCT_Sequence_Listing_ST25.txt이고, 파일 크기는 551 바이트이며, 파일의 생성 날짜는 2019년 5월 20일이다.
핵산 서열화를 위한 일부 이용가능한 플랫폼은 합성에 의한 서열화 접근법을 이용한다. 이 접근법으로, 초기(nascent) 스트랜드(strand)가 합성되고, 성장하는 스트랜드에 각각의 모노머(예, 뉴클레오타이드)의 첨가가 광학적 및/또는 전자적으로 탐지된다. 템플릿 스트랜드가 초기 스트랜드의 합성을 지시하기 때문에, 합성 동안 성장 스트랜드에 첨가되는 일련의 뉴클레오타이드 모노머로부터 템플릿 DNA의 서열을 추론할 수 있다. 일부 예에서, 페어드-엔드 서열화(paired-end sequencing)가 사용될 수 있고, 여기서 순방향 스트랜드 서열화되고 제거되고, 이어서 역방향 스트랜드가 구성되고 서열화된다.
핵산 서열화를 위한 플로우 셀에 대한 필요가 있다.
본원에 개시된 제 1 양태는 기판; 기판 상에 제 1 영역에 부착된 제 1 프라이머 세트로, 제 1 프라이머 세트는 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 포함하는 제 1 프라이머 세트; 및 기판 상에 제 2 영역에 부착된 제 2 프라이머 세트로, 제 2 프라이머 세트는 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 포함하는 제 2 프라이머 세트를 포함하는 플로우 셀(flow cell)이다.
제 1 양태의 예에서, 제 1 영역은 제 1 작용기를 갖는 물질을 포함하고; 제 2 영역은 제 1 작용기와 상이한 제 2 작용기를 갖는 물질을 포함한다.
제 1 양태의 예에서, 플로우 셀은 제 1 프라이머 세트를 제 2 프라이머 세트로부터 분리하는 갭을 추가로 포함한다.
제 1 양태의 예에서, 기판은 간극 영역에 의해 분리된 함몰부를 포함하고; 각각의 함몰부는: 제 1 부분에 위치한 제 1 영역; 및 제 2 부분에 위치한 제 2 영역을 포함한다. 이 예의 한 버전에서, 플로우 셀은 제 1 영역을 제 2 영역으로부터 분리하는 갭을 추가로 포함할 수 있다. 이 예의 다른 버전에서, 제 1 영역 및 제 2 영역은 부분적으로 오버랩된다. 이 예의 또 다른 버전에서, 제 1 부분과 제 2 부분은 다른 깊이를 갖는다. 이 예의 추가 버전에서, 제 1 영역 및 제 2 영역은 블록 공중합체의 상이한 블록이다.
제 1 양태의 예에서, 기판은 간극 영역에 의해 분리된 함몰부를 포함하고; 각각의 함몰부는 제 1 영역을 포함하고; 제 2 영역은 간극 영역 중 적어도 일부 상에 위치된다.
제 1 양태의 예에서, 제 1 영역은 제 1 폴리머를 포함하고 제 1 프라이머 세트는 제 1 폴리머에 그래프팅되고; 제 2 영역은 제 2 폴리머를 포함하고 제 2 프라이머 세트는 제 2 폴리머에 그래프팅된다. 이 예의 한 버전에서, 플로우 셀은 제 1 프라이머 세트 상 및 제 1 폴리머 상에 보호 코팅을 추가로 포함한다. 이 예의 다른 버전에서, 제 1 폴리머는 기판 상에 제 1 층이고; 제 2 폴리머는 제 1 층 상에 제 2 층이고; 플로우 셀은 제 2 층 상에 패시베이션 수지; 및 패시베이션 수지, 제 2 폴리머 및 제 1 폴리머에 한정된(defined) 특징부를 포함하고; 및 제 1 및 제 2 프라이머 세트 각각은 각각의 특징부에서 노출된다.
제 1 양태의 예에서, 기판은 간극 영역에 의해 분리된 함몰부를 포함하고; 각각의 함몰부는, 제 1 영역이 위치되는 제 1 부분; 및 제 2 부분을 포함하고; 플로우 셀은 제 2 부분에 위치된 비드를 추가로 포함하며, 여기서 제 2 영역은 비드의 표면에 있다.
제 1 양태의 예에서, 절단성 제 1 프라이머는 제 1 절단 부위를 포함하고, 절단성 제 2 프라이머는 제 2 절단 부위를 포함하며, 제 1 및 제 2 절단 부위는 동일한 유형이다. 이 예의 한 버전에서, 각각의 비절단성 제 1 프라이머, 절단성 제 2 프라이머, 절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머는 개별적인 링커를 포함하고; 제 1 절단성 프라이머의 제 1 절단 부위는 그의 링커를 따라 위치되며; 제 2 절단성 프라이머의 제 2 절단 부위는 그의 링커를 따라 위치된다.
제 1 양태의 예에서, 절단성 제 1 프라이머는 제 1 절단 부위를 포함하고, 절단성 제 2 프라이머는 제 2 절단 부위를 포함하며, 제 1 및 제 2 절단 부위는 상이한 유형이다. 이 예의 한 버전에서, 각각의 비절단성 제 1 프라이머, 절단성 제 2 프라이머, 절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머는 개별적인 링커를 포함하고; 제 1 절단성 프라이머의 제 1 절단 부위는 그의 링커를 따라 위치되며; 제 2 절단성 프라이머의 제 2 절단 부위는 그의 링커를 따라 위치된다.
제 1 양태의 예에서, 제 1 프라이머 세트는 제 1 지지체 구조물에 부착되고; 제 1 영역은 제 1 지지체 구조물에 부착되는 제 1 포획 부위이고; 제 2 프라이머 세트는 제 1 지지체 구조물과 다른 제 2 지지체 구조물에 부착되고; 그리고 제 2 영역은 제 2 지지체 구조물에 부착되는 제 2 포획 부위이다.
본원에 개시된 제 1 양태의 임의의 특징은 임의의 바람직한 방식 및/또는 구성으로 함께 조합될 수 있음이 이해되어야 한다.
본원에 개시된 제 2 양태는 제 1 기판; 제 1 기판에 부착된 제 1 프라이머 세트로, 제 1 프라이머 세트는 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 포함하는 제 1 프라이머 세트; 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판; 및 제 2 기판에 부착된 제 2 프라이머 세트로, 제 2 프라이머 세트는 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 포함하는 제 2 프라이머 세트를 포함하는 플로우 셀이다.
제 2 양태의 임의의 특징은 임의의 바람직한 방식으로 함께 조합될 수 있음이 이해되어야 한다. 더욱이, 제 1 양태 및/또는 제 2 양태의 특징의 임의의 조합이 함께 사용될 수 있고/거나, 본원에 개시된 임의의 예와 조합될 수 있음이 이해되어야 한다.
본원에 개시된 제 3 양태는, 간극 영역에 의해 분리된 함몰부를 포함하는 기판; 각각의 함몰부 내의 제 1 폴리머층으로, 여기서 제 1 폴리머층의 일부 작용기는 캡핑되는 것인 제 1 폴리머층; 각각의 함몰부 내에서 제 1 폴리머층의 다른 작용기에 부착된 제 1 프라이머 세트; 및 간극 영역 상에 제 2 폴리머층; 및 유체 담체를 포함하는 프라이밍 유체; 및 제 1 프라이머 세트와 상이한 제 2 프라이머 세트를 포함하는 플로우 셀을 포함하는 키트이다.
제 3 양태의 예에서, 제 1 프라이머 세트는 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 포함하고; 제 2 프라이머 세트는 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 포함한다.
제 3 양태의 임의의 특징은 임의의 바람직한 방식으로 함께 조합될 수 있음이 이해되어야 한다. 게다가, 제 3 양태 및/또는 제 2 양태 및/또는 제 1 양태의 특징의 임의의 조합이 함께 사용될 수 있고/거나 본원에 개시된 임의의 예와 조합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
본원에 개시된 제 4 양태는, 간극 영역에 의해 분리된 함몰부를 포함하는 기판; 각각의 함몰부 내의 제 1 폴리머층으로, 여기서 제 1 폴리머층의 노출된 작용기는 캡핑되는 것인 제 1 폴리머층; 각각의 함몰부에서 제 1 폴리머층에 부착된 제 1 프라이머 세트로서, 제 1 프라이머 세트는 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 포함하는 제 1 프라이머 세트; 및 간극 영역 상에 제 2 폴리머층을 포함하는 플로우 셀로 템플릿 유체를 도입함으로써, 템플릿 유체로부터의 템플릿이 증폭되어 함몰부의 적어도 일부에 클러스터를 형성하는 단계; 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 포함하는 프라이밍 유체를 플로우 셀로 도입함으로써, 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머가 제 2 폴리머층으로 그래프팅하는 단계; 및 클러스터로부터 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머로의 브릿지 증폭을 개시함으로써, 간극 영역의 적어도 일부 상에 제 2 클러스터를 형성하는 단계를 포함하는 방법이다.
제 4 양태의 임의의 특징은 임의의 바람직한 방식으로 함께 조합될 수 있음이 이해되어야 한다. 게다가, 제 4 양태 및/또는 제 3 양태 및/또는 제 2 양태 및/또는 제 1 양태의 특징의 임의의 조합이 함께 사용될 수 있고/거나 본원에 개시된 임의의 예와 조합될 수 있음이 이해되어야 한다.
본원에 개시된 제 5 양태는, 간극 영역에 의해 분리된 함몰부를 포함하는 기판; 각각의 함몰부 내의 제 1 폴리머층; 제 1 폴리머층에 부착된 제 1 프라이머 세트로서, 제 1 프라이머 세트는 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 포함하는 제 1 프라이머 세트; 제 1 폴리머층 상 및 제 1 프라이머 세트 상에 선택적 보호 코팅층; 간극 영역 상에 제 2 폴리머층; 및 제 2 폴리머층에 부착된 제 2 프라이머 세트로서, 제 2 프라이머 세트는 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 포함하는 제 2 프라이머 세트를 포함하는 플로우 셀에, 템플릿 유체를 도입함으로써, 템플릿 유체로부터의 템플릿이 증폭되어 함몰부의 적어도 일부 내 및 간극 영역의 적어도 일부 상에 클러스터를 형성하는 단계; 및 절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 절단하는 단계를 포함하는 방법이다.
제 5 양태의 임의의 특징은 임의의 바람직한 방식으로 함께 조합될 수 있음이 이해되어야 한다. 또한, 제 5 양태 및/또는 제 3 양태 및/또는 제 2 양태 및/또는 제 1 양태의 특징의 임의의 조합이 함께 사용될 수 있고/거나 본원에 개시된 임의의 예와 조합될 수 있음이 이해되어야 한다.
본원에 개시된 제 6 양태는, 지지체; 지지체 상에 패턴화된 수지로서, 패턴화된 수지는 간극 영역에 의해 분리된 제 1 함몰부 및 제 2 함몰부를 포함하고, 제 1 함몰부는 제 2 함몰부보다 작은 개구 치수를 가지는 것인 패턴화된 수지; 제 1 함몰부의 적어도 일부에 부착된 제 1 프라이머 세트; 및 제 2 함몰부의 적어도 일부에 개별적으로 위치된 작용화된 비드로, 작용화된 비드는 코어 구조물의 표면에 부착된 제 2 프라이머 세트를 포함하고, 여기서 제 2 프라이머 세트는 제 1 프라이머 세트와 상이한 것인 작용화된 비드를 포함하는 플로우 셀이다.
제 6 양태의 예에서, 작용화된 비드의 코어 구조물은 이산화규소, 초상자성 물질, 폴리스티렌 및 아크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
제 6 양태의 예에서, 패턴화된 수지는 다면체 올리고머 실세스퀴옥산 수지(POSS)-계 수지, 에폭시 수지, 폴리(에틸렌 글리콜) 수지, 폴리에테르 수지, 아크릴 수지, 아크릴레이트 수지, 메타크릴레이트 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
제 6 양태의 예에서, 플로우 셀은 제 1 함몰부 및 제 2 함몰부에서 폴리머를 추가로 포함하고, 제 1 프라이머 세트는 제 1 함몰부의 적어도 일부에서 폴리머에 부착된다. 이 예의 한 버전에서, 작용화된 비드는 제 2 함몰부의 적어도 일부에서 폴리머 상에 위치된다. 이 예의 다른 버전에서, 제 1 프라이머 세트는 또한 제 2 함몰부의 적어도 일부에서 폴리머에 부착되고; 작용화된 비드는 제 2 함몰부의 적어도 일부에서 제 1 프라이머 세트 상에 위치된다.
제 6 양태의 예에서, 제 1 프라이머 세트는 제 1 프라이머 및 우라실-변형된 제 2 프라이머를 포함하고; 제 2 프라이머 세트는 우라실-변형된 제 1 프라이머 및 제 2 프라이머를 포함한다.
본원에 개시된 제 6 양태의 임의의 특징은 임의의 바람직한 방식 및/또는 구성으로 함께 조합될 수 있음이 이해되어야 한다.
본원에 개시된 제 7 양태는, 지지체; 지지체 상에 패턴화된 수지로, 패턴화된 수지는 간극 영역에 의해 분리된 함몰부를 포함하는 패턴화된 수지; 함몰부의 적어도 일부에 부착된 제 1 프라이머 세트; 및 제 1 프라이머 세트의 적어도 일부 프라이머가 노출되도록 함몰부의 적어도 일부에 위치된 작용화된 비드로서, 작용화된 비드는 코어 구조물의 표면에 부착된 제 2 프라이머 세트를 포함하고, 여기서 제 2 프라이머 세트는 제 1 프라이머 세트와 다른 것인 작용화된 비드를 포함하는 플로우 셀이다.
제 7 양태의 예에서, 각각의 함몰부는 작용화된 비드의 직경보다 크거나 같은 제 1 개구 치수를 가진 제 1 부분 및 작용화된 비드의 직경보다 작은 제 2 개구 치수를 가진 제 2 부분을 포함하고, 작용화된 비드는 각각의 함몰부의 적어도 일부의 제 1 부분에 위치된다.
제 7 양태의 예에서, 작용화된 비드의 코어 구조물은 이산화규소, 초상자성 물질, 폴리스티렌 및 아크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
제 7 양태의 예에서, 패턴화된 수지는 다면체 올리고머 실세스퀴옥산 수지(POSS)-계 수지, 에폭시 수지, 폴리(에틸렌 글리콜) 수지, 폴리에테르 수지, 아크릴 수지, 아크릴레이트 수지, 메타크릴레이트 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
제 7 양태의 예에서, 플로우 셀은 함몰부에 폴리머를 추가로 포함한다. 이 양태의 한 버전에서, 제 1 프라이머 세트는 작용화된 비드에 의해 점유되지 않은 폴리머의 부분에 부착된다. 이 버전의 한 예에서, 제 1 프라이머 세트는 함몰부에서 폴리머에 부착되고; 작용화된 비드는 제 1 프라이머 세트의 일부 다른 프라이머 상에 위치된다.
본원에 개시된 제 7 양태의 임의의 특징은 임의의 바람직한 방식 및/또는 구성으로 함께 조합될 수 있음이 이해되어야 한다.
본원에 개시된 제 8 양태는, 지지체 상에 패턴화된 수지의 함몰부에 폴리머를 선택적으로 적용하는 단계; 함몰부의 적어도 일부에서 폴리머에 제 1 프라이머 세트를 그래프팅하는 단계; 및 제 1 프라이머 세트를 그래프팅하기 전 또는 후에, 작용화된 비드를 i) 함몰부의 적어도 일부의 각각의 부분에, 또는 ii) 함몰부의 적어도 일부보다 더 큰 개구 치수를 가진 제 2 함몰부에 증착시키는 단계로서, 작용화된 비드는 코어 구조물의 표면에 부착된 제 2 프라이머 세트를 포함하고, 제 1 및 제 2 프라이머 세트는 상이한 것인 단계를 포함하는 방법이다.
제 8 양태의 예에서, 작용화된 비드를 증착시키기 전에, 방법은 코어 구조물에 제 2 프라이머 세트를 부착함으로써 작용화된 비드를 형성하는 단계를 추가로 포함한다.
제 8 양태의 예에서, 함몰부의 적어도 일부의 각각의 부분은 각각의 작용화된 비드의 직경보다 크거나 같은 개구 치수를 갖고; 함몰부의 적어도 일부는 부분과 상호연결된 제 2 부분을 포함하고, 여기서 제 2 부분은 각각의 작용화된 비드의 직경보다 작은 제 2 개구 치수를 가지며; 및 작용화된 비드는 크기 배제에 의해 함몰부의 적어도 일부의 각각의 부분으로 자가-조립한다.
제 8 양태의 예에서, 폴리머를 선택적으로 적용하기 전에, 방법은: 지지체 상에 수지를 증착시키는 단계; 및 나노임프린트 리소그래피를 사용하여 수지를 패턴화하는 단계에 의해 지지체 상에 패턴화된 수지를 형성하는 단계를 추가로 포함한다.
제 8 양태의 임의의 특징은 임의의 바람직한 방식으로 함께 조합될 수 있음이 이해되어야 한다. 더욱이, 제 8 양태 및/또는 제 7 양태 및/또는 제 6 양태 및/또는 제 1 양태의 특징의 임의의 조합이 함께 사용될 수 있고/거나 본원에 개시된 임의의 예와 조합될 수 있음이 이해되어야 한다.
본원에 개시된 제 9 양태는, 지지체; 지지체 상에 패턴화된 수지로서, 패턴화된 수지는 간극 영역에 의해 분리된 함몰부를 포함하는 패턴화된 수지; 함몰부에 패턴화된 수지 상에 블록 공중합체로, 블록 공중합체의 각 블록은 블록 공중합체의 서로 다른 블록의 블록-특이적 작용기와 상이한 블록-특이적 작용기를 갖는 블록 공중합체; 및 적어도 하나의 블록의 블록-특이적 작용기에 부착된 프라이머를 포함하는 플로우 셀이다.
제 9 양태의 예에서, 패턴화된 수지는 다면체 올리고머 실세스퀴옥산 수지(POSS)-계 수지, 에폭시 수지, 폴리(에틸렌 글리콜) 수지, 폴리에테르 수지, 아크릴 수지, 아크릴레이트 수지, 메타크릴레이트 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 이 예의 한 버전에서, 패턴화된 수지는 POSS-계 수지이고, POSS-계 수지는 가교된 에폭시 POSS 수지이다. 이 예의 다른 버전에서, 블록 공중합체는 블록-특이적 작용기로서 아미노기를 갖는 아크릴아마이드 모노머를 포함하는 제 1 블록; 및 블록-특이적 작용기로서 아지도기를 갖는 아지도 아세트아마이도 펜틸 아크릴아마이드 모노머를 포함하는 제 2 블록을 포함한다. 이 다른 버전의 예에서 블록 공중합체는 다음과 같다:
Figure pct00001
상기 식에서, R은 수소 또는 폴리머 개시종 말단기이고, n은 1 내지 10,000의 범위이고, m은 1 내지 10,000의 범위이다. 이 예의 또 다른 버전에서, 블록 공중합체는 다음과 같다:
Figure pct00002
상기 식에서, n은 1 내지 10,000의 범위이고, m은 1 내지 10,000의 범위이다.
제 9 양태의 예에서, 패턴화된 수지는 비정질 플루오로폴리머이다. 이 예의 한 버전에서, 블록 공중합체는 블록-특이적 작용기로서 트라이플루오로메틸기를 갖는 모노머를 포함하는 제 1 블록; 및 그의 블록-특이적 작용기로서 프라이머-그래프팅 작용기를 갖는 모노머를 포함하는 제 2 블록을 포함한다.
제 9 양태의 예에서, 블록 공중합체는 블록-특이적 작용기로서 프라이머-그래프팅 작용기를 갖는 모노머를 포함하는 제 1 블록; 및 제 1 및 제 2 블록의 상 분리를 구동하기 위한 상호작용 파라미터를 조정하기 위해 모노머를 포함하는 제 2 블록을 포함한다. 이 예의 한 버전에서, 프라이머-그래프팅 작용기는 아지도기이고; 및 제 2 블록의 모노머의 블록-특이적 작용기는 아미노기, 알코올기, 아릴기 및 하전기로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
제 9 양태의 예에서, 블록 공중합체는 제 1 블록, 제 2 블록 및 제 3 블록을 포함하는 삼원중합체이고; 제 1 블록의 블록-특이적 작용기는 패턴화된 수지에 부착되고; 제 2 블록의 블록-특이적 작용기는 프라이머에 부착되고; 제 3 블록의 블록-특이적 작용기는 프라이머와 상이한, 다른 프라이머 또는 효소에 부착된다.
제 9 양태의 예에서, 블록 공중합체는 제 1 블록, 제 2 블록 및 제 3 블록을 포함하는 삼원중합체이고; 제 1 블록의 블록-특이적 작용기는 패턴화된 수지에 부착되고; 제 2 블록의 블록-특이적 작용기는 프라이머에 부착되고; 제 3 블록의 블록-특이적 작용기는 블록 공중합체의 표면 자유 에너지에 영향을 주거나 또는 블록 공중합체의 안정성에 영향을 미친다.
제 9 양태의 예에서, 함몰부는 웰(well) 및 트렌치(trench)로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
제 9 양태의 예에서, 패턴화된 수지 및 블록 공중합체는 각각 약 25 mN/m 내지 약 50 mN/m 범위의 표면 자유 에너지를 갖는다.
본원에 개시된 제 9 양태의 임의의 특징은 임의의 바람직한 방식 및/또는 구성으로 함께 조합될 수 있음이 이해되어야 한다. 더욱이, 제 9 양태 및/또는 제 1 양태의 특징의 임의의 조합이 함께 사용될 수 있고/거나 본원에 개시된 임의의 예와 조합될 수 있음이 이해되어야 한다.
본원에 개시된 제 10 양태는, 지지체; 지지체 상에 패턴화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산(POSS)-계 수지로서, 패턴화된 POSS-계 수지는 간극 영역에 의해 분리된 함몰부를 포함하는 패턴화된 POSS-계 수지; 함몰부에서 패턴화된 POSS-계 수지 상에 분리된 블록 공중합체로서, 분리된 블록 공중합체의 한 블록은 패턴화된 POSS-계 수지에 부착된 작용기를 갖고, 분리된 블록 공중합체의 다른 블록은 다른 작용기를 갖는 분리된 블록 공중합체; 및 다른 작용기에 부착된 프라이머를 포함하는 플로우 셀이다.
제 10 양태의 예에서, 분리된 블록 공중합체는 다음으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다:
i)
Figure pct00003
상기 식에서, n은 1 내지 10,000의 범위이고, m은 1 내지 10,000의 범위이다; 및
ii)
Figure pct00004
상기 식에서, R은 수소 또는 폴리머 개시종 말단기이고, n은 1 내지 10,000의 범위이고, m은 1 내지 10,000의 범위이다.
본원에 개시된 제 10 양태의 임의의 특징은 임의의 바람직한 방식 및/또는 구성으로 함께 조합될 수 있음이 이해되어야 한다. 더욱이, 제 10 양태 및/또는 제 9 양태 및/또는 제 1 양태의 특징의 임의의 조합이 함께 사용될 수 있고/거나 본원에 개시된 임의의 예와 조합될 수 있음이 이해되어야 한다.
본원에 개시된 제 11 양태는, 수지를 패턴화하여 간극 영역에 의해 분리된 함몰부를 포함하는 패턴화된 수지를 형성하는 단계; 패턴화된 수지 상에 블록 공중합체를 포함하는 용액을 도입하는 단계로서, 블록 공중합체의 각 블록은 블록 공중합체의 서로 다른 블록의 블록-특이적 작용기와 상이한 블록-특이적 작용기를 갖는 단계; 용액을 용매 증기 어닐링에 노출시킴으로써, 블록 공중합체는 상(phase) 분리되고 함몰부에서 자가-조립되는 단계; 및 적어도 하나의 블록의 블록-특이적 작용기에 프라이머를 그래프팅하는 단계를 포함하는 방법이다.
제 11 양태의 예에서, 수지를 패턴화하는 단계는 나노임프린트 리소그래피를 포함한다.
제 11 양태의 예에서, 블록 공중합체를 포함하는 용액은 약 0.04 내지 약 0.30 범위의 플로리-허긴스(Flory-Huggins) 상호작용 파라미터를 갖는다.
제 11 양태의 예에서, 그래프팅 전에, 방법은, 함몰부에서 상 분리되고 자가-조립된 블록 공중합체를 포함하는, 패턴화된 수지를 경화 공정에 노출시키는 단계를 추가로 포함한다.
본원에 개시된 제 11 양태의 임의의 특징은 임의의 바람직한 방식 및/또는 구성으로 함께 조합될 수 있음이 이해되어야 한다. 더욱이, 제 11 양태 및/또는 제 10 양태 및/또는 제 9 양태 및/또는 제 1 양태의 특징들의 임의의 조합이 함께 사용될 수 있고/거나 본원에 개시된 임의의 예와 조합될 수 있음이 이해되어야 한다.
본원에 개시된 제 12 양태는, 기판 상에 제 1 작용화된 층을 적용하는 단계; 제 1 작용화된 층을 패턴화함으로써 포토레지스트에 의해 커버되는 제 1 작용화된 영역을 형성하는 단계; 포토레지스트 및 기판의 부분 상에 제 2 작용화된 층을 적용하는 단계; 포토레지스트 및 그 위에 임의의 제 2 작용화된 층을 리프팅-오프(lifting-off)하는 단계; 제 2 작용화된 층의 부분을 제거함으로써, 제 1 작용화된 영역에 인접한 제 2 작용화된 영역을 형성하는 단계; 및 제 1 프라이머 세트를 제 1 작용화된 층 또는 제 1 작용화된 영역에 부착하고 제 2 프라이머 세트를 제 2 작용화된 층 또는 제 2 작용화된 영역에 부착시키는 단계로, 제 1 프라이머 세트는 제 2 프라이머 세트와 상이한 것인 단계를 포함하는 방법이다.
제 12 양태의 예에서, 제 1 프라이머 세트의 부착은 제 1 작용화된 층이 적용되기 전에 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 제 1 작용화된 층에 사전-그래프팅하는 단계를 포함하고, 및 제 2 프라이머 세트의 부착은 제 2 작용화된 층이 적용되기 전에 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 제 2 작용화된 층에 사전-그래프팅하는 단계를 포함한다.
제 12 양태의 예에서, 제 1 프라이머 세트의 부착은 적용 후 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 제 1 작용화된 층에 그래프팅하는 단계를 포함하고; 제 2 프라이머 세트의 부착은 적용 후 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 제 2 작용화된 층에 그래프팅하는 단계를 포함한다.
제 12 양태의 예에서, 방법은 개별적으로 제 1 작용화된 영역 상에 제 1 자가-조립된 단층 및 제 2 작용화된 영역 상에 제 2 자가-조립된 단층을 증착하는 단계를 추가로 포함하고, 여기서 제 1 프라이머 세트의 부착은 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 제 1 자가-조립 단층에 그래프팅하는 단계를 포함하고; 제 2 프라이머 세트의 부착은 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 제 2 자가-조립 단층에 그래프팅하는 단계를 포함한다.
제 12 양태의 예에서, 제거 단계는, 제 1 작용화된 영역 및 제 2 작용화된 영역이 될 제 2 작용화된 층의 제 2 부분 상에 제 2 포토레지스트를 적용하는 단계; 및 제 2 작용화된 층의 부분을 에칭하는 단계를 포함한다.
제 12 양태의 예에서, 기판은 지지체 상에 수지를 포함하고; 수지는 간극 영역에 의해 분리된 함몰부를 포함하고; 제 1 작용화된 영역은 각각의 함몰부의 제 1 부분 상에 있으며; 제 2 작용화된 층은 각각의 함몰부의 제 2 부분 상 및 간극 영역 상에 있고; 제거는 간극 영역으로부터 제 2 작용화된 층을 연마하는 단계를 포함한다.
제 12 양태의 예에서, 기판은 지지체 상에 수지를 포함하고; 수지는 간극 영역에 의해 분리된 멀티-레벨 함몰부를 포함하고; 제 1 작용화된 영역은 각각의 멀티-레벨 함몰부의 제 1 레벨에 있고; 제 2 작용화된 층을 적용하기 전에, 방법은: 포토레지스트 및 수지의 부분 상에 희생층을 적용하는 단계; 수지의 부분으로부터 희생층을 제거하는 단계; 및 다층 함몰부로부터 수지의 영역을 제거하여 제 1 작용화된 영역에 인접한 면적을 생성하는 단계를 추가로 포함하고, 제 2 작용화된 층은 포토레지스트 상에 희생층 상에, 영역 상에 및 간극 영역 상에 적용된다.
본원에 개시된 제 12 양태의 임의의 특징은 임의의 바람직한 방식 및/또는 구성으로 함께 조합될 수 있음이 이해되어야 한다. 더욱이, 제 12 양태 및/또는 제 1 양태 및/또는 제 2 양태의 특징들의 임의의 조합은 본원에 개시된 임의의 예와 조합될 수 있음이 이해되어야 한다.
본원에 개시된 제 13 양태는, 제 1 기판 부분이 노출되도록 기판 상에 제 1 포토레지스트를 적용하는 단계; 포토레지스트 및 제 1 기판 부분 상에 제 1 작용화된 층을 적용하는 단계; 포토레지스트 및 그 위에 임의의 제 1 작용화된 층을 리프팅-오프함으로써, 제 1 기판 부분 상에 제 1 작용화된 영역을 형성하는 단계; 제 1 작용화된 영역에 인접한 제 2 기판 부분이 노출되도록 제 1 작용화된 영역 상 및 기판 상에 제 2 포토레지스트를 적용하는 단계; 제 2 포토레지스트 및 제 2 기판 부분 상에 제 2 작용화된 층을 적용하는 단계; 제 2 포토레지스트 및 그 위에 임의의 제 2 작용화된 층을 리프팅-오프함으로써, 제 1 작용화된 영역에 인접한 제 2 작용화된 영역을 형성하는 단계; 및 제 1 프라이머 세트를 제 1 작용화된 층 또는 제 1 작용화된 영역에 부착하고 제 2 프라이머 세트를 제 2 작용화된 층 또는 제 2 작용화된 영역에 부착시키는 단계로, 제 1 프라이머 세트는 제 2 프라이머 세트와 상이한 것인 단계를 포함한다.
제 13 양태의 예에서, 제 1 프라이머 세트의 부착은 제 1 작용화된 층이 적용되기 전에 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 제 1 작용화된 층에 사전-그래프팅하는 단계를 포함하고; 및 제 2 프라이머 세트의 부착은 제 2 작용화된 층이 적용되기 전에 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 제 2 작용화된 층에 사전-그래프팅하는 단계를 포함한다.
제 13 양태의 예에서, 제 1 프라이머 세트의 부착은 적용 후 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 제 1 작용화된 층에 그래프팅하는 단계를 포함하고; 제 2 프라이머 세트의 부착은 적용 후 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 제 2 작용화된 층에 그래프팅하는 단계를 포함한다.
제 13 양태의 예에서, 방법은 제 1 작용화된 영역 상에 제 1 자가-조립된 단층 및 제 2 작용화된 영역 상에 제 2 자가-조립된 단층을 개별적으로 증착하는 단계를 추가로 포함하고, 제 1 프라이머 세트의 부착은 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 제 1 자가-조립 단층에 그래프팅하는 단계를 포함하고; 제 2 프라이머 세트의 부착은 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 제 2 자가-조립 단층에 그래프팅하는 단계를 포함한다.
본원에 개시된 제 13 양태의 임의의 특징은 임의의 바람직한 방식 및/또는 구성으로 함께 조합될 수 있음이 이해되어야 한다. 또한, 제 13 양태 및/또는 제 1 양태 및/또는 제 2 양태의 특징의 임의의 조합은 본원에 개시된 임의의 예와 조합될 수 있음이 이해되어야 한다.
본원에 개시된 제 14 양태는, 간극 영역에 의해 분리된 트렌치 및 각 트렌치의 제 1 부분에 희생 물질 영역을 포함하는 기판 상에 제 1 작용화된 층을 적용하는 단계; 제 1 작용화된 층을 패턴화함으로써, 각각의 트렌치의 제 2 부분에 포토레지스트로 커버된 제 1 작용화된 영역을 형성하는 단계; 희생 물질 영역을 제거하여 각각의 트렌치의 제 1 부분을 노출시키는 단계; 간극 영역 상에, 제 1 부분 상에 및 포토레지스트 상에 제 2 작용화된 층을 적용하는 단계; 포토레지스트 및 그 위에 임의의 제 2 작용화된 층을 리프팅-오프하는 단계; 간극 영역으로부터 임의의 제 2 작용화된 층을 제거함으로써, 제 2 작용화된 영역이 각각의 트렌치의 제 1 부분에 남는 단계; 트렌치에 적어도 실질적으로 수직인 공간적으로 분리된 스트라이프 패턴으로 제 2 포토레지스트를 적용하는 단계; 공간적으로 분리된 스트라이프 사이에 노출되는 제 1 작용화된 영역 및 제 2 작용화된 영역의 부분을 제거하는 단계; 제 2 포토레지스트를 제거하는 단계; 및 제 1 프라이머 세트를 제 1 작용화된 층 또는 제 1 작용화된 영역에 부착하고 제 2 프라이머 세트를 제 2 작용화된 층 또는 제 2 작용화된 영역에 부착시키는 단계로, 제 1 프라이머 세트는 제 2 프라이머 세트와 상이한 것인 단계를 포함하는 방법이다.
제 14 양태의 예에서, 제 1 프라이머 세트의 부착은 제 1 작용화된 층이 적용되기 전에 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 제 1 작용화된 층에 사전-그래프팅하는 단계를 포함하고, 제 2 프라이머 세트의 부착은 제 2 작용화된 층이 적용되기 전에 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 제 2 작용화된 층에 사전-그래프팅하는 단계를 포함한다.
제 14 양태의 예에서, 제 1 프라이머 세트의 부착은 적용 후 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 제 1 작용화된 층에 그래프팅하는 단계를 포함하고; 제 2 프라이머 세트의 부착은 적용 후 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 제 2 작용화된 층에 그래프팅하는 단계를 포함한다.
제 14 양태의 예에서, 기판은 각각의 트렌치의 제 2 부분에 제 2 희생 물질 영역을 포함하고; 기판, 희생 물질 영역 및 제 2 희생 물질 영역은 상이한 에칭 속도를 가지며; 제 1 작용화된 층을 적용하기 전에, 방법은 각각의 트렌치의 제 2 부분으로부터 제 2 희생 물질 영역을 제거하는 단계를 추가로 포함한다. 이 예의 하나의 버전에서, 제 2 희생 물질 영역을 제거하기 전에, 방법은: 간극 영역에 의해 분리된 트렌치를 포함하는 기판 상에 희생 물질을 적용하는 것에 의해 희생 물질 영역 및 제 2 희생 물질 영역을 형성하는 단계; 희생 물질의 영역이 각각의 트렌치의 각 측벽에 직접 인접하게 유지되도록 희생 물질의 부분을 제거하는 단계; 기판 상 및 희생 물질 영역 상에 제 2 희생 물질을 적용하는 단계; 제 2 희생 물질의 영역이 각각의 희생 물질 영역에 직접 인접하게 유지되도록 제 2 희생 물질의 부분을 제거하는 단계; 및 물질을 적용하여 제 2 희생 물질 영역 사이의 임의의 공간을 채우는 단계를 추가로 포함한다. 이 버전의 한 예에서, 기판은 다층 기판이고; 트렌치는 다층 기판의 가장 바깥층에 한정되고; 물질 및 가장 바깥층은 동일하다.
본원에 개시된 제 14 양태의 임의의 특징은 임의의 바람직한 방식 및/또는 구성으로 함께 조합될 수 있음이 이해되어야 한다. 더욱이, 제 14 양태 및/또는 제 1 양태 및/또는 제 2 양태의 특징의 임의의 조합은 본원에 개시된 임의의 예와 조합될 수 있음이 이해되어야 한다.
본원에 개시된 제 15 양태는, 제 1 간극 영역에 의해 분리된 함몰부를 포함하는 기판에 희생 물질를 적용하는 단계로, 여기서 각각의 함몰부는 계단 부분에 의해 한정된 깊은 부분 및 얕은 부분을 포함하고, 희생층은 깊은 부분을 부분적으로 채우는 것인 단계; 희생층의 부분 및 기판의 부분을 순차적으로 제거하여 희생층의 남은 부분과 적어도 실질적으로 동일한 레벨인 제 2 간극 영역을 형성하고, 계단 부분을 제거하여 희생층의 남은 부분 옆에 면적을 형성하는 단계; 제 2 간극 영역, 희생층의 남은 부분 및 면적 상에 제 1 작용화된 층을 적용하는 단계; 제 1 작용화된 층 상에 포토레지스트를 적용하는 단계; 희생층의 남은 부분 및 제 2 간극 영역이 노출되고, 그 위에 포토레지스트의 제 2 부분을 갖는 제 1 작용화된 층의 부분이 면적에 남아 있도록 포토레지스트의 부분 및 제 1 작용화된 층의 기저 부분을 제거하는 단계; 희생층의 남은 부분을 제거하여 제 1 작용화된 영역의 부분 옆의 제 2 면적을 형성하는 단계; 면적에 제 2 작용화된 층을 적용함으로써, 제 2 작용화된 영역을 형성하는 단계; 포토레지스트의 제 2 부분을 리프팅-오프함으로써, 제 1 작용화된 영역을 형성하는 단계; 및 제 1 프라이머 세트를 제 1 작용화된 층 또는 제 1 작용화된 영역에 부착하고 제 2 프라이머 세트를 제 2 작용화된 층 또는 제 2 작용화된 영역에 부착시키는 단계로, 여기서 제 1 프라이머 세트는 제 2 프라이머 세트와 상이한 것인 단계를 포함하는 방법이다.
제 15 양태의 예에서, 제 2 작용화된 층은 또한 포토레지스트의 제 2 부분 및 제 2 간극 영역에 적용되고; 제 2 작용화된 층의 제 1 부분은 포토레지스트의 제 2 부분으로 제거되고; 및 방법은 제 2 간극 영역으로부터 제 2 작용화된 층을 연마하는 단계를 더 포함한다.
제 15 양태의 예에서, 제 1 프라이머 세트의 부착은 제 1 작용화된 층이 적용되기 전에 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 제 1 작용화된 층에 사전-그래프팅하는 단계를 포함하고; 제 2 프라이머 세트의 부착은 제 2 작용화된 층이 적용되기 전에 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 제 2 작용화된 층에 사전-그래프팅하는 단계를 포함한다.
제 15 양태의 예에서, 제 1 프라이머 세트의 부착은 적용 후 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 제 1 작용화된 층에 그래프팅하는 단계를 포함하고; 제 2 프라이머 세트의 부착은 적용 후 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 제 2 작용화된 층에 그래프팅하는 단계를 포함한다.
본원에 개시된 제 15 양태의 임의의 특징은 임의의 바람직한 방식 및/또는 구성으로 함께 조합될 수 있음이 이해되어야 한다. 더욱이, 제 15 양태 및/또는 제 1 양태 및/또는 제 2 양태의 특징의 임의의 조합은 본원에 개시된 임의의 예와 조합될 수 있음이 이해되어야 한다.
본원에 개시된 제 16 양태는, 지지체; 지지체 상에 제 1 작용화된 층; 제 1 작용화된 층 상에 제 2 작용화된 층; 및 제 2 작용화된 층 상에 패시베이션층을 포함하는 다층 기판을 임프린팅함으로써, 패시베이션층의 간극 영역에 의해 분리된 특징부를 형성하는 단계로, 여기서 각각의 제 1 및 제 2 작용화된 층의 영역은 각각의 특징부에 노출되는 것인 단계; 제 1 프라이머 세트를 제 1 작용화된 층 또는 제 1 작용화된 영역에 부착하고 제 2 프라이머 세트를 제 2 작용화된 층 또는 제 2 작용화된 영역에 부착시키는 단계로, 여기서 제 1 프라이머 세트는 제 2 프라이머 세트와 상이한 것인 단계를 포함하는 방법이다.
제 16 양태의 예에서, 제 1 프라이머 세트의 부착은 제 1 작용화된 층이 다층 기판에 도입되기 전에 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 제 1 작용화된 층에 사전-그래프팅하는 단계를 포함하고; 제 2 프라이머 세트의 부착은 제 2 작용화된 층이 다층 기판에 도입되기 전에 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 제 2 작용화된 층에 사전-그래프팅하는 단계를 포함한다.
제 16 양태의 예에서, 제 1 프라이머 세트의 부착은 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 각각의 함몰부에서 제 1 작용화된 영역에 그래프팅하는 단계를 포함하고; 제 2 프라이머 세트의 부착은 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 각각의 함몰부에서 제 2 작용화된 영역에 그래프팅하는 단계를 포함한다.
본원에 개시된 제 16 양태의 임의의 특징은 임의의 바람직한 방식 및/또는 구성으로 함께 조합될 수 있음이 이해되어야 한다. 더욱이, 제 16 양태 및/또는 제 1 양태 및/또는 제 2 양태의 특징의 임의의 조합은 본원에 개시된 임의의 예와 조합될 수 있음이 이해되어야 한다.
본원에 개시된 제 17 양태는, 제 1 수지를 임프린팅하여 계단 부분에 의해 한정된 깊은 부분 및 얕은 부분을 포함하는 함몰부를 형성하는 단계로서, 여기서 제 1 수지는 제 2 수지 상에 위치된 희생층 상에 위치되는 것인 단계; 제 1 수지의 제 1 부분 및 희생층 기저의 깊은 부분의 부분을 에칭함으로써, 제 2 수지의 부분을 노출시키는 단계; 계단 부분을 에칭함으로써, 희생층의 제 2 부분을 노출시키는 단계; 제 1 작용화된 층을 제 2 수지의 부분에 적용하여 제 1 작용화된 영역을 형성하는 단계; 희생층의 제 2 부분을 제거함으로써, 제 2 수지의 제 2 부분을 노출시키는 단계; 제 2 작용화된 층을 제 2 수지의 제 2 부분에 적용하여 제 2 작용화된 영역을 형성하는 단계; 및 제 1 프라이머 세트를 제 1 작용화된 층 또는 제 1 작용화된 영역에 및 제 2 프라이머 세트를 제 2 작용화된 층 또는 제 2 작용화된 영역에 부착시키는 단계로, 여기서 제 1 프라이머 세트는 제 2 프라이머 세트와 상이한 것인 단계를 포함하는 방법이다.
제 17 양태의 예에서, 제 2 작용화된 층을 적용하는 동안, 제 2 작용화된 층은 함몰부를 둘러싸는 간극 영역 상에 증착되고 제 1 작용화된 영역 상에 증착되지 않으며; 방법은 간극 영역으로부터 제 2 작용화된 층을 연마하는 단계를 더 포함한다.
본원에 개시된 제 17 양태의 임의의 특징은 임의의 바람직한 방식 및/또는 구성으로 함께 조합될 수 있음이 이해되어야 한다. 또한, 제 17 양태 및/또는 제 1 양태 및/또는 제 2 양태의 특징의 임의의 조합은 본원에 개시된 임의의 예와 조합될 수 있음이 이해되어야 한다.
본원에 개시된 제 18 양태는, 제 1 프라이머 세트를 제 1 지지체 구조물에 부착하는 단계; 제 2 프라이머 세트를 제 2 지지체 구조물에 부착하는 단계로, 여기서 제 2 프라이머 세트 및 제 2 지지체 구조물은 제 1 프라이머 세트 및 제 1 지지체 구조물과 상이한 것인 단계; 및 제 1 지지체 구조물에 선택적으로 부착하기 위한 복수의 제 1 포획 부위 및 제 2 지지체 구조물에 선택적으로 부착하기 위한 복수의 제 2 포획 부위를 갖는 기판 표면 상에 제 1 및 제 2 지지체 구조물을 로딩하는 단계를 포함하는 방법이다.
본원에 개시된 제 18 양태의 임의의 특징은 임의의 바람직한 방식 및/또는 구성으로 함께 조합될 수 있음이 이해되어야 한다. 더욱이, 제 18 양태 및/또는 제 1 양태 및/또는 제 2 양태의 특징의 임의의 조합은 본원에 개시된 임의의 예와 조합될 수 있음이 이해되어야 한다.
본원에 포함되어 있음.
본 개시의 예의 특징은 다음의 상세한 설명 및 도면을 참조함으로써 명백해질 것이며, 동일한 참조 번호는 유사하지만 동일하지는 않은 구성 요소에 대응한다. 간결성을 위해, 앞서 설명된 기능을 갖는 참조 번호 또는 특징은 이들이 나타나는 다른 도면과 관련하여 설명되거나 설명되지 않을 수 있다.
도 1a 내지 1d는 기판 상에 제 1 및 제 2 영역에 부착된 제 1 및 제 2 프라이머 세트의 상이한 예의 개략도이다.
도 2는 기판 표면 상에 제 1 및 제 2 영역의 예의 개략적인 단면도이다.
도 3a 및 3b는, 개별적으로, 함몰부에서의 제 1 및 제 2 영역의 예의 개략적인 단면도 및 평면도이다.
도 4a 내지 4c는 함몰부에서 제 1 및 제 2 영역의 상이한 예의 개략적인 단면도이다.
도 5는 함몰부의 제 1 영역 및 기판 표면의 제 2 영역의 한 예의 개략적인 단면도이다.
도 6a 및 6b는, 개별적으로, 함몰부에서의 제 1 영역 및 기판 표면 상에 제 2 영역의 예의 개략적인 단면도 및 평면도이다.
도 7a 내지 7g는 함몰부에서의 제 1 영역 및 기판 표면 상에 제 2 영역의 예를 포함하는 예시적인 플로우 셀을 제조하는 방법의 예를 함께 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 8a 내지 8f는 함몰부에서의 제 1 영역 및 기판 표면 상에 제 2 영역의 예를 포함하는 다른 예시적인 플로우 셀을 제조하는 방법의 다른 예를 함께 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 9는 함몰부에 있는 제 1 영역 및 함몰부에 위치된 비드의 일부분로서 제 2 영역의 예의 개략적인 단면도이다.
도 10은 분리된 기판에 부착된 제 1 및 제 2 프라이머 세트의 예의 개략적인 단면도이다.
도 11a 내지 11c는 지지체 상에 패턴화된 수지의 일 예의 형성을 함께 도시하는 개략적인 사시도이다.
도 11a, 11b 및 11d는 지지체 상에 패턴화된 수지의 다른 예의 형성을 함께 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 12는 본원에 개시된 방법의 예를 나타내는 흐름도이다.
도 13a 내지 13d는 도 11c의 패턴화된 기판을 사용하여 본원에 개시된 방법의 예를 함께 도시하는 개략적인 사시도이다.
도 14는 도 13d의 라인 4-4를 따라 취한 단면도이다.
도 15a 내지 15d는 도 11c의 패턴화된 기판을 사용하여 본원에 개시된 방법의 다른 예를 함께 도시하는 개략적인 사시도이다.
도 16은 도 15d의 라인 6-6을 따라 취한 단면도이다.
도 17a 내지 17d는 도 11d의 패턴화된 기판을 사용하여 본원에 개시된 방법의 예를 함께 도시하는 개략적인 사시도이다.
도 18은 도 17d의 라인 8-8을 따라 취한 단면도이다.
도 19a 내지 19d는 도 11d의 패턴화된 기판을 사용하여 본원에 개시된 방법의 다른 예를 함께 도시하는 개략적인 사시도이다.
도 20은 도 19d의 라인 10-10을 따라 취한 단면도이다.
도 21은 본원에 개시된 방법의 다른 예를 나타내는 흐름도이다.
도 22a 내지 22e는 본원에 개시된 다른 방법의 예를 함께 도시하는 개략적인 사시도이다.
도 22f는 22e에 도시된 플로우 셀의 예의 함몰부의 확대도로서, 함몰부는 블록 공중합체 및 한 블록에 그래프팅된 프라이머를 포함한다.
도 23a 및 23b는 함몰부 및 주변 간극 영역의 예의 개략적인 평면도이며, 블록 공중합체의 상이한 예는 함몰부에서 자가-조립되고 상 분리되며, 여기서 각 도면은 상이한 패턴의 블록을 나타낸다;
도 24는 본원에 개시된 플로우 셀의 예의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 25a 및 25b는 트라이블록 공중합체를 포함하는 본원에 개시된 플로우 셀의 상이한 예를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 26a 내지 26h는 도 2에 도시된 예시적인 영역을 형성하기 위한 예시적인 방법을 함께 도시하는 개략도이다.
도 27a 내지 27f는 도 2에 도시된 예시적인 영역을 형성하기 위한 다른 예시적인 방법을 함께 도시하는 개략도이다.
도 28a 내지 27g는 도 3a 및 3b에 도시된 예시적인 영역을 형성하기 위한 예시적인 방법을 함께 도시하는 개략도이다.
도 29a 내지 29h는 도 3a 및 3b에 도시된 예시적인 영역을 형성하기 위한 다른 예시적인 방법을 함께 도시하는 개략도이다.
도 30a 내지 30f는 도 3a 및 3b에 도시된 예시적인 영역을 형성하기 위한 여전히 예시적인 방법을 도시하는 개략도이다.
도 31a 내지 31i는 도 3a 및 3b에 도시된 예시적인 영역을 형성하기 위한 예시적인 방법을 함께 도시하는 개략도이다.
도 32a 내지 32f는 도 4c에 도시된 예시적인 영역을 형성하기 위한 예시적인 방법을 함께 도시하는 개략도이다.
도 33a는 본원에 개시된 영역의 다른 예를 형성하기 위한 예시적인 방법의 개략도이다.
도 33b는 영역을 도시하는 도 33a의 함몰부 중 하나의 평면도이다.
도 34a 내지 34s는 트렌치(trench) 내에 예시적인 영역을 형성하기 위한 예시적인 방법을 함께 예시하는 개략도이다.
도 35는 작용화된 지지체 구조물의 예를 개략적으로 도시한다.
도 36a 및 36b는 도 35의 작용화된 지지체 구조물을 사용하여 예시적인 영역을 형성하기 위한 예시적인 방법을 함께 도시하는 개략도이다.
도 37a 및 37b는 도 35의 작용화된 지지체 구조물을 사용하여 예시적인 영역을 형성하기 위한 예시적인 방법을 함께 도시하는 개략도이다.
도 38a 및 38b는 블록 공중합체의 다른 예를 포함하는 예시적인 방법을 함께 예시하는 개략도이다.
도 39a는 그 위에 증착된 사전-그래프팅된 폴리머층을 가진, 간극 영역에 의해 분리된 50㎛ 직경의 함몰부를 갖는 플로우 셀 기판의 주사 전자 현미경(scanning electron microscopy, SEM) 이미지이다.
도 39b는 사전-그래프팅된 폴리머층 상에 증착된 보호층을 가진 도 39a의 플로우 셀 기판의 SEM 이미지이다.
도 39c는 간극 영역으로부터 보호층을 제거하기 위해 에칭한 후의 도 39b의 플로우 셀 기판의 SEM 이미지이다.
도 40a 및 40b는 동시적 페어드-엔드(paired-end) 판독(도 40a) 및 순차적 페어드-엔드 판독(도 40b)에 대한 데이터 분석을 도시한다.
도 41a 내지 41g는 도 2에 도시된 예시적인 영역을 형성하기 위한 다른 예시적인 방법을 함께 도시하는 개략도이다.
도 42a 내지 42h는 도 2에 도시된 예시적인 영역을 형성하기 위한 또 다른 예시적인 방법을 함께 도시하는 개략도이다.
본원에 개시된 플로우 셀의 예는 핵산 서열화에 사용될 수 있다.
플로우 셀 중 일부는 플로우 셀 기판의 다른 영역에 부착된 다른 프라이머 세트를 포함한다. 이들 예에서, 절단(선형성) 화학이 상이한 영역에서 직교하도록 프라이머 세트가 제어될 수 있다. 직교 절단 화학은 상이한 세트에서 상이한 프라이머에 부착된 동일한 절단 부위를 통해, 또는 상이한 세트에서 상이한 프라이머에 부착된 상이한 절단 부위를 통해 실현될 수 있다. 이는 기판의 한 영역에서 순방향 스트랜드의 클러스터가 생성되고 기판의 다른 영역에서 역방향 스트랜드의 클러스터가 생성될 수 있게 한다. 한 예에서, 영역은 서로 직접 인접해 있다. 다른 예에서, 영역들 사이의 임의의 공간은 클러스터링이 두 영역을 걸칠 수 있을 정도로 작다. 본원에 개시된 일부 플로우 셀 구성에서, 순방향 및 역방향 스트랜드는 공간적으로 분리되며, 이는 각각의 판독의 동시 베이스 호출을 허용하면서 양쪽 판독으로부터 형광 신호를 분리한다. 이로써, 본원에 개시된 플로우 셀의 일부 예는 동시적 페어드-엔드(paired-end) 판독이 획득될 수 있게 한다.
플로우 셀의 다른 예는 사용되어 동시적 페어드-엔드 판독을 얻을 수 있거나; 또는 사용되어 순차적 스트랜드 페어드-엔드 판독을 얻을 수 있고, 여기서 순차적 스트랜드 페어드-엔드 판독은 순방향 스트랜드가 서열화되고 제거되고, 그 후 역방향 스트랜드가 서열화되고 제거될 수 있다. 이들 다른 예에서, 플로우 셀 지지체 상에 패턴화된 수지는 패턴화된 수지의 함몰부에 지시된 자가-조립을 겪는 블록 공중합체로 코팅된다. 패턴화된 수지는 블록 공중합체의 배열을 위한 가이드로서 역할한다. 제어된 조건 하에서, 블록 공중합체는 특정 도메인으로 자가-조립된다. 본원에 개시된 일부 예에서, 도메인의 작용은 하나 이상의 도메인이 패턴화된 수지와 반응할 수 있고 하나 이상의 다른 도메인이 프라이머를 그래프팅할 수 있도록 직교하도록 제어된다. 일부 예에서, 도메인의 작용이 제어되어 그 도메인의 특성을 변경할 수 있다. 이들 예시적인 플로우 셀은 광학 또는 비 광학 탐지 방법과 함께 사용하기에 적합할 수 있다.
정의
본원에서 사용된 용어는 달리 명시되지 않는 한 관련 기술 분야에서 통상적인 의미를 가질 것으로 이해된다. 본원에서 사용된 몇 가지 용어와 그 의미가 아래에 설명되어 있다.
단수 형태 "a", "an" 및 "the"는 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 포함한다.
용어 포함하는(comprising), 포함하는(including), 함유하는(containing) 및 이들 용어의 다양한 형태는 서로 동의어이며 동일하게 넓은 의미로 사용된다.
상부, 하부, 하단, 상단 등의 용어는 플로우 셀 및/또는 플로우 셀의 다양한 구성요소를 설명하기 위해 본원에서 사용된다. 이들 방향 용어는 특정 배향을 의미하는 것이 아니라 구성요소들 사이의 상대적인 배향을 지정하기 위해 사용된다는 것이 이해되어야 한다. 방향 용어의 사용은 임의의 특정 배향으로 본원에서 개시된 예를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
"아크릴아마이드 모노머"는 구조
Figure pct00005
를 갖는 모노머 또는 저 구조를 갖는 아크릴아마이드기를 포함하는 모노머이다. 아크릴아마이드기를 포함하는 모노머의 예는 아지도 아세트아마이도 펜틸 아크릴아마이드:
Figure pct00006
및 N-아이소프로필아크릴아마이드:
Figure pct00007
를 포함한다. 다른 아크릴아마이드 모노머가 사용될 수 있다.
본원에 사용된 알데하이드는 -CHO 구조를 갖는 작용기를 함유하는 유기 화합물이며, 여기서 탄소 원자가 수소에 결합된 카보닐 중심(즉, 산소에 이중 결합된 탄소)을 포함하며, 탄소 원자는 또한 수소 및 알킬 또는 다른 측쇄와 같은 R기에 결합된다. 알데하이드의 일반적인 구조는 다음과 같다:
Figure pct00008
.
본원에서 사용된 "알킬"은 완전히 포화된(즉, 이중 또는 삼중 결합을 함유하지 않는) 곧은 또는 분지된 탄화수소 사슬을 지칭한다. 알킬기는 1 내지 20개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 알킬기의 예에는 메틸, 에틸, 프로필, 아이소프로필, 부틸, 아이소부틸, 3차 부틸, 펜틸, 헥실 등이 포함된다. 예로서, 명칭 "C1-4 알킬"은 알킬 사슬에 1 내지 4개의 탄소 원자가 존재함을 나타내며, 즉 알킬 사슬은 메틸, 에틸, 프로필, 아이소프로필, n-부틸, 아이소부틸, sec-부틸 및 t-부틸로 이루어지는 그룹으로부터 선택된다.
본원에서 사용된 "알켄일"은 하나 이상의 이중 결합을 함유하는 곧은 또는 분지된 탄화수소 사슬을 지칭한다. 알켄일기는 2 내지 20개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 예시적인 알켄일기는 에텐일, 프로펜일, 부텐일, 펜텐일, 헥센일 등을 포함한다.
본원에서 사용된 "알카인" 또는 "알카인일"은 하나 이상의 삼중 결합을 함유하는 곧은 또는 분지된 탄화수소 사슬을 지칭한다. 알카인일기는 2 내지 20개의 탄소 원자를 가질 수 있다.
본원에서 사용된 "아릴"은 고리 골격 내에 탄소만을 함유하는 방향족 고리 또는 고리 시스템(즉, 2개의 인접한 탄소 원자를 공유하는 2개 이상의 융합된 고리)을 지칭한다. 아릴이 고리 시스템인 경우, 시스템의 모든 고리는 방향족이다. 아릴기는 6 내지 18개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 아릴기의 예는 페닐, 나프틸, 아줄레닐 및 안트라세닐을 포함한다.
"아미노" 작용기는, 본원에 정의된 바와 같이, -NRaRb기를 지칭하고, 여기서 Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소(예,
Figure pct00009
), C1-6 알킬, C2-6 알켄일, C2-6 알카인일, C3-7 카보사이클일, C6-10 아릴, 5-10원 헤테로아릴 및 5-10원 헤테로 사이클일로부터 독립적으로 선택된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "부착된"은 2개의 물건이 서로 접합(join), 고정(fasten), 접착(adhere), 연결(connect) 또는 결합되는(bound) 상태를 의미한다. 부착은 기계적일 수 있거나, 또는 화학적일 수 있다. 예를 들어, 핵산은 공유 또는 비공유 결합에 의해 작용화된 코팅층에 화학적으로 부착될 수 있다. 공유 결합은 원자 사이의 전자 쌍의 공유를 특징으로 한다. 비공유 결합은 전자 쌍의 공유를 포함하지 않는 물리적 결합이며, 예를 들어 수소 결합, 이온 결합, 반 데르 발스 힘, 친수성 상호작용 및 소수성 상호작용을 포함할 수 있다.
"아지드" 또는 "아지도" 작용기는 -N3을 지칭한다.
작용화된 비드의 용어 "비드" 또는 "코어 구조물"은 강성 또는 반-강성 물질로 만들어진 작은 몸체를 지칭한다. 몸체는 예를 들어, 구형, 타원형, 마이크로스피어형, 또는 규칙적인 치수 또는 불규칙적인 치수를 가진 다른 인식된 입자 형태로서 특성화된 형태를 가질 수 있다. 비드/코어 구조물에 유용한 예시적인 물질은, 제한 없이, 유리; 아크릴, 폴리스티렌 또는 스티렌과 다른 물질의 공중합체, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리부틸렌, 폴리우레탄 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(Chefers사의 테플론®)과 같은 플라스틱; 아가로스 또는 세파로스와 같은 다당류 또는 가교된 다당류; 나일론; 나이트로셀룰로오스; 수지; 실리카 또는 실리콘 및 변형된 실리콘을 포함하는 실리카계 물질; 탄소 섬유, 금속; 무기 유리; 광섬유 다발 또는 다양한 다른 폴리머를 포함한다. 비드/코어 구조물의 예는 제어된 기공 유리 비드, 상자성 비드, 토리아 졸, 세파로스 비드, 나노결정 및 예를 들어, Fishers Ind.의 Bangs Laboratories의 마이크로스피어 탐지 가이드(Microsphere Detection Guide)에 개시된 바와 같이 당분야에 알려진 다른 것들을 포함한다. 비드는 또한 프라이머에 부착될 수 있는 작용기를 갖는 폴리머로 코팅될 수 있다.
"블록 공중합체"는 2개 이상의 모노머가 함께 클러스터링되어 반복 단위의 블록을 형성할 때 형성되는 공중합체이다. 각각의 블록은 인접한 블록에 존재하지 않는 적어도 하나의 특징 및/또는 적어도 하나의 블록-특이적 작용기를 가져야 한다. 본원에 개시된 예에서, 블록 공중합체는, 특정 어닐링 조건에 노출될 때, 구성 폴리머 블록의 마이크로상(microphase) 분리에 의해 나노미터-규모 치수에서 정렬된 도메인으로 자가-조립될 수 있다. 블록 공중합체의 구체적인 예는 하기에 추가로 기술될 것이다.
"블록-특이적 작용기"는 패턴화된 수지와의 반응, 프라이머 부착, 마이크로상 분리를 구동하기 위한 상호작용 파라미터 조정, 블록 공중합체의 특성 변경 등과 같은 특정 작용성을 갖는 블록 폴리머의 특정 블록 내의 원자 및/또는 결합의 모이어티(moiety)를 지칭한다. 본원에 개시된 일부 예에서, 각각의 블록은 상이한 블록-특이적 작용기를 포함한다. 각각의 블록-특이적 작용기의 구체적인 예는 하기에 추가로 기술될 것이다.
본원에서 사용된 "결합 영역"은, 예로서, 스페이서층, 리드(lid), 다른 기판 등 또는 이들의 조합(예, 스페이서층 및 리드)일 수 있는 다른 물질에 결합될 기판 상에 면적을 지칭한다. 결합 영역에 형성되는 결합은 화학적 결합(상기 기술된 바와 같음) 또는 기계적 결합(예, 패스너 등을 사용하는 것)일 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, "포획 부위"는 물리적으로 변형된 및/또는 작용화된 지지체 구조물의 국소화를 허용하는 화학적 특성으로 변형된 플로우 셀 표면의 부분을 지칭한다. 일 예에서, 포획 부위는 화학 포획제를 포함할 수 있다.
본원에서 사용된 "카보사이클일"은 고리 시스템 골격 내에서 탄소 원자만을 함유하는 비방향족 사이클릭 고리 또는 고리 시스템을 의미한다. 카보사이클일이 고리 시스템인 경우, 2개 이상의 고리는 융합, 가교 또는 스파이로-연결 방식으로 함께 접합될 수 있다. 카보사이클일은, 고리 시스템 내에서 적어도 하나의 고리가 방향족이 아닌 한, 임의의 포화도를 가질 수 있다. 따라서, 카보사이클일은 사이클로알킬, 사이클로알켄일 및 사이클로알카인일을 포함한다. 카보사이클일기는 3 내지 20개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 카보사이클일 고리의 예는 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 사이클로 헥센일, 2,3-다이하이드로-인덴, 바이사이클로[2.2.2]옥탄일, 아다만틸 및 스파이로[4.4]노난일을 포함한다.
본원에서 사용된 용어 "카복실산" 또는 "카복실"은 -COOH를 지칭한다.
"화학적 포획제"는 표적 분자(예, 작용화된 지지체 구조물)에 부착, 유지 또는 결합할 수 있는 물질, 분자 또는 모이어티이다. 하나의 예시적인 화학적 포획제는 표적 분자의 표적 핵산의 적어도 한 부분에 상보적이거나, 또는 표적 분자에 부착되는 포획 핵산(예, 포획 올리고뉴클레오타이드)을 포함한다. 또 다른 예시적인 화학적 포획제는 표적 분자에(또는 표적 분자에 부착된 연결 부분에) 결합할 수 있는 수용체-리간드 결합 쌍(예, 아비딘, 스트렙타비딘, 바이오틴, 렉틴, 탄수화물, 핵산 결합 단백질, 에피토프, 항체 등)의 구성원을 포함한다. 화학적 포획제의 또 다른 예는 표적 분자와 정전기 상호작용, 수소 결합, 또는 공유 결합(예, 티올-다이설파이드 교환, 클릭 화학, 디엘스-알더(Diels-Alder) 등)을 형성할 수 있는 화학적 시약이다.
본원에서 사용된 "사이클로알킬렌"은 2개의 부착점을 통해 분자의 남은 부분에 부착되는 완전 포화된 카보사이클일 고리 또는 고리 시스템을 의미한다.
본원에서 사용된 "사이클로알켄일" 또는 "사이클로알켄"은 적어도 하나의 이중 결합을 갖는 카보사이클일 고리 또는 고리 시스템을 의미하며, 여기서 고리 시스템 내의 모든 고리는 방향족이 아니다. 예는 사이클로헥센일 또는 사이클로헥센 및 노르보르넨일 또는 노르보르넨을 포함한다. 또한 본원에서 사용된 "헤테로사이클로알켄일" 또는 "헤테로사이클로알켄"은 적어도 하나의 이중 결합을 갖는 고리 골격 내에 적어도 하나의 헤테로원자를 가진 카보사이클일 고리 또는 고리 시스템을 의미하며, 여기서 고리 시스템 내에 모든 고리는 방향족이 아니다.
본원에서 사용된 "사이클로알카인일" 또는 "사이클로알카인"은 적어도 하나의 삼중 결합을 갖는 카보사이클일 고리 또는 고리 시스템을 의미하며, 여기서 고리 시스템 내에 모든 고리는 방향족이 아니다. 예는 사이클로옥타인이다. 다른 예는 바이사이클로노나인이다. 또한 본원에서 사용된 "헤테로사이클로알카인일" 또는 "헤테로사이클로알카인"은 적어도 하나의 삼중 결합을 갖는 고리 골격 내에 적어도 하나의 헤테로원자를 가진 카보사이클일 고리 또는 고리 시스템을 의미하며, 여기서 고리 시스템 내에 모든 고리는 방향족이 아니다.
본원에서 사용된 용어 "증착"은 수동 또는 자동화될 수 있는 임의의 적합한 적용 기술을 지칭하고, 표면 특성의 변형을 야기한다. 일반적으로, 증착은 기상 증착 기술, 코팅 기술, 그래프팅 기술 등을 사용하여 수행될 수 있다. 일부 특정 예는 화학적 기상 증착(CVD), 스프레이 코팅(예, 초음파 스프레이 코팅), 스핀 코팅, 덩크 또는 딥 코팅, 닥터 블레이드 코팅, 퍼들 분산, 플로우 스루 코팅, 에어로졸 인쇄, 잉크젯 인쇄 등을 포함한다.
본원에서 사용되는 용어 "함몰부"는 패턴화된 기판 표면의 간극 영역에 의해 완전히 둘러싸인 표면 개구를 갖는 패턴화된 기판에서의 이산된 오목 특징부를 의미한다. 함몰부는, 예를 들어 원형, 타원형, 정사각형, 다각형, 별 모양(임의의 수의 꼭지점을 가짐) 등을 포함하는 표면에서 그들의 개구부에 임의의 다양한 모양을 가질 수 있다. 표면에서 수직으로 취한 함몰부의 단면은 곡선형, 정사각형, 다각형, 쌍곡선, 원뿔형, 각형 등일 수 있다. 예로서, 함몰부는 우물(웰) 또는 2개의 상호연결된 웰일 수 있다. 함몰부는 또한 융기부, 계단 특징부 등과 같은 보다 복잡한 아키텍처를 가질 수도 있다.
항목의 모음과 관련하여 사용될 때 용어 "각각의"는 모음에서 개개의 항목을 식별하기 위해 의도되지만 반드시 모음의 모든 항목을 지칭하는 것은 아니다. 명시적 개시 또는 문맥이 달리 명시하지 않는 경우 예외가 발생할 수 있다.
본원에서 사용된 용어 "에폭시"(또한 글리시딜 또는 옥실란기라고도 함)는
Figure pct00010
또는
Figure pct00011
을 의미한다.
본원에서 사용된 용어 "플로우 셀"은 반응이 수행될 수 있는 챔버(즉, 플로우 채널), 시약을 챔버로 전달하기 위한 유입구 및 시약을 챔버로부터 제거하기 위한 유출구를 갖는 용기를 의미하는 것으로 의도된다. 일부 예에서, 챔버는 챔버에서 발생하는 반응의 탐지를 가능하게 한다. 예를 들어, 챔버/플로우 채널은, 함몰부에서, 어레이, 광학적으로 표지된 분자 등의 광학적 탐지를 허용하는 하나 이상의 투명한 표면을 포함할 수 있다.
본원에서 사용된 "플로우 채널"은 액체 샘플을 선택적으로 수용할 수 있는 2개의 결합된 구성요소 사이에 한정된 면적일 수 있다. 일부 예에서, 플로우 채널은 패턴화된 수지와 리드 사이에 한정될 수 있고, 따라서 패턴화된 수지에 한정된 하나 이상의 함몰부와 유체 연통할 수 있다.
"작용화된 지지체 구조물"은 본원에 개시된 프라이머 세트 중 하나의 표면에 부착된 강성 또는 반-강성 물질로 제조된 소형 몸체(body)를 지칭한다. 몸체는 예를 들어 구형, 타원형, 마이크로스피어형, 또는 규칙적인 치수 또는 불규칙적인 치수를 가진 다른 인지되는 입자 형태를 특징으로 하는 형태를 가질 수 있다. 몸체에 유용한 물질의 예는, 제한 없이, 유리; 아크릴, 폴리스티렌 또는 스티렌과 다른 물질의 공중합체, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리부틸렌, 폴리우레탄 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(Chefers사의 TEFLON®)과 같은 플라스틱; 아가로스 또는 세파로스와 같은 다당류 또는 가교된 다당류; 나일론; 나이트로셀룰로오스; 수지; 실리카 및 실리콘 및 변형된 실리콘을 포함하는 실리카계 물질; 탄소 섬유, 금속; 무기 유리; 광섬유 다발 또는 다양한 다른 폴리머를 포함한다.
본원에서 사용된 "헤테로아릴"은 고리 골격 내에 하나 이상의 헤테로원자, 즉, 이에 한정되는 것은 아니지만 질소, 산소 및 황을 포함하는 탄소 이외의 원소를 함유하는 방향족 고리 또는 고리 시스템(예, 2개의 인접 원자를 공유하는 2개 이상의 융합된 고리)을 지칭한다. 헤테로아릴이 고리 시스템인 경우, 시스템 내의 모든 고리는 방향족이다. 헤테로아릴기는 5-18개의 고리 구성원을 가질 수 있다.
본원에서 사용된 "헤테로사이클일"은 고리 골격 내에 적어도 하나의 헤테로 원자를 함유하는 비방향족 사이클릭 고리 또는 고리 시스템을 의미한다. 헤테로사이클일은 융합, 가교 또는 스파이로-연결 방식으로 함께 접합될 수 있다. 헤테로사이클일은, 고리 시스템에서 적어도 하나의 고리가 방향족이 아닌 한, 임의의 포화도를 가질 수 있다. 고리 시스템에서, 헤테로원자는 비방향족 또는 방향족 고리에 존재할 수 있다. 헤테로사이클일기는 3 내지 20개의 고리 구성원(즉, 탄소 원자 및 헤테로원자를 포함하여 고리 골격을 구성하는 원자의 수)을 가질 수 있다. 일부 예에서, 헤테로원자는 O, N 또는 S이다.
본원에서 사용된 용어 "하이드라진" 또는 "하이드라진일"은 -NHNH2기를 지칭한다.
본원에서 사용된 용어 "하이드라존" 또는 "하이드라존일"은
Figure pct00012
기(상기 식에서, Ra 및 Rb는, 본원에 정의된 바와 같이, 각각 독립적으로 수소, C1-6 알킬, C2-6 알켄일, C2-6 알카인일, C3-7 카보사이클일, C6-10 아릴, 5-10원 헤테로아릴 및 5-10원 헤테로사이클일로부터 독립적으로 선택된다)를 지칭한다.
본원에서 사용된 "하이드록시" 또는 "하이드록실"은 -OH기를 지칭한다.
본원에서 사용되는 용어 "간극 영역"은, 예를 들어, 함몰부를 분리하는 기판, 패턴화된 수지 또는 다른 지지체의 면적을 지칭한다. 예를 들어, 간극 영역은 어레이의 한 특징부를 어레이의 다른 특징부와 분리할 수 있다. 서로 분리되는 두 개의 특징부는 이산적일 수 있고, 즉 서로 물리적으로 접촉하지 않을 수 있다. 많은 예에서, 간극 영역은 연속적인 반면, 예를 들어 다른 연속적인 표면에 한정된 복수의 함몰부의 경우와 같이 함몰부는 불연속적이다. 다른 예에서, 간극 영역 및 특징부는 예를 들어 각각의 간극 영역에 의해 분리된 복수의 트렌치의 경우와 같이 불연속적이다. 간극 영역에 의해 제공되는 분리는 부분 또는 완전 분리일 수 있다. 간극 영역은 표면에 한정된 함몰부의 표면 물질과 다른 표면 물질을 가질 수 있다. 예를 들어, 함몰부는 그 내부에 폴리머 및 제 1 프라이머 세트를 가질 수 있고, 간극 영역에는 폴리머 및 제 2 프라이머 세트를 가질 수 있다. 다른 예를 들면, 어레이의 함몰부는 비드를 가질 수 있는 반면, 간극 영역은 비드를 갖지 않는다.
본원에서 사용된 "나이트릴 옥사이드"는 "RaC≡N+O-"기(여기서, Ra는 본원에 정의됨)를 의미한다. 나이트릴 옥사이드를 제조하는 예는 클로로아마이드-T로 처리에 의해, 또는 이미도일 클로라이드[RC(Cl)=NOH] 상에 염기의 작용을 통해, 또는 하이드록시아민 및 알데하이드 사이에 반응으로부터 알독심으로부터 제자리(in situ) 생성을 포함한다.
본원에 사용된 "나이트론"은
Figure pct00013
기(여기서, R1, R2 및 R3이 본원에 정의된 Ra 및 Rb 기 중 임의의 것일 수 있음)를 의미한다.
본원에 사용된 "뉴클레오타이드"는 질소 함유 헤테로사이클릭 염기, 당 및 하나 이상의 포스페이트기를 포함한다. 뉴클레오타이드는 핵산 서열의 모노머 단위이다. RNA에서, 당은 리보스이고, DNA에서, 당은 데옥시리보스, 즉 리보스에서 2' 위치에 존재하는 하이드록실기가 없는 당이다. 질소 함유 헤테로사이클릭 염기(즉, 핵염기)는 퓨린 염기 또는 피리미딘 염기일 수 있다. 퓨린 염기는 아데닌(A) 및 구아닌(G), 및 그의 변형된 유도체 또는 유사체를 포함한다. 피리미딘 염기는 시토신(C), 티민(T) 및 우라실(U), 및 그의 변형된 유도체 또는 유사체를 포함한다. 데옥시리보스의 C-1 원자는 피리미딘의 N-1 또는 퓨린의 N-9에 결합된다. 핵산 유사체는 임의의 포스페이트 골격, 당 또는 핵염기가 변경될 수 있다. 핵산 유사체의 예는, 예를 들어 펩타이드 핵산(PNA)과 같은 범용 염기 또는 포스페이트-당 골격 유사체를 포함한다.
"패턴화된 수지"는 함몰부를 한정할 수 있는 임의의 폴리머를 지칭한다. 수지 및 패턴화된 수지를 패턴화하기 위한 기술의 구체적인 예는 하기에 추가로 기술될 것이다. 본원에 개시된 일부 예에서, 패턴화된 수지는 블록 공중합체가 그 위로 자가-조립되도록 안내 템플릿으로서 작용할 수 있다. 폴리머를 "안내 템플릿"으로 만드는 특성의 구체적인 예는 하기에 추가로 기술될 것이다.
본원에 사용된 "프라이머"는 DNA 또는 RNA 합성의 출발점으로 역할하는 단일 스트랜드화된 핵산 서열(예, 단일 스트랜드 DNA 또는 단일 스트랜드 RNA)로 한정된다. 본원에서 증폭 프라이머로 지칭되는 일부 프라이머는 템플릿 증폭 및 클러스터 생성을 위한 출발점으로서 역할한다. 본원에서 서열화 프라이머로 지칭되는 다른 프라이머는 DNA 또는 RNA 합성의 출발점으로서 역할한다. 프라이머의 5' 말단은 폴리머의 작용기 또는 비드 표면의 커플링 반응을 허용하도록 변형될 수 있다. 프라이머 길이는 임의의 수의 염기 길이일 수 있고, 다양한 비-천연 뉴클레오타이드를 포함할 수 있다. 일 예에서, 서열화 프라이머는 10 내지 60개의 염기, 또는 20 내지 40개의 염기 범위의 짧은 스트랜드이다.
본원에 사용된 "스페이서층"은 두 구성성분을 함께 결합시키는 물질을 지칭한다. 일부 예에서, 스페이서층은 결합을 돕는 방사선 흡수 물질일 수 있거나, 또는 결합을 돕는 방사선 흡수 물질과 접촉될 수 있다.
"용매 어닐링" 또는 "용매 증기 어닐링"은 밀봉된 인클로저 내의 과량의 용매에 폴리머(예, 필름 또는 층 형태)를 노출시켜 폴리머 위에 포화 증기(즉, 용매 분위기)를 생성하는 것을 포함한다. 폴리머 필름 또는 층은 실온(예, 약 18℃ 내지 약 25℃)에서 또는 승온에서 유지될 수 있으며, 이는 폴리머가 팽창하여 그의 사슬 이동성을 증가시킨다.
용어 "기판"은 그 위에 다양한 구성요소(예, 폴리머, 프라이머 등)가 추가될 수 있는 구조물을 지칭한다. 기판은 웨이퍼, 패널, 직사각형 시트, 다이 또는 임의의 다른 적절한 구성일 수 있다. 기판는 일반적으로 강성이며 수성 액체에 불용성이다. 기판은 함몰부를 변형시키기 위해 사용되거나 함몰부에 존재하는 화학에 불활성일 수 있다. 예를 들어, 기판은 폴리머를 형성하고 프라이머를 부착시키는 등에 사용되는 화학에 불활성일 수 있다. 기판은 단일층 구조 또는 다층 구조(예, 지지체 및 지지체 상에 패턴화 수지를 포함함)일 수 있다. 적합한 기판의 예는 하기에 추가로 기술될 것이다.
"티올" 작용기는 -SH를 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "테트라진" 및 "테트라진일"은 4개의 질소 원자를 포함하는 6원 헤테로아릴기를 지칭한다. 테트라진은 선택적으로 치환될 수 있다.
본원에 사용된 "테트라졸"은 4개의 질소 원자를 포함하는 5원 헤테로사이클릭기를 지칭한다. 테트라졸은 선택적으로 치환될 수 있다.
동시적 페어드 - 엔드 판독 서열화를 위한 플로우 셀
본원에 개시된 플로우 셀의 예는 기판; 기판 상에 제 1 영역에 부착되는 제 1 프라이머 세트로서, 제 1 프라이머 세트는 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 포함하는 제 1 프라이머 세트; 및 기판 상에 제 2 영역에 부착된 제 2 프라이머 세트로서, 제 2 프라이머 세트는 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 포함하는 제 2 프라이머 세트를 포함한다.
적합한 기판의 예는 에폭시 실록산, 유리 및 변형 또는 작용화된 유리, 플라스틱(아크릴, 폴리스티렌 및 스티렌 및 기타 물질의 공중합체, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리부틸렌, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌(예: Chemours의 TEFLON®), 사이클릭올레핀/사이클로-올레핀 폴리머(COP)(예: Zeon의 ZEONOR®), 폴리이미드 등을 포함함), 나일론, 세라믹/세라믹 옥사이드, 실리카, 용융 실리카 또는 실리카-계 물질, 알루미늄 실리케이트, 실리콘 및 변형 실리콘(예: 붕소 도핑된 p+ 실리콘), 실리콘 질화물(Si3N4), 실리콘 산화물(SiO2), 탄탈륨 오산화물(Ta2O5) 또는 다른 탄탈륨 산화물(TaOx), 하프늄 산화물(HaO2), 탄소, 금속, 무기 유리 등을 포함한다. 기판은 또한 다층 구조일 수 있다. 다층 구조의 일부 예는 표면에 탄탈륨 산화물 또는 다른 세라믹 산화물의 코팅층을 갖는 유리 또는 실리콘을 포함한다. 다층 구조의 다른 예는 그 위에 패턴화된 수지를 갖는 기저의 지지체(예, 유리 또는 실리콘)를 포함한다. 다층 기판의 또 다른 예는 절연체 위의 실리콘(silicon-on-insulator, SOI) 기판을 포함할 수 있다.
일 예에서, 기판은 약 2mm 내지 약 300mm 범위의 직경, 또는 최대 약 10 피트(약 3 미터)까지의 가장 큰 치수를 가진 직사각형 시트 또는 패널을 가질 수 있다. 일 예에서, 기판은 약 200mm 내지 약 300mm 범위의 직경을 갖는 웨이퍼이다. 다른 예에서, 기판은 약 0.1mm 내지 약 10mm 범위의 폭을 갖는 다이이다. 예시적인 치수가 제공되었지만, 임의의 적합한 치수를 가진 기판이 사용될 수 있음이 이해되어야 한다. 다른 예를 들어, 직사각형 지지체인 패널이 사용될 수 있고, 이는 300mm 원형 웨이퍼보다 더 큰 표면적을 갖는다.
플로우 셀의 일부 예에서, 제 1 프라이머 세트는 기판 상에 제 1 영역에 부착되고, 제 2 프라이머 세트는 기판 상에 제 2 영역에 부착된다. 도 1a 내지 1d는 상이한 영역(14, 16)에 부착된 프라이머 세트(12A, 12A', 12B, 12B', 12C, 12C' 및 12D, 12D')의 상이한 구성을 도시한다.
각각의 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)는 비절단성 제 1 프라이머(18 또는 18') 및 절단성 제 2 프라이머(20 또는 20')를 포함하고; 각각의 제 2 프라이머 세트(12A', 12B', 12C' 및 12D')는 절단성 제 1 프라이머(19) 및 비절단성 제 2 프라이머(21)를 포함한다.
비절단성 제 1 프라이머(18 또는 18') 및 절단성 제 2 프라이머(20 또는 20')는 올리고 쌍이고, 예를 들어 비절단성 제 1 프라이머(18 또는 18')는 순방향 증폭 프라이머이고, 절단성 제 2 프라이머(20 또는 20')는 역방향 증폭 프라이머이거나, 또는 절단성 제 2 프라이머(20 또는 20')는 순방향 증폭 프라이머이고 비절단성 제 1 프라이머(18 또는 18')는 역방향 증폭 프라이머이다. 각 예의 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C 및 12D)에서, 절단성 제 2 프라이머(20 또는 20')는 절단 부위(22)를 포함하는 반면, 비절단성 제 1 프라이머(18 또는 18')는 절단 부위(22)를 포함하지 않는다.
절단성 제 1 프라이머(19 또는 19') 및 비절단성 제 2 프라이머(21 또는 21')은 또한 올리고 쌍이고, 예를 들어, 절단성 제 1 프라이머(19 또는 19')는 순방향 증폭 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머(21 또는 21')는 역방향 증폭 프라이머이거나, 또는 비절단성 제 2 프라이머(21 또는 21')는 순방향 증폭 프라이머이고 절단성 제 1 프라이머(19 또는 19')는 역방향 증폭 프라이머이다. 각 예의 제 2 프라이머 세트(12A', 12B', 12C' 및 12D')에서, 절단성 제 1 프라이머(19 또는 19')는 절단 부위(22' 또는 23)를 포함하는 반면, 비절단성 제 2 프라이머(21 또는 21')는 절단 부위(22' 또는 23)를 포함하지 않는다.
제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)의 비절단성 제 1 프라이머(18 또는 18') 및 제 2 프라이머 세트(12A', 12B', 12C', 12D')의 절단성 제 1 프라이머(19 또는 19')는, 절단성 제 1 프라이머(19 또는 19')가 뉴클레오타이드 서열 내로, 또는 뉴클레오타이드 서열에 부착된 링커(24') 내로 도입된 절단 부위(22' 또는 23)을 포함한다는 점을 제외하고는 동일한 뉴클레오타이드 서열을 갖는다(예, 둘 모두 순방향 증폭 프라이머이다)는 것이 이해되어야 한다. 유사하게, 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)의 절단성 제 2 프라이머(20 또는 20') 및 제 2 프라이머 세트(12A', 12B', 12C' 및 12D')의 비절단성 제 2 프라이머(21 또는 21')는, 절단성 제 2 프라이머(20 또는 20')가 뉴클레오타이드 서열 또는 뉴클레오타이드 서열에 부착된 링커(24)에 도입된 절단 부위(22)를 포함하는 것을 제외하고는 동일한 뉴클레오타이드 서열을 갖는다(예, 둘 모두 역방향 증폭 프라이머이다).
제 1 프라이머(18 및 19 또는 18' 및 19')가 순방향 증폭 프라이머인 경우, 제 2 프라이머(20 및 21 또는 20' 및 21')는 역방향 프라이머이고, 그 반대도 마찬가지임이 이해되어야 한다.
비절단성 프라이머(18, 21 또는 18', 21')의 예는 P5 및 P7 프라이머를 포함하고, 이의 예는 서열화를 위해 Illumina Inc.에 의해 시판되는 상업용 플로우 셀의 표면에, 예를 들어 HISEQTM, HISEQXTM, MISEQTM, MISEQDXTM, MINISEQTM, NEXTSEQTM, NEXTSEQDXTM, NOVASEQTM, ISEQTM, GENOME ANALYZERTM 및 기타 계측기 플랫폼에서 사용된다. P5 및 P7 프라이머는 포획 및/또는 증폭 목적을 위한 범용 서열을 갖는다. 한 예에서, P5 및 P7 프라이머는 다음을 포함한다:
P5: 5' → 3'
AATGATACGGCGACCACCGA(SEQ. ID. NO. 1)
P7: 5' → 3'
CAAGCAGAAGACGGCATACGA(SEQ. ID. NO. 2)
P5 및 P7 프라이머는 절단 부위(22, 22', 23)를 포함하지 않기 때문에 비절단성 프라이머(18, 21 또는 18', 21')이다. 임의의 적합한 범용 서열은 비절단성 프라이머(18, 21 또는 18', 21')로서 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
절단성 프라이머(19, 20 또는 19', 20')의 예는, 개별적인 핵산 서열(예, 도 1a 및 1c), 또는 절단성 프라이머(19, 20 또는 19', 20')를 개별적인 영역(16, 14)으로 부착하는 링커(24', 24)(도 1b 및 1d)로 도입된 개별적인 절단 부위(22, 22', 23)를 갖는 P5 및 P7(또는 다른 범용 서열) 프라이머를 포함한다. 적합한 절단 부위(22, 22', 23)의 예는 효소적으로 절단성 핵염기 또는 화학적으로 절단성 핵염기, 변형된 핵염기 또는 링커(예, 핵염기 사이)를 포함한다. 효소적으로 절단성 핵염기는 글리코실라제 및 엔도뉴클레아제와의 반응, 또는 엑소뉴클레아제와의 반응에 의해 절단되기 쉽다. 절단성 핵염기의 하나의 구체적인 예는 데옥시우라실(dU)이며, 이는 USER 효소에 의해 표적화될 수 있다. 일 예에서, 우라실 염기는 P5 프라이머(P5U) 또는 P7 프라이머(P7U)의 3' 말단으로부터 7번째 염기 위치에 도입될 수 있다. 다른 기본 부위도 사용될 수 있다. 화학적으로 절단성 핵염기, 변형된 핵염기 또는 링커의 예는 비시날(vicinal) 다이올, 다이설파이드, 실란, 아조벤젠, 광절단성기, 알릴 T(알릴 작용기를 갖는 티민 뉴클레오타이드 유사체), 알릴 에테르 또는 아지도 작용성 에테르를 포함한다.
각 프라이머 세트(12A 및 12A' 또는 12B 및 12B' 또는 12C 및 12C' 또는 12D 및 12D')는 기판 상에 개별적인 영역(14 또는 16)에 부착된다. 일부 예에서, 영역(14, 16)은 동일한 표면 화학을 가지며, 본원에 제시된 임의의 기술이 영역(14) 상에 한 프라이머 세트(18, 20 또는 18', 20'), 및 영역(16) 상에 다른 프라이머 세트(19, 21 또는 19', 21')을 그래프팅하기 위해 사용될 수 있다. 다른 예에서, 영역(14 또는 16)은 개별적인 프라이머(18, 20 또는 18', 20' 또는 19, 21 또는 19', 21')와 선택적으로 반응할 수 있는 상이한 표면 화학(예, 작용기)을 포함한다. 이들 다른 예에서, 제 1 영역(14)은 제 1 작용기를 갖고, 제 2 영역(16)은 제 1 작용기와는 다른 제 2 작용기를 갖는다.
언급된 바와 같이, 도 1a 내지 1d는 상이한 영역(14, 16)에 부착된 프라이머 세트(12A, 12A', 12B, 12B', 12C' 및 12D, 12D')의 상이한 구성을 도시한다. 더욱 구체적으로, 도 1a 내지 1d는 사용될 수 있는 프라이머(18, 20 및 19, 21 또는 18', 20' 및 19', 21')의 상이한 구성을 도시한다.
도 1a에 도시된 예에서, 프라이머 세트(12A 및 12A')의 프라이머(18, 20 및 19, 21)는 예를 들어 링커(24, 24') 없이 영역(14 및 16)에 직접 부착된다. 영역(14)은 프라이머(18, 20)의 5' 말단에 말단기를 고정시킬 수 있는 표면 작용기를 가질 수 있다. 유사하게, 영역(16)은 프라이머(19, 21)의 5' 말단에 말단기를 고정시킬 수 있는 표면 작용기를 가질 수 있다. 일 예에서, 영역(14)과 프라이머(18, 20) 사이의 고정화 화학 및 영역(16)과 프라이머(19, 21) 사이의 고정화 화학은 프라이머(18, 20 또는 19, 21)가 선택적으로 바람직한 영역(14 또는 16)에 부착되도록 상이할 수 있다. 다른 예에서, 고정화 화학은 영역(14, 16) 및 개별적인 프라이머(18, 20 또는 19, 21)에 대해 동일할 수 있고, 패턴화 기술은 사용되어 하나의 프라이머 세트(12A, 12A')를 한 번에 그래프팅할 수 있다. 또 다른 예에서, 영역(14, 16)을 형성하기 위해 적용된 물질은 개별적인 프라이머(18, 20 또는 19, 21)가 그에 사전-그래프팅될 수 있고, 따라서 고정화 화학은 동일하거나 상이할 수 있다.
이 예에서, 고정화는 개별적인 프라이머(18 및 20 또는 19 및 21)의 5' 말단에서 개별적인 영역(14 또는 16)으로 단일 지점 공유 부착에 의한 것일 수 있다. 당업계에 공지된 임의의 적합한 공유 부착 수단이 영역(14 또는 16)에서 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 종결된 프라이머의 예는 알카인 종결된 프라이머, 테트라진 종결된 프라이머, 아지도 종결된 프라이머, 아미노 종결된 프라이머, 에폭시 또는 글리시딜 종결된 프라이머, 티오포스페이트 종결된 프라이머, 티올 종결된 프라이머, 알데하이드 종결된 프라이머, 하이드라진 종결된 프라이머, 포스포르아마이다이트 종결된 프라이머, 및 트라이아졸린디온 종결된 프라이머를 포함한다. 일부 구체적인 예에서, 숙신이미딜(NHS) 에스테르 종결된 프라이머는 영역(14 및/또는 16)의 표면에서 아민과 반응될 수 있거나, 또는 알데하이드 종결된 프라이머는 영역(14 및/또는 16) 표면의 하이드라진과 반응될 수 있거나, 또는 알카인 종결된 프라이머는 영역(14 및/또는 16)의 표면에서 아지드와 반응될 수 있거나, 또는 아지드 종결된 프라이머는 영역(14 및/또는 16)의 표면에서 알카인 또는 DBCO(다이벤조사이클로옥타인)와 반응할 수 있거나, 또는 아미노 종결된 프라이머는 영역(14 및/또는 16)의 표면에서 활성화된 카복실레이트기 또는 NHS 에스테르와 반응될 수 있거나, 또는 티올 종결된 프라이머는 영역(14 및/또는 16)의 표면에서 알킬화 반응물(예, 아이오도아세트아민 또는 말레이미드)와 반응될 수 있거나, 또는 포스포르아미다이트 종결된 프라이머는 영역(14 및/또는 16)의 표면에서 티오 에테르와 반응될 수 있거나, 또는 비오틴-변형된 프라이머는 영역(14 및/또는 16)의 표면에서 스트렙타비딘과 반응될 수 있다.
또한, 도 1a에 도시된 예에서, 각각의 절단성 프라이머(20, 19)의 절단 부위(22, 22')는 프라이머(20, 19)의 서열에 도입된다. 이 예에서, 동일한 유형의 절단 부위(22, 22')가 개별적인 프라이머 세트(12A, 12A')의 절단성 프라이머(20, 19)에서 사용된다. 예로서, 절단 부위(22, 22')는 우라실 염기이고, 절단성 프라이머(20, 19)는 P5U 및 P7U이다. 이 예에서, 올리고 쌍(18, 20)의 비절단성 프라이머(18)는 P7일 수 있고, 올리고 쌍(19, 21)의 비절단성 프라이머(21)는 P5일 수 있다. 따라서, 이 예에서, 제 1 프라이머 세트(12A)는 P7, P5U를 포함하고, 제 2 프라이머 세트(12A')는 P5, P7U를 포함한다. 프라이머 세트(12A, 12A')는 반대되는 선형화 화학을 가지며, 이는 증폭, 클러스터 생성 및 선형화 후에 하나의 영역(14 또는 16) 상에 순방향 템플릿 스트랜드를 형성하고 다른 영역(16 또는 14)에 역방향 스트랜드를 형성할 수 있게 한다.
도 1b에 도시된 예에서, 프라이머 세트(12B 및 12B')의 프라이머(18', 20' 및 19', 21')는 예를 들어 링커(24, 24')를 통해 영역(14 및 16)에 부착된다. 영역(14)은 프라이머(18', 20')의 5' 말단에서 링커(24)를 고정시킬 수 있는 표면 작용기를 가질 수 있다. 유사하게, 영역(16)은 프라이머(19', 21')의 5' 말단에서 링커(24')를 고정시킬 수 있는 표면 작용기를 가질 수 있다. 일 예에서, 영역(14) 및 링커(24)에 대한 고정화 화학 및 영역(16) 및 링커(24')에 대한 고정화 화학은, 프라이머(18', 20' 또는 19', 21')가 원하는 영역(14 또는 16)으로 선택적으로 그래프팅되도록 상이할 수 있다. 다른 예에서, 고정화 화학은 영역(14, 16) 및 링커(24, 24')에 대해 동일할 수 있고, 본원에 개시된 임의의 적합한 기술을 사용하여 하나의 프라이머 세트(12B, 12B')를 한 번에 그래프팅할 수 있다. 또 다른 예에서, 영역(14, 16)을 형성하기 위해 적용되는 물질은 그에 사전-그래프팅되는 개별적인 프라이머(18', 20'및 19', 21')를 가질 수 있으며, 따라서 고정화 화학은 동일하거나 상이할 수 있다. 적합한 링커(24, 24')의 예는 핵산 링커(예, 10개 이하의 뉴클레오타이드) 또는 비-핵산 링커, 예컨대 폴리에틸렌 글리콜 사슬, 알킬기 또는 탄소 사슬, 비시날 다이올을 갖는 지방족 링커, 펩타이드 링커 등을 포함할 수 있다. 핵산 링커의 예는 다른 뉴클레오타이드가 또한 사용될 수 있지만, 폴리T 스페이서이다. 일 예에서, 스페이서는 6T 내지 10T 스페이서이다. 다음은 비-핵산 링커를 포함하는 뉴클레오타이드의 일부 예이다(여기서, B는 핵염기이고, "oligo(올리고)"는 프라이머이다):
Figure pct00014
도 1b에 도시된 예에서, 프라이머(18', 19')는 동일한 서열 및 동일하거나 상이한 링커(24, 24')를 갖는다. 프라이머(18')는 비절단성 반면, 프라이머(19')는 링커(24')로 도입된 절단 부위(22')를 포함한다. 또한 이 예에서, 프라이머(20', 21')는 동일한 서열(예, P7) 및 동일하거나 상이한 링커(24, 24')를 갖는다. 프라이머(21')는 절단 불가능하고, 프라이머(20')는 링커(24)에 도입된 절단 부위(22)를 포함한다. 동일한 유형의 절단 부위(22, 22')는 각각의 절단성 프라이머(20', 19')의 링커(24, 24')에서 사용된다. 예로서, 절단 부위(22, 22')는 핵산 링커(24, 24')에 도입된 우라실 염기일 수 있다. 프라이머 세트(12B, 12B')는 반대되는 선형화 화학을 가지며, 이는 증폭, 클러스터 생성 및 선형화 후, 순방향 템플릿 스트랜드가 하나의 영역(14 또는 16)에 형성되고 역방향 스트랜드가 다른 영역(16 또는 14)에 형성될 수 있게 한다.
도 1c에 도시된 예는, 상이한 유형의 절단 부위(22, 23)가 개별적인 프라이머 세트(12C, 12C')의 절단성 프라이머(20, 19)에 사용되는 것을 제외하고는, 도 1a에 도시된 예와 유사하다. 예로서, 2개의 상이한 효소적 절단 부위가 사용될 수 있거나, 2개의 상이한 화학적 절단 부위가 사용될 수 있거나, 하나의 효소적 절단 부위 및 하나의 화학적 절단 부위가 사용될 수 있다. 개별적인 절단성 프라이머(20, 19)에 사용될 수 있는 상이한 절단 부위(22, 23)의 예는 비시날 다이올, 우라실, 알릴 에테르, 다이설파이드, 제한 효소 부위 및 8-옥소구아닌의 임의의 조합을 포함한다.
도 1d에 도시된 예는, 상이한 유형의 절단 부위(22, 23)가 개별적인 프라이머 세트(12D, 12D')의 절단성 프라이머(20', 19')에 부착된 링커(24, 24')에 사용되는 것을 제외하고는, 도 1b에 도시된 예와 유사하다. 절단성 프라이머(20, 19)에 부착된 링커(24, 24')에서 개별적인 사용될 수 있는 상이한 절단 부위(22, 23)의 예는 비시날 다이올, 우라실, 알릴 에테르, 다이설파이드, 제한 효소 부위 및 8-옥소구아닌의 임의의 조합을 포함한다.
도 1a 내지 1d에 도시된 임의의 예에서, 영역(14, 16)으로 프라이머(18, 20 및 19, 21 또는 18', 20' 및 19', 21')의 부착은 그의 동족 템플릿에 어닐링하기 위해 프라이머(18, 20 및 19, 21 또는 18', 20' 및 19', 21')의 템플릿-특이적 부분, 및 프라이머 연장을 위한 3'-하이드록시기를 자유롭게 남긴다.
영역(14, 16)은 거기에 부착된 서로 다른 프라이머 세트(12A, 12A' 또는 12B, 12B' 또는 12C, 12C' 또는 12D, 12D')를 가지는 기판 상에 다른 영역을 나타낸다. 영역(14, 16)은 상이한 작용기를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 상이한 작용기는 기판의 표면 작용기 또는 기판의 표면에 도입된 작용기이거나, 또는 기판 상에 증착되는 다른 구성성분(예, 폴리머층, 비드 등)의 작용기일 수 있다.
일부 예에서, 영역(14, 16)은 화학적으로 동일하며, 본원에 개시된 임의의 기술을 사용하여 개별적인 세트(12A 및 12A', 또는 12B 및 12B', 또는 12C 및 12C', 또는 12D 및 12D')의 프라이머(18, 20 및 19, 21 또는 18', 20' 및 19', 21')를 개별적인 영역(14, 16)에 순차적으로 부착할 수 있다.
영역(14, 16)이 화학적으로 동일한 하나의 예에서, 두 영역(14, 16)은 동일한 폴리머층을 포함한다. 폴리머층은 액체 및 기체에 투과성인 반-강성 폴리머 물질일 수 있다. 폴리머층의 예는 아크릴아마이드 공중합체, 예컨대 폴리(N-(5-아지도아세트아마이딜펜틸)아크릴아마이드-코-아크릴아마이드, PAZAM을 포함한다. PAZAM 및 일부 다른 형태의 아크릴아마이드 공중합체는 하기 화학식(I)로 표시된다:
Figure pct00015
상기 식에서,
RA는 아지도, 선택적으로 치환된 아미노, 선택적으로 치환된 알켄일, 선택적으로 치환된 하이드라존, 선택적으로 치환된 하이드라진, 카복실, 하이드록시, 선택적으로 치환된 테트라졸, 선택적으로 치환된 테트라진, 나이트릴 옥사이드, 나이트론 및 티올로 이루어진 그룹으로부터 선택되고;
RB는 H 또는 선택적으로 치환된 알킬이고;
RC, RD 및 RE는 독립적으로 H 및 선택적으로 치환된 알킬로 이루어진 그룹으로부터 선택되고;
각각의 -(CH2)p-는 선택적으로 치환될 수 있고;
p는 1 내지 50 범위의 정수이고;
n은 1 내지 50,000 범위의 정수이고; 및
m은 1 내지 100,000 범위의 정수이다.
당업자는 화학식(I)에서의 반복하는 "n" 및 "m" 특징의 배열이 대표적이며, 모노머 서브유닛은 폴리머 구조(예, 랜덤, 블록, 패턴 또는 이들의 조합)에서 임의의 순서로 존재할 수 있음을 인식할 것이다.
PAZAM의 분자량은 약 10 kDa 내지 약 1500 kDa의 범위일 수 있거나, 특정 예에서 약 312 kDa일 수 있다.
일부 예에서, PAZAM은 선형 폴리머이다. 일부 다른 예에서, PAZAM은 약하게 가교된 폴리머이다.
다른 예에서, 폴리머(26)는 화학식(I)의 변형일 수 있다. 일 예에서, 아크릴아마이드 단위는 N,N-디메틸아크릴아마이드(
Figure pct00016
)로 대체될 수 있다. 이 예에서, 화학식(I)의 아크릴아마이드 단위는
Figure pct00017
로 대체될 수 있고, 여기서 RD, RE, 및 RF는 각각 H이고, RG 및 RH는 각각 메틸기(아크릴아마이드의 경우와 같이 H 대신)이다. 이 예에서, q는 1 내지 100,000 범위의 정수일 수 있다. 다른 예로, 아크릴아마이드 단위 이외에 N,N-디메틸아크릴아마이드가 사용될 수 있다. 이 예에서, 화학식(I)은
Figure pct00018
를 포함할 수 있고, 반복하는 "n" 및 "m" 특징 이외에, 여기서 RD, RE, 및 RF 는 각각 H이며, RG 및 RH는 각각 메틸기이다. 이 예에서, q는 1 내지 100,000 범위의 정수일 수 있다.
다른 예시적인 폴리머로서, 화학식(I)의 반복 "n" 특징은 화학식(II)를 갖는 헤테로사이클릭 아지도기를 포함하는 모노머로 대체될 수 있다 :
Figure pct00019
(II)
상기 식에서, R1은 H 또는 C1-C4 알킬이고; R2는 H 또는 C1-C4 알킬이고; L은 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 그룹으로부터 선택된 2 내지 20개의 원자 및 탄소 상의 10개의 임의적 치환기 및 사슬 내의 임의의 질소 원자를 갖는 선형 사슬을 포함하는 링커이고; E는 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1 내지 4개의 원자, 및 탄소 상의 임의의 치환기 및 사슬 내의 임의의 질소 원자를 포함하는 선형 사슬이고; A는 N에 부착된 H 또는 C1-C4 알킬을 갖는 N 치환된 아마이드이고; 및 Z는 질소 함유 헤테로사이클이다. Z의 예는 단일 사이클릭 구조 또는 융합 구조로서 존재하는 5 내지 10개의 고리 구성원을 포함한다.
또 다른 예로서, 폴리머는 화학식(III) 및 화학식(IV) 각각의 반복 단위를 포함할 수 있다:
Figure pct00020
(III) 및
Figure pct00021
(IV)
상기 식에서, 각각의 R1a, R2a, R1b 및 R2b는 각각 독립적으로 수소, 임의로 치환된 알킬 또는 임의로 치환된 페닐로부터 선택되고; 각각의 R3a 및 R3b는 독립적으로 수소, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 페닐 또는 임의로 치환된 C7-C14 아르알킬로부터 선택되고; 각각의 L1 및 L2는 임의로 치환된 알킬렌 링커 또는 임의로 치환된 헤테로 알킬렌 링커로부터 독립적으로 선택된다.
다른 분자가 작용화되어 제 1 및 제 2 프라이머 세트(12A, 12A' 또는 12B, 12B' 또는 12C, 12C' 또는 12D, 12D')와 상호작용하는 한, 다른 분자가 폴리머층을 형성하는데 사용될 수 있음이 이해되어야 한다. 적합한 폴리머층의 다른 예는 아가로스와 같은 콜로이드 구조를 갖는 것들; 또는 젤라틴과 같은 폴리머 메쉬 구조; 또는 폴리아크릴아마이드 폴리머 및 공중합체, 실란 프리 아크릴아마이드(SFA), 또는 SFA의 아지도분해된 버전과 같은 가교 폴리머 구조일 수 있다. 적합한 폴리아크릴아마이드 폴리머의 예는 아크릴아마이드 및 아크릴산 또는 비닐기를 함유하는 아크릴산으로부터, 또는 [2+2] 광-사이클로첨가 반응을 형성하는 모노머로부터 합성될 수 있다. 적합한 폴리머층의 또 다른 예는 아크릴아마이드 및 아크릴레이트의 혼합 공중합체를 포함한다. 스타 폴리머, 스타-형 또는 스타-블록 폴리머, 덴드리머 등과 같은 분지형 폴리머가 사용될 수도 있다.
다른 예에서, 영역(14, 16)은 화학적으로 다르다. 예를 들어, 영역(14)은 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)의 프라이머(18, 20 또는 18', 20')를 고정화할 수 있는 표면 작용기를 가질 수 있고, 영역(16)은 제 2 프라이머 세트(12A', 12B', 12C', 12D')의 프라이머(19, 21 또는 19', 21')을 고정화할 수 있는 상이한 표면 작용기를 가질 수 있다.
영역(14, 16)이 화학적으로 다른 일 예에서, 블록 공중합체가 사용된다. 이 예에서, 블록 공중합체는 2개의 상이한 블록을 포함하는데, 하나는 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)의 프라이머(18, 20 또는 18', 20')에 부착될 수 있는 프라이머-그래프팅 작용기를 갖고, 다른 것은 제 2 프라이머 세트(12A', 12B', 12C', 12D')의 프라이머(19, 21 또는 19', 21')에 부착될 수 있는 프라이머-그래프팅 작용기를 갖는다. 프라이머-그래프팅 작용기의 예는 아지드/아지도, 임의로 치환된 아미노, 임의로 치환된 알켄일, 알데하이드, 임의로 치환된 하이드라존, 임의로 치환된 하이드라진, 임의로 치환된 하이드라진, 카복실, 하이드록시, 임의로 치환된 테트라졸, 임의로 치환된 테트라진, 나이트릴 옥사이드, 나이트론, 티올 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
화학적으로 상이한 영역(14, 16)의 다른 예는 금 및 PAZAM, 금 및 알루미늄, 2개의 상이한 표면 작용기(예, 아지드 및 아민)를 갖는 실란, 금 상에 티올 자가-조립 단층 및 알루미늄 또는 하프늄 옥사이드 상에 포스포네이트 자가-조립 단층, SiO2 및 Ta2O5, 에폭시 및 Ta2O5, 아지드기를 포함하는 제 1 폴리머 및 아민기를 포함하는 제 2 폴리머, SiO2 및 구리, 또는 에폭시 및 구리를 포함한다. 여러 예가 제공되었지만, 화학적으로 다른 영역(14, 16)의 다른 조합이 사용될 수 있음이 이해되어야 한다.
영역(14, 16)은 또한 상이한 물리적 구성을 가질 수 있다. 도 2 내지 도 6b는 이들 구성의 상이한 예를 도시한다. 이들 예에서, 기판(26)은 유리, 실리콘 등과 같은 단일층/물질로서 도시된다. 그러나 다층 기판이 임의의 이들 예시적인 구성과 함께 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 임의의 이들 예는 지지체 및 지지체 상에 형성된 패턴화된 수지를 포함할 수 있다.
도 2는 영역(14, 16)이 기판(26)의 표면(S)의 상이한 영역에 위치되는 예를 도시한다.
도 2에 도시된 예를 만들기 위한 하나의 예시적인 방법이 도 26a 내지 26h에 도시된다. 프라이머 세트(12A, 12A' 또는 12B, 12B' 또는 12C, 12C' 또는 12D, 12D')는 본 명세서 전체에 걸쳐 언급되어 있지만, 명확성을 위해 나타내지 않았다.
도 26a에 도시된 바와 같이, 제 1 작용화된 층(60)은 기판(26) 상에 적용된다. 제 1 작용화된 층(60)은 폴리머(PAZAM), 실란, 금속(금, 알루미늄 등) 또는 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)에 부착될 수 있는 작용기를 갖는 임의의 다른 물질일 수 있다. 제 1 작용화된 층(60)은 본원에 기술된 임의의 기술을 사용하여 증착될 수 있다.
사용되는 제 1 작용화된 층(60)에 따라, 기판(26)은 실란화 또는 플라즈마 애싱을 사용하여 활성화되어 제 1 작용화된 층(60)과 반응할 수 있는 표면기를 생성할 수 있다. 실란화 및 플라즈마 애싱의 예는 도 13a와 관련하여 더 상세하게 기술된다. 이어서, 제 1 작용화된 층(60)은 본원에 기술된 임의의 기술을 사용하여 증착될 수 있다. 사용된 물질에 따라, 제 1 작용화된 층(60)도 경화될 수 있다.
도 26b 및 26c에서, 제 1 작용화된 층(60)은 이어서 패턴화되어 포토레지스트(62)에 의해 커버된 제 1 작용화된 영역(영역(14))을 형성한다. 예에서, 포토레지스트(62)는 네거티브 포토레지스트이다(노출된 영역은 불용성이 된다). 적합한 네거티브 포토레지스트의 예는 에폭시-계 SU-8 포토레지스트(Microchemicals에서 이용가능)를 포함한다. 포토레지스트(62)는 제 1 작용화된 층(60)에 적용되고, 특정 파장의 광에 선택적으로 노출되어 불용성 영역(62에 도시됨)을 형성하고, 현상 용액에 노출되어 가용성 부분을 제거한다. 다른 예에서, 포토레지스트(62)는 포지티브 포토레지스트(노출 영역이 가용성이 됨)이다. 적합한 포지티브 포토레지스트의 예는 MICROPOSIT® S1800 시리즈 또는 AZ® 1500 시리즈를 포함하고, 이들 둘 다는 Microchemicals에서 입수할 수 있다. 포토레지스트(62)는 기판(26)에 적용되고, 특정 영역의 광에 선택적으로 노출되어 가용성 영역을 형성하고, 현상 용액에 노출되어 용해성 부분을 제거하고, 불용성 영역을 남긴다(62에 도시됨). 다른 예에서, 포토레지스트(62)는 패턴화되어 영역(예, 62)을 형성하는 나노임프린트 리소그래피 수지로 대체될 수 있다.
도 26c에 도시된 바와 같이, 이어서 제 1 작용화된 층(60)의 노출된 부분들(예, 포토레지스트(62)에 의해 커버되지 않은 것들)은, 예를 들어 에칭 또는 다른 적절한 기술을 통해 제거될 수 있다.
도 26d에 도시된 바와 같이, 이어서 제 2 작용화된 층(64)은 임의의 적절한 증착 기술을 사용하여 포토레지스트(62) 상에 및 기판(26)의 부분(예, 노출된 표면(S)) 상에 적용된다. 사용된 물질에 따라, 제 2 작용화된 층(64)이 또한 경화될 수 있다.
도 26e에 도시된 바와 같이, 이어서 포토레지스트(62)가 리프팅-오프될 수 있으며, 이로 인해 그 위에 임의의 제 2 작용화된 층(64)도 제거된다.
도 26f 및 26g에서, 제 2 작용화된 층(64)의 일부가 제거된다. 부분을 제거하기 위해, 제 2 포토레지스트(62')가 적용되고, 노출되고, 현상되어, 불용성 영역(62'에 도시됨)이 제 1 작용화된 영역(14) 및 i) 제 1 작용화된 영역(14)에 근접하고, ii) 제 2 작용화된 층(64)이 되는 제 2 작용화된 층(64)의 바람직한 부분을 덮게 한다. 포토레지스트(62')가 일단 형성되면, 제 2 작용화된 층(64)의 노출된 부분들(예, 포토레지스트(62')에 의해 커버되지 않은 것들)은 이어서, 예를 들어 에칭 또는 다른 적절한 기술을 통해 제거될 수 있다.
도 26h에 도시된 바와 같이, 포토레지스트(62')는 그 후 리프팅-오프될 수 있고, 이는 제 1 및 제 2 작용화된 영역(14, 16)을 노출시킨다.
일부 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')(도 26a 내지 26h에 도시되지 않음)는 제 1 작용화된 층(60)에 사전-그래프팅될 수 있고, 따라서 제 1 작용화된 영역(14)에 부착될 수 있다. 유사하게, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')(도 26a 내지 26h에 도시되지 않음)는 제 2 작용화된 층(64)에 사전-그래프팅될 수 있고, 따라서 제 2 작용화된 영역(16)에 부착될 수 있다. 이들 예에서, 추가적인 프라이머 그래프팅이 수행되지 않는다.
다른 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 제 1 작용화된 층(60)에 사전-그래프팅되지 않는다. 이들 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 제 1 작용화된 층(60)이 적용된 후(예, 도 26a에서)에 그래프팅될 수 있다. 영역(14, 16)이 다른 작용기를 갖는 경우, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 영역(16)의 표면 작용기로 그래프팅하지 않을 것이기 때문에 방법의 마지막에서(예, 도 26h에서) 그래프팅될 수 있다.
유사하게, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 제 2 작용화된 층(64)에 사전-그래프팅되지 않을 수 있다. 이들 예에서, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 제 2 작용화된 층(64)이 적용된 후(예, 도 26d에서)에 그래프팅될 수 있다. 영역(14, 16)이 다른 작용기를 갖는 경우, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 영역(14)의 표면 작용기에 그래프트하지 않을 것이기 때문에 방법의 마지막에(예, 도 26h에서) 그래프팅될 수 있다.
방법 동안 그래프팅이 수행될 때, 그래프팅은 (예, 일시적으로 결합된 리드를 사용하여) 증착을 통한 플로우, 덩크 코팅, 스프레이 코팅, 퍼들 분산에 의해, 또는 영역(14)에 프라이머(18, 20 또는 18', 20')를 부착시키거나, 영역(16)에 프라이머(19, 21 또는 19', 21')를 부착시킬 것인 다른 적합한 방법에 의해 달성된다. 각각의 이들 예시적인 기술은 프라이머 용액 또는 혼합물을 이용할 수 있고, 이는 프라이머(18, 20 또는 18', 20', 19, 21 또는 19', 21'), 물, 완충제 및 촉매를 포함할 수 있다. 임의의 그래프팅 방법으로, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 영역(14)의 반응성 기와 반응하거나 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 영역(16)의 반응성 기와 반응하며, 기판(26)에 대한 친화도를 가지지 않는다.
도 26a 내지 26h에 도시되지 않지만, 이 예시적인 방법은 제 1 작용화된 영역(14) 상에 제 1 자가-조립된 단층(SAM)을 증착하는 단계 및 제 2 작용화된 영역(16) 상에 제 2 자가-조립된 단층(SAM)을 증착하는 단계를 더 포함할 수 있다. 한 예에서, 영역(14)은 금이고, 제 1 SAM은 금에 부착할 수 있는 티올기 및 프라이머(18, 20 또는 18', 20')에 부착될 수 있는 아지드기를 포함한다. 다른 예에서, 영역(16)은 하프늄 옥사이드 또는 알루미늄 옥사이드이고, 제 2 SAM은 하프늄 옥사이드 또는 알루미늄 옥사이드에 부착될 수 있는 포스포네이트기 및 프라이머(19, 21 또는 19', 21')에 부착될 수 있는 아민기를 포함한다. 자가-조립 단층을 사용하는 예에서, 프라이머 세트(12A, 12A' 또는 12B, 12B' 또는 12C, 12C' 또는 12D, 12D')는 SAMS가 형성된 후에 그래프팅된다.
도 2에 도시된 예를 만들기 위한 다른 예시적인 방법이 도 27a 내지 27f에 도시된다. 프라이머 세트(12A, 12A' 또는 12B, 12B' 또는 12C, 12C' 또는 12D, 12D')가 본 명세서 전체에 걸쳐 언급되어 있지만, 명확성을 위해 나타내지 않았다.
도 27a에 도시된 바와 같이, 제 1 포토레지스트(62)가 기판(26) 상에 적용되어 제 1 기판 부분(66)이 노출된 상태로 유지되게 한다. 이 예에서, 포토레지스트(62)는 포지티브 포토레지스트(노출 영역이 가용성이 됨) 또는 네거티브 포토레지스트(노출 영역이 불용성이 됨)일 수 있다. 포토레지스트(62)는 또한 영역(예, 62)을 형성하기 위해 패턴화되는 나노임프린트 리소그래피 수지로 대체될 수 있다.
도 27b에 도시된 바와 같이, 제 1 작용화된 층(60)은 본원에 기술된 임의의 기술을 사용하여 포토레지스트(62) 상에 및 제 1 기판 부분(66) 상에 증착될 수 있다. 일부 예에서, 제 1 작용화된 층(60)도 경화될 수 있다.
도 27c에 도시된 바와 같이, 포토레지스트(62)는 그 후 리프팅-오프될 수 있으며, 이는 또한 그 위에 임의의 제 1 작용화된 층(60)을 제거한다. 이것은 기판 표면(S) 상에 형성된 영역(14)을 남긴다.
제 2 포토레지스트(62')는 적용되고, 노출되고, 현상되어, 제 1 작용화된 영역(14)에 인접한 제 2 기판 부분(68)을 제외하고, 불용성 영역(62'에 도시됨)이 제 1 작용화된 영역(14) 및 기판(26)을 커버하게 한다.
도 27e에 도시된 바와 같이, 이어서 제 2 작용화된 층(64)은 임의의 적합한 증착 기술을 사용하여 적용되고, 일부 경우에는 포토레지스트(62') 상에서 및 제 2 기판 부분(68) 상에서 경화된다.
도 27f에 도시된 바와 같이, 포토레지스트(62')는 그 후 리프팅-오프될 수 있고, 이는 그 위에 임의의 제 2 작용화된 층(64)을 제거한다. 이것은 제 1 및 제 2 작용화된 영역(14, 16)을 노출시킨다.
일부 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')(도 27a 내지 27f에 도시되지 않음)는 제 1 작용화된 층(60)에 사전-그래프팅될 수 있고, 따라서 제 1 작용화된 영역(14)에 부착될 수 있다. 유사하게, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')(도 27a 내지 27f에 도시되지 않음)는 제 2 작용화된 층(64)에 사전-그래프팅될 수 있고, 따라서 제 2 작용화된 영역(16)에 부착될 수 있다. 이들 예에서, 추가적인 프라이머 그래프팅이 수행되지 않는다.
다른 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 제 1 작용화된 층(60)에 사전-그래프팅되지 않는다. 이들 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 제 1 작용화된 층(60)이 적용된 후(예, 도 27b 또는 27c에서)에 그래프팅될 수 있다. 영역(14, 16)이 상이한 작용기를 갖는 경우, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 영역(16)의 표면 작용기에 그래프팅하지 않기 때문에 방법의 마지막에(예, 도 27f에서) 그래프팅될 수 있다.
유사하게, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 제 2 작용화된 층(64)에 사전-그래프팅되지 않을 수 있다. 이들 예에서, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 제 2 작용화된 층(64)이 적용된 후(예, 도 27e에서)에 그래프팅될 수 있다. 영역(14, 16)이 상이한 작용기를 갖는 경우, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 영역(14)의 표면 작용기에 그래프팅하지 않기 때문에 방법의 마지막에(예, 도 27f에서) 그래프팅될 수 있다.
방법 동안 그래프팅이 수행될 때, 그래프팅은 본원에 개시된 임의의 그래프팅 기술을 사용하여 달성될 수 있다. 임의의 그래프팅 방법으로, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 영역(14)의 반응성 기와 반응하거나 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 영역(16)의 반응성 기와 반응하며, 기판(26)에 대한 친화도를 가지지 않는다.
도 27a 내지 27f에 도시되지 않았지만, 이 예시적인 방법은 제 1 작용화된 영역(14) 상에 제 1 자가-조립된 단층(SAM)을 증착하는 단계 및 제 2 작용화된 영역(16) 상에 제 2 자가-조립된 단층(SAM)을 증착하는 단계를 더 포함할 수 있다. 자가-조립된 단층을 사용하는 예에서, 프라이머 세트(12A, 12A' 또는 12B, 12B' 또는 12C, 12C' 또는 12D, 12D')는 SAMS가 형성된 후에 그래프팅된다.
도 2에 도시된 예를 만들기 위한 또 다른 예시적인 방법이 도 41a 내지 41g에 도시된다. 프라이머 세트(12A, 12A' 또는 12B, 12B' 또는 12C, 12C' 또는 12D, 12D')는 본 명세서 전체에 걸쳐 언급되어 있지만, 명확성을 위해 나타내지 않았다.
기판(26)은 본원에 개시된 기판의 임의의 예일 수 있다. 도시되지 않았지만, 기판은 또한 지지체 상에 비-패턴화 수지(예, 유리 지지체 상에 나노임프린트 리소그래피 수지, 또는 본원에 설명된 수지(54) 및 지지체(52)의 임의의 다른 예, "비드 기반 플로우 셀" 섹션을 참조)를 포함하는 다층 기판일 수 있음이 이해되어야 한다.
도 41a에 도시된 바와 같이, 이 예에서, 희생 금속층(98)이 기판(26) 상에 적용된다. 예에서, 다층 기판의 나노임프린트 리소그래피 수지/레지스트가 산소 플라즈마에 노출될 수 있고, 이어서 희생 금속층이 임의의 적합한 금속 증착 기술을 사용하여 증착될 수 있다. 예에서, 희생 금속층(98)은 스퍼터링을 사용하여 증착된다. 희생 금속층(98)의 예는 알루미늄 또는 구리를 포함하고, 층(98)은 약 10nm 내지 약 100nm 범위의 두께를 가질 수 있다.
도 41b에 도시된 바와 같이, 레지스트가 희생 금속층(98)에 적용되고 패턴화되어 그 안에 멀티-레벨 또는 멀티-깊이 함몰부를 한정한다. 패턴화된 수지는 참조 번호 54'에 도시된다. 이 예에서, 수지는 임의의 나노임프린트 리소그래피 수지일 수 있다. 한 예에서, 수지는 스핀 코팅되고 소프트 베이킹된 후, 스탬핑되고 경화되어(예, 자외선 경화를 사용하여) 패턴화된 수지(54')의 계단 부분(74)에 의해 부분적으로 한정되는 깊은 부분(70) 및 얕은 부분(72)을 포함하는 멀티-레벨 또는 멀티-깊이 함몰부를 한정한다.
이어서 습식 또는 건식 에칭을 사용하여 깊은 부분(70) 기저의 기판(26)의 일부(100)(예, 다층 기판의 비패턴화된 수지 또는 유리의 일부) 및 얕은 부분(72) 기저의 희생 금속층(98)의 일부(102)를 노출시킬 수 있다. 노출된 부분은 도 41c에 도시된다. 습식 에칭의 예에서, FeCl3가 사용되어 구리 희생 금속층(98)을 제거할 수 있다. 습식 에칭의 다른 예에서, KOH가 사용되어 알루미늄 희생 금속층(98)을 제거할 수 있다. 건식 에칭의 예에서, 산소 플라즈마가 먼저 사용되어 패턴화된 수지(54')의 잔류물을 제거하고, 이어서 Cl2와 BCl3 플라즈마의 조합이 사용되어 알루미늄 희생 금속층(98)을 에칭할 수 있다. 산소 플라즈마가 다시 사용되어 노출된 부분(100 및 102)을 세정할 수 있다. 이 예에서, 깊이(D1(예, 얕은 부분(72)의 깊이) 및 D2(예, 깊은 부분(70)의 하부에서 계단 부분(74)의 상단까지)) 및 희생 금속층(98)의 두께(D3)는 동일하거나 유사할 수 있어서(예, 서로의 1nm 이내), 부분(100 및 102)을 노출시키기 위해 각각의 물질(54' 및 98)의 원하는 두께가 에칭 동안 제거된다.
도 41d에 도시된 바와 같이, 제 1 작용화된 층(60)은 남은 패턴화된 수지(54') 상에, 기판(26)의 노출된 부분(100) 상에 및 희생 금속층(98)의 노출된 부분(102) 상에 증착될 수 있다. 제 1 작용화된 층(60)은 임의의 예일 수 있고, 본원에 설명된 임의의 기술을 사용하여 증착될 수 있다. 일부 예에서, 제 1 작용화된 층(60)도 경화된다.
도 41e에서, 습식 에칭이 사용되어 기판(26)의 다른 부분(104)을 노출시키기 위해 제 1 작용화된 층(60)의 일부 및 희생 금속층(98)의 다른 부분을 선택적으로 제거한다. 습식 에칭은 본원에 기술된 바와 같이 수행될 수 있다. 사용된 에칭제는 희생 금속층(98)을 에칭하여 제 1 작용화된 층(60)을 리프팅-오프할 수 있다.
도 41f에 도시된 바와 같이, 제 2 작용화된 층(64)이 노출된 부분(104) 및 제 1 작용화된 층(60) 상에 적용된다. 임의의 적합한 증착 기술이 제 2 작용화된 층(64)에 사용될 수 있다. 본원에 개시된 임의의 예에서, 증착이 높은 이온 강도 하에서(예, 10x PBS, NaCl, KCl 등의 존재 하에서) 수행될 때, 제 2 작용화된 층(64)은 제 1 작용화된 층(60) 상에 증착되거나 부착되지 않는다. 이로써, 제 2 작용화된 층(64)은 제 1 작용화된 층(60)을 오염시키지 않고, 영역(16)을 남긴다.
도 41g에 도시된 바와 같이, 남은 패턴화된 수지(54)가 리프팅-오프될 수 있고, 이는 그 위에 임의의 제 1 작용화된 층(60)을 제거한다. 이 리프팅-오프 공정은 초음파 처리를 사용하여 다이메틸설폭사이드(DMSO)에서, 또는 아세톤에서, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)-계 스트리퍼로 수행될 수 있다. 이어서, 잔류 희생 금속층(98)이 노출되고, 본원에 기술된 바와 같이 습식 에칭을 사용하여 제거될 수 있다. 영역(14, 16)은 부분적으로 희생 금속층(98)이 영역들(14, 16) 하에 존재하지 않기 때문에 습식 에칭 후에 기판 표면 상에 온전하게 유지된다.
일부 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')(도 41a 내지 41g에 도시되지 않음)는 제 1 작용화된 층(60)에 사전-그래프팅될 수 있고, 따라서 제 1 작용화된 영역(14)에 부착된다. 유사하게, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')(도 41a 내지 41g에 도시되지 않음)는 제 2 작용화된 층(64)에 사전-그래프팅될 수 있고, 따라서 제 2 작용화된 영역(16)에 부착된다. 이들 예에서, 추가적인 프라이머 그래프팅이 수행되지 않는다.
다른 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 제 1 작용화된 층(60)에 사전-그래프팅되지 않는다. 이들 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 제 1 작용화된 층(60)이 적용(예, 도 41d에서)된 후에 그래프팅될 수 있다. 영역(14, 16)이 상이한 작용기를 갖는 경우, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 영역(16)의 표면 작용기에 그래프팅하지 않기 때문에 방법의 마지막에(예, 도 41g에서) 그래프팅될 수 있다.
유사하게, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 제 2 작용화된 층(64)에 사전-그래프팅되지 않을 수 있다. 이들 예에서, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 제 2 작용화된 층(64)이 적용된(예, 도 41f에서) 후에 그래프팅될 수 있다. 영역(14, 16)이 상이한 작용기를 갖는 경우, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 영역(14)의 표면 작용기에 그래프팅하지 않기 때문에 방법의 마지막에(예, 도 41g에서) 그래프팅될 수 있다.
방법 동안 그래프팅이 수행될 때, 그래프팅은 (예, 일시적으로 결합된 리드를 사용하여) 증착을 통한 플로우, 덩크 코팅, 스프레이 코팅, 퍼들 분산에 의해, 또는 영역(14)에 프라이머(18, 20 또는 18', 20')을 부착시키거나 또는 영역(16)에 프라이머(19, 21 또는 19', 21')을 부착시킬 다른 적합한 방법에 의해 달성될 수 있다. 각각의 이들 예시적인 기술은 프라이머 용액 또는 혼합물을 이용할 수 있고, 이는 프라이머(18, 20 또는 18', 20', 19, 21 또는 19', 21'), 물, 완충제 및 촉매를 포함할 수 있다. 임의의 그래프팅 방법으로, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 영역(14)의 반응성 기와 반응하거나 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 영역(16)의 반응성 기와 반응하며, 기판(26)에 대한 친화도를 가지지 않는다.
도 2에 도시된 예를 만들기 위한 또 다른 예시적인 방법이 도 42a 내지 42h에 도시된다. 또한, 프라이머 세트(12A, 12A' 또는 12B, 12B' 또는 12C, 12C' 또는 12D, 12D')는 이 설명 전반에 걸쳐 언급되었지만, 명확성을 위해 도시되지는 않았다.
기판(26)은 본원에 개시된 기판의 임의의 예일 수 있다. 도 41a 내지 41g에 기술된 예와 유사하게, 기판은 또한 지지체 상에 비패턴화된 수지를 포함하는 다층 기판일 수 있다.
도 42a에 도시된 바와 같이, 이 예에서, 희생 금속층(98)은 기판(26) 상에 적용된다. 희생 금속층(98)은 임의의 예시적인 물질일 수 있고, 도 41a를 참조하여 설명된 임의의 예에 의해 증착될 수 있다.
도 42b에 도시된 바와 같이, 레지스트가 희생 금속층(98)에 적용되고 패턴화되어 그 안에 멀티-레벨 또는 멀티-깊이 함몰부를 한정한다. 패턴화된 수지는 참조 번호 54'에 도시된다. 이 예에서, 수지는 임의의 나노임프린트 리소그래피 수지일 수 있다. 한 예에서, 수지는 스핀 코팅되고 소프트베이킹된 후, 스탬핑되고 경화되어(예, 자외선 경화를 사용하여) 패턴화된 수지(54')의 계단 부분(74)에 의해 부분적으로 한정되는 깊은 부분(70) 및 한정된 얕은 부분(72)을 포함하는 멀티-레벨 또는 멀티-깊이 함몰부를 한정한다.
이어서 습식 또는 건식 에칭이 사용되어 깊은 부분(70) 기저의 기판(26)의 일부(100)(예, 다층 기판의 비패턴화된 수지의 일부) 및 얕은 부분(72) 기저의 희생 금속층(98)의 일부(102)를 노출시킬 수 있다. 노출 부분(100, 102)은 도 42c에 도시된다. 습식 또는 건식 에칭은 도 41c를 참조하여 설명된 바와 같이 수행될 수 있다.
도 42d에 도시된 바와 같이, 제 1 작용화된 층(60)은 남은 패턴화된 수지(54') 상에, 기판(26)의 노출된 부분(100) 상에, 및 희생 금속층(98)의 노출된 부분(102) 상에 증착될 수 있다. 제 1 작용화된 층(60)은 임의의 예일 수 있고, 본원에서 설명된 임의의 기술을 사용하여 증착될 수 있다. 일부 예에서, 제 1 작용화된 층(60)도 경화될 수 있다.
도 42e 및 42f에서, 제 1 작용화된 층(60)은 이어서 패턴화되어 포토레지스트(62)에 의해 커버된 제 1 작용화된 영역(영역(14))을 형성한다. 이 예에서, 포토레지스트(62)는 네거티브 포토레지스트이다. 포토레지스트(62)는 제 1 작용화된 층(60)에 적용되고, 특정 파장의 광에 선택적으로 노출되어 불용성 영역을 형성하고, 현상 용액에 노출되어 가용성 부분을 제거할 수 있다. 남은 포토레지스트(62)는 깊은 부분(70) 내에 부분(100) 상에 있는 제 1 작용화된 층(60)의 부분 상에 위치된다.
도 42f에 도시된 바와 같이, 제 1 작용화된 층(60)의 노출된 부분(예, 포토레지스트(62)에 의해 커버되지 않은 것)은, 예를 들어 에칭 또는 다른 적절한 기술을 통해 제거될 수 있다. 이 에칭 공정(예, 산소 플라즈마)은 또한 패턴화된 수지(54')의 일부 및 포토레지스트(62)의 일부를 제거한다. 별도의 에칭 공정에서, 얕은 부분(72) 기저의 희생 금속층(98)(도 42b 참조)이 제거된다. 이 예에서, 도 41c를 참조하여 설명된 습식 또는 건식 에칭이 사용될 수 있다. 이 프로세스는 기판(26)의 다른 부분(104)을 노출시킨다.
도 42g에 도시된 바와 같이, 제 2 작용화된 층(64)은 이어서 임의의 적합한 증착 기술을 사용하여, 수지(54')의 노출된 부분, 포토레지스트(62) 및 기판(26)의 노출된 부분(104) 상에 적용된다. 한 예에서, 제 2 작용화된 층(64)은 포토레지스트(62) 상에 증착될 수 있지만, 포토레지스트(62)가 리프팅-오프될 때 포토레지스트(62)와 제거될 수 있다.
도 42h에 도시된 바와 같이, 남은 패턴화된 수지(54') 및 포토레지스트(62)는 그 후 리프팅-오프될 수 있고, 이는 그 위에 임의의 제 2 작용화된 층(64)을 제거한다. 이 리프팅-오프 공정은 초음파 처리를 사용하여 다이메틸설폭사이드(DMSO)에서, 또는 아세톤에서, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)-계 스트리퍼와 수행될 수 있다. 이어서, 남은 희생 금속층(98)이 노출되고, 본원에 기술된 바와 같이 습식 에칭을 사용하여 제거될 수 있다. 영역들(14, 16)은 부분적으로 희생 금속층(98)이 영역(14, 16) 아래에 존재하지 않기 때문에 습식 에칭 후에 기판 표면 상에 온전하게 유지된다.
일부 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')(도 42a 내지 42h에 도시되지 않음)는 제 1 작용화된 층(60)에 사전-그래프팅될 수 있고, 따라서 제 1 작용화된 영역(14)에 부착될 수 있다. 유사하게, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')(도 42a 내지 42h에 도시되지 않음)는 제 2 작용화된 층(64)에 사전-그래프팅될 수 있고, 따라서 제 2 작용화된 영역(16)에 부착될 수 있다. 이들 예에서, 추가적인 프라이머 그래프팅이 수행되지 않는다.
다른 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 제 1 작용화된 층(60)에 사전-그래프팅되지 않는다. 이들 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 제 1 작용화된 층(60)이 적용(예, 도 42d에서)된 후에 그래프팅될 수 있다. 영역(14, 16)이 다른 작용기를 갖는 경우, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 영역(16)의 표면 작용기로 그래프팅되지 않기 때문에 방법의 마지막에(예, 도 42h에서) 그래프팅될 수 있다.
유사하게, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 제 2 작용화된 층(64)에 사전-그래프팅되지 않을 수 있다. 이들 예에서, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 제 2 작용화된 층(64)이 적용(예, 도 42g에서)된 후에 그래프팅될 수 있다. 영역(14, 16)이 상이한 작용기를 갖는 경우, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 영역(14)의 표면 작용기에 그래프팅하지 않기 때문에 방법의 마지막에(예, 도 42h에서) 그래프팅될 수 있다.
방법 동안 그래프팅이 수행될 때, 그래프팅은 (예, 일시적으로 결합된 리드를 사용하여) 증착을 통한 플로우, 덩크 코팅, 스프레이 코팅, 퍼들 분산에 의해, 또는 영역(14)에 프라이머(18, 20 또는 18', 20')을 부착시키거나, 또는 영역(16)에 프라이머(19, 21 또는 19', 21')를 부착시킬 다른 적합한 방법에 의해 달성될 수 있다. 각각의 이들 예시적인 기술은 프라이머 용액 또는 혼합물을 이용할 수 있고, 이는 프라이머(18, 20 또는 18', 20', 19, 21 또는 19', 21'), 물, 완충제 및 촉매를 포함할 수 있다. 임의의 그래프팅 방법으로, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 영역(14)의 반응성 기와 반응하거나 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 영역(16)의 반응성 기와 반응하며, 기판(26)에 대한 친화도를 가지지 않는다.
도 2에 도시된 예시적인 영역(14, 16)은 또한 마이크로-컨택트 인쇄 또는 잉크젯 인쇄와 같은 직접 인쇄 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 이들 방법은 약 1㎛ 내지 약 50㎛와 같은 미크론 규모의 영역을 생성하는 것이 바람직한 경우에 특히 적합할 수 있다.
도 2에 도시된 예에서, 분리된 영역(14, 16)의 다수의 세트가 기판 표면(S)에 걸쳐 어레이로 형성될 수 있음이 이해되어야 한다. 영역(14, 16)이 분리된 세트 내에서 서로 인접하는 한, 많은 상이한 레이아웃이 어레이를 위해 사용될 수 있다.
도 3a 내지 도 6b는 영역(14, 16) 중 적어도 하나가 기판(26)에 한정된 함몰부(28)에 위치되는 상이한 예를 도시한다. 함몰부(28)는 단일층 기판(예, 기판(26))에서 형성될 수 있거나, 또는 다층 기판의 가장 바깥층에서 형성될 수 있다.
함몰부(28)는 포토리소그래피, 나노임프린트 리소그래피(NIL), 스탬핑 기술, 엠보싱 기술, 몰딩 기술, 마이크로에칭 기술 등과 같은 임의의 적합한 기술을 사용하여 형성될 수 있다.
단일 함몰부(28)가 도 3a 내지 도 6b의 각각에 도시되어 있지만, 플로우 셀은 간극 영역(30)에 의해 분리된 복수의 함몰부(28)를 포함할 수 있으며, 여기서 각 함몰부(28)는 제 1 부분에 위치한 제 1 영역(14) 및 제 2 부분에 위치한 제 2 영역(16)을 포함한다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 본원에 개시된 예 중 일부는 상이한 크기를 갖는 함몰부(28A 및 28B)(예, 도 11c 참조), 또는 서로 연결되지만 크기가 상이한 2개의 부분(34, 34')을 포함하는 함몰부(28C)(참조: 예, 도 11d)를 포함한다. 함몰부(28)와 관련된 다음의 논의는 본원에 개시된 함몰부(28, 28A, 28B, 28C)의 임의의 예에 적용될 수 있음이 이해되어야 한다.
규칙적, 반복적 및 비정규 패턴을 포함하여, 함몰부(28)의 많은 상이한 레이아웃이 예상될 수 있다. 한 예에서, 함몰부(28)는 밀집된 패킹 및 개선된 밀도를 위해 육각형 그리드에 배치된다. 다른 레이아웃은, 예를 들어 직선형(rectilinear)(즉, 직사각형) 레이아웃, 삼각형 레이아웃 등을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 레이아웃 또는 패턴은 행과 열에 있는 함몰부(28)의 x-y 형식일 수 있다. 일부 다른 예에서, 레이아웃 또는 패턴은 함몰부(28) 및/또는 간극 영역(30)의 반복 배열일 수 있다. 또 다른 예에서, 레이아웃 또는 패턴은 함몰부(28) 및/또는 간극 영역(30)의 무작위 배열일 수 있다. 패턴은 줄무늬, 소용돌이, 선, 삼각형, 직사각형, 원, 호, 체크, 격자 무늬, 대각선, 화살표, 사각형 및/또는 교차-해치를 포함할 수 있다.
레이아웃 또는 패턴은 한정된 면적에서 함몰부(28)의 밀도(즉, 함몰부(28)의 수)와 관련하여 특징지어질 수 있다. 예를 들어, 함몰부(28)는 mm2당 대략 2백만의 밀도로 존재할 수 있다. 밀도는, 예를 들어 적어도 mm2 당 약 100, mm2 당 약 1,000, mm2 당 약 0.1백만, mm2 당 약 1백만, mm2 당 약 2백만, mm2 당 약 5백만, mm2 당 약 1천만, mm2 당 약 5천만 또는 초과를 포함하는 상이한 밀도로 조정될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 밀도는 많아도 mm2 당 약 5천만, mm2 당 약 1천만, mm2 당 약 5백만, mm2 당 약 2백만, mm2 당 약 1백만, mm2 당 약 0.1백만, mm2 당 약 1000, mm2 당 약 100, 또는 미만이 되도록 조정될 수 있다. 함몰부(28)의 밀도는 상기 범위로부터 선택된 더 낮은 값 중 하나와 더 높은 값 중 하나 사이에 있을 수 있음을 추가로 이해해야 한다. 예로서, 고밀도 어레이는 약 100nm 미만으로 분리된 함몰부(28)를 갖는 것으로 특징지어질 수 있고, 중밀도 어레이는 약 400nm 내지 약 1㎛(1000nm)만큼 분리된 함몰부(28)를 갖는 것으로 특징지어질 수 있고, 저밀도 어레이는 약 1㎛ 초과로 분리된 함몰부(28)를 갖는 것으로 특징지어질 수 있다. 예시적인 밀도가 제공되었지만, 임의의 적합한 밀도를 갖는 기판이 사용될 수 있음이 이해되어야 한다.
함몰부(28)의 레이아웃 또는 패턴은 또한 또는 대안적으로 평균 피치, 즉 함몰부(28)의 중심으로부터 인접한 함몰부(28)의 중심까지의 간격(중심에서 중심의 간격) 또는 함몰부(28)의 가장자리로부터 인접한 함몰부(28)의 가장자리까지의 간격(가장자리에서 가장자리의 간격)의 관점에서 특징지어질 수 있다. 패턴은 평균 피치 주위의 변동 계수가 작도록 규칙적일 수 있거나, 패턴은 변동 계수가 비교적 클 수 있는 경우 비규칙적일 수 있다. 어느 경우에나, 평균 피치는 예를 들어 적어도 약 10nm, 약 0.1㎛, 약 0.5㎛, 약 1㎛, 약 5㎛, 약 10㎛, 약 100㎛ 또는 초과일 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 평균 피치는 예를 들어 많아도 약 100㎛, 약 10㎛, 약 5㎛, 약 1㎛, 약 0.5㎛, 약 0.1㎛ 또는 미만일 수 있다. 함몰부(28)의 특정 패턴에 대한 평균 피치는 상기 범위로부터 선택된 더 낮은 값 중 하나와 더 높은 값 중 하나 사이일 수 있다. 일 예에서, 함몰부(28)는 약 1.5㎛의 피치(중심에서 중심의 간격)를 갖는다. 예시적인 평균 피치 값이 제공되었지만, 다른 평균 피치 값이 사용될 수 있음이 이해되어야 한다.
도 3a 내지 도 6b에 도시된 예에서, 함몰부(28)는 웰이다. 웰은 마이크로 웰 또는 나노 웰일 수 있다. 각 웰의 크기는 부피, 웰 개구 면적, 깊이 및/또는 직경에 의해 특징지어질 수 있다.
각각의 웰은 액체를 제한할 수 있는 임의의 부피를 가질 수 있다. 최소 또는 최대 부피가 선택되어, 예를 들어 플로우 셀의 다운스트림 사용에 예상되는 처리량(예, 다중성), 분해능, 분석물 조성 또는 분석물 반응성을 수용하게 할 수 있다. 예를 들어, 부피는 적어도 약 1x10-3㎛3, 적어도 약 1x10-2㎛3, 적어도 약 0.1㎛3, 적어도 약 1㎛3, 적어도 약 10㎛3, 약 100㎛3 또는 초과일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 부피는 많아도 약 1x104㎛3, 많아도 약 1x103㎛3, 많아도 약 100㎛3, 많아도 약 10㎛3, 많아도 약 1㎛3, 많아도 약 0.1㎛3 또는 미만일 수 있다. 영역(14, 16)은 웰의 부피의 전부 또는 일부를 채울 수 있음이 이해되어야 한다. 개개의 웰에서의 코팅층의 부피는 예를 들어 상기 명시된 값보다 크거나 작거나 사이일 수 있다.
표면 상에 각각의 웰 개구에 의해 점유된 면적은 웰 부피에 대해 상기 제시된 것과 유사한 기준에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 표면 상에 각각의 웰 개구에 대한 면적은 적어도 약 1x10-3㎛2, 적어도 약 1x10-2㎛2, 적어도 약 0.1㎛2, 적어도 약 1㎛2, 적어도 약 10㎛2, 적어도 약 100㎛2 또는 초과일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 면적은 많아도 약 1x103㎛2, 많아도 약 100㎛2, 많아도 약 10㎛2, 많아도 약 1㎛2, 많아도 약 0.1㎛2, 많아도 약 1x10-2㎛2 또는 미만일 수 있다. 각각의 웰 개구부가 차지하는 면적은 상기 지정된 값보다 크거나 작거나 사이일 수 있다.
각각의 웰(또는 함몰부(28)의 임의의 다른 타입)의 깊이는 적어도 약 0.1㎛, 적어도 약 1㎛, 적어도 약 10㎛, 적어도 약 100㎛ 또는 초과일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 깊이는 많아도 약 1x103㎛, 많아도 약 100㎛, 많아도 약 10㎛, 많아도 약 1㎛, 많아도 약 0.1㎛ 또는 미만일 수 있다. 각각의 웰(또는 다른 함몰부(28))의 깊이는 상기 지정된 값보다 크거나 작거나 사이일 수 있다.
일부 예에서, 각각의 웰(또는 다른 함몰부(28))의 직경은 적어도 약 50nm, 적어도 약 0.1㎛, 적어도 약 0.5㎛, 적어도 약 1㎛, 적어도 약 10㎛, 적어도 약 100㎛ 또는 초과일 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 직경은 많아도 약 1x103㎛, 많아도 약 100㎛, 많아도 약 10㎛, 많아도 약 1㎛, 많아도 약 0.5㎛, 많아도 약 0.1㎛ 또는 미만(예, 약 50nm)일 수 있다. 각각의 웰(또는 다른 함몰부(28))의 직경은 상기 명시된 값보다 크거나 작거나 사이일 수 있다.
함몰부(28)가 트렌치인 경우(예, 도 34h 참조), 트렌치 및 간극 영역은 둘 다 직선형(rectilinear) 배열을 가질 수 있다. 각각의 트렌치의 깊이는 적어도 약 0.02㎛(20nm), 적어도 약 0.1㎛(100nm), 적어도 약 1㎛, 적어도 약 10㎛, 적어도 약 100㎛ 또는 초과일 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 깊이는 많아도 약 1x103㎛, 많아도 약 100㎛, 많아도 약 10㎛, 많아도 약 1㎛, 많아도 약 0.1㎛ 또는 미만일 수 있다. 각 트렌치의 깊이는 상기 지정된 값보다 크거나 작거나 사이일 수 있다.
일부 예에서, 각 트렌치의 폭은 약 0.02㎛ 이상, 약 0.1㎛ 이상, 약 0.5㎛ 이상, 약 1㎛ 이상, 약 10㎛ 이상, 약 100㎛ 또는 초과일 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 폭은 많아도 약 1x103㎛, 많아도 약 100㎛, 많아도 약 10㎛, 많아도 약 1㎛, 많아도 약 0.5㎛, 많아도 약 0.1㎛ 또는 미만(예, 약 50nm)일 수 있다. 각 트렌치의 폭은 상기 지정된 값보다 크거나 작거나 사이일 수 있다.
도 3a 및 3b는 영역(14, 16)이 함몰부(28)의 상이한 면적에 위치하는 예의 단면도 및 평면도를 개별적으로 도시한다. 이 예에서, 영역(14, 16)은 함몰부(28) 내에서 서로 직접 인접한다.
도 3a 및 3b에 도시된 예를 만들기 위한 하나의 예시적인 방법이 도 28a 내지 28g에 도시된다. 프라이머 세트(12A, 12A' 또는 12B, 12B' 또는 12C, 12C' 또는 12D, 12D')는 본 명세서 전체에 걸쳐 언급되어 있지만, 명확성을 위해 나타내지 않았다. 더욱이, 도 3a 및 3b는 단일층 기판(26)에 한정된 함몰부(28)를 도시하는 반면, 예시적인 방법은 다층 기판의 지지체(52) 상에 패턴화된 수지(54')에 한정된 함몰부(28)를 도시한다. 이 방법은 단일층 기판과 함께 사용될 수 있음이 이해되어야 한다.
이 예에서, 다층 기판은 지지체(52) 상에 (패턴화된) 수지(54')를 포함한다. 본원에 기재된 수지(54)(예, "비드 기반 플로우 셀" 섹션 참조), 지지체(52) 및 수지(54)를 패턴화하는 방법의 임의의 예가 사용될 수 있다.
도 28a에 도시된 바와 같이, 패턴화된 수지(54')에 한정된 함몰부(28)는 간극 영역(30)에 인접하고, 이는 인접하는 함몰부(28)를 서로 분리시킨다. 도 28b에 도시된 바와 같이, 제 1 작용화된 층(60)은 본원에 기술된 임의의 기술을 사용하여 패턴화된 수지(54') 상에 적용(예, 증착 또는 증착 및 경화)된다.
도 28c 및 28d에서, 제 1 작용화된 층(60)은 이어서 패턴화되어 포토레지스트(62)에 의해 커버된 제 1 작용화된 영역(영역(14))을 형성한다. 이 예에서, 포토레지스트(62)는 네거티브 포토레지스트(노출된 영역은 불용성이 됨) 또는 포지티브 포토레지스트(노출된 영역이 용해성이 됨)일 수 있다. 포토레지스트(62)는 제 1 작용화된 층(60)에 적용되고, 특정 파장의 광에 선택적으로 노출되어 불용성 또는 가용성 영역을 형성하고, 현상 용액에 노출되어 가용성 부분을 제거한다. 다른 예에서, 포토레지스트(62)는 나노임프린트 리소그래피 수지로 대체될 수 있다. 도 28c에 도시된 바와 같이, 이 예에서, 포토레지스트(62)는 함몰부(28)의 제 1 부분(76)(예, 영역(14)이 될 층(60)의 일부) 상에 있는 제 1 작용화된 층(60)의 일부를 커버하고, 함몰부(28)의 제 2 부분(78) 상에 있는 제 1 작용화된 층(60)의 제 2 부분을 커버하지 않는다.
도 28d에 도시된 바와 같이, 제 1 작용화된 층(60)의 노출된 부분(예, 포토레지스트(62)에 의해 커버되지 않은 것들)은 이어서 예를 들어 에칭 또는 다른 적절한 기술을 통해 제거될 수 있다. 이는 함몰부(28) 및 간극 영역(30)의 제 2 부분(78)을 노출시킨다.
도 28e에 도시된 바와 같이, 제 2 작용화된 층(64)은 이어서 임의의 적합한 증착 기술을 사용하여(재료에 따라 경화의 존재 또는 부재), 함몰부(28) 및 간극 영역(30)의 제 2 부분(78)을 포함하는, 포토레지스트(62) 상에 및 기판(26)의 일부(예, 노출된 표면(S))에 적용된다.
도 28f에 도시된 바와 같이, 포토레지스트(62)는 그 후 리프팅-오프될 수 있으며, 이는 또한 그 위에 임의의 제 2 작용화된 층(64)을 제거한다.
도 28g에서, 제 2 작용화된 층(64)의 일부가 제거된다. 특히, 제 2 작용화된 층(64)은 간극 영역(30)으로부터 제거된다. 이 예에서, 제거는 간극 영역(30)으로부터 제 2 작용화된 층(64)(및 존재할 수 있는 임의의 제 1 작용화된 층(60))을 연마하는 것을 포함한다.
연마 공정은 간극 영역(30)으로부터 이들 영역에서 하부 기판(26) 또는 패턴화된 수지(54')에 유해하게 영향을 주지 않으면서 제 2 작용화된 층(64)(및 존재할 수 있는 임의의 제 1 작용화된 층(60))을 제거할 수 있는 온화한 화학 슬러리(예, 연마제, 완충제, 킬레이트제, 계면활성제 및/또는 분산제를 포함함)로 수행될 수 있다. 대안적으로, 연마는 연마 입자를 포함하지 않는 용액으로 수행될 수 있다.
화학 슬러리는 화학적 기계적 연마 시스템에 사용되어 간극 영역(30)의 표면을 연마할 수 있다. 연마 헤드/패드 또는 다른 연마 도구는, 함몰부((28) 내에 영역(14, 16)을 적어도 실질적으로 온전하게 남기면서, 간극 영역(30)으로부터 제 2 작용화된 층(64)(및 존재할 수 있는 임의의 제 1 작용화된 층(60))을 연마할 수 있다. 예로서, 연마 헤드는 Strasbaugh ViPRR II 연마 헤드일 수 있다.
세정 및 건조 공정은 연마 후에 수행될 수 있다. 세정 공정은 수욕(water bath) 및 초음파 처리를 이용할 수 있다. 수욕은 약 22℃ 내지 약 30℃ 범위의 비교적 저온에서 유지될 수 있다. 건조 공정은 스핀 건조 또는 다른 적합한 기술을 통한 건조를 포함할 수 있다.
일부 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')(도 28a 내지 28g에 도시되지 않음)는 제 1 작용화된 층(60)에 사전-그래프팅될 수 있고, 따라서 제 1 작용화된 영역(14)에 부착될 수 있다. 유사하게, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')(도 28a 내지 28g에 도시되지 않음)는 제 2 작용화된 층(64)에 사전-그래프팅될 수 있고, 따라서 제 2 작용화된 영역(16)에 부착될 수 있다. 이들 예에서, 추가적인 프라이머 그래프팅이 수행되지 않는다.
다른 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 제 1 작용화된 층(60)에 사전-그래프팅되지 않는다. 이 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 제 1 작용화된 층(60)이 적용(예, 도 28b에서)된 후에 그래프팅될 수 있다. 영역(14, 16)이 상이한 작용기를 갖는 경우, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 영역(16)의 표면 작용기에 그래프팅하지 않기 때문에 방법의 마지막에(예, 도 28g에서) 그래프팅될 수 있다.
유사하게, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 제 2 작용화된 층(64)에 사전-그래프팅되지 않을 수 있다. 이들 예에서, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 제 2 작용화된 층(64)이 적용(예, 도 28e에서)된 후에 그래프팅될 수 있다. 영역(14, 16)이 상이한 작용기를 갖는 경우, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 영역(14)의 표면 작용기에 그래프팅하지 않기 때문에 방법의 마지막에(예, 도 28g에서) 그래프팅될 수 있다.
방법 중에 그래프팅이 수행될 때, 그래프팅은 본원에 개시된 임의의 그래프팅 기술을 사용하여 달성될 수 있다. 임의의 그래프팅 방법으로, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 영역(14)의 반응성 기와 반응하거나 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 영역(16)의 반응성 기와 반응하며, 패턴화된 수지(54')에 대한 친화도를 가지지 않는다.
도 28a 내지 28g에 도시되지 않았지만, 이 예시적인 방법은 제 1 작용화된 영역(14) 상에 제 1 자가-조립된 단층(SAM)을 증착하는 단계 및 제 2 작용화된 영역(16) 상에 제 2 자가-조립된 단층(SAM)을 증착하는 단계를 더 포함할 수 있다. 자가-조립된 단층을 사용하는 예에서, 프라이머 세트(12A, 12A' 또는 12B, 12B' 또는 12C, 12C' 또는 12D, 12D')는 SAMS가 형성된 후에 그래프팅된다.
도 3a 및 3b에 도시된 예를 만들기 위한 다른 예시적인 방법이 도 29a 내지 29h에 도시된다. 프라이머 세트(12A, 12A' 또는 12B, 12B' 또는 12C, 12C' 또는 12D, 12D')는 본 명세서 전체에 걸쳐 언급되어 있지만, 명확성을 위해 나타내지 않았다. 더욱이, 도 3a 및 3b는 단일층 기판(26)에 한정된 함몰부(28)를 도시하는 반면, 예시적인 방법은 다층 기판의 지지체(52) 상에 패턴화된 수지(54')에 한정된 함몰부(28')를 나타낸다. 이 방법은 단일층 기판과 함께 사용될 수 있음이 이해되어야 한다.
이 예에서, 다층 기판은 지지체(52) 상에 (패턴화된) 수지(54')를 포함한다.도 29a에 도시된 바와 같이, 패턴화된 수지(54')에 한정된 함몰부(28')는 서로 인접하는 함몰부(28')를 분리하는 간극 영역(30)에 인접한다. 함몰부(28')는 부분적으로 패턴화된 수지(54')의 계단 부분(74)에 의해 한정되는 깊은 부분(70) 및 얕은 부분(72)을 포함하는 멀티-레벨 또는 멀티-깊이의 함몰부이다.
이 예에서, 희생층이 패턴화된 수지(54') 상에 적용되어 희생층이 함몰부(28')의 깊은 부분(70)을 적어도 부분적으로 충전하게 한다. 희생층(76)의 예는 수지(54') 및 방법에 사용된 포토레지스트(62)와 다른 에칭 속도를 갖는 임의의 물질이다. 적합한 희생층 물질(76)의 예는 실리콘, 알루미늄, 네거티브 또는 포지티브 포토레지스트, 구리 등을 포함한다. 이들 물질은 본원에 개시된 임의의 적합한 기술을 사용하여 증착될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 깊은 부분(70)의 적어도 일부에 증착되는 것 외에도, 희생층은 간극 영역(30) 상에 및 계단 부분(74) 상에 증착되거나 함몰부(28')를 완전히 채울 수 있음이 이해되어야 한다.
이어서 희생층의 일부 및 수지(54')의 일부가 순차적으로 제거된다. 희생층은 먼저 도로 에칭되어 간극 영역(30) 및 계단 부분(74)으로부터 제거되게 하고, 깊은 부분(70)의 희생층의 남은 부분(도 29b에서 참조 번호 80으로 표시됨)이 계단 부분(74)을 가진 실질적인 레벨이게 한다. 도 29b에 도시된 바와 같이, 수지(54')의 몇몇 부분이 제거된다. 예를 들어, 수지(54')의 일부는 제거되어 희생층(80)의 남은 부분으로 실질적으로 레벨이 되어 새로운(제 2 로 지칭되는) 간극 영역(30')을 형성하고, 수지(54')는 제거되어 계단 부분(74)을 제거한다. 계단 부분(74)의 제거는 희생층(80)의 남은 부분 옆에 함몰부(28')의 면적/부분(76)을 형성한다.
도 29c에 도시된 바와 같이, 제 1 작용화된 층(60)은 희생층(80)의 남은 부분, 면적/부분(76) 및 (제 2) 간극 영역(30') 상에 적용된다. 도 29d에 도시된 바와 같이, 포토레지스트(62)가 이어서 제 1 작용화된 층(60) 상에 적용된다.
이어서, 포토레지스트(62)의 일부 및 기저의 제 1 작용화된 층(60)이 제거되어 희생층(80)의 남은 부분 및 간극 영역(30')을 노출시킬 수 있다. 이것은 도 29e에 도시된다. 이 제거 공정은 포토레지스트(62)의 일부 및 하부의 제 1 작용화된 층(60)을 선택적으로 제거하지만 희생층(80)의 남은 부분을 제거하지 않는 에칭제로 에칭함으로써 달성될 수 있다. 이 예에서, 습식 에칭이 NaOH, KOH 또는 TMAH(테트라메틸암모늄하이드록사이드)와 같은 염기성 pH 현상 용액으로 수행될 수 있거나, 또는 건식 에칭은 산소 플라즈마로 수행될 수 있다. 이 예에서, 희생층(80)의 남은 부분이 노출될 때 에칭이 중단된다. 이는 면적/부분(76)에 포토레지스트의 제 2 부분(62")을 갖는 제 1 작용화된 층(60)의 제 2 부분(예, 영역(14))을 남긴다.
도 29f에 도시된 바와 같이, 희생층(80)의 남은 부분은 제거되어 제 1 작용화된 층(60)의 제 2 부분(예, 영역(14)) 옆에 제 2 영역/부분(78)을 노출시킨다. 이 제거 공정은 남아있는 희생층(76)을 선택적으로 제거하지만 그 위에 포토레지스트의 제 2 부분(62")을 갖는 제 1 작용화된 층(60)의 제 2 부분(예, 영역(14))을 제거하지 않는 에칭제로 에칭함으로써 달성될 수 있다. 예로서, 알루미늄 희생층(80)은 산성 또는 염기성 조건에서 제거될 수 있고, 구리 희생층(80)은 FeCl3을 사용하여 제거될 수 있고, 포토레지스트 희생층(80)은 아세톤과 같은 유기 용매를 사용하여 제거되거나 염기성(pH) 조건에서 제거될 수 있고, 실리콘 희생층(80)은 염기성(pH) 조건에서 제거될 수 있다.
도 29g에 도시된 바와 같이, 제 2 작용화된 층(64)은 임의의 적절한 증착(및 적용 가능한 경우, 경화) 기술을 사용하여 영역/부분(78)에 적용된다. 이는 제 2 작용화된 영역(16)을 형성한다. 도 29g에 도시된 바와 같이, 제 2 작용화된 층(64)은 포토레지스트의 제 2 부분(62") 상에 및 간극 영역(30) 상에 적용될 수 있다.
도 29g에 도시된 바와 같이, 포토레지스트의 제 2 부분(62")은 그 후 리프팅-오프될 수 있으며, 이는 또한 그 위에 임의의 제 2 작용화된 층(64)을 제거한다. 이는 제 1 작용화된 영역(14)을 형성한다. 또한, 간극 영역(30')으로부터 제 2 작용화된 층(64)을 제거하기 위해 연마가 수행될 수 있다.
도 29a 내지 29h에 도시된 예는 포토레지스트(62)를 포함하지만, 제 2 작용화된 층(64)이 제 1 작용화된 층(60)에 부착되지 않으면, 포토레지스트(62)는 생략될 수 있음이 이해되어야 한다. 더욱이, 희생층(80)이 제 1 작용화된 층(60)이 부착하지 않은 투명 물질인 경우, 희생층(80)이 제거되지 않고 영역(16)이 희생층(80) 상에 형성될 수 있다.
일부 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')(도 29a 내지 29h에 도시되지 않음)는 제 1 작용화된 층(60)에 사전-그래프팅될 수 있고, 따라서 제 1 작용화된 영역(14)에 부착될 수 있다. 유사하게, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')(도 29a 내지 29h에 도시되지 않음)는 제 2 작용화된 층(64)에 사전-그래프팅될 수 있고, 따라서 제 2 작용화된 영역(16)에 부착될 수 있다. 이들 예에서, 추가적인 프라이머 그래프팅이 수행되지 않는다.
다른 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 제 1 작용화된 층(60)에 사전-그래프팅되지 않는다. 이들 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 제 1 작용화된 층(60)이 적용(예, 도 29c에서)된 후에 그래프팅될 수 있다. 영역(14, 16)이 상이한 작용기를 갖는 경우, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 영역(16)의 표면 작용기에 그래프팅하지 않기 때문에 방법의 마지막에(예, 도 29h에서) 그래프팅될 수 있다.
유사하게, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 제 2 작용화된 층(64)에 사전-그래프팅되지 않을 수 있다. 이들 예에서, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 제 2 작용화된 층(64)이 적용(예, 도 29g에서)된 후에 그래프팅될 수 있다. 영역(14, 16)이 상이한 작용기를 갖는 경우, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 영역(14)의 표면 작용기에 그래프팅하지 않기 때문에 방법의 마지막에(예, 도 29h에서) 그래프팅될 수 있다.
방법 중에 그래프팅이 수행될 때, 그래프팅은 본원에 개시된 임의의 그래프팅 기술을 사용하여 달성될 수 있다. 임의의 그래프팅 방법으로, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 영역(14)의 반응성 기와 반응하거나 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 영역(16)의 반응성 기와 반응하며, 패턴화된 수지(54')에 대한 친화도를 가지지 않는다.
도 29a 내지 29h에 도시되지 않았지만, 이 예시적인 방법은 제 1 작용화된 영역(14) 상에 제 1 자가-조립된 단층(SAM)을 증착하는 단계 및 제 2 작용화된 영역(16) 상에 제 2 자가-조립된 단층(SAM)을 증착하는 단계를 더 포함할 수 있다. 자가-조립 단층을 사용하는 예에서, 프라이머 세트(12A, 12A' 또는 12B, 12B' 또는 12C, 12C' 또는 12D, 12D')는 SAMS가 형성된 후에 그래프팅된다.
도 3a 및 3b에 도시된 예를 만들기 위한 또 다른 예시적인 방법이 도 30a 내지 30f에 도시된다. 프라이머 세트(12A, 12A' 또는 12B, 12B' 또는 12C, 12C' 또는 12D, 12D')는 본 명세서 전체에 걸쳐 언급되어 있지만, 명확성을 위해 나타내지 않았다. 게다가, 도 3a 및 3b는 단일층 기판(26)에 한정된 함몰부(28')를 도시한 반면, 예시적인 방법은 다층 기판의 지지체(52) 상에 패턴화된 수지(54')에 한정된 함몰부(28')를 나타낸다. 이 방법은 단일층 기판과 함께 사용될 수 있음이 이해되어야 한다.
도 30a에 도시된 바와 같이, 이 예에서, 다층 기판은 지지체(52) 상에 비패턴화 수지(54) 및 수지(54) 상에 희생층(80)을 포함한다. 수지(54), 지지체(52) 및 희생층(80)의 임의의 예가 사용될 수 있다.
도 30b에 도시된 바와 같이, 추가 수지가 희생층(80)에 적용되고 패턴화되어 그 안에 함몰부(28')를 형성한다. 추가 수지는 수지(54)와 동일하거나 상이할 수 있다. 함몰부(28')는 부분적으로 패턴화된 수지(54')의 계단 부분(74)에 의해 한정되는 깊은 부분(70) 및 얕은 부분(72)을 포함하는 멀티-레벨 또는 멀티-깊이의 함몰부이다.
도 30c에 도시된 바와 같이, 패턴화된 수지(54')의 제 1 부분(깊은 부분(70)에 인접함) 및 깊은 부분(70) 기저의 희생층(80)의 부분이 에칭된다. 이것은 수지(54)의 부분(82)을 노출시킨다. 일 예에서, 패턴화된 수지(54')는 이방성 산소 플라즈마를 사용하여 에칭되어 희생층(80)의 하부를 노출시키고 희생층(80)의 일부가 예를 들어, BCl3 및 Cl2 플라즈마를 사용하여 제거될 수 있다.
도 30d에 도시된 바와 같이, 패턴화된 수지(54')의 계단 부분(74)은 예를 들어 산소 플라즈마를 사용하여 에칭된다. 이것은 계단 부분(74) 기저의 희생층(80)을 노출시킨다. 사용된 에칭제는 수지(54')를 에칭할 수 있지만 희생층(80)을 에칭할 수 없다. 이로써, 희생층(80)은 에칭 정지로 작용하고, 따라서 희생층(80)의 부분(102')이 노출된다.
수지(54')가 에칭될 때, 초기 간극 영역(30)이 단축될 수 있음이 이해되어야 한다. 이로써, 간극 영역(30')이 형성된다.
또한, 도 30d에 도시된 바와 같이, 제 1 작용화된 층(60)은 증착(및 일부 경우에 경화)될 수 있다. 제 1 작용화된 층(60)은 희생층(80)의 노출된 부분(102')에 접착되지 않을 수 있지만, 수지(54)의 부분(82) 및 함몰부(28')를 둘러싸는 간극 영역(30')에 접착될 것이다.
희생층(80)의 노출된 부분(102')은 (예, 물질에 따라 염기성 용액 또는 FeCl3을 사용하여) 에칭 제거될 수 있고, 제 2 작용화된 층(64)은 증착(및 물질에 따라 경화)될 수 있다. 도 30e에 도시된 바와 같이, 제 2 작용화된 층(64)은 수지(54)의 새로 노출된 부분(부분(102')이 제거된 부분)에 적용된다. 일 예에서, 제 1 작용화된 층(60)은 제 2 작용화된 층(64)에 대해 친화도를 갖지 않으므로, 제 2 작용화된 층(64)은 제 1 작용화된 층(60) 상에 증착되지 않는다. 방법의 이 예에서, 도 30에 도시된 바와 같이, 연마가 수행되어 간극 영역(30')으로부터 제 1 작용화된 층(60)을 제거할 수 있다.
도 30a 내지 30f의 방법의 일부 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')(도 30a 내지 30f에 도시되지 않음)는 제 1 작용화된 층(60)으로 사전-그래프팅될 수 있고, 따라서 제 1 작용화된 영역(14)에 부착된다. 유사하게, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')(도 30a 내지 30에 도시되지 않음)는 제 2 작용화된 층(64)에 사전-그래프팅될 수 있다. 이들 예에서, 추가적인 프라이머 그래프팅은 수행되지 않는다.
다른 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 제 1 작용화된 층(60)에 사전-그래프팅되지 않는다. 이들 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 제 1 작용화된 층(60)이 적용(예, 도 30a 또는 30d에서)된 후에 그래프팅될 수 있다. 영역(14, 16)이 상이한 작용기를 갖는 경우, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 영역(16)의 표면 작용기에 그래프팅하지 않기 때문에 방법의 마지막에(예, 도 30f에서) 그래프팅될 수 있다.
유사하게, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 제 2 작용화된 층(64)에 사전-그래프팅되지 않을 수 있다. 이들 예에서, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 제 2 작용화된 층(64)이 적용(예, 도 30e에서)된 후에 그래프팅될 수 있다. 영역(14, 16)이 상이한 작용기를 갖는 경우, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 영역(14)의 표면 작용기에 그래프트되지 않기 때문에 방법의 마지막에(예, 도 30f에서) 그래프팅될 수 있다.
방법 중에 그래프팅이 수행될 때, 그래프팅은 본원에 개시된 임의의 그래프팅 기술을 사용하여 달성될 수 있다. 임의의 그래프팅 방법으로, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 영역(14)의 반응성 기와 반응하거나 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 영역(16)의 반응성 기와 반응하며, 패턴화된 수지(54')에 대한 친화도를 가지지 않는다.
도 30a 내지 30f에 도시되지 않았지만, 이 예시적인 방법은 제 1 작용화된 영역(14) 상에 제 1 자가-조립된 단층(SAM)을 증착하는 단계 및 제 2 작용화된 영역(16) 상에 제 2 자가-조립된 단층(SAM)을 증착하는 단계를 더 포함할 수 있다. 자가-조립 단층을 사용하는 예에서, 프라이머 세트(12A, 12A' 또는 12B, 12B' 또는 12C, 12C' 또는 12D, 12D')는 SAMS가 형성된 후에 그래프팅된다.
도 3a 및 3b에 도시된 예를 만들기 위한 또 다른 예시적인 방법이 도 31a 내지 31i에 도시된다. 프라이머 세트(12A, 12A' 또는 12B, 12B' 또는 12C, 12C' 또는 12D, 12D')는 본 명세서 전체에 걸쳐 언급되어 있지만, 명확성을 위해 나타내지 않았다. 더욱이, 도 3a 및 3b는 단일층 기판(26)에 한정된 함몰부(28')를 도시한 반면, 예시적인 방법은 다층 기판의 지지체(52) 상에 패턴화된 수지(54')에 한정된 함몰부(28')를 나타낸다. 이 방법은 단일층 기판과 함께 사용될 수 있음이 이해되어야 한다.
도 31a에 도시된 바와 같이, 다층 기판은 지지체(52) 상에 (패턴화된) 수지(54')를 포함한다. 패턴화된 수지(54')에 한정된 함몰부(28')는 서로 인접한 함몰부(28')를 분리하는, 간극 영역(30)에 인접하다. 함몰부(28')는 부분적으로 패턴화된 수지(54')의 계단 부분(74)에 의해 한정되는 깊은 부분(70) 및 얕은 부분(72)을 포함하는 멀티-레벨 또는 멀티-깊이의 함몰부이다.
도 31b에 도시된 바와 같이, 제 1 작용화된 층(60)이 패턴화된 수지(54') 상에 적용된다. 제 1 작용화된 층(60)은 본원에 개시된 임의의 예일 수 있고 본원에 기재된 임의의 기술을 사용하여 증착될 수 있다.
도 31c 및 31d에서, 제 1 작용화된 층(60)은 이어서 패턴화되어 포토레지스트(62)에 의해 커버된 제 1 작용화된 영역(영역(14))을 형성한다. 이 예에서, 포토레지스트(62)는 네거티브 포토레지스트이다(노출된 영역은 불용성이 됨). 도 31c에 도시된 바와 같이, 포토레지스트(62)는 제 1 작용화된 층(60)에 적용되고, 특정 파장의 광에 선택적으로 노출되어 불용성 영역(도 31d에서 62에 도시됨)을 형성하고, 현상 용액에 노출되어 가용성 부분을 제거한다. 도 31d에 도시된 바와 같이, 제 1 작용화된 층(60)의 노출된 부분들(예, 포토레지스트(62)에 의해 커버되지 않은 것들)은 예를 들어 에칭 또는 다른 적절한 기술을 통해 제거될 수 있다. 제 1 작용화된 층(60)의 남은 부분(예, 영역(14))은 각각의 멀티-레벨 함몰부의 제 1 레벨에 있다. 이 예에서, 제 1 레벨은 지지체(52)의 깊은 부분(70)에 있다.
이 예에서, 희생층(84)은 포토레지스트(62) 및 수지(54')의 부분(예, 간극 영역(30), 계단 부분(74)의 표면) 상에 적용된다. 희생층(84)이 도 31e에 도시된다. 수지(54')에 대한 에칭 차이를 갖는 희생층(84)으로서 임의의 물질이 사용될 수 있다. 한 예로, 희생층(84)으로서 알루미늄이 사용될 수 있다.
도 31f에 도시된 바와 같이, 희생층(84)은 수지(54')의 부분으로부터 제거된다. 희생층(84)은 먼저 다시 에칭되어 간극 영역(30)으로부터 및 계단 부분(74)으로부터 제거되게 하고, 희생층의 남은 부분(도 31f에서 참조 번호 84'로 도시됨)이 깊은 부분(70)의 포토레지스트(62) 상에 유지되게 한다.
이어서, 수지(54')의 한 영역(구체적으로 단계 영역(74))은 다층 함몰부(28')로부터 제거되어 제 1 작용화된 영역(14)에 인접한 영역/부분(78)을 생성한다(예, 포토레지스트(62) 아래에 제 1 작용화된 층(60)의 부분 및 희생층(84')의 남은 부분). 이 공정은 또한 간극 영역(30)의 일부를 제거하여 새로운 간극 영역(30')을 초래할 수 있다. 이러한 제거 공정은 수지(54')를 선택적으로 제거하지만 희생층(84')의 남은 부분을 제거하지 않는 산소 플라즈마와 같은 에칭제로 에칭함으로써 달성될 수 있다.
도 31h에 도시된 바와 같이, 제 2 작용화된 층(64)은 임의의 적절한 증착 기술을 사용하여 희생층(84)의 남은 부분 상에, 영역/부분(78) 상에 및 간극 영역(30') 상에 적용된다.
도 31i에 도시된 바와 같이, 포토레지스트(62)가 리프팅-오프될 수 있고, 이는 또한 희생층(84')의 남은 부분과 그 위에 임의의 제 2 작용화된 층(64)을 제거한다. 간극 영역(30') 상에 임의의 제 2 작용화된 층(64)은 또한 연마를 통해 제거될 수 있다.
도 31a 내지 31i의 방법의 일부 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')(도 31a 내지 31i에 도시되지 않음)는 제 1 작용화된 층(60)으로 사전-그래프팅될 수 있고, 따라서 제 1 작용화된 영역(14)에 부착된다. 유사하게, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')(도 31a 내지 31i에 도시되지 않음)는 제 2 작용화된 층(64)에 사전-그래프팅될 수 있고, 따라서 제 2 작용화된 영역(16)에 부착된다. 이들 예에서, 추가적인 프라이머 그래프팅은 수행되지 않는다.
다른 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 제 1 작용화된 층(60)에 사전-그래프팅되지 않는다. 이들 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 제 1 작용화된 층(60)이 적용(예, 도 31b에서)된 후에 그래프팅될 수 있다. 영역(14, 16)이 상이한 작용기를 갖는 경우, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 영역(16)의 표면 작용기에 그래프팅하지 않기 때문에 방법의 마지막에(예, 도 31i에서) 그래프팅될 수 있다.
유사하게, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 제 2 작용화된 층(64)에 사전-그래프팅되지 않을 수 있다. 이들 예에서, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 제 2 작용화된 층(64)이 적용(예, 도 31h에서)된 후에 그래프팅될 수 있다. 영역(14, 16)이 상이한 작용기를 갖는 경우, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 영역(14)의 표면 작용기에 그래프팅하지 않기 때문에 방법의 마지막에(예, 도 31i에서) 그래프팅될 수 있다.
방법 중에 그래프팅이 수행될 때, 그래프팅은 본원에 개시된 임의의 그래프팅 기술을 사용하여 달성될 수 있다. 임의의 그래프팅 방법으로, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 영역(14)의 반응성 기와 반응하거나 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 영역(16)의 반응성 기와 반응하며, 패턴화된 수지(54')에 대한 친화도를 가지지 않는다.
도 31a 내지 31i에 도시되지 않았지만, 이 예시적인 방법은 제 1 작용화된 영역(14) 상에 제 1 자가-조립된 단층(SAM)을 증착하는 단계 및 제 2 작용화된 영역(16) 상에 제 2 자가-조립된 단층(SAM)을 증착하는 단계를 더 포함할 수 있다. 자가-조립 단층을 사용하는 예에서, 프라이머 세트(12A, 12A' 또는 12B, 12B' 또는 12C, 12C' 또는 12D, 12D')는 SAMS가 형성된 후에 그래프팅된다.
도 31a 내지 31i에 도시된 예에서의 공정을 통해, 멀티-레벨 함몰부(28')는도 3a에 도시된 바와 같이 싱글-레벨 함몰부(28)가 된다.
도 4a 내지 4c는 함몰부(28)의 상이한 부분에 위치되는 영역(14, 16)의 상이한 예를 도시한다.
도 4a에서, 영역(14, 16) 사이에 갭(36)이 존재한다. 이로써, 플로우 셀의 이 예는 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)(영역(14)에서, 도 4a에 도시되지 않음) 및 제 2 프라이머 세트(12A', 12B', 12C', 12D')(영역 16에서, 도 4b에 도시되지 않음)를 분리하는 갭(36)을 포함한다. 한 예에서, 갭(36)은 영역(14, 16)이 형성되는 개별적인 폴리머 섹션 사이의 공간이다. 도 31a 내지 31i에 도시된 임의의 방법은 변형되어 갭(36)을 형성할 수 있다. 갭(36)은 0보다 큰 임의의 측정 가능한 길이를 가질 수 있다. 한 예에서, 갭(36)은 1nm 보다 크다. 한 예에서, 갭은 약 1nm 내지 약 10nm의 범위이다.
도 4b에서, 영역(14, 16)은 부분적으로 중첩된다. 중첩 영역(38)은 프라이머(18, 20 또는 18', 20') 및 프라이머(19, 21 또는 19', 21') 모두가 그래프팅되는 영역이다. 일 예에서, 이러한 중첩 영역(38)은 프라이머(18, 20 또는 18', 20')가 그래프팅될 때 및 프라이머(19, 21 또는 19', 21')가 그래프팅될 때, 노출된 폴리머층(32)의 동일한 부분을 가짐으로써 패터닝 및 그래프팅 공정 동안 형성될 수 있다. 다른 예에서, 이러한 중첩 영역(38)은 개별적으로 그래프팅된 프라이머(18, 20 또는 18', 20') 및 프라이머(19, 21 또는 19', 21')가 공정 동안 또는 후에 물리적으로 중첩되거나 상호확산될 때 형성될 수 있다.
도 4c에 도시된 바와 같이, 개별적인 영역(14, 16)이 생성되는 함몰부(28')의 제 1 및 제 2 부분은 상이한 깊이를 갖는다. 함몰부(28')의 일 부분이 함몰부(28')의 다른 부분보다 깊다면, 본원에 기술된 임의의 함몰부 깊이가 사용될 수 있다. 함몰부(28')가, 예를 들어 나노임프린팅, 에칭 등을 통해 형성될 때, 상이한 깊이가 생성될 수 있다.
도 4c에 도시된 예를 만들기 위한 하나의 예시적인 방법이 도 32a 내지 32f에 도시된다. 프라이머 세트(12A, 12A' 또는 12B, 12B' 또는 12C, 12C' 또는 12D, 12D')는 본 명세서 전체에 걸쳐 언급되어 있지만, 명확성을 위해 나타내지 않았다. 게다가, 도 4c는 단일층 기판(26)에 한정된 함몰부(28')를 도시한 반면, 예시적인 방법은 다층 기판의 지지체(52) 상에 패턴화된 수지(54')에 한정된 함몰부(28')를 나타낸다. 이 방법은 단일층 기판과 함께 사용될 수 있음이 이해되어야 한다.
도 32a에 도시된 바와 같이, 다층 기판은 지지체(52) 상에 (패턴화된) 수지(54')를 포함한다. 패턴화된 수지(54')에 한정된 함몰부(28')는 간극 영역(30)에 인접하고, 이는 인접한 함몰부(28')를 서로 분리한다. 함몰부(28')는 부분적으로 패턴화된 수지(54')의 계단 부분(74)에 의해 한정되는 깊은 부분(70) 및 얕은 부분(72)을 포함하는 멀티-레벨 또는 멀티-깊이의 함몰부이다.
도 32b에 도시된 바와 같이, 제 1 작용화된 층(60)이 패턴화된 수지(54') 상에 적용된다. 제 1 작용화된 층(60)은 본원에 개시된 임의의 예일 수 있고 본원에 기재된 임의의 기술을 사용하여 증착될 수 있으며, 적절한 경우 경화될 수도 있다.
도 32c 및 32d에서, 제 1 작용화된 층(60)은 이어서 패턴화되어 포토레지스트(62)에 의해 커버된 제 1 작용화된 영역(영역(14))을 형성한다. 이 예에서, 포토레지스트(62)는 네거티브 포토레지스트 또는 포지티브 포토레지스트이다. 도 32c에 도시된 바와 같이, 포토레지스트(62)는 제 1 작용화된 층(60)에 적용되고, 특정 파장의 광에 선택적으로 노출되어 불용성 영역 또는 가용성 영역을 형성하고(사용된 레지스트에 따라), 현상 용액에 노출되어 가용성 부분을 제거한다.
도 32d에 도시된 바와 같이, 제 1 작용화된 층(60)의 노출된 부분들(예, 포토레지스트(62)에 의해 커버되지 않은 것들)은 예를 들어 에칭 또는 다른 적합한 기술을 통해 제거될 수 있다. 이 예에서, 제 1 작용화된 층(60) 및 수지(54')는 에칭 차이를 가질 수 있다. 제 1 작용화된 층(60)(예, 영역(14))의 남은 부분은 각각의 멀티 레벨 함몰부의 제 1 레벨에 있다. 이 예에서, 제 1 레벨은 수지(54') 상에 깊은 부분(70)에 있다.
도 32e에 도시된 바와 같이, 제 2 작용화된 층(64)은 임의의 적절한 증착 기술을 사용하여 수지(54')의 노출된 부분(예, 간극 영역(30) 상에 및 계단 영역(74) 상에)에 적용된다. 물질에 따라, 제 2 작용화된 층(64)이 또한 경화될 수 있다. 한 예에서, 포토레지스트(62)는 제 2 작용화된 층(64)에 대해 친화도가 없으며, 따라서, 제 2 작용화된 층(64)은 포토레지스트(62) 상에 증착되지 않는다. 다른 예에서, 제 2 작용화된 층(64)은 포토레지스트(62) 상에 증착될 수 있지만, 포토레지스트(62)가 리프팅-오프로 제거될 수 있다.
도 32f에 도시된 바와 같이, 포토레지스트(62)는 그 후 리프팅-오프될 수 있으며, 일부 경우에는 그 위에 임의의 제 2 작용화된 층(64)을 제거한다. 간극 영역(30) 상에 임의의 제 2 작용화된 층(64)은 또한 연마를 통해 제거될 수 있다.
도 32a 내지 32f의 방법의 일부 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')(도 32a 내지 32f에 도시되지 않음)는 제 1 작용화된 층(60)으로 사전-그래프팅될 수 있고, 따라서 제 1 작용화된 영역(14)에 부착된다. 유사하게, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')(도 32a 내지 32f에 도시되지 않음)는 제 2 작용화된 층(64)에 사전-그래프팅될 수 있고, 따라서 제 2 작용화된 영역(16)에 부착된다. 이들 예에서, 추가의 프라이머 그래프팅은 수행되지 않는다.
다른 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 제 1 작용화된 층(60)에 사전-그래프팅되지 않는다. 이 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 제 1 작용화된 층(60)이 적용(예, 도 32b에서)된 후에 그래프팅될 수 있다. 영역(14, 16)이 상이한 작용기를 갖는 경우, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 영역(16)의 표면 작용기에 그래프팅하지 않기 때문에 방법의 마지막에(예, 도 32f에서) 그래프팅될 수 있다.
유사하게, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 제 2 작용화된 층(64)에 사전-그래프팅되지 않을 수 있다. 이들 예에서, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 제 2 작용화된 층(64)이 적용(예, 도 32e에서)된 후에 그래프팅될 수 있다. 영역(14, 16)이 상이한 작용기를 갖는 경우, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 영역(14)의 표면 작용기에 그래프팅하지 않기 때문에 방법의 마지막에(예, 도 32f에서) 그래프팅될 수 있다.
방법 중에 그래프팅이 수행될 때, 그래프팅은 본원에 개시된 임의의 그래프팅 기술을 사용하여 달성될 수 있다. 임의의 그래프팅 방법으로, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 영역(14)의 반응성 기와 반응하거나 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 영역(16)의 반응성 기와 반응하며, 패턴화된 수지(54')에 대한 친화도를 가지지 않는다.
도 32a 내지 32f에 도시되지 않았지만, 이 예시적인 방법은 제 1 작용화된 영역(14) 상에 제 1 자가-조립된 단층(SAM)을 증착하는 단계 및 제 2 작용화된 영역(16) 상에 제 2 자가-조립된 단층(SAM)을 증착하는 단계를 더 포함할 수 있다. 자가-조립된 단층을 사용하는 예에서, 프라이머 세트(12A, 12A' 또는 12B, 12B' 또는 12C, 12C' 또는 12D, 12D')는 SAMS가 형성된 후에 그래프팅된다.
도 5, 도 6a 및 6b는 기판(26)이 간극 영역(30)에 의해 분리된 함몰부(28)를 포함하는 상이한 예를 도시하고; 각각의 함몰부는 제 1 영역(14)을 포함하고; 제 2 영역(16)은 간극 영역(30)의 적어도 일부 상에 위치된다. 이로써, 이들 예에서, 영역(14) 중 하나는 함몰부(28)에 위치하고 다른 영역(16)은 함몰부(28)에 인접한 기판 표면(S)에 위치한다. 도 5에 도시된 예에서, 기판 표면(S) 상에 영역(16)은 함몰부(28) 옆에 있다. 도 6a 및 6b에 도시된 바와 같이, 기판 표면(S) 상에 영역(16)은 함몰부(28)를 둘러싼다. 함몰부(28) 내의 영역들(14, 16) 중 하나와 기판 표면(S)의 적어도 부분 상에 영역들(16, 14) 중 하나를 만드는 방법의 예시적인 방법은 이제 도 7a 내지 7g 및 도 8a 내지 8f를 참조하여 설명될 것이다.
도 6a 및 6b에 도시된 예를 만드는 예시적인 방법은 도 7a 내지 7g에 도시된다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 방법은 간극 영역(30)에 의해 분리된 복수의 함몰부(28)를 갖는 기판(26)을 이용한다. 이 예시적인 방법에서, 폴리머층(32)은, 도 3a 및 3b를 참고하여 설명된 바와 같이, 기판(26) 상에 증착되고 간극 영역(30)으로부터 연마된다. 이것은 간극 영역(30) 상이 아닌 함몰부(28) 내에 폴리머층(32)을 남긴다. 영역(14)이 함몰부(28) 내에 있는 것이 바람직하다면, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 본원에 개시된 임의의 예를 사용하여 그래프팅될 수 있다. 영역(16)이 함몰부(28) 내에 있는 것이 바람직하다면, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 본원에 개시된 임의의 예를 사용하여 그래프팅될 수 있다. 도 7b에 도시된 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 폴리머층(32)에 그래프팅된다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 함몰부(28) 내에 폴리머층(32)에 그래프팅하여, 간극 영역(30)에 그래프팅하지 않을 것임이 이해되어야 한다.
이 방법의 일부 예에서, 기판(26)(함몰부(28)에 형성된 영역(14 또는 16)을 가짐)은 캡핑제에 노출된다. 캡핑제는 이들 작용기를 후속적인 공정 동안 비-작용성으로 남기기 위해 폴리머층(32)의 임의의 미반응 작용기(예, 프라이머(18, 20 또는 18', 20")와 반응하지 않은 임의의 작용기)와 반응할 수 있는 화학 종을 포함한다. 이 공정은 후속적으로 증착된 폴리머층(32')이 영역(14)에 접착되는 능력을 감소시킬 수 있다. 다시 말해서, 폴리머층(32)과 후속적으로 증착된 폴리머층(32') 사이의 상호작용은 감소되어 폴리머층(32')이 폴리머층(32)에 거의 접착되지 않거나 전혀 접착되지 않는다. 이는 차례로 후속적으로 증착된 프라이머(예, 19, 21 또는 19', 21')가 영역(14) 위에 놓인 면적에 그래프팅하는 능력을 감소시킨다.
폴리머층(32)이 아지드 작용기를 포함하는 예에서, 캡핑제에서 화학 종은 포스핀과 같은 환원제일 수 있다. 예시적인 포스핀은 트리스(하이드록시프로필)포스핀이다. 폴리머층(32)의 미반응 아지드는 포스핀에 의해 감소될 것이고, 이는 추가적인 프라이머 그래프팅을 위해 이들을 비-작용성으로 만든다.
도 7c에 도시된 바와 같이, 방법은 제 2 폴리머층(32')을 증착하는 단계를 포함한다. 폴리머층(32')은 폴리머층(32)에 사용된 것과 동일한 폴리머일 수 있거나, 또는 폴리머층(32)에 사용된 것과 상이한 유형의 폴리머일 수 있다. 한 예에서, 각각의 제 1 폴리머(32) 및 제 2 폴리머(32')는 PAZAM과 같은 아크릴아마이드 공중합체이다. 폴리머층(32')은 간극 영역(30)을 단독으로 코팅할 수 있거나, 또는 간극 영역(30) 외에 영역(14)의 적어도 일부를 코팅할 수 있다. 폴리머층(32')이 영역(14)을 적어도 부분적으로 코팅하는지 여부는 폴리머층(32) 상에 사용된 캡핑제에 의존할 것이다.
이 예에서, 비절단성 제 1 템플릿 스트랜드(40) 및 절단성 제 2 템플릿 스트랜드(42)을 포함하는 템플릿 폴리뉴클레오타이드 스트랜드가 프라이머(18 또는 18'및 20, 20')를 개별적으로 사용하여 영역(14)에 형성될 수 있다. 템플릿 폴리뉴클레오타이드 스트랜드 형성의 초기에, 라이브러리 템플릿이 임의의 핵산 샘플(예, DNA 샘플 또는 RNA 샘플)로부터 제조될 수 있다. 핵산 샘플은 단일 스트랜드, 유사한 크기(예, <1000 bp) DNA 또는 RNA 단편으로 단편화될 수 있다. 준비하는 동안 어댑터는 이러한 단편의 말단에 추가될 수 있다. 감소된 사이클 증폭을 통해, 영역(14)에서 프라이머(18 또는 18' 및 20, 20')에 상보적인 서열화 결합 부위, 지수 및 영역과 같은 상이한 모티프가 어댑터에 도입될 수 있다. 최종 라이브러리 템플릿은 DNA 또는 RNA 단편 및 양쪽 말단에 어댑터를 포함한다. 일부 예에서, 단일 핵산 샘플로부터 단편은 추가된 동일한 어댑터를 갖는다.
복수의 라이브러리 템플릿이 기판(26)에 도입될 수 있다. 이는 템플릿 유체를 플로우 셀에 도입하는 것을 포함할 수 있다. 템플릿 유체는 액체 담체 및 복수의 라이브러리 템플릿을 포함할 수 있다. 기판(26)은 함몰부(28) 내에 영역(14)의 어레이를 포함하기 때문에, 다수의 라이브러리 템플릿은 예를 들어 그 안에 고정된 2가지 유형의 프라이머(18, 18' 또는 20, 20') 중 하나에 혼성화된다.
그 후 클러스터 생성이 수행될 수 있다. 클러스터 생성 동안, 템플릿 유체로부터의 템플릿이 증폭되어 적어도 일부 함몰부(28)에서 클러스터를 형성한다. 클러스터 생성의 한 예에서, 라이브러리 템플릿은 고-신뢰도 DNA 폴리머라제를 사용하여 3' 연장에 의해 혼성화된 프라이머(18, 18' 또는 20, 20')로부터 복사된다. 원본 라이브러리 템플릿은 변성되고, 영역(14)에 복사본이 고정된 채로 남는다. 등온 브리지 증폭이 사용되어 고정된 복사본을 증폭할 수 있다. 예를 들어, 복사된 템플릿은 인접한 상보적 프라이머(20, 20' 또는 18, 18')에 혼성화하기 위해 루프 형성(loop over)되고, 폴리머라제는 복사된 템플릿을 복사하여 이중 스트랜드화된 브릿지를 형성하고, 이는 변성되어 2개의 단일 스트랜드화된 스트랜드를 형성한다. 이들 2개의 스트랜드는 인접한 상보적 프라이머(20, 20' 또는 18, 18')에 루프 형성되고, 혼성화되고, 연장되어, 다시 2개의 새로운 이중 스트랜드 루프를 형성한다. 이 과정은 등온 변성 및 증폭의 주기에 의해 각 템플릿 사본 상에서 반복되어 밀집된 클론 클러스터를 생성한다. 이중 스트랜드 브릿지의 각각의 클러스터는 변성되어, 도 7d에 도시된 바와 같이, 비절단성 제 1 프라이머 스트랜드(18, 18')에 부착된 비절단성 제 1 템플릿 스트랜드(40) 및 절단성 제 2 프라이머(20, 20')에 부착된 절단성 제 2 템플릿 스트랜드(42)가 생성된다. 프라이머의 절단성은 그에 부착된 템플릿 스트랜드의 절단성을 제공한다는 것이 이해되어야 한다. 절단성 제 2 프라이머(20, 20')에 부착된 제 2 템플릿 스트랜드(42)은 절단 부위(22)를 포함하기 때문에, 절단성 제 2 템플릿 스트랜드(42)은 절단 가능하다. 클러스터링의 이 예는 브리지 증폭이며, 수행될 수 있는 증폭의 한 예이다. 배제 증폭(Examp) 워크플로우(Illumina Inc.)와 같은 다른 증폭 기술이 사용될 수 있음이 이해되어야 한다.
제 2 폴리머층(32')에는 프라이머(18, 18' 또는 20, 20')이 그래프팅되어 있지 않기 때문에, 증폭 과정은 개별 함몰부(28)를 넘어 확장되지 않는다는 것이 이해되어야 한다.
프라이밍 유체는 이어서 기판(26)에 도입될 수 있다. 프라이밍 유체는 액체 담체 및 기판(28)에 도입되는 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)와 다른 제 2 프라이머 세트(12A', 12B', 12C', 12D')를 포함한다. 프라이밍 유체 내의 액체 담체는 인산염 완충 식염수(PBS), 식염수 나트륨 시트레이트(SSC), 탄산염계 완충제 등과 같은 클릭 화학을 지지할 수 있는 임의의 액체일 수 있다. 이 예에서, 프라이밍 유체 내에 프라이머 세트는 프라이머(19 또는 19' 및 21 또는 21')를 포함한다. 프라이머 세트(12A', 12B', 12C', 12D')(프라이머(19 또는 19' 및 21 또는 21')를 포함함)가 먼저 그래프팅되어 함몰부(28)에서 영역(16)을 형성한다면, 프라이밍 유체가 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)(프라이머(18 또는 18' 및 20 또는 20')를 포함함)를 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
프라이밍 유체 내에 프라이머(19 또는 19' 및 21 또는 21')는 간극 영역(30) 위에 놓인 제 2 폴리머층(32')으로 그래프팅할 수 있다. 제 2 폴리머층(32')은 폴리머층(32)에 접착하지 않을 수 있기 때문에, 증폭이 영역(14)에서 수행되었기 때문에, 및 하부 폴리머층(32)의 작용기가 비작용성으로 되었기 때문에, 프라이머(19 또는 19' 및 21 또는 21')는 노출된 폴리머층(32)으로 그래프팅되지 않을 수 있다.
도 7e에 도시된 바와 같이, 그래프팅된 프라이머(19 또는 19' 및 21 또는 21')는 간극 영역(30) 위에 놓인 제 2 폴리머층(32')에 부착하여 영역(16)을 형성한다.
이어서 추가 증폭이 수행될 수 있다. 예를 들어, 브릿지 증폭은 간극 영역 중 적어도 일부 상에 제 2 클러스터를 형성하기 위해 클러스터로부터 그래프팅된 프라이머(19 또는 19' 및 21 또는 21')로 개시될 수 있다. 이 증폭 라운드 동안, 비절단성 제 1 템플릿 스트랜드(40)는 인접한 상보적 프라이머(21, 21')에 루프 형성하고 혼성화하는 반면, 절단성 제 2 템플릿 스트랜드(42)는 인접한 상보적 프라이머(19, 19')에 루프 형성하고 혼성화한다. 개별적인 스트랜드(40, 42)는 연장되어 2개의 새로운 이중 스트랜드화 루프를 형성한다. 이 과정은 등온 변성 및 증폭의 주기에 의해 각 템플릿 사본에서 반복되어 함몰부(28)로부터 간극 영역(30)으로 성장하는 조밀한 클론 클러스터를 생성한다. 이중 스트랜드 브릿지의 각각의 추가 클러스터는 변성되어, 도 7f에 도시된 바와 같이, 비절단성 제 2 프라이머(21, 21')에 부착된 비절단성 제 2 템플릿 스트랜드(44) 및 절단성 제 1 템플릿 프라이머(19, 19')에 부착된 절단성 제 1 템플릿 스트랜드(46)를 생성한다. 절단성 제 1 프라이머(19, 19')에 부착된 절단성 제 1 템플릿 스트랜드(46)는 절단 부위(22' 또는 23)를 포함하기 때문에, 절단성 제 1 템플릿 스트랜드(46)는 절단 가능하다.
비절단성 제 1 템플릿 스트랜드(40)가 순방향 스트랜드인 경우, 비절단성 제 2 템플릿 스트랜드(44)는 역방향 스트랜드이고, 비절단성 제 1 템플릿 스트랜드(40)가 역방향 스트랜드인 경우, 비절단성 제 2 템플릿 스트랜드(44)가 순방향 스트랜드인 것으로 이해되어야 한다. 유사하게, 절단성 제 1 템플릿 스트랜드(46)가 순방향 스트랜드인 경우, 절단성 제 2 템플릿 스트랜드(42)는 역방향 스트랜드이고, 절단성 제 1 템플릿 스트랜드(46)가 역방향 스트랜드인 경우, 절단성 제 2 템플릿 스트랜드(42)는 순방향 스트랜드이다.
절단성 제 1 및 제 2 템플릿 스트랜드(46, 42)는 이어서 절단 부위(22, 22' 또는 22, 23)에 따라 화학제 또는 효소적 절단제를 도입함으로써 제거될 수 있다. 도 7g에 도시된 바와 같이, 절단 후에는 비절단성 제 1 템플릿 스트랜드(40)는 함몰부(28) 내에 영역(14)에서 유지되고, 비절단성 제 2 템플릿 스트랜드(44)는 간극 영역(30) 상에 영역(16)에서 유지된다. 절단이 수행된 후의 한 예에서, 영역(14)은 순방향 스트랜드를 포함하고, 영역(16)은 역방향 스트랜드를 포함한다.
도 5, 도 6a 및 도 6b에 도시된 예를 만들기 위한 다른 예시적인 방법은 도 8a 내지 8g에 도시된다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 이 방법은 간극 영역(30)에 의해 분리된 복수의 함몰부(28)를 갖는 기판(26)을 이용한다. 이 예시적인 방법에서, 폴리머층(32)은 기판(26) 상에 증착되어 함몰부(28) 및 간극 영역(30) 상에 존재하게 한다. 영역(14)이 함몰부(28) 내에 있는 것이 바람직한 경우, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 본원에 개시된 임의의 예를 사용하여 그래프팅될 수 있다. 영역(16)이 함몰부(28) 내에 있는 것이 바람직한 경우, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 본원에 개시된 임의의 예를 사용하여 그래프팅될 수 있다. 도 8b에 도시된 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 폴리머층(32)에 그래프팅된다. 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는, 도 8b에 도시된 바와 같이, 전체 기판(26)을 가로지르는 폴리머층(32)에 그래프팅할 것임이 이해되어야 한다.
이 예시적인 방법에서, 도 8c에 도시된 바와 같이, 이어서 보호 코팅(48)이 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)가 그래프트된 폴리머층(32) 상에 증착된다. 보호 코팅(48)은 리프팅-오프 레지스트일 수 있다. 이러한 유형의 보호 코팅(48)은 공정에서 바람직한 시간에 방사되고, 경화된 후에 제거될 수 있다. 보호 코팅(48)은 또한 수용성 코팅일 수 있다.
이어서, 프라이머 세트(12A', 12B', 12C', 12D')를 포함하는 영역(16)을 생성하는 것이 바람직한 이러한 간극 영역(30)을 노출시키기 위해 에칭이 수행될 수 있다. 예를 들어, 각각의 함몰부(28) 옆의 기판 표면(S)의 분리된 섹션은 에칭을 통해 노출되어, 도 5에 도시된 예를 형성할 수 있다. 다른 예에서, 전체 함몰부(28)를 둘러싸는 기판 표면(S)의 섹션은 에칭을 통해 노출되어 도 6a 및 6b에 도시된 예를 형성할 수 있다. 도 8d는 간극 영역(30)을 노출시키기 위해 에칭이 수행된 후의 기판(26)의 한 예를 도시한다. 이 예에서, 플라즈마 에칭은 공기 또는 산소 가스로 수행될 수 있다.
이어서, 이 예시적인 방법은 기판 표면(S)의 노출된 부분을 실란화하는 단계를 포함할 수 있다. 실란화는 제 2 폴리머층(32')이 기판 표면(S)에 접착되는 것을 돕기 위해 기판 표면(S)에 접착력을 부여한다.
이어서, 제 2 폴리머층(32')이 증착된다. 도 8e에 도시된 바와 같이, 제 2 폴리머층(32')은 기판 표면(S)의 노출된 부분(예, 간극 영역(30)에서) 및 보호 코팅(48) 상에 증착될 수 있다. 이 예시적인 방법에서, 폴리머층(32)'는 폴리머층(32)에 사용된 것과 동일한 폴리머일 수 있거나, 폴리머층(32)에 사용된 것과 상이한 유형의 폴리머일 수 있다.
도 8f에 도시된 바와 같이, 제 2 프라이머 세트(12A', 12B', 12C', 12D')의 프라이머(19, 19'및 21, 21')는 이어서 폴리머층(32')에 그래프팅되어 영역(16)을 생성할 수 있다. 그래프팅은 본원에 기재된 임의의 방법을 사용하여 수행될 수 있다. 다른 예에서, 폴리머층(32')은 프라이머(19, 19' 및 21, 21')로 사전-그래프팅될 수 있다.
도시되지는 않았지만, 이 예시적인 방법은 보호 코팅(48)을 제거하는 단계를 포함할 수 있음이 이해되어야 한다. 예로서, 리프팅-오프 방법이 보호 코팅(48) 및 임의의 폴리머층(32') 및 그 위에 프라이머(19, 19' 및 21, 21')를 제거하기 위해 사용될 수 있다. 보호 코팅(48)이 수용성인 경우, 제거는 코팅(48)을 물에 용해시키는 것을 포함할 수 있고, 이는 또한 임의의 위에 놓인 폴리머층(32') 및 프라이머(19, 19' 및 21, 21')를 제거할 것이다. 보호 코팅의 제거는 영역(14)에서 모든 프라이머(18, 18' 및 20, 20') 및 영역(16)에서 모든 프라이머(19, 19' 및 21, 21')를 노출시킨다.
도 8a 내지 8f에는 도시되지 않았지만, 그 후 복수의 라이브러리 템플릿이 기판(26)에 도입될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 기판(26)은 함몰부(28) 내에 영역(14)의 어레이를 포함하기 때문에, 복수의 라이브러리 템플릿, 예를 들어, 그 안에 고정화된 2가지 유형의 프라이머(18, 18' 또는 20, 20') 중 하나에 혼성화된다. 이 예에서, 기판(26)은 또한 간극 영역(30) 중 적어도 일부 상에 영역(16)의 어레이를 포함하기 때문에, 다수의 라이브러리 템플릿은 예를 들어 그 안에 고정된 2가지 유형의 프라이머(19, 19' 또는 21, 21') 중 하나에 혼성화된다. 클러스터 생성은 본원에 기술된 바와 같이 수행될 수 있다. 절단성 템플릿의 절단은 또한 절단성 제 1 프라이머(19, 19') 및 절단성 제 2 프라이머(20, 20')를 절단함으로써 수행될 수 있다.
도 9는 함몰부(28)의 상이한 부분에 위치되는 영역(14, 16)의 또 다른 예를 도시한다. 이 예에서, 영역(14 또는 16) 중 하나는 함몰부(28)에 위치되는 비드(50)의 일부이다. 비드(50)는 코어 구조물(49) 및 코어 구조물(49)의 표면에 있는 영역(16)을 포함한다. 이 예에서, 영역(16)은 코어 구조물(49)의 표면에 본질적으로 존재하는 작용기, 또는 임의의 적합한 작용화 기술(예, 화학 반응, 코어 구조물(49)을 반응성기-함유 폴리머로 코팅하는 것 등)을 통해 코어 구조물(49)의 표면에 도입된 작용기를 포함할 수 있다.
단일 함몰부(28)가 도 9에 도시되어 있지만, 일부 예에서, 기판(26)은 간극 영역(30)에 의해 분리된 복수의 함몰부(28)를 포함하고; 각각의 함몰부는 제 1 영역(14)이 위치하는 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함하고; 플로우 셀은 제 2 부분에 위치된 비드(50)를 더 포함하고, 제 2 영역(16)은 비드의 표면에 있다는 것이 이해되어야 한다. 이 예의 몇 가지 변형이 "비드 기반 플로우 셀" 섹션에서 도 11a 및 20를 참조하여 본원에서 추가로 설명된다.
도 10은 영역(14, 16)에 대한 또 다른 예시적인 구성을 도시한다. 이 예에서, 영역(14, 16)은 별도의 기판(26, 26') 상에 위치된다. 이로써, 플로우 셀의 이 예는 제 1 기판(26); 제 1 기판(26)에 부착된 제 1 프라이머 세트(12A)로서, 제 1 프라이머 세트는 비절단성 제 1 프라이머(18, 18') 및 절단성 제 2 프라이머(20, 20')를 포함하는 제 1 프라이머 세트; 제 1 기판(26)과 대향하는 제 2 기판(26'); 및 제 2 기판(26')에 부착된 제 2 프라이머 세트(12A')로서, 제 2 프라이머 세트(12A')는 절단성 제 1 프라이머(19, 19') 및 비절단성 제 2를 포함하는 제 2 프라이머 세트(12A')를 포함한다. 이 플로우 셀을 제조하는 방법의 한 예로서, 각각의 기판(26, 26')은 폴리머층(예, 도 10에 도시되지 않은 32)로 코팅될 수 있고, 제 1 프라이머 세트(12A)(또는 12B, 12C 또는 12D)는 기판(26) 중 하나에 그래프팅될 수 있고, 제 2 프라이머 세트(12A')(또는 12B', 12C' 또는 12D')는 기판(26') 기판(26') 중 다른 하나에 그래프팅될 수 있다.
각각의 기판 표면(S) 상에 도시되어 있지만, 영역(14, 16)은 대안적으로 각각의 기판(26, 26')의 함몰부(28)에 위치될 수 있음이 이해되어야 한다. 이 예에서, 폴리머층은 함몰부(28) 내에 및 간극 영역(30) 상에 증착될 수 있고, 이어서 연마를 통해 간극 영역(30)으로부터 제거될 수 있다. 제 1 프라이머 세트(12A)(또는 12B, 12C 또는 12D)는 하나의 기판(26)의 함몰부(28)에 그래프팅될 수 있고, 제 2 프라이머 세트(12A')(또는 12B', 12C' 또는 12D')는 다른 기판(26')의 함몰부에 그래프팅될 수 있다.
이 예에서, 템플릿 시딩 및 클러스터링이 성공적으로 수행될 수 있도록 기판(26, 26')이 가깝게 근접한 것이 바람직할 수 있다. 일 예에서, "가깝게 근접"은 두 기판(26, 26') 사이의 거리가 약 100㎛ 이하임을 의미한다. 다른 예에서, 두 기판(26, 26') 사이의 거리는 약 10㎛ 내지 약 90㎛ 범위이다.
별도의 기판(26, 26') 상에 위치되는 대신에, 제 1 및 제 2 영역(14, 16) 및 프라이머 세트(12A, 12A' 또는 12B, 12B' 또는 12C, 12C', 또는 12D, 12D')는 기판 표면(@) 상에 매크로-분리될 수 있거나, 서로 매크로 분리된 별도의 함몰부(28) 내에 존재할 수 있다. "매크로-분리된"은 영역들(14, 16)이 적어도 5㎛ 만큼 서로 분리되는 것을 의미한다. 일 예에서, 영역(14, 16)은 약 5㎛ 내지 약 100㎛ 범위의 거리만큼 서로 분리된다.
도 33a는 영역(14, 16)에 대한 또 다른 예시적인 구성을 도시한다. 이 예에서, 제 1 및 제 2 작용화된 층(60, 64)은 다층 기판의 수지 부분에 도입된다. 도 33a에 도시된 바와 같이, 다층 기판의 이 예는 지지체(52); 지지체(52) 상에 제 1 작용화된 층(60); 제 1 작용화된 층(60) 상에 제 2 작용화된 층(64); 및 제 2 작용화된 층(64) 상에 패시베이션층(86)을 포함한다.
이 예에서, 제 1 및 제 2 작용화된 층(60, 64)은 각각의 프라이머 세트(12A, 12A' 또는 12B, 12B' 또는 12C, 12C' 또는 12D, 12D')에 부착될 수 있는 표면 작용기를 갖거나 도입하게 할 수 있는 임의의 나노임프린트 리소그래피 수지일 수 있다. 일 예에서, 층(60)은 에폭시기로 작용화될 수 있고 층(64)은 아민기로 작용화될 수 있다.
층(60, 64)의 수지는, 도 33a에 도시된 다층 기판이 형성되기 전에, 각각의 프라이머 세트(12A, 12A' 또는 12B, 12B', 또는 12C, 12C' 또는 12D, 12D')가 층(60, 64)에 사전-그래프팅된 경우와 동일할 수 있다. 이 방법의 이들 예에서, 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)(예, 비절단성 제 1 프라이머(18, 18') 및 절단성 제 2 프라이머(20, 20'))는 제 1 작용화된 층(60)이 다층 기판에 도입되기 전에 제 1 작용화 층(60)에 사전-그래프팅될 수 있고; 및 제 2 프라이머 세트(12A', 12B', 12C', 12D')(예, 절단성 제 1 프라이머(19, 19') 및 비절단성 제 2 프라이머(21, 21'))는 제 2 작용화된 층(64)이 다층 기판에 도입되기 전에 제 2 작용화된 층(66)에 사전-그래프팅될 수 있다.
층들(사전-그래프팅되거나 되지 않음)은 본원에 개시된 임의의 예를 사용하여 지지체(52) 상에 증착될 수 있다.
프라이머가 임프린팅 후 그래프팅될 때, 층(60, 64)은 각각의 프라이머 세트(12A, 12A' 또는 12B, 12B' 또는 12C, 12C' 또는 12D, 12D')에 부착될 수 있는 상이한 표면 작용기를 적어도 갖는 것으로 이해되어야 한다. 본원에 개시된 임의의 수지가 사용될 수 있다.
패시베이션층(86)은 임프린팅될 수 있는 임의의 소수성 층일 수 있다. 예로서, 패시베이션층(86)은 플루오르화 폴리머, 퍼플루오르화 폴리머, 실리콘 폴리머 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 예로서, 패시베이션층(86)은 비정질 플루오로폴리머(시판되는 예는 AGC Chemicals의 CYTOP® 계열의 것들을 포함하고, 이는 하기 말단 작용기 중 하나를 갖는다: A 유형: -COOH, M 유형: -CONH-Si(OR)n 또는 S 유형: -CF3), 폴리테트라플루오로에틸렌(시판되는 예는 Chemours의 테플론(Teflon)®), 파릴렌, 플루오르화 탄화수소, 플루오로아크릴 공중합체(시판되는 예는 Cytonix의 FLUOROPEL®을 포함함)를 포함할 수 있다. 패시베이션층(86)은 본원에 개시된 임의의 예를 사용하여 지지체(52) 상에 증착될 수 있다.
도 33a에 도시된 바와 같이, 이 방법의 예는 다층 기판을 임프린팅하여 패시베이션층(86)의 간극 영역(30)에 의해 분리된 특징부(예, 함몰부(28))를 형성하는 단계를 포함하며, 여기서 각각 제 1 및 제 2 작용화된 층의 영역(14, 16)은 이 각각의 특징부/함몰부(28)에서 노출된다. 단일 특징부/함몰부(28)의 노출된 영역(14, 16) 및 패시베이션층(86)의 주변 간극 영역(30)은 도 33b의 평면도에서 도시된다. 각각의 영역(14, 16)에 대해, 특징부/함몰부(28)는 경사형 하부 또는 계단형 영역, 또는 특징부/함몰부(28)의 상부로부터 층(60)의 일부 및 층(64)의 일부를 노출시키는 기하 구조의 일부 다른 변형을 갖는다.
다층 기판을 임프린팅하기 위해, 나노임프린트 리소그래피 몰드 또는 작업 스탬프(56)는 수지층(54)에 대해 가압되어 층(60, 64, 68)에서 특징부의 임프린트를 생성한다. 즉, 각 층(60, 64, 68)은 작업 스탬프(56)의 돌출부에 의해 움푹 들어가거나 천공된다. 그 후 층(60, 64, 68)은 그 자리에서 작업 스탬프(56)와 경화될 수 있다. 경화는, 포토레지스트가 사용될 때, 가시 광선 또는 자외선(UV) 방사선과 같은 화학 방사선에, 또는 약 240nm 내지 380nm 범위의 파장의 방사선에 노출됨으로써; 또는 열경화성 레지스트가 사용될 때 열에 노출됨으로써 달성될 수 있다. 경화는 중합 및/또는 가교를 촉진할 수 있다. 예로서, 경화는 소프트베이크(예, 용매를 제거하기 위한) 및 하드베이크를 포함하는 다중 단계를 포함할 수 있다. 소프트베이크는 약 50℃ 내지 약 150℃ 범위의 저온에서 일어날 수 있다. 하드베이크 기간은 약 100℃ 내지 약 300℃ 범위의 온도에서 약 5초 내지 약 10분 지속할 수 있다. 소프트베이킹 및/또는 하드베이킹에 사용될 수 있는 장치의 예는 핫 플레이트, 오븐 등을 포함한다.
경화 후, 작업 스탬프(56)가 방출된다. 이는 층들(60, 64, 68)에서 지형적 특징부, 즉 함몰부(28)를 생성한다.
언급된 바와 같이, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')(도 33a 또는 도 33b에 도시되지 않음)는 제 1 작용화된 층(60)에 사전-그래프팅될 수 있고, 따라서 제 1 작용화된 영역(14)에 부착되고; 프라이머(19, 21 또는 19', 21')(도 33a 또는 도 33b에 도시되지 않음)는 제 2 작용화된 층(64)에 사전-그래프팅될 수 있고, 따라서 제 2 작용화된 영역(16)에 부착될 수 있다. 추가의 프라이머 그래프팅은 수행되지 않는다.
다른 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20') 및/또는 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 각각 제 1 작용화된 층(60) 및 제 2 작용화된 층(64)에 사전-그래프팅되지 않는다. 이들 예에서, 영역(14, 16)은 상이한 작용기를 가지며, 프라이머(18, 20 또는 18', 20') 및 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 임프린팅 후 그래프팅될 수 있다.
임프린팅 후 그래프팅이 수행될 때, 그래프팅은 본원에 개시된 임의의 그래프팅 기술을 사용하여 달성될 수 있다. 임의의 그래프팅 방법으로, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 영역(14)의 반응성 기와 반응하거나 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 영역(16)의 반응성 기와 반응하며, 패시베이션층(86)에 대한 친화도를 가지지 않는다.
언급한 바와 같이, 함몰부(28)의 일부 예는 트렌치 형태일 수 있다. 도 34s는 트렌치(28")로 형성된 영역(14, 16)에 대한 또 다른 예시적인 구성을 (단면도로부터) 도시한다.
도 34a에 도시된 바와 같이, 다층 기판은 지지체(52) 상에 (패턴화된) 수지(54')를 포함한다. 패턴화된 수지(54')(예, NIL 수지, SiO2 등)에 한정된 트렌치(28")는 간극 영역(30)에 인접하고, 이는 서로 인접한 트렌치(28")를 분리한다(예, 다수의 트렌치(28")의 평면도를 도시하는 도 34h 참조).
도 34b에 도시된 바와 같이, 희생층(84)은 수지(54')(예, 간극 영역(30) 및 트렌치(28") 내에) 상에 적용된다. 임의의 물질이 수지(54')에 대해 그리고 사용되는 제 2 희생층(88)에 대해 에칭 차이를 갖는 희생층(84)으로서 사용될 수 있다. 일 예에서, 희생층(84)은 실리콘, 알루미늄 또는 크롬이다.
도 34c에 도시된 바와 같이, 희생층(84)은 수지(54')의 부분으로부터 제거된다. 이 예에서, 희생층(84)은 희생 물질(84")의 영역이 각각의 트렌치(28")의 각각의 측벽(90)에 직접 인접하게 유지되도록 에칭될 수 있다. 에칭 후, 간극 영역(30) 및 각각의 트렌치(28")의 하부 부분이 노출된다.
도 34d에 도시된 바와 같이, 제 2 희생층(88)은 희생 물질(84")의 영역 상에 및 수지(54')의 임의의 노출된 면적(예, 간극 영역(30) 및 트렌치(28")의 하부 부분 내에) 상에 적용된다. 임의의 물질이 수지(54')에 대해 및 사용되는 제 2 희생층(84)에 대해 에칭 차이를 갖는 제 2 희생층(88)으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 층(84)이 실리콘이면, 층(88)은 알루미늄 또는 크롬일 수 있다.
희생층들(84, 88)은 본원에서 설명된 임의의 증착 기술들을 사용하여 적용될 수 있다.
도 34e에 도시된 바와 같이, 제 2 희생층(88)은 희생 물질(84")의 영역으로부터 및 수지(54')의 부분으로부터 제거된다. 이 예에서, 제 2 희생 물질(88")의 영역이 각각의 희생 물질 영역(84")에 직접 인접하게 유지되도록 제 2 희생층(88)이 에칭될 수 있다. 이 예에서, 에칭 후에, 간극 영역(30) 및 각각의 트렌치(28")의 다른 (더 작은) 하부 부분이 노출된다.
도 34f에 도시된 바와 같이(단면도를 도시함), 물질(92)이 증착되어 제 2 희생 물질 영역(84") 사이의 임의의 공간을 채운다. 다시 말해서, 추가 물질(92)이 각각의 트렌치(28")의 하부 부분을 덮고, 제 2 희생 물질(88')의 영역을 완전히 분리시킨다. 추가 물질(92)은 수지(54')와 동일한 물질일 수 있다. 예를 들어, 수지(54')로서 이산화규소가 사용된다면, 추가 물질(92)은 이산화규소일 수 있다. 추가 물질(92)은 트렌치(28")보다 작은 (영역(14, 16)이 한정될) 새로운 트랜치(28"')를 한정하는 것을 돕는다.
이 방법의 예에서, 도 34g에 도시된 바와 같이, 연마가 수행되어 간극 영역(30')으로부터 추가 물질(92)을 제거할 수 있다.
도 34h는 2개의 희생 물질/층(84", 88')으로 채워진 트렌치(28"')의 평면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 각각의 희생 물질/층(84", 88')은 각각의 트렌치(28"')의 길이를 연장한다.
도 34i는 2개의 희생 물질/층(84", 88')으로 채워진 트렌치(28"') 중 하나의 단면도를 도시한다.
도 34j에 도시된 바와 같이, 희생 물질 영역(84")은 각각의 트렌치(28"')의 부분으로부터 제거된다. 이는 제 1 작용화된 영역(14)이 형성될 면적/부분(76)을 노출시킨다. 희생 물질 영역(84")은 에칭될 수 있고, 이 에칭 프로세스는 상이한 에칭 속도로 인해 수지(54') 또는 제 2 희생 물질 영역(88')에 영향을 주지 않는다.
도 34k에서, 제 1 작용화된 층(60)이 간극 영역(30), 면적(76) 및 제 2 희생 물질 영역(88') 상에 적용된다. 제 1 작용화된 층(60)은 본원에 개시된 임의의 예일 수 있고 본원에 기재된 임의의 기술을 사용하여 증착될 수 있다.
도 34l 및 34m에서, 제 1 작용화된 층(60)은 이어서 패턴화되어 면적/부분(76)에서 포토레지스트(62)에 의해 커버된 제 1 작용화된 영역(영역(14))을 형성한다. 포토레지스트(62) 및 아래의 제 1 작용화된 층(60)은 에칭 정지부로서 간극 영역(30) 및 제 2 희생 물질 영역(88')을 사용하여 연마되거나 에칭된다. 이는 트렌치(28"')의 면적/부분(76)에서 포토레지스트(62)에 의해 커버된 제 1 작용화된 영역(14)을 형성한다.
도 34n에 도시된 바와 같이, 제 2 희생 물질 영역(88')은 각각의 트렌치(28"')의 부분으로부터 제거된다. 이것은 제 2 작용화된 영역(16)이 형성될 면적/부분(78)을 노출시킨다. 제 2 희생 물질 영역(88')은 에칭될 수 있고, 이 에칭 프로세스는 상이한 에칭 속도로 인해 수지(54') 또는 포토레지스트(62)에 영향을 주지 않는다. 이 에칭 공정 동안 제 1 작용화된 층(60)의 노출된 부분이 제거될 수 있다.
도 34o에서, 제 2 작용화된 층(64)이 간극 영역(30), 면적(78), 포토레지스트(62) 및 영역(14)의 임의의 노출된 부분 상에 적용된다. 제 2 작용화된 층(64)은 본원에 개시된 임의의 예일 수 있고, 본원에 기술된 임의의 기술을 사용하여 증착될 수 있다.
도 34p에서, 포토레지스트(62)는 그 후 리프팅-오프될 수 있고, 이는 그 위에 임의의 제 2 작용화된 층(64)을 제거한다. 본원에 개시된 임의의 예에서, 초음파 처리가 수행되어 포토레지스트 스트리핑 또는 리프팅-오프 공정의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 34q에서, 간극 영역(30)은 연마되어 그 위의 임의의 제 2 작용화된 층(64)을 제거할 수 있다. 도 34q에 도시된 바와 같이, 영역(14, 16)은 트렌치(28"')의 각 영역에 형성된다. 영역(14, 16)은 (도 34r에 도시된 바와 같이) 트렌치(28"')의 길이를 연장시키는 것으로 이해되어야 한다. 영역(14, 16)의 이러한 구성은 본원에 개시된 프라이머 세트(12A, 12A', 또는 12B, 12B', 또는 12C, 12C' 또는 12D, 12D')를 사용하여 동시적 페어드-엔드 판독 서열화에 사용될 수 있다.
도 34r에서, 제 2 포토레지스트(62')가 적용(및 노출 및 현상)되어 트렌치(28"')에 적어도 실질적으로 수직인 공간적으로 분리된 스트라이프의 패턴을 형성할 수 있다. 이 패턴은 도 34r에 도시된 바와 같이 공간적으로 분리된 스트라이프 사이에 노출되는 제 1 작용화된 영역(14) 및 제 2 작용화된 영역(16)의 부분을 남긴다. 공간적으로 분리된 스트라이프들 사이에 노출되는 제 1 작용화된 영역(14) 및 제 2 작용화된 영역(16)의 부분은 (예, 에칭을 통해) 제거되고, 이어서 공간적으로 분리된 스트라이프(제 2 포토레지스트(62'))가 (예, 에칭을 통해) 제거된다 ). 공간적으로 분리된 스트라이프(제 2 포토레지스트(62'))의 기저의 영역(14, 16)은 도 34s에 도시된 바와 같이 공간적으로 분리된 스트라이프(제 2 포토레지스트(62'))를 제거한 후에도 온전히 유지된다. 이 예에서, 각각의 영역(14, 16)은 트렌치(28"')를 따라 분리된 쌍(pair)이다.
일부 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')(도 34a 내지 34s에 도시되지 않음)는 제 1 작용화된 층(60)에 사전-그래프팅될 수 있고, 따라서 제 1 작용화된 영역(14)에 부착될 수 있다. 유사하게, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')(도 34a 내지 34s에 도시되지 않음)는 제 2 작용화된 층(64)에 사전-그래프팅될 수 있고, 따라서 제 2 작용화된 영역(16)에 부착될 수 있다. 이들 예에서, 추가 프라이머 그래프팅이 수행되지 않는다.
다른 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 제 1 작용화된 층(60)에 사전-그래프팅되지 않는다. 이들 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 제 1 작용화된 층(60)이 적용(예, 도 34k에서)된 후에 그래프팅될 수 있다. 영역(14, 16)이 상이한 작용기를 갖는 경우, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 영역(16)의 표면 작용기에 그래프팅하지 않기 때문에 방법의 마지막에(예, 도 34s에서) 그래프팅될 수 있다.
유사하게, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 제 2 작용화된 층(64)에 사전-그래프팅되지 않을 수 있다. 이들 예에서, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 제 2 작용화된 층(64)이 적용(예, 도 34o에서)된 후에 그래프팅될 수 있다. 영역(14, 16)이 상이한 작용기를 갖는 경우, 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 영역(14)의 표면 작용기에 그래프팅되지 않기 때문에 방법의 마지막에(예, 도 34s에서) 그래프팅될 수 있다.
방법 동안 그래프팅이 수행될 때, 그래프팅은 본원에 개시된 임의의 예를 사용하여 수행될 수 있다. 임의의 그래프팅 방법으로, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 영역(14)의 반응성 기와 반응하거나 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 영역(16)의 반응성 기와 반응하며, 수지(54')에 대한 친화도를 가지지 않는다.
플로우 셀의 또 다른 예에서, 영역(14, 16)은 도 35에 도시된 바와 같이 각각의 작용화된 지지체 구조물(93, 94) 상에 형성될 수 있다. 작용화된 지지체 구조물(93, 94)은 본원에 개시된 개별적인 프라이머 세트(12A, 12A', 또는 12B, 12B', 또는 12C, 12C', 또는 12D, 12D')를 부착할 수 있는 표면 작용기를 갖는다. 본원에 개시된 코어 구조물(49)의 임의의 예는 작용화된 지지체 구조물(93, 94)를 위해 사용될 수 있다. 상이한 프라이머 세트(12A, 12A', 또는 12B, 12B', 또는 12C, 12C' 또는 12D, 12D')를 부착할 수 있는 본원에 개시된 임의의 표면 작용기도 사용될 수 있다. 작용화된 지지체 구조물(93, 94)은, 예를 들어, 작용화된 비드(50)를 형성하기 위해 본원에 개시된 방법("비드 기반 플로우 셀" 섹션 참조)을 사용하여 형성될 수 있다.
일부 예에서, 작용화된 지지체 구조물(93, 94)은 또한 다른 형상을 가질 수 있다. 일부 예에서, 각각의 형상은 (본원에 기술된 바와 같이 단일층 또는 다층 기판일 수 있는) 기판의 표면(S) 상에 또는 내에 한정된 포획 부위(95, 96)의 형상(도 36a, 도 36b, 도 37a 및 도 37b에 도시됨)에 각각 대응한다. 예를 들어, 작용화된 지지체 구조물(93, 94)은 각각 포획 부위(95, 96)(아래 설명됨)와 동일한 형상을 가질 수 있다. 상이한 형상은 작용화된 지지체 구조물(93)이 상보적인 형상의 웰 포획 부위(95) 내에서 물리적으로 포획되는 것을 보조하고, 작용화된 지지체 구조물(94)에서 상보적인 형상의 웰 포획 부위(96)에 물리적으로 포획되는 것을 도울 것이다.
일부 예에서, 작용화된 지지체 구조물(93, 94)은 또한 상이한 포획 화학을 가질 수 있다. 포획 화학은 구조물(93, 94)이 기판 표면(S) 상에 바람직한 위치에 부착될 수 있게 하는 화학이다. 일부 예에서, 작용화된 지지체 구조물(93, 94)의 포획 화학은, 개별적인 작용화된 지지체 구조물(93, 94)을 수용하는 것인 개별적으로 포획 부위(95, 96)의 포획 화학에 상응한다. 예를 들어, 작용화된 지지체 구조물(93) 및 포획 부위(95)는 각각 한 유형의 수용체-리간드 결합 쌍의 구성원을 포함할 수 있고, 작용화된 지지체 구조물(94)은 각각의 작용화된 지지체 구조물(93, 94)을 수용할 수 있다. 포획 부위(96)는 각각 상이한 유형의 수용체-리간드 결합 쌍의 구성원을 포함할 수 있다. 상이한 화학은 작용화된 지지체 구조물(93, 94)(및 각각의 영역(14, 16))이 기판 표면(S) 상에 바람직한 영역에서 포획되는 것을 견디는 것을 도울 수 있다.
포획 부위(95, 96)는 기판(26)(또는 다층 기판의 수지(54')) 상에 개별적인 작용화된 지지체 구조물(93, 94)을 물리적으로 및/또는 화학적으로 고정할 수 있다. 포획 부위(95, 96)는 인접한 영역(14, 16)을 갖는 것이 바람직한 임의의 적절한 위치에 위치될 수 있다. 기판(26)을 가로지르는 포획 부위(95, 96)의 위치는 균일하거나(도 36a 및 36b 참조), 불균일할 수 있다. 포획 부위(95, 96)는 포획 부위(95, 96)의 구성(예, 패치, 웰, 돌출부 등), 및 포획 부위(95, 96)에 의해 포획 될 작용화된 지지체 구조물(93, 94)의 유형에 적어도 부분적으로 의존할 수 있는, 임의의 적합한 형상, 지형 및 치수를 가질 수 있다.
일부 예에서, 포획 부위(95, 96)는 기판 표면(S)의 부분 상에 적용되는 상이한 화학 포획제이다. 본원에 개시된 화학 포획제의 임의의 예가 사용될 수 있다. 일 예에서, 각각의 화학 포획제는 마이크로컨택트 인쇄 또는 다른 적합한 기술을 사용하여 바람직한 위치에 증착될 수 있다.
다른 예에서, 포획 부위(95, 96)는 기판(26)(또는 수지(54'))의 표면(S)에 한정되는 개별적인 웰을 포함한다. 웰은 사용되는 기판(예, 단일층 또는 다층)에 따라 에칭 또는 임프린팅을 사용하여 형성될 수 있다. 웰은 함몰부(28)에 대해 본원에서 설명된 것과 같은 임의의 적합한 형상 및 지형을 가질 수 있다.
일부 예에서, 웰은 그에 추가되는 추가의 화학적 포획제를 가지지 않는다. 이들 예에서, 개구 치수는 각각의 작용화된 지지체 구조물(93, 94)이 대응하는 웰(예, 형상에 기초하여)로 자가-조립할 수 있게 한다. 다른 예에서, 웰은 그에 추가되는 개별적인 화학적 포획제를 가지지 않는다.
포획 부위(95, 96)의 다른 예는 웰 및 그의 표면 상에 화학 포획제를 갖는 포획 비드를 포함한다. 포획 비드는 웰에 맞게 크기가 조정될 수 있다. 일부 예에서, 포획 비드는 인접한 간극 영역(30, 30')과 동일 평면 상에 있거나 인접한 간극 영역(30, 30') 위로 약간 연장되어 궁극적으로 이에 부착되는 작용화된 지지체 구조물(93, 94)이 웰 내에 한정되지 않을 수 있다. 한 예에서, 포획 비드는 이산화규소, 초상자성 물질, 폴리스티렌 및 아크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 본원에 개시된 화학적 포획제의 임의의 예는 포획 비드의 표면에 사용될 수 있고, 포획 비드가 웰에 도입되기 전에 포획 비드 상에 코팅될 수 있다. 이들 포획 부위(95, 96)의 웰 및 비드의 구성은 작용화된 지지체 구조물(93, 94)(부착된 경우)이 서로 인접하는 영역(14, 16)을 형성하도록 될 수 있다.
포획 부위(95, 96)의 깊이는 화학 포획제가 주입될지 여부 및 포획 비드가 주입될지 여부에 따라 변할 수 있다. 깊이는 적어도 이들 물질을 수용하기 위해 선택될 수 있다(즉, 물질이 웰 내에 포함됨). 일 예에서, 웰의 깊이는 약 1nm 내지 약 5 마이크론 범위이다.
다른 예로서, 포획 부위(95, 96)는 기판(26)(또는 수지(54')) 내에 한정되는 돌출부를 포함한다. 돌출부는 인접한 표면으로부터 바깥쪽으로(위쪽으로) 연장되는 3차원 구조이다. 돌출부는 에칭, 포토리소그래피, 임프린팅 등을 통해 생성될 수 있다.
임의의 적절한 3차원 지형이 돌출 포획 부위(95, 96)에 대해 사용될 수 있지만, 적어도 실질적으로 평탄한 상부 표면을 갖는 지형이 바람직할 수 있다. 예시적인 돌출 지형은 구, 실린더, 큐브, 다각형 프리즘(예, 직사각형 프리즘, 육각 프리즘 등) 등을 포함한다.
상이한 화학 포획제가 개별적인 돌출 포획 부위(95, 96)의 상부 표면에 적용될 수 있다. 본원에 개시된 화학 포획제의 임의의 예가 사용될 수 있고, 화학 포집제를 돌출부의 상부 표면에 적용하기 위해 임의의 증착 기술이 사용될 수 있다.
포획 부위(95, 96)는 포획제, 웰 등으로 설명되었지만, 포획 부위(95, 96)의 유형의 임의의 조합(예, 포획제 및 웰)이 플로우 셀 상에 함께 사용될 수 있음이 이해되어야 한다.
도 36a에서, 표면(S) 상에 포획 부위(95, 96)는 상이한 형상을 갖는다. 각각 대응하는 형상을 갖는 작용화된 지지체 구조물(93, 94)이 플로우 셀에 로딩될 때(도 36b), 작용화된 지지체 구조물(93, 94)은 물리적 배제에 의해 및/또는 포획 화학에 의해 자가-조립하여, 작용화된 지지체 구조물(93)이 포획 부위(95)에 부착되고 작용화된 지지체 구조물(94)이 포획 부위(96)에 부착되게 한다.
도 37a에서, 표면(S) 상에 포획 부위(95, 96)는 또한 다른 형상을 갖지만, 도 36a에 도시된 예와는 다르게 배열된다. 각각 대응하는 형상을 갖는 작용화된 지지체 구조물(93, 94)이 플로우 셀에 로딩될 때(도 37b), 작용화된 지지체 구조물(93, 94)은 물리적 배제에 의해 및/또는 포획 화학에 의해 자가-조립하고, 작용화된 지지체 구조물(93)은 포획 부위(95)에 부착되고 작용화된 지지체 구조물(94)은 포획 부위(96)에 부착되게 한다.
도 36b 및 37b에 도시된 두 구성은 기판 표면(S)을 가로질러 분리된 위치에 영역(14, 16)의 어레이를 초래한다.
도 2 내지 도 10, 도 33a, 도 34s, 도 36b 및 도 37b는 기판(26)(또는 수지(54'))에 결합된 리드가 없는 플로우 셀의 영역(14, 16)에 대한 상이한 구성을 도시한다. 도시되지는 않았지만, 플로우 셀은 리드를 간극 영역(30, 30')의 적어도 부분에 결합되게 할 수 있음이 이해되어야 한다. 일부 예에서, 리드는 프라이머 세트(12A, 12A' 또는 12B, 12B' 또는 12C, 12C' 또는 12D, 12D')의 그래프팅 전 또는 후에 결합될 수 있다. 프라이머 그래프팅 전에 리드가 결합될 때, 플로우 스루 공정이 그래프팅을 위해 사용될 수 있음이 이해되어야 한다. 플로우 스루 공정에서, 프라이머 용액 또는 혼합물은 개별적인 입력 포트(도시되지 않음)를 통해 플로우 채널(리드 및 간극 영역(30, 30') 사이에 한정됨) 내로 도입될 수 있고, 프라이머(18, 18', 20, 20', 19, 19', 21, 21')이 개별적인 영역(14, 16)에 부착하기에 충분한 시간 동안(즉, 배양 기간) 플로우 채널 내에서 유지되어 개별적인 영역(14, 16)에 부착될 수 있고, 그리고 개별적인 출력 포트(도시되지 않음)로부터 제거될 수 있다. 프라이머(18, 18', 20, 20', 19, 19', 21, 21') 부착 후, 추가적인 유체는 플로우 채널을 통해 보내져서 현재 작용화된 함몰부 및 플로우 채널을 세정할 수 있다.
리드는 간극 영역(30) 상에 위치되어 단일 플로우 채널 또는 유체적으로 분리된 다수의 플로우 채널을 한정하게 할 수 있다.
리드는 기판(26)을 향하여 지시되는 여기 광에 대해 투명한 임의의 물질일 수 있다. 예로서, 리드는 유리(예, 보로실리케이트, 용융 실리카 등), 플라스틱 등일 수 있다. 적합한 보로실리케이트 유리의 상업적으로 입수 가능한 예는 Schott North America, Inc.로부터 입수 가능한, D 263®이다. 상업적으로 입수 가능한 적합한 플라스틱 물질, 즉 사이클로 올레핀 폴리머의 예는 Zeon Chemicals L.P.로부터 입수 가능한 ZEONOR® 제품이다.
일부 예들에서, 리드는 그것이 결합될 간극 영역(30)의 부분의 형상에 대응하는 측벽과 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 오목부는 투명 블록으로 에칭되어 실질적으로 평면(예, 상부) 부분 및 실질적으로 평면 부분으로부터 연장되는 측벽을 형성할 수 있다. 에칭된 블록이 간극 영역(30)에 장착될 때, 오목부는 플로우 채널이 될 수 있다. 다른 예에서, 측벽 및 리드는 서로 커플링된 별도의 구성요소일 수 있다. 예를 들어, 리드는 (간극 영역(30)의 부분에 결합된다면) 플로우 채널의 부분(예, 상부 부분)을 한정하는 적어도 실질적으로 평면인 외부 표면 및 적어도 실질적으로 평면인 내부 표면을 갖는 실질적으로 직사각형인 블록일 수 있다. 블록은 측벽 상에 장착될 수 있고(예, 결합됨), 이는 간극 영역(30)의 부분에 결합되고 플로우 채널의 측벽을 형성한다. 이 예에서, 측벽은 스페이서 층(하기 설명됨)을 위해 본원에 설명된 임의의 물질을 포함할 수 있다.
리드는 레이저 결합, 확산 결합, 양극 결합, 공융 결합, 플라즈마 활성화 결합, 유리 프릿 결합 또는 당 업계에 공지된 다른 방법과 같은 임의의 적합한 기술을 사용하여 결합될 수 있다. 일 예에서, 스페이서 층은 사용되어 리드를 간극 영역(30)의 부분에 결합시킬 수 있다. 스페이서 층은 간극 영역(30)과 리드의 적어도 일부를 함께 밀봉할 임의의 물질일 수 있다.
일 예에서, 스페이서 층은 리드 및/또는 기판(26)(또는, 예를 들어, 기판(26)의 패턴화된 수지)에 의해 투과되는 파장에서 방사선을 흡수하는 방사선 흡수 물질 일 수 있다. 이어서, 흡수된 에너지는 차례로 스페이서 층 및 리드 사이에 및 스페이서 층 및 기판(26) 사이에 결합을 형성한다. 이러한 방사선 흡수 물질의 예는 듀폰(DuPont)(미국)의 블랙 KAPTON(카본 블랙을 함유하는 폴리이미드)이고, 이는 약 1064nm에서 흡수한다. 파장이 천연 폴리이미드 물질(예, 480nm)에 의해 상당히 흡수되는 파장으로 변경되어야 하는 것을 제외하고는, 카본 블랙을 첨가하지 않고 폴리이미드를 사용할 수 있음이 이해되어야 한다. 다른 예로서, 폴리이미드 CEN JP는 532nm에서 광이 조사될 때 결합될 수 있다. 스페이서 층이 방사선-흡수 물질인 경우, 스페이서 층은 스페이서 층이 원하는 결합 영역과 접촉하도록 리드 및 간극 영역(30)의 부분 사이에 계면에 위치될 수 있다. 적합한 파장의 레이저 에너지가 계면에 인가되는 동안(즉, 방사선 흡수 물질이 조사되는 동안) 압축이 가해질 수 있다(예, 대략 100 PSI의 압력). 레이저 에너지는 적절한 결합을 달성하기 위해 상부와 하부 모두로부터 인터페이스에 인가될 수 있다.
다른 예에서, 스페이서 층은 그와 접촉하는 방사선 흡수 물질을 포함할 수 있다. 방사선 흡수 물질은 스페이서 층 및 리드 사이에 계면뿐만 아니라 스페이서 층 및 간극 영역(30)의 부분 사이에 계면에 적용될 수 있다. 예로써, 스페이서 층은 폴리이미드일 수 있고, 별도의 방사선 흡수 물질은 카본 블랙일 수 있다. 이 예에서, 별도의 방사선 흡수 물질은 스페이서 층 및 리드 사이에, 그리고 스페이서 층 및 간극 영역(30)의 부분 사이에 결합을 형성하는 레이저 에너지를 흡수한다. 이 예에서, 적당한 파장의 레이저 에너지가 계면에 인가되는 동안(즉, 방사선 흡수 물질이 조사된다) 압축이 각각에 가해질 수 있다.
동시적 페어드 - 엔드 서열화 방법
본원에 기재된 프라이머 세트(12A, 12A' 또는 12B, 12B', 또는 12C, 12C' 또는 12D, 12D')를 포함하는 플로우 셀의 임의의 예는 동시적 페어드 서열화에 사용될 수 있고, 이는 순방향 및 역방향 스트랜드(예, 스트랜드 40 및 44)가 동시에 판독된다.
일단 비절단성 제 1 템플릿 스트랜드(40)의 클러스터가 영역(14)에서 생성되고 비절단성 제 2 템플릿 스트랜드(44)의 클러스터가 영역(16)에서 생성되면(도 7c 내지 7g를 참조하여 설명됨), 바람직하지 않은 프라이밍을 방지하기 위해 자유로운 말단은 차단될 수 있다. 남은 임의의 프라이머의 자유로운 말단도 차단될 수 있음을 이해해야 한다.
이들 방법에서, 도입 믹스가 첨가되고, 이는 비절단성 제 1 템플릿 스트랜드(40) 및 비절단성 제 2 템플릿 스트랜드(44)에 각각 혼성화할 수 있는 서열화 프라이머를 포함한다. 각각의 템플릿 스트랜드(40, 44)를 따른 서열화 프라이머의 연장은 모니터링되어 템플릿 스트랜드(40, 44)에서 뉴클레오타이드의 서열을 결정한다. 근거가 되는 화학 공정은 중합(예, 폴리머라제 효소에 의해 촉매됨) 또는 결찰(예, 리가아제 효소에 의해 촉매됨)일 수 있다. 특정한 폴리머라제-기반 공정에서, 형광 표지된 뉴클레오타이드는 템플릿 의존 방식으로 각각의 서열화 프라이머에 첨가되어, 각각의 서열화 프라이머에 첨가된 뉴클레오타이드의 순서 및 유형의 탐지가 템플릿의 서열을 결정하는데 사용되게 할 수 있다. 예를 들어, 합성 사이클에 의해 제 1 서열화를 개시하기 위해, 하나 이상의 표지된 뉴클레오타이드, DNA 폴리머라제 등이 플로우 셀 내로/을 통해 전달될 수 있으며, 여기서 서열화 프라이머 연장은 표지된 뉴클레오타이드가 각각의 템플릿(40, 44)에 상보적인 초기(nascent) 스트랜드로 도입되게 한다. 도입 이벤트는 각각의 템플릿(40, 44)에서 생성된 형광 신호의 실질적인 물리적 겹침 없이 이미징 이벤트를 통해 나란히(in tandem) 탐지될 수 있다. 이는 각각의 템플릿(40, 44)에서 동시적 염기 호출을 허용한다. 이미징 이벤트 동안, 조명 시스템(도시되지 않음)은 여기 광을 플로우 셀에 제공할 수 있고, 이미지가 캡처되고 분석될 수 있다. 예로서, 조명은 레이저, 발광 다이오드, 평면 도파관 등으로 달성될 수 있다.
일부 예에서, 형광 표지된 뉴클레오타이드는 뉴클레오타이드가 각각의 템플릿(40, 44)에 첨가되면 추가의 프라이머 연장을 종결시키는 가역성 종결 특성을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 가역성 종결자 모이어티를 갖는 뉴클레오타이드 유사체는 템플릿(40, 44)에 추가되어 디블로킹제가 전달되어 잔기를 제거할 때까지 후속 연장이 일어날 수 없게 한다. 따라서, 가역적 종결을 사용하는 예에서, 디블로킹제는 플로우 셀 등에 전달될 수 있다(탐지가 발생한 후).
다양한 유체 전달 단계 사이에 세정이 일어날 수 있다. 이어서, 서열화 사이클이 n번 반복되어 n개의 뉴클레오타이드만큼 템플릿을 연장함으로써 길이 n의 서열을 탐지할 수 있다.
페어드-엔드 서열화는 사용자가 단편의 양쪽 끝을 서열화하고 고품질 정렬 가능한 서열 데이터를 생성할 수 있게 한다. 페어드-엔드 서열화는 유전자 재배열 및 반복 서열 요소, 뿐만 아니라 유전자 융합 및 새로운 전사체의 탐지를 용이하게 한다. 예시적인 페어드-엔드 서열화 방법이 상세하게 설명되었지만, 본원에 설명된 플로우 셀은 다른 서열화 프로토콜과 함께, 유전자형 분석을 위해, 또는 다른 화학 및/또는 생물학적 응용에서 이용될 수 있음이 이해되어야 한다. 또 다른 예에서, 본원에 개시된 플로우 셀은 온-셀 라이브러리 생성에 사용될 수 있다.
키트
본원에 기술된 플로우 셀의 임의의 예는 키트의 일부분일 수 있다.
키트의 일부 예는 플로우 셀, 템플릿 믹스/유체 및 도입 믹스를 포함한다. 플로우 셀의 이들 예는 이에 부착된 두 개의 프라이머 세트(12A, 12A' 또는 12B, 12B' 또는 12C, 12C' 또는 12D, 12D')를 갖는다. 템플릿 믹스/유체는 서열화될 템플릿을 포함하고, 도입 믹스는 비절단성 제 1 템플릿 스트랜드(40) 및 비절단성 제 2 템플릿 스트랜드(44)에 각각 혼성화할 수 있는 서열화 프라이머(템플릿을 사용하여 형성됨)를 포함한다.
키트의 다른 예는 본원에 기재된 플로우 셀 및 프라이밍 유체를 포함한다. 플로우 셀의 이들 예는 이에 부착되는 하나의 프라이머 세트(12A, 12B, 12C 또는 12D)를 갖고, 프라이밍 유체가 사용되어 다른 프라이머 세트(12A', 12B', 12C' 또는 12D')를 도입할 수 있다. 키트의 한 예에서, 플로우 셀은 간극 영역(30)에 의해 분리된 함몰부(28), 각각의 함몰부에 있는 제 1 폴리머층(32)을 포함하는 기판(26)을 포함하고, 여기서 제 1 폴리머층의 일부 작용기는 캡핑되고, 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C 또는 12D)는 각각의 함몰부(28)에서 제 1 폴리머층(32)의 다른 작용기 및 간극 영역(30) 상에 제 2 폴리머층(32')에 부착되고; 프라이밍 유체는 유체 담체, 및 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C 또는 12D)와 다른 제 2 프라이머 세트(12A', 12B', 12C' 또는 12D')를 포함한다. 이 예시 키트는 또한 템플릿 믹스 및 도입 믹스를 포함할 수 있다.
비드 기반 플로우 셀
도 9는 플로우 셀에 대한 한 구성을 도시하며, 영역(14 또는 16) 중 하나는 비드(50)의 일부분이다. 이 섹션은 이 플로우 셀 구성에 대한 다양한 예 및 방법을 설명한다.
본원에 개시된 이 플로우 셀(10A(도 13d 및 14), 10B(도 15d 및 16), 10C(도 17d 및 18), 10D(도 19d 및 20))의 예는 지지체(52), 및 지지체(52) 상에 패턴화된 수지(54', 54")를 포함하고, 패턴화된 수지는 간극 영역(30)에 의해 분리된 함몰부(28A, 28B 또는 28C)를 포함한다. 도 11a 내지 11d는 함몰부(28A, 28B 또는 28C)를 형성하기 위해 수지(54)를 패턴화하는 방법의 예를 함께 도시한다. 보다 구체적으로, 도 11a 내지 11c는 함몰부(28A, 28B)의 형성을 도시하고, 도 11a, 11b 및 11d는 함몰부(28C)의 형성을 도시한다.
도 11a는 지지체(52)를 도시하고, 도 11b는 지지체(52) 상에 증착된 수지(54)를 도시한다. 본원에 기술된 기판(12)의 임의의 예는 지지체(52)를 위해 사용될 수 있다.
적합한 수지(54)의 일부 예는 다면체 올리고머 실세스퀴옥산 수지(POSS)-계 수지, 에폭시 수지, 폴리(에틸렌 글리콜) 수지, 폴리에테르 수지, 아크릴 수지, 아크릴레이트 수지, 메타크릴레이트 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 몇몇 예가 제공되었지만, 경화될 수 있는 임의의 수지가 사용될 수 있는 것으로 여겨진다.
본원에 사용된 용어 "다면체 올리고머 실세스퀴옥산"(POSS) 및 "POSS-계 수지"는 실리카(SiO2)와 실리콘(R2SiO)의 혼성 중간체(RSiO1 . 5)인 화학 조성물을 지칭한다. POSS의 예는 문헌 [Kehagias et al., Microelectronic Engineering 86(2009), pp. 776-778]에 설명되어 있으며, 이는 그 전체가 참고로 포함된다. 조성물은 화학식 [RSiO3 / 2]n의 유기규소 화합물이며, 여기서 R기는 동일하거나 상이할 수 있다. 조성물은 모노머 단위로서 하나 이상의 상이한 케이지 또는 코어 구조물을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 구조는 다음과 같은 폴리팔면체 케이지 또는 코어 구조물을 포함한다. 일부 예에서, 다면체 구조는
Figure pct00022
와 같은 T8 구조일 수 있고,
Figure pct00023
로 표시될 수 있다. 이 모노머 단위는 전형적으로 8개의 작용기 R1 내지 R8의 팔을 갖는다.
모노머 단위는
Figure pct00024
와 같이 T10으로 지칭되는 10개의 규소 원자 및 10개의 R기를 갖는 케이지 구조를 가질 수 있거나, 또는
Figure pct00025
와 같이 T12로 지칭되는 12개의 규소 원자 및 12개의 R기를 갖는 케이지 구조를 가질 수 있다. POSS-계 물질은 T6, T14 또는 T16 케이지 구조를 포함할 수 있다. 평균 케이지 함량은 합성 동안 조정될 수 있고/거나, 정제 방법에 의해 제어될 수 있으며, 모노머 유닛의 케이지 크기의 분포는 본원에 개시된 예에서 사용될 수 있다. 예로서, 임의의 케이지 구조는 사용된 총 POSS 모노머 단위의 약 30% 내지 약 100% 범위의 양으로 존재할 수 있다. POSS-계 물질은 개방 및 부분 개방 케이지 구조와 케이지 구조의 혼합물일 수 있다. 따라서, POSS-계 수지 전구체 또는 수지는 에폭시 POSS 물질을 포함할 수 있고, 이는 실세스퀴옥산 구성의 혼합물일 수 있다. 예를 들어, 본원에 기술된 임의의 POSS 물질은 이산 POSS 케이지 및 비-이산 실세스퀴옥산 구조 및/또는 불완전하게 축합된 이산 구조, 예컨대 폴리머, 래더 등의 혼합물일 수 있다. 따라서 부분적으로 축합된 물질은 일부 실리콘 꼭지점에서 본원에 기술된 바와 같은 에폭시 R기를 포함하지만, 일부 실리콘 원자는 R기로 치환되지 않고 대신 OH기로 치환될 수 있다. 일부 예에서, POSS 물질은 다음과 같은 다양한 형태의 혼합물을 포함한다:
(a)
Figure pct00026
(b)
Figure pct00027
및/또는
(c)
Figure pct00028
.
본원에 개시된 일부 예에서, R1 내지 R8 또는 R10 또는 R12 중 적어도 하나는 에폭시를 포함하므로, POSS는 에폭시 POSS로 지칭된다. 일부 예에서, 8개, 10개 또는 12개의 팔 또는 R기와 같은 팔의 대부분은 에폭시기를 포함한다. 다른 예에서, R1 내지 R8 또는 R10 또는 R12는 동일하므로, 각각의 R1 내지 R8 또는 R10 또는 R12는 에폭시기를 포함한다. 또 다른 예에서, R1 내지 R8 또는 R10 또는 R12는 동일하지 않으므로, R1 내지 R8 또는 R10 또는 R12 중 적어도 하나는 에폭시를 포함하고 R1 내지 R8 또는 R10 또는 R12 중 적어도 다른 하나는 비-에폭시 작용기이다. 비-에폭시 작용기는 (a) 에폭시기에 직교 반응성인(즉, 에폭시기와는 상이한 조건하에서 반응하는) 반응성기, 이는 증폭 프라이머, 폴리머 또는 중합화제에 수지를 커플링하기 위한 핸들로서 작용하는 반응성기; 또는 (b) 수지의 기계적 또는 작용적 특성, 예를 들어 표면 에너지 조정을 조정하는 기일 수 있다. 일부 예에서, 비-에폭시 작용기는 아지드/아지도, 티올, 폴리(에틸렌 글리콜), 노르보르넨, 테트라진, 아미노, 하이드록실, 알카인일, 케톤, 알데하이드, 에스테르기, 알킬, 아릴, 알콕시 및 할로알킬로 이루어지는 그룹으로부터 선택된다. 일부 측면에서, 비-에폭시 작용기가 선택되어 수지의 표면 에너지를 증가시킨다. 이들 다른 예에서, 에폭시기 대 비-에폭시기의 비는 7:1 내지 1:7, 또는 9:1 내지 1:9, 또는 11:1 내지 1:11의 범위이다. 임의의 예에서, 이치환 또는 일 치환된(말단) 에폭시기는 자외선(UV) 광 및 산을 사용하여 개시시 모노머 단위가 가교된 매트릭스로 중합되게 한다. 일부 측면에서, 에폭시 POSS는 말단 에폭시기를 포함한다. 이 유형의 POSS의 예는 다음 구조를 갖는 글리시딜 POSS이다:
Figure pct00029
에폭시 POSS는 또한 변형된 에폭시 POSS일 수 있으며, 이는 제어된 라디칼 중합(CRP) 시약 및/또는 하나 이상의 작용기 R1 내지 R8 또는 R10 또는 R12로서 수지 또는 코어 또는 케이지 구조에 도입된 관심의 대상인 다른 작용기를 포함한다.
본원에 개시된 POSS-계 수지의 다른 예에서, 각각의 R1 내지 R8 또는 R10 또는 R12는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 에틸렌 글리콜, 또는 짧은 폴리에틸렌 글리콜 사슬(50 이하 반복 단위)과 같은 임의의 비-에폭시기를 포함한다. 라디칼 중합될 수 있는 임의의 비-에폭시 POSS 모노머가 사용될 수 있다. 예는 다음 구조를 가진 메타크릴 POSS 케이지 혼합물이다:
Figure pct00030
다른 예는 다음 구조를 갖는 PEG-POSS 케이지 혼합물이다:
Figure pct00031
PEG-POSS 예에서, R기의 말단 메틸기(CH3)는 X로 대체될 수 있으며, 여기서 X는 아크릴기, 메타크릴기 또는 다른 적합한 말단기이다.
다른 수지(54)도 사용될 수 있다. 예는 (비-POSS) 에폭시 수지, 폴리(에틸렌 글리콜) 수지, 폴리에테르 수지(개환된 에폭시일 수 있음), 아크릴 수지, 아크릴레이트 수지, 메타크릴레이트 수지 및 이들의 조합을 포함한다. 예로서, 에폭시 및 아크릴레이트 모노머를 포함하는 수지가 사용될 수 있거나, 에폭시 및 에틸렌 모노머를 포함하는 수지가 사용될 수 있다.
적합한 수지(54)의 다른 예는 비정질 플루오로폴리머이다. 시판되는 비정질(비결정질) 플루오로폴리머의 예는 Bellex의 CYTOP®이다.
도 11b에 도시된 바와 같이, 수지(54)는 지지체(52) 상에 증착된다. 한 예에서, 수지(54)의 증착은 화학 기상 증착, 딥 코팅, 덩크 코팅, 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 퍼들 분산, 초음파 스프레이 코팅, 닥터 블레이드 코팅, 에어로졸 인쇄, 스크린 인쇄, 마이크로컨택트 인쇄 또는 잉크젯 인쇄를 포함한다.
증착된 수지(54)는 이어서 본원에서 언급된 임의의 패턴화 기술을 사용하여 패턴화된다. 도 11b에 도시된 예에서, 나노임프린트 리소그래피는 수지(54)를 패턴화하기 위해 사용된다. 수지(54)가 증착된 후, 소프트베이킹되어 과량의 용매를 제거할 수 있다. 나노임프린트 리소그래피 몰드 또는 작업 스탬프(56)는 수지(54)의 층에 대해 가압되어 수지(54) 상에 임프린트를 생성한다. 즉, 수지(54)는 작업 스탬프(56)의 돌출부에 의해 움푹 들어가거나 천공된다. 그런 다음 작업 스탬프(56)를 제자리에 두고 수지(54)는 경화될 수 있다. 경화는 포토레지스트가 사용될 때 가시 광선 또는 자외선(UV) 방사선과 같은 화학 방사선에, 또는 약 240nm 내지 380nm 범위의 파장의 방사선에 노출됨으로써; 또는 열경화성 레지스트가 사용될 때 열에 노출됨으로써 달성될 수 있다. 경화는 중합 및/또는 가교를 촉진할 수 있다. 예로서, 경화는 소프트베이킹(예, 용매를 제거하기 위함) 및 하드베이킹을 포함하는 다중 스테이지를 포함할 수 있다. 소프트베이킹은 약 50℃ 내지 약 150℃ 범위의 저온에서 일어날 수 있다. 하드베이킹 기간은 약 100℃ 내지 약 300℃ 범위의 온도에서 약 5초 내지 약 10분 지속될 수 있다. 소프트베이킹 및/또는 하드베이킹에 사용될 수 있는 장치의 예는 핫 플레이트, 오븐 등을 포함한다.
경화 후, 작업 스탬프(56)가 방출된다. 이것은 수지(54)에서 지형적 특징부, 즉 함몰부(28A 및 28B 또는 28C)를 생성한다. 도 11c에 도시된 바와 같이, 그 위에 함몰부(28A 및 28B)가 한정된 수지(54)는 패턴화된 수지(54')로 지칭된다. 도 11d에 도시된 바와 같이, 그 위에 함몰부(28C)가 한정된 수지(54)는 패턴화된 수지(54")로 지칭된다. 패턴화된 수지(54', 54")는 추가의 하드베이킹을 받아 경화를 완료하고 임프린팅된 지형에 고정할 수 있다. 일부 예에서, 하드베이킹은 약 60℃ 내지 약 300℃ 범위의 온도에서 수행될 수 있다.
도 11c에 도시된 함몰부(28A, 28B)는 다른 크기를 갖는다. 이 예에서, "다른 크기"는 일부 함몰부(28B)가 일부 다른 함몰부(28A)보다 작은 개구 치수를 가진다는 것을 의미한다. 이 예에서, "개구 치수"는 패턴화된 수지(54') 상에 각각의 함몰부 개구에 의해 점유된 면적 및/또는 패턴화된 수지(54') 상에 각각의 함몰부 개구의 직경을 지칭한다. 도 11c에 도시된 예에서, 각각의 함몰부(28B)의 개구의 면적 및 직경은 각각의 함몰부(28A)의 개구의 면적 및 직경보다 작다. 더 큰 함몰부(28A)의 개구의 면적 및 직경은 이에 도입될 비드(50)의 입자 크기(예, 직경)에 의존한다. 더 작은 함몰부(28B)의 개구의 면적 및 직경은 비드(50)의 입자 크기보다 작다. 이러한 개구 치수는 비드(50)가 크기 배제에 의해 함몰부(28B)가 아닌 함몰부(28A) 내로 자가-조립될 수 있게 한다.
도 11d에 도시된 함몰부(28C)는 서로 연결되어 있지만 크기가 다른 두 부분(34, 34')을 포함한다. 이 예에서, "다른 크기"는 각각의 함몰부(28C)의 부분(34')이 부분(34)보다 작은 개구 치수를 가진다는 것을 의미한다. 또한 이 예에서, "개구 치수"는 패턴화된 수지(54") 상에 각 부분 개구 및/또는 패턴화된 수지(54") 상에 각 부분 개구가 차지하는 면적을 의미한다. 도 11d에 도시된 예에서, 각 부분(34')의 개구의 면적 및 직경은 각 부분(34)의 개구의 면적 및 직경보다 작다. 더 큰 개구의 면적 및 직경 부분(34)은 그 위에 도입될 비드(50)의 입자 크기(예, 직경)에 의존한다. 더 작은 부분(34')의 개구의 면적 및 직경은 비드(50)의 입자 크기보다 작다. 이러한 개구 치수는 비드(50)가 크기 배제에 의해 부분(34')이 아닌, 부분(34)으로, 자가 조립될 수 있게 한다.
표면 상에 각각의 함몰부 개구 또는 부분 개구에 대한 면적의 예는 적어도 약 1x10-3㎛, 적어도 약 1x10-2㎛, 적어도 약 0.1㎛, 적어도 약 1㎛, 적어도 약 10㎛, 적어도 약 100㎛, 또는 초과일 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 면적은 많아도 약 1x103㎛, 많아도 약 100㎛, 많아도 약 10㎛, 많아도 약 1㎛, 많아도 약 0.1㎛, 많아도 약 1x10-2㎛, 또는 미만일 수 있다. 일부 예에서, 각각의 함몰부(28A, 28B) 또는 부분(34, 34')의 직경은 적어도 약 50nm, 적어도 약 0.1㎛, 적어도 약 0.5㎛, 적어도 약 1㎛, 적어도 약 10㎛, 적어도 약 100㎛, 또는 초과일 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 직경은 많아도 약 1x103㎛, 많아도 약 100㎛, 많아도 약 10㎛, 많아도 약 1㎛, 많아도 약 0.5㎛, 많아도 약 0.1㎛, 또는 미만(예, 약 50nm)일 수 있다. 각각의 함몰부 개구 또는 부분 개구의 면적 및 직경은 상기 명시된 값보다 크거나, 작거나, 또는 사이일 수 있다. 함몰부(28A)의 개구의 면적 및 직경이 함몰부(28B)의 개구의 면적 및 직경보다 크거나, 함몰부(28C)의 부분(34)의 개구의 면적 및 직경이 함몰부(28C)의 부분(34')의 개구의 면적 및 직경보다 큰 한, 임의의 바람직한 면적 및 직경이 사용될 수 있다.
규칙적, 반복적 및 비정규 패턴을 포함하여, 함몰부(28A 및 28B 또는 28C)의 많은 상이한 레이아웃이 예상될 수 있다. 일 예에서, 함몰부(28A, 28B 또는 28C)는 밀착 패킹 및 개선된 밀도를 위해 육각형 그리드에 배치된다. 함몰부(28A) 또는 부분(34)이 작용화된 비드(50)(예, 도 13c, 14 등에 도시된 바와 같이, 그 위에 영역(16)이 형성된 코어 구조물(49))를 수용할 수 있는 한, 다른 레이아웃은 예를 들어 직선(즉, 직사각형) 레이아웃, 삼각형 레이아웃 등을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 레이아웃 또는 패턴은 행 및 열에 있는 함몰부(28A 및 28B 또는 28C)의 x-y 형식일 수 있다. 일부 다른 예에서, 레이아웃 또는 패턴은 함몰부(28A 및 28B 또는 28C) 및/또는 간극 영역(30)의 반복 배열일 수 있다. 또 다른 예에서, 레이아웃 또는 패턴은 함몰부(28A 및 28B 또는 28C) 및/또는 간극 영역(30)의 임의의 배열일 수 있다. 패턴은 스트라이프, 스월, 라인, 삼각형, 직사각형, 원, 호, 체크, 격자, 대각선, 화살표, 사각형 및/또는 크로스 해치를 포함할 수 있다.
함몰부(28A, 28B 또는 28C)의 레이아웃 또는 패턴은 본원에 기술된 밀도 및/또는 평균 피치에 대해 특성화될 수 있음이 이해되어야 한다.
또한, 함몰부(28A, 28B 또는 28C)는 임의의 적절한 깊이를 가질 수 있다.
도 11c에 도시된 패턴화된 수지(54') 또는 도 11d에 도시된 패턴화된 수지(54")를 사용하여 플로우 셀의 예를 만드는 방법(100)의 예가 도 12에 도시된다. 도 12에 도시된 바와 같이, 방법(100)은 지지체(52) 상에 패턴화된 수지(54' 또는 54")의 함몰부(28A, 28B 또는 28C)에서 폴리머(32)를 선택적으로 적용하는 단계(참조 번호 102); 함몰부(28A, 28B 또는 28C) 중 적어도 일부에서 폴리머(32)에 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)를 그래프팅하는 단계(참조 번호 104); 및 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)를 그래프팅하기 전 또는 후에, 작용화된 비드(50)를 i) 함몰부(28C)의 적어도 일부의 각각의 부분에, 또는 ii) 함몰부(28B)의 적어도 일부보다 더 큰 개구 치수를 가진 제 2 함몰부(28A)에 증착시키는 단계로서, 작용화된 비드(50)는 코어 구조물(49)의 표면에 부착된 제 2 프라이머 세트(12A', 12B', 12C', 12D')를 포함하고, 여기서 제 1 및 제 2 프라이머 세트(12A, 12A' 또는 12B, 12B' 또는 12C, 12C' 또는 12D, 12D')는 상이한 것인 단계를 포함한다. 함몰부(28A, 28B)를 포함하는 이 방법(100)의 다른 예는 도 13a 내지 13d 및 도 14, 및 도 15a 내지 15d 및 도 16을 참조하여 추가로 설명될 것이다. 함몰부(28C)를 포함하는 이 방법(100)의 다른 예는 도 17a 내지 17d 및 도 18 및 도 19a 내지 19d 및 도 20을 참조하여 추가로 설명될 것이다.
도 13a는 더 큰 함몰부(28A) 및 더 작은 함몰부(28B)를 포함하는 패턴화된 수지(54')를 도시한다. 함몰부(28A 및 28B)의 깊이는 명확성을 위해 생략된다.
도 13b는 각각의 함몰부(28A 및 28B) 내로의 폴리머(32)의 선택적 적용을 도시한다. 폴리머(32)의 선택적 적용은 간극 영역(30) 및 함몰부(28A, 28B)에서의 노출된 표면의 활성화, 활성화된 간극 영역(30) 상 및 함몰부(28A, 28B)에서의 폴리머(32)의 증착 및 간극 영역(30)으로부터의 폴리머(32)의 제거를 포함하는 다수의 공정을 포함할 수 있다.
일부 예에서, 활성화는 패턴화된 수지(54')의 간극 영역(30) 및 함몰부(28A, 28B)에 노출된 지지체(52)의 영역을 포함하여 표면을 실란화하는 것을 포함한다. 실란화는 임의의 실란 또는 실란 유도체를 사용하여 달성될 수 있다. 실란 또는 실란 유도체의 선택은 실란 또는 실란 유도체와 폴리머(32) 사이에 공유 결합을 형성하는 것이 바람직할 수 있기 때문에, 형성될 폴리머(32)에 부분적으로 의존할 수 있다. 실란 또는 실란 유도체를 부착시키기 위해 사용된 방법은 사용되는 실란 또는 실란 유도체에 따라 달라질 수 있다. 몇 가지 예가 본원에 제시된다.
적합한 실란화 방법의 예는 기상 증착(예, YES 방법), 스핀 코팅 또는 다른 증착 방법을 포함한다.
YES CVD 오븐을 이용하는 한 예에서, 그 위에 패턴화된 수지(54')를 갖는 지지체(52)는 CVD 오븐에 놓인다. 챔버가 통기된 후 실란화 사이클이 시작하였다. 사이클링 동안, 실란 또는 실란 유도체 용기는 적합한 온도(예, 노르보르넨 실란의 경우 약 120℃)로 유지될 수 있고, 실란 또는 실란 유도체 증기 라인은 적합한 온도(예, 노르보르넨의 경우 약 125℃)로 유지될 수 있고, 및 진공 라인은 적합한 온도(예, 약 145℃)로 유지될 수 있다.
다른 예에서, 실란 또는 실란 유도체(예, 액체 노르보르넨 실란)는 유리 바이알 내부에 증착되고 그 위에 패턴화된 수지(54')를 갖는 지지체(52)와 함께 유리 진공 데시케이터 내부에 놓일 수 있다. 데시케이터는 이어서 약 15mTorr 내지 약 30mTorr 범위의 압력으로 배기될 수 있고, 약 60℃ 내지 약 125℃ 범위의 온도에서 오븐 내부에 놓일 수 있다. 실란화가 진행된 후, 데시케이터가 오븐에서 제거되고 냉각되고 공기 중에 배출된다.
증기 증착, YES 방법 및/또는 진공 데시케이터는 예컨대 노르보르넨, 노르보르넨 유도체(예, 탄소 원자 중 하나 대신 산소 또는 질소를 포함하는 (헤테로)노르보르넨), 트랜스사이클로옥텐, 트랜스사이클로옥텐 유도체, 트랜스사이클로펜텐, 트랜스사이클로헵텐, 트랜스사이클로노넨, 바이사이클로[3.3.1]논-1-엔, 바이사이클로[4.3.1]데크-1(9)-엔, 바이사이클로[4.2.1]논-1(8)-엔 및 바이사이클로[4.2.1]논-1-엔과 같은 사이클로알켄 불포화 모이어티를 포함하는 실란 또는 실란 유도체와 같은 다양한 실란 또는 실란 유도체와 함께 사용될 수 있다. 임의의 이들 사이클로알켄은, 예를 들어 R기, 예컨대 수소, 알킬, 알켄일, 알카인일, 사이클로알킬, 사이클로알켄일, 사이클로알카인일, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리사이클일, 아르알킬 또는(헤테로알리사이클일)알킬로 치환될 수 있다. 노르보르넨 유도체의 예는 [(5-바이사이클로[2.2.1]헵트-2-엔일)에틸]트라이메톡시실란을 포함한다. 다른 예로서, 이들 방법은, 실란 또는 실란 유도체가 사이클로알카인 불포화 모이어티, 예컨대 사이클로옥타인, 사이클로옥타인 유도체 또는 바이사이클로노나인(예, 바이사이클로[6.1.0]논-4-인 또는 이의 유도체, 바이사이클로[6.1.0]논-2-인, 또는 바이사이클로[6.1.0]논-3-인)을 포함할 때, 사용될 수 있다. 이들 사이클로알카인은 본원에 기재된 임의의 R기로 치환될 수 있다.
실란 또는 실란 유도체의 부착은 간극 영역(30) 상 및 함몰부(28A, 28B) 내 모두에서 활성화된 표면을 형성한다.
이어서 폴리머층(32)이 본원에 기재된 바와 같이 적용될 수 있다. 예로서, 폴리머(예, PAZAM)는 스핀 코팅, 또는 침지 또는 침지 코팅, 또는 양 또는 음압 하에서 작용화된 분자의 플로우, 또는 다른 적합한 기술을 사용하여 증착될 수 있다. 폴리머층(32)을 형성하기 위해 증착된 폴리머는 혼합물로 존재할 수 있다. 일 예에서, 혼합물은 물 내, 또는 에탄올 및 물 혼합물 내 PAZAM을 포함한다.
코팅된 후, 폴리머를 포함하는 혼합물은 또한 경화 공정에 노출되어 패턴화된 수지(54')의 활성화된 간극 영역(30)을 가로 질러 및 함몰부(28A, 28B)에서 폴리머층(32)을 형성할 수 있다. 일 예에서, 경화는 실온(예, 약 25℃) 내지 약 95℃ 범위의 온도에서 약 1밀리초 내지 약 며칠의 시간 동안 일어날 수 있다. 다른 예에서, 시간은 10초 내지 적어도 24시간의 범위일 수 있다. 또 다른 예에서, 시간은 약 5분 내지 약 2시간의 범위일 수 있다.
폴리머층(32)의 활성화된(이 예에서 실란화된) 표면으로의 부착은 공유 결합을 통해 이루어질 수 있다. 공유 연결은 다양한 사용 동안 궁극적으로 형성된 플로우 셀의 수명 전체에 걸쳐 함몰부(28B)에서 적어도 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)를 유지하는데 도움이 된다. 다음은 활성화된(예, 실란화된) 표면과 폴리머층(32) 사이에서 일어날 수 있는 반응의 일부 예이다.
실란 또는 실란 유도체가 불포화 모이어티로서 노르보르넨 또는 노르보르넨 유도체를 포함하는 경우, 노르보르넨 또는 노르보르넨 유도체는: i) PAZAM의 아지드/아지도기와 1,3-이극성 고리첨가 반응을 겪거나; ii) PAZAM에 부착된 테트라진기와 커플링 반응을 겪거나; iii) PAZAM에 부착된 하이드라존기와 고리첨가 반응을 겪거나; iv) PAZAM에 부착된 테트라졸기와 광-클릭 반응을 겪거나; 또는 v) PAZAM에 부착된 나이트릴 옥사이드기와 고리첨가를 겪는다.
실란 또는 실란 유도체가 불포화 모이어티로서 사이클로옥타인 또는 사이클로옥타인 유도체를 포함하는 경우, 사이클로옥타인 또는 사이클로옥타인 유도체는: i) PAZAM의 아지드/아지도와 스트레인-촉진된 아지드-알카인 1,3-고리첨가(SPAAC) 반응을 겪을 수 있거나, 또는 ii) PAZAM에 부착된 나이트릴 옥사이드기와 스트레인-촉진된 알카인-나이트릴 옥사이드 고리첨가 반응을 겪을 수 있다.
실란 또는 실란 유도체가 불포화 모이어티로서 바이사이클로노나인을 포함하는 경우, 바이사이클로노나인은 바이사이클릭 고리 시스템의 변형으로 인해 PAZAM에 부착된 아지드 또는 나이트릴 옥사이드와 유사한 SPAAC 알카인 고리 첨가를 겪을 수 있다.
다른 예에서, 함몰부(28A, 28B)에서 간극 영역(30) 및 지지체(52)의 노출된 표면을 활성화시키기 위해 실란화보다는 플라즈마 애싱이 사용될 수 있다. 플라즈마 애싱 후, 폴리머를 함유하는 혼합물은 플라즈마 애시 표면 상에 직접 스핀 코팅(또는 다른 방식으로 증착)된 다음 경화되어 폴리머층(32)을 형성할 수 있다. 이 예에서, 플라즈마 애싱은 함몰부(28A, 28B)에서 간극 영역(30) 및 지지체(52)의 노출된 표면에 폴리머를 부착시킬 수 있는 표면 활성화제(예, 하이드록실(C-OH 또는 Si-OH) 및/또는 카르복실기)를 생성할 수 있다. 이들 예에서, 폴리머(26)는 플라즈마 애싱에 의해 생성된 표면 기와 반응하도록 선택된다.
활성화가 실란화(silanization) 또는 플라즈마 애싱(ashing)을 통한 발생하던지, 그 후 활성화된 간극 영역(30)으로부터 폴리머층(32)을 제거하기 위해 연마가 수행될 수 있다. 연마는 본원에 기술된 바와 같이 수행될 수 있다. 일부 예에서, 연마는 간극 영역(30)에 인접한 실란 또는 실란 유도체를 제거할 수도 있고 제거하지 않을 수도 있다. 이들 실란화 부분이 완전히 제거될 때, 기저의 패턴화된 수지(54')가 노출되는 것으로 이해되어야 한다.
도 13c에 도시된 바와 같이, 방법(100)의 이 예에서, 작용화된 비드(50)는 함몰부(28A) 내로 증착된다. 각각의 작용화된 비드(50)는 코어 구조물(49) 및 코어 구조물(49)의 표면에 부착된 제 2 프라이머 세트(12A', 12B', 12C', 12D')를 포함한다. 제 2 프라이머 세트(12A', 12B', 12C', 12D')는 본원에 기술된 바와 같이 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)와 다르다. 프라이머 세트(12A, 12A' 또는 12B, 12B' 또는 12C, 12C' 또는 12D, 12D')의 임의의 예가 사용될 수 있다.
코어 구조물(49)은 비드/코어 구조물에 대해 본원에 언급된 임의의 예일 수 있다. 일 예에서, 작용화된 비드(50)의 코어 구조물(49)은 이산화규소, 초상자성 물질, 폴리스티렌 및 아크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 코어 구조물(49)은 제 2 프라이머 세트(12A', 12B', 12C', 12D')에 공유 결합하기 위해 표면에 반응성기를 가질 수 있다. 이러한 반응성 기의 예는 카복실산, 1차 지방족 아민, 방향족 아민, 방향족 클로로메틸(예, 비닐 벤질 클로라이드), 아마이드, 하이드라지드, 알데하이드, 하이드록실, 티올 및 에폭시를 포함한다. 이들 반응성기는 본질적으로 코어 구조물(49)의 표면에 존재할 수 있거나, 또는 임의의 적합한 작용 기술(예, 화학 반응, 코어 구조물(49)를 반응성기 함유 폴리머 등으로 코팅함)을 통해 코어 구조물(49)의 표면 상에 포함될 수 있다. 고유 반응성기 또는 부가된 반응성기 또는 코팅을 갖는 코어 구조물(49)은 영역(16)을 한정한다.
비드(50)를 이용하는 본원에 개시된 예에서, 하나의 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D 또는 12A', 12B', 12C', 12D')는 시딩 후 발생하는 임의의 연장을 억제하는 3' 말단에서 포스페이트 차단기로 작용화될 수 있다. (다른 프라이머 세트 12A', 12B', 12C', 12D' 또는 12A, 12B, 12C, 12D와 함께) 제 1 연장이 발생한 후, 포스페이트기는 포스페이트 차단 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D 또는 12A', 12B', 12C', 12D')에 시드된 임의의 스트랜드과 함께 제거될 것이고, 두 프라이머 그룹(12A, 12B, 12C, 12D 및 12A', 12B', 12C', 12D') 사이에 증폭이 진행될 수 있다. 이 방법은 단지 하나의 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D 또는 12A', 12B', 12C', 12D')만이 초기에 연장될 수 있기 때문에 다클론성(polyclonality) 속도를 감소시키는 데 도움이 될 것이다.
도 13a 내지 13d에는 도시되어 있지 않지만, 작용화된 비드(50)를 증착하기 전에, 방법(100)은 코어 구조물(49)에 제 2 프라이머 세트(12A', 12B', 12C', 12D')를 부착함으로써 작용화된 비드(50)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 작용화는, 코어 구조물(49)의 표면에서 하이드라진과 아지도(예, 숙신이미딜(NHS) 에스테르) 종결된 프라이머의 반응, 코어 구조물의 표면에서 아지드와 알지니 종결된 프라이머의 반응, 또는 코어 구조물의 표면에서 아지드와 알카인 종결된 프라이머의 반응, 또는 코어 구조물(49)의 표면에서 활성화된 카복실레이트기 또는 NHS 에스터로 아미노 종결된 프라이머의 반응, 또는 알킬화제(예, 아이오도아세트아민 또는 말레이미드)와 티올 종결된 프라이머, 티오에테르와 포스포르아미다이트 종결된 프라이머, 또는 코어 구조물(49)의 표면 상에서 스트렙타비딘과 비오틴-변형된 프라이머를 포함하는 임의의 적합한 기술을 포함하는 임의의 적합한 기술을 사용하여 일어날 수 있다. 일부 핵산 프라이머(19, 19', 21, 21')는 수소이온결합억제제(chaotropic agent)(KI, NI 또는 NaSCN)의 존재하에 실리카 비드 상에 포획될 수 있다. 하나의 특정 예로서, 다이벤조사이클로옥타인(알카인을 포함하는 DBCO) 종결된 프라이머가 구리가 없는 클릭 그래프팅에 사용될 수 있다.
작용화된 비드(50)는 임의의 적합한 기술을 사용하여 패턴화된 수지(54') 상에 증착될 수 있다. 한 예로서, 작용화된 비드(50)는 액체 담체(예, 물)에서 혼합될 수 있고, 이는 패턴화된 수지(54')의 표면 상에 로딩될 수 있다. 다른 예에서, 작용화된 비드(50)는 그 위에 패턴화된 수지(54')를 갖는 지지체(52)를 또한 포함하는 진탕기에서 비드(50)를 50㎛ 내지 150㎛ 스틸 비드와 함께 진탕함으로써 작용화된 비드(50)는 함몰부(28A)로 강제로 매립될 수 있다. 작용화된 비드(50)의 크기 및 함몰부(28A 및 28B)의 크기로 인해, 크기 배제가 작용화된 비드(50)가 더 작은 함몰부(28B)로 들어가는 것을 방지하고 한 작용화된 비드(50)가 하나의 함몰부(28A) 내로 자가 조립될 수 있게 할 것이다. 작용화된 비드(50)는 각각의 함몰부(28A)에 물리적으로 포획될 수 있다. 작용화된 비드(50)는 대안적으로 예를 들어 스트렙타비딘/비오틴 링커를 통해 각각의 함몰부(28A)에 화학적으로 부착될 수 있다.
도 13d에 도시된 바와 같이, 함몰부(28B)는 이어서 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)와 작용화될 수 있다. 프라이머(18, 18' 및 20, 20')는 본원에 개시된 임의의 예일 수 있고, 폴리머층(32)의 반응성기에 부착될 수 있는 작용기를 포함한다. 함몰부(28A) 내의 폴리머층(32)은 작용화된 비드(50)로 커버되고, 함몰부(28A) 내의 폴리머층(32)은 노출되지 않으므로, 따라서 그의 반응성기는 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)와 반응에 이용 가능하지 않다.
프라이머(18, 18' 및 20, 20')는 본원에 기재된 임의의 예일 수 있고, 서로 상이하고, 프라이머(19, 19' 및 21, 21')와 상이하다. 예를 들어, 프라이머(21, 19)가 P5 및 P7U 프라이머를 포함하는 경우, 프라이머(20, 18)은 P5U 및 P7 프라이머를 포함할 수 있다. 이 예에서, 제 1 프라이머 세트(12A)는 비절단성 제 1 프라이머(18)(예, P7) 및 절단성(예, 우라실-변형된) 제 2 프라이머(예, P5U)를 포함하고; 제 2 프라이머 세트(12A')는 절단성(예, 우라실-변형된) 제 1 프라이머(19)(예, P7U) 및 비절단성 제 2 프라이머(21)(예, P5)를 포함한다. 본원에서 논의된 바와 같이, 프라이머 세트(12A, 12A' 또는 12B, 12B' 또는 12C, 12C' 또는 12D, 12D')의 화학 반응은 직교하고, 이는 프라이머 집단(세트 12A, 12A' 또는 12B, 12B' 또는 12C, 12C' 또는 12D, 12D')에 걸쳐 증폭, 및 생성된 템플릿 스트랜드(예, 42, 46) 중 일부의 절단을 허용하고, 특정 영역(14 또는 16)에서 동일한 (순방향 또는 역방향) 템플릿 스트랜드(40 또는 44)를 남긴다. 이것은 구별 가능한 판독 1 및 판독 2 신호가 동시에 획득될 수 있게 한다.
그래프팅 공정이 수행되어 함몰부(28B)에서 폴리머층(32)에 프라이머(18, 18' 및 20, 20')를 그래프팅할 수 있다. 일 예에서, 그래프팅은 (예, 일시적으로 결합된 리드를 사용하여) 증착을 통한 플로우, 덩크 코팅, 스프레이 코팅, 퍼들 분산에 의해, 또는 함몰부(28B)에서 폴리머층(32)에 프라이머(18, 18' 및 20, 20')를 부착시킬 다른 적절한 방법에 의해 달성될 수 있다. 이들 예시적인 기술은 각각 프라이머 용액 또는 혼합물을 이용할 수 있고, 이는 프라이머, 물, 완충제 및 촉매를 포함할 수 있다.
이 예에서, 작용화된 비드(50)가 함몰부(28A)로 도입되기 전에 작용화되고 따라서 덩크 화학에 반응하지 않기 때문에 덩크 코팅이 사용될 수 있다. 덩크 코팅은 도 13c에 도시된 바와 같이 지지체(52)(그 위에 패턴화된 수지(54') 및 함몰부(28A)의 작용화된 비드(50))를 일련의 온도 조절된 욕에 담그는 것을 포함할 수 있다. 욕은 또한 플로우 제어되고/거나 질소 블랭킷으로 덮일 수 있다. 욕은 프라이머 용액 또는 혼합물을 포함할 수 있다. 다양한 욕 전체에서, 프라이머(18, 18' 및 20, 20')는 폴리머층(32)의 반응성기에 부착된다. 예에서, 지지체(52)는 반응이 일어나 프라이머를 부착하는 프라이머 용액 또는 혼합물을 포함하는 제 1 욕 내로 도입될 것이고, 이어서 세정을 위해 추가의 욕으로 이동될 것이다. 욕에서 욕으로의 이동은 로봇 팔을 포함하거나 수동으로 수행될 수 있다. 건조 시스템은 또한 덩크 코팅에 사용될 수 있다.
스프레이 코팅은 (그 위에 패턴화된 수지(54') 및 함몰부(28A)에서 작용화된 비드(50)와) 도 13c에 도시된 바와 같이 프라이머 용액 또는 혼합물을 지지체(52) 상에 직접 분무함으로써 달성될 수 있다. 스프레이 코팅된 웨이퍼는 약 0℃ 내지 약 70℃ 범위의 온도에서 약 4분 내지 약 60분 범위의 시간 동안 배양될 수 있다. 배양 후, 프라이머 용액 또는 혼합물은 예를 들어 스핀 코터를 사용하여 희석 및 제거될 수 있다.
퍼들 분산은 풀 및 스핀 오프(pool and spin off) 방법에 따라 수행될 수 있고, 따라서 스핀 코팅기로 달성될 수 있다. 프라이머 용액 또는 혼합물은, (그 위에 패턴화된 수지(54') 및 함몰부(28A)에서 작용화된 비드(50)와) 도 13c에 도시된 바와 같이, 지지체(52)에 (수동으로 또는 자동 공정을 통해) 적용될 수 있다. 적용된 프라이머 용액 또는 혼합물은 작용화된 비드(50) 및 간극 영역(30) 상을 포함하는 전체 표면에 적용되거나 펴질 수 있다. 프라이머 코팅된 기판은 약 0℃ 내지 약 80℃ 범위의 온도에서 약 2분 내지 약 60분 범위의 시간 동안 배양될 수 있다. 배양 후, 프라이머 용액 또는 혼합물은 예를 들어 스핀 코팅기를 사용하여 희석 및 제거될 수 있다.
임의의 그래프팅 방법으로, 프라이머(18, 18' 및 20, 20')는 함몰부(28B)에서 노출된 폴리머층(32)의 반응성기와 반응하며, 패턴화된 수지(54')의 작용화된 비드(50) 또는 간극 영역(30)에 대해 친화도를 가지지 않는다. 이로써, 프라이머(18, 18' 및 20, 20')는 함몰부(28B)에서 폴리머층(32)에 선택적으로 그래프팅된다.
도 14는 도 13d에 도시된 플로우 셀(10A)의 부분의 단면도이다. 플로우 셀(10A)은 지지체(52); 지지체(52) 상에 패턴화된 수지(54')로서, 패턴화된 수지(54')는 간극 영역(30)에 의해 분리된 제 1 함몰부(28B) 및 제 2 함몰부(28A)를 포함하고, 제 1 함몰부(28B)는 제 2 함몰부(28A)보다 작은 개구 치수를 가지는 것인 패턴화된 수지(54'); 제 1 함몰부(28B)의 적어도 일부에 부착된 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C 또는 12D)(프라이머(18, 18' 및 20, 20')를 포함함); 및 각각 제 2 함몰부(28A)의 적어도 일부에 위치된 작용화된 비드(50)로서, 작용화된 비드(50)는 코어 구조물(49)의 표면에 부착된 제 2 프라이머 세트(12A', 12B', 12C' 또는 12D'(프라이머(19, 19' 및 21, 21')를 포함함)를 포함하는 것인 작용화된 비드(54')를 포함하고, 여기서 제 2 프라이머 세트(12A', 12B', 12C' 또는 12D')는 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C 또는 12D)와 상이하다. 도 13d 및 도 14에 도시된 예에서, 폴리머층(32)은 제 1 함몰부(28B) 및 제 2 함몰부(28A)에 존재하고, 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C 또는 12D)는 제 1 함몰부(28B)의 적어도 일부에서 폴리머층(32)에 부착된다. 더욱이, 도 13d 및 도 14에 도시된 예에서, 작용화된 비드(50)는 제 2 함몰부(28A)의 적어도 일부에서 폴리머층(32) 상에 위치된다.
이제 도 15a 내지 15d를 참조하여, 함몰부(28A, 28B)를 포함하는 방법(100)의 다른 예가 도시된다. 도 15a는 더 큰 함몰부(28A) 및 더 작은 함몰부(28B)를 포함하는 패턴화된 수지(54')를 도시한다. 함몰부(28A, 28B)의 깊이는 명확성을 위해 생략된다.
도 15b는 각각의 함몰부(28A 및 28B)에서의 폴리머층(32)을 도시한다. 폴리머층(32)은 본원에 기술된 바와 같이 선택적으로 적용될 수 있으며, 이는 간극 영역(30) 및 함몰부(28A, 28B)에서 노출된 표면을 활성화시키고, 활성화된 간극 영역(30) 및 함몰부(28A, 28B)에 폴리머층(32)을 증착시키는 단계, 및 간극 영역(30)으로부터 폴리머층(32)을 제거하는 단계를 포함한다.
이 예에서, 도 15c에 도시된 바와 같이, 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D(프라이머(18, 18' 및 20, 20')를 포함함)는 각각의 함몰부(28A, 28B)에서 폴리머층(32)에 그래프팅된다. 작용화된 비드(50)가 도입되지 않았기 때문에, 각각의 함몰부(28A, 28B) 내의 폴리머층(32)이 노출되고, 따라서 그의 반응성기는 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)와의 반응에 이용 가능하다. 그래프팅은 도 13d를 참조하여 설명된 임의의 기술을 사용하여 달성될 수 있다. 폴리머층(32)이 각각의 함몰부(28A, 28B)에 노출되기 때문에, 프라이머(18, 18' 및 20, 20')는 각각의 함몰부(28A, 28B) 내로 그래프팅될 수 있다.
도 15d에 도시된 바와 같이, 작용화된 비드(50)는 이어서 함몰부(28A)(그 안에 폴리머층(32) 및 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)를 가짐) 내로 도입될 수 있다. 작용화된 비드(50)는 임의의 적합한 기술을 사용하여 패턴화된 수지(54') 상에 증착될 수 있다. 작용화된 비드(50)의 크기 및 함몰부(28A 및 28B)의 크기로 인해, 크기 배제는 작용화된 비드(50)가 더 작은 함몰부(28B)로 들어가는 것을 방지하고 하나의 작용화된 비드(50)가 하나의 함몰부(28A) 내로 자가 조립될 수 있게 할 것이다. 이 예에서, 작용화된 비드(50)는 각각의 함몰부(28A)에 물리적으로 포획될 수 있다. 대안적으로, 이 예에서, 작용화된 비드(50)는 예를 들어 스트렙타비딘/비오틴 링커를 통해 각각의 함몰부(28A)에 화학적으로 부착될 수 있다.
도 16은 도 15d에 도시된 플로우 셀(10B)의 부분의 단면도이다. 플로우 셀(10B)은 지지체(52); 지지체(52) 상에 패턴화된 수지(54')로서, 패턴화된 수지(54')는 간극 영역(30)에 의해 분리된 제 1 함몰부(28B) 및 제 2 함몰부(28A)를 포함하고, 제 1 함몰부(28B)는 제 2 함몰부(28A)보다 작은 개구 치수를 가지는 것인 패턴화된 수지(54'); 제 1 함몰부(28B) 중 적어도 일부에 부착된 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)(프라이머(18, 18' 및 20, 20')를 포함함); 및 제 2 함몰부(28A)의 적어도 일부에 각각 위치된 작용화된 비드(50)로서, 작용화된 비드(50)는 코어 구조물(49)의 표면에 부착된 제 2 프라이머 세트(12A', 12B', 12C', 12D'(프라이머(19, 19' 및 21, 21')를 포함함))를 포함하고, 여기서 제 2 프라이머 세트(12A', 12B', 12C', 12D')는 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)와 다른 것인 작용화된 비드(50)를 포함한다. 도 15d 및 16에 도시된 예에서, 폴리머층(32)은 제 1 함몰부(28B)에 및 제 2 함몰부(28A)에 존재하고, 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)는 제 1 함몰부(28B) 및 제 2 함몰부(28A)에 있는 폴리머층(32)에 부착된다. 이어서 이 예에서, 작용화된 비드(50)는 제 2 함몰부(28A)의 적어도 일부에서 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)(프라이머(18, 18' 및 20, 20')를 포함함) 상에 위치된다.
이제 도 17a 내지 17d를 참조하여, 함몰부(28C)를 포함하는 방법(100)의 예가 도시된다.
도 17a는 함몰부(28C)를 포함하는 패턴화된 수지(54")를 도시한다. 각 함몰부(28C)는 더 큰 부분(34)과 더 작은 부분(34')을 포함한다. 함몰부(28C)의 깊이(도 11d에 도시됨)는 명확성을 위해 생략된다.
도 17b는 각각의 함몰부(28C)에서의 폴리머층(32)을 도시한다. 도 17b에 도시된 바와 같이, 각각의 함몰부(28C)의 더 큰 부분(34)과 더 작은 부분(34') 모두는 그에 적용된 폴리머층(32)을 갖는다. 폴리머층(32)은 본원에 기술된 바와 같이 선택적으로 적용될 수 있으며, 예에서, 간극 영역(30) 및 함몰부(28C)의 노출된 표면을 활성화시키는 단계, 활성화된 간극 영역(30) 및 함몰부(28C)에 폴리머층(32)을 증착시키는 단계, 및 간극 영역(30)으로부터 폴리머층(32)을 제거하는 단계를 포함한다.
도 17c에 도시된 바와 같이, 방법(100)의 이 예에서, 작용화된 비드(50)는 함몰부(28C)의 더 큰 부분(34)에 증착된다. 본원에 기재된 임의의 작용화된 비드(50)가 이 예에서 사용될 수 있다.
작용화된 비드(50)(프라이머(19, 19' 및 21, 21')를 포함함)는 본원에 기술된 것과 같은 임의의 적합한 기술을 사용하여 패턴화된 수지(54") 상에 증착될 수 있다. 작용화된 비드(50)의 크기 및 부분(34 및 34')의 크기로 인해, 크기 배제는 작용화된 비드(50)가 작은 부분(34')에 들어가는 것을 방지하고 하나의 작용화된 비드(50)가 각 함몰부(28C)의 하나의 큰 부분(34)으로 자가 조립될 수 있게 한다. 이 예에서, 작용화된 비드(50)는 각각의 더 큰 부분(34)에 물리적으로 포획될 수 있거나 또는 각각의 더 큰 부분(34)에 예를 들어 스트렙타비딘/비오틴 링커를 통해 화학적으로 부착될 수 있다.
도 17d에 도시된 바와 같이, 함몰부(28C)의 작은 부분(34')은 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)로 작용화될 수 있다. 본원에 기재된 프라이머(18, 18' 및 20, 20')의 임의의 예가, 이들이 작용화된 비드(50)의 프라이머(19, 19' 및 21, 21')과 상이하고 직교이도록 선택되는 한, 사용될 수 있다. 이 예에서, 함몰부(28C)의 더 큰 부분(34)에서 폴리머층(32)은 작용화된 비드(50)로 덮여 있으므로, 함몰부(28C)의 더 큰 부분(34)의 폴리머층(32)은 노출되지 않는다. 이로써, 폴리머 반응성기는 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)와의 반응에 이용 가능하지 않다. 더 작은 부분(34')의 폴리머 반응성기는 노출된 상태로 유지되므로, 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)와의 반응에 이용 가능하다. 더 작은 부분(34')에서 폴리머층(32)에 프라이머(18, 18' 및 20, 20')의 그래프팅은 도 13d를 참조하여 설명된 임의의 기술을 사용하여 달성될 수 있다.
도 18은 도 17d에 도시된 플로우 셀(10C)의 일부의 단면도이다. 플로우 셀(10C)은 지지체(52); 지지체(52) 상에 패턴화된 수지(54")로서, 패턴화된 수지(54")는 간극 영역(30)에 의해 분리된 함몰부(28C)를 포함하는 것인 패턴화된 수지(54"); 함몰부(28C)의 적어도 일부에 부착된 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)(프라이머(18, 18' 및 20, 20')를 포함함); 및 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)의 적어도 일부 프라이머(18, 18' 및 20, 20')가 노출되도록 적어도 일부 함몰부(28C)에 위치된 작용화된 비드(50)로서, 작용화된 비드(50)는 코어 구조물(49)의 표면에 부착된 제 2 프라이머 세트(12A', 12B', 12C', 12D')를 포함하는 것인 작용화된 비드(50)를 포함하고, 여기서 제 2 프라이머 세트(12A', 12B', 12C', 12D')는 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)와 상이하다. 도 17d 및 18에 도시된 예에서, 각각의 함몰부(28C)는 작용화된 비드(50)의 직경보다 크거나 같은 제 1 개구 치수를 가진 제 1 부분(34), 및 작용화된 비드(50)의 직경보다 작은 제 2 개구 치수를 가진 제 2 부분(34')을 포함하고; 및 작용화된 비드(50)는 함몰부(28C)의 적어도 일부의 각각의 제 1 부분(34)에 위치된다. 또한 도 17d 및 18에 도시된 예에서, 폴리머층(32)은 함몰부(28C)에 존재하고, 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)는 작용화된 비드(50)에 의해 점유되지 않은 폴리머층(32)의 부분(즉, 함몰부(28C)의 더 작은 부분(34')에서의 폴리머층(32)의 부분)에 부착된다.
이제 도 19a 내지 19d를 참조하여, 함몰부(28C)를 포함하는 방법(100)의 다른 예가 도시된다. 각 함몰부(28C)는 더 큰 부분(34)과 더 작은 부분(34')을 포함한다. 함몰부(28C)의 깊이(도 11d에 도시됨)는 명확성을 위해 생략되어있다.
도 19b는 각각의 함몰부(28C)에서의 폴리머층(32)을 도시한다. 도 19b에 도시된 바와 같이, 각각의 함몰부(28C)의 더 큰 부분(34)과 더 작은 부분(34') 모두가 그에 적용된 폴리머층(32)을 갖는다. 폴리머층(32)은 본원에 기술된 바와 같이 선택적으로 적용될 수 있으며, 이 예에서, 간극 영역(30) 및 함몰부(28C)의 노출된 표면을 활성화시키는 단계, 활성화된 간극 영역(30) 상에 및 함몰부(28C)에 폴리머층(32)을 증착시키는 단계 및 간극 영역(30)으로부터 폴리머층(32)을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
이 예에서, 도 19c에 도시된 바와 같이, 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)(프라이머(18, 18' 및 20, 20')를 포함함)는 각각의 함몰부(28C)에서 폴리머층(32)에 그래프팅된다. 작용화된 비드(50)가 도입되지 않았기 때문에, 함몰부(28C)의 각각의 부분(34, 34')에서 폴리머층(32)이 노출되고, 따라서 그의 반응성기는 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)와의 반응에 이용 가능하다. 그래프팅은 도 13d를 참조하여 기술된 임의의 기술을 사용하여 달성될 수 있다. 폴리머층(32)이 함몰부(28C)의 각각의 부분(34, 34')에 노출되기 때문에, 프라이머(18, 18' 및 20, 20')는 각각의 부분(34, 34') 각각에 그래프팅될 수 있다.
도 19d에 도시된 바와 같이, 작용화된 비드(50)는 (그 안에 폴리머층(32) 및 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)를 갖는) 함몰부(28C)의 더 큰 부분(34) 내로 도입될 수 있다. 작용화된 비드(50)는 임의의 적합한 기술을 사용하여 패턴화된 수지(54") 상에 증착될 수 있다. 작용화된 비드(50)의 크기 및 부분(34 및 34')의 크기로 인해, 크기 배제는 작용화된 비드(50)가 더 작은 부분(34')으로 들어가는 것을 방지하고 하나의 작용화된 비드(50)가 하나의 큰 부분으로 자가 조립될 수 있게 할 것이다. 이 예에서, 작용화된 비드(50)는 각각의 더 큰 부분(34)에 물리적으로 포획될 수 있거나, 예를 들어 스트렙타비딘/바이오틴 링커를 통해 각각의 더 큰 부분(34)에 화학적으로 부착될 수 있다.
도 20은 도 19D에 도시된 플로우 셀(10D)의 부분의 단면도이다. 플로우 셀(10D)은 지지체(52); 지지체(52) 상에 패턴화된 수지(54")로서, 패턴화된 수지(54")는 간극 영역(30)에 의해 분리된 함몰부(28C)를 포함하는 것인 패턴화된 수지(54"); 함몰부(28C)의 적어도 일부에 부착된 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)(프라이머(18, 18' 및 20, 20')를 포함함); 및 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)의 적어도 일부 프라이머(18, 18' 및 20, 20')가 노출되도록 적어도 일부 함몰부(28C)에 위치된 작용화된 비드(50)로서, 작용화된 비드(50)는 코어 구조물(49)의 표면에 부착된 제 2 프라이머 세트(12A', 12B', 12C', 12D')를 포함하는 것인 작용화된 비드(50)를 포함하고, 여기서 제 2 프라이머 세트(12A', 12B', 12C', 12D')는 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)와 상이하다. 도 19d 및 20에 도시된 예에서, 각각의 함몰부(28C)는 작용화된 비드(50)의 직경보다 크거나 같은 제 1 개구 치수를 가진 제 1 부분(34) 및 작용화된 비드(50)의 직경보다 작은 제 2 개구 치수를 가진 제 2 부분(34')을 포함하고; 및 작용화된 비드(50)는 함몰부(28C)의 적어도 일부의 각각의 제 1 부분(34)에 위치된다. 또한 도 19d 및 20에 도시된 예에서, 폴리머층(32)은 함몰부(28C)에 존재하고, 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)는 함몰부(28C)의 폴리머층(32)에 부착되고, 작용화된 비드(50)는 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)의 일부 프라이머(18, 18' 및 20, 20') 상에(즉, 함몰부(28C)의 더 큰 부분(34)에서 폴리머층(32)에 부착된 프라이머(18, 18' 및 20, 20') 상에) 위치된다.
예시적인 플로우 셀(10A, 10B, 10C, 10D)은 그에 리드가 결합되지 않은 것으로 도시된다. 도시되지는 않았지만, 플로우 셀(10A, 10B, 10C, 10D)은 설명된 바와 같이 간극 영역(30)의 적어도 부분에 리드가 결합될 수 있다. 일부 예에서, 리드는 플로우 셀(10A, 10B, 10C, 10D)이 형성된 후에 결합될 수 있다.
본원에 개시된 플로우 셀(10A, 10B, 10C, 10D)은 종종 합성에 의한 서열화(SBS, sequencing-by-synthesis), 사이클릭-어레이 서열화, 결찰에 의한 서열화(sequencing-by-ligation), 파이로서열화(pyrosequencing) 등으로 종종 지칭되는 기술을 포함하는 다양한 서열화 접근법 또는 기술에 사용될 수 있다. 한 특정한 예에서, 플로우 셀(10A, 10B, 10C, 10D)은 템플릿 유체/믹스에 노출될 수 있고, 증폭은 본원에서 설명된 바와 같이 수행되어 비절단성 제 1 템플릿 스트랜드(40), 절단성 제 1 템플릿 스트랜드(46), 비절단성 제 2 템플릿 스트랜드(44),절단성 제 2 템플릿 스트랜드(42)를 생성할 수 있다. 절단이 수행될 수 있고, 이어서 본원에 개시된 동시적 페어드-엔드 서열화 방법이 수행될 수 있다.
플로우 셀(10A, 10B, 10C, 10D)과 함께 사용된 임의의 기술로, 프라이머 세트(12A, 12A' 또는 12B, 12B' 또는 12C, 12C' 또는 12D, 12D')는 함몰부(28A 또는 28B) 또는 함몰부(28C)의 부분(34 또는 34') 내에 존재하고 간극 영역(30)에 존재하지 않기 때문에, 증폭 및 서열화는 함몰부(28A 및 28B 또는 28C)에 한정될 것이다.
블록 공중합체 기반 플로우 셀
본원에 개시된 플로우 셀의 일부 예는 블록 공중합체를 포함하고, 이는 패턴화된 수지를 포함하는 다층 기판과 함께 사용된다. 이들 예는 도 21 내지 도 25b를 참조하여 설명된다.
이들 예에서, 패턴화된 수지(예, 54')는 나노임프린트 리소그래피와 같은 "하향식(top down)" 접근법을 사용하여 제조될 수 있다. 하향식 접근법은 고밀도, 낮은 피치 및 작은 나노특징부를 갖는 함몰부(28)의 어레이를 생성할 수 있다. "상향식(bottom up)" 접근법인 블록 공중합체의 지시된 자가-조립과 결합될 때, 더 작은 특징부(하위 리소그래피 크기 도메인을 가짐)가 함몰부(28) 내에 형성될 수 있다.
더 높은 클러스터 밀도가 얻어질 수 있기 때문에 작은 특징부가 바람직하다. 클러스터 밀도가 높을수록 주어진 단위 면적으로부터 판독될 수 있는 염기가 더 많아, 패턴화된 플로우 셀의 유전자 수율이 증가한다. 더욱이, 그래프팅되지 않은 영역(예, 간극 영역(30))은 작은 특징부을 둘러싸고, 이는 블록 공중합체로 그래프팅되는 프라이머로 접근성을 더 크게 한다. 이로써, 프라이머의 이용이 증가할 수 있다.
이들 예에서, 블록 공중합체는 패턴화된 수지의 함몰부(28)에 자가-조립되고, 함몰부(28) 사이에 간극 영역(30)에는 포함되지 않는다. 이로써, 간극 영역(30)으로부터 물질을 제거하기 위한 추가 공정은 수반되지 않는다.
플로우 셀의 이러한 예는 지지체(52); 간극 영역(30)에 의해 분리된 함몰부(28)를 포함하는 지지체(52) 상에 패턴화된 수지; 함몰부(28)에서 패턴화된 수지 상에 블록 공중합체로서, 블록 공중합체의 각 블록은 블록 공중합체의 다른 블록의 블록-특이적 작용기와 상이한 블록-특이적 작용기를 갖는 것인 블록 공중합체; 및 적어도 하나의 블록의 블록-특이적 작용기에 부착된 프라이머를 포함한다. 일부 예에서, 프라이머는 블록-공중합체의 하나의 블록에 부착된 비절단성 프라이머(18, 18' 및 21, 21')를 포함하고, 플로우 셀은 한 블록에 부착되는 순방향 템플릿 스트랜드 및 이어서 역방향 템플릿 스트랜드를 순차적으로 서열화하는 것을 포함하는 페어드-엔드 서열화 기술에 사용될 수 있다. 다른 예에서, 본원에 개시된 각각의 프라이머 세트(12A, 12A' 또는 12B, 12B' 또는 12C, 12C' 또는 12D, 12D')는 블록-공중합체의 상이한 블록에 부착된다. 이 예에서, 하나의 블록은 프라이머(18, 18' 및 20, 20')를 포함하고, 다른 블록은 프라이머(19, 19' 및 21, 21')를 포함한다. 플로우 셀의 이 예는 본원에 개시된 동시적 페어드-엔드 서열화 기술에서 사용될 수 있다.
플로우 셀의 부분의 예는 도 22e 및 도 23에 도시되고, 본원에서 더 설명될 것이다.
플로우 셀의 예를 만들기 위한 방법(200)의 예가 도 21에 도시된다. 도 21에 도시된 바와 같이, 방법(100)은 수지를 패턴화하여 간극 영역(30)에 의해 분리된 함몰부(28)를 포함하는 패턴화된 수지를 형성하는 단계(참조 번호 202); 패턴화된 수지 상에 블록 공중합체를 포함하는 용액을 도입하는 단계로서, 블록 공중합체의 각 블록은 블록 공중합체의 서로 다른 블록의 블록-특이적 작용기와 상이한 블록-특이적 작용기를 갖는 단계(참조 번호 204); 용액을 용매 증기 어닐링에 노출시킴으로써, 블록 공중합체는 함몰부(28)에서 상(phase) 분리되고 자가-조립되는 단계(참조 번호 206); 및 블록의 적어도 하나의 블록-특이적 작용기에 프라이머를 그래프팅하는 단계(참조 번호 208)를 포함한다. 이 방법(200)은 도 22a 내지 22e를 참조하여 추가로 설명될 것이다.
도 22a는 지지체(52)를 도시하고, 도 22b는 지지체(52) 상에 증착된 수지(54A)를 도시한다. 본원에 기술된 지지체(52)의 임의의 예가 사용될 수 있다. 블록 공중합체를 사용하여, 수지(54A)는 그 안에 한정된 함몰부(28)(도 22c)를 가질 수 있고, 후속적으로 증착된 블록 공중합체(58)(도 22c와 22d 사이의 "BCP")를 위한 안내 템플릿으로서 작용할 수 있다. 이로써, 포토리소그래피, 나노임프린트 리소그래피, 스탬핑 기술, 엠보싱 기술, 몰딩 기술, 마이크로에칭 기술, 인쇄 기술 등을 사용하여 패턴화될 수 있는 임의의 수지(54A)가 사용될 수 있다. 더욱이, 수지(54A)는 패턴화된 후(즉, 패턴화된 수지(54A')) 그 위에 증착될 블록 공중합체(58)의 동일한 범위 내에 있는 표면 에너지를 가져야 한다. 일 예에서, 수지(54A)/패턴 수지(54A') 및 블록 공중합체(58)는 각각 약 25mN/m 내지 약 50mM/m의 범위 내의 표면 에너지를 갖는다.
패턴화될 수 있고 안내 템플릿으로서 작용할 수 있는 수지(54A)의 일부 예는 다면체 올리고머 실세스퀴옥산 수지(POSS)-계 수지, 에폭시 수지, 폴리(에틸렌 글리콜) 수지, 폴리에테르 수지, 아크릴 수지, 아크릴레이트 수지, 메타크릴레이트 수지 및 이들의 조합으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된다. 몇몇 예가 제공되었지만, 라디칼 경화될 수 있는 임의의 수지가 사용될 수 있는 것으로 여겨진다. 본원에 개시된 임의의 수지(54)는 수지(54A)로 사용될 수 있다.
도 22a 및 22b 사이에 도시된 바와 같이, 수지(54A)는 지지체(52) 상에 증착된다. 방법(200)의 예에서, 수지(54)의 증착은 화학 기상 증착, 딥 코팅, 덩크 코팅, 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 퍼들 분산, 초음파 스프레이 코팅, 닥터 블레이드 코팅, 에어로졸 인쇄, 스크린 인쇄, 마이크로컨택트 인쇄 또는 잉크젯 인쇄를 포함한다.
그 후 증착된 수지(54)는 본원에서 언급된 임의의 패턴화 기술을 사용하여 패턴화된다. 도 22a 및 22b 사이에 도시된 예에서, 나노임프린트 리소그래피가 사용되어 수지(54)를 패턴화한다. 수지(54)가 증착된 후, 소프트베이킹되어 과량의 용매를 제거한다. 나노임프린트 리소그래피 몰드 또는 작업 스탬프(56)는 수지 층(54)에 대해 가압되어 수지(54) 상에 임프린트를 생성한다. 달리 말하면, 수지(54)는 작업 스탬프(56)의 돌출부에 의해 움푹 들어가거나 천공된다. 그 후 수지(54)는 작업 스탬프(56)를 그 자리에 두고 경화될 수 있다. 경화는, 포토레지스트가 사용될 때, 가시 광선 또는 자외선(UV) 방사선과 같은 화학 방사선에, 또는 약 240nm 내지 380nm 범위의 파장의 방사선에 노출됨으로써; 또는 열경화성 레지스트가 사용될 때, 열에 노출됨으로써 달성될 수 있다. 경화는 중합 및/또는 가교를 촉진할 수 있다. 예로서, 경화는 소프트베이킹(예, 용매를 제거하기 위한) 및 하드베이킹을 포함하는 다중 스테이지를 포함할 수 있다. 소프트베이킹은 약 50℃ 내지 약 150℃ 범위의 저온에서 일어날 수 있다. 하드베이킹 기간은 약 100℃ 내지 약 300℃ 범위의 온도에서 약 5초 내지 약 10분 지속될 수 있다. 소프트베이킹 및/또는 하드베이킹에 사용될 수 있는 장치의 예는 핫 플레이트, 오븐 등을 포함한다.
경화 후, 작업 스탬프(56)가 방출된다. 이것은 수지(54)에서 지형 특징부, 즉 함몰부(16)를 생성한다. 도 22c에 도시된 바와 같이, 그 안에 한정된 함몰부(28)를 갖는 수지(54)는 패턴화된 수지(54')로 지칭된다. 패턴화된 수지(54')는 추가의 하드베이킹을 받아 경화를 완료하고 임프린팅된 지형을 고정시킬 수 있다. 일부 예에서, 하드베이킹은 약 60℃ 내지 약 300℃ 범위의 온도에서 수행될 수 있다.
도 22c에 도시된 바와 같이, 패턴화된 수지(54')는 그 안에 한정된 함몰부(28) 및 인접한 함몰부(28)를 분리하는 간극 영역(30)을 포함한다. 본원에 개시된 예에서, 함몰부(28)가 블록 공중합체(BCP)(58) 및 프라이머(18, 21)(도 22f)로 작용화되는 동안, 간극 영역(20)의 부분은 결합에 사용될 수 있지만 블록 공중합체(58) 또는 프라이머(18, 21)는 갖지 않을 것이다.
도 22c에 도시된 바와 같이, 패턴화된 수지(54')는 이어서 공정에 노출되어 함몰부(28) 내에 상 분리된 블록 공중합체(58)(블록 58A 및 58B 포함)를 형성할 수 있다. 도 22c 및 22d 사이에 도시된 바와 같이, 블록 공중합체(58)의 용액은 패턴화된 수지(54') 상에 증착되며, 여기서 블록 공중합체(58)의 각각의 블록(58A, 58B)은 각각의 다른 블록(58B, 58A)의 블록-특이적 작용기와 상이한 블록-특이적 작용기를 갖는다. 블록 공중합체(58)의 다양한 예가 이제 설명될 것이다.
블록 공중합체(58)는 적어도 2개의 상이한 모노머로 구성된 헤테로폴리머이다. 일 예에서, 블록 공중합체(58)는 블록-특이적 작용기로서 프라이머-그래프팅 작용기를 갖는 모노머를 포함하는 제 1 블록(58A), 및 제 1 및 제 2 블록의 상(phase) 분리를 구동하기 위해 상호작용 파라미터를 조정하기 위한 모노머를 포함하는 제 2 블록(58B)을 포함한다. 이 예에서, 제 2 블록(58B)의 모노머는 또한 패턴화된 수지(54')와 반응할 수 있고(이에 따라 부착될 수 있는) 블록-특이적 작용기를 포함할 수 있다. 패턴화된 수지(54')와 반응할 수 있고(이에 따라 부착될 수 있는) 블록-특이적 작용기는 본원에서 수지-부착 작용기로 지칭된다. 제 1 및 제 2 표시는 블록 공중합체에서 임의의 특정 순서를 나타내지 않으며, 임의의 블록이 프라이머-그래프팅 작용기 또는 상호작용 파라미터를 조정하기 위한 작용기를 포함할 수 있음이 이해되어야 한다. 한 예를 들면, 제 1 블록(58A)은 프라이머(예, 18, 21)를 그래프팅할 수 있고 제 1 및 제 2 블록의 상 분리를 구동하기 위해 상호작용 파라미터를 조정할 수 있는 블록-특이적 작용기를 갖는 모노머를 포함할 수 있고, 제 2 블록(58B)은 수지-부착 작용기를 갖는 모노머를 포함할 수 있다. 다른 예를 들면, 제 1 블록(58A)은 프라이머(예, 18, 21)를 그래프팅하고 수지(54')에 부착할 수 있는 블록-특이적 작용기를 갖는 모노머를 포함할 수 있고, 제 2 블록(58B)은 제 1 및 제 2 블록의 상 분리를 구동하기 위한 상호작용 파라미터를 조정할 수 있는 모노머를 포함할 수 있다.
본원에 개시된 블록 공중합체(58)의 임의의 예에서, 프라이머-그래프팅 작용기는 아지드/아지도, 임의로 치환된 아미노, 임의로 치환된 알켄일, 알데하이드, 임의로 치환된 하이드라존, 임의로 치환된 하이드라진, 카복실, 하이드록시, 임의로 치환된 테트라졸, 임의로 치환된 테트라진, 나이트릴 옥사이드, 나이트론, 티올 및 이들의 조합으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된다. 다수의 프라이머-그래프팅 작용기가 단일 블록에 포함되는 경우, 상이한 프라이머가 단일 블록에 부착될 수 있다. 상이한 프라이머-그래프팅 작용기가 상이한 블록에 포함되는 경우, 상이한 프라이머가 상이한 블록에 부착될 수 있다.
프라이머-그래프팅 작용기는 프라이머의 5' 말단에 부착된 작용기와 반응할 수 있다. 예를 들어, 바이사이클로[6.1.0]논-4-아인(BCN) 종결된 프라이머는 스트레인-촉진된 촉매 자유 클릭 화학을 통해 블록 공중합체(58)의 아지드 프라이머-그래프팅 작용기에 의해 포획될 수 있다. 다른 예에서, 알카인 종결된 프라이머는 구리 촉진된 클릭 화학을 통해 블록 공중합체(58)의 아지드 프라이머-그래프팅 작용기에 의해 포획될 수 있다. 또 다른 예에서, 노르보르넨 종결된 프라이머는 블록 공중합체(58)의 테트라진 프라이머-그래프팅 작용기와 촉매가 없는 고리 스트레인 촉진 클릭 반응을 겪을 수 있다.
일 예에서, 프라이머-그래프팅 작용기는 아크릴아마이드 모노머에 부착된 아지도기이다. 이 모노머의 예는 아지도 아세트아마이도 펜틸 아크릴아마이드이다. 다른 예에서, 프라이머-그래프팅 작용기는 벤젠-함유 모노머에 부착된 아지도기이다. 이 모노머의 2가지 예는 벤질 아지드 또는 아지드 작용기화된 스티렌(예,
Figure pct00032
)을 포함한다.
본원에 개시된 블록 공중합체(58)의 임의의 예에서, 수지-부착 작용기는 아미노기, 알코올기, 아릴기 및 하전기로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 적합한 음이온성 하전기는 설페이트 또는 카복실산을 포함한다. 적합한 양이온성 하전기는 암모늄, 구아니디늄 또는 이미다졸륨을 포함한다. 다른 예에서, 수지-부착 작용기는 트라이플루오로메틸기(-CF3)일 수 있다. 본원에 개시된 블록 공중합체(58)의 또 다른 예에서, 수지-부착 작용기를 포함하는 모노머는 SiO(CH3)2와 같은 실록산 모노머일 수 있다.
일 예에서, 수지-부착 작용기는 아크릴아마이드 모노머에 부착된 아미노기이다. 이 모노머의 예는
Figure pct00033
이다. 이 예에서, (나이트로겐 사이의) 에틸 브릿지는 프로필 브릿지 또는 모노머의 원하는 기능을 방해하지 않는 임의의 다른 브릿지 길이로 대체될 수 있다. 한 예에서, 브릿지 길이는 최대 16개의 탄소 원자일 수 있다. 다른 예에서, 수지-부착 작용기는 스티렌 모노머의 아릴기이다. (공유 부착을 위한) 다른 수지 부착기는 수지(14)의 작용화 방법에 의존한다. 예를 들어, 수지가 에폭시기를 포함하는 경우, 아민 또는 알코올이 적합한 수지-부착 작용기일 수 있다.
블록 공중합체(58)의 일부 예는 프라이머-그래프팅 작용기 및 수지-부착 작용기를 포함한다. 이들 기는 그래프팅될 프라이머(예, 18, 21 또는 18, 20 또는 18', 20' 또는 19, 21 또는 19', 21') 및 블록 공중합체(58)에 부착될 패턴화된 수지(54')에 각각 그리고 부분적으로 의존할 수 있다. 다음은 프라이머-그래프팅 작용기 및 수지-부착 작용기를 모두 포함하는 블록 공중합체(58)의 일부 예이다.
패턴화된 수지(54')가 에폭시 POSS인 한 예에서, 블록 공중합체(58)는 블록-특이적 작용기로서 아미노기를 갖는 아크릴아마이드 모노머를 포함하는 제 1 블록(58A) 및 블록-특이적 작용기로서 아지도기를 갖는 아지도 아세트아마이도 펜틸 아크릴아마이드 모노머를 포함하는 제 2 블록(58B)을 포함한다. 이 예에서, 제 1 블록(58A)은 수지-부착 작용기를 포함하고, 제 2 블록(58B)은 프라이머-그래프팅 작용기를 포함하지만, 제 2 블록(58B)은 또한 수지-부착 작용기로서 작용할 수 있다. 이 블록 공중합체(58)의 구체적인 예는 다음과 같다:
Figure pct00034
상기 식에서, R은 수소 또는 폴리머 개시종 말단기이고, n은 1 내지 10,000의 범위이고, m은 1 내지 10,000의 범위이다. 폴리머 개시종 말단기의 예는 가역성 부가-단편화 사슬 이동(RAFT) 말단기, 원자 이동 라디칼 중합(ATRP) 말단기, 나이트로옥사이드-매개 라디칼 중합(NMP) 말단기, 테트라메틸에틸렌다이아민(TEMED) 말단기, 또는 자유 라디칼 중합(FRP) 말단기를 포함한다. 다른 예에서, n 및 m은 독립적으로 약 1 내지 약 1,000의 범위이다.
패턴화된 수지(54')가 에폭시 POSS인 다른 예에서, 블록 공중합체(58)는 블록-특이적 작용기로서 아릴기를 갖는 스티렌 모노머를 포함하는 제 1 블록(58A), 및 블록-특이적 작용기로서 아지도를 갖는 아지드 작용화된 스티렌을 포함하는 제 2 블록(58B)를 포함한다. 이 예에서, 제 1 블록(58A)은 수지-부착 작용기를 포함하고, 제 2 블록(58B)은 프라이머-그래프팅 작용기를 포함하지만, 제 2 블록(58B)은 또한 수지-부착 작용기로서 작용할 수 있다. 이 블록 공중합체(58)의 구체적인 예는 다음과 같다:
Figure pct00035
상기 식에서, n은 1 내지 10,000의 범위이고, m은 1 내지 10,000의 범위이다. 다른 예에서, n 및 m은 독립적으로 약 1 내지 약 1,000의 범위이다.
패턴화된 수지(54')가 에폭시 POSS인 또 다른 예에서, 블록 공중합체(58)는 블록-특이적 작용기로서 아지도를 갖는 아지드 작용기화된 스티렌을 포함하는 제 1 블록(58A), 및 블록-특이적 작용기로서 실록산을 갖는 실록산 모노머를 포함하는 제 2 블록(58B)을 포함한다. 이 예에서, 제 1 블록(58A)은 프라이머-그래프팅 작용기를 포함하지만, 제 1 블록(58A)은 또한 수지 부착 작용기로서 작용할 수 있고, 제 2 블록(58B)은 수지 부착 작용기를 포함한다. 이 블록 공중합체(58)의 구체적인 예는 다음과 같다:
Figure pct00036
상기 식에서, n은 1 내지 10,000의 범위이고, m은 1 내지 10,000의 범위이다. 다른 예에서, n 및 m은 독립적으로 약 1 내지 약 1,000의 범위이다.
패턴화된 수지(54')가 비정질 플루오로 폴리머(예, CYTOP®)인 예에서, 블록 공중합체(58)는 블록-특이적 작용기로서 트라이플루오로메틸기를 갖는 모노머를 포함하는 제 1 블록(58A) 및 블록-특이적 작용기로서 프라이머-그래프팅 및 수지-그래프팅 작용기를 갖는 모노머를 포함하는 제 2 블록(58B)를 포함한다. 이 블록 공중합체(58)의 한 예에서, 제 2 블록(58B)은 아지도 아세트아마이도 펜틸 아크릴아마이드 모노머를 포함하고, 제 1 블록(58A)(이 예에서는 표면 에너지 변형 작용기일 수 있음)은 플루오르화된 아크릴레이트 또는 플루오르화된 아크릴아마이드일 수 있다. 이 블록 공중합체(58)의 구체 예는 다음 구조를 갖는다:
Figure pct00037
상기 식에서, n은 1 내지 10,000의 범위이고, m은 1 내지 10,000의 범위이다. 다른 예에서, n 및 m은 독립적으로 약 1 내지 약 1,000의 범위이다. 이 블록 공중합체(58)의 다른 예(비정질 플루오로폴리머와 함께 사용하기에 적합함)에서, 제 2 블록(58B)은 아지드 작용기화된 스티렌을 포함하고, 제 1 블록(58A)(이 예에서 표면 에너지 변경 작용기)은 트라이플루오로에틸 아크릴레이트일 수 있다. 이 블록 공중합체(58)의 구체 예는 다음 구조를 갖는다:
Figure pct00038
상기 식에서, n은 1 내지 10,000의 범위이고, m은 1 내지 10,000의 범위이다. 다른 예에서, n 및 m은 독립적으로 약 1 내지 약 1,000의 범위이다.
본원에 개시된 블록 공중합체(58)는 또한 블록(58A 및/또는 58B)의 각각의 작용(예, 프라이머 그래프팅, 수지 부착, 상 분리 등)을 방해하지 않는 하나 이상의 다른 모노머를 포함할 수 있음이 추가로 이해되어야 한다. 추가 블록의 추가 모노머(및 구체적으로 추가 모노머의 블록-특이적 작용기)가 선택되어, 블록 공중합체(58)의 표면 자유 에너지에 영향을 주거나/변경하고/거나, 블록 공중합체(58)의 안정성에 영향을 주고/거나, 다른 프라이머에 부착하고/거나, 효소에 부착할 수 있다. 표면 자유 에너지에 영향을 주거나/변경할 수 있는 모노머의 예는 아크릴레이트 모노머의, 또는 트라이플루오로에틸 아크릴아마이드의 트라이플루오로메틸기(예, 트라이플루오로에틸 아크릴레이트 또는 트라이플루오로에틸 메타크릴레이트)를 포함한다. 효소를 부착할 수 있는 모노머의 예는 하기 블록-특이적 작용기를 포함할 수 있다: 티올, 아민 또는 알코올, 이는 N-하이드록시숙신이미드(NHS)-작용화된 효소와 반응할 수 있다. 다른 작용기가 효소 또는 다른 생체분자를 부착시키기 위해 사용될 수 있음이 이해되어야 한다. 이로써, 블록 공중합체(58)의 일부 예는 삼원공중합체이며, 이는 도 24a 및 24b를 참조하여 더 상세히 논의될 것이다.
전술한 바와 같이, 방법(200)에서, 블록 공중합체(58)의 용액이 (도 22c와 22d 사이에 도시된 바와 같이) 패턴화된 수지(54') 상에 도입된다. 용액은 톨루엔과 같은 적합한 용매 중 블록 공중합체(58)의 희석된 용액(예, 약 0.01wt% 내지 약 10wt% 범위)일 수 있다. 블록 공중합체(58) 용액은 스핀 코팅 등과 같은 임의의 적합한 기술을 사용하여 증착될 수 있다.
블록 공중합체(58)가 지형적으로 패턴화된 지지체(예, 패턴화된 수지(54')) 상에서 자가-조립되고 마이크로상 분리를 겪기 위해, 블록 공중합체를 포함하는 용액은 기저의 패턴화된 수지(54')와 높은 허긴스(Huggins) 상호작용 파라미터를 갖는 것으로 의도된다. 일 예에서, 블록 공중합체(58)의 용액은 약 0.04 내지 약 0.30 범위의 플로리-허긴스(Flory-Huggins) 상호작용 파라미터를 갖는다. 다른 예에서, 블록 공중합체(58)의 용액은 약 0.26의 플로리-허긴스 상호작용 파라미터를 갖는다.
패턴화된 수지(54') 상에 그대로-증착된 블록 공중합체(58)는 이어서 용매 어닐링에 노출된다. 용매 어닐링에 사용된 용매 증기, 온도 및 시간은 사용된 블록 공중합체(58), 및 특히 블록 공중합체(58)가 함몰부(28) 내로 자가-조립되고 마이크로상은 각각의 블록(58A 및 58B)으로 분리되는 조건에 의존할 수 있다. 한 예에서, 용매 증기는 톨루엔이고, 온도는 실온(예, 약 14℃ 내지 약 25℃)이고, 시간은 약 3시간이다. 일부 적합한 용매는 톨루엔, 헵탄, 고급 알칸 및 이들의 혼합물일 수 있다. 시간 및 온도는 함몰부(28)에서 형태에 영향을 줄 수 있고, 따라서 제어될 수 있다. 예를 들어, 어닐링 시간은 1분 내지 180분, 또는 더 긴, 예를 들어 약 3시간 내지 약 48시간 범위이고; 어닐링 온도는 18℃ 내지 약 250℃의 범위일 수 있다.
용매 어닐링의 결과로서, 블록 공중합체(58)는 함몰부(16) 내로 자가-조립되고(따라서 간극 영역(30) 상에 존재하지 않음) 또한 상은 분리된 도메인 또는 블록(58A, 58B)으로 분리된다. 도 2d에서, 분리된 블록(58A, 58B)은 원형 또는 나선형 패턴을 갖지만, 패턴은 사용된 블록 공중합체(58)에 의존할 수 있다. 블록 공중합체(58)의 패턴의 다른 예는 예를 들어 도 23a 및 23b에 도시된다. 도 23a는 함몰부(28) 및 주변 간극 영역(30)의 일부의 상면도이며, 여기서 함몰부(28) 내에 블록 공중합체(58)는 지문 패턴을 나타내는 블록(58A, 58B)으로 상 분리된다. 도 23b는 함몰부(28) 및 주변 간극 영역(30)의 일부의 상면도이며, 여기서 함몰부(28) 내에 블록 공중합체(58)는 라인 패턴을 나타내는 블록(58A, 58B)으로 상 분리된다. 블록(58A, 58B)은 서브-리소그래픽 크기 도메인을 갖는다.
용매 어닐링 동안, 수지-부착 작용기를 포함하는 블록(58A 또는 58B)은 패턴화된 수지(54')와 반응하고, 따라서 패턴화된 수지(54')에 부착될 수 있다.
도시되지는 않았지만, 방법(200)의 일부 예에서, 함몰부(28)에서 상 분리되고 자가-조립된 블록 공중합체(58A, 58B)를 포함하는 패턴화된 수지(54')는 추가적인 경화 공정에 노출된다. 경화는 전술한 바와 같이 수행될 수 있다.
도 22d 및 22e 사이에 도시된 바와 같이, 그래프팅 공정은 함몰부(28) 내에서 블록(58A 및/또는 58(B))의 임의의 프라이머-그래프팅 작용기에 프라이머(18, 21 또는 18', 21', 순차적 페어드-엔드 서열화를 위해) 또는 프라이머(18, 20 또는 18', 20' 및 19, 21 또는 19', 21', 동시적 페어드-엔드 서열화를 위해)를 그래프팅하기 위해 수행된다.
일 예에서, 그래프팅은 (예, 일시적으로 결합된 리드를 사용하여) 증착을 통한 플로우, 덩크 코팅, 스프레이 코팅, 퍼들 분산에 의해, 또는 블록(58A 및/또는 58B)의 프라이머-그래프팅 작용기에 프라이머(18, 21 또는 18', 21', 순차적 페어드-엔드 서열화를 위해) 또는 프라이머(18, 20 또는 18', 20' 및 19, 21 또는 19', 21', 동시적 페어드-엔드 서열화를 위해)를 부착시킬 다른 적절한 방법에 의해 달성될 수 있다. 동시적 페어드-엔드 서열화의 예에서, 프라이머(18, 20 또는 18', 20')는 하나의 블록(58A)에 그래프팅될 수 있고 프라이머(19, 21 또는 19', 21')는 다른 블록(58B)에 그래프팅될 수 있다. 이들 예시적인 기술 각각은 본원에 기술된 바와 같이 수행될 수 있고, 프라이머, 물, 완충제 및 촉매를 포함할 수 있는 프라이머 용액 또는 혼합물을 이용할 수 있다.
프라이머(순차적 페어드 서열화를 위한 비절단성 프라이머(18, 21 또는 18', 21') 또는 프라이머(동시적 페어드-엔드 서열화를 위한 비절단성/절단성 프라이머 페어(18, 20 또는 18', 20' 및 19, 21 또는 19', 21')는 프라이머-그래프팅 작용기를 포함하는 블록(58A 및/또는 58(B))에 부착될 것임이 이해되어야 한다. 도 22e 및 22f에 도시된 예에서, 프라이머(18, 21)는 블록(58A)이 아닌 블록(58B)에 부착된다. 이 예에서, 블록(58A)은 제 1 및 제 2 블록(58A, 58B)의 상 분리를 구동하기 위해 상호작용 파라미터에 기여되었을 수 있고, 또한 수지-부착 작용기를 통해 패턴화된 수지(54')에 부착될 수 있다.
이제 도 24를 참조하면, 블록 공중합체(58)가 2개의 블록(58A 및 58B)으로 상 분리된 다른 예가 도시된다. 이 예에서, 프라이머(18, 18' 및 20, 20')를 포함하는 하나 및 프라이머(19, 19' 및 21, 21')를 포함하는 다른 하나인 2개의 프라이머 세트가 개별적인 블록(58A, 58B)에 부착된다. 이 예는 본원에 기술된 바와 같이 서열화 동안 동시적 페어드-엔드 판독을 가능하게 한다. 이 예에서, 각각의 개별적인 블록(58A, 58B)은 개별적인 프라이머 세트를 부착할 수 있는 프라이머-그래프팅 작용기를 포함한다.
위에서 언급된 바와 같이, 일부 블록 공중합체(58)는 삼원중합체이고, 여기서 각 블록은 상이한 블록-특이적 작용기를 포함한다. 일 예에서, 블록 공중합체(58)는 제 1 블록, 제 2 블록 및 제 3 블록을 포함하는 삼원중합체이고; 여기서 제 1 블록의 블록-특이적 작용기는 패턴화된 수지에 부착되고(즉, 수지-부착 작용기임); 제 2 블록의 블록-특이적 작용기는 프라이머에 부착되고(즉, 프라이머-그래프팅 작용기임); 제 3 블록의 블록-특이적 작용기는 i) 제 2 블록의 블록-특이적 작용기에 부착된 프라이머와는 상이한 다른 프라이머 또는 ii) 효소(예, NEXTERATM 트랜스포솜)에 부착된다. 상 분리된 삼원중합체의 예가 도 25a에 도시된다. 이 예에서, 분리된 삼원중합체는 블록(58A, 58B, 58C)을 포함하고, 여기서 블록(58A)은 프라이머-그래프팅 작용기를 포함하고, 블록(58B)은 수지-부착 작용기를 포함하고/거나 블록 공중합체의 표면 자유 에너지에 영향을 주고/거나 블록 공중합체의 안정성에 영향을 주고, 및 블록(58C)은 상이한 프라이머-그래프팅 작용기 또는 효소 부착 작용기를 포함한다. 도시된 바와 같이, 블록(58A)은 프라이머(18, 18' 및 20, 20')를 포함하는 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)를 부착하고, 블록(58C)은 프라이머(19, 19' 및 21, 21')을 포함하는 제 2 프라이머 세트(12A', 12B', 12C', 12D')를 부착한다. 이 예에서, 블록(58A)은 영역(14)으로서 역할하고 블록(58C)은 영역(16)으로서 역할한다. 다른 예에서, 영역(14, 16)은 서로 직접 인접하는 블록들(예, 58A 및 58B 또는 58B 및 58C)일 수 있다.
다른 예에서, 블록 공중합체(58)는 제 1 블록, 제 2 블록 및 제 3 블록을 포함하는 삼원중합체이고; 여기서, 제 1 블록의 블록-특이적 작용기는 패턴화된 수지(54')에 부착되고(즉, 수지-결합 작용기임); 제 2 블록의 블록-특이적 작용기는 프라이머에 부착되고(즉, 프라이머-그래프팅 작용기임); 제 3 블록의 블록-특이적 작용기는 블록 공중합체의 표면 자유 에너지에 영향을 주거나 또는 블록 공중합체의 안정성에 영향을 미친다. 상 분리된 삼원중합체의 예가 도 25b에 도시된다. 이 예에서, 분리된 삼원중합체는 블록(58A, 58B, 58C)을 포함하고, 여기서 블록(58A)은 수지-부착 작용기를 포함하고, 블록(58B)은 블록 공중합체의 표면 자유 에너지에 영향을 주거나 또는 블록 공중합체의 안정성에 영향을 주며, 블록(58C)은 프라이머-그래프팅 작용기를 포함한다. 이 예에서, 비절단성 프라이머(18, 21)가 부착되므로, 따라서 이 예는 순차적 페어드-엔드 서열화에 특히 적합할 수 있다.
도 38a 및 38b는 블록 공중합체(58')를 포함하는 다른 예시적인 방법을 함께 도시한다. 이 예에서, 블록 공중합체(58')는 라멜라 블록 공중합체이다. 라멜라 블록 공중합체는 상이한 블록(58A' 및 58B')이 기저의 물질(54B, 54C), 및 지지체(52)와 평행하도록 서로 적층되도록 자가-조립될 것이다. 라멜라 블록 공중합체의 예는 헤테로사이클릭 아지드 단위를 포함하는 공중합체를 포함한다. 물질(54B, 54C)은 본원에 기재된 수지(54A), 실란 또는 실란화된 수지의 상이한 예일 수 있고, 블록 공중합체(58')의 자가-조립을 안내하도록 선택될 수 있다. 제어된 조건 하에서, 블록 공중합체(58')는 기저의 물질(54B, 54C) 상에 층을 이루는 특정 도메인/블록(58A' 및 58B')으로 자가-조립된다. 도 38a 및 38b에 도시된 예에서, 어닐링의 결과로서, 도메인/블록(58A' 및 58B')은 블록(58'B)이 한 면적(위에 덮인 물질(54B))에서 표면에서 노출되고, 다른 블록(58A')은 다른 면적(위에 덮인 물질(54C))에서 표면에서 노출되도록 자가-조립된다. 블록(58B')은 프라이머(18, 18' 및 20, 20')을 포함하여 제 1 프라이머 세트(12A, 12B, 12C, 12D)를 부착할 수 있는 프라이머-부착 작용기를 포함할 수 있고; 블록(58A')은 프라이머(19, 19' 및 21, 21')을 포함하여 제 2 프라이머 세트(12A', 12B', 12C', 12D')를 부착할 수 있는 상이한 프라이머-부착 작용기를 포함할 수 있다. 이 예에서, 블록(58B')은 영역(14)으로 역할하고 블록(58A')은 영역(16)으로 역할한다.
블록 공중합체(58, 58')를 포함하는 플로우 셀은 종종 합성에 의한 서열화(sequencing-by-synthesis, SBS), 사이클릭-어레이 서열화(cyclic-array sequencing), 결찰에 의한 서열화(sequencing-by-ligation), 열분해서열화(pyrosequencing) 등으로 불리는 기술을 포함하는 다양한 서열화 접근법 또는 기술에 사용될 수 있다. 일부 이들 예에서, 상 분리된 블록(58A, 58B, 58C) 및 부착된 프라이머(순차적 페어드-엔드 서열화를 위한 비절단성 프라이머(18, 21 또는 18', 21')) 또는 프라이머(동시적 페어드-엔드 서열화를 위한 비절단성/절단성 프라이머 페어(18, 20 또는 18', 20' 및 19, 21 또는 19', 21'))는 간극 영역(30)이 아닌 함몰부(28)에 존재하며, 증폭은 함몰부(28)로 한정될 것이다.
한 예로, 합성에 의한 서열화(SBS) 반응은 HISEQTM, HISEQXTM, MISEQTM, MISEQDXTM, MINISEQTM, NOVASEQTM, NEXTSEQDXTM 또는 NEXTSEQTM과 같은 시스템, 또는 Illumina, Inc.(San Diego, CA)의 임의의 다른 서열분석기 시스템에서 수행될 수 있다. SBS에서, 핵산 템플릿(예, 서열화 템플릿)을 따라 서열화 프라이머의 연장이 모니터링되어 템플릿 내 뉴클레오타이드의 서열을 결정한다. 기저의 화학 공정은 중합(예, 폴리머라제 효소에 의해 촉진됨) 또는 결찰(예, 리가아제 효소에 의해 촉진됨)일 수 있다. 특정 폴리머라제-기반 SBS 공정에서, 형광 표지된 뉴클레오타이드는 서열화 프라이머에 첨가된 뉴클레오타이드의 순서 및 유형의 탐지가 사용되어 템플릿의 서열을 결정할 수 있도록 템플릿에 의존적인 방식으로 서열화 프라이머에 첨가된다(따라서 프라이머를 연장시킨다).
예를 들어, 제 1 SBS 사이클을 시작하기 위해, 비절단성 프라이머(18, 21 또는 18', 21')(순차적 페어드-엔드 서열화를 위해)에 부착된 순방향 또는 역방향 스트랜드의 어레이, 또는 비절단성/절단성 프라이머 페어(18, 20 또는 18', 20')(동시적 페어드-엔드 서열화를 위해)에 부착된 순방향 및 역방향 스트랜드 둘 다를 수용하는 하나 이상의 표지된 뉴클레오타이드, DNA 폴리머라제 등이 플로우 채널 등으로/을 통해 전달될 수 있고, 여기서 서열화 프라이머 연장은 표지된 뉴클레오타이드가 도입되게 하고, 영상화 이벤트를 통해 탐지될 수 있다. 영상화 이벤트 동안, 조명 시스템(도시되지 않음)이 작용화된 함몰부에 여기 광을 제공할 수 있다.
이들 예에서, 뉴클레오타이드는 뉴클레오타이드가 첨가되면 추가 프라이머 연장을 종결시키는 가역적 종결 특성을 추가로 포함할 수 있고, 디블로킹제가 사용되어 서열화를 계속할 수 있다. 다양한 유체 전달 단계 사이에서 세정이 이루어질 수 있다. 이어서, SBS 사이클을 n 번 반복하여 n개의 뉴클레오타이드만큼 서열화 프라이머를 연장시킴으로써 길이 n의 서열을 탐지할 수 있다.
SBS가 상세하게 설명되었지만, 본원에 설명된 플로우 셀은 유전자형 분석을 위해, 또는 다른 화학 및/또는 생물학적 응용에서 다른 서열화 프로토콜과 함께 이용될 수 있음이 이해되어야 한다.
본 개시 내용을 추가로 설명하기 위해, 실시예가 본원에 제공된다. 이들 실시예는 예시적인 목적으로 제공되며 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다는 것이 이해되어야 한다.
실시예
실시예 1
사전-그래프팅된 P7 및 P5U 프라이머를 갖는 PAZAM은 약 400nm 높이 및 약 350nm 직경의 기둥-형 특징부를 갖는 플로우 셀 기판 상에 증착되었다. 증착된 사전-그래프팅된 PAZAM 층의 부분의 주사 전자 현미경사진(SEM) 이미지가 도 39a에 도시된다. 리프팅-오프 레지스트가 이 제 1 그래프팅된 PAZAM 층 상에 증착되어 본원에 기술된 보호층의 예를 형성한다. 증착된 보호층의 부분의 SEM 이미지가 도 39b에 도시된다. 그 후, 기둥-형 특징부의 상부로부터 보호층 및 제 1 그래프팅된 PAZAM 층을 제거하기 위해 에칭이 수행되었다. 에칭 후 기판의 부분의 SEM 이미지가 도 39c에 도시된다. PAZAM은 기둥-형 특징부의 상부 및 남은 보호층 상에 증착되어 제 2 PAZAM 층을 형성하였다. 제 2 PAZAM 층은 P5 및 P7U 프라이머로 그래프팅되었다.
리프팅-오프 공정을 사용하여 제 1 그래프팅된 PAZAM 층으로부터 보호층 및 임의의 제 2 그래프팅된 PAZAM 층을 제거하였다.
동일한 게놈(인간 게놈으로부터)으로부터 라이브러리 단편이 플로우 셀에 도입되었다. 라이브러리 단편은 인덱스 서열과 함께 P7 프라이머 서열의 P5에 상보적인 부분, 및 판독 1 및 판독 2 서열을 포함하였다. 라이브러리 단편이 시딩되고 브릿지 증폭을 사용하여 클러스터링이 수행되었다. 이어서 동시적 페어드-엔드 서열화가 수행되었다.
기둥-형 특징부와 인접 영역 사이의 경계 면적에서, 모든 판독의 약 34%가 페어드(paired)인 것으로 나타났다.
판독은 단일 위치로부터 추출되어 게놈에 정렬되었다. 도 40a는 동시적 페어드-엔드 판독인 것으로 전가되는 2개의 R1 판독(R1 및 R1')을 도시한다.
플로우 셀은 또한 순차적 페어드-엔드 합성(순방향 스트랜드가 서열화되고 제거된 후 역방향 스트랜드 서열화)을 통해 처리되었다. 도 40b는 도 40a의 결과를 실제로 동시적 페어드-엔드 판독 페어와 실제로 일치함을 보여주기 위해 뒤집힌 순차적 페어드-엔드 합성으로부터 제 2 판독(R2)과 함께 도시한다. R2에서 클리핑된 부분은 품질 저하로 인한 것일 수 있는 반면, R1 판독은 더 높은 품질의 비-클리핑된 판독이다. 이들 결과는 본원에 개시된 방법이 동시에 생성된 페어(도 40a)을 사용하여 표준 페어드-엔드 서열화(도 40b)와 동등한 정보를 생성할 수 있음을 입증한다.
또한, 라이브러리 단편의 삽입 크기 분포는 동시적 페어드-엔드 서열화 및 표준(순차적) 페어드-엔드 서열화에 기초한 데이터에 대해 대략 동등하였다. 이들 결과는 또한 동시에 생성된 페어를 사용하여 본원에 개시된 방법이 표준 페어드-엔드 서열화와 동등한 정보를 생성할 수 있음을 입증한다.
실시예 2
PAZAM이 평면 플로우 셀 기판 상에 증착되고 P7 및 P5U 프라이머로 그래프팅 되었다. 보호층(Shipley 1813 포토레지스트)이 이 첫 번째 그래프팅된 PAZAM 층의 상부에 증착되었다. UV 광이 포토마스크를 통해 사용되어 보호층의 한정된 부분을 노출시킨 다음, 용매 중에서 현상하여 보호층의 50㎛ 원형 패드를 남겼다. 공기 플라즈마를 사용하여 간극 영역에서 제 1 그래프팅된 PAZAM 층의 노출된 부분을 에칭하는 한편, 보호 패드 아래의 부분은 그대로 유지하였다. 이어서, PAZAM의 제 2 층을 간극 영역 및 남은 보호층 상에 증착시켰다. 이어서, 이 두 번째 증착된 PAZAM이 P5 및 P7U 프라이머로 그래프팅되었다.
리프팅-오프 공정이 사용되어 제 1 그래프팅된 PAZAM 층으로부터 보호층 및 임의의 제 2 그래프팅된 PAZAM 층을 제거하였다.
동일한 게놈(인간 게놈으로부터)으로부터의 라이브러리 단편이 플로우 셀에 도입되었다. 라이브러리 단편은 인덱스 서열과 함께 P7 프라이머 서열의 P5에 상보적인 부분 및 판독 1 및 판독 2 서열을 포함하였다. 라이브러리 단편이 시딩되고 브릿지 증폭을 사용하여 클러스터링이 수행되었다. 이어서 동시적 페어드-엔드 서열화를 수행하였다.
제 1 그래프팅된 및 제 2 그래프팅된 PAZAM 사이의 경계 면적에서, 모든 판독의 약 2.2%가 페어를 이루는 것으로 나타났다. 이는 두 판독은 서로 2㎛ 이내이었고, 게놈에서 서로 2kb 이내이었다는 것을 의미하였다.
추가 사항
이하에서 더 상세히 논의되는(이러한 개념이 서로 불일치하지 않는 경우) 전술한 개념 및 추가 개념의 모든 조합은 본원에 개시된 본 발명의 주제의 일부인 것으로 고려된다는 것이 이해되어야 한다. 특히, 본 개시의 끝에 나타나는 청구된 주제의 모든 조합은 본원에 개시된 본 발명의 주제의 일부인 것으로 고려된다. 또한 본원에 참고로 인용된 임의의 개시에서 나타날 수 있는 본원에서 명시적으로 사용된 용어는 본원에 개시된 특정 개념과 가장 일치하는 의미가 부여되어야 함이 이해되어야 한다.
명세서 전체에 걸쳐 "하나의 예", "다른 예", "예" 등에 대한 언급은 그 예와 관련하여 설명된 특정 요소(예, 특징, 구조 및/또는 특성)가 본원에 설명된 적어도 하나의 예에 포함되고, 다른 예에 존재할 수도 있고 존재하지 않을 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 임의의 예에 대해 설명된 요소는 문맥이 명백하게 달리 지시하지 않는 한 다양한 예에서 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있음이 이해되어야 한다.
본원에 제공된 범위는 언급된 범위 및 언급된 범위 내의 임의의 값 또는 하위 범위를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 약 400nm 내지 약 1㎛(1000nm)의 범위는 400nm 내지 1㎛의 명시적으로 인용된 한계를 포함할 뿐만 아니라 약 708nm, 약 945.5nm 등과 같은 개별 값 및 약 425nm 내지 약 825nm, 약 550nm 내지 약 940nm 등의 하위 범위를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 또한, "약" 및/또는 "실질적으로"가 값을 설명하기 위해 사용될 때, 이들은 명시된 값에서 약간의 변동(+/-10%까지)을 포함하는 것을 의도된다.
여러 예들이 상세하게 설명되었지만, 개시된 예들은 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 상기 설명은 비-제한적인 것으로 간주되어야 한다.

Claims (88)

  1. 플로우 셀로서,
    기판;
    기판 상에 제 1 영역에 부착된 제 1 프라이머 세트로서, 제 1 프라이머 세트는 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 포함하는 제 1 프라이머 세트; 및
    기판 상에 제 2 영역에 부착된 제 2 프라이머 세트로서, 제 2 프라이머 세트는 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 포함하는 제 2 프라이머 세트
    를 포함하는 플로우 셀.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 1 영역은 제 1 작용기를 갖는 물질을 포함하고; 및
    제 2 영역은 제 1 작용기와 상이한 제 2 작용기를 갖는 물질을 포함하는 플로우 셀.
  3. 제 1 항에 있어서,
    제 2 프라이머 세트로부터 제 1 프라이머 세트를 분리하는 갭을 추가로 포함하는 플로우 셀.
  4. 제 1 항에 있어서,
    기판은 간극 영역에 의해 분리된 함몰부를 포함하고; 및
    각 함몰부는
    제 1 부분에 위치된 제 1 영역; 및
    제 2 부분에 위치된 제 2 영역을 포함하는
    플로우 셀.
  5. 제 4 항에 있어서,
    제 1 영역을 제 2 영역으로부터 분리시키는 갭을 추가로 포함하는 플로우 셀.
  6. 제 4 항에 있어서,
    제 1 영역 및 제 2 영역은 부분적으로 오버랩되는 플로우 셀.
  7. 제 4 항에 있어서,
    제 1 부분과 제 2 부분은 서로 다른 깊이를 갖는 플로우 셀.
  8. 제 4 항에 있어서,
    제 1 영역 및 제 2 영역은 블록 공중합체의 상이한 블록인 플로우 셀.
  9. 제 1 항에 있어서,
    기판은 간극 영역에 의해 분리된 함몰부를 포함하고;
    각각의 함몰부는 제 1 영역을 포함하고; 및
    제 2 영역은 간극 영역 중 적어도 일부에 위치되는 플로우 셀.
  10. 제 1 항에 있어서,
    제 1 영역은 제 1 폴리머를 포함하고 제 1 프라이머 세트는 제 1 폴리머에 그래프팅되고; 및
    제 2 영역은 제 2 폴리머를 포함하고 제 2 프라이머 세트는 제 2 폴리머에 그래프팅되는 플로우 셀.
  11. 제 10 항에 있어서,
    플로우 셀은 제 1 프라이머 세트 상 및 제 1 폴리머 상에 보호 코팅을 추가로 포함하는 플로우 셀.
  12. 제 10 항에 있어서,
    제 1 폴리머는 기판 상에 제 1 층이고;
    제 2 폴리머는 제 1 층 상에 제 2 층이고;
    플로우 셀은:
    제 2 층 상에 패시베이션 수지; 및
    패시베이션 수지, 제 2 폴리머 및 제 1 폴리머에 한정된 특징부
    를 더 포함하고; 및
    각각의 제 1 프라이머 세트 및 제 2 프라이머 세트는 각각의 특징부에서 노출되는 플로우 셀.
  13. 제 1 항에 있어서,
    기판은 간극 영역에 의해 분리된 함몰부를 포함하고;
    각 함몰부는:
    제 1 영역이 위치되는 제 1 부분; 및
    제 2 부분
    을 포함하고; 및
    플로우 셀은 제 2 부분에 위치된 비드를 추가로 포함하며, 제 2 영역은 비드의 표면에 있는 플로우 셀.
  14. 제 1 항에 있어서,
    절단성 제 1 프라이머는 제 1 절단 부위를 포함하고, 절단성 제 2 프라이머는 제 2 절단 부위를 포함하고, 제 1 절단 부위 및 제 2 절단 부위는 동일한 유형인 플로우 셀.
  15. 제 14 항에 있어서,
    비절단성 제 1 프라이머, 절단성 제 2 프라이머, 절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머 각각은 개별적인 링커를 포함하고;
    제 1 절단성 프라이머의 제 1 절단 부위는 그의 링커를 따라 위치되며; 및
    제 2 절단성 프라이머의 제 2 절단 부위는 그의 링커를 따라 위치되는 플로우 셀.
  16. 제 1 항에 있어서,
    절단성 제 1 프라이머는 제 1 절단 부위를 포함하고, 절단성 제 2 프라이머는 제 2 절단 부위를 포함하고, 제 1 절단 부위 및 제 2 절단 부위는 상이한 유형인 플로우 셀.
  17. 제 16 항에 있어서,
    비절단성 제 1 프라이머, 절단성 제 2 프라이머, 절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머 각각은 개별적인 링커를 포함하고;
    제 1 절단성 프라이머의 제 1 절단 부위는 그의 링커를 따라 위치되며; 및
    제 2 절단성 프라이머의 제 2 절단 부위는 그의 링커를 따라 위치되는 플로우 셀.
  18. 제 1 항에 있어서,
    제 1 프라이머 세트는 제 1 지지체 구조물에 부착되고;
    제 1 영역은 제 1 지지체 구조물에 부착된 제 1 포획 부위이고;
    제 2 프라이머 세트는 제 1 지지체 구조물과 다른 제 2 지지체 구조물에 부착되고; 및
    제 2 영역은 제 2 지지체 구조물에 부착된 제 2 포획 부위인 플로우 셀.
  19. 플로우 셀로서,
    제 1 기판;
    제 1 기판에 부착된 제 1 프라이머 세트로서, 제 1 프라이머 세트는 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 포함하는 제 1 프라이머 세트;
    제 1 기판과 대향하는 제 2 기판; 및
    제 2 기판에 부착된 제 2 프라이머 세트로서, 제 2 프라이머 세트는 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 포함하는 제 2 프라이머 세트
    를 포함하는 플로우 셀.
  20. 키트로서,
    간극 영역에 의해 분리된 함몰부를 포함하는 기판;
    각각의 함몰부 내의 제 1 폴리머층으로, 제 1 폴리머층의 일부 작용기는 캡핑되는 제 1 폴리머 층;
    각각의 함몰부에서 제 1 폴리머층의 다른 작용기에 부착된 제 1 프라이머 세트; 및
    간극 영역 상에 제 2 폴리머층
    를 포함하는 플로우 셀; 및
    유체 담체; 및
    제 1 프라이머 세트와 상이한 제 2 프라이머 세트
    를 포함하는 프라이밍 유체
    를 포함하는 키트.
  21. 제 20 항에 있어서,
    제 1 프라이머 세트는 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 포함하고; 및
    제 2 프라이머 세트는 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 포함하는 키트.
  22. 방법으로,
    간극 영역에 의해 분리된 함몰부를 포함하는 기판;
    각각의 함몰부 내의 제 1 폴리머층으로, 제 1 폴리머층의 노출된 작용기는 캡핑되는 제 1 폴리머층;
    각각의 함몰부에서 제 1 폴리머층에 부착된 제 1 프라이머 세트로서, 제 1 프라이머 세트는 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 포함하는 제 1 프라이머 세트; 및
    간극 영역 상에 제 2 폴리머층
    을 포함하는 플로우 셀에 템플릿 유체를 도입함으로써, 템플릿 유체로부터의 템플릿이 증폭되어 함몰부의 적어도 일부에서 클러스터를 형성하는 단계;
    비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 포함하는 프라이밍 유체를 플로우 셀에 도입함으로써, 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머가 제 2 폴리머층에 그래프팅하는 단계; 및
    클러스터로부터 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머로의 브릿지 증폭을 개시함으로써, 간극 영역의 적어도 일부 상에 제 2 클러스터를 형성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  23. 방법으로,
    간극 영역에 의해 분리된 함몰부를 포함하는 기판;
    각각의 함몰부 내의 제 1 폴리머층;
    제 1 폴리머층에 부착된 제 1 프라이머 세트로서, 제 1 프라이머 세트는 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 포함하는 제 1 프라이머 세트;
    제 1 폴리머층 상 및 제 1 프라이머 세트 상에 선택적 보호 코팅층;
    간극 영역 상에 제 2 폴리머층; 및
    제 2 폴리머층에 부착된 제 2 프라이머 세트로서, 제 2 프라이머 세트는 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 포함하는 제 2 프라이머 세트
    를 포함하는 플로우 셀에, 템플릿 유체를 도입함으로써, 템플릿 유체로부터 템플릿이 증폭되어 함몰부의 적어도 일부 내에 및 간극 영역의 적어도 일부 상에 클러스터를 형성하는 단계; 및
    절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 절단하는 단계
    를 포함하는 방법.
  24. 플로우 셀로서,
    지지체;
    지지체 상에 패턴화된 수지로서, 패턴화된 수지는 간극 영역에 의해 분리된 제 1 함몰부 및 제 2 함몰부를 포함하고, 제 1 함몰부는 제 2 함몰부보다 작은 개구 치수를 가진 패턴화된 수지;
    제 1 함몰부의 적어도 일부에 부착된 제 1 프라이머 세트; 및
    제 2 함몰부의 적어도 일부에 개별적으로 위치된 작용화된 비드로서, 작용화된 비드는 코어 구조물의 표면에 부착된 제 2 프라이머 세트를 포함하고, 제 2 프라이머 세트는 제 1 프라이머 세트와 상이한 작용화된 비드
    를 포함하는 플로우 셀.
  25. 제 24 항에 있어서,
    작용화된 비드의 코어 구조물은 이산화규소, 초상자성 물질, 폴리스티렌 및 아크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 플로우 셀.
  26. 제 24 항에 있어서,
    패턴화된 수지는 다면체 올리고머 실세스퀴옥산 수지(POSS)-계 수지, 에폭시 수지, 폴리(에틸렌 글리콜) 수지, 폴리에테르 수지, 아크릴 수지, 아크릴레이트 수지, 메타크릴레이트 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택되는 플로우 셀.
  27. 제 24 항에 있어서,
    제 1 함몰부 및 제 2 함몰부에 폴리머를 추가로 포함하고, 제 1 프라이머 세트는 제 1 함몰부의 적어도 일부에서 폴리머에 부착되는 플로우 셀.
  28. 제 27 항에 있어서,
    작용화된 비드는 제 2 함몰부의 적어도 일부에서 폴리머 상에 위치되는 플로우 셀.
  29. 제 27 항에 있어서,
    제 1 프라이머 세트는 또한 제 2 함몰부의 적어도 일부에서 폴리머에 부착되고; 및
    작용화된 비드는 제 2 함몰부의 적어도 일부에서 제 1 프라이머 세트 상에 위치되는 플로우 셀.
  30. 제 24 항에 있어서,
    제 1 프라이머 세트는 제 1 프라이머 및 우라실-변형된 제 2 프라이머를 포함하고; 및
    제 2 프라이머 세트는 우라실-변형된 제 1 프라이머 및 제 2 프라이머를 포함하는 플로우 셀.
  31. 플로우 셀로서,
    지지체;
    지지체 상에 패턴화된 수지로서, 패턴화된 수지는 간극 영역에 의해 분리된 함몰부를 포함하는 패턴화된 수지;
    함몰부의 적어도 일부에 부착된 제 1 프라이머 세트; 및
    제 1 프라이머 세트의 적어도 일부 프라이머가 노출되도록 함몰부의 적어도 일부에 위치된 작용화된 비드로서, 작용화된 비드는 코어 구조물의 표면에 부착된 제 2 프라이머 세트를 포함하고, 제 2 프라이머 세트는 제 1 프라이머 세트와 상이한 작용화된 비드
    를 포함하는 플로우 셀.
  32. 제 31 항에 있어서,
    각각의 함몰부는 작용화된 비드의 직경보다 크거나 같은 제 1 개구 치수를 가진 제 1 부분, 및 작용화된 비드의 직경보다 작은 제 2 개구 치수를 가진 제 2 부분을 포함하고; 및
    작용화된 비드는 함몰부의 적어도 일부의 각각의 제 1 부분에 위치되는
    플로우 셀.
  33. 제 31 항에 있어서,
    작용화된 비드의 코어 구조물은 이산화규소, 초상자성 물질, 폴리스티렌 및 아크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 플로우 셀.
  34. 제 31 항에 있어서,
    패턴화된 수지는 다면체 올리고머 실세스퀴옥산 수지(POSS)-계 수지, 에폭시 수지, 폴리(에틸렌 글리콜) 수지, 폴리에테르 수지, 아크릴 수지, 아크릴레이트 수지, 메타크릴레이트 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택되는 플로우 셀.
  35. 제 31 항에 있어서,
    함몰부에 폴리머를 추가로 포함하는 플로우 셀.
  36. 제 35 항에 있어서,
    제 1 프라이머 세트는 작용화된 비드에 의해 점유되지 않은 폴리머의 부분에 부착되는 플로우 셀.
  37. 제 36 항에 있어서,
    제 1 프라이머 세트는 함몰부에서 폴리머에 부착되고; 및
    작용화된 비드는 제 1 프라이머 세트의 일부 다른 프라이머 상에 위치되는 플로우 셀.
  38. 방법으로,
    지지체 상에 패턴화된 수지의 함몰부에 폴리머를 선택적으로 적용하는 단계;
    함몰부의 적어도 일부에서 폴리머에 제 1 프라이머 세트를 그래프팅하는 단계; 및
    제 1 프라이머 세트를 그래프팅하기 전 또는 후에, i) 함몰부의 적어도 일부의 각각의 부분에, 또는 ii) 함몰부의 적어도 일부에서보다 더 큰 개구 치수를 가진 제 2 함몰부에서, 작용화된 비드를 증착시키는 단계로서, 작용화된 비드는 코어 구조물의 표면에 부착된 제 2 프라이머 세트를 포함하고, 제 1 및 제 2 프라이머 세트는 상이한 단계
    를 포함하는 방법.
  39. 제 38 항에 있어서,
    작용화된 비드를 증착시키기 전에, 방법은 제 2 프라이머 세트를 코어 구조물에 부착함으로써 작용화된 비드를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  40. 제 38 항에 있어서,
    함몰부의 적어도 일부의 각각의 부분은 각각의 작용화된 비드의 직경보다 크거나 같은 개구 치수를 가지고;
    함몰부의 적어도 일부는 부분과 상호연결된 제 2 부분을 포함하고, 제 2 부분은 각각의 작용화된 비드의 직경보다 작은 제 2 개구 치수를 가지고; 및
    작용화된 비드는 크기 배제에 의해 함몰부의 적어도 일부의 각각의 부분으로자가-조립되는 방법.
  41. 제 38 항에 있어서,
    폴리머를 선택적으로 적용하기 전에, 방법은:
    지지체 상에 수지를 증착시키는 단계; 및
    나노임프린트 리소그래피를 사용하여 수지를 패턴화하는 단계
    에 의해 지지체 상에 패턴화된 수지를 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  42. 플로우 셀로서,
    지지체;
    지지체 상에 패턴화된 수지로서, 패턴화된 수지는 간극 영역에 의해 분리된 함몰부를 포함하는 패턴화된 수지;
    함몰부에서의 패턴화된 수지 상에 블록 공중합체로서, 블록 공중합체의 각 블록은 블록 공중합체의 서로 다른 블록의 블록-특이적 작용기와 상이한 블록-특이적 작용기를 갖는 블록 공중합체; 및
    적어도 하나의 블록의 블록-특이적 작용기에 부착된 프라이머
    를 포함하는 플로우 셀.
  43. 제 42 항에 있어서,
    패턴화된 수지는 다면체 올리고머 실세스퀴옥산 수지(POSS)-계 수지, 에폭시 수지, 폴리(에틸렌 글리콜) 수지, 폴리에테르 수지, 아크릴 수지, 아크릴레이트 수지, 메타크릴레이트 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택되는 플로우 셀.
  44. 제 43 항에 있어서,
    패턴화된 수지는 POSS-계 수지이고, POSS-계 수지는 가교 에폭시 POSS 수지인 플로우 셀.
  45. 제 43 항에 있어서,
    블록 공중합체는
    블록-특이적 작용기로서 아미노기를 갖는 아크릴아마이드 모노머를 포함하는 제 1 블록; 및
    블록-특이적 작용기로서 아지도기를 갖는 아지도 아세트아마이도 펜틸 아크릴아마이드 모노머를 포함하는 제 2 블록
    을 포함하는 플로우 셀.
  46. 제 45 항에 있어서,
    블록 공중합체는 하기 구조식인 플로우 셀:
    Figure pct00039

    상기 식에서, R은 수소 또는 폴리머 개시종 말단기이고, n은 1 내지 10,000의 범위이고, m은 1 내지 10,000의 범위이다.
  47. 제 43 항에 있어서,
    블록 공중합체는 하기 구조식인 플로우 셀:
    Figure pct00040

    상기 식에서, n은 1 내지 10,000의 범위이고, m은 1 내지 10,000의 범위이다.
  48. 제 42 항에 있어서,
    패턴화된 수지는 비정질 플루오로폴리머인 플로우 셀.
  49. 제 48 항에 있어서,
    블록 공중합체는
    블록-특이적 작용기로서 트라이플루오로메틸기를 갖는 모노머를 포함하는 제 1 블록; 및
    블록-특이적 작용기로서 프라이머-그래프팅 작용기를 갖는 모노머를 포함하는 제 2 블록
    을 포함하는 플로우 셀.
  50. 제 42 항에 있어서,
    블록 공중합체는
    블록-특이적 작용기로서 프라이머-그래프팅 작용기를 갖는 모노머를 포함하는 제 1 블록; 및
    제 1 및 제 2 블록의 상 분리를 구동하기 위해 상호작용 파라미터를 조정하기 위해 모노머를 포함하는 제 2 블록
    을 포함하는 플로우 셀.
  51. 제 50 항에 있어서,
    프라이머-그래프팅 작용기는 아지도기이고; 및
    제 2 블록의 모노머의 블록-특이적 작용기는 아미노기, 알코올기, 아릴기 및 하전기로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 플로우 셀.
  52. 제 42 항에 있어서,
    블록 공중합체는 제 1 블록, 제 2 블록 및 제 3 블록을 포함하는 삼원중합체이고;
    제 1 블록의 블록-특이적 작용기는 패턴화된 수지에 부착되고;
    제 2 블록의 블록-특이적 작용기는 프라이머에 부착되고; 및
    제 3 블록의 블록-특이적 작용기는 프라이머와 상이한 다른 프라이머에, 또는 효소에 부착되는 플로우 셀.
  53. 제 42 항에 있어서,
    블록 공중합체는 제 1 블록, 제 2 블록 및 제 3 블록을 포함하는 삼원중합체이고;
    제 1 블록의 블록-특이적 작용기는 패턴화된 수지에 부착되고;
    제 2 블록의 블록-특이적 작용기는 프라이머에 부착되고; 및
    제 3 블록의 블록-특이적 작용기는 블록 공중합체의 표면 자유 에너지에 영향을 주거나 블록 공중합체의 안정성에 영향을 주는 플로우 셀.
  54. 제 42 항에 있어서,
    함몰부는 웰(well)과 트렌치(trench)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 플로우 셀.
  55. 제 42 항에 있어서,
    패턴화된 수지 및 블록 공중합체는 각각 약 25 mN/m 내지 약 50 mN/m 범위의 표면 자유 에너지를 갖는 플로우 셀.
  56. 플로우 셀로서,
    지지체;
    지지체 상에 패턴화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산(POSS)-계 수지로서, 패턴화된 POSS-계 수지는 간극 영역에 의해 분리된 함몰부를 포함하는 패턴화된 POSS-계 수지;
    함몰부에서 패턴화된 POSS-계 수지 상에 분리된 블록 공중합체로서, 분리된 블록 공중합체의 하나의 블록은 패턴화된 POSS-계 수지에 부착된 작용기를 갖고, 분리된 블록 공중합체의 다른 블록은 다른 작용기를 갖는 분리된 블록 공중합체; 및
    다른 작용기에 부착된 프라이머
    를 포함하는 플로우 셀.
  57. 제 56 항에 있어서,
    분리된 블록 공중합체는
    i)
    Figure pct00041

    (상기 식에서, n은 1 내지 10,000의 범위이고, m은 1 내지 10,000의 범위이다); 및
    ii)
    Figure pct00042

    (상기 식에서, R은 수소 또는 폴리머 개시종 말 단기이고, n은 1 내지 10,000의 범위이고, m은 1 내지 10,000의 범위이다)
    로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 플로우 셀.
  58. 방법으로,
    수지를 패턴화하여 간극 영역에 의해 분리된 함몰부를 포함하는 패턴화된 수지를 형성하는 단계;
    패턴화된 수지 상에 블록 공중합체를 포함하는 용액을 도입하는 단계로서, 블록 공중합체의 각 블록은 블록 공중합체의 서로 다른 블록의 블록-특이적 작용기와 상이한 블록-특이적 작용기를 갖는 단계;
    용액을 용매 증기 어닐링에 노출시킴으로써, 블록 공중합체는 함몰부에서 상 분리되고 자가-조립되는 단계; 및
    블록의 적어도 하나의 블록-특이적 작용기에 프라이머를 그래프팅하는 단계
    를 포함하는 방법.
  59. 제 58 항에 있어서,
    수지를 패턴화하는 단계는 나노-임프린트 리소그래피를 포함하는 방법.
  60. 제 58 항에 있어서,
    블록 공중합체를 포함하는 용액은 약 0.04 내지 약 0.30 범위의 플로리-허긴 스(Flory-Huggins) 상호작용 파라미터를 갖는 방법.
  61. 제 58 항에 있어서,
    그래프팅 이전에, 방법은 함몰부에서 상 분리되고 자가-조립된 블록 공중합체를 포함하는 패턴화된 수지를 경화 공정에 노출시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  62. 방법으로,
    기판 상에 제 1 작용화된 층을 적용하는 단계;
    제 1 작용화된 층을 패턴화함으로써, 포토레지스트로 커버된 제 1 작용화된 영역을 형성하는 단계;
    포토레지스트 및 기판의 부분 상에 제 2 작용화된 층을 적용하는 단계;
    포토레지스트 및 그 위에 임의의 제 2 작용화된 층을 리프팅-오프하는 단계;
    제 2 작용화된 층의 부분을 제거함으로써, 제 1 작용화된 영역에 인접한 제 2 작용화된 영역을 형성하는 단계; 및
    제 1 프라이머 세트를 제 1 작용화된 층 또는 제 1 작용화된 영역에 부착하고 제 2 프라이머 세트를 제 2 작용화된 층 또는 제 2 작용화된 영역에 부착시키는 단계로, 제 1 프라이머 세트는 제 2 프라이머 세트와 상이한 단계
    를 포함하는 방법.
  63. 제 62 항에 있어서,
    제 1 프라이머 세트의 부착은 제 1 작용화된 층이 적용되기 전에 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 제 1 작용화된 층에 사전-그래프팅하는 단계를 포함하고; 및
    제 2 프라이머 세트의 부착은 제 2 작용화된 층이 적용되기 전에 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 제 2 작용화된 층에 사전-그래프팅하는 단계를 포함하는
    방법.
  64. 제 62 항에 있어서,
    제 1 프라이머 세트의 부착은 적용 후 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 제 1 작용화된 층에 그래프팅하는 단계를 포함하고; 및
    제 2 프라이머 세트의 부착은 적용 후 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 제 2 작용화된 층에 그래프팅하는 단계를 포함하는
    방법.
  65. 제 62 항에 있어서,
    제 1 작용화된 영역 상에 제 1 자가-조립된 단층 및 제 2 작용화된 영역 상에 제 2 자가-조립된 단층을 개별적으로 증착하는 단계를 더 포함하고;
    제 1 프라이머 세트의 부착은 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 제 1 자가-조립 단층에 그래프팅하는 단계를 포함하고; 및
    제 2 프라이머 세트의 부착은 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 제 2 자가-조립 단층에 그래프팅하는 단계를 포함하는
    방법.
  66. 제 62 항에 있어서,
    제거는
    제 1 작용화된 영역 및 제 2 작용화된 영역이 될 제 2 작용화된 층의 제 2 부분 상에 제 2 포토레지스트를 적용하는 단계; 및
    제 2 작용화된 층의 부분을 에칭하는 단계
    를 포함하는 방법.
  67. 제 62 항에 있어서,
    기판은 지지체 상에 수지를 포함하고;
    수지는 간극 영역에 의해 분리된 함몰부를 포함하고;
    제 1 작용화된 영역은 각각의 함몰부의 제 1 부분 상에 있으며;
    제 2 작용화된 층은 각각의 함몰부의 제 2 부분 및 간극 영역 상에 있고; 및
    제거는 간극 영역으로부터 제 2 작용화된 층을 연마하는 것을 포함하는 방법.
  68. 제 62 항에 있어서,
    기판은 지지체 상에 수지를 포함하고;
    수지는 간극 영역에 의해 분리된 멀티-레벨 함몰부를 포함하고;
    제 1 작용화된 영역은 각각의 멀티-레벨 함몰부의 제 1 수준에 있고; 및
    제 2 작용화된 층을 적용하기 전에, 방법은:
    포토레지스트 및 수지의 부분 상에 희생층을 적용하는 단계;
    수지의 부분으로부터 희생층을 제거하는 단계; 및
    다층 함몰부로부터 수지의 영역을 제거하여 제 1 작용화된 영역에 인접한 영역을 생성하는 단계를 더 포함하고; 및
    제 2 작용화된 층은 희생층 상, 포토레지스트 상, 면적 상, 및 간극 영역 상에 적용되는 방법.
  69. 방법으로,
    제 1 기판 부분이 노출되도록 기판 상에 제 1 포토레지스트를 적용하는 단계;
    포토레지스트 및 제 1 기판 부분 상에 제 1 작용화된 층을 적용하는 단계;
    포토레지스트 및 임의의 제 1 작용화된 층을 그 위에서 리프팅-오프함으로써, 제 1 기판 부분 상에 제 1 작용화된 영역을 형성하는 단계;
    제 1 작용화된 영역에 인접한 제 2 기판 부분이 노출되도록 제 1 작용화된 영역 상 및 기판 상에 제 2 포토레지스트를 적용하는 단계;
    제 2 포토레지스트 및 제 2 기판 부분 상에 제 2 작용화된 층을 적용하는 단계;
    제 2 포토레지스트 및 임의의 제 2 작용화된 층을 리프팅-오프함으로써, 제 1 작용화된 영역에 인접한 제 2 작용화된 영역을 형성하는 단계; 및
    제 1 프라이머 세트를 제 1 작용화된 층 또는 제 1 작용화된 영역에 부착하고 제 2 프라이머 세트를 제 2 작용화된 층 또는 제 2 작용화된 영역에 부착시키는 단계로서, 제 1 프라이머 세트는 제 2 프라이머 세트와 상이한 단계
    를 포함하는 방법.
  70. 제 69 항에 있어서,
    제 1 프라이머 세트의 부착은 제 1 작용화된 층이 적용되기 전에 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 제 1 작용화된 층에 사전-그래프팅하는 단계를 포함하고; 및
    제 2 프라이머 세트의 부착은 제 2 작용화된 층이 적용되기 전에 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 제 2 작용화된 층에 사전-그래프팅하는 단계를 포함하는 방법.
  71. 제 69 항에 있어서,
    제 1 프라이머 세트의 부착은 적용 후 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 제 1 작용화된 층에 그래프팅하는 단계를 포함하고; 및
    제 2 프라이머 세트의 부착은 적용 후 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 제 2 작용화된 층에 그래프팅하는 단계를 포함하는 방법.
  72. 제 69 항에 있어서,
    제 1 작용화된 영역 상에 제 1 자가-조립된 단층 및 제 2 작용화된 영역 상에 제 2 자가-조립된 단층을 개별적으로 증착하는 단계를 추가로 포함하고,
    제 1 프라이머 세트의 부착은 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 제 1 자가-조립 단층에 그래프팅하는 단계를 포함하고; 및
    제 2 프라이머 세트의 부착은 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 제 2 자가-조립 단층에 그래프팅하는 단계를 포함하는 방법.
  73. 방법으로,
    각각의 트렌치의 제 1 부분에 간극 영역 및 희생 물질 영역에 의해 분리된 트렌치를 포함하는 기판 상에 제 1 작용화된 층을 적용하는 단계;
    제 1 작용화된 층을 패턴화함으로써, 각각의 트렌치의 제 2 부분에 포토레지스트로 커버된 제 1 작용화된 영역을 형성하는 단계;
    희생 물질 영역을 제거하여 각각의 트렌치의 제 1 부분을 노출시키는 단계;
    간극 영역 상, 제 1 부분 상 및 포토레지스트 상에 제 2 작용화된 층을 적용하는 단계;
    포토레지스트 및 그 위에 임의의 제 2 작용화된 층을 리프팅-오프하는 단계;
    간극 영역으로부터 임의의 제 2 작용화된 층을 제거함으로써, 제 2 작용화된 영역이 각각의 트렌치의 제 1 부분에 남는 단계;
    트렌치에 적어도 실질적으로 수직인 공간적으로 분리된 스트라이프 패턴으로 제 2 포토레지스트를 적용하는 단계;
    공간적으로 분리된 스트라이프 사이에 노출된 제 1 작용화된 영역 및 제 2 작용화된 영역의 부분을 제거하는 단계;
    제 2 포토레지스트를 제거하는 단계; 및
    제 1 프라이머 세트를 제 1 작용화된 층 또는 제 1 작용화된 영역에 부착하고 제 2 프라이머 세트를 제 2 작용화된 층 또는 제 2 작용화된 영역에 부착시키는 단계로, 제 1 프라이머 세트는 제 2 프라이머 세트와 상이한 단계
    를 포함하는 방법.
  74. 제 73 항에 있어서,
    제 1 프라이머 세트의 부착은 제 1 작용화된 층이 적용되기 전에 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 제 1 작용화된 층에 사전-그래프팅하는 단계를 포함하고; 및
    제 2 프라이머 세트의 부착은 제 2 작용화된 층이 적용되기 전에 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 제 2 작용화된 층에 사전-그래프팅하는 단계를 포함하는 방법.
  75. 제 73 항에 있어서,
    제 1 프라이머 세트의 부착은 적용 후 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 제 1 작용화된 층에 그래프팅하는 단계를 포함하고; 및
    제 2 프라이머 세트의 부착은 적용 후 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 제 2 작용화된 층에 그래프팅하는 단계를 포함하는 방법.
  76. 제 73 항에 있어서,
    기판은 각각의 트렌치의 제 2 부분에 제 2 희생 물질 영역을 포함하고;
    기판, 희생 물질 영역 및 제 2 희생 물질 영역은 상이한 에칭 속도를 가지며; 및
    제 1 작용화된 층을 적용하기 전에, 방법은 각 트렌치의 제 2 부분으로부터 제 2 희생 물질 영역을 제거하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  77. 제 76 항에 있어서,
    제 2 희생 물질 영역을 제거하기 전에,
    방법은:
    간극 영역에 의해 분리된 트렌치를 포함하는 희생 물질을 기판 상에 적용하는 단계;
    희생 물질의 영역이 각각의 트렌치의 각 측벽에 직접 인접하게 유지되도록 희생 물질의 일부를 제거하는 단계;
    기판 및 희생 물질 영역 상에 제 2 희생 물질을 적용하는 단계;
    제 2 희생 물질의 영역이 각각의 희생 물질 영역에 직접 인접하게 유지되도록 제 2 희생 물질의 일부를 제거하는 단계; 및
    제 2 희생 물질 영역 사이의 임의의 공간을 채우기 위해 물질을 적용하는 단계에 의해,
    희생 물질 영역 및 제 2 희생 물질 영역을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  78. 제 77 항에 있어서,
    기판은 다층 기판이고;
    트렌치는 다층 기판의 가장 바깥층에 한정되고; 및
    물질과 가장 바깥층은 동일한 방법.
  79. 방법으로,
    제 1 간극 영역들에 의해 분리된 함몰부를 포함하는 기판에 희생 물질을 적용하는 단계로서, 각각의 함몰부는 계단 부분에 의해 형성된 깊은 부분 및 얕은 부분을 포함하고, 희생층은 깊은 부분을 부분적으로 채우는 단계;
    희생층의 부분 및 기판의 부분을 순차적으로 제거하여 희생층의 남은 부분과 적어도 실질적으로 레벨인 제 2 간극 영역을 형성하고, 계단 부분을 제거하여 희생층의 남은 부분 옆에 면적을 형성하는 단계;
    제 2 간극 영역, 희생층의 남은 부분 및 면적 상에 제 1 작용화된 층을 적용하는 단계;
    제 1 작용화된 층 상에 포토레지스트를 적용하는 단계;
    희생층의 남은 부분 및 제 2 간극 영역이 노출되고, 그 위에 포토레지스트의 제 2 부분을 갖는 제 1 작용화된 층의 부분이 면적에 남도록 포토레지스트의 부분 및 제 1 작용화된 층의 기저 부분을 제거하는 단계;
    희생층의 남은 부분을 제거하여 제 1 작용화된 영역의 부분 옆의 제 2 면적을 형성하는 단계;
    면적에 제 2 작용화된 층을 적용하여 제 2 작용화된 영역을 형성하는 단계;
    포토레지스트의 제 2 부분을 리프팅-오프함으로써, 제 1 작용화된 영역을 형성하는 단계; 및
    제 1 프라이머 세트를 제 1 작용화된 층 또는 제 1 작용화된 영역에 부착하고 제 2 프라이머 세트를 제 2 작용화된 층 또는 제 2 작용화된 영역에 부착시키는 단계로, 제 1 프라이머 세트는 제 2 프라이머 세트와 상이한 단계
    를 포함하는 방법.
  80. 제 79 항에 있어서,
    제 2 작용화된 층은 또한 포토레지스트의 제 2 부분 및 제 2 간극 영역에 적용되며;
    제 2 작용화된 층의 제 1 부분은 포토레지스트의 제 2 부분으로 제거되고; 및
    방법은 제 2 간극 영역으로부터 제 2 작용화된 층을 연마하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  81. 제 79 항에 있어서,
    제 1 프라이머 세트의 부착은 제 1 작용화된 층이 적용되기 전에 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 제 1 작용화된 층에 사전-그래프팅하는 단계를 포함하고; 및
    제 2 프라이머 세트의 부착은 제 2 작용화된 층이 적용되기 전에 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 제 2 작용화된 층에 사전-그래프팅하는 단계를 포함하는 방법.
  82. 제 79 항에 있어서,
    제 1 프라이머 세트의 부착은 적용 후 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 제 1 작용화된 층에 그래프팅하는 단계를 포함하고; 및
    제 2 프라이머 세트의 부착은 적용 후 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 제 2 작용화된 층에 그래프팅하는 단계를 포함하는 방법.
  83. 방법으로,
    지지체;
    지지체 상에 제 1 작용화된 층;
    제 1 작용화된 층 상에 제 2 작용화된 층; 및
    제 2 작용화된 층 상에 패시베이션층을 포함하는 다층 기판
    을 임프린팅함으로써, 패시베이션층의 간극 영역에 의해 분리된 특징부를 형성하는 단계로, 각각의 제 1 및 제 2 작용화된 층의 영역은 각각의 특징부에서 노출되는 단계;
    제 1 프라이머 세트를 제 1 작용화된 층 또는 제 1 작용화된 영역에 부착하고 제 2 프라이머 세트를 제 2 작용화된 층 또는 제 2 작용화된 영역에 부착시키는 단계로, 제 1 프라이머 세트는 제 2 프라이머 세트와 상이한 것인 단계
    를 포함하는 방법.
  84. 제 83 항에 있어서,
    제 1 프라이머 세트의 부착은 제 1 작용화된 층이 다층 기판에 도입되기 전에 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 제 1 작용화된 층에 사전-그래프팅하는 단계를 포함하고; 및
    제 2 프라이머 세트의 부착은 제 2 작용화된 층이 다층 기판에 도입되기 전에 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 제 2 작용화된 층에 사전-그래프팅하는 단계를 포함하는 방법.
  85. 제 83 항에 있어서,
    제 1 프라이머 세트의 부착은 비절단성 제 1 프라이머 및 절단성 제 2 프라이머를 각각의 함몰에서 제 1 작용화된 영역에 그래프팅하는 단계를 포함하고; 및
    제 2 프라이머 세트의 부착은 절단성 제 1 프라이머 및 비절단성 제 2 프라이머를 각각의 함몰부에서 제 2 작용화된 영역에 그래프팅하는 단계를 포함하는 방법.
  86. 방법으로,
    계단 부분에 의해 한정된 깊은 부분 및 얕은 부분을 포함하는 함몰부를 형성하기 위해 제 1 수지를 임프린팅하는 단계로서, 제 1 수지는 제 2 수지 상에 위치된 희생층 상에 위치되는 단계;
    제 1 수지의 제 1 부분 및 희생층 기저의 깊은 부분의 일부를 에칭하여, 제 2 수지의 일부를 노출시키는 단계;
    계단 부분을 에칭하여 희생층의 제 2 부분을 노출시키는 단계;
    제 2 작용성 영역을 형성하기 위해 제 2 작용화된 층을 제 2 수지의 일부에 적용하는 단계;
    희생층의 제 2 부분을 제거하여 제 2 수지의 제 2 부분을 노출시키는 단계;
    제 2 작용화된 영역을 형성하기 위해 제 2 작용화된 층을 제 2 수지의 제 2 부분에 적용하는 단계; 및
    제 1 프라이머 세트를 제 1 작용화된 층 또는 제 1 작용화된 영역에 부착하고 제 2 프라이머 세트를 제 2 작용화된 층 또는 제 2 작용화된 영역에 부착시키는 단계로, 제 1 프라이머 세트는 제 2 프라이머 세트와 상이한 것인 단계
    를 포함하는 방법.
  87. 제 86 항에 있어서,
    제 2 작용화된 층을 적용하는 동안, 제 2 작용화된 층은 함몰부를 둘러싸는 간극 영역 상에 증착되고 제 1 작용화된 영역 상에 증착되지 않으며; 및
    방법은 간극 영역으로부터 제 2 작용화된 층을 연마하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  88. 방법으로,
    제 1 프라이머 세트를 제 1 지지체 구조물에 부착하는 단계;
    제 2 프라이머 세트를 제 2 지지체 구조물에 부착하는 단계로, 제 2 프라이머 세트 및 제 2 지지체 구조물은 제 1 프라이머 세트 및 제 1 지지체 구조물과 상이한 것인 단계; 및
    제 1 지지체 구조물에 선택적으로 부착하기 위한 복수의 제 1 포획 부위 및 제 2 지지체 구조물에 선택적으로 부착하기 위한 복수의 제 2 포획 부위를 갖는 기판 표면 상에 제 1 지지체 구조물 및 제 2 지지체 구조물을 로딩하는 단계
    를 포함하는 방법.
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