KR20210033446A - 수지 조성물 및 이를 혼입한 유동셀 - Google Patents

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티모시 제이. 메르켈
웨인 엔. 조지
앤드류 에이. 브라운
오드리 자크
지안루카 안드레아 아르티올리
줄리아 모리슨
니콜라이 로마노프
로렌조 베르티
그레이엄 보우드
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일루미나, 인코포레이티드
일루미나 케임브리지 리미티드
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Abstract

수지 조성물의 예는 에폭시 수지 기질, 2-에틸-9,10-다이메톡시안트라센, 2,2-다이메톡시-2-페닐아세토페논, 2-에톡시-2-페닐아세토페논 및 포스핀 옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 자유 라디칼 광개시제, 및 광산 발생제를 포함한다. 상기 수지 조성물은, 경화된 경우, 약 380㎚ 내지 약 480㎚ 범위의 청색 여기 파장 또는 약 510㎚ 내지 약 560㎚ 범위의 녹색 여기 파장에 노출되는 경우 자발형광이 낮거나 없다.

Description

수지 조성물 및 이를 혼입한 유동셀
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2018년 7월 20일자로 출원된 미국 가출원 특허 제62/701,246호의 유익을 주장하며, 이 기초출원의 내용은 본 명세서에 전문이 참조에 의해 원용된다.
데옥시리보핵산(DNA) 및 리보핵산(RNA)을 포함하는 분자를 검출하고 분석하기 위해 사용되는 매우 다양한 도구 중에 생물학적 어레이가 있다. 이들 적용분야에서, 어레이는 인간 및 다른 유기체의 유전자에 존재하는 뉴클레오타이드 서열에 대한 프로브를 포함하도록 조작된다. 특정 적용분야에서, 예를 들어, 개개 DNA 및 RNA 프로브는 어레이 지지체 상의 기하학적 그리드 내 작은 위치에(또는 무작위로) 부착될 수 있다. 예를 들어, 상보성 단편이 어레이 내 개개 부위에서 프로브에 혼성화하도록, 알려진 사람 또는 유기체로부터의 시험 샘플이 그리드에 노출될 수 있다. 이어서, 어레이는, 단편이 혼성화된 부위의 형광에 의해, 단편이 샘플에 존재하는지를 동정할 부위에 특정 주파수의 광을 스캐닝함으로써, 시험될 수 있다.
생물학적 어레이는 유전자 서열분석(sequencing)을 위해 사용될 수 있다. 일반적으로, 유전자 서열분석은 유전자 물질, 예컨대 DNA 또는 RNA 단편의 길이 내 뉴클레오타이드 또는 핵산의 순서를 결정하는 것을 수반한다. 점점 더 긴 염기쌍 서열이 분석되고 있으며, 얻어진 서열 정보는 단편이 유래된 유전자 물질의 방대한 길이의 서열을 신뢰할 수 있게 결정하기 위해 다양한 생물정보학 방법에서 단편을 함께 논리적으로 적합하게 하는 데 사용될 수 있다. 특징적 단편의 자동화된, 컴퓨터 기반 검사가 개발되었고, 게놈 맵핑, 유전자 및 이들의 기능의 동정, 특정 병태 및 질환 상태의 위험 평가 등에 사용되었다. 이들 적용분야 외에, 생물학적 어레이는 광범위한 분자, 분자 패밀리, 유전자 발현 수준, 단일 뉴클레오타이드 다형성 및 지노타이핑(genotyping)의 검출 및 평가를 위해 사용될 수 있다.
양상에서, 수지 조성물은 에폭시 수지 기질, 2-에틸-9,10-다이메톡시안트라센; 2,2-다이메톡시-2-페닐아세토페논; 2-에톡시-2-페닐아세토페논; 및 포스핀 옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택된 자유 라디칼 광개시제, 및 광산 발생제를 포함한다. 상기 수지 조성물은, 경화된 경우, 약 380㎚ 내지 약 480㎚ 범위의 청색 여기 파장 또는 약 510㎚ 내지 약 560㎚ 범위의 녹색 여기 파장에 노출되는 경우 자발형광(autofluorescence)이 낮거나 없다.
일례에서, 경화된 수지 조성물은 낮은 자발형광을 갖되, 경화된 수지 조성물이 청색 여기 파장에 노출되는 경우, 낮은 자발형광은 25,000 미만의 회색값(grey value)에 부합한다.
추가 예에서, 경화된 수지 조성물은 낮은 자발형광을 갖되, 경화된 수지 조성물이 청색 여기 파장에 노출되는 경우, 낮은 자발형광은 5,000 미만의 회색값에 부합한다.
또한 추가 예에서, 경화된 수지 조성물은 낮은 자발형광을 갖되, 경화된 수지 조성물이 녹색 여기 파장에 노출되는 경우 낮은 자발형광은 10,000 미만의 회색값에 부합한다.
또 다른 예에서, 경화된 수지 조성물은 낮은 자발형광을 갖되, 경화된 수지 조성물이 녹색 여기 파장에 노출되는 경우, 낮은 자발형광은 2,500 미만의 회색값에 부합한다.
또 다른 예에서, 에폭시 수지 기질은 에폭시 작용기화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산; 트라이메틸올프로판 트라이글리시딜 에터; 테트라키스(에폭시사이클로헥실 에틸)테트라메틸 사이클로테트라실록산; (에폭시사이클로헥실에틸)메틸실록산과 다이메틸실록산의 공중합체; 1,3-비스[2-(3,4-에폭시사이클로헥실) 에틸] 테트라메틸 다이실록산; 1,3-비스(글리시독시프로필)테트라메틸 다이실록산; 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 에폭시 물질을 포함한다.
일례에서, 에폭시 수지 기질은 2개의 에폭시 작용기화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산의 조합물을 포함하되, 2개의 에폭시 작용기화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산의 조합물은 글리시딜 작용기화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산 및 에폭시사이클로헥실 에틸 작용기화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산을 포함한다.
추가 예에서, 자유 라디칼 광개시제는 포스핀 옥사이드이되, 포스핀 옥사이드는 다이페닐(2,4,6-트라이메틸벤조일)포스핀 옥사이드; 다이페닐(2,4,6-트라이메틸벤조일)포스핀 옥사이드와 2-하이드록시-2-메틸프로피오페논의 배합물; 페닐비스(2,4,6-트라이메틸벤조일)포스핀 옥사이드; 에틸(2,4,6-트라이메틸벤조일)페닐포스피네이트; 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
다른 예에서, 광산 발생제는 N-하이드록시나프탈이미드 트라이플레이트; 혼합된 트라이아릴설포늄 헥사플루오로포스페이트 염; 혼합된 트라이아릴설포늄 헥사플루오로안티모네이트 염; 1-나프틸 다이페닐설포늄 트라이플레이트; 4-페닐티오페닐)다이페닐설포늄 트라이플레이트; 비스-(4-메틸페닐)아이오도늄 헥사플루오로포스페이트; 비스(4-tert-뷰틸페닐)아이오도늄 헥사플루오로포스페이트; (2-메틸페닐)(2,4,6-트라이메틸페닐)아이오도늄 트라이플레이트; 비스(2,4,6-트라이메틸페닐)아이오도늄 트라이플레이트; 비스-(4-데데실페닐)아이오도늄 헥사플루오로안티모네이트 염; 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
또 다른 예에서, 수지 조성물은 다크 ??차(dark quencher) 또는 전자 억셉터(electron acceptor)를 더 포함한다.
일례에서, 자유 라디칼 광개시제와 광산 발생제는 함께 약 1중량% 내지 약 10중량% 범위의 양으로 존재한다.
다른 예에서, 수지 조성물은 폴리아크릴레이트 및 프로필렌 글리콜 모노메틸에터 아세테이트를 더 포함한다.
또 다른 예에서, 에폭시 수지 기질은 아크릴레이트 및 실록산을 포함하는 자유 라디칼 경화성 수지 성분을 더 포함한다.
수지 조성물의 본 양상의 임의의 특징은, 예를 들어, 상대적으로 낮은 자발발광을 포함하는 본 개시내용에 기재된 바와 같은 이점을 달성하기 위해 임의의 바람직한 방식 및/또는 입체배치로 함께 조합될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
다른 양상에서, 수지 조성물은 적어도 2종의 상이한 에폭시 작용기화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산, 및 직접 광산 발생제(direct photoacid generator)를 포함하는 에폭시 수지 기질을 포함하되, 상기 수지 조성물은, 경화된 경우, 약 380㎚ 내지 약 480㎚ 범위의 청색 여기 파장 또는 약 510㎚ 내지 약 560㎚ 범위의 녹색 여기 파장에 노출되는 경우 자발형광(autofluorescence)이 낮거나 없다.
일례에서, 직접 광산 발생제는 다이아릴아이오도늄 헥사플루오로포스페이트, 다이아릴아이오도늄 헥사플루오로안티모네이트, 및 (쿠멘)사이클로펜타다이엔일아이론(II) 헥사플루오로포스페이트로 이루어진 군으로부터 선택된다.
추가 예에서, 적어도 2종의 상이한 에폭시 작용기화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산은 글리시딜 작용기화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산 및 에폭시사이클로헥실 에틸 작용기화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산을 포함한다.
수지 조성물의 이 양상의 임의의 특징은, 예를 들어 상대적으로 낮은 자발형광을 포함하는, 본 개시내용에 기재된 바와 같은 이점을 달성하기 위한 임의의 바람직한 방식 및/또는 입체배치로 함께 조합될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
다른 양상에서, 유동셀(flow cell)은 기재 및 기재 상의 패턴화되고 경화된 수지(cured, patterned resin)를 포함하며, 패턴화되고 경화된 수지는 개재성 영역(interstitial region)에 의해 분리되는 오목부(depression)를 포함하고, 패턴화되고 경화된 수지는 수지 조성물로부터 형성된다. 수지 조성물은 에폭시 수지 기질, 2-에틸-9,10-다이메톡시안트라센; 2,2-다이메톡시-2-페닐아세토페논; 2-에톡시-2-페닐아세토페논; 및 포스핀 옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 자유 라디칼 광개시제, 및 광산 발생제를 포함하되, 패턴화되고 경화된 수지는 약 380㎚ 내지 약 480㎚ 범위의 청색 여기 파장 또는 약 510㎚ 내지 약 560㎚ 범위의 녹색 여기 파장에 노출되는 경우 자발형광이 낮거나 없다.
일례에서, 유동셀은 오목부 내 중합체 코팅 및 중합체 코팅에 접합된 프라이머를 더 포함한다.
추가 예에서, 패턴화되고 경화된 수지는 낮은 자발형광을 갖되, 낮은 자발형광은 경화 수지 조성물이 청색 여기 파장에 노출되는 경우, 5,000 미만의 회색값에 부합한다.
또한 추가 예에서, 패턴화되고 경화된 수지는 낮은 자발형광을 갖되, 낮은 자발형광은 경화된 수지 조성물이 청색 여기 파장에 노출되는 경우, 2,500 미만의 회색값에 부합한다.
다른 예에서, 에폭시 수지 기질은 에폭시 작용기화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산; 트라이메틸올프로판 트라이글리시딜 에터; 테트라키스(에폭시사이클로헥실 에틸)테트라메틸 사이클로테트라실록산; (에폭시사이클로헥실에틸)메틸실록산과 다이메틸실록산의 공중합체; 1,3-비스[2-(3,4-에폭시사이클로헥실) 에틸] 테트라메틸 다이실록산; 1,3-비스(글리시독시프로필)테트라메틸 다이실록산; 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 에폭시 물질을 포함한다.
일례에서, 에폭시 수지 기질은 2종의 에폭시 작용기화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산의 조합물을 포함하되, 2종의 에폭시 작용기화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산의 조합물은 글리시딜 작용기화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산 및 에폭시사이클로헥실 에틸 작용기화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산을 포함한다.
추가 예에서, 자유 라디칼 광개시제는 포스핀 옥사이드이되, 포스핀 옥사이드는 다이페닐(2,4,6-트라이메틸벤조일)포스핀 옥사이드; 다이페닐(2,4,6-트라이메틸벤조일)포스핀 옥사이드와 2-하이드록시-2-메틸프로피오페논의 배합물; 페닐비스(2,4,6-트라이메틸벤조일)포스핀 옥사이드; 에틸(2,4,6-트라이메틸벤조일)페닐포스피네이트; 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
또한 추가 예에서, 광산 발생제는 N-하이드록시나프탈이미드 트라이플레이트; 혼합된 트라이아릴설포늄 헥사플루오로포스페이트 염; 혼합된 트라이아릴설포늄 헥사플루오로안티모네이트 염; 1-나프틸 다이페닐설포늄 트라이플레이트; 4-페닐티오페닐)다이페닐설포늄 트라이플레이트; 비스-(4-메틸페닐)아이오도늄 헥사플루오로포스페이트; 비스(4-tert-뷰틸페닐)아이오도늄 헥사플루오로포스페이트; (2-메틸페닐)(2,4,6-트라이메틸페닐)아이오도늄 트라이플레이트; 비스(2,4,6-트라이메틸페닐)아이오도늄 트라이플레이트; 비스-(4-데데실페닐)아이오도늄 헥사플루오로안티모네이트 염; 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
유동셀의 이 양상의 임의의 특징은, 예를 들어, 상대적으로 낮은 자발형광을 포함하는, 본 개시내용에 기재된 바와 같은 이점을 달성하기 위한 임의의 바람직한 방식으로 함께 조합될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 유동셀의 그리고/또는 수지 조성물 중 하나의 본 양상의 특징의 임의의 조합은 함께 사용될 수 있다는 것, 및/또는 임의의 이들 양상으로부터의 임의의 특징이, 예를 들어, 상대적으로 낮은 자발형광을 포함하는 본 개시내용에 기재된 바와 같은 이점을 달성하기 위해 본 명세서에 개시된 임의의 실시예와 조합될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
또 다른 양상에서, 유동셀의 제조 방법은 수지 조성물을 기재 상에 증착시키는 단계를 포함한다. 수지 조성물은 에폭시 수지 기질, 2-에틸-9,10-다이메톡시안트라센; 2,2-다이메톡시-2-페닐아세토페논; 2-에톡시-2-페닐아세토페논; 및 포스핀 옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 자유 라디칼 광개시제 및 광산 발생제를 포함한다. 상기 방법은 작업 스탬프를 이용하여, 상기 증착된 수지 조성물을 나노임프린팅하는 단계, 및 증착된 수지 조성물을 경화시켜 패턴화되고 경화된 수지를 형성하는 단계를 더 포함하되; 패턴화되고 경화된 수지는 약 380㎚ 내지 약 480㎚ 범위의 청색 여기 파장 또는 약 510㎚ 내지 약 560㎚ 범위의 녹색 여기 파장에 노출되는 경우 자발형광이 낮거나 자발형광이 없다.
상기 방법의 이 양상의 임의의 특징은, 예를 들어, 상대적으로 낮은 자발형광을 포함하는, 본 개시내용에 기재된 바와 같은 이점을 달성하기 위한 임의의 바람직한 방식으로 조합될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 게다가, 상기 방법으로부터 그리고/또는 유동셀로부터 그리고/또는 수지 조성물로부터의 특징의 조합이 함께 사용될 수 있다는 것, 및/또는 임의의 또는 모든 이들 양상으로부터의 임의의 특징은, 예를 들어, 상대적으로 낮은 자발형광을 포함하는 본 개시내용에 기재된 바와 같은 이점을 달성하기 위해 본 명세서에 개시된 실시예의 임의의 특징과 조합될 수 있다는 것이, 이해되어야 한다.
또한 추가로, 임의의 상기 방법의 그리고/또는 유동셀의 그리고/또는 수지 조성물의 임의의 특징은 임의의 바람직한 방식으로 함께 조합될 수 있고/있거나, 예를 들어, 상대적으로 낮은 자발형광을 포함하는, 본 개시내용에 기재된 바와 같은 이점을 달성하기 위해 본 명세서에 개시된 임의의 실시예와 조합될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
본 개시내용의 예시의 특징은 다음의 상세한 설명 및 도면을 참조로 하여 분명하게 될 것이며, 이때 유사한 참조번호는 동일하지는 않더라도, 유사한 성분에 대응한다. 간결함을 위해, 앞서 기재한 기능을 갖는 참조번호 또는 특징은 이들이 나타나는 다른 도면과 관련하여 기재될 수도 있고, 기재되지 않을 수도 있다.
도 1은 본 명세서에 개시된 방법의 예를 도시하는 흐름도를 도시한 도면;
도 2는 본 명세서에 개시된 방법의 다른 예를 도시하는 흐름도를 도시한 도면;
도 3A 내지 도 3E는 본 명세서에 개시된 방법의 실시예를 함께 도시하는 개략적 투시도를 도시한 도면;
도 3F는 도 3E의 선 3F-3F를 따라서 취한 개략도 및 횡단도를 도시한 도면;
도 4A 내지 도 4F는 본 명세서에 개시된 수지 조성물의 상이한 예를 이용하여 형성된 예시적 웰의 주사 전자 현미경 영상을 도시한 도면;
도 5A 내지 도 5D는 각각 본래 컬러인 사진의 흑백 표현을 도시한 도면, (도 5A) 경화 및 패턴화된 제1 예시적 수지 조성물의 예, (도 5B) 경화 및 패턴화된 제2 예시적 수지 조성물의 예, (도 5C) 경화 및 패턴화된 제1 예시적 수지 조성물의 예, 및 (도 5D) 경화 및 패턴화된 제1 예시적 수지 조성물의 예; 및
도 6은 비교예 및 실시예 수지 조성물에 대해 (중위 AF에 관해) 시뮬레이션한 자발형광 결과를 도시하는 그래프; 및
도 7은 비교예 및 실시예 수지 조성물에 대해 (중위 AF에 관해) 시뮬레이션한 자발형광 결과를 도시하는 그래프.
서열분석 적용분야에서 사용되는 패턴화된 유동셀은, 개개 클러스터로부터의 신호가 서열분석 동안 분해되도록 충분히 높은 신호 대 노이즈비(signal to noise ratio: SNR)를 가능하게 하는 기본 수준의 자발형광을 갖는 것이 바람직하다. 패턴화된 유동셀에서 사용되는 수지 조성물은 종종 조성물의 패턴화 동안 경화를 개시하기 위해 광개시제(예를 들어, 자유 라디칼 및/또는 양이온성 발생기)를 포함한다. 이론에서, 사용되는 광개시제가 가시역에서의 흡수가 없는 경우, 서열분석 동안 사용되는 청색, 녹색 및/또는 적색광에 의해 여기될 때 형광이 일어나지 않아야 한다. 그러나, 가시역에서의 수지 성분의 스펙트럼 특성에 기반하여 흡수가 거의 또는 전혀 일어나지 않는 것으로 예측될 때조차, 관심 대상의 여기 파장(예를 들어, 청색 및/또는 녹색 여기 파장)에서 바람직하지 않은 자발형광이 일어날 수 있다는 것이 발견되었다. 또한 이 바람직하지 않은 자발형광은 자외선(UV) 광 노출 전에 또는 광 노출 동안에 일어나는 양이온성 광개시제와 자유 라디칼의 특정 조합 간의 분자내 상호작용으로 인한 것일 수 있다는 것이 발견되었다(일부 자유 라디칼과 양이온성 광개시제 조합물의 용액 측정에 기반함). 자유 라디칼과 양이온성 광개시제의 이들 특정 조합물 및 여기 상태 복합체(들뜬착물(exciplex))의 후속적 형성 및 부가물 간의 에너지 교환은 관심 대상의 청색 및/또는 녹색 여기 파장에서 바람직하지 않은 자발형광에 기여할 수 있는 것으로 여겨진다.
경화된 경우, 자유 라디칼과 상기 언급한 양이온성 광개시제의 조합물로 이루어진 것보다 약 10배 더 낮은 관심 대상의 청색 및/또는 녹색 여기 파장에서의 자발형광을 나타내는 몇몇 에폭시계 수지 조성물이 개시되어 있다.
본 명세서에 개시된 일부 예에서, 에폭시계 수지 조성물은 2-에틸-9,10-다이메톡시안트라센, 2,2-다이메톡시-2-페닐아세토페논, 2-에톡시-2-페닐아세토페논, 및 포스핀 옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택된 자유 라디칼 광 개시제, 및 양이온성 광개시제(광산 발생제)를 포함하는, 특정 광시제 패키지를 포함한다. 노리시 II형 안트라센 유도체 및 노리시 I형 아세토페논 또는 포스핀 옥사이드는 UVA 노출에 의해 라디칼을 생성할 수 있는데, 이는 관심 대상의 청색 및/또는 녹색 여기 파장에서 바람직하지 않은 자발형광을 야기하는 분자내 상호작용을 겪는 일 없이, 광산 발생제를 이용하는 2-부분 경화 시스템에 기여할 수 있는 것으로 여겨진다.
본 명세서에 개시된 다른 예에서, 에폭시계 수지 조성물은 직접 광산 발생제를 포함한다. 직접 광산 발생제는 다른 유형의 광개시제, 예컨대 자유 라디칼 광개시제 없이 사용될 수 있다. 이는, 결국 일부 상이한 유형의 광개시제 사이에서 다르게 일어날 수 있는 분자내 상호작용을 최소화하고, 일부 예에서, 심지어 제거할 수 있다. 본 명세서에 개시된 수지 조성물의 이들 다른 예는 앞서 언급한 분자내 상호작용을 겪지 않기 때문에, 경화된 본 명세서에 개시된 수지 조성물의 이들 다른 예는 (청색 및/또는 녹색 여기 파장에 노출될 때) 자발형광을 나타내지 않거나 낮은 자발형광을 나타낼 수 있다.
본 명세서에 개시된 수지 조성물은 또한 보다 용이하게 광표백될 수 있는데, 이는 경화된 수지 조성물이 영구적으로 자발형광할 수 없게 한다(즉, 일어나는 임의의 자발형광은 검출의 허용 한계 미만이거나 서열분석 검출 공정을 방해하지 않음).
본 명세서에 언급된 바와 같이, 경화된 본 명세서에 개시된 수지 조성물의 예는 최소 청색 및 녹색 방출을 가지며, 또한 청색 및 녹색 여기 파장에 노출되는 경우 자발형광이 상대적으로 낮거나 없음을 나타낸다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 청색 방출 파장은 약 463㎚ 내지 약 514를 포함하고, 녹색 방출 파장은 약 583㎚ 내지 약 660㎚를 포함한다. 또한 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 청색 여기 파장은 약 380㎚ 내지 약 480㎚를 포함하고, 녹색 여기 파장은 약 510㎚ 내지 약 560㎚를 포함한다. 다른 예에서, 청색 여기 파장은 약 440㎚ 내지 약 457㎚를 포함하고, 녹색 여기 파장은 약 519㎚ 내지 약 535㎚를 포함한다. 또 다른 예에서, 청색 여기 파장은 약 400㎚ 내지 약 480㎚의 범위이다.
일부 예에서, 경화된 수지 조성물은 청색 여기 파장 및/또는 녹색 여기 파장에 노출되는 경우 형광(광 방출)을 갖지 않는 것으로 기재된다. 형광 없음 또는 자발형광 없음은 형광 수준이 검출의 역치 한계 미만이라는 것을 의미한다. 본 명세서에서 정의되는 바와 같은 용어 형광 없음 또는 자발형광 없음은, 경화된 수지 조성물이 광표백(photobleach)되었을 때 일어날 수 있다. 다른 예에서, 경화된 수지 조성물은 청색 여기 파장 및/또는 녹색 여기 파장에 노출되는 경우 형광을 낸다(광을 방출한다). 이들 예에서, 용어 "낮은 자발형광"은 (청색 여기 파장 및/또는 녹색 여기 파장에 노출되는 경우 경화된 수지의) 방출 수준이 검출의 허용 한계를 초과하지만, 노이즈로 고려할 만큼 충분히 낮고, 노이즈는 서열분석 동안 클러스터 신호의 동정을 방해하지 않는다는 것을 의미한다(예를 들어, 자발형광 수준은 개개 클러스터로부터의 신호가 서열분석 동안 분해될 수 있는데 충분히 높은 신호 대 노이즈 비(SNR)를 가능하게 한다).
자발형광 정량화에 관해 "낮은" 또는 "낮은 수준"의 정의는 자발형광을 측정하기 위해 사용되는 도구 및/또는 여기 방사선을 제공하기 위해 사용되는 램프에 따라 다를 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 청색 여기 파장에 노출 시 경화된 수지 조성물의 자발형광을 측정하기 위해 Amersham TYPHOON™(이전에 TYPHOON™ FLA 7000)(GE Healthcare Life Sciences로부터 입수 가능)이 경화된 수지 조성물이 사용될 때, 낮은 자발형광은 25,000 미만의 회색값에 부합한다. 다른 예에 대해, 청색 여기 파장에 노출 시 경화된 수지 조성물의 자발형광을 측정하기 위해 Amersham TYPHOON™이 사용될 때, 낮은 자발형광은 5,000 미만의 회색값에 부합한다. 또 다른 예에 대해, 녹색 여기 파장에 노출 시 경화된 수지 조성물의 자발형광을 측정하기 위해 Amersham TYPHOON™이 사용될 때, 낮은 자발형광은 10,000 미만의 회색값에 부합한다. 또한 추가 예에 대해, 녹색 여기 파장에 노출 시 경화된 수지 조성물의 자발형광을 측정하기 위해 Amersham TYPHOON™이 사용될 때, 낮은 자발형광은 2,500 미만의 회색값에 부합한다.
자발형광은 또한 분광기 기반 도구를 이용하여 측정될 수 있다. 분광기 기반 도구 예는 여기 소스로서 445㎚(청색) 레이저를 사용한다. 레이저 스팟 크기는 약 200 ㎛일 수 있다. 레이저 빔은 필터를 통과하여 일부 더 높은 파장선을 여과하고, 이어서, 샘플을 통과한다. 측정을 위해 투명한 샘플이 사용된다. 샘플의 다른 측면 상의 레이저 빔을 따라서 섬유-광학적으로 결합된 분광기(예를 들어, 오션 옵틱스(Ocean Optics) 분광기)가 있다. 입사 레이저 전력은 구동 전류를 조절하거나 레이저 빔 앞에 감쇠 필터를 더함으로써 조율될 수 있다. 일례에서, 3mW의 레이저 전력이 사용될 수 있다.
일례에서, 청색 여기 파장에 노출 시 경화된 수지 조성물의 자발형광을 측정하기 위해 분광기 기반 도구가 사용될 때, 낮은 자발형광은 약 400AU 미만의 형광 강도(임의의 단위(AU))에 부합할 수 있다. 다른 예에서, 청색 여기 파장에 노출 시 경화된 수지 조성물의 자발형광을 측정하기 위해 분광기 기반 도구가 사용될 때, 낮은 자발형광은 약 500AU 미만의 형광 강도(임의의 단위(AU))에 부합할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 달리 특정되지 않는 한 적절한 분야에서 이들의 보통의 의미를 취할 것임이 이해되어야 한다. 본 명세서에서 사용되는 몇몇 용어 및 이들의 의미는 이하에 제시한다.
단수 형태는 문맥에서 달리 명확하게 나타나지 않는 한, 복수의 대상을 포함한다.
용어 포함하는(comprising), 포함하는(including), 함유하는(containing) 및 이들 용어의 다양한 형태는 서로 동의어이며, 동일하게 광범위한 것을 의미한다.
용어 상부, 하부, 아래쪽, 위쪽 등은 본 명세서에서 유동셀 및/또는 유동셀의 다양한 성분을 기재하기 위해 사용된다. 이들 방향 용어는 특정 배향을 나타내는 것을 의미하지는 않지만, 구성성분들 사이의 상대적 배향을 지정하기 위해 사용된다는 것이 이해되어야 한다. 방향성 용어의 사용은 본 명세서에 개시된 예를 임의의 특정 배향(들)으로 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
"아크릴아마이드"는 구조
Figure pct00001
를 갖는 작용기 또는 상기 구조를 갖는 아크릴아마이드기를 포함하는 단량체이다. 아크릴아마이드는 하나 이상의 수소 원자 대신 치환체를 갖는 화학적 화합물 아실아마이드(예를 들어, 메타크릴아마이드)일 수 있다. 아크릴아마이드기를 포함하는 단량체의 예는 아지도 아세트아미도 펜틸 아크릴아마이드:
Figure pct00002
및 N-아이소프로필아크릴아마이드:
Figure pct00003
를 포함한다. 다른 아크릴아마이드 단량체가 사용될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "알데하이드"는 탄소 원자가 또한 수소 및 R기, 예컨대 알킬 또는 다른 측쇄에 결합된 카보닐 중심(즉, 산소에 이중결합된 탄소)을 포함하는, 구조 -CHO를 갖는 작용기를 함유하는 유기 화합물이다. 알데하이드의 일반적 구조는:
Figure pct00004
이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "알킬"은 완전히 포화된(즉, 이중 또는 삼중 결합을 함유하지 않는) 직쇄 또는 분지쇄 탄화수소를 지칭한다. 알킬기는 1 내지 20개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 예시적 알킬기는 메틸, 에틸, 프로필, 아이소프로필, 뷰틸, 아이소뷰틸, 3차 뷰틸, 펜틸, 헥실 등을 포함한다. 예로서, 표기 "C1-4 알킬"는 알킬쇄에 1 내지 4개의 탄소 원자가 있다는 것을 나타내며, 즉, 알킬쇄는 메틸, 에틸, 프로필, 아이소-프로필, n-뷰틸, 아이소뷰틸, sec-뷰틸 및 t-뷰틸로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "알켄일"은 하나 이상의 이중 결합을 함유하는 직쇄 또는 분지쇄 탄화수소를 지칭한다. 알켄일기는 2 내지 20개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 예시적 알켄일기는 에텐일, 프로펜일, 뷰텐일, 펜텐일, 헥센일 등을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "알킨" 또는 "알킨일"은 하나 이상의 삼중 결합을 함유하는 직쇄 또는 분지쇄 탄화수소를 지칭한다. 알킨일기는 2 내지 20개의 탄소 원자를 가질 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "아릴"은 고리 골격에 탄소만을 함유하는 방향족 고리 또는 고리계(즉, 2개의 인접한 탄소 원자를 공유하는 2개 이상의 축합 고리)를 지칭한다. 아릴이 고리계일 때, 시스템에서 모든 고리는 방향족이다. 아릴기는 6 내지 18개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 아릴기의 예는 페닐, 나프틸, 아줄렌일 및 안트라센일을 포함한다.
"아미노" 작용기는 -NRaRb 기를 지칭하되, 여기서 Ra 및 Rb는 본 명세서에 정의되는 바와 같은, 수소(예를 들어,
Figure pct00005
), C1-C6 알킬, C2-C6 알켄일, C2-C6 알킨일, C3-C7 카보사이클릴, C6-C10 아릴, 5 내지 10원 헤테로아릴, 및 5 내지 10원 헤테로사이클릴로부터 각각 독립적으로 선택된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "부착된"은 2개의 상태가 직접적으로 또는 간접적으로 서로 접합되거나, 고정되거나, 들러붙거나, 연결되거나 또는 결합된 것을 지칭한다. 예를 들어, 핵산은 공유 또는 비공유 결합에 의해 중합체 코팅에 부착될 수 있다. 공유 결합은 원자 사이의 전자쌍 공유를 특징으로 한다. 비공유 결합은 전자쌍 공유를 수반하지 않는 물리적 결합이며, 예를 들어, 수소 결합, 이온 결합, 반데르 발스힘, 친수성 상호작용 및 소수성 상호작용을 포함할 수 있다.
"아자이드" 또는 "아지도" 작용기는 -N3을 지칭한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "결합 영역"은, 예로서, 스페이서 층, 리드(lid), 다른 기재 등, 또는 이들의 조합(예를 들어, 스페이서 층 및 리드)일 수 있는, 서로 결합될 기재 상의 면적을 지칭한다. 결합 영역에서 형성되는 결합은 화학적 결합(상기 기재한 바와 같음), 또는 기계적 결합(예를 들어, 파스너(fastener) 등을 이용)일 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "카보사이클릴"은 고리계 골격에서 탄소 원자만을 함유하는 비-방향족 환식 고리 또는 고리계를 의미한다. 카보사이클릴이 고리계일 때, 2개 이상의 고리가 축합, 브리지 또는 스피로-연결 방식으로 함께 결합될 수 있다. 카보사이클릴은 임의의 포화도를 가질 수 있으며, 단, 고리계 내 적어도 하나의 고리는 방향족이 아니다. 따라서, 카보사이클릴은 사이클로알킬, 사이클로알켄일 및 사이클로알킨일을 포함한다. 카보사이클릴기는 3 내지 20개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 카보사이클릴 고리의 예는 사이클로프로필, 사이클로뷰틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 사이클로헥센일, 2,3-다이하이드로-인덴, 바이사이클로[2.2.2]옥탄일, 아다만틸 및 스피로[4.4]노난일을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "사이클로알켄일" 또는 "사이클로알켄"은 적어도 하나의 이중 결합을 갖는 카보사이클릴 고리 또는 고리계를 의미하되, 고리계에서 방향족인 고리는 없다. 예는 사이클로헥센일 또는 사이클로헥센 및 노보넨일 또는 노보넨을 포함한다. 또한 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "헤테로사이클로알켄일" 또는 "헤테로사이클로알켄"은 적어도 하나의 이중 결합을 갖는, 고리 골격 내에 적어도 하나의 헤테로원자를 갖는 카보사이클릴 고리 또는 고리계를 의미하되, 고리계에서 고리는 방향족이 아니다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "사이클로알킬"은 고리 탄소 원자로부터(예를 들어, 사이클로알칸으로부터) 수소 원자의 제거에 의해 사이클로알칸으로부터 유래된 임의의 1가 기를 의미한다. 예는 2-메틸사이클로프로필을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "사이클로알킨일" 또는 "사이클로알킨"은 적어도 하나의 삼중 결합을 갖는 카보사이클릴 고리 또는 고리계를 의미하되, 고리계에서 고리는 방향족이 아니다. 예는 사이클로옥틴이다. 다른 예는 바이사이클로노닌이다. 또한 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "헤테로사이클로알킨일" 또는 "헤테로사이클로알킨"은 적어도 하나의 삼중 결합을 갖는, 고리 골격 내에 적어도 하나의 헤테로원자를 갖는 카보사이클릴 고리 또는 고리계를 의미하되, 고리계에서 고리는 방향족이 아니다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "오목부"는 패턴화된 수지의 개재성 영역(들)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인 표면 개구부를 갖는 패턴화된 수지에서 별개의 오목한 특징부를 지칭한다. 오목부는, 예로서, 원형, 타원형, 정사각형, 다각형, 별형상(다수의 꼭지점을 가짐) 등을 포함하여, 표면 내 이들의 개구부에서의 임의의 다양한 형상을 가질 수 있다. 표면과 직교하는 오목부의 횡단면은 곡선형, 정사각형, 다각형, 쌍곡선, 원뿔, 각진 형상 등일 수 있다. 예로서, 오목부는 웰 또는 도랑/선(line)/골(trough)일 수 있다. 오목부는 또한 보다 복잡한 구성, 예컨대 능선(ridge), 계단 특징부 등을 가질 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "에폭시"는
Figure pct00006
를 지칭한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "유동셀"은 반응이 수행될 수 있는 챔버(즉, 유동 통로), 시약(들)을 챔버에 전달하기 위한 주입구, 및 챔버로부터 시약(들)을 제거하기 위한 배출구를 갖는 용기를 의미하는 것으로 의도된다. 일부 예에서, 챔버는 챔버에서 일어나는 반응의 검출을 가능하게 한다. 예를 들어, 챔버/유동 통로는 오목부에서 광학 표지된 분자인 어레이의 광학 검출을 가능하게 하는 하나 이상의 투명한 표면을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "유동 통로"는 액체 샘플을 선택적으로 수용할 수 있는 두 결합 성분 사이에 획정된 면적일 수 있다. 일부 예에서, 유동 통로는 패턴화된 수지와 리드 사이에 획정될 수 있으며, 따라서, 패턴화된 수지에서 획정된 하나 이상의 오목부와 유체연통(fluid communication)할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "헤테로아릴"은 고리 골격에서 질소, 산소 및 황을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는 탄소 이외의 원소인 하나 이상의 헤테로원자를 함유하는 방향족 고리 또는 고리계(즉, 두 인접한 원자를 공유하는 2개 이상의 축합된 고리)를 지칭한다. 헤테로아릴이 고리계일 때, 시스템 내 모든 고리는 방향족이다. 헤테로아릴기는 5 내지 18개의 고리 구성원을 가질 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "헤테로사이클릴"은 고리 골격에 적어도 하나의 헤테로원자를 함유하는 비-방향족 환식 고리 또는 고리계를 의미한다. 헤테로사이클릴은 축합되거나, 브리지되거나 또는 스피로-연결된 방식으로 함께 접합될 수 있다. 헤테로사이클릴은 고리계에서 적어도 하나의 고리가 방향족이 아닌 조건 하에 임의의 포화도를 가질 수 있다. 고리계에서, 헤테로원자(들)는 비-방향족 또는 방향족 고리 중 하나로 존재할 수 있다. 헤테로사이클릴기는 3 내지 20개의 고리 구성원(즉, 탄소 원자 및 헤테로원자를 포함하는 고리 골격을 구성하는 원자의 수)을 가질 수 있다. 일부 예에서, 헤테로원자(들)는 O, N 또는 S이다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "하이드라진" 또는 "하이드라진일"은 -NHNH2 기를 지칭한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "하이드라존" 또는 "하이드라존일"은
Figure pct00007
기를 지칭하되, 여기서 Ra 및 Rb는 본 명세서에 정의된 바와 같은, 수소(예를 들어,
Figure pct00008
), C1-C6 알킬, C2-C6 알켄일, C2-C6 알킨일, C3-C7 카보사이클릴, C6-C10 아릴, 5 내지 10원 헤테로아릴, 및 5 내지 10원 헤테로사이클릴로부터 독립적으로 선택된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "하이드록시" 또는 "하이드록실"은 -OH 기를 지칭한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "개재성 영역"은 오목부를 분리시키는 표면 상의(예를 들어, 패턴화된 수지의) 면적을 지칭한다. 예를 들어, 개재성 영역은 어레이의 한 특징부를 어레이의 다른 특징부로부터 분리시킬 수 있다. 서로로부터 분리되는 두 특징부는 별개일 수 있으며, 즉, 서로 물리적 접촉이 없을 수 있다. 다른 예에서, 개재성 영역은 특징부의 제1 부분을 특징부의 제2 부분으로부터 분리시킬 수 있다. 다른 예에서, 개재성 영역은 계속적인 반면, 특징부는, 예를 들어, 다른 계속적 표면에서 획정되는 복수의 웰에 대한 경우와 같이, 별개이다. 다른 예에서, 개재성 영역 및 특징부는, 예를 들어, 각각의 개재성 영역에 의해 분리되는 복수의 도랑에 대한 경우와 같이, 별개이다. 개재성 영역에 의해 제공되는 분리는 부분적 또는 완전한 분리일 수 있다. 개재성 영역은 표면에 획정된 특징부의 표면 물질과 상이한 표면 물질을 가질 수 있다. 예를 들어, 어레이의 특징부는 개재성 영역에 존재하는 양 또는 농도를 초과하는 중합체 코팅 및 프라이머(들)의 양 또는 농도를 가질 수 있다. 일부 예에서, 중합체 코팅 및 프라이머(들)는 개재성 영역에 존재하지 않을 수도 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "나이트릴 옥사이드"는 "RaC≡N+O-" 기를 의미하며, 이때 Ra는 본 명세서에 정의된 바와 같다. 나이트릴 옥사이드를 제조하는 예는 클로르아마이드-T에 의한 또는 이미도일 클로라이드 [RC(Cl)=NOH]에 대한 염기의 작용을 통한 처리에 의해 알독심으로부터의 또는 하이드록실아민과 알데하이드 사이의 반응으로부터의 인시추 생성을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "나이트론"은
Figure pct00009
기를 의미하며, 이때 R1, R2 및 R3은 본 명세서에 정의된 임의의 Ra 및 Rb 기일 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "뉴클레오타이드"는 질소 함유 복소환식 염기, 당 및 하나 이상의 인산염 기를 포함한다. 뉴클레오타이드는 핵산 서열의 단량체 단위이다. RNA에서, 당은 리보스이고, DNA에서, 당은 데옥시리보스, 즉, 리보스의 2' 위치에 존재하는 하이드록실기를 결여하는 당이다. 질소 함유 복소환식 염기(즉, 핵염기)는 퓨린 염기 또는 피리미딘 염기일 수 있다. 퓨린 염기는 아데닌(A) 및 구아닌(G), 및 이들의 변형된 유도체 또는 유사체를 포함한다. 피리미딘 염기는 사이토신(C), 티민(T) 및 유라실(U), 및 이들의 변형된 유도체 또는 유사체를 포함한다. 데옥시리보스의 C-1 원자는 피리미딘의 N-1 또는 퓨린의 N-9에 결합된다. 핵산 유사체는 임의의 인산염 골격, 당 또는 변경된 핵염기를 가질 수 있다. 핵산 유사체의 예는, 예를 들어, 보편적 염기 또는 인산염-당 골격 유사체, 예컨대 펩타이드 핵산(PNA)을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "광산 발생제"(PAG)는 방사선에 노출 시 광자를 방출하는 분자이다. PAG는 일반적으로 비가역적으로 양성자 광분해를 겪는다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "광개시제"(PI)는 방사선의 흡수 시 광반응을 겪음으로써, 반응성 종을 생성하는 분자이다. 광개시제는 제형의 용해도 및/또는 물리적 특성의 변화를 초래하는 화학 반응을 개시하거나 촉매할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "프라이머"는 단일 가닥 핵산 서열(예를 들어, 단일 가닥 DNA 또는 단일 가닥 RNA)로서 정의된다. 증폭 프라이머로서 지칭될 수 있는 일부 프라이머는 주형 증폭 및 클러스터 생성을 위한 시작 지점으로서 작용한다. 서열분석 프라이머로서 지칭될 수 있는 다른 프라이머는 DNA 또는 RNA 합성을 위한 시작 지점으로서 작용한다. 프라이머의 5' 말단은 중합체 코팅의 작용기와의 결합 반응을 가능하게 하도록 변형될 수 있다. 프라이머 길이는 다수의 염기 길이일 수 있으며, 다양한 비-천연 뉴클레오타이드를 포함할 수 있다. 일례에서, 서열분석 프라이머는 10 내지 60개 염기, 또는 20 내지 40개 염기 범위의, 짧은 가닥이다.
본 명세서에 사용된 바와 같은 "스페이서 층"은 두 성분과 함께 결합하는 물질을 지칭한다. 일부 예에서, 스페이서 층은 결합을 돕는 방사선-흡수 물질일 수 있거나, 결합을 돕는 방사선-흡수 물질과 접촉될 수 있다.
"티올" 작용기는 -SH를 지칭한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "테트라진" 및 "테트라진일"은 4개의 질소 원자를 포함하는 6원 헤테로아릴기를 지칭한다. 테트라진은 선택적으로 치환될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "테트라졸"은 4개의 질소 원자를 포함하는 5원 복소환식기를 지칭한다. 테트라졸은 선택적으로 치환될 수 있다.
제1 예시적 수지 조성물
본 명세서에 개시된 일부 예에서, 수지 복합체는 에폭시 수지 기질, 2-에틸-9,10-다이메톡시안트라센, 2,2-다이메톡시-2-페닐아세토페논, 2-에톡시-2-페닐아세토페논, 및 포스핀 옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택된 자유 라디칼 광개시제, 및 광산 발생제를 포함하되, 상기 수지 조성물은, 경화된 경우, 약 380㎚ 내지 약 480㎚ 범위의 청색 여기 파장 또는 약 510㎚ 내지 약 560㎚ 범위의 녹색 여기 파장에 노출되는 경우 자발형광이 낮거나 없다. 다른 예에서, 청색 여기 파장은 약 440㎚ 내지 약 457㎚의 범위이거나, 녹색 여기 파장은 약 519㎚ 내지 약 535㎚의 범위이다.
본 예시적 수지 조성물에서, 에폭시 수지 기질은 하기 i) 내지 vii)로 이루어진 군으로부터 선택된 에폭시 물질을 포함한다:
i) 에폭시 작용기화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산(POSS)(본 명세서에서 이하에 추가로 기재됨);
ii) 트라이메틸올프로판 트라이글리시딜 에터:
Figure pct00010
;
iii) 테트라키스(에폭시사이클로헥실 에틸)테트라메틸 사이클로테트라실록산:
Figure pct00011
;
iv) (에폭시사이클로헥실에틸)메틸실록산과 다이메틸실록산의 공중합체:
Figure pct00012
(여기서, m:n의 비는 8:92 내지 10:90의 범위임);
v) 1,3-비스[2-(3,4-에폭시사이클로헥실) 에틸] 테트라메틸 다이실록산:
Figure pct00013
;
vi) 1,3-비스(글리시독시프로필)테트라메틸 다이실록산:
Figure pct00014
; 및
vii) 이들의 조합물. 조합물이 사용될 때, 열거된 에폭시 수지 기질 중 임의의 둘 이상은 수지 조성물과 함께 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
에폭시 작용기화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산은 에폭시기로 작용기화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산(POSS) 코어를 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "다면체 올리고머 실세스퀴옥산"(POSS)은 실리카(SiO2)와 실리콘(R2SiO) 간의 혼성 중간체(RSiO1.5)인 화학 조성물을 지칭한다. POSS의 예는 전문이 참조에 의해 원용된 문헌[Kehagias et al., Microelectronic Engineering 86 (2009), pp. 776-778]에 기재되어 있는 것일 수 있다. 조성물은 화학식 [RSiO3/2]n을 갖는 유기규소 화합물이며, 여기서 R기는 동일 또는 상이할 수 있다. 본 명세서에 개시된 수지 조성물은 단량체 단위로서 하나 이상의 상이한 케이지 또는 코어 구조를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 구조는 팔면체 케이지 또는 코어 구조를 포함한다. 예를 들어, 다면체 구조는 T8 구조, 예컨대:
Figure pct00015
일 수 있고,
Figure pct00016
로 표시될 수 있다. 이 단량체 단위는 전형적으로 작용기 R1 내지 R8의 8개의 아암을 가진다.
단량체 단위는 10개의 규소 원자 및 10개의 R기를 갖는 케이지 구조를 가질 수 있으며, T10, 예컨대:
Figure pct00017
으로 지칭되거나 또는 12개의 규소 원자 및 12개의 R기를 갖는 케이지 구조를 가질 수 있고, T12, 예컨대:
Figure pct00018
로서 지칭된다. POSS-계 물질은 대안적으로 T6, T14, 또는 T16 케이지 구조를 포함할 수 있다. 평균 케이지 함량은 합성 동안 조절될 수 있고/있거나 정제 방법에 의해 제어되고, 단량체 단위(들)의 케이지 크기 분포는 본 명세서에 개시된 실시예에서 사용될 수 있다. 예로서, 임의의 케이지 구조는 사용되는 총 POSS 단량체 단위의 약 30% 내지 약 100% 범위의 양으로 존재할 수 있다. POSS-계 물질은 열린 그리고 부분적으로 열린 케이지 구조와 케이지 구조의 혼합물일 수 있다. 따라서, POSS-계 수지 전구체 또는 수지는 실세스퀴옥산 입체배치의 혼합물일 수 있는 에폭시 POSS 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 기재된 임의의 POSS 물질은 별개의 POSS 케이지와 별개가 아닌 실세스퀴옥산 구조 및/또는 불완전하게 축합된, 별개의 구조, 예컨대 중합체, 사다리 등의 혼합물일 수 있다. 따라서 부분적으로 축합된 물질은 일부 규소 꼭지점에서 본 명세서에 기재된 바와 같은 에폭시 R기를 포함하지만, 일부 규소 원자는 R기로 치환되지 않으며, OH 기 대신 치환될 수 있었다. 일부 예에서, POSS 물질은 다양한 형태, 예컨대 하기의 혼합물을 포함한다:
Figure pct00019
본 명세서에 개시된 예에서, R1 내지 R8 또는 R10 또는 R12 중 적어도 하나는 에폭시를 포함하고, 따라서 POSS는 에폭시 POSS로서 지칭된다. 일부 예에서, 대다수의 아암, 예컨대 8, 10 또는 12개의 아암, 또는 R기는 에폭시기를 포함한다. 다른 예에서, R1 내지 R8 또는 R10 또는 R12는 동일하며, 따라서, R1 내지 R8 또는 R10 또는 R12 각각은 에폭시기를 포함한다. 또 다른 예에서, R1 내지 R8 또는 R10 또는 R12는 동일하지 않으며, 따라서, R1 내지 R8 또는 R10 또는 R12 중 적어도 하나는 에폭시를 포함하고, R1 내지 R8 또는 R10 또는 R12의 나머지의 적어도 하나는 비-에폭시 작용기인데, 이는 일부 경우에 아자이드/아지도, 티올, 폴리(에틸렌 글리콜), 노보넨, 및 테트라진, 또는 추가로, 예를 들어, 알킬, 아릴, 알콕시, 및 할로알킬기로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일부 양상에서, 비-에폭시 작용기는 수지의 표면 에너지를 상승시키도록 선택된다. 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, 2치환 또는 1치환된 (말단의) 에폭시기(들)는 자외선(UV) 광 및 산을 이용하는 개시 시 단량체 단위가 가교된 기질로 중합되는 것을 가능하게 한다. 일부 양상에서, 에폭시 POSS는 말단의 에폭시기를 포함한다. 이 유형의 POSS의 예는 하기 구조를 갖는 글리시딜 POSS이다:
Figure pct00020
이 유형의 POSS의 다른 예는 하기 구조를 갖는 에폭시사이클로헥실 에틸 작용기화된 POSS이다:
Figure pct00021
본 명세서에서 논의되는 에폭시 수지 기질의 일례는 2종의 에폭시 POSS 화합물의 조합물을 포함하며, 여기서 조합물은 글리시딜 POSS 및 에폭시사이클로헥실 에틸 작용기화된 POSS를 포함한다.
본 명세서에 개시된 예에서, 에폭시 POSS는 또한 작용기 R1 내지 R8 또는 R10 또는 R12 중 하나 이상으로서 수지 또는 코어 또는 케이지 구조에 혼입된 제어 라디칼 중합(controlled radical polymerization: CRP) 제제 및/또는 관심 대상의 다른 작용기를 포함하는, 변형된 에폭시 에폭시 POSS일 수 있다.
수지 조성물의 이들 예에서, 자유 라디칼 광개시제는 2-에틸-9,10-다이메톡시안트라센, 2,2-다이메톡시-2-페닐아세토페논, 2-에톡시-2-페닐아세토페논, 및 포스핀 옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 예에서, 자유 라디칼 광개시제는 2-에틸-9,10-다이메톡시안트라센:
Figure pct00022
이다.
다른 예에서, 자유 라디칼 광개시제 2,2-다이메톡시-2-페닐아세토페논:
Figure pct00023
이다.
또 다른 예에서, 자유 라디칼 광개시제는 2-에톡시-2-페닐아세토페논(벤조인 에틸 에터라고도 함):
Figure pct00024
이다.
또 다른 예에서, 자유 라디칼 광개시제는 포스핀 옥사이드이다. 포스핀 옥사이드가 사용될 때, 이는 하기 i) 내지 v)로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다:
i) 다이페닐(2,4,6-트라이메틸벤조일)포스핀 옥사이드:
Figure pct00025
,
ii) 다이페닐(2,4,6-트라이메틸벤조일)포스핀 옥사이드와 2-하이드록시-2-메틸프로피오페논의 배합물:
Figure pct00026
,
iii) 페닐비스(2,4,6-트라이메틸벤조일)포스핀 옥사이드:
Figure pct00027
iv) 에틸(2,4,6-트라이메틸벤조일)페닐포스피네이트:
Figure pct00028
v) 이들의 조합물. 조합물이 사용될 때, 열거된 자유 라디칼 광개시제 중 임의의 둘 이상은, 수지 조성물의 본 예에서 함께 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
자유 라디칼 광개시제에 추가로, 수지 조성물의 이들 예는 또한 광산 발생제(PAG)를 포함한다. 광개시제에 의해 생성되는 자유 라디칼은 광산 발생제와 반응하여, 분해되어서 초강산(superacid)을 생성하고, 결국 에폭시 수지 기질 성분(들)의 중합 및/또는 가교를 개시한다. 자유 라디칼 광개시제와의 바람직하지 않은 분자내 상호작용을 겪지 않을 임의의 적합한 광산 발생제가 사용될 수 있을 것으로 여겨진다. 적합한 광산 발생제의 예는 벤질, 이미노 에스터, 접합된 이미노 에스터, 스피로피란, 테릴렌계, 2광자 및 유기금속 PAG 시스템을 포함할 수 있다.
적합한 광산 발생제의 일부 구체적 예는 하기 i) 내지 xi)로 이루어진 군으로부터 선택된다:
i) N-하이드록시나프탈이미드 트라이플레이트:
Figure pct00029
;
ii) 혼합된 트라이아릴설포늄 헥사플루오로포스페이트 염:
Figure pct00030
;
iii) 혼합된 트라이아릴설포늄 헥사플루오로안티모네이트 염:
Figure pct00031
;
iv) 1-나프틸 다이페닐설포늄 트라이플레이트(NDS-TF):
Figure pct00032
;
v) (4-페닐티오페닐)다이페닐설포늄 트라이플레이트:
Figure pct00033
;
vi) 비스-(4-메틸페닐)아이오도늄 헥사플루오로포스페이트:
Figure pct00034
;
vii) 비스(4-tert-뷰틸페닐)아이오도늄 헥사플루오로포스페이트:
Figure pct00035
;
viii) (2-메틸페닐)(2,4,6-트라이메틸페닐)아이오도늄 트라이플레이트:
Figure pct00036
;
xi) 비스(2,4,6-트라이메틸페닐)아이오도늄 트라이플레이트:
Figure pct00037
;
x) 비스-(4-데데실페닐)아이오도늄 헥사플루오로안티모네이트 염:
Figure pct00038
; 및
xi) 이들의 조합물. 광산 발생제의 조합물은, 이들이 선택된 용매에서 가용성이라면, 사용될 수 있다.
제1 수지 조성물의 예는 에폭시 수지 기질과 자유 라디칼 광개시제 및 광산 발생제를 혼합함으로써 제조될 수 있다. 일례에서, 에폭시 수지 기질 대 자유 라디칼 광개시제/광산 발생제 조합물의 중량% 비는 약 99.8:0.2 내지 90:10 범위이다. 다른 예에서, 에폭시 수지 기질 대 유리 라디칼 광개시제/광산 발생제 조합물의 중량% 비는 약 98:2 내지 95:5의 범위이다. 또 다른 예에서, 에폭시 수지 기질 대 유리 라디칼 광개시제/광산 발생제 조합물의 중량% 비는 약 96:4 내지 99:1의 범위이다. 보다 소량의 광산 발생제가 포함될 때, UV 경화 시간은 증가되어 완전한 반응을 가능하게 할 수 있다.
에폭시 수지 기질, 광개시제 및 광산 발생제 각각의 개개 양은 에폭시 수지 기질 성분(들)에 적어도 부분적으로 의존하여 더 높거나 더 낮아질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
제1 수지 조성물의 임의의 예는 에폭시 수지 기질 성분(들)을 광개시제 및 광산 발생제와 혼합함으로써 생성될 수 있다. 수지 조성물을 증착시키기 위해, 이들 성분(에폭시 수지 기질 성분(들), 광개시제 및 광산 발생제)은 적합한 용매(사용한 증착 기법에 대해 목적하는 점성도를 달성하기 위함), 예컨대 프로필렌 글리콜 모노메틸 에터 아세테이트(PGMEA), 톨루엔, 다이메틸 설폭사이드(DMSO), 테트라하이드로퓨란(THF) 등에서 희석될 수 있다. 일례에서, 용매 중의 에폭시 수지 기질 농도는 약 15중량%(wt%) 내지 약 56중량% 범위이고, 용매 중의 광개시제와 광산 발생제 조합물의 농도는 약 1중량% 내지 약 10중량%의 범위이지만, 상한은 선택된 용매 중의 에폭시 수지 기질 및 광개시제/광산 발생제의 각각 용해도에 따라 더 높을 수 있는 것으로 여겨진다. 일례에서, 용매는 PGMEA이다. 최종 수지 조성물의 총 농도(에폭시 수지 기질, 광개시제, 및 광산 발생제(및 폴리아크릴레이트 또는, 사용된다면, 계면활성제)를 포함)는 약 16중량% 내지 약 66중량%의 범위일 수 있다. 용매의 양은 약 34중량% 내지 약 84중량%의 범위일 수 있다.
일부 예에서, 본 예시적 수지 조성물의 에폭시 수지 기질은 또한 에폭시 실란을 포함할 수 있다. 에폭시 실란은 지지체(또는 기재)-결합된 에폭시 실란일 수 있다. 예로서, 기재-결합된 에폭시 실란은 기재-O-Si(R)2-O-C2-6알킬-(에폭사이드)의 구조를 가질 수 있으며, 각각의 R은 알킬기, 예컨대 메틸 또는 에틸기이다. 이들 예에서, 수지 조성물(14)은 본 명세서에 개시된 1 또는 2종의 상이한 에폭시를 갖는 지지체-결합된 에폭시를 광개시제 및 광산 발생제와 혼합함으로써 형성될 수 있다.
제1 수지 조성물의 일부 예는 다크 ??차 또는 전자 억셉터를 추가로 포함할 수 있다. 다크 ??차는 형광단으로부터의 광 에너지를 흡수하며 에너지를 열로서 소멸시키는 물질이다. 이는 여기 상태 종의 완화(relaxation)를 위한 비-방사성 경로를 제공한다. 본 명세서에 개시된 예에서, 선택된 다크 ??차는 경화된 수지 조성물로부터의 청색 및/또는 녹색 자발형광을 흡수할 수 있어야 한다. 전자 억셉터는 또한 형광 소광(fluorescence quenching)을 유도할 수 있다.
일례에서, 다크 ??차는 아조-염료를 포함할 수 있다. 추가 예에서, 다크 ??차는: 4-다이메틸아미노아조벤젠-4'-카복실산:
Figure pct00039
, 답실 아자이드:
Figure pct00040
, 답실-아자이드:
Figure pct00041
, 분산 적색 19:
Figure pct00042
, 카본 블랙 색소(CBP) 첨가제, 검정 염료계 ??차(예를 들어, TRUEBLACK® 리포푸신 자발형광 ??차, DMF에서 20X), 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된, 치환된 아조벤젠 유도체를 포함한다. 적합한 전자 억셉터의 예는 [5,6]-풀러렌-C70:
Figure pct00043
또는 풀러렌-C60:
Figure pct00044
을 포함할 수 있다.
일례에서, 다크 ??차 또는 전자 억셉터는 제1 수지 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 0.1중량% 내지 약 10중량% 범위의 양으로 존재할 수 있다.
제1 수지 조성물의 일부 다른 예는 폴리아크릴레이트 또는 계면활성제를 추가로 포함할 수 있다. 상업적으로 입수 가능한 폴리아크릴레이트의 예는 BYK®-350(BYK Additives & Instruments로부터 입수 가능)이다. 임의의 생체적합 계면활성제, 예컨대 TWEEN® 계면활성제(예를 들어, 폴리에틸렌 솔비톨 에스터(TWEEN® 80) 및 폴리옥시에틸렌 솔비톨 에스터는 Uniqema Americas LLC로부터 입수 가능함(TWEEN® 20)); TRITON™ X-100(The Dow Chemical Co.로부터의 옥틸페놀 에톡실레이트), 및 BYK Additives and Instruments로부터 입수 가능한 중합체 계면활성제가 사용될 수 있다. 일례에서, 폴리아크릴레이트 또는 계면활성제는 약 0.4중량%의 총 고체 내지 약 1.6중량%의 총 고체 범위의 양으로 수지 조성물에 존재할 수 있다.
제1 수지 조성물의 또한 일부 다른 예는 에폭시 수지 기질, 광개시제 및 광산 발생제에 추가로, 아크릴레이트기 및 실록산기를 포함하는 자유 라디칼 경화성 수지 기질을 더 포함할 수 있다. 본 수지 기질의 아크릴레이트 기의 경화 메커니즘은 에폭시 수지 기질의 에폭시기의 경화 메커니즘과 직교성이며, 따라서 이들 성분은 경화 효율에 유해하게 영향을 미치는 일 없이 혼합될 수 있는 것으로 여겨진다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 광개시제에 의해 생성된 일부 자유 라디칼은 자유 라디칼 경화성 수지 기질을 경화시킬 수 있는 반면, 나머지는 광산으로부터의 산 생성을 개시하는데, 이는 에폭시 수지 기질을 경화시킬 수 있다.
포함될 때, 자유 라디칼 경화성 수지 기질은 총 제1 수지 조성물의 1중량% 내지 약 50중량%의 양으로 존재할 수 있다.
일례에서, 자유 라디칼 경화성 수지 기질의 아크릴레이트 단량체(들)의 분자량은 약 0.5kDa 내지 약 5kDa, 또는 약 1kDa 내지 약 4.5kDa의 범위일 수 있다. 가교 작용기, 및 결과, 가교 밀도는 단량체 아암의 수(arm)(예를 들어, 다이, 트라이, 테트라)에 따른다.
자유 라디칼 경화성 수지 기질의 예는 하기 i) 내지 vii)로 이루어진 군으로부터 선택되는 아크릴레이트를 포함하는 기질이다:
i) 1,3-비스(3-메타크릴옥시프로필) 테트라메틸다이실록산:
Figure pct00045
ii) 메타크릴옥시프로필-종결 폴리다이메틸실록산:
Figure pct00046
(여기서, n은 1 내지 1000의 범위, 또는, 예를 들어, 1 내지 500, 또는 1 내지 100, 또는 2 내지 50, 1 내지 10, 1 내지 2 등의 임의의 범위임),
iii) 테트라메틸 테트라키스[3-아크릴옥시프로필]사이클로테트라실록산:
Figure pct00047
,
iv) 메타크릴 다면체 올리고머 실세스퀴옥산(POSS):
Figure pct00048
,
v) 아크릴로 다면체 올리고머 실세스퀴옥산:
Figure pct00049
,
vi) 아크릴옥시프로필 메틸실록산 동종중합체:
Figure pct00050
(여기서, m은 1 내지 1000의 범위 또는 예를 들어, 1 내지 500, 30 내지 200, 30 내지 100 등의 임의의 범위임), 및
vii) 이들의 조합물. 조합물이 사용될 때, 열거된 자유 라디칼 경화성 수지 기질 중 임의의 둘 이상은, 이들이 둘 다 제1 수지 조성물에서 사용되는 용매에서 가용성이라면, 제1 수지 조성물의 예에서 함께 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
임의의 다크 ??차 또는 전자 억셉터, 폴리아크릴레이트 표면 첨가제 및/또는 자유 라디칼 경화성 수지 기질이 포함될 때, 이들 성분은 다른 성분에 첨가될 수 있고, 혼합되어 제1 수지 조성물의 다른 예를 형성할 수 있다.
제2 예시적 수지 조성물
본 명세서에 개시된 일부 다른 예에서, 수지 복합체는 적어도 2종의 상이한 에폭시 작용기화된 올리고머 실세스퀴옥산을 포함하는 에폭시 수지 기질, 및 다이아릴아이오도늄 헥사플루오로포스페이트, 다이아릴아이오도늄 헥사플루오로안티모네이트, 및 (쿠멘)사이클로펜타다이엔일아이론(II) 헥사플루오로포스페이트로 이루어진 군으로부터 선택된 직접 광산 발생제를 포함하되; 상기 수지 조성물은, 경화된 경우, 약 380㎚ 내지 약 480㎚ 범위의 청색 여기 파장 또는 약 510㎚ 내지 약 560㎚ 범위의 녹색 여기 파장에 노출되는 경우 자발형광이 낮거나 없다.
제2 수지 조성물의 예에서, 2종의 상이한 에폭시 POSS 화합물이 조합된다면, 제1 수지 조성물과 관련하여 본 명세서에 기재된 임의의 에폭시 작용기화된 올리고머 실세스퀴옥산이 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 일례에서, 2종의 상이한 에폭시 POSS 화합물은 글리시딜 작용기화된 POSS 및 에폭시사이클로헥실 에틸 작용기화된 POSS를 포함한다.
직접 광산 발생제는 이의 분해를 개시하는 데 광개시제를 필요로 하지 않으며, 따라서, 직접적으로 초강산을 생성할 수 있고, 결국 에폭시 수지 기질 성분(들)의 중합 및/또는 가교를 개시한다. 제2 본 명세서에 개시된 수지 조성물의 예에서, 직접 광산 발생제는 하기 i) 내지 iv)로 이루어진 군으로부터 선택된다:
i) 다이아릴아이오도늄 헥사플루오로포스페이트:
Figure pct00051
,
ii) 다이아릴아이오도늄 헥사플루오로안티모네이트:
Figure pct00052
,
iii) (쿠멘)사이클로펜타다이엔일아이론 (II) 헥사플루오로포스페이트:
Figure pct00053
; 및
iv) 이들의 조합물. 조합물이 사용될 때, 열거된 디렉터 광산 발생제 중 임의의 둘 이상은, 이들 둘 다 제2 수지 조성물에서 사용되는 용매에서 가용성이라면, 제2 수지 조성물의 예에서 함께 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
제2 수지 조성물의 예는 에폭시 수지 기질을 직접 광산 발생제와 혼합함으로써 제조될 수 있다. 일례에서, 에폭시 수지 기질 대 직접 광산 발생제의 중량% 비는 약 99.8:0.2 내지 90:10의 범위이다. 다른 예에서, 에폭시 수지 기질 대 직접 광산 발생제의 중량% 비는 약 98:2 내지 95:5의 범위이다. 또 다른 예에서, 에폭시 수지 기질 대 직접 광산 발생제의 중량% 비는 약 96:4 내지 99:1의 범위이다. 보다 적은 양의 직접 광산 발생제가 포함될 때, 완전한 반응을 가능하게 하기 위해 UV 경화 시간은 증가되어야 한다.
제2 수지 조성물을 증착시키기 위해, 이들 성분(에폭시 수지 기질 및 직접 광산 발생제)은 (사용되는 증착 기법을 위해 목적하는 점성도를 달성하기 위해) 적합한 용매, 예컨대 프로필렌 글리콜 모노메틸 에터 아세테이트(PGMEA), 톨루엔, DMSO, THF 등에서 희석될 수 있다. 일례에서, 용매 중 에폭시 수지 기질 농도는 약 15중량% 내지 약 56중량% 범위이고, 용매 중 직접 광산 발생제의 농도는 약 1중량% 내지 약 10중량% 범위이지만, 상한은 선택된 용매 중의 에폭시 수지 기질 및 직접 광산 발생제의 각각의 용해도에 따라 보다 높을 수 있을 것으로 여겨진다. 일례에서, 용매는 PGMEA이다. 최종 수지 조성물의 총 농도(에폭시 수지 기질, 및 직접 광산 발생제(및, 폴리아크릴레이트 또는 사용된다면, 계면활성제)를 포함)는 약 16중량% 내지 약 66중량% 범위일 수 있다. 용매의 양은 약 34중량% 내지 약 84중량% 범위일 수 있다.
일부 예에서, 본 예시적 수지 조성물의 에폭시 수지 기질은 또한 에폭시 실란을 포함할 수 있다. 에폭시 실란은 지지체(또는 기재)-결합 에폭시 실란일 수 있다. 예로서, 기재-결합된 에폭시 실란은 기재-O-Si(R)2-O-C2-6알킬-(에폭사이드) 구조를 가질 수 있으며, 여기서 각각의 R은 알킬기, 예컨대 메틸 또는 에틸기이다. 이들 예에서, 수지 조성물은 적어도 2종의 상이한 에폭시 작용기화된 올리고머 실세스퀴옥산을 갖는 지지체-결합 에폭시 및 직접 광산 발생제를 혼합함으로써 형성될 수 있다.
제2 수지 조성물의 일부 다른 예는 제1 예시적 수지 조성물에 대해 본 명세서에 기재된 폴리아크릴레이트 및/또는 계면활성제 및/또는 다크 ??차 및/또는 전자 억셉터을 더 포함할 수 있다.
유동셀 및 방법
본 명세서에 개시된 수지 조성물의 임의의 예는 유동셀의 형성에서 사용될 수 있다.
제1 수지 조성물을 이용하는 예시적 유동셀의 제조를 위한 방법(100)의 예를 도 1에 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 방법(100)의 일례는 수지 조성물을 기재 상에 증착시키는 단계로서, 상기 수지 조성물이 에폭시 수지 기질, 2-에틸-9,10-다이메톡시안트라센, 2,2-다이메톡시-2-페닐아세토페논, 2-에톡시-2-페닐아세토페논, 및 포스핀 옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 자유 라디칼 광개시제, 및 광산 발생제(참조 번호 102)를 포함하는, 상기 증착시키는 단계; 작업 스탬프(참조 번호 104)를 이용하여 증착된 수지 조성물을 나노임프린팅하는 단계; 및 증착된 수지 조성물을 경화시켜, 패턴화되고 경화된 수지를 형성하는 단계를 포함하되, 패턴화되고 경화된 수지는 약 380㎚ 내지 약 480㎚ 범위의 청색 여기 파장 또는 약 510㎚ 내지 약 560㎚ 범위의 녹색 여기 파장에 노출되는 경우 자발형광이 낮거나 또는 없다(참조 번호 106). 얻어진 유동셀은 기재 및 기재 상의 패턴화되고 경화된 수지를 포함하며, 패턴화되고 경화된 수지는 개재성 영역에 의해 분리되는 오목부를 포함하고, 패턴화되고 경화된 수지는 에폭시 수지 기질, 2-에틸-9,10-다이메톡시안트라센, 2,2-다이메톡시-2-페닐아세토페논, 2-에톡시-2-페닐아세토페논, 및 포스핀 옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 자유 라디칼 광개시제, 및 광산 발생제를 포함하는, 제1 수지 조성물의 예로부터 형성된다.
제2 수지 조성물을 이용하여 유동셀의 다른 예를 제조하는 방법(200)의 다른 예는 도 2에 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 방법(200)의 일례는 수지 조성물을 기재 상에 증착시키는 단계로서, 수지 조성물은 적어도 2종의 상이한 에폭시 작용기화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산을 포함하는 에폭시 수지 기질; 및 다이아릴아이오도늄 헥사플루오로포스페이트, 다이아릴아이오도늄 헥사플루오로안티모네이트 및 (쿠멘)사이클로펜타다이엔일아이론 (II) 헥사플루오로포스페이트(참조 번호 202)로 이루어진 군으로부터 선택되는 직접 광산 발생제를 포함하는, 상기 증착시키는 단계; 작업 스탬프를 이용하여, 증착된 수지 조성물을 나노임프린팅하는 단계(참조 번호 204); 및 증착된 수지 조성물을 경화시켜, 패턴화되고 경화된 수지를 형성하는 단계를 포함하되, 패턴화되고 경화된 수지는 약 380㎚ 내지 약 480㎚ 범위의 청색 여기 파장 또는 약 510㎚ 내지 약 560㎚ 범위의 녹색 여기 파장에 노출되는 경우 자발형광이 낮거나 없다(참조 번호 206). 얻어진 유동셀은 기재 및 기재 상의 패턴화되고 경화된 수지, 경화, 개재성 영역에 의해 분리되는 오목부를 포함하는 패턴화된 수지, 및 제2 수지 조성물의 예로부터 형성된 패턴화되고 경화된 수지를 포함하는데, 이는 적어도 2종의 상이한 에폭시 작용기화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산을 포함하는 에폭시 수지 기질; 및 다이아릴아이오도늄 헥사플루오로포스페이트, 다이아릴아이오도늄 헥사플루오로안티모네이트 및 (쿠멘)사이클로펜타다이엔일아이론 (II) 헥사플루오로포스페이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 직접 광산 발생제를 포함한다.
도 1과 도 2에 나타내지는 않았지만, 방법(100, 200)의 예는 오목부에 중합체 코팅을 도포하는 단계, 및 프라이머를 중합체 코팅에 접합시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이들 추가적인 공정을 포함하는 방법(100, 200)은 이제 도 3A 내지 도 3E를 참조로 하여 추가로 기재할 것이다.
도 3A는 기재(12)를 도시하고, 도 3B는 기재(12) 상에 증착된 수지 조성물(14)을 도시한다.
적합한 기재(12)의 예는 에폭시 실록산, 유리 및 개질된 또는 작용기화된 유리, 플라스틱(아크릴, 폴리스타이렌 및 스타이렌과 기타 물질의 공중합체, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리뷰틸렌, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌(예컨대 Chemours로부터의 TEFLON®), 환식 올레핀/사이클로-올레핀 중합체(COP)(예컨대 Zeon으로부터의 ZEONOR®), 폴리이미드 등을 포함), 나일론, 세라믹/세라믹 옥사이드, 실리카, 용융 실리카, 또는 실리카계 물질, 알루미늄 실리케이트, 규소 및 개질 규소(예를 들어, 붕소 도핑 p+ 규소), 질화규소(Si3N4), 산화규소(SiO2), 오산화탄탈(TaO5) 또는 기타 산화탄탈(들)(TaOx), 산화하프늄(HaO2), 탄소, 금속, 무기 유리 등을 포함한다. 기재(12)는 또한 유리 또는 규소일 수 있으며, 표면에 산화탄탈 또는 다른 세라믹 옥사이드의 코팅층을 갖는다.
기재(12)의 일부 예는 이에 부착된 표면-결합된 에폭시 실란을 가질 수 있으며, 이는 다른 수지 조성물 성분과 반응하여 기재(12) 상에 수지 조성물(14)(및 경화된 수지 조성물(14))을 형성한다.
일례에서, 기재(12)는 직경이 약 2㎜ 내지 약 300㎜ 범위이거나, 또는 직사각형 시트 또는 패널은 최대 약 10 피트(대략 3미터)의 가장 큰 치수를 가질 수 있다. 일례에서, 기재(12)는 직경이 약 200㎜ 내지 약 300㎜의 범위인 웨이퍼이다. 다른 예에서, 기재(12)는 폭이 약 0.1㎜ 내지 약 10㎜ 범위인 다이(die)이다. 예시적 치수를 제공하였지만, 임의의 적합한 치수를 갖는 기재(12)가 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 다른 예에 대해, 300㎜의 둥근 웨이퍼보다 더 큰 표면적을 갖는 직사각형 기재(12)인 패널이 사용될 수 있다.
수지 조성물(14)은 본 명세서에 기재된 수지 조성물의 임의의 예일 수 있으며(예를 들어, 제1 수지 조성물의 예 또는 제2 수지 조성물의 예), 이는 광개시제 패키지 또는 직접 광산 발생제를 포함한다. 수지 조성물(14)은 수동 또는 자동화될 수 있는 임의의 적합한 도포 기법을 이용하여 기재(12) 상에 증착될 수 있다. 예로서, 수지 조성물(14)의 증착은 증기 증착 기법, 코팅 기법, 접합 기법 등을 이용하여 수행될 수 있다. 일부 구체적 예는 화학 증기 증착(CVD), 분사 코팅(예를 들어, 초음파 분사 코팅), 스핀 코팅, 덩크(dunk) 또는 딥 코팅, 닥터 블레이드 코팅, 퍼들 디스펜싱(puddle dispensing), 에어로졸 인쇄, 스크린 인쇄, 마이크로접촉 프린팅, 잉크젯 프린팅 등을 포함한다. 일례에서, 스핀 코팅이 사용된다.
이어서, 증착된 수지 조성물(14)은 본 명세서에 언급된 임의의 패턴화 기법을 이용하여 패턴화된다. 도 3B에 나타낸 예에서, 수지 조성물(14)을 패턴화하기 위해 나노임프린트 리소그래피가 사용된다. 수지 조성물(14)이 증착된 후에, 과량의 용매를 제거하도록 소프트베이크(softbake)될 수 있다. 나노임프린트 리소그래피 주형 또는 작업 스탬프(20)는 수지 조성물(14)의 층에 대해 압착되어 수지 조성물(14) 상에 임프린트를 생성한다. 다시 말해서, 수지 조성물(14)은 작업 스탬프(20)의 돌출에 의해 들쑥날쑥하게 되거나 천공된다. 이어서, 수지 조성물(14)은 작업 스탬프(20)에 의해 제자리에서 경화될 수 있다. 본 명세서에 개시된 수지 조성물(14)에 대해, 경화는 화학방사선, 예컨대 자외선(UV) 방사선에 대한 노출에 의해 달성될 수 있다. 제1 수지 조성물이 사용되는 예에서, 경화는 광개시제의 존재로 인해 라디칼 형성을 촉진시키며, 이들 라디칼을 사용하여 광산 발생제를 초강산으로 분해하는데, 이는 에폭시 수지 기질의 중합 및/또는 가교를 개시한다. 제1 수지 조성물의 일부 예에서, 라디칼 형성은 또한 수지 조성물의 아크릴레이트 부분을 경화시킨다. 제2 수지 조성물이 사용되는 예에서, 경화는 직접 광산 발생제의 초강산으로의 분해를 촉진시키는데, 이는 에폭시 수지 기질의 중합 및/또는 가교를 개시한다. 본 명세서에 개시된 임의의 예에서, 경화는 수지 조성물(14)의 중합 및/또는 가교를 촉진시킨다. 예로서, 경화는 단일 UV 노출 단계를 포함할 수 있거나, 소프트베이크(예를 들어, 용매(들)를 제거함), 일부 예에서 하드 베이크를 포함하는 다단계를 포함할 수 있다. 포함될 때, 수지가 증착된 후에 그리고 작업 스탬프(20)가 그 안에 위치되기 전에, 소프트베이크는 약 50℃ 내지 약 150℃ 범위의 보다 저온에서, 0초 초과 내지 약 3분 동안 일어날 수 있다. 일례에서, 소프트베이크 시간은 약 30초 내지 약 2.5분의 범위이다. 소프트베이크 동안, 자발형광의 감소에 추가로 기여하는 한 가지 이상의 화학적 공정이 일어날 수 있다. 예시적 화학 공정은 수지 조성물 물질(들)의 일부의 증발, 수지 조성물 물질(들) 일부의 승화, 수지 조성물 물질(들) 일부의 중화, 및/또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 작업 스탬프(20)는 (수행된다면) 하드베이크 전에 이형(release)/박리(detach)되며, 예를 들어, 따라서 작업 스탬프(20)는 경화된 수지 조성물(14)에 결합하지 않는다. 하드베이크의 지속기간은 약 100℃ 내지 약 300℃ 범위의 온도에서 약 5초 내지 약 10분간 지속될 수 있다. 하드베이킹은, 예를 들어, 수지 조성물(14)로부터 수지 조성물 물질(들) 일부의 추가적인 중합(따라서 경화 정도를 향상시킴)까지 잔여 용매(들)를 제거하기 위해, 그리고/또는 자발형광을 추가로 감소시키기 위해, 수행될 수 있다. 소프트베이킹 및/또는 하드베이킹을 위해 사용될 수 있는 디바이스(device)의 예는 핫 플레이트, 오븐 등을 포함한다.
작업 스탬프(20)의 방출 후에, 지형학적(topographic) 특징부, 예를 들어, 오목부(16)는 수지 조성물(14)에 있다. 도 3C에서 나타내는 바와 같이, 오목부(16)가 획정된 수지 조성물(14)은 패턴화되고 경화된 수지(14')로서 지칭된다. 패턴화되고 경화된 수지(14')는 경화를 완료하기 위해 그리고 임프린팅된 지형에서의 로킹(locking)을 위해, 추가로 하드 베이킹이 실시될 수 있다. 일부 예에서, 추가적인 하드 베이킹은 약 60℃ 내지 약 300℃ 범위의 온도에서 수행될 수 있다.
패턴화되고 경화된 수지(14')의 화학적 구성은 제1 수지 조성물 또는 제2 수지 조성물이 사용되는지의 여부에 의존한다. 제1 수지 조성물로부터 형성된 패턴화되고 경화된 수지(14')의 화학적 구성은 에폭시 수지 기질 또는 기질들, 광개시제, 및 광산 발생제, 일부 예에서, 제1 수지 조성물에서 사용된 자유 라디칼 경화성 수지 성분에 따른다. 제2 수지 조성물로부터 형성된 패턴화되고 경화된 수지(14')의 화학적 구성은 적어도 2종의 상이한 에폭시 POSS 화합물 및 제2 수지 조성물에서 사용된 직접 광산 발생제에 따른다.
도 3C에 나타내는 바와 같이, 패턴화되고 경화된 수지(14')는 그 안에 획정된 오목부(16), 및 인접한 오목부(16)를 분리시키는 개재성 영역(22)를 포함한다. 본 명세서에 개시된 예에서, 오목부(16)는 중합체 코팅(18)에 의해(도 3C 내지 도 3D) 그리고 프라이머(24)(도 3E 내지 도 3F)에 의해 기능화되는 한편, 개재성 영역(22)의 부분은 결합을 위해 사용될 수 있지만, 그 위에 중합체 코팅(18) 또는 프라이머(들)(24)를 갖지 않을 것이다.
정기적, 반복 및 비-정기적 패턴을 포함하는, 오목부(16)의 다수의 상이한 레이아웃이 생각될 수 있다. 일례에서, 오목부(16)는 빽빽한 패킹 및 개선된 밀도를 위해 육각 격자 무늬(hexagonal grid)로 배치된다. 다른 레이아웃은, 예를 들어, 직선(즉, 직사각형) 레이아웃(예를 들어, 선 또는 도랑), 삼각형 레이아웃 등을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 레이아웃 또는 패턴은 행 및 열에 있는 오목부(16)의 x-y 형식일 수 있다. 일부 다른 예에서, 레이아웃 또는 패턴은 오목부(16) 및/또는 개재성 영역(22)의 반복 배열일 수 있다. 또 다른 예에서, 레이아웃 또는 패턴은 오목부(16) 및/또는 개재성 영역(22)의 무작위 배열일 수 있다. 패턴은 스팟, 패드, 웰, 기둥, 줄무늬, 소용돌이, 선, 삼각형, 직사각형, 원, 호, 체크, 플래드, 대각선, 화살표, 정사각형 및/또는 평행선 무늬를 포함할 수 있다. 일례에서, 도 3C에 나타내는 바와 같은 오목부(16)는 웰이다.
배치 또는 패턴은 획정된 면적 내 오목부(16)의 밀도(즉, 오목부(16)의 수)에 대해 특성규명될 수 있다. 예를 들어, 오목부(16)는 대략 2백만/㎟의 밀도로 존재할 수 있다. 밀도는, 예를 들어, 적어도 약 100/㎟, 약 1,000/㎟, 약 1십만/㎟, 약 1백만/㎟, 약 2백만/㎟, 약 5백만/㎟, 약 1천만/㎟, 약 5천만/㎟ 이상의 밀도를 포함하는 상이한 밀도로 조율될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 밀도는 약 5천만/㎟ 이하, 약 1천만/㎟, 약 5백만/㎟, 약 2백만/㎟, 약 1백만/㎟, 약 1십만/㎟, 약 1,000/㎟, 약 100/㎟ 이하가 되도록 조율될 수 있다. 패턴화되고 경화된 수지(14')에서 오목부(16)의 밀도는 상기 범위로부터 선택된 하부 값 중 하나와 상부 값 중 하나 사이에 있을 수 있다는 것이 추가로 이해되어야 한다. 예로서, 고밀도 어레이는 오목부(16)가 약 100㎚ 미만만큼 분리된 것을 특징으로 할 수 있으며, 중위 밀도 어레이는 오목부(16)가 약 400㎚ 내지 약 1㎛만큼 분리된 것을 특징으로 할 수 있고, 저밀도 어레이는 오목부(16)가 약 1㎛ 초과인 것을 특징으로 할 수 있다. 예시적 밀도가 제공되었지만, 임의의 적합한 밀도를 갖는 기재가 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
오목부(16)의 레이아웃 또는 패턴은 또한 또는 대안적으로 평균 정점, 즉, 오목부(16)의 중심으로부터 인접한 오목부(16)의 중심까지의 간격(중심간의 간격) 또는 하나의 오목부(16)의 가장자리로부터 인접한 오목부(16)의 가장자리까지의 간격(가장자리 간의 간격)에 관해 특성규명될 수 있다. 패턴이 규칙적이므로 평균 근처의 변동계수가 작거나, 변동계수가 상대적으로 클 수 있는 경우에 패턴은 불규칙적일 수 있다. 경우 중 하나에서, 평균 정점은, 예를 들어, 적어도 약 10㎚, 약 0.1㎛, 약 0.5㎛, 약 1㎛, 약 5㎛, 약 10㎛, 약 100㎛ 이상일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 평균 피치는, 예를 들어, 최대 약 100㎛, 약 10㎛, 약 5㎛, 약 1㎛, 약 0.5㎛, 약 0.1㎛ 이하일 수 있다. 오목부(16)의 특정 패턴에 대한 평균 정점은 상기 범위로부터 선택된 하위 값 중 하나와 상위 값 중 하나 사이일 수 있다. 일례에서, 오목부(16)는 약 1.5㎛의 정점(중심 간 간격)을 가진다. 예시적인 평균 정점 값이 제공되었지만, 다른 평균 정점 값이 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 3A 내지 도 3E에 나타낸 예에서, 오목부(16)는 웰이며, 따라서 패턴화되고 경화된 수지(14')는 이의 표면에 웰 어레이를 포함한다. 웰은 마이크로웰 또는 나노웰일 수 있다. 각각의 웰의 크기는 그의 용적, 웰 개구부 면적, 깊이 및/또는 직경을 특징으로 할 수 있다.
각각의 웰은 액체를 가둘 수 있는 임의의 용적을 가질 수 있다. 예를 들어, 처리율(예를 들어, 다중성), 분해능, 분석물 조성, 또는 유동셀의 하류 사용에 대해 예상되는 분석물 반응성을 수용하기 위해 최소 또는 최대 용적이 선택될 수 있다. 예를 들어, 용적은 적어도 약 1×10-3㎛3, 약 1×10-2㎛3, 약 0.1㎛3, 약 1㎛3, 약 10㎛3, 약 100㎛3 이상일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 용적은 최대 약 1×104㎛3, 약 1×103㎛3, 약 100㎛3, 약 10㎛3, 약 1㎛3, 약 0.1㎛3, 이하일 수 있다. 중합체 코팅(18)이 웰 용적의 모두 또는 일부를 채울 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
표면 상의 각각의 웰 개구부에 의해 점유되는 면적은 웰 용적에 대해 상기 제시한 것과 유사한 기준에 기반하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 표면 상의 각각의 웰 개구부에 대한 면적은 적어도 약 1×10-3㎛2, 약 1×10-2㎛2, 약 0.1㎛2, 약 1㎛2, 약 10㎛2, 약 100㎛2 이상일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 면적은 최대 약 1×103㎛2, 약 100㎛2, 약 10㎛2, 약 1㎛2, 약 0.1㎛2, 약 1×10-2㎛2 이하일 수 있다. 각각의 웰 개구부에 의해 점유되는 면적은 상기 특정된 값 초과, 미만 또는 그 사이일 수 있다.
각각의 웰의 깊이는 적어도 약 0.1㎛, 약 1㎛, 약 10㎛, 약 100㎛ 이상일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 깊이는 최대 약 1×103㎛, 약 100㎛, 약 10㎛, 약 1㎛, 약 0.1㎛ 이하일 수 있다. 각각의 웰의 깊이는 상기 특정된 값 초과, 미만 또는 그 사이일 수 있다.
일부 예에서, 각각의 웰의 직경은 적어도 약 50㎚, 약 0.1㎛, 약 0.5㎛, 약 1㎛, 약 10㎛, 약 100㎛ 이상일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 직경은 최대 약 1×103㎛, 약 100㎛, 약 10㎛, 약 1㎛, 약 0.5㎛, 약 0.1㎛ 이하(예를 들어, 약 50㎚)일 수 있다. 각각의 웰의 직경은 상기 특정된 값 초과, 미만 또는 그 사이일 수 있다.
도 3C 내지 도 3D에 나타내는 바와 같이, 수지 조성물(14)이 패턴화되고 경화된 후에, 패턴화되고 경화된 수지(14')는 중합체 코팅(18)의 도포를 위한 표면을 제조하도록 처리될 수 있다.
일례에서, 패턴화되고 경화된 수지(14')는 실란 또는 실란 유도체를 패턴화된 수지(14')에 부착시키는 실란처리에 노출될 수 있다. 실란처리는 오목부(16) 내(예를 들어, 하부면 상의 그리고 측벽을 따라서) 그리고 개재성 영역(22) 상을 포함하는 표면을 가로질러 실란 또는 실란 유도체를 도입한다.
실란처리는 임의의 실란 또는 실란 유도체를 이용하여 달성될 수 있다. 실란 또는 실란 유도체와 중합체 코팅(18) 사이에 공유 결합을 형성하는 것이 바람직할 수 있기 때문에, 실란 또는 실란 유도체의 선택은 중합체 코팅(18)(도 3D에 나타냄)을 형성하기 위해 사용될 작용기화된 분자에 부분적으로 의존할 수 있다. 실란 또는 실란 유도체를 패턴화되고 경화된 수지(14')에 부착시키기 위해 사용되는 방법은 사용 중인 실란 또는 실란 유도체에 따라 다를 수 있다. 몇몇 예는 본 명세서에 제시된다.
일례에서, 실란 또는 실란 유도체는 (3-아미노프로필)트라이에톡시실란 (APTES) 또는 3-아미노프로필)트라이메톡시실란(APTMS)(즉, X-R B -Si(ORC)3, 여기서, X는 아미노이고, R B 는 -(CH2)3-이며, R C 는 에틸 또는 메틸임)이다. 본 예에서, 기재(12) 표면은 (3-아미노프로필)트라이에톡시실란(APTES) 또는 3-아미노프로필)트라이메톡시실란(APTMS)으로 전처리되어 표면 상의 하나 이상의 산소 원자에 규소를 공유결합시킬 수 있다(메커니즘에 의해 구속되도록 의도하는 일 없이, 각각의 규소가 1, 2 또는 3개의 산소 원자에 결합할 수 있음). 이 화학 처리된 표면은 아민기를 형성하도록 소성된다. 이어서, 아민기는 설포-HSAB와 반응되어 아지도 유도체를 형성한다. 1J/㎠ 내지 30J/㎠의 에너지로 21℃에서의 UV 활성화는 활성 나이트렌 종을 생성하는데, 이는 PAZAM(예를 들어, 중합체 코팅(18)을 형성하기 위해 사용한 작용기화된 분자의 일례)과의 다양한 삽입 반응을 용이하게 겪을 수 있다.
다른 실란처리 방법이 또한 사용될 수 있다. 적합한 실란처리 방법의 예는 증기 증착(예를 들어, YES 방법), 스핀 코팅, 또는 다른 증착 방법을 포함한다. 패턴화되고 경화된 수지(14')를 실란처리하기 위해 사용될 수 있는 방법 및 물질의 일부 예가 본 명세서에 기재되어 있지만, 다른 방법 및 물질이 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
YES CVD 오븐을 이용하는 예에서, 기재(12) 상의 패턴화되고 경화된 수지(14')는 CVD 오븐에 넣는다. 챔버는 통기될 수 있고, 이어서, 실란처리 주기가 시작된다. 주기 동안에, 실란 또는 실란 유도체 용기는 적합한 온도(예를 들어, 노보넨 실란에 대해 약 120℃)에서 유지되고, 실란 또는 실란 유도체 증기관은 적합한 온도(예를 들어, 노보넨 실란에 대해 약 125℃)에서 유지되며, 진공 배관은 적합한 온도(예를 들어, 약 145℃)에서 유지될 수 있다.
다른 예에서, 실란 또는 실란 유도체(예를 들어, 액체 노보넨 실란)은 유리 바이알 내부에 증착되고, 패턴화된 기재(12)를 갖는 유리 진공 데시케이터 내부에 놓일 수 있다. 이어서, 데시케이터는 약 15mTorr 내지 약 30 mTorr 범위의 압력으로 비워지고, 약 60℃ 내지 약 125℃ 온도 범위의 오븐 내에 놓일 수 있다. 실란처리가 진행되고, 이어서, 데시케이터는 오븐으로부터 제거되고 나서, 냉각되고 통기된다.
증기 증착, YES 방법 및/또는 진공 데시케이터는 다양한 실란 또는 실란 유도체, 예컨대 사이클로알켄 불포화 모이어티를 포함하는 실란 또는 실란 유도체, 예컨대 노보넨, 노보넨 유도체(예를 들어, 탄소 원자 중 하나 대신에 산소 또는 질소를 포함하는 (헤테로)노보넨), 트랜스사이클로옥텐, 트랜스사이클로옥텐 유도체, 트랜스사이클로펜텐, 트랜스사이클로헵텐, 트랜스-사이클로노넨, 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 함께 사용될 수 있다. 임의의 이들 사이클로알켄은, 예를 들어, R기, 예컨대 수소, 알킬, 알켄일, 알킨일, 사이클로알킬, 사이클로알켄일, 사이클로알킨일, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리사이클릴, 아랄킬, 또는 (헤테로알리사이클릴)알킬로 치환될 수 있다. 노보넨 유도체의 예는 [(5-바이사이클로[2.2.1]헵트-2-엔일)에틸]트라이메톡시실란을 포함한다. 다른 예로서, 이들 방법은 실란 또는 실란 유도체가 사이클로알킨 불포화 모이어티, 예컨대 사이클로옥틴, 사이클로옥틴 유도체, 또는 바이사이클로노닌(예를 들어, 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. 아둘 사이클로알킨은 본 명세서에 기재된 임의의 R기로 치환될 수 있다.
실란 또는 실란 유도체의 부착은 전처리된(예를 들어, 실란처리된) 패턴화되고 경화된 수지(14')를 형성하는데, 이는 실란처리된 오목부 및 실란처리된 개재성 영역을 포함한다.
다른 예에서, 패턴화되고 경화된 수지(14')는 실란처리에 노출되지 않을 수도 있다. 오히려, 패턴화되고 경화된 수지(14')는 플라즈마 애싱(plasma ashing)에 노출될 수 있고, 이어서, 중합체 코팅(18)은 플라즈마 애싱 패턴화되고 경화된 수지(14') 상에서 직접적으로 스핀 코팅될 수 있다(또는 달리 증착됨). 이 예에서, 플라즈마 애싱은 패턴화되고 경화된 수지(14')에 중합체 코팅(18)을 접착시킬 수 있는 표면-활성제(들)(예를 들어, 하이드록실(C-OH 또는 Si-OH) 및/또는 카복실기)를 생성할 수 있다. 이들 예에서, 중합체 코팅(18)은 플라즈마 애싱에 의해 생성되는 표면기와 반응되도록 선택된다.
또 다른 예에서, 패턴화되고 경화된 수지(14')는 비반응 에폭시기를 포함할 수 있고; 따라서 비반응 에폭시기가 중합체 코팅(18)의 아미노 작용기와 직접 반응할 수 있기 때문에 실란처리에 노출되지 않을 수도 있다. 본 예에서, 예를 들어, 잠재적 오염물질의 표면을 깨끗하게 하는 것이 바람직하다면, 플라즈마 애싱이 수행될 수 있다.
이어서, 중합체 코팅(18)은 전처리된 패턴화되고 경화된 수지(14')에 도포될 수 있다(도 3C 내지 도 3C에 나타낸 바와 같음). 중합체 코팅(18)은 액체 및 기제에 투과성이며, 패턴화되고 경화된 수지(14')에 테더링되는 반강성(semi-rigid) 중합체 물질일 수 있다.
중합체 코팅(18)의 예는 아크릴아마이드 공중합체, 예컨대 폴리(N-(5-아지도아세트아미딜펜틸)아크릴아마이드-코-아크릴아마이드, PAZAM을 포함한다. PAZAM 및 일두 다른 형태의 아크릴아마이드 공중합체는 다음의 구조식 (I)로 표시된다:
Figure pct00054
식 중:
R1은 H 또는 선택적으로 치환되는 알킬이고;
RA는 아지도, 선택적으로 치환되는 아미노, 선택적으로 치환되는 알켄일, 선택적으로 치환되는 하이드라존, 선택적으로 치환되는 하이드라진, 카복실, 하이드록시, 선택적으로 치환되는 테트라졸, 선택적으로 치환되는 테트라진, 나이트릴 옥사이드, 나이트론 및 티올로 이루어진 군으로부터 선택되며;
R5, R6 및 R8은 H 및 선택적으로 치환되는 알킬로 이루어진 군으로부터 각각 독립적으로 선택되고;
각각의 -(CH2)p-는 선택적으로 치환될 수 있으며;
p는 1 내지 50 범위의 정수이고;
n은 1 내지 50,000 범위의 정수이며; 그리고
m은 1 내지 100,000 범위의 정수이다.
당업자는 구조식 (I)의 반복되는 "n" 및 "m" 특징의 배열이 대표적이며, 단량체 서브유닛이 중합체 구조에서 임의의 순서(예를 들어, 무작위, 블록, 패턴화, 또는 이들의 조합)로 존재할 수 있다는 것을 인식할 것이다.
PAZAM의 분자량은 약 10kDa 내지 약 1500kDa 범위일 수 있거나, 또는 특정 예에서, 약 312kDa일 수 있다.
일부 예에서, PAZAM은 선형 중합체이다. 일부 다른 예에서, PAZAM은 가볍게 가교된 중합체이다.
다른 예에서, 중합체 코팅(18)은 구조식 (I)의 변형일 수 있다. 일례에서, 아크릴아마이드 단위는 N,N-다이메틸아크릴아마이드(
Figure pct00055
)로 대체될 수 있다. 일례에서, 구조식 (I)에서 아크릴아마이드 단위는
Figure pct00056
로 대체될 수 있으며, 여기서 R6, R7 및 R8은 각각 H이고, R9 및 R10은 각각 메틸기(아크릴아마이드의 경우와 같이 H 대신)이다. 이 예에서, q는 1 내지 100,000 범위의 정수일 수 있다. 다른 예에서, N,N-다이메틸아크릴아마이드는 아크릴아마이드 단위에 추가로 사용될 수 있다. 이 예에서, 구조식 (I)은 반복 "n" 및 "m" 특징에 추가로,
Figure pct00057
를 포함할 수 있으며, 여기서 R6, R7 및 R8은 각각 H이고, R9 및 R10은 각각 메틸기이다. 본 예에서, q는 1 내지 100,000 범위의 정수일 수 있다.
다른 예시적 중합체로서, 구조식 (I)에서 반복 "n" 특징은 하기 구조식 (II)를 갖는 복소환식 아지도기를 포함하는 단량체로 대체될 수 있다:
Figure pct00058
식 중, R1은 H 또는 C1-C4 알킬이고; R2는 H 또는 C1-C4 알킬이며; L은 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택된 2 내지 20개의 원자 및 쇄 내에 탄소 및 임의의 질소 원자 상의 10개의 선택적 치환체를 갖는 선형 쇄를 포함하는 링커이고; E는 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택된 1 내지 4개의 원자 및 쇄 내에 탄소 및 임의의 질소 원자 상의 선택적 치환체를 갖는 선형 쇄이며; A는 H 또는 C1-C4 알킬이 N에 부착된 N 치환된 아마이드이고; Z는 질소 함유 헤테로사이클이다. Z의 예는 단일 환식 구조 또는 축합 구조로서 존재하는 5 내지 10개의 고리 구성원을 포함한다.
또 다른 예로서, 중합체는 하기 구조식 (III) 및 (IV) 각각의 반복 단위를 포함할 수 있다:
Figure pct00059
식 중, R1a, R2a, R1b 및 R2b 각각은 수소, 선택적으로 치환되는 알킬 또는 선택적으로 치환되는 페닐로부터 독립적으로 선택되고; 각각의 R3a 및 R3b는 수소, 선택적으로 치환되는 알킬, 선택적으로 치환되는 페닐, 또는 선택적으로 치환되는 C7-C14 아랄킬로부터 독립적으로 선택되며; 각각의 L1 및 L2는 선택적으로 치환되는 알킬렌 링커 또는 선택적으로 치환되는 헤테로알킬렌 링커로부터 독립적으로 선택된다.
다른 작용기화된 분자가, 전처리된 패턴화되고 경화된 수지(14') 및 후속적으로 도포된 프라이머(들)(24)와 상호작용하도록 작용기화된다면, 중합체 코팅(18)을 형성하는 데 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 중합체 코팅(18)을 형성하기 위한 적합한 분자의 다른 예는 콜로이드 구조를 갖는 것, 예컨대 아가로스; 또는 중합체 메쉬(mesh) 구조를 갖는 것, 예컨대 젤라틴; 또는 가교된 중합체 구조를 갖는 것, 예컨대 폴리아크릴아마이드 중합체 및 공중합체, 실란 유리 아크릴아마이드(SFA), 또는 SFA의 아지돌화된 형태를 포함한다. 적합한 폴리아크릴아마이드 중합체의 예는 아크릴아마이드 및 아크릴산 또는 비닐기를 함유하는 아크릴산으로부터 또는 [2+2] 광-첨가환화 반응을 형성하는 단량체로부터 합성될 수 있다. 중합체 코팅(18)을 형성하기 위한 적합한 분자의 또 다른 예는 아크릴아마이드와 아크릴레이트의 혼합된 공중합체를 포함한다. 분지된 중합체, 예컨대 별 중합체, 별형상 또는 별-블록 중합체, 덴드리머 등이 또한 사용될 수 있다.
작용기화된 분자(예를 들어, PAZAM)는 스핀 코팅, 또는 디핑 또는 딥 코팅, 또는 양압 또는 부압 하에서 작용기화된 분자의 유동, 또는 다른 적합한 기법을 이용하여 전처리된 패턴화되고 경화된 수지(14') 표면 상에 증착될 수 있다. 작용기화된 분자는 혼합물에 존재할 수 있다. 일례에서, 혼합물은 수 중의 또는 에탄올과 물 혼합물 중의 PAZAM을 포함한다.
코팅된 후에, 작용기화된 분자는 또한 전체 패턴화된 기재를 가로질러(즉, 오목부(들)(16) 내 그리고 개재성 영역(들)(22) 상에서) 중합체 코팅(18)을 형성하는 경화 공정에 노출될 수 있다. 일례에서, 작용기화된 분자를 경화시키는 것은 실온(예를 들어, 약 25℃) 내지 약 95℃ 범위의 온도에서 약 1 밀리초 내지 약 며칠 범위의 시간 동안 일어날 수 있다. 다른 예에서, 시간은 10초 내지 적어도 24시간의 범위일 수 있다. 또 다른 예에서, 시간은 약은 5분 내지 약 2시간의 범위일 수 있다.
전처리된 오목부 및 개재성 영역에 대한 중합체 코팅(18)의 부착은 공유 결합을 통할 수 있다. 실란처리된 또는 플라즈마 애싱 오목부에 대한 중합체 코팅(18)의 공유 결합은 다양한 사용 동안 궁극적으로 형성된 유동셀의 수명 내내 오목부(16)에서 중합체 코팅(18)을 유지하는 데 도움을 준다. 다음은 실란 또는 실란 유도체와 중합체 코팅(18) 사이에 일어날 수 있는 일부 예시적 반응이다.
실란 또는 실란 유도체가 불포화 모이어티로서 노보넨 또는 노보넨 유도체를 포함할 때, 노보넨 또는 노보넨 유도체는: i) PAZAM의 아자이드/아지도기와의 1,3-2극성 첨가 환화 반응을 겪거나; ii) PAZAM에 부착된 테트라진기와의 결합 반응을 겪거나; PAZAM에 부착된 하이드라존기와의 첨가 환화 반응을 겪거나; PAZAM에 부착된 테트라졸기와의 광-클릭(photo-click) 반응을 겪거나; PAZAM에 부착된 나이트릴 옥사이드기와의 첨가 환화를 겪을 수 있다.
실란 또는 실란 유도체가 불포화 모이어티로서 사이클로옥틴 또는 사이클로옥틴 유도체를 포함할 때, 사이클로옥틴 또는 사이클로옥틴 유도체는: i) PAZAM의 아자이드/아지도와의 변형-촉진된(strain-promoted) 아자이드-알킨 1,3-첨가 환화(SPAAC) 반응을 겪거나, 또는 ii) PAZAM에 부착된 나이트릴 옥사이드기와의 변형-촉진된 알킨-나이트릴 옥사이드 첨가 환화 반응을 겪을 수 있다.
실란 또는 실란 유도체가 불포화 모이어티로서 바이사이클로노닌을 포함할 때, 바이사이클로노닌은 이환식 고리계에서의 변형으로 인해 PAZAM에 부착된 아자이드 또는 나이트릴 옥사이드에 의한 유사한 SPAAC 알킨 첨가 환화를 겪을 수 있다.
패턴화되고 경화된 수지(14')의 개재성 영역(들)(22) 상에서는 아니지만, 오목부(들)(16)에서 중합체 코팅(18)을 형성하기 위해, 중합체 코팅(18)은 개재성 영역(22)을 연마할 수 있다(polish off). 연마 공정은 해당 영역에서 기저 패턴화되고 경화된 수지(14') 및/또는 기재(12)에 유해하게 영향을 미치는 일 없이 개재성 영역(22)으로부터 중합체 코팅(18)을 제거할 수 있는 부드러운 화학적 슬러리(예를 들어, 연마재, 완충제, 킬레이트제, 계면활성제, 및/또는 분산제를 포함)에 의해 수행될 수 있다. 대안적으로, 연마는 연마재 입자를 포함하지 않는 용액에 의해 수행될 수 있다. 화학적 슬러리는 화학 기계적 연마 시스템에서 사용될 수 있다. 이 예에서, 연마 헤드(들)/패드(들) 또는 다른 연마 도구(들)는 개재성 영역(22)으로부터 중합체 코팅(18)을 연마할 수 있는 한편, 오목부(16)에 중합체 코팅(18)을 남기고, 적어도 실질적으로 무손상인 기저 패턴화되고 경화된 수지(14')를 남긴다. 예로서, 연마 헤드는 스트라바흐(Strasbaugh) ViPRR II 연마 헤드일 수 있다. 다른 예에서, 연마는 임의의 연마재 없이 연마 패드 및 용액에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 연마 패드는 연마재 입자가 없는 용액(예를 들어, 연마재 입자를 포함하지 않는 용액)과 함께 이용될 수 있다.
도 3D는 중합체 층(18)이 오목부(16)에 도포된 후의 유동셀 전구체(10)를 도시한다. 유동셀 전구체(10)는 세정 과정에 노출될 수 있다. 이 공정은 수욕 및 초음파 처리를 이용할 수 있다. 수욕은 약 22℃ 내지 약 30℃ 범위의 상대적으로 저온에서 유지될 수 있다. 실란처리, 코팅 및 연마된 패턴 구조는 또한 스핀건조되거나, 다른 적합한 기법을 통해 건조될 수 있다.
도 3D 내지 도 3E에 나타낸 바와 같이, 오목부(들)(16) 내 중합체 코팅(18)에 중합체(24)를 접합시키기 위해 접합 공정이 수행된다. 프라이머(24)는 알킨 작용기, 또는 다른 종결 프라이머(terminated primer)를 포함하는 임의의 정방향 증폭 프라이머 또는 역방향 증폭 프라이머일 수 있다. 사용될 수 있는 종결 프라이머의 다른 예는 테트라진 종결 프라이머, 아지도 종결 프라이머, 아미노 종결 프라이머, 에폭시 또는 글리시딜 종결 프라이머, 티오포스페이트 종결 프라이머, 티올 종결 프라이머, 알데하이드 종결 프라이머, 하이드라진 종결 프라이머, 포스포르아미다이트 종결 프라이머, 및 트라이아졸린다이온 종결 프라이머를 포함한다. 프라이머의 혼합물이 또한 사용될 수 있다. 적합한 프라이머의 구체적 예는 P5 및/또는 P7 프라이머를 포함하는데, 이는 HiSeq™, HiSeqX™, MiSeq™, MiSeqDX™, MiNISeq™, NextSeq™, NextSeqDX™, NovaSeq™, iSeq™, Genome Analyzer™, 및 기타 기기 플랫폼 상에서 서열분석을 위해, Illumina Inc.에 의해 판매되는 상업적 유동셀의 표면 상에서 사용된다.
일례에서, 접합은 증착을 통한 유동(예를 들어, 일시적으로 결합된 리드를 이용), 덩크 코팅, 분사 코팅, 퍼들 디스펜싱에 의해, 또는 프라이머(들)(24)를 중합체 코팅(18)에 부착시키는 다른 적합한 방법에 의해 달성될 수 있다. 이들 예시적 기법 각각은 프라이머(들), 물, 완충제 및 촉매를 포함할 수 있는 프라이머 용액 또는 혼합물을 이용할 수 있다.
덩크 코팅은 유동셀 전구체(10)(도 3D에 나타냄)를 일련의 온도 제어된 욕에 침지시키는 것을 수반할 수 있다. 욕은 또한 질소 블랭킷(blanket)을 이용하여 유동 제어되고/되거나 뒤덮일 수 있다. 욕은 프라이머 용액 또는 혼합물을 포함할 수 있다. 다양한 욕 전체적으로, 프라이머(들)(24)는 오목부(들)(16)의 적어도 일부에서 중합체 코팅(18)의 프라이머-접합 작용기(들)에 부착될 수 있다. 일례에서, 유동셀 전구체(10)는 프라이머 용액 또는 혼합물을 포함하는 제1 욕 내로 도입될 것이며, 여기서 프라이머(들)(24)에 부착되는 반응이 일어나고, 이어서, 세척 동안 추가적인 욕으로 이동된다. 욕 간의 이동은 로봇팔을 수반할 수 있거나, 수동으로 수행될 수도 있다. 덩크 코팅에서 건조 시스템이 또한 사용될 수 있다.
유동셀 전구체(10)에 프라이머 용액 또는 혼합물을 분무함으로써 분무 코팅이 달성될 수 있다. 분무 코팅된 웨이퍼는 약 0℃ 내지 약 70℃ 범위의 온도에서 약 4분 내지 약 60분 범위의 시간 동안 인큐베이션될 수 있다. 인큐베이션 후에, 프라이머 용액 또는 혼합물은 희석될 수 있고, 예를 들어, 스핀 코터를 이용하여 제거될 수 있다.
퍼들 디스펜싱은 풀 및 스핀 오프 방법에 따라 수행될 수 있고, 따라서 스핀코터를 이용하여 달성될 수 있다. 프라이머 용액 또는 혼합물은 유동셀 전구체(10)에 (수동으로 또는 자동화된 공정을 통해) 도포될 수 있다. 도포된 프라이머 용액 또는 혼합물은 유동셀 전구체(10)의 전체 표면을 가로질러 도포되거나 분무될 수 있다. 프라이머 코팅된 유동셀 전구체(10)는 약 0℃ 내지 약 80℃ 범위의 온도에서 약 2분 내지 약 60분 범위의 시간 동안 인큐베이션될 수 있다. 인큐베이션 후에, 프라이머 용액 또는 혼합물은 희석될 수 있고, 예를 들어, 스핀 코터를 이용하여 제거될 수 있다.
도 3F는 프라이머 접합 후에 유동셀(10')의 예를 도시한다. 단일 유형의 프라이머(24)를 나타내지만, 둘 이상의 상이한 프라이머(24)가 부착될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 3E 및 도 3F에 나타낸 예는 이에 결합된 리드가 없는 유동셀(10')의 예이다. 나타내지 않았지만, 유동셀(10')은 개재성 영역(22)의 적어도 일부에 결합된 리드를 가질 수 있다. 리드는 프라이머(24) 접합 전에 또는 후에 결합될 수 있다. 리드가 프라이머(24) 접합 전에 수행될 때, 접합을 위해 유동 통과 공정(flow through process)이 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 유동 통과 공정에서, 프라이머 용액 또는 혼합물은 각각의 유입 포트(들)(도시하지 않음)를 통해 유동 통로(들)(리드와 개재성 영역(22) 사이에 획정됨)에 도입될 수 있고, 오목부(16) 중 하나 이상에서 중합체 코팅(18)에 프라이머(들)(24)를 부착시키는 데 충분한 시간(즉, 인큐베이션 기간) 동안 유동 통로(들)에서 유지될 수 있고, 이어서, 각각의 배출 포트(들)(도시하지 않음)로부터 제거될 수 있다. 프라이머(24) 부착 후에, 이제 작용기화된 오목부 및 유동 통로(들)를 세척하기 위해 유동 통로(들)를 통해 추가적인 유체(들)가 보내질 수 있다.
리드는 개재성 영역(22) 상에 위치될 수 있고, 따라서 단일 유동 통로 EH는 다중, 유동적으로 분리된 유동 통로를 획정한다.
리드는 오목부(들)(16)로 향하는 여기광에 대해 투명한 임의의 물질일 수 있다. 예로서, 리드는 유리(예를 들어, Corning Eagle XG (CEXG), 보로실리케이트, 용융 실리카 등), 플라스틱 등일 수 있다. 적합한 보로실리케이트 유리의 상업적으로 입수 가능한 예는, Schott North America, Inc로부터 입수 가능한 D 263®이다. 적합한 플라스틱 물질의 상업적으로 입수 가능한 예, 즉, 사이클로 올레핀 중합체는 Zeon Chemicals L.P로부터 입수 가능한 ZEONOR® 제품이다.
일부 예에서, 리드는 이것이 결합될 개재성 영역(22) 일부의 형상에 대응하는 측벽(들)에 의해 완전하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 오목 부분이 투명한 블록 내로 에칭되어 실질적으로 평면(예를 들어, 상부) 부분 및 실질적으로 평면인 부분으로부터 연장되는 측벽(들)을 형성할 수 있다. 에칭된 블록이 개재성 영역(22)에 장착될 때, 오목 부분은 유동 통로가 될 수 있다.
다른 예에서, 측벽(들) 및 리드는 서로 결합되는 별개의 성분일 수 있다. 예를 들어, 리드는 유동 통로(일단 개재성 영역(22)의 일부에 결합됨)의 일부(예를 들어, 상부)를 획정하는 적어도 실질적으로 평면인 외면 및 적어도 실질적으로 평면인 내면을 갖는 실질적으로 직사각형인 블록일 수 있다. 블록은, 개재성 영역(22)의 일부에 결합되고 유동 통로의 측벽(들)을 형성하는 측벽(들) 상에 장착(예를 들어, 결합)될 수 있다. 본 예에서, 측벽(들)은 스페이서 층(이하에 기재)을 위해 본 명세서에 제시된 임의의 물질을 포함할 수 있다.
리드는 임의의 적합한 기법, 예컨대 레이저 접합, 확산 접합, 양극 접합(anodic bonding), 공융 접합, 플라즈마 활성화 접합, 글래스 프릿 접합(glass frit bonding) 또는 당업계에 공지된 다른 방법을 이용하여 결합될 수 있다. 일례에서, 스페이서 층은 개재성 영역(22)의 일부에 리드를 결합시키는 데 사용될 수 있다. 스페이서 층은 개재성 영역(22) 및 리드 중 적어도 일부를 함께 밀봉하는 임의의 물질일 수 있다.
일례에서, 스페이서 층은 리드에 의해 전도되는 파장에서 방사선을 흡수하는 방사선-흡수 물질 및/또는 패턴화되고 경화된 수지(14')일 수 있다. 흡수된 에너지는 결국 스페이서 층과 리드 사이의 결합 및 스페이서 층과 패턴화되고 경화된 수지(14') 사이의 결합을 형성한다. 이 방사선-흡수 물질의 예는 DuPont(미국)으로부터의 블랙 KAPTON®(폴리이미드 함유 카본 블랙)이며, 이는 약 1064㎚에서 흡수한다. 파장이 천연 폴리이미드 물질에 유의하게 흡수되는 것(예를 들어, 480㎚)으로 변경되는 것을 제외하고, 카본 블랙의 첨가 없이 폴리이미드가 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 다른 예로서, 532㎚에서 광을 조사할 때, 폴리이미드 CEN JP가 결합될 수 있다. 스페이서 층이 방사선-흡수 물질일 때, 스페이서 층은 스페이서 층이 목적하는 결합 영역과 접촉되도록 리드와 개재성 영역(22) 부분 사이의 계면에 위치될 수 있다. 압축이 적용될 수 있지만(예를 들어, 대략 100 PSI의 압력), 적합한 파장에서의 레이저 에너지가 계면에 적용될 수 있다(즉, 방사선-흡수 물질이 조사됨). 레이저 에너지는 적합한 결합을 달성하기 위해 상부로부터와 하부로부터 계면에 적용될 수 있다.
다른 예에서, 스페이서 층은 이와 접촉되는 방사선-흡수 물질을 포함할 수 있다. 방사선-흡수 물질은 스페이서 층과 리드 사이의 계면뿐만 아니라 스페이서 층과 개재성 영역(22) 일부 사이의 계면에 적용될 수 있다. 예로서, 스페이서 층은 폴리이미드일 수 있고, 별개의 방사선-흡수 물질은 카본 블랙일 수 있다. 본 예에서, 별개의 방사선-흡수 물질은 스페이서 층과 리드 사이에 그리고 스페이서 층과 개재성 영역(22) 일부 사이에 결합을 형성하는 레이저 에너지를 흡수한다. 본 예에서, 압축은 각각의 계면에 적용될 수 있는 반면, 적합한 파장에서 레이저 에너지는 계면에 적용된다(즉, 방사선-흡수 물질이 방사선조사됨).
본 명세서에 개시된 유동셀(10')은 종종 합성에 의한 서열분석(sequencing-by-synthesis: SBS), 환식-어레이 서열분석, 결찰에 의한 서열분석, 파이로시퀀싱(pyrosequencing) 등으로 지칭되는 기법을 포함하는, 다양한 서열분석 접근 또는 기술에서 사용될 수 있다. 임의의 이들 기법에 의해, 중합체 코팅(18) 및 부착된 프라이머(들)(24)가 오목부(16)에 존재하고 개재성 영역(22) 상에는 존재하지 않기 때문에, 증폭은 오목부로 국한될 것이다.
일례로서, 합성에 의한 서열분석(SBS) 반응은 Illumina(캘리포니아주 샌디에이고에 소재)로부터의 HiSeq™, HiSeqX™, MiSeq™, MiSeqDX™, MiNISeq™, NovaSeq™, iSeq™, NextSeqDX™, 또는 NextSeq™ 시퀀서 시스템과 같은 시스템 상에서 실행될 수 있다. SBS에서 핵산 주형(즉, 서열분석 주형)을 따라서 핵산 프라이머(예를 들어, 서열분석 프라이머)의 연장은 주형에서의 뉴클레오타이드의 서열을 결정하기 위해 모니터링된다. 근본적 화학 공정은 중합(예를 들어, 중합효소에 의해 촉매됨) 또는 결찰(예를 들어, 리가제 효소에 의해 촉매됨)일 수 있다. 특정 중합효소 기반 SBS 공정에서, 형광 표지된 뉴클레오타이드가 주형 의존적 방식으로 서열분석 프라이머에 첨가되므로(이에 의해 서열분석 프라이머를 연장시킴), 서열분석 프라이머에 첨가된 뉴클레오타이드의 순서 및 유형의 검출은 주형의 서열을 결정하는 데 사용될 수 있다.
서열분석 전에, 증폭 프라이머(24)는 클러스터 생성과 같은 임의의 적합한 방법을 이용하여 증폭되는 서열분석 라이브러리에 노출될 수 있다.
클러스터 생성의 일례에서, 라이브러리 단편은 고-충실도(high-fidelity) DNA 중합효소를 이용하여 3' 연장에 의해 혼성화된 프라이머(24)로부터 복제된다. 본래의 라이브러리 단편이 변성되어, 고정된 복제물을 남긴다. 고정 복제물을 증폭시키기 위해 등온 브리지 증폭이 사용될 수 있다. 예를 들어, 복제된 주형은 인접한, 상보성 프라이머(24)에 혼성화하도록 루프를 형성하고, 중합효소는 2개의 단일 가닥을 형성하도록 변성된 이중 가닥 브리지를 형성하기 위해 복제된 주형을 복제한다. 이들 두 가닥은 루프를 형성하고, 인접한, 상보성 프라이머(24)에 혼성화하고, 다시 연장되어 2개의 새로운 이중 가닥 루프를 형성한다. 공정은 밀집한 클론 클로스터를 생성하기 위해 등온 변성 및 증폭 주기에 의해 각각의 주형 복제물 상에서 반복된다. 이중 가닥 브리지의 각각의 클러스터는 변성된다. 일례에서, 역방향 가닥은 특정 염기 절단에 의해 제거되어, 정방향 주형 폴리뉴클레오타이드 가닥을 남긴다. 클러스터링은 몇몇 주형 가닥의 형성을 초래한다는 것이 이해되어야 한다.
제1 SBS 주기를 개시하기 위해, 1종 이상의 표지된 뉴클레오타이드, DNA 중합효소 등이 유동 통로 등에/유동 통로를 통해 전달될 수 있으며, 여기서 서열분석 프라이머 연장은 표지된 뉴클레오타이드가 주형 가닥에 혼입되도록 야기한다. 이 혼입은 영상화 사건을 통해 검출될 수 있다. 영상화 사건 동안, 발광 시스템(도시하지 않음)은 작용기화된 오목부에 여기광을 제공할 수 있다. 영상화 사건 동안, 청색 및/또는 녹색 여기 파장에 대한 노출로부터 초래되는 패턴화되고 경화된 수지(14')로부터의 임의의 여기(만약에 있는 경우)는 i) 검출 역치 한계 미만이기 때문에 검출되지 않거나, 또는 ii) 패턴화되고 경화된 수지(14')의 낮은 자발형광으로 인해 노이즈로서 구별될 수 있다. 이렇게 해서, 본 명세서에 개시된 패턴화되고 경화된 수지(14')는 검출기에 대해 본질적으로 비가시적(invisible)이다.
일부 예에서, 일단 뉴클레오타이드가 서열분석 프라이머에 첨가되면, 뉴클레오타이드는 추가적인 프라이머 연장을 종결시키는 가역적 종결 특성을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 비블록화제(deblocking agent)가 전달되어 모이어티를 제거할 때까지 후속적 연장이 일어날 수 없도록 가역적 종결자 모이어티를 갖는 뉴클레오타이드 유사체가 서열분석 프라이머에 첨가될 수 있다. 따라서, 가역적 종결을 사용하는 예에 대해, 비블록화 시약은 유동 통로 등에 (검출이 일어나기 전에 또는 후에) 전달될 수 있다.
다양한 유동 전달 단계 사이에 세척(들)이 일어날 수 있다. 이어서, SBS 주기는 n개의 뉴클레오타이드에 의해 서열분석 프라이머를 연장시키기 위해 n회 반복되어, 길이 n의 서열을 검출할 수 있다.
SBS가 상세하게 기재되었지만, 본 명세서에 기재된 유동셀은 게노타이핑을 위해 또는 다른 화학적 및/또는 생물학적 적용에서 다른 서열분석 프로토콜과 함께 이용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 쌍별-말단 서열분석은 게놈 재배열 및 반복 서열 요소뿐만 아니라 유전자 융합 및 신규한 전사체의 검출을 용이하게 한다. 다른 예에서, 본 명세서에 개시된 유동셀은 온-셀(on-cell) 라이브러리 생성을 위해 사용될 수 있다.
도 1, 도 2 및 도 3A 내지 도 3F에 기재된 예는 유동셀 형성에서 실시예 수지 조성물의 사용을 도시하지만, 낮은 자발형광이 요망되는 다른 적용분야에 본 명세서에 개시된 수지 조성물이 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 일례로서, 수지 조성물(14, 14')은 임의의 광학 기반 SBS 기법에서 사용될 수 있다. 다른 예로서, 수지 조성물(14, 14')은 상보성 금속-산화물 반도체(CMOS) 등에서 평면 도파관에서 사용될 수 있다.
본 개시내용을 추가로 설명하기 위해, 실시예를 본 명세서에 제공한다. 이들 실시예는 예시적 목적을 위해 제공하며, 본 개시내용의 범주를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다는 것이 이해되어야 한다.
실시예
실시예 1
수지 조성물의 7가지 예를 제조하였다. 각각의 예는 글리시딜 작용기화된 POSS; 에폭시사이클로헥실 에틸 작용기화된 POSS; 트라이메틸올프로판 트라이글리시딜 에터; 테트라키스(에폭시사이클로헥실 에틸)테트라메틸 사이클로테트라실록산; (에폭시사이클로헥실에틸)메틸실록산과 다이메틸실록산의 공중합체; 1,3-비스[2-(3,4-에폭시사이클로헥실) 에틸] 테트라메틸 다이실록산; 또는 1,3-비스(글리시독시프로필)테트라메틸 다이실록산을 포함하는, 상이한 에폭시 수지 기질을 포함한다. 약 17중량%의 각각의 에폭시 수지 기질을 약 1.2중량%의 총 비교 광개시제/광산 발생제 조합물, 즉, 티옥산트-9-온(ITX)(약 0.34중량%)과 TEGO® PC 1467(Evonik Industries)(약 0.85중량%), 약 1.4중량% 폴리아크릴레이트(BYK®-350), 및 용매(PGMEA)와 각각 혼합하였다. 용매는 조성물의 나머지(약 80%)를 구성한다. 이 광개시제/광산 발생제 조합물은 청색 및 녹색 여기 파장에 노출되는 경우 높은 자발형광을 나타내기 때문에 비교 조합물로 간주한다. 그러나, 다양한 에폭시 수지 기질의 임프린트능력(imprintability)을 입증하기 위해 본 실시예를 수행하였다.
각각의 이들 수지 조성물을 유리 또는 규소 기재 상에서 스핀 코팅에 의해 (약 1분 동안 2200(분당 회전수)rpm에서) 증착시켰다. 증착 후에, 수지 조성물을 약 120℃에서 약 2분 동안 소프트베이크에 노출시켜 PGMEA를 제거하였다. 이어서, 나노임프린트 리소그래피를 이용하여, 증착된 수지 조성물을 임프린팅하였다. 작업 스탬프를 증착 조성물로 압착시키고, LED UV 램프를 이용하여 약 20초 동안 UV 경화에 노출시켰다. 또한 작업 스탬프를 제거한 후에 250℃에서 약 10분 동안 하드 베이킹을 수행하였다.
각각의 수지를 성공적으로 나노임프린팅하였다. 패턴화되고 경화된 수지 중 둘의 SEM 영상을 촬영하였다. SEM 영상은 다른 패턴화되고 경화된 수지를 촬영하지 않았다. 도 4A 및 도 4B에 트라이메틸올프로판 트라이글리시딜 에터 및 테트라키스(에폭시사이클로헥실 에틸)테트라메틸 사이클로테트라실록산으로부터 형성된 패턴화되고 경화된 수지에 대한 영상을 나타낸다. 이들 영상은 유동셀 또는 다른 적합한 적용분야를 위해 적합한 오목부를 형성하기 위해 본 명세서에 개시된 에폭시 수지 기질을 나노임프린팅할 수 있다는 것을 입증한다. 낮은 자발형광은 본 실시예의 비교 광개시제/광산 발생제 조합물이 본 명세서에 개시된 광개시제/광산 발생제 조합물 또는 본 명세서에 개시된 직접 광산 발생제로 대체될 때에 달성될 것으로 여겨진다.
실시예 2
에폭시사이클로헥실 POSS(약 13중량%) 및 글리시딜 POSS(약 4중량%), 광개시제로서 다이페닐(2,4,6-트라이메틸벤조일)포스핀 옥사이드(약 0.34중량%), 광산 발생제로서 TEGO® PC 1467(약 0.85중량%), 및 약 1.4중량% 폴리아크릴레이트(BYK®-350)를 이용하여 제1 본 명세서에 개시된 수지 조성물의 예를 제조하였다. 조성물의 나머지를 구성하는 용매(PGMEA)에서 상기 성분들을 혼합하였다. 제1 수지의 예는 3인치 규소 웨이퍼 상에서 스핀 코팅에 의해 (약 1분 동안 2200 rpm에서) 증착시켰다. 증착 후에, 제1 수지 조성물을 약 120℃에서 약 2분 동안 소프트베이크에 노출시켜 PGMEA를 제거하였다. 이어서, 나노임프린트 리소그래피를 이용하여, 증착된 수지 조성물을 임프린팅하였다. 작업 스탬프를 증착 조성물로 압착시키고, LED UV 램프를 이용하여 수지를 약 20초 동안 UV 경화에 노출시켰다. 또한 작업 스탬프를 제거한 후에 250℃에서 약 10분 동안 하드베이크를 수행하였다. 패턴화되고 경화된 수지의 본래 컬러인 영상의 흑백 표현을 도 5A에 나타낸다.
본 명세서에 개시된 제2 수지 조성물의 예를 제조하였다. 이 수지는 에폭시 수지 기질로서 에폭시사이클로헥실 POSS(약 13중량%) 및 글리시딜 POSS(약 4중량%), 직접 광산 발생제로서 다이아릴아이오도늄 헥사플루오로안티모네이트(Synthos Specialties로부터의 SYLANTO™ 7MS)(약 0.85중량%), 및 약 1.4중량% 폴리아크릴레이트(BYK®-350)를 포함하였다. 조성물의 나머지를 구성하는 용매(PGMEA)에서 상기 성분들을 혼합하였다. 제2 수지의 예를 3인치 규소 웨이퍼 상에서 스핀 코팅에 의해(약 1분 동안 2200 rpm에서) 증착시켰다. 증착 후에, 제2 수지 조성물을 약 120℃에서 약 2분 동안 소프트베이크에 노출시켜, PGMEA를 제거하였다. 이어서, 나노임프린트 리소그래피를 이용하여, 증착된 수지 조성물을 임프린팅하였다. 작업 스탬프를 증착 조성물로 압착시키고, LED UV 램프를 이용하여 수지를 약 20초 동안 UV 경화에 노출시켰다. 또한 작업 스탬프를 제거한 후에 250℃에서 약 10분 동안 하드베이크를 수행하였다. 패턴화되고 경화된 수지의 본래 컬러인 영상의 흑백 표현을 도 5B에 나타낸다.
에폭시사이클로헥실 POSS(약 13중량%) 및 글리시딜 POSS(약 4중량%), 광개시제로서 에틸(2,4,6-트라이메틸벤조일)페닐포스피네이트(약 0.34중량%), 광산 발생제로서 TEGO® PC 1467(약 0.85중량%) 및 약 1.4중량% 폴리아크릴레이트(BYK®-350)를 이용하여 본 명세서에 개시된 제1 수지 조성물의 다른 예를 제조하였다. 조성물의 나머지를 구성하는 용매(PGMEA)에서 상기 성분들을 혼합하였다. 제1 수지의 이런 예를 3인치 규소 웨이퍼 상에서 스핀 코팅에 의해(약 1분 동안 2200rpm에서) 증착시켰다. 증착 후에, 제1 수지 조성물을 약 120℃에서 약 2분 동안 소프트베이크에 노출시켜, PGMEA를 제거하였다. 이어서, 나노임프린트 리소그래피를 이용하여, 증착된 수지 조성물을 임프린팅하였다. 작업 스탬프를 증착 조성물로 압착시키고, LED UV 램프를 이용하여 수지를 약 20초 동안 UV 경화에 노출시켰다. 또한 작업 스탬프를 제거한 후에 250℃에서 약 10분 동안 하드베이크를 수행하였다. 패턴화되고 경화된 수지의 본래 컬러인 영상의 흑백 표현을 도 5C에 나타낸다.
에폭시사이클로헥실 POSS(약 13중량%) 및 글리시딜 POSS(약 4중량%), 광개시제로서 2,2-다이메톡시-2-페닐아세토페논(약 0.34중량%), 광산 발생제로서 TEGO® PC 1467(약 0.85중량%) 및 약 1.4중량% 폴리아크릴레이트(BYK®-350)를 이용하여 본 명세서에 개시된 제1수지 조성물의 또 다른 예를 제조하였다. 조성물의 나머지를 구성하는 용매(PGMEA)에서 상기 성분들을 혼합하였다. 제1 수지의 이런 예를 3인치 규소 웨이퍼 상에서 스핀 코팅에 의해(약 1분 동안 2200rpm에서) 증착시켰다. 증착 후에, 제1 수지 조성물을 약 120℃에서 약 2분 동안 소프트베이크에 노출시켜, PGMEA를 제거하였다. 이어서, 나노임프린트 리소그래피를 이용하여, 증착된 수지 조성물을 임프린팅하였다. 작업 스탬프를 증착 조성물로 압착시키고, LED UV 램프를 이용하여 수지를 약 20초 동안 UV 경화에 노출시켰다. 또한 작업 스탬프를 제거한 후에 250℃에서 약 10분 동안 하드베이크를 수행하였다. 패턴화되고 경화된 수지의 본래 컬러인 영상의 흑백 표현을 도 5D에 나타낸다.
이들 영상은 유동셀 또는 다른 적합한 적용을 위한 적합한 오목부를 형성하기 위해 본 명세서에 개시된 제1 및 제2 수지 조성물의 상이한 예를 나노임프린트할 수 있다는 것을 입증한다. 이들 경화된 수지 및 패턴화된 수지는 또한 청색 및/또는 녹색 여기 파장에 노출되는 경우 낮은 자발형광을 나타낼 것으로 여겨진다.
실시예 3
9종의 수지 조성물을 제조하였다. 조성물 중 셋은 비교예인데(비교 광개시제/광산 발생제 조합물을 포함함), 조성물 중 하나는 ??차 예(비교 광개시제/광산 발생제 조합물과 ??차를 포함)였고, 조성물 중 다섯은 예시적 광개시제/광산 발생제 조합물이었다. 표 1은 다양한 수지의 다양한 성분을 도시한다. 성분을 동일한 양(약 1.4중량%)의 BYK 350 폴리아크릴레이트와 혼합하였다. 각각의 샘플을 PGMEA로 희석시켰고, 따라서 최종 조성물은 약 17중량% 내지 약 22중량%의 수지 조성물 성분(에폭시 수지, 광개시제 및/또는 광산 발생제, ??차(포함된다면), 및 폴리아크릴레이트)을 포함하였고, 나머지는 PGMEA였다.
Figure pct00060
Figure pct00061
각각의 샘플을 규소 웨이퍼 상에 스핀 코팅을 통해 (약 1분 동안 2200rpm에서) 증착시켰다. 증착 후에, 각각의 조성물을 약 120℃에서 약 2분 동안 소프트베이크에 노출시켜 PGMEA를 제거하였다. 이어서, LED UV 램프를 이용하여 각각의 수지 조성물을 약 20초 동안 UV 경화에 노출시켰다. 250℃에서 약 10분 동안 하드베이크를 수행하였다.
각각의 경화된 샘플(비교예, 실시예 및 ??차 예)을 각각 청색 여기 파장 및 녹색 여기 파장에 노출시키고, 고해상도 영상화를 통해 얻어진 자발형광을 측정하였다. 도 6은 비교 수지, ??차 수지 및 실시예 수지 각각에 대한 중위 자발형광 결과를 도시한다. 나타낸 바와 같이, 예시적 수지 실시예 1 내지 5는 비교예 1, 비교예 2, 비교예 3 및 ??차 1에서 사용한 비교 광개시제/광산 발생제 조합물보다 자발형광이 훨씬 더 낮았다.
다른 자발형광 도구를 이용하여 실시예 3의 각각의 샘플을 시험하였다. 결과를 나타내지는 않지만, 도 6에 나타낸 결과와 이런 다른 도구로부터의 결과 사이에 강한 상관관계가 있었다.
각각의 샘플을 또한 규소 웨이퍼 상에 스핀 코팅을 통해 (약 1분 동안 2200rpm에서) 증착시키고, 나노임프린트하였다. 증착 후에, 각각의 조성물을 약 120℃에서 약 2분 동안 소프트베이크에 노출시켜 PGMEA를 제거하고, 이어서, 작업 스탬프를 수지 조성물로 압착시켰다. 이어서, LED UV 램프를 이용하여 각각의 수지 조성물을 약 20초 동안 UV 경화에 노출시켰다. 작업 스탬프의 제거 후에 250℃에서 약 10분 동안 하드베이크를 수행하였다. 각각의 비교예, 실시예 및 ??차 예를 성공적으로 나노임프린팅하였다.
실시예 4
광개시제로서 다이페닐(2,4,6-트라이메틸벤조일)포스핀 옥사이드(TPO)를 이용한 샘플 실시예 5는 실시예3에서 매우 낮은 자발형광을 나타내었다. 이렇게 해서, 상이한 양의 광개시제를 이용하여 본 실시예 수지의 변형을 제조하였다. 에폭시 및 광산 발생제의 양은 동일하게 남아있었다. 실시예 수지 조성물 5A, 5B, 5C 및 5D를 각각 실시예 3에서와 같은 TPO 양의 0.25배, 실시예 3에서와 같은 TPO 양의 0.5배, 실시예 3과 동일한 양의 TPO(즉, 1배의 양), 실시예 3에서와 같은 TPO 양의 2배로 제조하였다. 실시예 3으로부터의 비교예 1 및 비교예 2 수지 제형을 또한 본 실시예에서 사용하였다.
스핀 코팅을 통해 (약 1분 동안 2200rpm에서) 유리 기재 상에 각각의 샘플을 증착시켰다. 증착 후에, 각각의 조성물을 약 120℃에서 약 2분 동안 소프트베이크에 노출시켜, PGMEA를 제거하였다. 이어서, LED UV 램프를 이용하여 각각의 수지 조성물을 약 20초 동안 UV 경화에 노출시켰다. 작업 스탬프의 제거 후에 250℃에서 약 10분 동안 하드베이크를 수행하였다.
각각의 경화된 샘플(비교예 및 실시예 5A 내지 5D)를 각각 청색 여기 파장 및 녹색 여기 파장에 노출시키고, 고해상도 영상화를 통해 얻어진 자발형광을 측정하였다. 도 7은 상이한 양의 TPO로 제형화된 비교예 수지 및 실시예 수지 각각에 대한 중위 자발형광을 도시한다. 나타낸 바와 같이, 실시예 수지 실시예 5A 내지 5D는 비교예 1, 비교예 2에서 사용한 비교예 광개시제/광산 발생제 조합물보다 자발형광이 훨씬 더 낮았다. TPO 양이 증가함에 따라 자발형광은 증가되었지만, 수준은 비교예보다 훨씬 더 적었다.
실시예 수지 조성물 5A 내지 5D는 또한 스핀 코팅을 통해 (약 1분 동안 2200rpm에서) 유리 및 규소 기재 상에 각각 증착시켰고, 나노임프린팅하였다. 증착 후에, 각각의 조성물을 약 120℃에서 약 2분 동안 소프트베이크에 노출시켜, PGMEA를 제거하였고, 이어서, 작업 스탬프를 수지 조성물에 압착시켰다. 이어서, LED UV 램프를 이용하여 각각의 수지 조성물을 약 20초 동안 UV 경화에 노출시켰다. 또한 250℃에서 약 10분 동안 하드베이크를 수행하였다. 실시예 수지 조성물 5A 내지 5D 각각을 각각의 기재 유형 상에 성공적으로 나노임프린팅하였다.
추가적인 언급
앞서 언급한 개념과 이하에 더욱 상세하게 논의하는 추가적인 개념(단, 이러한 개념은 상호 불일치되지 않음)의 모든 조합은 본 명세서에 개시된 본 발명 대상의 부분으로서 상정된다는 것을 이해하여야 한다. 특히, 본 개시내용의 마지막에 나타나는 특허청구된 대상의 모든 조합은 본 명세서에 개시된 본 발명의 대상의 부분인 것으로 상정된다. 또한 참조에 의해 원용되는 임의의 개시내용에 나타날 수 있는 본 명세서에서 경험적으로 사용되는 용어는 본 명세서에 개시된 특정 개념과 가장 일치되는 의미에 따라야 한다는 것을 이해하여야 한다.
본 명세서 전체적으로 "일례", "다른 예", "예" 등에 대한 언급은 예시와 관련하여 기재된 특정 구성요소(예를 들어, 특징, 구조 및/또는 특질)가 본 명세서에 기재한 적어도 하나의 예에 포함되며, 다른 예에 제시될 수도 있고 제시되지 않을 수도 있다는 것을 의미한다. 추가로, 임의의 예에 대해 기재한 요소는 문맥에서 달리 명확하게 표시되지 않는 한, 다양한 예에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
본 명세서에 제공된 범위는, 언급된 범위 및 언급된 범위 내의 임의의 값 또는 하위 범위를, 마치 이러한 값 또는 하위 범위가 분명하게 인용되는 것처럼, 포함한다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 약 380㎚ 내지 약 480㎚의 범위는 약 380㎚ 내지 약 480㎚의 분명하게 열거된 한계뿐만 아니라 개개 값, 예컨대 약 408㎚, 약 445.5㎚ 등, 및 하위 범위, 예컨대 약 425㎚ 내지 약 475㎚ 등을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 더 나아가, "약" 및/또는 "실질적으로" 값을 기재하기 위해 이용할 때, 이들은 언급된 값으로부터의 부수적 변형(최대 +/- 10%)을 포함하는 것을 의미한다.
몇몇 예를 상세하게 기재하였지만, 개시된 예는 변형될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 앞서 언급한 설명은 비제한적인 것으로 간주되어야 한다.

Claims (25)

  1. 수지 조성물로서,
    에폭시 수지 기질;
    2-에틸-9,10-다이메톡시안트라센, 2,2-다이메톡시-2-페닐아세토페논, 2-에톡시-2-페닐아세토페논 및 포스핀 옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 자유 라디칼 광개시제; 및
    광산 발생제를 포함하되;
    상기 수지 조성물은, 경화된 경우, 약 380㎚ 내지 약 480㎚ 범위의 청색 여기 파장 또는 약 510㎚ 내지 약 560㎚ 범위의 녹색 여기 파장에 노출되는 경우 자발형광(autofluorescence)이 낮거나 없는, 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 경화된 수지 조성물은 낮은 자발형광을 갖되, 상기 경화된 수지 조성물이 상기 청색 여기 파장에 노출되는 경우 상기 낮은 자발형광은 25,000 미만의 회색값(grey value)에 부합하는, 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 경화된 수지 조성물은 낮은 자발형광을 갖되, 상기 경화된 수지 조성물이 상기 청색 여기 파장에 노출되는 경우 상기 낮은 자발형광은 5,000 미만의 회색값에 부합하는, 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 경화된 수지 조성물은 낮은 자발형광을 갖되, 상기 경화된 수지 조성물이 상기 녹색 여기 파장에 노출되는 경우 상기 낮은 자발형광은 10,000 미만의 회색값에 부합하는, 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 경화된 수지 조성물은 낮은 자발형광을 갖되, 상기 경화된 수지 조성물이 상기 녹색 여기 파장에 노출되는 경우 상기 낮은 자발형광은 2,500 미만의 회색값에 부합하는, 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 에폭시 수지 기질은 에폭시 작용기화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산; 트라이메틸올프로판 트라이글리시딜 에터; 테트라키스(에폭시사이클로헥실 에틸)테트라메틸 사이클로테트라실록산; (에폭시사이클로헥실에틸)메틸실록산과 다이메틸실록산의 공중합체; 1,3-비스[2-(3,4-에폭시사이클로헥실) 에틸] 테트라메틸 다이실록산; 1,3-비스(글리시독시프로필)테트라메틸 다이실록산; 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 에폭시 물질을 포함하는, 수지 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 상기 에폭시 수지 기질은 2종의 에폭시 작용기화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산의 조합물을 포함하되, 상기 2종의 에폭시 작용기화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산의 조합물은 글리시딜 작용기화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산 및 에폭시사이클로헥실 에틸 작용기화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산을 포함하는, 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 자유 라디칼 광개시제는 포스핀 옥사이드이되, 상기 포스핀 옥사이드는 다이페닐(2,4,6-트라이메틸벤조일)포스핀 옥사이드; 다이페닐(2,4,6-트라이메틸벤조일)포스핀 옥사이드와 2-하이드록시-2-메틸프로피오페논의 배합물; 페닐비스(2,4,6-트라이메틸벤조일)포스핀 옥사이드; 에틸(2,4,6-트라이메틸벤조일)페닐포스피네이트; 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 수지 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 광산 발생제는 N-하이드록시나프탈이미드 트라이플레이트; 혼합된 트라이아릴설포늄 헥사플루오로포스페이트 염; 혼합된 트라이아릴설포늄 헥사플루오로안티모네이트 염; 1-나프틸 다이페닐설포늄 트라이플레이트; 4-페닐티오페닐)다이페닐설포늄 트라이플레이트; 비스-(4-메틸페닐)아이오도늄 헥사플루오로포스페이트; 비스(4-tert-뷰틸페닐)아이오도늄 헥사플루오로포스페이트; (2-메틸페닐)(2,4,6-트라이메틸페닐)아이오도늄 트라이플레이트; 비스(2,4,6-트라이메틸페닐)아이오도늄 트라이플레이트; 비스-(4-데데실페닐)아이오도늄 헥사플루오로안티모네이트 염; 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 수지 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 상기 다크 ??차(dark quencher) 또는 전자 억셉터(electron acceptor)를 더 포함하는, 수지 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 상기 자유 라디칼 광개시제 및 상기 광산 발생제는 함께 약 1중량% 내지 약 10중량% 범위의 양으로 존재하는, 수지 조성물.
  12. 제1항에 있어서, 폴리아크릴레이트 및 프로필렌 글리콜 모노메틸에터 아세테이트를 더 포함하는, 수지 조성물.
  13. 제1항에 있어서, 상기 에폭시 수지 기질은 아크릴레이트 및 실록산을 포함하는 자유 라디칼 경화성 수지 성분을 더 포함하는, 수지 조성물.
  14. 수지 조성물로서,
    적어도 2종의 상이한 에폭시 작용기화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산을 포함하는, 에폭시 수지 기질; 및
    직접 광산 발생제(direct photoacid generator)를 포함하되,
    상기 수지 조성물은, 경화된 경우, 약 380㎚ 내지 약 480㎚ 범위의 청색 여기 파장 또는 약 510㎚ 내지 약 560㎚ 범위의 녹색 여기 파장에 노출되는 경우 자발형광이 낮거나 없는, 수지 조성물.
  15. 제14항에 있어서, 상기 직접 광산 발생제는 다이아릴아이오도늄 헥사플루오로포스페이트, 다이아릴아이오도늄 헥사플루오로안티모네이트, 및 (쿠멘)사이클로펜타다이엔일아이론 (II) 헥사플루오로포스페이트로 이루어진 군으로부터 선택되는, 수지 조성물.
  16. 제14항에 있어서, 상기 적어도 2종의 상이한 에폭시 작용기화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산은 글리시딜 작용기화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산 및 에폭시사이클로헥실 에틸 작용기화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산을 포함하는, 수지 조성물.
  17. 유동셀(flow cell)로서,
    기재; 및
    상기 기재 상의 패턴화되고 경화된 수지(cured, patterned resin)로서, 개재성 영역(interstitial region)에 의해 분리되는 오목부(depression)를 포함하고, 수지 조성물로부터 형성된, 상기 패턴화되고 경화된 수지를 포함하되, 상기 수지 조성물은,
    에폭시 수지 기질; 및
    2-에틸-9,10-다이메톡시안트라센, 2,2-다이메톡시-2-페닐아세토페논, 2-에톡시-2-페닐아세토페논 및 포스핀 옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 자유 라디칼 광개시제; 및
    광산 발생제
    를 포함하고,
    상기 패턴화되고 경화된 수지는 약 380㎚ 내지 약 480㎚ 범위의 청색 여기 파장 또는 약 510㎚ 내지 약 560㎚ 범위의 녹색 여기 파장에 노출되는 경우 자발형광이 낮거나 없는, 유동셀.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 오목부에서의 중합체 코팅; 및
    상기 중합체 코팅에 접합된 프라이머
    를 더 포함하는, 유동셀.
  19. 제17항에 있어서, 상기 패턴화되고 경화된 수지는 낮은 자발형광을 갖되, 상기 경화된 수지 조성물이 상기 청색 여기 파장에 노출되는 경우 상기 낮은 자발형광은 5,000 미만의 회색값에 부합하는, 유동셀.
  20. 제17항에 있어서, 상기 패턴화되고 경화된 수지는 낮은 자발형광을 갖되, 상기 경화된 수지 조성물이 상기 녹색 여기 파장에 노출되는 경우 상기 낮은 자발형광은 2,500 미만의 회색값에 부합하는, 유동셀.
  21. 제17항에 있어서, 상기 에폭시 수지 기질은 에폭시 작용기화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산; 트라이메틸올프로판 트라이글리시딜 에터; 테트라키스(에폭시사이클로헥실 에틸)테트라메틸 사이클로테트라실록산; (에폭시사이클로헥실에틸)메틸실록산과 다이메틸실록산의 공중합체; 1,3-비스[2-(3,4-에폭시사이클로헥실) 에틸] 테트라메틸 다이실록산; 1,3-비스(글리시독시프로필)테트라메틸 다이실록산; 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 에폭시 물질을 포함하는, 유동셀.
  22. 제21항에 있어서, 상기 에폭시 수지 기질은 2종의 에폭시 작용기화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산의 조합물을 포함하되, 상기 2종의 에폭시 작용기화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산의 상기 조합물은 글리시딜 작용기화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산 및 에폭시사이클로헥실 에틸 작용기화된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산을 포함하는, 유동셀.
  23. 제17항에 있어서, 상기 자유 라디칼 광개시제는 상기 포스핀 옥사이드이되, 상기 포스핀 옥사이드는 다이페닐(2,4,6-트라이메틸벤조일)포스핀 옥사이드; 다이페닐(2,4,6-트라이메틸벤조일)포스핀 옥사이드와 2-하이드록시-2-메틸프로피오페논의 배합물; 페닐비스(2,4,6-트라이메틸벤조일)포스핀 옥사이드; 에틸(2,4,6-트라이메틸벤조일)페닐포스피네이트; 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 유동셀.
  24. 제17항에 있어서, 상기 광산 발생제는 N-하이드록시나프탈이미드 트라이플레이트; 혼합된 트라이아릴설포늄 헥사플루오로포스페이트 염; 혼합된 트라이아릴설포늄 헥사플루오로안티모네이트 염; 1-나프틸 다이페닐설포늄 트라이플레이트; 4-페닐티오페닐)다이페닐설포늄 트라이플레이트; 비스-(4-메틸페닐)아이오도늄 헥사플루오로포스페이트; 비스(4-tert-뷰틸페닐)아이오도늄 헥사플루오로포스페이트; (2-메틸페닐)(2,4,6-트라이메틸페닐)아이오도늄 트라이플레이트; 비스(2,4,6-트라이메틸페닐)아이오도늄 트라이플레이트; 비스-(4-데데실페닐)아이오도늄 헥사플루오로안티모네이트 염; 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 유동셀.
  25. 유동셀의 제조 방법으로서,
    수지 조성물을 기재 상에 증착시키는 단계로서, 상기 수지 조성물은,
    에폭시 수지 기질;
    2-에틸-9,10-다이메톡시안트라센, 2,2-다이메톡시-2-페닐아세토페논, 2-에톡시-2-페닐아세토페논 및 포스핀 옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 자유 라디칼 광개시제; 및
    광산 발생제
    를 포함하는, 상기 증착시키는 단계;
    작업 스탬프를 이용하여, 상기 증착된 수지 조성물을 나노임프린팅하는 단계; 및
    상기 증착된 수지 조성물을 경화시켜, 패턴화되고 경화된 수지를 형성하는 단계를 포함하되;
    상기 패턴화되고 경화된 수지는 약 380㎚ 내지 약 480㎚ 범위의 청색 여기 파장 또는 약 510㎚ 내지 약 560㎚ 범위의 녹색 여기 파장에 노출되는 경우 자발형광이 낮거나 자발형광이 없는, 유동셀의 제조 방법.
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