KR20230078592A - 플로우 셀 및 이의 제조 방법 - Google Patents

플로우 셀 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR20230078592A
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상키 홍
루이스 제이. 크래프트
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일루미나, 인코포레이티드
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Abstract

예시적인 플로우 셀은 투명 베이스 지지체; 상기 투명 베이스 지지체 위의 패턴화된 희생층; 및 패턴화된 희생층 위의 투명층을 포함하는 다층 스택을 포함한다. 플로우 셀은 투명층의 상이한 부분들 위의 제1 및 제2 기능화 층들 - 제1 및 제2 기능화 층들 중 적어도 하나는 패턴화된 희생층의 패턴과 정렬됨 -; 및 제1 및 제2 기능화 층에 각각 부착된 제1 및 제2 프라이머 세트들을 추가로 포함한다.

Description

플로우 셀 및 이의 제조 방법
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2020년 9월 29일자로 출원된 미국 가출원 제63/084,986호의 이득을 주장하며, 이의 내용은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.
서열 목록의 참조
EFS 웹을 통해 본원에 제출된 서열 목록은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다. 파일명은 ILI205BPCT_IP-2037-PCT_Sequence_Listing_ST25.txt이고, 파일 크기는 558 바이트이며, 파일의 작성일은 2021년 9월 23일이다.
핵산을 시퀀싱하기 위한 일부 이용 가능한 플랫폼은 합성에 의한 시퀀싱(sequencing-by-synthesis) 접근법을 이용한다. 이러한 접근법으로, 초기 가닥(nascent strand)이 합성되고, 성장하는 가닥에 대한 각각의 단량체(예를 들어, 뉴클레오티드)의 첨가가 광학적으로 및/또는 전자적으로 검출된다. 주형 가닥이 초기 가닥의 합성을 유도하기 때문에, 합성 중에 성장 가닥에 첨가된 일련의 뉴클레오티드 단량체로부터 주형 DNA의 서열을 추론할 수 있다. 일부 예에서, 정방향 가닥이 시퀀싱되고 제거된 다음에, 역방향 가닥이 구축되고 시퀀싱되는, 순차적 페어드 엔드(paired-end) 시퀀싱이 사용될 수 있다. 다른 예에서, 정방향 가닥 및 역방향 가닥이 동시에 시퀀싱되는 동시 페어드 엔드 시퀀싱이 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 제1 양태는 플로우 셀이고, 플로우 셀은 투명 베이스 지지체, 투명 베이스 지지체 위의 패턴화된 희생층, 및 패턴화된 희생층 위의 투명층을 포함하는 다층 스택; 투명층의 상이한 부분들 위의 제1 및 제2 기능화 층들 - 제1 및 제2 기능화 층들 중 적어도 하나는 패턴화된 희생층의 패턴과 정렬됨 -; 및 제1 및 제2 기능화 층에 각각 부착된 제1 및 제2 프라이머 세트들을 포함한다.
제1 양태의 예에서, 제1 및 제2 기능화 층들은 투명층의 표면 상의 각각 제1 및 제2 기능화 패드들이다.
제1 양태의 예는 투명층에 한정된 함몰부를 추가로 포함하고, 제1 및 제2 기능화 층들은 함몰부의 상이한 부분들 상에 위치된다.
제1 양태의 임의의 특징부들은 임의의 바람직한 방식으로 함께 조합될 수 있고/있거나 본 명세서에 개시된 예들 중 임의의 것과 조합되어, 예를 들어, 동시 페어드 엔드 시퀀싱을 위한 플로우 셀을 포함하는 본 개시내용에 설명된 바와 같은 이득을 달성할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
본 명세서에 개시된 제2 양태는 방법이고 방법은 투명 베이스 지지체 위에 위치된 희생층 위에 위치된 패턴화된 수지층을 포함하는 다층 스택을 선택적으로 에칭하고, 그럼으로써 상기 투명 베이스 지지체의 일부분 및 상기 희생층의 일부분을 노출시키는 단계; 다층 스택을 이용하여 투명 베이스 지지체의 일부분을 통해 네거티브 포토레지스트를 현상하여 다층 스택의 사전결정된 영역에서 불용성 네거티브 포토레지스트를 한정하는 단계; 및 투명 베이스 지지체 위에 제1 및 제2 기능화 층들을 도포하는 단계를 포함하고, 불용성 네거티브 포토레지스트는 i) 제1 기능화 층의 도포 동안 존재하고 제2 기능화 층의 도포 이전에 제거되거나, 또는 ii) 제2 기능화 층의 도포 동안 존재하고 제1 기능화 층의 도포 이후에 현상된다.
제2 양태의 예에서, 다층 스택을 선택적으로 에칭하기 이전에, 방법은 투명 베이스 지지체 위에 위치된 희생층 위에 위치된 수지층을 임프린팅하여 스텝 부분에 의해 한정되는 깊은 부분 및 얕은 부분을 포함하는 패턴화된 수지층을 형성하는 단계를 추가로 포함한다.
일 예에서, 투명 베이스 지지체의 부분은 깊은 부분에서 노출되고; 희생층의 부분은 얕은 부분에서 노출되고; 다층 스택을 활용하여 네거티브 포토레지스트를 현상하는 단계는: 다층 스택 위에 네거티브 포토레지스트를 도포하는 단계; 네거티브 포토레지스트를 투명 베이스 지지체의 부분을 통해 광에 노출시켜 깊은 부분에서 불용성 네거티브 포토레지스트를 한정하는 단계; 및 가용성 네거티브 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함한다.
제2 양태의 예에서, 방법은 얕은 부분에서 노출된 희생층의 부분을 에칭하고, 그럼으로써 투명 베이스 지지체의 제2 부분을 노출시키는 단계를 추가로 포함하고, 제1 기능화 층의 도포는 투명 베이스 지지체의 제2 부분 위에 있고; 방법은: 불용성 네거티브 포토레지스트를 제거하여 깊은 부분에서 투명 베이스 지지체의 부분을 다시 노출시키는 단계; 및 깊은 부분에서 다시 노출된 투명 베이스 지지체의 부분 위에 제2 기능화 층을 도포하는 단계를 추가로 포함한다. 일 예에서, 방법은 제1 및 제2 기능화 층들에 각각의 프라이머 세트들을 부착시키는 단계를 포함한다. 다른 예에서, 제1 기능화 층의 도포 및 불용성 네거티브 포토레지스트의 제거 이전에, 방법은 불용성 네거티브 포토레지스트 및 다층 스택 위에 실란화된 층을 도포하는 단계를 추가로 포함하고; 불용성 네거티브 포토레지스트의 제거는 제1 기능화 층의 도포 이전에 일어나고, 불용성 네거티브 포토레지스트 위의 실란화된 층을 제거하고; 제1 기능화 층은 다층 스택 위의 실란화된 층에 선택적으로 부착된다. 이 예는 추가로 제2 기능화 층의 도포 이전에 깊은 부분에서 다시 노출된 투명 베이스 지지체의 부분 위에 제2 실란화된 층을 도포하는 단계를 추가로 포함한다. 이 예는 패턴화된 수지층 및 제1 기능화 층 및 그 위의 제2 기능화 층을 리프트 오프하는 단계; 및 희생층을 에칭하여 투명 베이스 지지체의 간극 영역들을 노출시키는 단계를 추가로 포함한다. 또 다른 예에서, 제1 기능화 층은 또한 불용성 네거티브 포토레지스트 및 패턴화된 수지층 위에 도포되고; 불용성 네거티브 포토레지스트의 제거는 제1 기능화 층의 일부분을 제거하고; 방법은 패턴화된 수지층 및 제1 기능화 층 및 그 위의 제2 기능화 층을 리프트 오프하는 단계; 및 희생층을 에칭하여 투명 베이스 지지체의 간극 영역들을 노출시키는 단계를 추가로 포함한다. 또 다른 예에서, 다층 스택은 패턴화된 수지층과 희생층 사이에 위치된 리프트 오프 층을 추가로 포함하고; 패턴화된 수지층은 다층 스택의 선택적 에칭 동안 제거되고; 제1 기능화 층은 또한 불용성 네거티브 포토레지스트 및 리프트 오프 층 위에 도포되고; 불용성 네거티브 포토레지스트의 제거는 제1 기능화 층의 일부분을 제거하고; 방법은 리프트 오프 층 및 제1 기능화 층 및 그 위의 제2 기능화 층을 리프트 오프하는 단계; 및 희생층을 에칭하여 투명 베이스 지지체의 간극 영역들을 노출시키는 단계를 추가로 포함한다.
다른 예에서, 투명 베이스 지지체의 부분은 깊은 부분에서 노출되고; 희생층의 부분은 얕은 부분에서 노출되고; 다층 스택을 활용하여 네거티브 포토레지스트를 현상하기 전에 제1 기능화 층이 다층 스택 위에 도포된다. 일 예에서, 다층 스택을 활용하여 네거티브 포토레지스트를 현상하는 단계는 제1 기능화 층 위에 네거티브 포토레지스트를 도포하는 단계; 네거티브 포토레지스트를 투명 베이스 지지체의 부분을 통해 광에 노출시켜 깊은 부분에서 불용성 네거티브 포토레지스트를 한정하는 단계; 및 가용성 네거티브 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함한다. 일 예에서, 방법은 제1 기능화 층 및 얕은 부분의 희생층을 에칭하고, 그럼으로써 얕은 부분에서 투명 베이스 지지체의 제2 부분을 노출시키는 단계를 추가로 포함하고; 제2 기능화 층의 도포는 투명 베이스 지지체의 제2 부분 및 불용성 네거티브 포토레지스트 위에 있고; 방법은 불용성 네거티브 포토레지스트 및 그 위의 제2 기능화 층을 제거하는 단계를 추가로 포함한다. 일 예는 제1 및 제2 기능화 층들에 각각의 프라이머 세트들을 부착시키는 단계를 추가로 포함한다. 다른 예는 패턴화된 수지층 및 제1 기능화 층 및 그 위의 제2 기능화 층을 리프트 오프하는 단계; 및 희생층을 에칭하여 투명 베이스 지지체의 간극 영역들을 노출시키는 단계를 추가로 포함한다.
제2 양태의 임의의 특징은 임의의 바람직한 방법으로 함께 조합될 수 있음을 이해해야 한다. 더욱이, 제1 양태 및/또는 제2 양태의 특징들의 임의의 조합은, 예를 들어 다양한 플로우 셀 표면을 패턴화하기 위한 단순화된 방법을 비롯한, 본 개시 내용에 기술된 바와 같은 이점들을 달성하기 위해 본 명세서에 개시된 임의의 예와 함께 사용될 수 있고/있거나 조합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에 개시된 제3 양태는 방법이고, 방법은 다층 스택을 제공하는 단계 - 다층 스택은: 투명 베이스 지지체; 투명 베이스 지지체 위의 희생층 - 희생층은 투명 베이스 지지체가 노출되는 제2 기능화된 영역 패턴을 한정함 -; 희생층 및 투명 베이스 지지체의 제2 기능화된 영역 패턴 위의 투명층; 및 투명층 위의 제2 희생층 - 제2 희생층은 투명층이 노출된 제1 기능화된 영역 패턴을 한정함 -을 포함하고, 제1 기능화된 영역 패턴은 i) 제2 기능화된 영역 패턴의 일부분과 중첩되거나 또는 ii) 제2 기능화된 영역 패턴에 인접함 -; 다층 스택을 활용하여 투명 베이스 지지체를 통해 포지티브 포토레지스트를 현상하여 다층 스택의 사전결정된 영역에서 불용성 포지티브 포토레지스트를 한정하는 단계; 제2 희생층을 활용하여 제1 기능화된 영역 패턴에 대응하는 제1 기능화된 영역을 한정하는 단계; 및 불용성 포지티브 포토레지스트를 활용하여 제2 기능화된 영역 패턴에 적어도 부분적으로 대응하는 제2 기능화된 영역을 한정하는 단계를 포함한다.
제3 양태의 예에서, 제2 희생층을 활용하여 제1 기능화된 영역을 한정하는 단계는: 제2 희생층 및 제1 기능화된 영역 패턴의 투명층 위에 제1 기능화 층을 도포하는 단계; 및 제2 희생층 및 그 위의 제1 기능화 층을 리프트 오프하는 단계를 포함한다.
일 예에서, 제1 기능화된 영역 패턴은 제2 기능화된 영역 패턴의 부분과 중첩되고; 다층 스택을 활용하여 포지티브 포토레지스트를 현상하는 단계는 제2 희생층이 리프트 오프되고 제1 기능화 층이 한정된 이후에 수행되고; 다층 스택을 활용하여 포지티브 포토레지스트를 현상하는 단계는: 투명층 및 제1 기능화된 영역 위에 포지티브 포토레지스트를 도포하는 단계; 포지티브 포토레지스트를 투명 베이스 지지체를 통해 광에 노출시키고, 그럼으로써 제2 기능화된 영역 패턴 위에 놓인 포지티브 포토레지스트의 부분들이 가용성이 되고, 희생층 위에 놓인 포지티브 포토레지스트의 부분들이 불용성 포지티브 포토레지스트를 한정하게 하는 단계를 포함하고; 방법은 가용성 포지티브 포토레지스트를 제거하여 제1 기능화된 영역 및 제2 기능화된 영역 패턴의 제2 부분 위에 놓인 투명층의 일부분을 드러내는 단계를 추가로 포함하고; 불용성 포지티브 포토레지스트를 활용하여 제2 기능화된 영역을 한정하는 단계는: 불용성 포지티브 포토레지스트 및 투명층의 드러난 부분 위에 제2 기능화 층을 도포하는 단계; 및 불용성 포지티브 포토레지스트 및 그 위의 제2 기능화 층을 리프트 오프하는 단계를 포함한다. 일 예는 제1 및 제2 기능화 층들에 각각의 프라이머 세트들을 부착시키는 단계를 추가로 포함한다.
다른 예에서, 제1 기능화된 영역 패턴은 제2 기능화된 영역 패턴에 인접하고; 다층 스택을 활용하여 포지티브 포토레지스트를 현상하는 단계는 제2 희생층이 리프트 오프되고 제1 기능화 층인 한정된 이후에 수행되고; 다층 스택을 활용하여 포지티브 포토레지스트를 현상하는 단계는: 투명층 및 제1 기능화된 영역 위에 포지티브 포토레지스트를 도포하는 단계; 포지티브 포토레지스트를 투명 베이스 지지체를 통해 광에 노출시키고, 그럼으로써 제2 기능화된 영역 패턴 위에 놓인 포지티브 포토레지스트는 가용성이 되고, 희생층 위에 놓인 포지티브 포토레지스트는 불용성 포지티브 포토레지스트를 한정하게 하는 단계를 포함하고; 방법은 가용성 포지티브 포토레지스트를 제거하여 제2 기능화된 영역 패턴 위에 놓인 투명층의 일부분을 드러내는 단계를 추가로 포함하고; 불용성 포지티브 포토레지스트를 활용하여 제2 기능화된 영역을 한정하는 단계는: 불용성 포지티브 포토레지스트 및 투명층의 드러난 부분 위에 제2 기능화 층을 도포하는 단계; 및 불용성 포지티브 포토레지스트 및 그 위의 제2 기능화 층을 리프트 오프하는 단계를 포함한다. 일 예는 제1 및 제2 기능화 층들에 각각의 프라이머 세트들을 부착시키는 단계를 추가로 포함한다.
제3 양태의 예에서, 제1 기능화된 영역 패턴은 제2 기능화된 영역 패턴의 부분과 중첩되고; 제2 희생층을 활용하여 제1 기능화된 영역을 한정하는 단계는: 제2 희생층 및 제1 기능화된 영역 패턴의 투명층 위에 제1 포지티브 포토레지스트를 도포하는 단계; 제1 포지티브 포토레지스트를 투명 베이스 지지체를 통해 광에 노출시키고, 그럼으로써 제1 기능화된 영역 패턴 위에 놓인 포지티브 포토레지스트의 부분들은 가용성이 되고, 제2 희생층 위에 놓인 포지티브 포토레지스트의 부분들은 제1 불용성 포지티브 포토레지스트를 한정하게 하는 단계; 가용성 포지티브 포토레지스트를 제거하여 제1 기능화된 영역 패턴의 투명층의 일부분을 드러내는 단계; 제1 불용성 포지티브 포토레지스트 및 제1 기능화된 영역 패턴의 투명층 위에 제1 기능화 층을 도포하는 단계; 제1 불용성 포지티브 포토레지스트 및 그 위의 제1 기능화 층을 리프트 오프하는 단계; 및 제2 희생층을 습식 에칭하는 단계를 포함한다. 일 예에서, 다층 스택을 활용하여 포지티브 포토레지스트를 현상하는 단계는 제2 희생층이 리프트 오프되고 제1 기능화 층이 한정된 이후에 수행되고; 다층 스택을 활용하여 포지티브 포토레지스트를 현상하는 단계는: 투명층 및 제1 기능화된 영역 위에 포지티브 포토레지스트를 도포하는 단계; 포지티브 포토레지스트를 투명 베이스 지지체를 통해 광에 노출시키고, 그럼으로써 제2 기능화된 영역 패턴 위에 놓인 포지티브 포토레지스트의 부분들이 가용성이 되고, 희생층 위에 놓인 포지티브 포토레지스트의 부분들이 불용성 포지티브 포토레지스트를 한정하게 하는 단계를 포함하고; 방법은 가용성 포지티브 포토레지스트를 제거하여 제1 기능화된 영역 및 제2 기능화된 영역 패턴의 제2 부분 위에 놓인 투명층의 일부분을 드러내는 단계를 추가로 포함하고; 불용성 포지티브 포토레지스트를 활용하여 제2 기능화된 영역을 한정하는 단계는: 불용성 포지티브 포토레지스트 및 투명층의 드러난 부분 위에 제2 기능화 층을 도포하는 단계; 및 불용성 포지티브 포토레지스트 및 그 위의 제2 기능화 층을 리프트 오프하는 단계를 포함한다. 일 예는 제1 및 제2 기능화 층들에 각각의 프라이머 세트들을 부착시키는 단계를 추가로 포함한다.
제3 양태의 임의의 특징은 임의의 바람직한 방법으로 함께 조합될 수 있음을 이해해야 한다. 더욱이, 제1 양태 및/또는 제2 양태 및/또는 제3 양태의 특징들의 임의의 조합은, 예를 들어 다양한 플로우 셀 표면을 패턴화하기 위한 단순화된 방법을 비롯한, 본 개시 내용에 기술된 바와 같은 이점들을 달성하기 위해 본 명세서에 개시된 임의의 예와 함께 사용될 수 있고/있거나 조합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에 개시된 제4 양태는 방법이고, 방법은 다층 스택을 제공하는 단계 - 다층 스택은: 투명 베이스 지지체; 투명 베이스 지지체 위의 희생층 - 희생층은 투명 베이스 지지체가 노출된 제1 기능화된 영역 패턴을 한정함 -; 희생층 및 제1 기능화된 영역 패턴의 투명 베이스 지지체 위의 투명층; 및 투명층 위의 제2 희생층 - 제2 희생층은 투명층이 노출되는 제2 기능화된 영역 패턴을 한정함 -을 포함하고, 제2 기능화된 영역 패턴의 제1 부분은 제1 기능화된 영역 패턴과 중첩됨 -; 다층 스택을 활용하여 포지티브 포토레지스트를 투명 베이스 지지체를 통해 현상하여 다층 스택의 사전결정된 영역에 불용성 포지티브 포토레지스트를 한정하는 단계; 불용성 포지티브 포토레지스트를 활용하여 제1 기능화된 영역 패턴에 대응하는 제1 기능화된 영역을 한정하는 단계; 및 제2 희생층을 활용하여 제2 기능화된 영역 패턴의 제2 부분에 대응하는 제2 기능화된 영역을 한정하는 단계를 포함한다.
제4 양태의 예에서, 다층 스택을 활용하여 포지티브 포토레지스트를 현상하는 단계는: 제2 기능화된 영역 패턴의 투명층 및 제2 희생층 위에 포지티브 포토레지스트를 도포하는 단계; 및 포지티브 포토레지스트를 투명 베이스 지지체를 통해 광에 노출시키고, 그럼으로써 제1 기능화된 영역 패턴 위에 놓인 포지티브 포토레지스트의 부분들은 가용성이 되고, 희생층 위에 놓인 포지티브 포토레지스트의 부분들은 불용성 포지티브 포토레지스트를 한정하게 하는 단계를 포함하고; 방법은 가용성 포지티브 포토레지스트를 제거하여 제2 기능화된 영역 패턴의 제1 부분 제1 기능화된 영역 패턴과 중첩되는 투명층의 일부분을 드러내는 단계를 추가로 포함하고; 불용성 포지티브 포토레지스트를 활용하여 제1 기능화된 영역을 한정하는 단계는: 불용성 포지티브 포토레지스트 및 투명층의 드러난 부분 위에 제1 기능화 층을 도포하는 단계; 및 불용성 포지티브 포토레지스트 및 그 위의 제1 기능화 층을 리프트 오프하는 단계를 포함한다. 일 예에서, 제2 희생층을 활용하여 제2 기능화된 영역을 한정하는 단계는: 제2 희생층 및 제2 기능화된 영역 패턴의 제2 부분의 투명층 위에 제2 기능화 층을 도포하는 단계; 및 제2 희생층 및 그 위의 제2 기능화 층을 리프트 오프하는 단계를 포함한다. 일 예에서, 포지티브 포토레지스트의 도포 이전에, 방법은 제2 기능화된 영역 패턴에서 노출된 투명층을 건식 에칭하여 함몰부를 형성하는 단계를 추가로 포함하고; 제1 및 제2 기능화된 영역들은 함몰부에 형성된다.
제4 양태의 임의의 특징은 임의의 바람직한 방법으로 함께 조합될 수 있음을 이해해야 한다. 더욱이, 제1 양태 및/또는 제2 양태 및/또는 제3 양태 및/또는 제4 양태의 특징들의 임의의 조합은, 예를 들어 다양한 플로우 셀 표면을 패턴화하기 위한 단순화된 방법을 비롯한, 본 개시 내용에 기술된 바와 같은 이점들을 달성하기 위해 본 명세서에 개시된 임의의 예와 함께 사용될 수 있고/있거나 조합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에 개시된 제5 양태는 방법이고, 방법은 다층 스택을 제공하는 단계 - 다층 스택은: 투명 베이스 지지체; 투명 베이스 지지체 위의 희생층 - 희생층은 투명 베이스 지지체가 노출되는 제2 기능화된 영역 패턴을 한정함 -; 희생층 및 제2 기능화된 영역 패턴의 투명 베이스 지지체 위의 투명층; 및 투명층 위의 제2 희생층 - 제2 희생층은 투명층이 노출되는 제1 기능화된 영역 패턴을 한정함 -을 포함하고, 제1 기능화된 영역 패턴의 제1 부분은 제2 기능화된 영역 패턴과 중첩됨 -; 다층 스택을 활용하여 투명 베이스 지지체를 통해 네거티브 포토레지스트를 현상하여 다층 스택의 사전결정된 영역에 불용성 네거티브 포토레지스트를 한정하는 단계; 불용성 네거티브 포토레지스트를 활용하여 제1 기능화된 영역 패턴의 제2 부분에 대응하는 제1 기능화된 영역을 한정하는 단계; 및 제2 희생층을 활용하여 제2 기능화된 영역 패턴에 대응하는 제2 기능화된 영역을 한정하는 단계를 포함한다.
제5 양태의 예에서, 다층 스택을 활용하여 네거티브 포토레지스트를 현상하기 이전에, 방법은 제1 기능화된 영역 패턴에서 투명층을 건식 에칭하고, 그럼으로써 희생층의 일부분 및 제2 기능화된 영역 패턴에서 투명 베이스 지지체의 일부분을 노출시키는 단계를 추가로 포함한다.
일 예에서, 다층 스택을 활용하여 네거티브 포토레지스트를 현상하는 단계는: 희생층의 부분 및 제2 기능화된 영역 패턴의 투명 베이스 지지체의 부분 위에 네거티브 포토레지스트를 도포하는 단계; 네거티브 포토레지스트를 투명 베이스 지지체를 통해 광에 노출시키고, 그럼으로써 제2 기능화된 영역 패턴 위에 놓인 네거티브 포토레지스트의 부분들은 불용성 네거티브 포토레지스트를 한정하고, 희생층 위에 놓인 네거티브 포토레지스트의 부분들은 가용성이 되게 하는 단계를 포함하고; 방법은 가용성 네거티브 포토레지스트를 제거하여 희생층의 부분 및 제2 희생층을 드러내는 단계를 추가로 포함하고; 불용성 네거티브 포토레지스트를 활용하여 제1 기능화된 영역을 한정하는 단계는: 희생층의 부분을 제거하여 제1 기능화된 영역 패턴의 제2 부분에 대응하는 투명 베이스 지지체의 제2 부분을 노출시키는 단계; 불용성 네거티브 포토레지스트 및 투명 베이스 지지체의 제2 부분 위에 제1 기능화 층을 도포하는 단계; 및 불용성 네거티브 포토레지스트 및 그 위의 제1 기능화 층을 리프트 오프하는 단계를 포함한다. 일 예에서, 불용성 네거티브 포토레지스트를 리프트 오프하는 단계는 제2 기능화된 영역 패턴에서 투명 베이스 지지체를 드러내고; 제2 희생층을 활용하여 제2 기능화된 영역을 한정하는 단계는 제2 희생층이 제 위치에 있는 동안 제2 기능화된 영역 패턴에서 투명 베이스 지지체 위에 제2 기능화 층을 도포하는 단계를 포함한다. 제5 양태의 예는 희생층, 및 투명층, 제2 희생층, 및 그 위의 제1 기능화 층을 리프트 오프하는 단계를 추가로 포함한다.
제5 양태의 임의의 특징은 임의의 바람직한 방법으로 함께 조합될 수 있음을 이해해야 한다. 더욱이, 제1 양태 및/또는 제2 양태 및/또는 제3 양태 및/또는 제4 양태 및/또는 제5 양태의 특징들의 임의의 조합은, 예를 들어 다양한 플로우 셀 표면을 패턴화하기 위한 단순화된 방법을 비롯한, 본 개시 내용에 기술된 바와 같은 이점들을 달성하기 위해 본 명세서에 개시된 임의의 예와 함께 사용될 수 있고/있거나 조합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에 개시된 제6 양태는 방법이고, 방법은 다층 스택의 수지층을 임프린팅하여 제1 높이를 갖는 제1 영역 및 제1 높이보다 낮은 제2 높이를 갖는 제2 영역을 포함하는 다중-높이의 볼록한 영역을 형성하는 단계 - 다층 스택은 투명 베이스 지지체 위의 희생층 위의 수지층을 포함함 -; 다중-높이의 볼록한 영역 주위의 다층 스택의 부분들을 선택적으로 에칭하여 투명 베이스 지지체의 일부분을 노출시키는 단계; 다층 스택을 활용하여 투명 베이스 지지체를 통해 네거티브 포토레지스트를 현상하여 투명 베이스 지지체의 부분에서 불용성 네거티브 포토레지스트를 한정하는 단계; 다중-높이의 볼록한 영역을 선택적으로 에칭하여 수지층 및 다중-높이의 볼록한 영역의 제2 영역 아래에 놓인 희생층의 일부분을 제거하고, 그럼으로써 투명 베이스 지지체의 제2 부분을 노출시키게 하고, 투명 베이스 지지체의 제3 부분은 희생층의 나머지 부분에 의해 커버된 상태가 유지되게 하는 단계; 투명 베이스 지지체의 제2 부분 위에 제1 기능화 층을 도포하는 단계; 희생층의 나머지 부분을 제거하여 투명 베이스 지지체의 제3 부분을 노출시키는 단계; 및 투명 베이스 지지체의 제3 부분 위에 제2 기능화 층을 도포하는 단계를 포함한다.
제6 양태의 예는 불용성 네거티브 포토레지스트를 제거하는 단계를 추가로 포함한다.
제6 양태의 예에서, 희생층의 나머지 부분을 제거하기 이전에, 방법은 다층 스택을 활용하여 투명 베이스 지지체의 제2 부분을 통해 제2 네거티브 포토레지스트를 현상하여 투명 베이스 지지체의 제2 부분에서 제2 불용성 네거티브 포토레지스트를 한정하는 단계를 추가로 포함한다. 일 예에서, 제2 기능화 층을 도포한 이후에, 방법은 불용성 네거티브 포토레지스트 및 제2 불용성 네거티브 포토레지스트를 제거하는 단계를 추가로 포함한다.
제6 양태의 임의의 특징은 임의의 바람직한 방법으로 함께 조합될 수 있음을 이해해야 한다. 더욱이, 제1 양태 및/또는 제2 양태 및/또는 제3 양태 및/또는 제4 양태 및/또는 제5 양태 및/또는 제6 양태의 특징들의 임의의 조합은, 예를 들어 다양한 플로우 셀 표면을 패턴화하기 위한 단순화된 방법을 비롯한, 본 개시 내용에 기술된 바와 같은 이점들을 달성하기 위해 본 명세서에 개시된 임의의 예와 함께 사용될 수 있고/있거나 조합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 예의 특징은 동일한 도면 참조부호가 유사하지만 아마도 동일하지 않은 구성요소에 대응하는 하기의 상세한 설명 및 도면을 참조함으로써 명백해질 것이다. 간결함을 위해, 이전에 설명된 기능을 갖는 도면 참조부호 또는 특징부는 이들이 나타나는 다른 도면과 관련하여 설명되거나 설명되지 않을 수 있다.
도 1a는 예시적인 플로우 셀의 평면도이다.
도 1b 내지 도 1e는 플로우 셀의 플로우 채널의 상이한 예들의 확대, 및 부분 절개도들이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 명세서에 개시된 플로우 셀들에 사용된 제1 및 제2 프라이머 세트들의 상이한 예들의 개략도이다.
도 3a 내지 도 3r은 도 1b에 도시된 플로우 셀 구조를 생성하기 위한 방법의 3가지 예를 도시하는 개략도이다.
도 4a 내지 도 4i는 도 1b에 도시된 플로우 셀 구조를 생성하기 위한 방법의 다른 예를 도시하는 개략도이다.
도 5a 내지 도 5c는, 일 예에서, 자가정렬 포토마스크를 포함하는 다층 스택의 형성을 도시하는 개략도이다.
도 5d는 도 5c의 자가정렬 포토마스크의 희생층들의 일 예의 평면도이다.
도 5e는 도 5c의 자가정렬 포토마스크의 희생층들의 다른 예의 평면도이다.
도 6a 내지 도 6l은 도 1b에 도시된 플로우 셀 구조를 생성하기 위한 방법의 2가지 예를 도시하는 개략도이다.
도 7a 내지 도 7c는 자가정렬 포토마스크의 다른 예를 포함하는 다층 스택의 다른 예의 형성을 도시하는 개략도이다.
도 7d는 도 7c의 자가정렬 포토마스크의 희생층들의 일 예의 평면도이다.
도 7e는 도 7c의 자가정렬 포토마스크의 희생층들의 다른 일 예의 평면도이다.
도 8a 내지 도 8g은 도 1b에 도시된 플로우 셀 구조를 생성하기 위한 방법의 일 예를 도시하는 개략도이다.
도 9a 내지 도 9m은 도 1c에 도시된 플로우 셀 구조를 생성하기 위한 방법의 2가지 예를 도시하는 개략도이다.
도 10a 내지 도 10j는 도 1d에 도시된 플로우 셀 구조를 생성하기 위한 방법의 2가지 예를 도시하는 개략도이다.
도 11은 도 1d에 도시된 플로우 셀 구조를 생성하는 데 사용될 수 있는 보호기를 포함하는 플로우 셀 함몰부의 개략도이다.
도 12a 내지 도 12e는 도 1d에 도시된 플로우 셀 구조를 생성하기 위한 방법의 다른 예를 도시하는 개략도이다.
도 13a 내지 도 13h는 도 1d에 도시된 플로우 셀 구조를 생성하기 위한 방법의 다른 예를 도시하는 개략도이다.
도 14a 내지 도 14i는 도 1d에 도시된 플로우 셀 구조를 생성하기 위한 방법의 다른 예를 도시하는 개략도이다.
도 15a 내지 도 15d는 도 1d에 도시된 플로우 셀 구조를 생성하기 위한 방법의 다른 예를 도시하는 개략도이다.
도 16a 내지 도 16f는 도 1e에 도시된 플로우 셀 구조를 생성하기 위한 방법의 다른 예를 도시하는 개략도이다.
도 17a 내지 도 17g는 도 1e에 도시된 플로우 셀 구조를 생성하기 위한 방법의 다른 예를 도시하는 개략도이다.
도 18a 내지 도 18m은 도 1e에 도시된 플로우 셀 구조를 생성하기 위한 2가지 예시적인 방법을 도시하는 개략도이다.
도 19a 내지 도 19c는 자가정렬 포토마스크의 다른 예를 포함하는 다층 스택의 형성을 도시하는 개략도이다.
도 19d는 도 19c의 자가정렬 포토마스크의 희생층들 중 하나의 평면도이다.
도 19e는 도 19c의 자가정렬 포토마스크의 희생층들 중 다른 하나의 평면도이다.
도 20a 내지 도 20m은 도 1b 또는 도 1d에 도시된 플로우 셀 구조를 생성하기 위한 방법의 2가지 예를 도시하는 개략도이다.
도 21a 내지 도 21i는 도 1b에 도시된 플로우 셀 구조를 생성하기 위한 방법의 다른 예를 도시하는 개략도이다.
도 22a 내지 도 22g는 도 1e에 도시된 플로우 셀 구조를 생성하기 위한 다른 예시적인 방법을 도시하는 개략도이다.
도 23a 내지 도 23g는 도 1d에 도시된 플로우 셀 구조를 생성하기 위한 다른 예시적인 방법을 도시하는 개략도이다.
도 24a 내지 도 24l은 도 1b에 도시된 플로우 셀 구조를 생성하기 위한 2가지 예시적인 방법을 도시하는 개략도이다.
도 25는 상부의 패턴화된 알루미늄 희생층 및 패턴화된 영역들에 형성된 불용성 포토레지스트 포스트들을 갖는 유리 기판의 일 예의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지이다.
도 26a는 상이한 에칭 기술들을 이용하여 패턴화된 상이한 층들의 예의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지이다.
도 26b는 도 26a의 층들의 예시적인 단면도이다.
도 27a는 겔 재료가 특정 영역들 상에 선택적으로 도포되는 나노임프린트 리소그래피 수지로 형성된 다층 함몰부의 일 예의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지이다.
도 27b는 겔 재료가 선택적으로 도포됨을 확인하는 도 27a의 다층 함몰부의, 흑백으로 재현된, 예시적인 형광 현미경 사진이다.
본 명세서에 개시된 플로우 셀들의 예들은 시퀀싱, 예를 들어, 동시 페어드 엔드 핵산 시퀀싱에 사용될 수 있다. 이러한 플로우 셀들은 플로우 셀의 패턴화된 구조의 상이한 영역들에 부착된 상이한 프라이머 세트들을 포함한다. 이들 예에서, 프라이머 세트는 절단(선형화) 화학이 상이한 영역에서 직교하도록 제어될 수 있다. 직교 절단 화학은 상이한 세트의 상이한 프라이머에 부착된 동일한 절단 부위를 통해, 또는 상이한 세트의 상이한 프라이머에 부착된 상이한 절단 부위를 통해 실현될 수 있다. 이는 정방향 가닥들의 클러스터가 패턴화된 구조의 하나의 영역에서 생성되게 하고 역방향 가닥들의 클러스터가 패턴화된 구조의 다른 영역에서 생성되게 한다. 일례에서, 영역은 서로 직접 인접한다. 다른 예에서, 영역 사이의 공간은 클러스터링이 두 영역에 걸쳐 있을 수 있을 정도로 충분히 작다. 본 명세서에 개시된 일부 플로우 셀 구성에서는 정방향 및 역방향 가닥이 공간적으로 분리되어 두 리드에서 형광 신호를 분리하는 동시에 각 리드의 동시 베이스 호출을 허용한다. 이와 같이, 본 명세서에 개시된 플로우 셀의 일부 예는 동시 페어드 엔드 리드가 획득될 수 있게 한다. 이러한 플로우 셀을 생성하기 위한 몇몇 예시적인 방법이 설명되어 있다.
정의
본 명세서에 사용되는 용어들은 달리 명시되지 않는 한 관련 기술 분야에서의 그들의 통상의 의미를 취할 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에 사용되는 몇몇 용어 및 그 의미는 다음과 같다.
단수 형태("a", "an" 및 "the")는 문맥이 명확하게 달리 지시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 포함한다.
용어 '포함하는', '비롯한', '함유하는' 및 이들 용어의 다양한 형태는 서로 동의어이며 동등하게 넓은 의미이다.
용어 '상부', '하부', '하측', '상측', '~ 상에' 등은 플로우 셀 및/또는 플로우 셀의 다양한 구성요소를 기술하기 위해 본 명세서에서 사용된다. 이러한 방향 용어는 구체적인 배향을 의미하고자 하는 것이 아니라, 구성요소들 사이의 상대적인 배향을 지정하는 데 사용되는 것으로 이해되어야 한다. 방향 용어의 사용이 본 명세서에 개시된 예를 임의의 구체적인 배향(들)으로 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
제1, 제2 등의 용어도 특정 배향 또는 순서를 의미하는 것이 아니라, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구별하는데 사용된다.
"아크릴아미드 단량체"는 구조
Figure pct00001
를 갖는 단량체 또는 아크릴아미드기를 포함하는 단량체이다. 아크릴아미드 기를 포함하는 단량체의 예에는 아지도 아세트아미도 펜틸 아크릴아미드:
Figure pct00002
및 N-아이소프로필아크릴아미드:
Figure pct00003
가 포함된다. 다른 아크릴아미드 단량체가 사용될 수 있다.
용어 "활성화", 본 명세서에 사용된 바와 같이, 베이스 지지체의 표면 또는 다층 구조의 최외각 층에서 반응성 기를 생성하는 과정을 지칭한다. 활성화는 실란화 또는 플라즈마 애싱을 이용하여 달성될 수 있다. 활성화는 본 명세서에 개시된 방법들의 각각으로 수행될 수 있지만, 도면들 중 일부는 별도 층을 도시하지 않는다. 이러한 경우들에서, 실란화된 층 또는 (플라즈마 애싱으로부터의) -OH 기가 존재하여 기능화 층들을 아래에 놓인 지지체 또는 층에 공유부착시킨다는 것이 이해될 것이다. 다른 경우들에서, 실란화된 층이 도시된다.
본 명세서에 사용되는 알데히드는 탄소 원자가 수소 및 R 기, 예컨대 알킬 또는 다른 측쇄에도 결합된 카르보닐 중심(즉, 산소에 이중 결합된 탄소)을 포함하는, 구조 -CHO를 갖는 작용기를 함유하는 유기 화합물이다. 알데히드의 일반 구조는
Figure pct00004
이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "알킬"은 완전 포화된(즉, 이중 또는 삼중 결합을 함유하지 않는) 직쇄 또는 분지형 탄화수소 사슬을 지칭한다. 알킬기는 1 내지 20개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 예시적인 알킬 기에는 메틸, 에틸, 프로필, 아이소프로필, 부틸, 아이소부틸, 3차 부틸, 펜틸, 헥실 등이 포함된다. 예로서, 명칭 "C1-4 알킬"은 알킬 사슬 내에 1 내지 4개의 탄소 원자가 존재함을 나타내며, 즉 알킬 사슬은 메틸, 에틸, 프로필, 아이소-프로필, n-부틸, 아이소부틸, sec-부틸, 및 t-부틸로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "알케닐"은 하나 이상의 이중 결합을 함유하는 직쇄 또는 분지형 탄화수소 사슬을 지칭한다. 알케닐 기는 2 내지 20개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 예시적인 알케닐 기에는 에테닐, 프로페닐, 부테닐, 펜테닐, 헥세닐 등이 포함된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "알킨" 또는 "알키닐"은 하나 이상의 삼중 결합을 함유하는 직쇄 또는 분지형 탄화수소 사슬을 지칭한다. 알키닐 기는 2 내지 20개의 탄소 원자를 가질 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "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 시스템일 때, 시스템 내의 모든 고리는 방향족이다. 아릴 기는 6 내지 18개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 아릴 기의 예에는 페닐, 나프틸, 아줄레닐, 및 안트라세닐이 포함된다.
본 명세서에 정의된 바와 같이, "아미노" 작용기는 -NRaRb 기를 지칭하며, 여기서 Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소(예컨대,
Figure pct00005
), C1-6 알킬, C2-6 알케닐, C2-6 알키닐, C3-7 카르보사이클릴, C6-10 아릴, 5원 내지 10원 헤테로아릴, 및 5원 내지 10원 헤테로사이클릴로부터 선택된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "부착된"은 2개가 직접적으로 또는 간접적으로 서로 결합, 체결, 접착, 연결 또는 결속된 상태를 지칭한다. 예를 들어, 핵산은 작용화된 중합체에 공유 결합 또는 비공유 결합에 의해 부착될 수 있다. 공유 결합은 원자들 사이에 전자쌍을 공유하는 것을 특징으로 한다. 비공유 결합은 전자쌍의 공유를 수반하지 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 -N3를 지칭한다.
본 명세서에에 사용되는 바와 같이, "결합 영역"은 예로서, 스페이서 층, 덮개, 다른 패턴화된 구조 등, 또는 이들의 조합(예를 들어, 스페이서 층과 덮개, 또는 스페이서 층과 다른 패턴화된 구조)일 수 있는 다른 재료에 결합될 패턴화된 구조의 영역을 지칭한다. 결합 영역에서 형성되는 결합은 화학적 결합(상술한 바와 같음) 또는 기계적 결합(예를 들어, 패스너 등을 사용함)일 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "카르보사이클릴"은 고리 시스템 골격 내에 단지 탄소 원자만을 함유하는 비방향족 사이클릭 고리 또는 고리 시스템을 의미한다. 카르보사이클릴이 고리 시스템인 경우에는, 2개 이상의 고리가 융합된, 가교된 또는 스피로-연결된 방식으로 함께 연결될 수 있다. 고리 시스템 내의 적어도 하나의 고리가 방향족이 아니라면, 카르보사이클릴은 임의의 포화도를 가질 수 있다. 따라서, 카르보사이클릴에는 사이클로알킬, 사이클로알케닐, 및 사이클로알키닐이 포함된다. 카르보사이클릴 기는 3 내지 20개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 카르보사이클릴 고리의 예에는 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 사이클로헥세닐, 2,3-다이하이드로-인덴, 바이사이클로[2.2.2]옥타닐, 아다만틸, 및 스피로[4.4]노나닐이 포함된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "카르복실산" 또는 "카르복실"은 -COOH를 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "사이클로알킬렌"은 2개의 부착 지점을 통해 분자의 나머지에 부착된 완전 포화 카보사이클릴 고리 또는 고리 시스템을 의미한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "사이클로알케닐" 또는 "사이클로알켄"은 적어도 하나의 이중 결합을 갖는 카르보사이클릴 고리 또는 고리 시스템을 의미하며, 여기서 고리 시스템 내의 고리는 방향족이 아니다. 예에는 사이클로헥세닐 또는 사이클로헥센 및 노르보르네닐 또는 노르보르넨이 포함된다. 또한 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "사이클로알케닐" 또는 "사이클로알켄"은 적어도 하나의 이중 결합을 갖는, 고리 골격에 적어도 하나의 헤테로원자가 있는 카르보사이클릴 고리 또는 고리 시스템을 의미하며, 여기서 고리 시스템 내의 고리는 방향족이 아니다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "사이클로알키닐" 또는 "사이클로알킨"은 적어도 하나의 삼중 결합을 갖는 카르보사이클릴 고리 또는 고리 시스템을 의미하며, 여기서 고리 시스템 내의 고리는 방향족이 아니다. 예는 사이클로옥틴이다. 다른 예는 바이사이클로노닌이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "헤테로사이클로알키닐" 또는 "헤테로사이클로알킨"은 고리 골격에 적어도 하나의 헤테로원자를 갖고, 적어도 하나의 삼중 결합을 갖는 카르보사이클릴 고리 또는 고리 시스템을 의미하며, 여기서 고리 시스템 내의 고리는 방향족이 아니다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "침착"은 수동 또는 자동일 수 있는 임의의 적합한 적용 기술을 지칭하며, 일부 경우에 표면 특성의 개질을 초래한다. 일반적으로, 침착은 증착 기술, 코팅 기술, 그래프팅 기술 등을 사용하여 수행될 수 있다. 일부 구체적인 예에는 화학 증착(CVD), 스프레이 코팅(예를 들어, 초음파 스프레이 코팅), 스핀 코팅, 덩크(dunk) 또는 딥 코팅, 닥터 블레이드 코팅, 퍼들 디스펜싱(puddle dispensing), 플로우 스루 코팅(flow through coating), 에어로졸 프린팅, 스크린 프린팅, 마이크로 접촉 프린팅, 잉크젯 프린팅 등이 포함된다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "함몰부"는 베이스 지지체 또는 다층 스택의 층의 간극 영역(들)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인 표면 개구를 갖는 베이스 지지체 또는 다층 스택의 층 내의 별개의 오목한 특징부를 지칭한다. 함몰부는 예를 들어, 원형, 타원형, 정사각형, 다각형, 성상(임의의 정점 수를 가짐) 등을 포함하여 표면의 개구에서 임의의 다양한 형상을 가질 수 있다. 표면과 직교하는 함몰부의 단면은 만곡형, 정사각형, 다각형, 쌍곡선, 원추형, 각형 등일 수 있다. 예로서, 함몰부는 웰 또는 2개의 상호 연결된 웰일 수 있다. 함몰부는 또한 리지(ridge), 스텝 특징부 등과 같은 더욱 복잡한 구조를 가질 수 있다.
용어 "각각"은 품목들의 집합과 관련하여 사용될 때, 집합 내의 개별 품목을 식별하도록 의도되지만, 반드시 집합 내의 모든 품목을 지칭하지는 않는다. 명시적 개시 또는 문맥이 명백히 달리 지시하면 예외들이 발생할 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이 용어 "에폭시"(글리시딜 또는 옥시란 기로도 지칭됨)는
Figure pct00006
또는
Figure pct00007
를 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "플로우 셀"은 반응이 수행될 수 있는 플로우 채널, 플로우 채널로 시약(들)을 전달하기 위한 입구, 및 플로우 채널로부터 시약(들)을 제거하기 위한 출구를 갖는 용기를 의미하고자 한다. 일부 예에서, 플로우 셀은 플로우 셀에서 일어나는 반응의 검출을 가능하게 한다. 예를 들어, 플로우 셀은 어레이, 광학적으로 표지된 분자 등의 광학적 검출을 허용하는 하나 이상의 투명 표면을 포함할 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "유동 채널" 또는 "채널"은 액체 샘플을 선택적으로 수용할 수 있는 2개의 접합된 구성요소들 사이에 한정되는 영역일 수 있다. 일부 예들에서, 플로우 채널은 두 패턴화된 구조 사이에 한정될 수 있고, 따라서 패턴화된 구조들의 표면 화학적 구조와 유체 연통될 수 있다. 다른 예들에서, 플로우 채널은 패턴화된 구조와 덮개에 한정될 수 있고, 따라서 패턴화된 구조들의 표면 화학적 구조와 유체 연통될 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "기능화 층" 또는 "기능화 층 패드"는 플로우 셀 기판의 적어도 일부분 위에 도포된 겔 재료를 지칭한다. 겔 재료는 프라이머(들)를 포획하도록 부착될 수 있는 작용기(들)를 포함한다. 기능화 층은 기판에 한정된 함몰부의 일부분 내에 위치될 수 있거나 또는 기판 상의 돌출부의 일부분 위에 위치될 수 있다. 기능화 층 패드는 실질적으로 편평한 기판 표면 상에 안착한다. 용어 "기능화 층"은 또한 기판의 전체 또는 일부 위에 도포되고, 추가 공정에 노출되어 함몰부의 일부분에 기능화 층을 한정하거나, 또는 돌출부의 일부분 위에 기능화 층을 한정하거나, 또는 실질적으로 편평한 기판 표면 상에 기능화 층 패드를 한정하는 겔 재료를 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "헤테로아릴"은 고리 골격 내에 하나 이상의 헤테로원자, 즉, 질소, 산소 및 황을 포함하지만 이로 한정되지 않는 탄소 이외의 원소를 함유하는 방향족 고리 또는 고리 시스템(즉, 2개의 인접한 원자를 공유하는 2개 이상의 융합된 고리)을 지칭한다. 헤테로아릴이 고리 시스템일 때, 시스템 내의 모든 고리는 방향족이다. 헤테로아릴기는 5 내지 18개의 고리 구성원을 가질 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "헤테로사이클릴"은 고리 골격 내에 적어도 하나의 헤테로원자를 함유하는 비방향족 사이클릭 고리 또는 고리 시스템을 의미한다. 헤테로사이클릴은 융합된, 가교된 또는 스피로-연결된 방식으로 함께 연결될 수 있다. 헤테로사이클릴은 고리 시스템 내의 적어도 하나의 고리가 방향족이 아니면 임의의 포화도를 가질 수 있다. 고리 시스템에서, 헤테로원자(들)는 비방향족 고리 또는 방향족 고리에 존재할 수 있다. 헤테로사이클릴기 는 3 내지 20개의 고리 구성원(즉, 탄소 원자 및 헤테로원자를 비롯한, 고리 골격을 구성하는 원자의 수)을 가질 수 있다. 일부 예에서, 헤테로원자(들)는 O, N, 또는 S이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이 용어 "하이드라진" 또는 "하이드라지닐"은 -NHNH2 기를 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "하이드라존" 또는 "하이드라조닐"은
Figure pct00008
기를 지칭하며, 여기서, 본 명세서에 정의된 바와 같이 Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, C1-6 알킬, C2-6 알케닐, C2-6 알키닐, C3-7 카르보사이클릴, C6-10 아릴, 5원 내지 10원 헤테로아릴, 및 5원 내지 10원 헤테로사이클릴로부터 선택된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "하이드록시" 또는 "하이드록실"은 -OH 기를 지칭한다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "간극 영역"은, 예컨대, 베이스 지지체 또는 함몰부들(오목한 영역들) 또는 돌출부들(볼록한 영역들)을 분리하는 다층 스택의 층의 영역을 지칭한다. 예를 들어, 간극 영역은 어레이의 하나의 함몰부를 어레이의 다른 함몰부로부터 분리할 수 있다. 서로 분리된 2개의 함몰부 또는 돌출부는 별개의 것일 수 있으며, 즉 서로 물리적 접촉이 결여된 것일 수 있다. 다수의 예에서, 간극 영역은 연속적인 반면, 함몰부 또는 돌출부는, 예를 들어, 달리 연속적인 표면 내에 또는 그 위에 형성된 복수의 함몰부 또는 돌출부의 경우와 같이 별개의 것이다. 다른 예에서, 간극 영역 및 특징부는, 예를 들어 각각의 간극 영역에 의해 분리된 트렌치 형태의 복수의 함몰부의 경우와 같이 별개의 것이다. 간극 영역에 의해 제공되는 분리는 부분적인 또는 완전한 분리일 수 있다. 간극 영역은 함몰부 또는 돌출부의 표면 재료와는 상이한 표면 재료를 가질 수 있다. 예를 들어, 함몰부는 그 내부에 중합체 및 제1 프라이머 세트를 가질 수 있고, 간극 영역은 그 위에 중합체 및 제2 프라이머 세트를 가질 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "네거티브 포토레지스트"는 특정 파장(들)의 광에 노출된 부분이 현상액에 불용성이 되는 감광성 물질을 지칭한다. 이러한 예에서, 불용성 네거티브 포토레지스트는 현상액 중에서의 용해도가 5% 미만이다. 네거티브 포토레지스트를 사용하면, 광 노출은 화학 구조를 변경하여 재료의 노출된 부분이 현상액에서 (노출되지 않은 부분보다) 덜 가용성이 된다. 현상액에는 용해되지 않지만, 불용성 네거티브 포토레지스트는 현상액과 상이한 제거제에서 적어도 99% 가용성일 수 있다. 제거제는 예를 들어, 리프트 오프 공정에서 사용되는 용매 또는 용매 혼합물일 수 있다.
불용성 네거티브 포토레지스트와 대조적으로, 광에 노출되지 않은 네거티브 포토레지스트의 모든 부분은 현상액에서 적어도 95% 가용성을 나타낸다. 일부 예에서, 광에 노출되지 않은 네거티브 포토레지스트의 부분은 현상액에서 적어도 98%, 예를 들어 99%, 99.5%, 100% 가용성을 나타낸다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "니트릴 산화물"은 "RaC≡N+O-" 기를 의미하며, 여기서, Ra는 본 명세서에 정의되어 있다. 니트릴 산화물 제조의 예는 클로르아미드-T로 처리하거나 이미도일 클로라이드[RC(Cl)=NOH]에 대한 염기의 작용을 통해 알독심으로부터 또는 하이드록실아민과 알데히드 사이의 반응으로부터 원위치(in situ) 생성을 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "니트론"은
Figure pct00009
기를 의미하며, 여기서, R3이 수소(H)가 아닌 것을 제외하고, R1, R2, 및 R3은 본 명세서에 정의된 임의의 Ra 및 Rb 기 중 임의의 것일 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "뉴클레오티드"는 질소 함유 헤테로사이클릭 염기, 당, 및 하나 이상의 포스페이트 기를 포함한다. 뉴클레오타이드는 핵산 서열의 단량체 단위이다. RNA에서, 당은 리보스이고, DNA에서, 당은 데옥시리보스, 즉 리보스 내의 2' 위치에 존재하는 하이드록실기가 결여된 당이다. 질소 함유 헤테로사이클릭 염기(즉, 핵염기)는 퓨린 염기 또는 피리미딘 염기일 수 있다. 퍼린 염기는 아데닌(A) 및 구아닌(G), 및 이의 변형 유도체 또는 유사체를 포함한다. 피리미딘 염기는 시토신(C), 티민(T), 및 우라실(U), 및 이들의 변형된 유도체 또는 유사체를 포함한다. 데옥시리보스의 C-1 원자는 피리미딘의 N-1 또는 퓨린의 N-9에 결합된다. 핵산 유사체는 포스페이트 골격, 당, 또는 핵산염기 중 임의의 것이 변경된 것일 수 있다. 핵산 유사체의 예에는, 예를 들어, 유니버설 염기 또는 포스페이트-당 골격 유사체, 예컨대 펩티드 핵산(PNA)이 포함된다.
일부 예에서, 용어 "위에"는 하나의 구성요소 또는 재료가 다른 구성요소 또는 재료 상에 직접 위치됨을 의미할 수 있다. 하나가 다른 하나 위에 직접 닿으면, 둘은 서로 접촉한다. 도 1c에서, 층(18)은 베이스 지지체(14) 위에 도포되어 그것이 베이스 지지체(14) 상에서 직접 접촉하도록 한다.
다른 예에서, 용어 "위에"는 하나의 구성요소 또는 재료가 다른 구성요소 또는 재료 상에 간접적으로 위치됨을 의미할 수 있다. "간접적으로 ~ 위에"란, 갭 또는 추가의 구성요소 또는 재료가 두 구성요소 또는 재료 사이에 위치될 수 있음을 의미한다. 도 1e에서, 기능화 층들(24, 26)은 베이스 지지체(14) 위에 위치되어 둘은 간접적으로 접촉된다. 더 구체적으로는, 기능화 층들(24, 26)은 간접적으로 베이스 지지체(14) 상에 있는데, 그 이유는 수지 층(18)이 두 구성요소(24 또는 26, 14) 사이에 위치하기 때문이다.
"패턴화된 수지"는 그 안에 형성된 함몰부 및/또는 돌출부를 가질 수 있는 임의의 재료를 지칭한다. 수지 및 수지를 패턴화하기 위한 기술의 구체적인 예가 하기에서 추가로 설명될 것이다.
"패턴화된 구조"는 함몰부들 내에서, 돌출부들 상에서 패턴을 이루거나, 또는 그렇지 않으면 지지체 또는 층 표면 상에 위치된 표면 화학적 구조를 포함하는 층을 포함하는 단층 베이스 지지체, 또는 이를 갖는 다층 스택을 지칭한다. 표면 화학적 구조는 기능화 층 및 포획/증폭 프라이머들을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 단층 베이스 지지체 또는 다층 스택의 층은 표면 화학적 구조를 위한 패턴을 생성하기 위해 패터닝 기술들(예컨대, 에칭, 리소그래피 등)에 노출되었다. 그러나, 용어 "패턴화된 구조"는 패턴을 생성하는 데 이러한 패터닝 기술들이 사용되어야 한다고 의미하도록 의도되지 않는다. 예를 들어, 베이스 지지체는 그 위에 기능화 층들의 패턴을 갖는 실질적으로 편평한 표면일 수 있다. 패턴화된 구조는 본 명세서에 개시된 방법들 중 임의의 것을 통해 생성될 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "프라이머"는 단일 가닥 핵산 서열(예컨대, 단일 가닥 DNA)로서 정의된다. 본 명세서에서 증폭 프라이머로 지칭되는 일부 프라이머는 주형 증폭 및 클러스터 생성을 위한 시작점으로서의 역할을 한다. 본 명세서에서 시퀀싱 프라이머로 지칭되는 다른 프라이머는 DNA 합성을 위한 시작점으로서의 역할을 한다. 프라이머의 5 '말단은 중합체의 작용기와의 커플링 반응을 허용하도록 변형될 수 있다. 프라이머 길이는 임의의 수의 염기 길이일 수 있으며, 다양한 비-천연 뉴클레오티드를 포함할 수 있다. 일례에서, 서열분석 프라이머는 10 내지 60개의 염기, 또는 20 내지 40개의 염기의 범위의 짧은 가닥이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "포지티브 포토레지스트"는 특정 파장(들)의 광에 노출된 부분이 현상액에 가용성이 되는 감광성 물질을 지칭한다. 이들 예에서, 광에 노출된 포지티브 포토레지스트의 모든 부분은 현상액에서 적어도 95% 가용성을 나타낸다. 일부 예에서, 광에 노출된 포지티브 포토레지스트의 부분은 현상액에서 적어도 98%, 예를 들어 99%, 99.5%, 100% 가용성을 나타낸다. 포지티브 포토레지스트를 사용하면, 광 노출은 화학 구조를 변경하여 재료의 노출된 부분이 현상액에서 (노출되지 않은 부분보다) 더 가용성이 된다.
가용성 포지티브 포토레지스트와는 대조적으로, 광에 노출되지 않은 포지티브 포토레지스트의 모든 부분은 현상액에서 불용성(5% 미만의 가용성)이다. 현상액에 용해되지 않지만, 불용성 포지티브 포토레지스트는 현상액과 상이한 제거제에서 적어도 99% 가용성일 수 있다. 일부 예에서, 불용성 포지티브 포토레지스트는 제거제에서 적어도 98%, 예를 들어 99%, 99.5%, 100% 가용성을 나타낸다. 제거제는 리프트 오프 공정에서 사용되는 용매 또는 용매 혼합물일 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "스페이서 층"은 2개의 구성요소들을 함께 접합시키는 재료를 지칭한다. 일부 예에서, 스페이서 층은 접합에 도움이 되는 방사선-흡수 재료일 수 있거나, 접합에 도움이 되는 방사선-흡수 재료와 접촉하게 될 수 있다.
용어 "기판"은 표면 화학적 구조가 도입되는 단층 베이스 지지체 또는 다층 구조를 지칭한다.
용어 "오산화탄탈럼"은 화학식 Ta2O5을 갖는 무기 화합물을 지칭한다. 이 화합물은 약 0.35 μm(350 nm) 내지 적어도 1.8 μm(1800 nm)의 범위의 파장에 대해 약 0.25(25%) 내지 1(100%) 범위의 투과율로 투명하다. "오산화탄탈럼 베이스 지지체" 또는 "오산화탄탈럼 층"은 Ta2O5를 포함하거나, 본질적으로 이것으로 구성되거나, 또는 이것으로 구성될 수 있다. 오산화탄탈럼 베이스 지지체 또는 오산화탄탈럼 층이 이러한 파장들 중 임의의 것을 갖는 전자기 에너지를 투과시키도록 하는 것이 바람직한 예들에서, 베이스 지지체 또는 층은 Ta2O5로 구성될 수 있거나 또는 Ta2O5 및 베이스 지지체 또는 층의 원하는 투과율을 방해하지 않을 다른 성분들을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다.
"티올" 작용기는 -SH를 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "테트라진" 및 "테트라지닐"은 4개의 질소 원자를 포함하는 6원 헤테로아릴 기를 지칭한다. 테트라진은 임의로 치환될 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "테트라졸"은 4개의 질소 원자를 포함하는 5원 헤테로사이클릭 기를 지칭한다. 테트라졸은 선택적으로 치환될 수 있다.
용어 "투명 베이스 지지체" 또는 "투명층"은 특정 파장 또는 파장 범위에 대해 투명한, 예를 들어 기판 또는 층 형태의 재료를 지칭한다. 예를 들어, 재료는 포지티브 또는 네거티브 포토레지스트를 화학적으로 변화시키는데 사용되는 파장(들)에 대해 투명할 수 있다. 투명도는 투과율, 즉, 체내를 통해 투과되는 광에너지에 대한 체내에 입사되는 광에너지의 비율을 사용하여 정량화될 수 있다. 투명 베이스 지지체 또는 투명층의 투과율은 베이스 지지체 또는 층의 두께 및 광의 파장에 의존할 것이다. 본 명세서에 개시된 실시예에서, 투명 베이스 지지체 또는 투명층의 투과율은 0.25(25% ) 내지 1(100%)의 범위일 수 있다. 베이스 지지체 또는 층의 재료는 얻어진 베이스 지지체 또는 층이 원하는 투과율을 가질 수 있는 한, 순수한 재료, 일부 불순물을 갖는 재료 또는 재료들의 혼합물일 수 있다. 또한, 베이스 지지체 또는 층의 투과율에 따라, 광 노출 시간 및/또는 광원의 출력은 원하는 효과(예를 들어, 가용성 또는 불용성 포토레지스트를 생성함)를 달성하기 위해 투명 베이스 지지체 및/또는 층을 통해 적절한 선량의 광 에너지를 전달하기 위해 증가 또는 감소될 수 있다.
플로우 셀
동시 페어드 엔드 시퀀싱을 위한 플로우 셀의 예는 일반적으로 패턴화된 구조를 포함하고,이는 기판; 기판의 적어도 일부분 위의 2개의 기능화 층; 및 2개의 기능화 층에 부착된 상이한 프라이머 세트들을 포함한다.
플로우 셀(10)의 일 예가 도 1a에서 평면도로 도시되어 있다. 플로우 셀(10)은 서로 접합된 두 패턴화된 구조 또는 덮개에 접합된 하나의 패턴화된 구조를 포함할 수 있다. 두 패턴화된 구조 또는 하나의 패턴화된 구조와 덮개 사이에 플로우 채널(12)이 있다. 도 1a에 도시된 예는 8개의 플로우 채널(12)을 포함한다. 8개의 플로우 채널(12)이 도시되어 있지만, 임의의 개수의 플로우 채널(12)이 플로우 셀(10)에 포함될 수 있다는 것(예컨대, 단일 플로우 채널(12), 4개의 플로우 채널(12) 등)이 이해될 것이다. 각각의 플로우 채널(12)은 다른 플로우 채널(12)로부터 격리되어 플로우 채널(12) 내로 도입된 유체가 인접한 플로우 채널(들)(12) 내로 유동하지 않도록 할 수 있다. 유동 채널(12) 내로 도입되는 유체의 일부 예는 반응 성분(예를 들어, DNA 샘플, 폴리머라제, 서열분석 프라이머, 뉴클레오티드 등), 세척 용액, 탈블로킹제(deblocking agent) 등을 도입할 수 있다.
플로우 채널(12)은 적어도 부분적으로 패턴화된 구조에 의해 한정된다. 패턴화된 구조는 단층 베이스 지지체(14)(도 1b에 도시된 바와 같음), 또는 다층 구조(16)(도 1c, 도 1d, 및 도 1e에 도시된 바와 같음)와 같은 기판을 포함할 수 있다.
적합한 단층 베이스 지지체(14)의 예에는 에폭시 실록산, 유리, 개질된 또는 작용화된 유리, 플라스틱(아크릴, 폴리스티렌 및 스티렌과 다른 재료의 공중합체, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리부틸렌, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌(예를 들어, 케무어스 사제의 테플론®), 환형 올레핀/사이클로-올레핀 중합체(COP)(예를 들어, 제온(Zeon) 사제의 제오노르(ZEONOR)®), 폴리이미드 등), 나일론(폴리아미드), 세라믹/세라믹 산화물, 실리카, 용융 실리카 또는 실리카계 재료, 규산알루미늄, 규소 및 변성 규소(예를 들어, 붕소 도핑된 p+ 규소), 질화규소(Si3N4), 산화규소(SiO2), 오산화탄탈룸(Ta2O5) 또는 다른 산화탄탈룸(들) (TaOx), 산화하프늄(HfO2), 탄소, 금속, 무기 유리 등이 포함된다.
다층 구조(16)의 예는 도 1c, 도 1d, 및 도 1e에 도시된 바와 같이 베이스 지지체(14) 및 그 위의 적어도 하나의 다른 층(18)이 포함한다. 다층 구조(16)의 일부 예들은, 표면에서 산화탄탈룸(예컨대, 오산화탄탈럼 또는 다른 산화탄탈룸(들)(TaOx)) 또는 다른 세라믹 산화물의 코팅층(예컨대, 층(18))을 갖는, 베이스 지지체(14)로서 유리 또는 규소를 포함한다.
다층 구조(16)의 다른 예들은 베이스 지지체(14)(예컨대, 유리, 규소, 오산화탄탈럼, 또는 임의의 다른 베이스 지지체(14) 재료들) 및 다른 층(18)으로서 패턴화된 수지를 포함한다. 함몰부(20)를 형성하도록 선택적으로 증착되거나 증착되고 패턴화될 수 있는 임의의 재료 및 간극 영역(22)이 패턴화된 수지에 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
패턴화된 수지의 하나의 예로서, 무기 산화물이 증착, 에어로졸 인쇄, 또는 잉크젯 인쇄를 통해 베이스 지지체(14)에 선택적으로 적용될 수 있다. 적절한 무기 산화물의 예에는 산화탄탈룸(예를 들어, Ta2O5), 산화알루미늄(예를 들어, Al2O3), 산화규소(예를 들어, SiO2), 산화하프늄(예를 들어, HfO2) 등이 포함된다.
패턴화된 수지의 다른 예로서, 중합체성 수지가 베이스 지지체(14)에 도포되고 이어서 패턴화될 수 있다. 적절한 증착 기술은 화학 증착, 딥 코팅, 덩크 코팅, 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 퍼들 디스펜싱, 초음파 스프레이 코팅, 닥터 블레이드 코팅, 에어로졸 프린팅, 스크린 인쇄, 미세접촉 프린팅 등을 포함한다. 적합한 패턴화 기술에는 포토리소그래피, 나노임프린트 리소그래피(NIL), 스탬핑 기술, 엠보싱 기술, 성형 기술, 미세에칭 기술 등이 포함된다. 적합한 수지의 일부 예에는 다면체 올리고머성 실세스퀴옥산 수지, 비-다면체 올리고머성 실세스퀴옥산 에폭시 수지, 폴리(에틸렌 글리콜) 수지, 폴리에테르 수지(예컨대, 개환된 에폭시), 아크릴 수지, 아크릴레이트 수지, 메타크릴레이트 수지, 비정질 플루오로중합체 수지(예컨대, 벨렉스(Bellex)로부터의 사이탑(CYTOP)(등록상표)), 및 이들의 조합이 포함된다.
본 명세서에 사용되는 용어 "다면체 올리고머 실세스퀴옥산"(하이브리드 플라스틱스(Hybrid Plastics)에서 등록상표명 POSS로 시판 중임)은 실리카(SiO2)와 실리콘(R2SiO) 사이의 하이브리드 중간체(예를 들어, RSiO1.5)인 화학 조성물을 말한다. 다면체 올리고머 실세스퀴옥산의 예는 전체적으로 참고로 포함된 문헌[Kehagias et al., Microelectronic Engineering 86 (2009), pp. 776-778]에 기재된 것일 수 있다. 일례에서, 조성물은 화학식 [RSiO3/2]n을 갖는 유기규소 화합물이며, 여기서 R 기는 동일하거나 상이할 수 있다. 다면체 올리고머 실세스퀴옥산의 R 기의 예에는 에폭시, 아지드/아지도, 티올, 폴리(에틸렌 글리콜), 노르보르넨, 테트라진, 아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트, 또는 추가로, 예를 들어 알킬, 아릴, 알콕시 및/또는 할로알킬기가 포함된다.
다층 구조의 또 다른 예들은 투명 베이스 지지체(14')(예를 들어 도 6a 참조); 투명 베이스 지지체(14') 위의 패턴화된 희생층(48)(도 6a 참조); 및 패턴화된 희생층(48) 위의 투명층(72)(도 6a 참조)을 포함한다. 일부 예들에서, 투명층(72)은 자외선광을 투과시킬 수 있고, 약 0.5 내지 약 1, 예컨대, 약 0.75 내지 약 1, 약 0.9 내지 약 0.99의 투과율을 갖는다. 투명층(72)에 적합한 재료들의 일부 예들은 오산화탄탈럼, 인듐 주석 산화물, 이산화티타늄, 또는 기타 UV 투명 재료들을 포함한다.
일례에서, 단일 베이스 지지체(14)(단독으로 또는 다층 구조(16)의 일부로서 사용되는 경우)는 범위가 약 2 mm 내지 약 300 mm인, 예컨대, 약 200 mm 내지 약 300 mm인 직경을 갖는 원형 시트, 패널, 웨이퍼, 다이 등일 수 있거나, 또는 그것의 최대 치수가 최대 약 10 피트(~ 3 미터)인 직사각형 시트, 패널, 웨이퍼, 다이 등일 수 있다. 예를 들어, 다이는 약 0.1 mm 내지 약 10 mm의 폭을 가질 수 있다. 예시적인 치수들이 제공되었지만, 임의의 적합한 치수들을 갖는 단일 베이스 지지체(14)가 사용될 수 있음이 이해될 것이다.
일례에서, 플로우 채널(12)은 둥근 대향 단부들을 갖는 실질적 직사각형 구성을 갖는다. 플로우 채널(12)의 길이 및 폭은, 단일 베이스 지지체(14)의 일부분 또는 다층 구조(16)의 최외각 층이 플로우 채널(12)을 둘러싸고 덮개(미도시) 또는 다른 패턴화된 구조에 대한 부착에 이용가능하도록 선택될 수 있다.
플로우 채널(12)의 깊이는, 미세접촉, 에어로졸 또는 잉크젯 인쇄가 플로우 채널(12) 벽을 형성하는 별도의 재료를 증착시키는 데 사용될 때 단층 두께만큼 얕을 수 있다. 다른 예들에서, 플로우 채널(12)의 깊이는 약 1 μm, 약 10 μm, 약 50 μm, 약 100 μm 이상일 수 있다. 일례에서, 깊이는 약 10 μm 내지 약 100 μm의 범위일 수 있다. 다른 예에서, 깊이는 약 10 μm 내지 약 30 μm의 범위일 수 있다. 또 다른 예에서, 깊이는 약 5 μm 이하이다. 유동 채널(12)의 깊이가 상기에 명시된 값보다 크거나, 그보다 작거나, 그 사이에 있을 수 있음이 이해되어야 한다.
도 1b, 도 1c, 도 1d, 및 도 1e는 플로우 채널(12) 내의 구조의 예들을 도시한다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 구조는 베이스 지지체(14) 위의(또는 다층 구조(16) 상의) 기능화 층 패드들(24', 26')을 포함할 수 있다. 도 1c에 도시된 바와 같이, 구조는 다층 구조(16) 위의(또는 베이스 지지체(14) 상의) 돌출부들(28), 및 돌출부들(28) 위의 기능화 층들(24, 26)을 포함할 수 있다. 도 1d 및 도 1e에 도시된 바와 같이, 구조는 다층 구조(16)의 층(18)에(또는 베이스 지지체(14)에) 한정된 함몰부들(20), 및 함몰부들(20) 내의 기능화 층들(24, 26)을 포함할 수 있다. 도 1e에 도시된 함몰부(20)는 또한 본 명세서에서 다층 함몰부(20')(예컨대, 도 16f 참조)로 지칭될 수 있다.
규칙적인 패턴, 반복 패턴, 및 불규칙한 패턴을 포함하는, 기능화 층 패드들(24', 26'), 함몰부들(20), 및/또는 돌출부들(28)의 많은 상이한 레이아웃들이 예상될 수 있다. 일례에서, 기능화 층 패드들(24', 26'), 함몰부들(20), 및/또는 돌출부들(28)은 조밀 육각 격자 및 개선된 밀도로 배치된다. 다른 레이아웃은 예를 들어, 직선(직사각형) 레이아웃, 삼각형 레이아웃 등을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 레이아웃 또는 패턴은 행과 열의 x-y 포맷일 수 있다. 일부 다른 예들에서, 레이아웃 또는 패턴은 기능화 층 패드들(24', 26'), 함몰부들(20), 및/또는 돌출부들(28) 및 간극 영역들(22)의 반복 배열일 수 있다. 또 다른 예들에서, 레이아웃 또는 패턴은 기능화 층 패드들(24', 26'), 함몰부들(20), 및/또는 돌출부들(28) 및 간극 영역들(22)의 무작위 배열일 수 있다.
레이아웃 또는 패턴은 한정된 영역 내의 기능화 층 패드들(24', 26'), 함몰부들(20), 및/또는 돌출부들(28)의 밀도(개수)에 관련하여 특징지어질 수 있다. 예를 들어, 기능화 층 패드들(24', 26'), 함몰부들(20), 및/또는 돌출부들(28)은 mm2 당 대략 2백만개의 밀도로 존재할 수 있다. 밀도는 예를 들어, 약 100개/mm2, 약 1,000개/mm2, 약 10만개/mm2, 약 100만개/mm2, 약 200만개/mm2, 약 500만개/mm2, 약 1000만개/mm2, 약 5000만개/mm2 또는 그 이상, 또는 그 이하를 포함하여, 다양한 밀도로 조정될 수 있다. 밀도는 위 범위에서 선택된 하위 값들 중 하나와 상위 값들 중 하나 사이에 있을 수 있거나, 또는 다른 밀도들(주어진 범위 밖)이 사용될 수 있다는 것이 추가로 이해될 것이다. 예를 들어, 고밀도 어레이는 약 100 nm 미만으로 분리된 기능화 층 패드들(24', 26'), 함몰부들(20), 및/또는 돌출부들(28)을 갖는 것을 특징으로 할 수 있고, 중밀도 어레이는 약 400 nm 내지 약 1 μm로 분리된 기능화 층 패드들(24', 26'), 함몰부들(20), 및/또는 돌출부들(28)을 갖는 것을 특징으로 할 수 있고, 저밀도 어레이는 약 1 μm 초과로 분리된 기능화 층 패드들(24', 26'), 함몰부들(20), 및/또는 돌출부들(28)을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
기능화 층 패드들(24', 26'), 함몰부들(20), 및/또는 돌출부들(28)의 레이아웃 또는 패턴은 또한 또는 대안적으로 평균 피치, 또는 기능화 층 패드들(24', 26'), 하나의 함몰부(20), 및/또는 하나의 돌출부(28)의 하나의 세트의 중심에서 기능화 층 패드들(24', 26'), 함몰부(20), 및/또는 돌출부(28)의 인접한 세트의 중심까지의 간격(중심 사이 간격) 또는 기능화 층 패드들(24', 26'), 하나의 함몰부(20), 및/또는 하나의 돌출부(28)의 하나의 세트의 우측 에지에서 기능화 층 패드들(24', 26'), 함몰부(20), 및/또는 돌출부(28)의 인접한 세트의 좌측 에지까지의 간격(에지 사이 간격)의 관점에서 특징지어질 수 있다. 패턴은 규칙적일 수 있어서, 평균 피치 주위의 변동 계수가 작거나, 패턴은 비규칙적일 수 있으며, 이 경우에 변동 계수는 비교적 클 수 있다. 어느 경우에도, 평균 피치는 예를 들어, 약 50 nm, 약 0.1 μm, 약 0.5 μm, 약 1 μm, 약 5 μm, 약 10 μm, 약 100 μm 또는 그 이상, 또는 그 이하일 수 있다. 특정 패턴에 대한 평균 피치는 상기 범위로부터 선택되는 하한 값들 중 하나와 상한 값들 중 하나 사이에 있을 수 있다. 일례에서, 함몰부(20)는 약 1.5 μm의 피치(중심간 간격)를 갖는다. 예시적인 평균 피치 값이 제공되었지만, 다른 평균 피치 값이 사용될 수 있음이 이해되어야 한다.
각각의 함몰부(20)의 크기는 그의 체적, 개구 면적, 깊이, 및/또는 직경 또는 길이 및 폭에 의해 특징지어질 수 있다. 예를 들어, 체적은 약 1×10-3 μm3 내지 약 100 μm3의 범위, 예컨대, 약 1×10-2 μm3, 약 0.1 μm3, 약 1 μm3, 약 10 μm3, 또는 그 이상, 또는 그 이하일 수 있다. 다른 예에서, 개구 면적은 약 1×10-3 μm2 내지 약 100 μm2의 범위, 예컨대, 약 1×10-2 μm2, 약 0.1 μm2, 약 1 μm2, 적어도 약 10 μm2, 또는 그 이상, 또는 그 이하일 수 있다. 또 다른 예를 들어, 깊이는 약 0.1 μm 내지 약 100 μm의 범위, 예컨대, 약 0.5 μm, 약 1 μm, 약 10 μm, 또는 그 이상, 또는 그 이하일 수 있다. 다른 예에서, 깊이는 약 0.1 μm 내지 약 100 μm의 범위, 예컨대, 약 0.5 μm, 약 1 μm, 약 10 μm, 또는 그 이상, 또는 그 이하일 수 있다. 또 다른 예를 들어, 직경 또는 길이 및 폭의 각각은 약 0.1 μm 내지 약 100 μm의 범위, 예컨대, 약 0.5 μm, 약 1 μm, 약 10 μm, 또는 그 이상, 또는 그 이하일 수 있다.
각각의 기능화 층 패드(24', 26') 또는 돌출부(28)의 크기는 그것의 상부 표면적, 높이, 및/또는 직경 또는 길이 및 폭을 특징으로 할 수 있다. 일례에서, 상부 표면적은 약 1×10-3 μm2 내지 약 100 μm2의 범위, 예컨대, 약 1×10-2 μm2, 약 0.1 μm2, 약 1 μm2, 적어도 약 10 μm2, 또는 그 이상, 또는 그 이하일 수 있다. 또 다른 예를 들어, 높이는 약 0.1 μm 내지 약 100 μm의 범위, 예컨대, 약 0.5 μm, 약 1 μm, 약 10 μm, 또는 그 이상, 또는 그 이하일 수 있다. 또 다른 예를 들어, 직경 또는 길이 및 폭의 각각은 약 0.1 μm 내지 약 100 μm의 범위, 예컨대, 약 0.5 μm, 약 1 μm, 약 10 μm, 또는 그 이상, 또는 그 이하일 수 있다.
구조들의 각각은 또한 기능화 층들(24, 26) 또는 기능화 층 패드들(24', 26')을 포함한다. 각각의 예에서, 기능화 층들(24, 26) 또는 기능화 층 패드들(24', 26')은 상이한 프라이머 세트들(30, 32)이 부착된 상이한 영역들을 나타낸다.
본 명세서에 개시된 예들의 일부에서, 기능화 층들(24, 26)은 화학적으로 동일하거나 또는 기능화 층 패드들(24', 26')은 화학적으로 동일하고, 본 명세서에 개시된 기술들 중 임의의 것을 이용하여 프라이머 세트들(30, 32)을 원하는 층(24, 26), 또는 층 패드(24', 26')로 순차적으로 고정시킬 수 있다. 본 명세서에 개시된 다른 예들에서, 기능화 층들(24, 26)은 화학적으로 상이하거나 또는 기능화 층 패드들(24', 26')은 화학적으로 상이하고(예컨대, 층들(24, 26) 또는 층 패드들(24', 26')은 각각의 프라이머 세트(30, 32) 부착을 위해 상이한 작용기들을 포함함), 본 명세서에 개시된 기술들 중 임의의 것은 프라이머 세트들(30, 32)을 각각의 층들(24, 26) 또는 층 패드들(24', 26')에 고정시키는 데 사용될 수 있다. 본 명세서에 개시된 다른 예들에서, 기능화 층들(24, 26) 또는 기능화 층 패드들(24', 26')을 형성하도록 도포되는 재료들은 사전 이식된 각각의 프라이머 세트들(30, 32)을 가질 수 있고, 따라서 기능화 층들(24, 26) 또는 기능화 층 패드들(24', 26')의 고정화 화학 구조들은 동일하거나 또는 상이할 수 있다.
일부 예들에서, 기능화 층들(24, 26) 또는 기능화 층 패드들(24', 26')은 액체가 흡수될 때 팽윤될 수 있고, 예를 들어 건조에 의해 액체가 제거될 때 수축될 수 있는 임의의 겔 재료일 수 있다. 일례에서, 겔 재료는 고분자 하이드로겔이다. 일례에서, 고분자 하이드로겔은 아크릴아미드 공중합체, 예컨대 폴리(N-(5-아지도아세트아미딜펜틸)아크릴아미드-코-아크릴아미드(PAZAM)를 포함한다. PAZAM 및 일부 다른 형태의 아크릴아미드 공중합체는 하기 구조식 I로 표시된다:
Figure pct00010
(상기 식에서,
RA는 아지도, 선택적으로 치환된 아미노, 선택적으로 치환된 알케닐, 선택적으로 치환된 알킨, 할로겐, 선택적으로 치환된 하이드라존, 선택적으로 치환된 하이드라진, 카르복실, 하이드록시, 선택적으로 치환된 테트라졸, 선택적으로 치환된 테트라진, 니트릴 옥사이드, 니트론, 설페이트 및 티올로 이루어진 군으로부터 선택되고;
RB는 H 또는 선택적으로 치환된 알킬이고;
RC, RD 및 RE는 각각 독립적으로 H 및 선택적으로 치환된 알킬로 이루어진 군으로부터 선택되고;
각각의 -(CH2)p-는 선택적으로 치환될 수 있으며;
p는 1 내지 50의 범위의 정수이고;
n은 1 내지 50,000의 범위의 정수이며;
m은 1 내지 100,000 범위의 정수이다.
당업자는 구조식 I에서 반복되는 "n" 및 "m" 특징부의 배열이 대표적이며, 단량체 서브유닛은 중합체 구조(예를 들어, 랜덤, 블록, 패턴화 또는 이들의 조합)에서 임의의 순서로 존재할 수 있음을 알 것이다.
PAZAM 및 다른 형태의 아크릴아미드 공중합체의 분자량은 약 5 kDa 내지 약 1500 kDa, 또는 약 10 kDa 내지 약 1000 kDa 범위일 수 있거나, 구체적인 예에서 약 312 kDa일 수 있다.
일부 예에서, PAZAM 및 다른 형태의 아크릴아미드 공중합체는 선형 중합체이다. 일부 다른 예들에서, PAZAM 및 다른 형태의 아크릴아미드 공중합체는 약하게 가교결합된 중합체이다.
다른 예들에서, 겔 재료는 구조식 (I)의 변형체일 수 있다. 일 예에서, 아크릴아미드 단위는 N,N-다이메틸아크릴아미드로 치환될 수 있다(
Figure pct00011
). 이러한 예에서, 구조식 I의 아크릴아미드 단위는
Figure pct00012
로 치환될 수 있으며, 여기서 RD, RE 및 RF는 각각 H 또는 C1-C6 알킬이고, RG 및 RH는 각각 C1-C6 알킬(아크릴아미드의 경우와 같이 H 대신에)이다. 이러한 예에서, q는 1 내지 100,000 범위의 정수일 수 있다. 다른 예에서, 아크릴아미드 단위 이외에, N,N-다이메틸아크릴아미드가 사용될 수 있다. 이러한 예에서, 구조식 I은 반복되는 "n" 및 "m" 특징부 이외에
Figure pct00013
를 포함할 수 있으며, 여기서 RD, RE 및 RF는 각각 H 또는 C1-C6 알킬이고, RG 및 RH는 각각 C1-C6 알킬이다. 이러한 예에서, q는 1 내지 100,000 범위의 정수일 수 있다.
고분자 하이드로겔의 다른 예로서, 구조 (I)의 반복되는 "n" 특징부는 하기 구조 (II)를 갖는 헤테로사이클릭 아지도기를 포함하는 단량체로 치환될 수 있다:
Figure pct00014
상기 식에서, R1은 H 또는 C1-C6 알킬이고; R2는 H 또는 C1-C6 알킬이며; L은 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 2 내지 20개의 원자를 갖는 선형 사슬 및 상기 사슬의 탄소 및 임의의 질소 원자 상의 10개의 임의의 치환기를 포함하는 링커이고; E는 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 내지 4개의 원자, 및 선형 사슬의 탄소 및 임의의 질소 원자 상의 임의의 치환기를 포함하는 선형 사슬이며; A는 N에 부착된 H 또는 C1-C4 알킬을 갖는 N 치환된 아미드이고; Z는 질소 함유 헤테로사이클이다. Z의 예에는 단일 환형 구조 또는 융합 구조로서 존재하는 5 내지 10개의 탄소 함유 고리 구성원이 포함된다. Z의 일부 구체적인 예에는 피롤리디닐, 피리디닐 또는 피리미디닐이 포함된다.
또 다른 예로서, 겔 재료는 하기 구조식 III 및 구조식 IV의 각각의 반복 단위를 포함할 수 있다:
Figure pct00015
및
Figure pct00016
여기서 R1a, R2a, R1b 및 R2b의 각각은 수소, 옵션적으로 치환된 알킬 또는 옵션적으로 치환된 페닐로부터 독립적으로 선택되고; R3a 및 R3b의 각각은 수소, 옵션적으로 치환된 알킬, 옵션적으로 치환된 페닐, 또는 옵션적으로 치환된 C7-C14 아르알킬로부터 독립적으로 선택되고; 각각의 L1 및 L2는 옵션적으로 치환된 알킬렌 링커 또는 옵션적으로 치환된 헤테로알킬렌 링커로부터 독립적으로 선택된다.
올리고뉴클레오티드 프라이머들을 그것에 이식하도록 기능화되는 한, 기능화 층들(24, 26) 또는 기능화 층 패드들(24', 26')을 형성하는 데 다른 분자가 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 적합한 기능화 층 재료들의 일부 예들은 기능화된 실란들, 예컨대, 노르보르넨 실란, 아지도 실란, 알킨 기능화된 실란, 아민 기능화된 실란, 말레이미드 실란, 또는 원하는 프라이머 세트(30, 32)를 부착시킬 수 있는 작용기들을 갖는 임의의 다른 실란을 포함한다. 적합한 기능화 층 재료들의 다른 예들은 콜로이드 구조를 갖는 것들, 예컨대 아가로스; 또는 중합체 메시 구조, 예컨대 젤라틴; 또는 가교결합된 중합체 구조, 예컨대 폴리아크릴아미드 중합체 및 공중합체, 실란 비함유 아크릴아미드(SFA) 또는 SFA의 아지도 분해된(azidolyzed) 버전이 포함된다. 적합한 폴리아크릴아미드 중합체의 예는 아크릴아미드 및 아크릴산, 또는 비닐 기를 포함하는 아크릴산으로부터, 또는 [2+2] 광고리화 첨가반응을 형성하는 단량체로부터 합성될 수 있다. 적합한 중합체성 하이드로겔의 또 다른 예들에는 아크릴아미드와 아크릴레이트의 혼합 공중합체가 포함된다. 아크릴 단량체(예를 들어, 아크릴아미드, 아크릴레이트 등)를 포함하는 다양한 중합체 구조, 예컨대 별모양(star) 중합체, 별형상 또는 별모양-블록 중합체, 덴드리머(dendrimer) 등을 포함하는 분지형 중합체가 본 명세서에 개시된 예에 이용될 수 있다. 예를 들어, 단량체들(예를 들어, 아크릴아미드, 촉매를 함유하는 아크릴아미드 등)이 무작위로 또는 블록으로 성형 중합체의 분지(아암)에 통합될 수 있다.
기능화 층들(24, 26) 또는 기능화 층 패드들(24', 26')의 겔 재료는 임의의 적합한 공중합 과정을 이용하여 형성될 수 있다. 겔 재료는 또한 본 명세서에 개시된 방법들 중 임의의 것을 이용하여 침착될 수 있다.
하부의 베이스 지지체(14) 또는 다층 구조(16)의 층(18)(예컨대, 금속 산화물 코팅, 수지 등)에 대한 기능화 층들(24, 26) 또는 기능화 층 패드들(24', 26')의 부착은 공유 결합을 통한 것일 수 있다. 일부 경우들에서, 하부의 베이스 지지체(14) 또는 층(18)이, 예컨대, 실란화 또는 플라즈마 애싱을 통해 먼저 활성화될 수 있다. 공유 결합은 다양한 사용 동안 플로우 셀(10)의 수명에 걸쳐 원하는 영역들에서 프라이머 세트들(30, 32)을 유지하는 데 도움이 된다.
구조들의 각각은 또한 각각의 기능화 층들(24, 26) 또는 패드들(24', 26')에 부착된 프라이머 세트들(30, 32)을 포함한다. 일례에서, 제1 프라이머 세트(30)는 비절단성 제1 프라이머 및 절단성 제2 프라이머를 포함하고; 제2 프라이머 세트(32)는 절단성 제1 프라이머 및 비절단성 제2 프라이머를 포함한다. 도 2a 내지 도 2d는 기능화 층들(24, 26) 또는 층 패드들(24', 26')에 부착된 프라이머 세트들(30A, 32A, 30B, 32B, 30C, 32C, 및 30D, 32D)의 상이한 구성들을 도시한다.
제1 프라이머 세트(30A, 30B, 30C, 30D)의 각각은 비절단성 제1 프라이머(34 또는 34') 및 절단성 제2 프라이머(36 또는 36')를 포함하고; 제2 프라이머 세트(32A', 32B', 32C', 32D')의 각각은 절단성 제1 프라이머(38 또는 38') 및 비절단성 제2 프라이머(40 또는 40')를 포함한다.
비절단성 제1 프라이머(34 또는 34') 및 절단성 제2 프라이머(36 또는 36')는 올리고뉴클레오티드쌍이며, 예를 들어 비절단성 제1 프라이머(34 또는 34')는 정방향 증폭 프라이머이고, 절단성 제2 프라이머(36 또는 36')는 역방향 증폭 프라이머이거나, 절단성 제2 프라이머(36 또는 36')는 정방향 증폭 프라이머이고, 비절단성 제1 프라이머(34 또는 34')는 역방향 증폭 프라이머이다. 제1 프라이머 세트(30A, 30B, 30C, 30D)의 각각의 예에서, 절단성 제2 프라이머(36 또는 36')는 절단 부위(42)를 포함하는 반면, 비절단성 제1 프라이머(34 또는 34')는 절단 부위(42)를 포함하지 않는다.
절단성 제1 프라이머(38 또는 38') 및 비절단성 제2 프라이머(40 또는 40')는 올리고뉴클레오티드쌍이며, 예를 들어 절단성 제1 프라이머(38 또는 38')는 정방향 증폭 프라이머이고, 비절단성 제2 프라이머(40 또는 40')는 역방향 증폭 프라이머이거나, 비절단성 제2 프라이머(40 또는 40')는 정방향 증폭 프라이머이고, 절단성 제1 프라이머(38 또는 38')는 역방향 증폭 프라이머이다. 제2 프라이머 세트(32A, 32B, 32C, 32D)의 각각의 예에서, 절단성 제1 프라이머(38 또는 38')는 절단 부위(42', 44)를 포함하는 반면, 비절단성 제2 프라이머(40 또는 40')는 절단 부위(42', 44)를 포함하지 않는다.
제1 프라이머 세트(30A, 30B, 30C, 및 30D)의 비절단성 제1 프라이머(34 또는 34') 및 제2 프라이머 세트(32A, 32B, 32C, 및 32D)의 절단성 제1 프라이머(38 또는 38')는, 절단성 제1 프라이머(38 또는 38')가 뉴클레오티드 서열 또는 뉴클레오티드 서열에 부착된 링커(46')에 통합된 절단 부위(42' 또는 44)를 포함하는 것을 제외하고는, 동일한 뉴클레오티드 서열을 갖는다(예컨대, 둘 모두 정방향 증폭 프라이머들임)것이 이해될 것이다. 유사하게, 제1 프라이머 세트(30A, 30B, 30C, 및 30D)의 절단성 제2 프라이머(36 또는 36') 및 제2 프라이머 세트(32A, 32B, 32C, 및 32D)의 비절단성 제2 프라이머(40 또는 40')는, 절단성 제2 프라이머(36 또는 36')가 뉴클레오티드 서열 또는 뉴클레오티드 서열에 부착된 링커(46)에 통합된 절단 부위(42)를 포함하는 것을 제외하고는, 동일한 뉴클레오티드 서열을 갖는다(예컨대, 둘 모두 역방향 증폭 프라이머들임).
제1 프라이머(34, 38 또는 34', 38')가 정방향 증폭 프라이머인 경우, 제2 프라이머(36, 40 또는 36', 40')는 역방향 프라이머이고, 그 반대의 경우도 가능함을 이해해야 한다.
비절단성 프라이머들(34, 40 또는 34', 40')은 P5 및 P7 프라이머들과 같은, 포획 및/또는 증폭 목적을 위한 유니버셜 서열을 갖는 임의의 프라이머들일 수 있다. P5 및 P7 프라이머들의 예들은 서열분석을 위해 일루미나 인크.(Illumina Inc.)에서 판매되는 시판 플로우 셀의 표면에서, 예를 들어, HiSeq™, HiSeqX™, MiSeq™, MiSeqDX™, MiNISeq™, NextSeq™, NextSeqDX™, NovaSeq™, iSEQTM, 게놈 애널라이저(Genome Analyzer)™, 및 다른 기기 플랫폼에서 사용된다. 일례에서, P5 및/또는 P7 프라이머는 하기를 포함한다.
P5: 5' → 3'
AATGATACGGCGACCACCGA (서열 번호 1)
P7: 5' → 3'
CAAGCAGAAGACGGCATACGA (서열 번호 2)
일부 예들에서, P5 및 P7 프라이머는 절단 부위(42, 42', 44)를 포함하지 않기 때문에, 비절단성 프라이머(34, 40 또는 34', 40')이다. 임의의 적합한 유니버셜 서열은 비절단성 프라이머(34, 40 또는 34', 40')로서 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
절단성 프라이머(36, 38 또는 36', 38')의 예는 각각의 핵산 서열(예를 들어, 도 2a 및 도 2c), 또는 절단성 프라이머(36, 38 또는 36', 38')를 각각의 기능화 층들(24, 26) 또는 층 패드들(24', 26')(도 2b 및 도 2d)에 통합된 각각의 절단 부위(42, 42', 44)를 갖는 P5 및 P7(또는 다른 유니버셜 서열) 프라이머를 포함한다. 적합한 절단 부위들(42, 42', 44)의 예들은 본 명세서에 기재된 바와 같이,효소적 절단성 핵산염기 또는 화학적 절단성 핵산염기, 변형 핵산염기, 또는 (예컨대, 핵산염기 사이의) 링커를 포함한다.
각각의 프라이머 세트(30A, 32A 또는 30B, 32B 또는 30C, 32C 또는 30D, 32D)는 각각의 기능화 층(24, 26) 또는 패드(24', 26')에 부착된다. 일부 예들에서, 기능화 층들(24, 26) 또는 패드들(24', 26')은 동일한 표면 화학적 구조를 갖고, 본 명세서에 기재된 기술들 중 임의의 것이 사용되어 하나의 프라이머 세트(30)를 기능화 층(24) 또는 층 패드(24') 상에, 그리고 다른 프라이머 세트(32)를 기능화 층(26) 또는 층 패드(26') 상에 이식할 수 있다. 다른 예에서, 기능화 층들(24, 26)은 각각의 프라이머(34, 36 또는 34', 36' 또는 38, 40 또는 38', 40')와 선택적으로 반응할 수 있는 상이한 표면 화학적 구조(예를 들어, 작용기)를 포함한다. 이러한 다른 예들에서, 기능화 층(24) 또는 층 패드(24')는 제1 작용기를 갖고, 기능화 층(26) 또는 층 패드(26')는 제1 작용기와 상이한 제2 작용기를 갖는다.
상술한 바와 같이, 도 2a 내지 도 2d는 기능화 층들(24, 26) 또는 층 패드들(24', 26')에 부착된 프라이머 세트들(30A, 32A, 30B, 32B, 30C, 32C, 및 30D, 32D)의 상이한 구성들을 도시한다. 더 구체적으로는, 도 2a 내지 도 2d는 사용될 수 있는 프라이머들(34, 36 또는 34', 36' 및 38, 40 또는 38', 40')의 상이한 구성들을 도시한다.
도 2a에 도시된 예에서, 프라이머 세트들(30A, 32A)의 프라이머들(34, 36, 38, 40)은, 예를 들어, 링커(46, 46') 없이 기능화 층들(24, 26) 또는 기능화 층 패드들(24', 26')에 직접 부착된다. 기능화 층(24) 또는 층 패드(24')는 프라이머들(34, 36)의 5' 말단에 말단기들을 고정할 수 있는 표면 작용기들을 가질 수 있다. 유사하게, 기능화 층(26) 또는 층 패드(26')는 프라이머들(38, 40)의 5' 말단에 말단기들을 고정할 수 있는 표면 작용기들을 가질 수 있다. 일 예에서, 기능화 층(24) 또는 층 패드(24')와 프라이머들(34, 36) 사이의 고정화 화학적 구조 및 기능화 층(26) 또는 층 패드(26')와 프라이머들(38, 40) 사이의 고정화 화학적 구조는 프라이머들(34, 36 또는 38, 40)이 선택적으로 바람직한 층(24 또는 26) 또는 층 패드(24' 또는 26')에 부착되도록 상이할 수 있다. 예를 들어, 기능화 층(24) 또는 층 패드(24')는 알킨 종결된 프라이머를 이식할 수 있는 아지도 실란일 수 있고, 기능화 층(26) 또는 층 패드(26')는 아지드 종결된 프라이머를 이식할 수 있는 알킨 기능화된 실란일 수 있다. 다른 예에서, 기능화 층(24) 층 패드(24')는 NHS-에스테르 종결된 프라이머를 이식할 수 있는 아민 기능화된 실란일 수 있고, 기능화 층(26) 또는 층 패드(26')는 티올 종결된 프라이머를 이식할 수 있는 말레이미드 실란일 수 있다. 다른 예에서, 고정화 화학적 구조는 층(24) 또는 층 패드(24') 및 층(26) 또는 층 패드(26') 및 각각의 프라이머들(34, 36 또는 38, 40)에 동일할 수 있고, 패턴화 기술은 한번에 하나의 프라이머 세트(30A, 32A)를 이식하는 데 사용될 수 있다. 또 다른 예에서, 기능화 층들(24, 26) 또는 층 패드들(24', 26')을 형성하는 데 적용되는 재료들은 사전 이식된 각각의 프라이머들(34, 36 또는 38, 40)을 가질 수 있고, 따라서 고정화 화학적 구조들은 동일 또는 상이할 수 있다.
이 예에서, 고정화는 각각의 프라이머들(34, 36 또는 38, 40)의 5' 말단에서 각각의 기능화 층(24, 26) 또는 층 패드(24', 26')에 대한 단일점 공유부착 또는 강한 비공유 부착에 의한 것일 수있다.
사용될 수 있는 말단 프라이머의 예는 알킨 말단 프라이머, 테트라진 말단 프라이머, 아지도 말단 프라이머, 아미노 말단 프라이머, 에폭시 또는 글리시딜 말단 프라이머, 티오포스페이트 말단 프라이머, 티올 말단 프라이머, 알데히드 말단 프라이머, 하이드라진 말단 프라이머, 포스포르아미다이트 말단 프라이머, 트라이아졸린다이온 말단 프라이머 및 비오틴 말단 프라이머를 포함한다. 일부 구체적인 예에서, 석신이미딜(NHS) 에스테르 말단 프라이머는 기능화 층(24, 26), 또는 층 패드(24', 26')의 표면에서 아민과 반응할 수 있거나, 알데히드 말단 프라이머는 기능화 층(24, 26), 또는 층 패드(24', 26')의 표면에서 하이드라진과 반응할 수 있거나, 알킨 말단 프라이머는 기능화 층(24, 26), 또는 층 패드(24', 26')의 표면에서 아지드와 반응될 수 있거나, 아지드 말단 프라이머는 기능화 층(24, 26), 또는 층 패드(24', 26')의 표면에서 알킨 또는 DBCO(다이벤조사이클로옥틴)와 반응할 수 있거나, 아미노 말단 프라이머는 기능화 층(24, 26), 또는 층 패드(24', 26')의 표면에서 활성화된 카르복실레이트기 또는 NHS 에스테르와 반응할 수 있거나, 티올 말단 프라이머는 기능화 층(24, 26), 또는 층 패드(24', 26')의 표면에서 알킬화 반응물(예를 들어, 요오도아세트아민 또는 말레이미드)과 반응할 수 있거나, 포스포르아미다이트 말단 프라이머는 기능화 층(24, 26), 또는 층 패드(24', 26')의 표면에서 티오에테르와 반응할 수 있거나, 비오틴 변성 프라이머는 기능화 층(24, 26), 또는 층 패드(24', 26')의 표면에서 스트렙타비딘과 반응할 수 있다.
또한, 도 2a에 도시된 예에서, 절단성 프라이머들(36, 38)의 각각의 절단 부위(42, 42')는 프라이머의 서열에 통합된다. 이 예에서, 동일한 유형의 절단 부위(42, 42')가 각각의 프라이머 세트들(30A, 32A)의 절단성 프라이머들(36, 38)에 사용된다. 예를 들어, 절단 부위들(42, 42')은 우라실 염기이고, 절단성 프라이머들(36, 38)은 P5U 및 P7U이다. 이 예에서, 올리고뉴클레오티드쌍(34, 36)의 비절단성 프라이머(34)는 P7일 수 있고, 올리고뉴클레오티드쌍(38, 40)의 비절단성 프라이머(40)는 P5일 수 있다. 따라서, 이 예에서, 제1 프라이머 세트(30A)는 P7, P5U를 포함하고, 제2 프라이머 세트(32A)는 P5, P7U를 포함한다. 프라이머 세트(30A, 32A)는 반대 선형화 화학적 구조를 갖는데, 이는 증폭, 클러스터 생성 및 선형화 후에, 하나의 기능화 층(26 또는 24) 또는 층 패드(26' 또는 24') 상에 정방향 주형 가닥이 형성되고 다른 기능화 층(26 또는 24) 또는 층 패드(26' 또는 24') 상에 역방향 가닥이 형성될 수 있게 한다.
도 2b에 도시된 예에서, 프라이머 세트들(30B, 32B)의 프라이머들(34', 36', 38', 40')은, 예를 들어, 링커들(46, 46')을 통해 기능화 층들(24, 26) 또는 층 패드들(24', 26')에 부착된다. 기능화 층(24) 또는 층 패드(24')는 프라이머들(34', 36')의 5' 말단에 링커(46)를 고정할 수 있는 표면 작용기들을 가질 수 있다. 유사하게, 기능화 층(26) 또는 층 패드(26')는 프라이머들(38', 40')의 5' 말단에 링커(46')를 고정할수 있는 표면 작용기들을 가질 수 있다. 일 예에서, 기능화 층(24) 또는 층 패드(24') 및 링커들(46)에 대한 고정화 화학적 구조 및 기능화 층(26) 또는 층 패드(26') 및 링커들(46')에 대한 고정화 화학적 구조는 프라이머들(34', 36' 또는 38', 40')이 선택적으로 바람직한 기능화 층(24 또는 26) 또는 층 패드(24' 또는 26')를 그래프팅하도록 상이할 수 있다. 다른 예에서, 고정화 화학적 구조는 기능화 층들(24, 26) 또는 층 패드들(24', 26') 및 링커들(46, 46')에 대해 동일할 수 있고, 본 명세서에 개시된 임의의 적합한 기술을 이용하여 한번에 하나의 프라이머 세트(30B, 32B)를 그래프팅할 수 있다. 또 다른 예에서, 기능화 층들(24, 26) 또는 층 패드들(24', 26')을 형성하는 데 적용되는 재료들은 사전 이식된 각각의 프라이머들(34', 36', 38', 40')을 가질 수 있고, 따라서 고정화 화학적 구조들은 동일 또는 상이할 수 있다. 적절한 링커(46, 46')의 예는 핵산 링커(예를 들어, 10개 이하의 뉴클레오티드) 또는 비핵산 링커, 예컨대 폴리에틸렌 글리콜 사슬, 알킬기 또는 탄소 사슬, 인접 다이올을 갖는 지방족 링커, 펩티드 링커 등을 포함할 수 있다. 핵산 링커의 예는 폴리T 스페이서이지만, 다른 뉴클레오티드도 사용될 수 있다. 일례에서, 스페이서는 6T 내지 10T 스페이서이다. 하기는 비핵산 링커(여기서, B는 핵산염기이고, "올리고"는 프라이머임)를 포함하는 뉴클레오티드의 일부 예이다:
Figure pct00017
도 2b에 도시된 예에서, 프라이머(34', 38')는 동일한 서열(예를 들어, P5) 및 동일하거나 상이한 링커(46, 46')를 갖는다. 프라이머(34')는 비절단성인 반면에, 프라이머(38')는 링커(46')에 통합된 절단 부위(42')를 포함한다. 또한 이러한 예에서, 프라이머(36', 40')는 동일한 서열(예를 들어, P7) 및 동일하거나 상이한 링커(46, 46')를 갖는다. 프라이머(40')는 비절단성인 반면에, 프라이머(36')는 링커(46)에 통합된 절단 부위(42)를 포함한다. 동일한 유형의 절단 부위(42, 42')가 절단성 프라이머(36', 38') 각각의 링커(46, 46')에 사용된다. 일례로서, 절단 부위(42, 42')는 핵산 링커(46, 46')에 통합되는 우라실 염기일 수 있다. 프라이머 세트(30B, 32B)는 반대 선형화 화학적 구조를 갖는데, 이는 증폭, 클러스터 생성 및 선형화 후에, 하나의 기능화 층(24 또는 26) 또는 층 패드(24' 또는 26') 상에 정방향 주형 가닥이 형성되고 다른 기능화 층(24 또는 26) 또는 층 패드(24' 또는 26') 상에 역방향 가닥이 형성될 수 있게 한다.
상이한 유형들의 절단 부위들(42, 44)이 각각의 프라이머 세트들(30C, 32C)의 절단성 프라이머들(36, 38)에 사용되는 것을 제외하고는, 도 2c에 도시된 예는 도 2a에 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. 각각의 절단성 프라이머들(36, 38)에 사용될 수 있는 상이한 절단 부위들(42, 44)의 예들은 다음 중 임의의 조합을 포함한다: 인접 다이올, 우라실, 알릴 에테르, 다이설파이드, 제한 효소 부위, 및 8-옥소구아닌.
도 2d에 도시된 예는, 상이한 유형들의 절단 부위들(42, 44)이 각각의 프라이머 세트들(30D, 32D)의 절단성 프라이머들(36', 38')에 부착된 링커들(46, 46')에 사용되는 것을 제외하고는, 도 2b에 도시된 예와 유사하다. 절단성 프라이머들(36', 38')에 부착된 각각의 링커들(46, 46')에 사용될 수 있는 상이한 절단 부위들(42, 44)의 예들은 다음 중 임의의 조합을 포함한다: 인접 다이올, 우라실, 알릴 에테르, 다이설파이드, 제한 효소 부위, 및 8-옥소구아닌.
도 2a 내지 도 2d에 도시된 예들 중 임의의 것에서, 기능화 층들(24, 26) 또는 층 패드들(24', 26')에 프라이머들(34, 36, 38, 40 또는 34', 36', 38', 40')을 부착함으로써, 프라이머들(34, 36, 38, 40 또는 34', 36' 및 38', 50')의 주형-특이적 부분이 자유로이 그것의 동종 주형에 어닐링하고 프라이머 신장을 위해 3′ 하이드록실기가 자유롭게 된다.
상이한 방법들을 이용하여 본 명세서에 개시된 플로우 셀 구조들을 생성할 수 있다. 다양한 방법들이 이제 설명될 것이다.
도 1b의 플로우 셀 구조를 제조하는 방법
도 1b에 도시된 구조는 포토레지스트의 후면 노출을 이용하는 다양한 방법들에 의해 생성될 수 있다. 여러 방법들이 도 3 시리즈, 도 4 시리즈, 도 6 시리즈, 도 8 시리즈, 및 도 24 시리즈를 참조하여 도시된다.
도 3a 내지 도 3r, 도 4a 내지 도 4i 및 도 24a 내지 도 24j에 도시된 예들은 포토마스크의 역할을 하는 하나의 층을 이용하고, 도 6a 내지 도 6l 및 도 8a 내지 도 8g에 도시된 예들은 포토마스크의 역할을 하는 2개의 층을 이용한다.
도 3a 내지 도 3r 및 도 4a 내지 도 4i에 도시된 예들은 일반적으로 투명 베이스 지지체 위에 위치된 희생층 위에 배치된 패턴화된 수지층을 포함하는 다층 스택을 선택적으로 에칭하고, 그럼으로써 투명 베이스 지지체의 일부분 및 희생층의 일부분을 노출시키는 단계; 다층 스택을 이용하여 투명 베이스 지지체의 일부분을 통해 네거티브 포토레지스트를 현상하여 다층 스택의 사전결정된 영역에서 불용성 네거티브 포토레지스트를 한정하는 단계; 및 투명 베이스 지지체 위에 제1 및 제2 기능화 층들을 도포하는 단계를 포함하고, 불용성 네거티브 포토레지스트는 i) 제1 기능화 층의 도포 동안 존재하고 제2 기능화 층의 도포 이전에 제거되거나, 또는 ii) 제2 기능화 층의 도포 동안 존재하고 제1 기능화 층의 도포 이후에 현상된다. 방법들 및 다양한 단계들의 각각은 이제 각각의 도면들을 참조하여 더 상세하게 설명될 것이다.
도 3a 내지 도 3r은, 기능화 층 패드들(24', 26')을 포함하는, 도 1b의 플로우 셀 구조를 제조하기 위한 방법의 3가지 상이한 예들을 도시한다. 일 예가 도 3a 내지 도 3i에 도시되어 있다. 다른 예는 도 3a 내지 도 3e 및 도 3j 내지 도 3m에 도시되어 있다. 또 다른 예는 도 3a 내지 도 3c 및 도 3n 내지 도 3r에 도시되어 있다. 방법들의 각각에 의해 생성된 기능화 층 패드들(24', 26')이 도 3i에 도시되어 있다.
이러한 방법들의 각각은 재료들의 다층 스택으로 시작하며, 이는 베이스 지지체(14) 위에 위치된 희생층(48) 위에 위치된 수지층(50)을 포함한다. 이 예들에서, 베이스 지지체(14)는 유리 또는 오산화탄탈럼과 같은 투명 재료이고, 투명 베이스 지지체(14')로 지칭된다. 이 예들에서, 투명 베이스 지지체(14')는 후면 노출에 사용된 자외선 파장들에 투명하다.
다층 스택을 생성하기 위해, 희생층(48)은 투명 베이스 지지체(14') 위에 침착된다. 희생층(48)에 적합한 재료들의 예들은 규소와 같은 반금속, 또는 알루미늄, 구리, 티타늄, 금, 은과 같은 금속 등을 포함한다. 일부 예들에서, 반금속 또는 금속은 적어도 실질적으로 순수하다(<99% 순도). 다른 예들에서, 희생층(48)이 포토레지스트 현상에 사용되는 광 에너지에 불투명(투명하지 않거나 또는 투과율 0.25 미만)인 한, 열거된 원소들의 분자 또는 화합물들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 열거된 반금속(예를 들어, 이산화규소) 또는 금속(예를 들어, 산화알루미늄) 중 임의의 것의 산화물이 단독으로 또는 열거된 반금속 또는 금속과 조합하여 사용될 수 있다. 이들 재료는 본 명세서에 개시된 임의의 적절한 기술을 사용하여 증착될 수 있다. 투명 베이스 지지체(14') 위에 위치된 희생층(48)이 도 3a에 도시되어 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 이어서 수지층(50)이 희생층(48) 위에 침착된다. 수지층(50)은 본 명세서에 기재된 예시적인 수지들 중 임의의 것일 수 있고, 본 명세서에 개시된 임의의 적합한 기술을 이용하여 침착될 수 있다. 일부 침착 기술들의 경우, 수지는 액체 담체, 예컨대, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA), 톨루엔, 다이메틸 설폭사이드(DMSO), 테트라하이드로퓨란(THF) 등에서 혼합될 수 있다. 일 예에서, 수지층(50)은 리프트 오프 레지스트이다. 적절한 리프트 오프 레지스트의 예는 폴리메틸글루타르이미드 플랫폼을 기제로 하는, 가야쿠 어드밴스트 머티어리얼즈, 인코포레이티드(Kayaku Advanced Materials, Inc.)(구 마이크로켐(MicroChem))로부터 시판되고 있는 것들을 포함한다. 리프트 오프 레지스트는 스핀 온되거나, 그렇지 않으면 증착, 경화 및 후속적으로 과정의 바람직한 시간에 제거될 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 수지층(50)은 스텝 부분(62)에 의해 한정되는 깊은 부분(58) 및 얕은 부분(60)을 포함하는 오목한 영역(56)을 형성하도록 임프린팅된다. 임의의 적합한 임프린팅 기술이 사용된다. 일 예에서, 워킹 스탬프는 수지층(50)이 연질 상태일 때 이를 가압하여, 수지층(50)에 워킹 스탬프 피처의 임프린트를 생성한다. 이어서, 수지층(50)은 소정 위치에 워킹 스탬프로 경화될 수 있다.
경화는 방사선 경화성 수지 재료가 사용되는 경우에 가시광선 또는 자외선(UV)과 같은 화학선에 노출되거나, 열경화성 수지 재료가 사용되는 경우에 열에 노출되어 달성될 수 있다. 경화는 중합 및/또는 가교를 촉진할 수 있다. 예를 들어, 경화는 소프트베이크(예컨대, 수지를 침착시키는 데 사용될 수 있는 임의의 액체 담체를 제거하기 위함) 및 하드베이크를 포함하는, 다수의 단계들을 포함할 수 있다. 소프트베이크는 약 50℃ 내지 약 150℃ 범위의 낮은 온도에서 일어날 수 있다. 하드베이크의 지속 시간은 약 100℃ 내지 약 300℃ 범위의 온도에서 약 5초 내지 약 10분간 지속될 수 있다. 소프트베이킹 및/또는 하드베이킹에 사용될 수 있는 장치의 예에는 핫 플레이트, 오븐 등이 포함된다.
경화 후에, 워킹 스탬프가 해제된다. 이렇게 하여, 수지층(50)에 토포그래피 피처를 생성한다. 이 예시적인 방법에서, 워킹 스탬프는 수지층(50)의 전체 깊이를 통해 연장되지 않으므로, 하부의 희생층(48)은 (도 3b에 도시된 바와 같이) 임프린팅 후에 노출되지 않는다.
이어서 다층 스택을 선택적으로 에칭하여 깊은 부분(58)에서 투명 베이스 지지체(14')의 일부분(64)을 노출시키고, 얕은 부분(60)에서 희생층(48)의 일부분(66)을 노출시킨다. 도 3c에서 하향 화살표로 표시된 바와 같이, 수지층(50)의 임의의 노출된 영역은 이러한 과정 동안 에칭될 수 있다. 수지층(50)의 일부분이 깊은 부분(58)에서 더 얇기 때문에, 깊은 부분(58)의 희생층(48)이 또한 에칭될 것이다. 투명 베이스 지지체(14')의 부분(64)이 노출될 때까지 에칭이 계속될 수 있다. 수지층(50)의 에칭은 이방성 산소 플라즈마 또는 90% CF4 및 10% O2 혼합 플라즈마와 같은 건식 에칭 공정을 포함할 수 있다.
방법의 두 가지 예들이 도 3d 및 도 3e로 진행되고, 이어서 네거티브 포토레지스트가 다층 스택 위에 도포된다. 적절한 네거티브 포토레지스트의 예는 NR® 시리즈 포토레지스트(퓨쳐렉스(Futurrex)로부터 입수가능함)를 포함한다. 다른 적절한 네거티브 포토레지스트는 SU-8 시리즈 및 KMPR® 시리즈(모두 가야쿠 어드밴스트 머티어리얼즈, 인코포레이티드로부터 입수가능함) 또는 UVN™ 시리즈(듀퐁(DuPont)으로부터 입수가능함)를 포함한다. 네거티브 포토레지스트가 사용될 때, 선택적으로 특정 파장들의 광에 노출되어 불용성 네거티브 포토레지스트(52)를 형성하고, 현상액에 노출되어 가용성 부분들(예컨대, 특정 파장의 광에 노출되지 않은 부분들)을 제거한다. 이 예에서, 불용성 네거티브 포토레지스트(52)가 깊은 부분(58)에서 투명 베이스 지지체(14')의 부분(64) 상에 남고, 수지층(50) 및 희생층(48)의 부분(66)에서는 제거되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 도 3d에 도시된 예에서, 광은 투명 베이스 지지체(14')를 통해 지향될 수 있다. 부분(64) 상의 네거티브 포토레지스트는 광에 노출될 것이고, 불용성이 될 것이다. 희생층(48)은 투명 베이스 지지체(14')를 통해 투과되는 광의 적어도 75%를 차단하여, 수지층(50) 및 희생층(48) 위에 위치된 네거티브 포토레지스트에 광이 도달하는 것을 적어도 실질적으로 방지한다. 이와 같이, 이러한 부분들은 가용성으로 유지되어 현상액으로 제거된다. 이 예에서, 네거티브 포토레지스트는 투명 베이스 지지체(14')를 통해 현상되어 깊은 부분(58)에서 불용성 네거티브 포토레지스트(52)를 한정하고 가용성 네거티브 포토레지스트를 제거한다.
네거티브 포토레지스트에 적합한 현상액들의 예들에는 수성 알칼리성 용액, 예컨대, 희석된 수산화나트륨, 희석된 수산화칼륨, 또는 무금속이온 유기 TMAH(수산화테트라메틸암모늄)의 수용액이 포함된다.
네거티브 포토레지스트의 가용성 부분들은 현상액에서 적어도 95% 용해된다. 네거티브 포토레지스트가 현상액에 노출된 후, 다층 스택은 O2 플라즈마에 노출되어, 예를 들어, 노출된 부분(66)을 세정할 수 있다.
노출된 부분(66)에서, 희생층(48)은 도 3e의 하향 화살표에 의해 표시된 바와 같이 에칭된다. 예를 들어, 알루미늄 희생층은 산성 또는 염기성 조건에서 제거될 수 있고, 구리 희생층은 FeCl3을 이용하여 제거될 수 있고, 구리, 금 또는 은 희생층은 요오드 및 요오드화 용액에서 제거될 수 있고, 티타늄 희생층은 H2O2를 이용하여 제거될 수 있고, 규소 희생층은 염기성 (pH) 조건에서 제거될 수 있다. 이 예들에서, 투명 베이스 지지체(14')는 희생층 에칭 공정에 대한 에칭 정지부의 역할을 한다. 다른 예들에서, 건식 에칭(예컨대, BCl3 + Cl2를 이용한 반응성 이온 에칭) 이 사용될 수 있고, 투명 베이스 지지체(14')의 제2 부분(64')이 노출되면 중단될 수 있다. 이와 같이, 희생층(48)의 부분(66)을 에칭함으로써 투명 베이스 지지체(14')의 제2 부분(64')을 노출시키게 된다.
방법의 일 예는 이어서 도 3e에서 도 3f로 진행된다. 도 3f에서, 이어서 제1 기능화 층(24)이 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 투명 베이스 지지체(14')의 제2 부분(64') 위에 도포된다. 이 예에서, 제1 기능화 층(24)은 또한 나머지 수지층(50) 및 불용성 네거티브 포토레지스트(52) 위에 침착된다.
도 3a 내지 도 3i에 도시된 방법의 개시 시에, 투명 베이스 지지체(14')는 기능화 층(24)과 반응할 수 있는 표면기를 생성하기 위해 실란화 또는 플라즈마 애싱을 이용하여 활성화될 수 있다. 이와 같이, 기능화 층(24)은 투명 베이스 지지체(14')의 제2 부분(64')에 공유부착된다.
이어서 불용성 네거티브 포토레지스트(52)의 제거를 수행하여 깊은 부분(58)에서 투명 베이스 지지체(14')의 부분(64)을 다시 노출시킬 수 있다. 불용성 네거티브 포토레지스트(52)가 현상액에서 용해되지 않지만, 제거제에서 용해(적어도 99% 용해)될 수 있다. 적합한 제거제는 초음파 처리를 사용하여 또는 아세톤에서, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)계 스트리퍼를 갖는 다이메틸설폭사이드(DMSO)를 포함할 수 있다. 도 3g에 도시된 바와 같이, 이 공정은 불용성 네거티브 포토레지스트(52) 및 불용성 네거티브 포토레지스트(52) 위에 놓인 기능화 층(24)을 제거한다.
도 3h에 도시된 바와 같이, 이어서 제2 기능화 층(26)은 깊은 부분(58)에서 투명 베이스 지지체(14')의 부분(64) 위에 도포될 수 있다. 제2 기능화 층(26)(예컨대, 제2 기능화 층(26)을 형성하는 겔 재료)은 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 도포될 수 있다. 이 예에서, 겔 재료의 침착이 고 이온 강도(예컨대, 10x PBS, NaCl, KCl 등이 존재) 하에서 수행되는 경우, 제2 기능화 층(26)은 제1 기능화 층(24) 상에 침착되지 않거나 또는 이에 접착되지 않는다. 이와 같이, 제2 기능화 층(26)은 제1 기능화 층(24)을 오염시키지 않는다.
이어서 나머지 수지층(50)의 리프트 오프가 수행될 수 있다. 도 3i에 도시된 바와 같이, 리프트 오프 공정은 i) 수지층(50)의 적어도 99% 및 ii) 수지층(50) 위에 놓이거나 이에 부착되는 기능화 층들(24, 26)을 제거한다. 이러한 리프트 오프 과정은 초음파 처리를 사용하여 다이메틸설폭사이드(DMSO)에서 또는 아세톤에서, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)계 스트리퍼를 사용하여 수행될 수 있다. 이는 투명 베이스 지지체(14')의 표면 상에 서로 인접한 기능화 층 패드들(24', 26')을 남긴다. 기능화 층 패드들(24', 26')은 투명 베이스 지지체(14') 위에 온전한 상태로 유지되는데, 부분적으로 그 이유는 기능화 층 패드들(24', 26')은 투명 베이스 지지체(14')에 공유부착되기 때문이다.
나머지 수지층(50)의 리프트 오프는 또한 희생층(48)을 적어도 실질적으로 투명 베이스 지지체(14') 상에 온전하게 남긴다. 이어서 희생층(48)이 제거되어 기능화 층 패드들(24', 26') 주위에 간극 영역들(22)을 노출시킨다. 이것은 도 3i에 도시되어 있다. 임의의 적절한 에칭 기술이 희생층(48)에 사용될 수 있다. 기능화 층 패드들(24', 26')은 투명 베이스 지지체(14')에 공유부착되고 따라서 희생층 에칭 동안 제거되지 않는다는 것이 이해될 것이다.
기능화 층 패드들(24', 26')의 단일 세트가 도 3i에 도시되어 있지만, 도 3a 내지 도 3i를 참조하여 설명된 방법이 수행되어 투명 베이스 지지체(14')의 표면에 걸쳐 간극 영역들(22)에 의해 분리된 기능화 층 패드들(24', 26')의 어레이를 생성할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도시되지 않았지만, 이 방법은 또한 각각의 프라이머 세트들(30, 32)을 기능화 층들(24, 26)에 부착하고, 따라서 패드들(24', 26')에 부착하는 단계를 포함한다. 일부 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')(도 3a 내지 도 3i에 도시되지 않음)은 기능화 층(24)에 사전 이식되고, 따라서 패드들(24')에 사전 이식될 수 있다. 유사하게, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')(도 3a 내지 도 3i에 도시되지 않음)은 기능화 층(26)에 사전 이식되고, 따라서 패드들(26')에 사전 이식될 수 있다. 이러한 예에서, 추가의 프라이머 그래프팅은 수행되지 않는다.
다른 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)에 사전 이식되지 않는다. 이 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)이 (예컨대, 도 3f에서) 도포된 후에 이식될 수 있다. 이 예들에서, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은 제2 기능화 층(26)에 사전 이식될 수 있다. 대안적으로, 이 예들에서, 38, 40 또는 38', 40'는 제2 기능화 층(26)에 사전 이식되지 않을 수 있다. 오히려, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은, 예컨대, 아민으로의 슈타우딩거 환원 또는 헥신산과 같은 불활성 분자와의 추가의 클릭 반응을 사용하여, i) 제2 기능화 층(26)이 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')을 부착시키기 위한 (제1 기능화 층(24)과는) 상이한 작용기들을 갖거나 또는 ii) 제1 기능화 층(24)의 미반응 작용기들이 켄칭되는 한, 제2 기능화 층(26)이 도포된 후에 (예컨대, 도 3h에서) 이식될 수 있다.
방법 동안 이식이 수행될 때, 임의의 적합한 이식 기술들을 이용하여 이식이 달성될 수 있다. 예를 들어, 이식은 플로우 스루 침착(예컨대, 일시적으로 접합된 덮개를 사용함), 덩크 코팅, 스프레이 코팅, 퍼들 디스펜싱, 또는 기타 적합한 방법에 의해 달성될 수 있다. 이러한 예시적인 기술들의 각각은 프라이머 용액 또는 혼합물을 이용할 수 있는데, 이는 프라이머(들)(34, 36 또는 34', 36', 또는 38, 40 또는 38', 40'), 물, 완충제, 및 촉매를 포함할 수 있다. 이식 방법들 중 임의의 것으로, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36', 또는 38, 40 또는 38', 40')은 기능화 층들(24 또는 26) 또는 층 패드들(24' 또는 26')의 반응성 기에 부착되고, 다른 층들에 대해 친화성을 갖지 않는다.
도 3e를 다시 참조하면, 불용성 네거티브 포토레지스트(52)가 현상되고 희생층(48)의 노출된 부분(66)이 제거된 경우에, 방법의 다른 예가 도 3e에서 도 3j로 진행한다.
도 3j에서, 실란화된 층(54)이 불용성 네거티브 포토레지스트(52) 및 다층 스택(예컨대, 투명 베이스 지지체(14')의 노출된 부분(64') 및 수지층(50)) 위에 도포된다. 실란화된 층(54)은 임의의 실란 또는 실란 유도체를 포함할 수 있다. 실란 또는 실란 유도체의 선택은, 부분적으로, 도포될 기능화 층(24, 26)에 따라 달라질 수 있는데, 이는 실란 또는 실란 유도체와 기능화 층(24, 26)(및 그럼으로써 궁극적으로 형성될 층 패드들(24', 26')) 사이의 공유 결합을 형성하는 것이 바람직할 수 있기 때문이다. 일부 예시적인 실란 유도체는 사이클로알켄 불포화 부분, 예컨대 노르보르넨, 노르보르넨 유도체(예를 들어, 탄소 원자 중 하나 대신에 산소 또는 질소를 포함하는 (헤테로)노르보르넨), 트랜스사이클로옥텐, 트랜스사이클로옥텐 유도체, 트랜스사이클로펜텐, 트랜스사이클로헵텐, 트랜스-사이클로노넨, 바이사이클로[3.3.1]논-1-엔, 바이사이클로[4.3.1]데스-1 (9)-엔, 바이사이클로 [4.2.1]논-1(8)-엔 및 바이사이클로[4.2.1]논-1-엔을 포함한다. 임의의 이들 사이클로알켄은 예를 들어, 수소, 알킬, 알케닐, 알키닐, 사이클로알킬, 사이클로알케닐, 사이클로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리시크릴, 아랄킬 또는 (헤테로알리시크릴)알킬과 같은 R 기로 치환될 수 있다. 노르보르넨 유도체의 예는 [(5-바이사이클로[2.2.1]헵트-2-에닐)에틸]트라이메톡시실란을 포함한다. 다른 예시적인 실란 유도체는 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)과 같은 사이클로알킨 불포화 부분을 포함한다. 이들 사이클로알킨은 본 명세서에 기재된 임의의 R 기로 치환될 수 있다.
실란화된 층(54)을 도포하는 데 사용되는 방법은 사용되는 실란 또는 실란 유도체에 따라 달라질 수 있다. 적절한 실란화 방법의 예는 증착(예를 들어, YES 방법), 스핀 코팅 또는 다른 증착 방법을 포함한다.
도 3k에 도시된 바와 같이, 이어서 본 명세서에 기재된 바와 같이 제거제를 이용하여 불용성 네거티브 포토레지스트(52)의 제거가 수행될 수 있다. 불용성 네거티브 포토레지스트(52)를 제거하는 것 이외에, 불용성 네거티브 포토레지스트(52) 위에 놓인 실란화된 층(54)이 또한 제거될 수 있다. 이는 깊은 부분(58)에서 투명 베이스 지지체(14')의 부분(64)을 다시 노출시킨다.
이어서, 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여, (도 3l에 도시된 바와 같이) 제1 기능화 층(24)이 도포된다. 이 예에서, 제1 기능화 층(24)은 선택적으로 실란화된 층(54)에 부착되고, 투명 베이스 지지체(14')의 노출된 부분(64)에 부착되지 않는다. 이 예시의 방법의 개시 시에, 투명 베이스 지지체(14')는 실란화 또는 플라즈마 애싱을 이용하여 활성화되지 않을 수 있고, 따라서 투명 베이스 지지체(14')는 기능화 층(24)과 반응할 수 있는 표면기를 포함하지 않을 수 있다.
도 3l은 또한 제2 실란화된 층(54')의 도포를 도시한다. 제2 실란화된 층(54')은 실란화된 층(54)과 동일한 유형의 실란 또는 실란 유도체일 수 있거나 또는 실란화된 층(54)과는 상이한 유형의 실란 또는 실란 유도체일 수 있다. 제2 실란화된 층(54')은 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 (도 3l에 도시된 바와 같이) 도포될 수 있다. 이 예에서, 제2 실란화된 층(54')은 투명 베이스 지지체(14')의 노출된 부분(64)에 부착되고, 제1 기능화 층(24)에는 부착되지 않는다(제1 기능화 층(24)에는 제2 실란화된 층(54')과 반응할 작용기들이 없기 때문임).
이어서, 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여, (도 3m에 도시된 바와 같이) 제2 기능화 층(26)이 도포된다. 이 예에서, 제2 기능화 층(26)은 선택적으로 제2 실란화된 층(54')에 부착되고, 겔 재료의 침착이 고 이온 강도(예컨대, 10x PBS, NaCl, KCl 등이 존재) 하에서 수행되는 경우, 제2 기능화 층(26)은 제1 기능화 층(24) 상에 침착되지 않거나 또는 이에 접착되지 않는다.
이어서 나머지 수지층(50)의 리프트 오프가 수행될 수 있다. 리프트 오프 공정은 i) 수지층(50)의 적어도 99%, 및 ii) 수지층(50) 위에 놓이거나 또는 이에 부착된 실란화된 층들(54, 54') 및 기능화 층들(24, 26)을 제거한다. 이러한 리프트 오프 공정은 본 명세서에 기재된 바와 같이 수행될 수 있다. 희생층(48)은 또한, 임의의 적합한 에칭 기술을 통해 제거되어, 기능화 층 패드들(24', 26') 주위에 간극 영역들(22)을 노출시킨다. 리프트 오프 및 제거 공정들은 도시되지 않지만, 생성된 구조가 도 3i에 도시된 것과 유사하며, 그 이유는 기능화 층 패드들(24', 26')이 리프트 오프 및 희생층 에칭 후에 서로에 인접한 투명 베이스 지지체(14')의 표면 상에 남아 있기 때문이라는 것이 이해될 것이다. 기능화 층 패드들(24', 26')은 투명 베이스 지지체(14') 위에 온전한 상태로 유지되는데, 부분적으로 그 이유는 기능화 층 패드들(24', 26')은 실란화된 층(54, 54')(도 3i에는 도시되지 않음)을 통해 투명 베이스 지지체(14')에 공유부착되기 때문이다.
기능화 층 패드들(24', 26')의 단일 세트가 도 3i에 도시되어 있지만, 도 3a 내지 도 3e 및 도 3j 내지 도 3m를 참조하여 설명된 방법이 수행되어 투명 베이스 지지체(14')의 표면에 걸쳐 간극 영역들(22)에 의해 분리된 기능화 층 패드들(24', 26')의 어레이를 생성할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도시되지 않았지만, 이 방법은 또한 각각의 프라이머 세트들(30, 32)을 기능화 층들(24, 26)에 부착하고, 따라서 패드들(24', 26')에 부착하는 단계를 포함한다. 일부 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')(도 3j 내지 도 3m에 도시되지 않음)은 기능화 층(24)에 사전 이식되고, 따라서 패드들(24')에 사전 이식될 수 있다. 유사하게, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')(도 3j 내지 도 3m에 도시되지 않음)은 기능화 층(26)에 사전 이식되고, 따라서 패드들(26')에 사전 이식될 수 있다. 이러한 예에서, 추가의 프라이머 그래프팅은 수행되지 않는다.
다른 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)에 사전 이식되지 않는다. 이 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)이 (예컨대, 도 3l에서) 도포된 후에 이식될 수 있다. 이 예들에서, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은 제2 기능화 층(26)에 사전 이식될 수 있다. 대안적으로, 이 예들에서, 38, 40 또는 38', 40'는 제2 기능화 층(26)에 사전 이식되지 않을 수 있다. 오히려, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은, 예컨대, 아민으로의 슈타우딩거 환원 또는 헥신산과 같은 불활성 분자와의 추가의 클릭 반응을 사용하여, i) 기능화 층(26)이 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')을 부착시키기 위한 (기능화 층(24)과는) 상이한 작용기들을 갖거나 또는 ii) 기능화 층(24)의 미반응 작용기들이 켄칭되는 한, 제2 기능화 층(26)이 도포된 후에 (예컨대, 도 3m에서) 이식될 수 있다.
방법 동안 이식이 수행될 때, 본 명세서에 기재된 이식 기술들 중 임의의 것을 이용하여 이식이 달성될 수 있다.
도 3c(부분들(64, 66)은 에칭에 의해 노출됨)를 다시 참조하면, 방법의 또 다른 예는 도 3c에서 도 3n으로 진행된다.
도 3n에 도시된 바와 같이, 제1 기능화 층(24)은 구체적으로 수지층(50) 상의 다층 스택, 투명 베이스 지지체(14')의 노출된 부분(64), 및 희생층(48)의 노출된 부분(66) 위에 도포된다. 제1 기능화 층(24)은 본 명세서에 기재된 겔 재료들 중 임의의 것일 수 있고, 임의의 적합한 방법을 이용하여 도포될 수 있다. 도 3a 내지 도 3c 및 도 3n 내지 도 3r에 도시된 방법의 개시 시에, 투명 베이스 지지체(14')는 기능화 층(24)과 반응할 수 있는 표면기를 생성하기 위해 실란화 또는 플라즈마 애싱을 이용하여 활성화될 수 있다. 이와 같이, 제1 기능화 층(24)은 투명 베이스 지지체(14')의 부분(64)에 공유부착된다.
이 예에서, 도 3o에 도시된 바와 같이, 네거티브 포토레지스트가 제1 기능화 층(24) 위에 도포되고 네거티브 포토레지스트의 일부분들을 투명 베이스 지지체(14')를 통해 광 에너지에 노출시켜 불용성 네거티브 포토레지스트(52)를 형성하고, 도 3d를 참조하여 기재된 바와 같이, 현상액을 이용하여 가용성 부분들을 제거함으로써 현상된다. 깊은 부분(58)에 불용성 네거티브 레지스트(52)가 한정되고 가용성 네거티브 레지스트가 제거된다.
도 3p에 도시된 바와 같이, 투명 베이스 지지체(14')의 제2 부분(64')을 노출시키기 위해 얕은 부분(60)의 제1 기능화 층(24) 및 희생층(48)이 에칭된다. 도 3p의 하향 화살표들은 에칭이 발생하는 곳을 나타낸다. 제1 기능화 층(24)을 제거하기 위해 건식 에칭이 사용될 수 있다. 이 에칭 공정은,100% O2 플라즈마, 에어 플라즈마, 아르곤 플라즈마 등과 같은 플라즈마를 이용하여 수행될 수 있다. 이 에칭 공정은 얕은 부분(60)에서 제1 기능화 층(24)을 제거할 것이고, 또한 수지층(50) 위에 놓인제1 기능화 층(24)의 부분들을 제거할 것이다. 얕은 부분(60)에서 희생층(48)이 또한, 임의의 적합한 에칭 기술을 통해 제거된다.
이어서, 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여, (도 3q에 도시된 바와 같이) 제2 기능화 층(26)이 도포된다. 도시된 바와 같이, 제2 기능화 층(26)은 불용성 네거티브 포토레지스트(52), 수지층(50), 및 투명 베이스 지지체(14')의 제2 부분(64') 상에 도포된다.
불용성 네거티브 포토레지스트(52), 및 그 위의 제2 기능화 층(26)은 이어서 제1 기능화 층(24)을 노출시키기 위해 제거제의 임의의 예를 이용하여 제거될 수 있다. 이는 도 3r에 도시되어 있다. 이러한 제거 공정은 본 명세서에 기재된 바와 같이 수행될 수 있다.
이어서 나머지 수지층(50)의 리프트 오프가 수행될 수 있다. 리프트 오프 공정은 i) 수지층(50)의 적어도 99%, 및 ii) 수지층(50) 위에 놓이거나 또는 이에 부착된 기능화 층들(24, 26)을 제거한다. 이러한 리프트 오프 공정은 본 명세서에 기재된 바와 같이 (예컨대, DMSO, 아세톤, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)계 스트리퍼를 이용하여) 수행될 수 있다. 희생층(48)은 또한, 임의의 적합한 에칭 기술을 통해 제거되어, 기능화 층 패드들(24', 26') 주위에 간극 영역들(22)을 노출시킨다. 리프트 오프 및 제거 공정들은 도시되지 않지만, 생성된 구조가 도 3i에 도시된 것과 유사하며, 그 이유는 기능화 층 패드들(24', 26')이 불용성 네거티브 포토레지스트 제거, 리프트 오프, 및 희생층 에칭 후에 서로에 인접한 투명 베이스 지지체(14')의 표면 상에 남아 있기 때문이라는 것이 이해될 것이다. 기능화 층 패드들(24', 26')은 투명 베이스 지지체(14') 위에 온전한 상태로 유지되는데, 부분적으로 그 이유는 기능화 층 패드들(24', 26')은 투명 베이스 지지체(14')에 공유부착되기 때문이다.
기능화 층 패드들(24', 26')의 단일 세트가 도 3i에 도시되어 있지만, 도 3a 내지 도 3c 및 도 3n 내지 도 3r을 참조하여 설명된 방법이 수행되어 투명 베이스 지지체(14')의 표면에 걸쳐 간극 영역들(22)에 의해 분리된 기능화 층 패드들(24', 26')의 어레이를 생성할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도시되지 않았지만, 이 방법은 또한 각각의 프라이머 세트들(30, 32)을 기능화 층들(24, 26)에 부착하고, 따라서 패드들(24', 26')에 부착하는 단계를 포함한다. 일부 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')(도 3n 내지 도 3r에 도시되지 않음)은 기능화 층(24)에 사전 이식되고, 따라서 패드들(24')에 사전 이식될 수 있다. 유사하게, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')(도 3n 내지 도 3r에 도시되지 않음)은 기능화 층(26)에 사전 이식되고, 따라서 패드들(26')에 사전 이식될 수 있다. 이러한 예에서, 추가의 프라이머 그래프팅은 수행되지 않는다.
다른 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)에 사전 이식되지 않는다. 이 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)이 (예컨대, 도 3n에서) 도포된 후에 이식될 수 있다. 이 예들에서, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은 제2 기능화 층(26)에 사전 이식될 수 있다. 대안적으로, 이 예들에서, 38, 40 또는 38', 40'는 제2 기능화 층(26)에 사전 이식되지 않을 수 있다. 오히려, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은 제2 기능화 층(26)이 (예컨대, 도 3q에서) 도포된 후에 이식될 수 있다.
방법 동안 이식이 수행될 때, 본 명세서에 기재된 이식 기술들 중 임의의 것을 이용하여 이식이 달성될 수 있다.
도 4a 내지 도 4i는 기능화 층 패드들(24', 26')을 포함하는 도 1b의 플로우 셀 구조를 제조하기 위한 방법의 다른 예를 도시한다.
이 방법은 또한 재료들의 다층 스택으로 시작하며, 이는 투명 베이스 지지체(14') 위에 위치된 희생층(48) 위에 위치된 리프트 오프 층(68) 위에 위치된 수지층(50)을 포함한다.
다층 스택을 생성하기 위해, 희생층(48)은 투명 베이스 지지체(14') 위에 침착된다. 희생층(48)의 임의의 예가 사용될 수 있고, 이는 본 명세서에 개시된 임의의 적합한 기술을 이용하여 침착될 수 있다. 이어서 리프트 오프 층(68)이 희생층(48) 위에 침착된다. 리프트 오프 층(68)은 리프트 오프 레지스트 또는 폴리(메틸 메타크릴레이트) 또는 티타늄(Ti)을 포함할 수 있다. 리프트 오프 층(68)은 임의의 적합한 기술을 이용하여 침착되고, 열을 이용하여 경화될 수 있다. 투명 베이스 지지체(14') 위에 위치된 희생층(48) 위에 위치된 리프트 오프 층(68)이 도 4a에 도시되어 있다.
이어서 도 4b에 도시된 바와 같이, 수지층(50)이 리프트 오프 층(68) 위에 침착된다. 수지층(50)은 본 명세서에 기재된 예시적인 수지들 중 임의의 것일 수 있고, 본 명세서에 개시된 임의의 적합한 기술을 이용하여 침착될 수 있다. 일 예에서, 수지층(50)은 리프트 오프 레지스트이다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 수지층(50)은 스텝 부분(62)에 의해 한정되는 깊은 부분(58) 및 얕은 부분(60)을 포함하는 오목한 영역(56)을 형성하도록 임프린팅된다. 임의의 적합한 임프린팅 기술이 사용된다. 일 예에서, 도 3b를 참조하여 기재된 바와 같이 워킹 스탬프 및 경화가 사용될 수 있다. 이 예시적인 방법에서, 워킹 스탬프는 수지층(50)의 전체 깊이를 통해 연장되지 않으므로, 하부의 리프트 오프 층(68)은 (도 4b에 도시된 바와 같이) 임프린팅 후에 노출되지 않는다.
이어서 다층 스택을 선택적으로 에칭하여 깊은 부분(58)에서 투명 베이스 지지체(14')의 일부분(64)을 노출시키고, 얕은 부분(60)에서 희생층(48)의 일부분(66)을 노출시킨다. 도 4c의 하향 화살표들은 에칭이 발생한 곳을 나타낸다. 수지층(50)은 이러한 에칭 공정 동안 제거되지만, 하부의 층들(68, 48)의 에칭을 위한 가이드 또는 패턴을 제공한다. 예를 들어, 수지층(50)의 부분은 얕은 부분(60) 및 다른 곳보다 깊은 부분(58)에서 더 얇고, 깊은 부분(58)의 리프트 오프 층(68) 및 희생층(48)이 또한 에칭될 것이다. 이는 투명 베이스 지지체(14')의 부분(64)을 노출시킨다. 수지층(50)의 부분은 깊은 부분(58)보다 얕은 부분(60)에서 더 두껍기 때문에, 얕은 부분(60)의 리프트 오프 층(68)은 에칭될 것이지만, 얕은 부분(60)의 희생층(48)은 에칭되지 않을 것이다. 이는 희생층(48)의 부분(66)을 노출시킨다. 리프트 오프 층(68)의 다른 부분들은 수지층(50)의 가장 두꺼운 부분들 아래에 놓이기 때문에 에칭되지 않을 것이다. 일부 예들에서, 수지층(50), 리프트 오프 층(68)의 부분들, 및 희생층(48)의 부분들의 에칭은 이방성 산소 플라즈마 또는 90% CF4 및 10% O2 혼합 플라즈마와 같은 건식 에칭 공정을 포함할 수 있다.
이 예에서, 도 4d에 도시된 바와 같이, 네거티브 포토레지스트가 다층 스택 위에 도포되고, 네거티브 포토레지스트의 일부분들을 투명 베이스 지지체(14')를 통해 광 에너지에 노출시키고, 도 3d를 참조하여 기재된 바와 같이, 현상액을 이용하여 가용성 부분들을 제거함으로써 현상된다. 깊은 부분(58)에 불용성 네거티브 레지스트(52)가 한정되고 현상액을 이용하여 가용성 네거티브 레지스트가 제거된다.
노출된 부분(66)에서, 희생층(48)은 도 4e의 하향 화살표에 의해 표시된 바와 같이 에칭된다. 예를 들어, 알루미늄 희생층은 산성 또는 염기성 조건에서 제거될 수 있고, 구리 희생층은 FeCl3을 이용하여 제거될 수 있고, 구리, 금 또는 은 희생층은 요오드 및 요오드화 용액에서 제거될 수 있고, 규소 희생층은 염기성 (pH) 조건에서 제거될 수 있다. 이 예들에서, 투명 베이스 지지체(14')는 희생층 에칭 공정에 대한 에칭 정지부의 역할을 한다. 다른 예들에서, 건식 에칭(예컨대, BCl3 + Cl2를 이용한 반응성 이온 에칭) 이 사용될 수 있고, 투명 베이스 지지체(14')의 제2 부분(64')이 노출되면 중단될 수 있다. 이와 같이, 희생층(48)의 부분(66)을 에칭함으로써 투명 베이스 지지체(14')의 제2 부분(64')을 노출시키게 된다.
도 4f에서, 이어서 제1 기능화 층(24)이 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 투명 베이스 지지체(14')의 제2 부분(64') 위에 도포된다. 이 예에서, 제1 기능화 층(24)은 또한 나머지 리프트 오프 층(68) 및 불용성 네거티브 포토레지스트(52) 위에 침착된다.
도 4a 내지 도 4i에 도시된 방법의 개시 시에, 투명 베이스 지지체(14')는 기능화 층(24)과 반응할 수 있는 표면기를 생성하기 위해 실란화 또는 플라즈마 애싱을 이용하여 활성화될 수 있다. 이와 같이, 기능화 층(24)은 투명 베이스 지지체(14')의 제2 부분(64')에 공유부착된다.
이어서 불용성 네거티브 포토레지스트(52)의 제거는 깊은 부분(58)에서 투명 베이스 지지체(14')의 부분(64)을 다시 노출시키기 위해 임의의 예시적인 제거제를 이용하여 수행될 수 있다. 도 4g에 도시된 바와 같이, 이 공정은 불용성 네거티브 포토레지스트(52) 및 불용성 네거티브 포토레지스트(52) 위에 놓인 기능화 층(24)을 제거한다. 이러한 제거 공정은 본 명세서에 기재된 바와 같이 수행될 수 있다.
도 4h에 도시된 바와 같이, 이어서 제2 기능화 층(26)은 깊은 부분(58)에서 투명 베이스 지지체(14')의 부분(64) 위에 도포될 수 있다. 제2 기능화 층(26)(예컨대, 제2 기능화 층(26)을 형성하는 겔 재료)은 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 도포될 수 있다. 이 예에서, 겔 재료의 침착이 고 이온 강도(예컨대, 10x PBS, NaCl, KCl 등이 존재) 하에서 수행되는 경우, 제2 기능화 층(26)은 제1 기능화 층(24) 상에 침착되지 않거나 또는 이에 접착되지 않는다. 이와 같이, 제2 기능화 층(26)은 제1 기능화 층(24)을 오염시키지 않는다.
이어서 나머지 리프트 오프 층(68)의 리프트 오프가 수행될 수 있다. 도 4i에 도시된 바와 같이, 리프트 오프 공정은 i) 리프트 오프 층(68)의 적어도 99% 및 ii) 리프트 오프 층(68) 위에 놓이거나 또는 이에 부착된 기능화 층(24)을 제거한다. 이러한 리프트 오프 과정은 초음파 처리를 사용하여 다이메틸설폭사이드(DMSO)에서 또는 아세톤에서, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)계 스트리퍼를 사용하여 수행될 수 있다. 티타늄이 리프트 오프 층(68)으로서 사용되면, 리프트 오프는 H2O2의 습식 에칭을 이용하여 수행될 수 있다.
이는 투명 베이스 지지체(14')의 표면 상에 서로 인접한 기능화 층 패드들(24', 26')을 남긴다. 기능화 층 패드들(24', 26')은 투명 베이스 지지체(14') 위에 온전한 상태로 유지되는데, 부분적으로 그 이유는 기능화 층 패드들(24', 26')은 투명 베이스 지지체(14')에 공유부착되기 때문이다.
나머지 리프트 오프 층(68)의 리프트 오프는 또한 희생층(48)을 적어도 실질적으로 투명 베이스 지지체(14') 상에 온전하게 남긴다. 이어서 희생층(48)이 제거되어 기능화 층 패드들(24', 26') 주위에 간극 영역들(22)을 노출시킨다. 이것은 도 4i에 도시되어 있다. 임의의 적절한 에칭 기술이 희생층(48)에 사용될 수 있다. 기능화 층 패드들(24', 26')은 투명 베이스 지지체(14')에 공유부착되고 따라서 희생층 에칭 동안 제거되지 않는다는 것이 이해될 것이다.
도시되지 않았지만, 이 방법은 또한 각각의 프라이머 세트들(30, 32)을 기능화 층들(24, 26)에 부착하고, 따라서 패드들(24', 26')에 부착하는 단계를 포함한다. 일부 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')(도 4a 내지 도 4i에 도시되지 않음)은 기능화 층(24)에 사전 이식되고, 따라서 패드들(24')에 사전 이식될 수 있다. 유사하게, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')(도 4a 내지 도 4i에 도시되지 않음)은 기능화 층(26)에 사전 이식되고, 따라서 패드들(26')에 사전 이식될 수 있다. 이러한 예에서, 추가의 프라이머 그래프팅은 수행되지 않는다.
다른 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)에 사전 이식되지 않는다. 이 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)이 (예컨대, 도 4f에서) 도포된 후에 이식될 수 있다. 이 예들에서, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은 제2 기능화 층(26)에 사전 이식될 수 있다. 대안적으로, 이 예들에서, 38, 40 또는 38', 40'는 제2 기능화 층(26)에 사전 이식되지 않을 수 있다. 오히려, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은, 예컨대, 아민으로의 슈타우딩거 환원 또는 헥신산과 같은 불활성 분자와의 추가의 클릭 반응을 사용하여, i) 기능화 층(26)이 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')을 부착시키기 위한 (기능화 층(24)과는) 상이한 작용기들을 갖거나 또는 ii) 기능화 층(24)의 미반응 작용기들이 켄칭되는 한, 제2 기능화 층(26)이 도포된 후에 (예컨대, 도 4h에서) 이식될 수 있다.
방법 동안 이식이 수행될 때, 본 명세서에 기재된 이식 기술들 중 임의의 것을 이용하여 이식이 달성될 수 있다.
도 24a 내지 도 24j는 기능화 층 패드들(24', 26')을 포함하는, 도 1b의 플로우 셀 구조를 제조하기 위한 방법의 2가지 추가적인 예들을 도시한다.
본 명세서에 개시된 다른 방법들 중 일부와 유사하게, 이러한 방법들은 또한 재료들의 다층 스택으로 시작하며, 이는 투명 베이스 지지체(14') 위에 위치된 희생층(48) 위에 위치된 수지층(50)을 포함한다.
투명 베이스 지지체(14')는, 후면 노출에 사용되는 자외선 파장들에 투명한 한, 본 명세서에 개시된 예들 중 임의의 것일 수 있다. 도 24a에 도시된 예에서, 베이스 지지체 투명(14')은 유리에 의해 지지되는 오산화탄탈럼 또는 다른 투명층과 같은 2개의 층을 포함한다.
다층 스택의 예들을 생성하기 위해, 희생층(48)은 투명 베이스 지지체(14') 위에 침착된다. 본 명세서에 개시된 희생층(48)의 임의의 예는 후면 노출에 사용되는 자외선 파장들을 차단할 수 있고, 이는 본 명세서에 개시된 임의의 적합한 기술을 이용하여 침착될 수 있다. 이어서 수지층(50)이 희생층(48) 위에 침착된다. 수지층(50)은 본 명세서에 기재된 예시적인 수지들 중 임의의 것일 수 있고, 본 명세서에 개시된 임의의 적합한 기술을 이용하여 침착될 수 있다.
도 24b에 도시된 바와 같이, 수지층(50)이 임프린트되어 제1 높이 H1을 갖는 제1 영역 및 제1 높이보다 낮은 제2 높이 H2 를 갖는 제2 영역을 포함하는 다중-높이 볼록한 영역(88)을 형성한다. 임의의 적합한 임프린팅 기술이 사용된다. 일 예에서, 도 3b를 참조하여 기재된 바와 같이 워킹 스탬프 및 경화가 사용될 수 있다. 이 예시적인 방법에서, 워킹 스탬프는 수지층(50)의 전체 깊이를 통해 연장되지 않으므로, 하부의 희생층(48)은 (도 24b에 도시된 바와 같이) 임프린팅 후에 노출되지 않는다.
방법은 도 24c로 진행한다. 이 예에서, 이어서 다층 스택은 다중-높이 볼록한 영역(88) 주위에서 선택적으로 에칭되어 투명 베이스 지지체(14')의 일부분(64)을 노출시킨다. 이 예에서, 에칭은 투명 베이스 지지체(14')의 부분들(64)을 노출시키고, 다중-높이 볼록한 영역(88) 아래에 놓인 다층 스택의 부분들은 에칭되지 않은 상태로 유지된다. 이는 효과적으로 다중-높이 볼록한 영역(88)을 투명 베이스 지지체(14') 아래로 연장시킨다.
이 예에서, 수지층(50)이 에칭되고, 이어서 희생층(48)의 일부분이 에칭될 수 있다. 도 24c에서 하향 화살표들로 표시된 바와 같이, 다중-높이 볼록한 영역(88) 주위의 이러한 층들의 임의의 노출된 영역들은 이 공정 동안 에칭될 수 있다. 전체 수지층(50)이 에칭에 노출될 수 있고, 따라서 제1 및 제2 높이 H1 및 H2가 감소됨이 이해될 것이다. 그러나, 다중-높이 볼록한 영역(88) 주위의 수지층(50)의 부분들(90)이 제1 및 제2 높이 H1, H2의 각각보다 얇기 때문에, 이러한 부분들(90) 아래에 놓인 희생층(48)은 다중-높이 볼록한 영역(88)이 에칭되기 전에 노출될 것이다.
상이한 에칭 기술들이 수지층 부분들(90) 및 하부의 희생층(48)에 사용될 수 있다. 일 예에서, 예를 들어 CF4 플라즈마 또는 90% CF4 및 10% O2 혼합 플라즈마를 이용하는 건식 에칭이 수지층 부분들(90)에 사용되고, 염소계 플라즈마(예컨대, BCl3 + Cl2)가 희생층(48)에 사용된다. 투명 베이스 지지체(14')(이 예에서 최외각 투명층)는 효과적으로 희생층 에칭에 대한 에칭 정지부의 역할을 한다.
이어서 다층 스택을 이용하여 투명 베이스 지지체(14')를 통해 네거티브 포토레지스트(52')를 현상하여 투명 베이스 지지체(14')의 부분(들)(64)에서 불용성 네거티브 포토레지스트(52)를 한정한다. 네거티브 포토레지스트 침착 및 현상이 도 24d 및 도 24e에 도시되어 있고, 본 명세서에 기재된 바와 같이 도 3d를 참조하여 수행될 수 있다. 임의의 예시적인 네거티브 포토레지스트(52')가 사용될 수 있고, 임의의 침착 기술이 도 24d에 도시된 바와 같이 다층 스택 위에 네거티브 포토레지스트(52')를 침착하는 데 사용될 수 있다. 이 예에서, 불용성 네거티브 포토레지스트(52)가 투명 베이스 지지체(14')의 부분(들)(64) 상에 남고, 수지층(50)으로부터 제거되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 도 24d에 도시된 예에서, 광은 투명 베이스 지지체(14')를 통해 지향될 수 있다. 부분(64) 상의 네거티브 포토레지스트(52')는 광에 노출될 것이고, 불용성이 될 것이다. 희생층(48)은 투명 베이스 지지체(14')를 통해 투과되는 광의 적어도 75%를 차단하여, 수지층(50) 및 희생층(48) 위에 위치된 네거티브 포토레지스트(52')에 광이 도달하는 것을 적어도 실질적으로 방지한다. 광 에너지에 노출되지 않은 부분들은 가용성을 유지하여 현상액으로 제거된다. 네거티브 포토레지스트(52') 현상 이후의 다층 스택이 도 24e에 도시되어 있다.
이어서 다중-높이 볼록한 영역(88)은 선택적으로 에칭되어 수지층(50) 및 다중-높이 볼록한 영역(88)의 제2 영역 H2 아래에 놓인 희생층(48)의 일부분을 제거하고, 그럼으로써 투명 베이스 지지체(14')의 제2 부분(64')(이는 효과적으로 에칭 정지부의 역할을 함)을 노출시킨다. 상이한 에칭 기술들이 수지층(50) 및 제2 높이 H2 아래에 놓인 희생층(48)의 부분에 사용될 수 있다. 일 예에서, 건식 에칭(예컨대, CF4 플라즈마 또는 90% CF4 및 10% O2 혼합 플라즈마)이 수지층(50)에 사용되고, 염소계 플라즈마(예컨대, BCl3 + Cl2)가 희생층(48)에 사용된다. 수지층(50)의 높이차로 인해, 제1 높이 H1 아래에 놓인 희생층(48)의 제3 부분(64'')은 에칭이 완료된 후에 적어도 실질적으로 온전한 상태로 유지된다. 에칭 이후의 다층 스택이 도 24f에 도시되어 있다.
도 24g에 도시된 바와 같이, 이어서 제1 기능화 층(24)이 다층 스택 위에 도포된다. 더 구체적으로는, 제1 기능화 층(24)은 투명 베이스 지지체(14')의 노출된 부분들(64'), 나머지 희생층(48), 및 불용성 네거티브 포토레지스트(52) 상에 도포된다. 제1 기능화 층(24)은 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 도포될 수 있다.
방법의 일 예는 이어서 도 24h로 진행된다. 이 예에서, 희생층(48)의 나머지 부분이 제거되어 투명 베이스 지지체(14')의 제3 부분(64'')을 노출시킨다. 제거를 위해, 희생층(48)은 적합한 습식 리프트 오프 공정에 노출될 수 있다. 도 24h에 도시된 바와 같이, 이러한 습식 리프트 오프 공정은 i) 희생층(48)의 적어도 99% 및 ii) 그 위의 제1 기능화 층(24)을 제거한다. 이러한 공정은 투명 베이스 지지체(14')의 부분(들)(64'')을 노출시킨다. (예컨대, 도 24a에서) 다층 스택의 형성 동안, 투명 베이스 지지체(14')(예컨대, 최외각 투명층)는 기능화 층들(24, 26)과 반응할 수 있는 표면기를 생성하기 위해 실란화 또는 플라즈마 애싱을 이용하여 활성화될 수 있다. 이와 같이, 제1 기능화 층(24)은 부분(64')에 공유부착되고, 따라서 희생층(48)의 제거에 영향받지 않는다.
이어서 제2 기능화 층(26)이 도 24i에 도시된 바와 같이, 투명 베이스 지지체(14'')의 다른 (제3) 부분(64'') 위에 도포된다. 제2 기능화 층(26)은 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 도포될 수 있고, 침착이 고 이온 강도(예컨대, 10x PBS, NaCl, KCl 등이 존재) 하에서 수행되는 경우, 제2 기능화 층(26)은 제1 기능화 층(24) 상에 침착되지 않거나 또는 이에 접착되지 않는다. 이와 같이, 부분(64'')은 제2 기능화 층(26)을 수용한다.
이어서 불용성 네거티브 포토레지스트(52)의 제거가 수행될 수 있다. 불용성 네거티브 포토레지스트(52)가 현상액에서 용해되지 않지만, 제거제에서 용해(적어도 99% 용해)될 수 있다. 적합한 제거제는 초음파 처리를 사용하여 또는 아세톤에서, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)계 스트리퍼를 갖는 다이메틸설폭사이드(DMSO)를 포함할 수 있다. 도 24j에 도시된 바와 같이, 이 공정은 불용성 네거티브 포토레지스트(52) 및 불용성 네거티브 포토레지스트(52) 위에 놓인 기능화 층(24)을 제거한다.
불용성 네거티브 포토레지스트(52) 제거 후, 기능화 층 패드들(24', 26')은 투명 베이스 지지체(14')의 간극 영역들(22)에 둘러싸여 온전한 상태로 유지된다.
도 24g를 다시 참조하면, 방법의 다른 예가 이어서 도 24k로 진행된다. 이러한 예시적인 방법은 다층 스택을 이용하여 투명 베이스 지지체(14')의 제2 부분(64')을 통해 제2 네거티브 포토레지스트를 현상하여 투명 베이스 지지체(14')의 제2 부분(64')에 제2 불용성 네거티브 포토레지스트(52B)를 한정하는 단계를 포함한다. 불용성 네거티브 포토레지스트들(52, 52B)이 동시에 제거될 수 있도록 제2 네거티브 포토레지스트가 네거티브 포토레지스트(52')와 동일한 것이 바람직할 수 있다.
이 예에서, 제2 불용성 네거티브 포토레지스트(52B)가 투명 베이스 지지체(14')의 부분(들)(64') 상에 남고, 다층 스택의 나머지로부터 제거되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 도 24k에 도시된 예에서, 제2 네거티브 포토레지스트는 전체 다층 스택에 도포될 수 있고, 이어서 광은 투명 베이스 지지체(14')를 통해 지향될 수 있다. 부분(64) 상의 제2 네거티브 포토레지스트는 광에 노출될 것이고, 불용성이 될 것이다. 희생층(48) 및 불용성 포토레지스트(52)는 투명 베이스 지지체(14')를 통해 투과된 광의 적어도 75%를 차단하고, 따라서 광이 위에 놓인 제2 네거티브 포토레지스트에 도달하는 것을 적어도 실질적으로 방지한다. 광 에너지에 노출되지 않은 제2 네거티브 포토레지스트의 부분들은 가용성을 유지하여 현상액으로 제거된다. 제2 네거티브 포토레지스트 현상 이후의 다층 스택이 도 24k에 도시되어 있다.
이 예에서, 희생층(48)의 나머지 부분이 제거되어 투명 베이스 지지체(14')의 제3 부분(64'')을 노출시키고, 이어서 제2 기능화 층(26)이 투명 베이스 지지체(14'')의 제3 부분(64'') 위에 도포된다. 이러한 프로세스들 둘 모두는 도 24l에 도시되어 있다.
제거를 위해, 희생층(48)은 적합한 습식 리프트 오프 공정에 노출될 수 있다. 도 24l에 도시된 바와 같이, 이러한 습식 리프트 오프 공정은 희생층(48)의 적어도 99%를 제거한다. 희생층(48) 상에 위치된 기능화 층(24)은 또한 이 공정 동안 제거될 수 있다. 이러한 공정은 투명 베이스 지지체(14')의 부분(들)(64'')을 노출시킨다. 제2 불용성 네거티브 포토레지스트(52B) 및 하부의 제1 기능화 층(24)은 희생층(48)의 제거에 의해 영향을 받지 않는다.
이어서 제2 기능화 층(26)이 투명 베이스 지지체(14'')의 제3 부분(64'') 위에 도포된다. 제2 기능화 층(26)은 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 도포될 수 있고, 침착이 고 이온 강도(예컨대, 10x PBS, NaCl, KCl 등이 존재) 하에서 수행되는 경우, 제2 기능화 층(26)은 제1 기능화 층(24) 상에 침착되지 않거나 또는 이에 접착되지 않는다. 이와 같이, 부분(64'')은 제2 기능화 층(26)을 수용한다.
이어서 불용성 네거티브 포토레지스트(52) 및 제2 불용성 네거티브 포토레지스트(52B)의 제거가 수행될 수 있다. 불용성 네거티브 포토레지스트(52) 및 제2 불용성 네거티브 포토레지스트(52B)에 적합한 임의의 제거제, 예컨대 초음파 처리를 이용하는 다이메틸설폭사이드(DMSO), 또는 아세톤, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)계 스트리퍼가 사용될 수 있다. 도 24j에 도시된 바와 같이, 이 공정은 불용성 네거티브 포토레지스트(52), 제2 불용성 네거티브 포토레지스트(52B), 및 불용성 네거티브 포토레지스트들(52, 52B) 위에 놓인 제1 및/또는 제2 기능화 층(24, 26)을 제거한다.
기능화 층 패드들(24', 26')은 투명 베이스 지지체(14')에 공유부착되고 따라서 포토레지스트(52, 52B) 제거 동안 제거되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 기능화 층 패드들(24', 26')은 투명 베이스 지지체(14')의 간극 영역들(22)에 둘러싸여 온전한 상태로 유지된다.
도시되지 않았지만, 도 24a 내지 도 24j에 기재된 방법들은 또한 각각의 프라이머 세트들(30, 32)을 기능화 층들(, 24, 26)에 부착하고, 따라서 패드들(24', 26')에 부착하는 단계를 포함한다. 일부 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')(도 24a 내지 도 24j에 도시되지 않음)은 기능화 층(24)에 사전 이식되고, 따라서 패드들(24')에 사전 이식될 수 있다. 유사하게, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')(도 24a 내지 도 24j에 도시되지 않음)은 기능화 층(26)에 사전 이식되고, 따라서 패드들(26')에 사전 이식될 수 있다. 이러한 예에서, 추가의 프라이머 그래프팅은 수행되지 않는다.
다른 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)에 사전 이식되지 않는다. 이 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)이 (예컨대, 도 24g에서) 도포된 후에 이식될 수 있다. 이 예들에서, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은 제2 기능화 층(26)에 사전 이식될 수 있다. 대안적으로, 이 예들에서, 38, 40 또는 38', 40'는 제2 기능화 층(26)에 사전 이식되지 않을 수 있다. 오히려, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은, 예컨대, 아민으로의 슈타우딩거 환원 또는 헥신산과 같은 불활성 분자와의 추가의 클릭 반응을 사용하여, i) 기능화 층(26)이 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')을 부착시키기 위한 (기능화 층(24)과는) 상이한 작용기들을 갖거나 또는 ii) 기능화 층(24)의 미반응 작용기들이 켄칭되는 한, 제2 기능화 층(26)이 도포된 후에 (예컨대, 도 24i 또는 도 24l에서) 이식될 수 있다.
방법 동안 이식이 수행될 때, 본 명세서에 기재된 이식 기술들 중 임의의 것을 이용하여 이식이 달성될 수 있다.
도 1b의 플로우 셀 구조를 제조하기 위한 방법의 다른 예들은 자가정렬 포토마스크를 이용한다. 자가정렬 포토마스크는 기능화된 영역 패턴들을 한정하도록 배열된 2개의 희생층을 포함한다. 이러한 층들 및 패턴들은 기능화 층 패드들(24', 26')을 한정하는 방법 전체에 걸쳐 사용된다.
도 5a 내지 도 5c는 자가정렬 포토마스크를 포함하는 다층 스택의 형성을 함께 도시한다. 다층 스택은 투명 베이스 지지체(14'), 투명 베이스 지지체(14') 위의 희생층(48) - 희생층(48) 층은 투명 베이스 지지체(예컨대, 부분(64))가 노출되는 제2 기능화된 영역 패턴(70)을 한정함 -, 희생층(48) 위에 그리고 제2 기능화된 영역 패턴(70)에서 투명 베이스 지지체(14') 위의 투명층(72); 및 투명층(72) 위의 제2 희생층(48')을 포함하고, 제2 희생층(48')은 (예컨대, 부분(76)에서) 투명층(72)이 노출되는 제1 기능화된 영역 패턴(74)을 한정하고, 제1 기능화된 영역 패턴(74)은 제2 기능화된 영역 패턴(70)의 일부분(78)(도 5d를 참조)과 중첩된다.
도 5e의 제2 희생층(48')의 평면도는 제1 기능화된 영역 패턴(74)의 형상이 형성될 제1 기능화 층 패드(24')에 대해 바람직한 형상에 대응함을 도시한다. 따라서, 제1 기능화 층(24)이 제1 기능화된 영역 패턴(74)에 침착되면, 층 패드(24')가 형성된다.
도 5d의 제2 희생층(48)의 평면도는 제2 기능화된 영역 패턴(74)의 형상은 기능화된 영역 패턴(74)의 형상과 중첩되는 일부분(78) 및 형성될 제2 기능화 층 패드(26')에 대해 원하는 형상과 대응하는 다른 부분(80)을 갖는다는 것을 도시한다. 따라서, 제2 기능화 층(26)이 제2 기능화된 영역 패턴(70)의 부분(80)에 침착되면, 패드(26')가 형성된다.
일 예에서, 이러한 다층 스택을 생성하기 위해, 희생층(48)은 도 5a에 도시된 바와 같이 투명 베이스 지지체(14') 상에 침착된다. 본 명세서에 설명된 희생층(48)의 임의의 예는, 후면 노출에 사용되는 광 에너지에 불투명 또는 비-투명인 한, 이 예시적인 방법에서 사용될 수 있다. 일례에서, 희생층(48)은 티타늄, 크롬, 백금, 알루미늄, 구리, 규소 등과 같은 임의의 자외선 불투명 또는 비투명 금속 또는 자외선 불투명 반금속을 포함할 수 있다. 일 예에서, 희생층(48)은 크롬을 포함한다. 제2 기능화된 영역 패턴(70)을 한정하도록 희생층(48)을 침착시키는 선택적 침착 기술(예컨대, 마스킹 및 코팅)이 사용된다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 이어서 투명층(72)은 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 희생층(48) 위에 그리고 제2 기능화된 영역 패턴(70)에서 투명 베이스 지지체(14') 위에 도포된다.
제2 희생층(48')이 도 5c에 도시된 바와 같이 투명층(72) 위에 침착된다. 제2 희생층(48')이 후면 노출에 사용되는 광 에너지에 불투명 또는 비-투명한 것이 바람직하지만, 또한 제2 희생층(48')이 쉽게 제거가능한 것이 바람직하다. 제2 희생층(48')에 적합한 재료들의 예들에는 규소(염기성 (pH) 조건에서 제거가능함), 알루미늄(산성 또는 염기성 조건에서 제거가능함), 금(요오드 및 요오드화 혼합물에서 제거가능함), 은(요오드 및 요오드화 혼합물에서 제거가능함), 티타늄(H2O2에서 제거가능함), 또는 구리(요오드 및 요오드화 혼합물에서 제거가능함)가 포함된다. 제1 기능화된 영역 패턴(74)을 한정하도록 제2 희생층(48')을 침착시키는 선택적 침착 기술(예컨대, 마스킹 및 코팅)이 사용된다.
두 가지 상이한 예시적인 방법들이 이러한 다층 스택을 이용하고 도 6a 내지 도 6l에 도시되어 있다. 일 예가 도 6a 내지 도 6g에 도시되어 있다. 다른 예가 도 6a, 도 6h 내지 도 6l 및 도 6d 내지 도 6g에 도시되어 있다. 방법들의 각각에 의해 생성된 기능화 층 패드들(24', 26)이 도 6g에 도시되어 있다. 방법들은 일반적으로 다층 스택(도 5c에 도시됨)을 제공하는 단계, 다층 스택을 활용하여 투명 베이스 지지체(14')를 통해 포지티브 포토레지스트(82)(도 6d 및 도 6h)를 현상하여 다층 스택의 사전결정된 영역에서 불용성 포지티브 포토레지스트(82')(도 6e)를 한정하는 단계; 제2 희생층(48')을 활용하여 제1 기능화된 영역 패턴(74)에 대응하는 제1 기능화된 영역(예컨대, 패드(24'))을 한정하는 단계; 및 불용성 포지티브 포토레지스트(82')를 활용하여 적어도 부분적으로 제2 기능화된 영역 패턴(70)에 대응하는 제2 기능화된 영역(예컨대, 패드(26'))을 한정하는 단계를 포함한다.
도 6a는 도 5c의 다층 스택을 도시한다. 일 예시적인 방법에서, 도 6b에 도시된 바와 같이, 이어서 제1 기능화 층(24)이 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 제2 희생층(48') 및 제1 기능화된 영역 패턴(74)의 투명층(72) 위에 도포된다. 일 예에서, 제1 기능화 층(24)은 덩크 코팅을 이용하여 도포된다.
이어서 제2 희생층(48')이 리프트 오프 공정에 노출될 수 있다. 리프트 오프 액체의 침지, 초음파 처리, 또는 스핀 및 분사와 같은 임의의 적합한 습식 리프트 오프 공정이 사용될 수 있다. 리프트 오프 공정은 제2 희생층(48') 및 그 위의 제1 기능화 층(24)을 제거한다. 이 공정은 투명층(72)의 다른 부분들(76')을 노출시킨다. 이 공정은 또한 제1 기능화 층 패드(24')를 형성한다(이는 제1 기능화된 영역 패턴(74)에 대응하는 형상을 가짐). 다층 스택(예컨대, 도 5b)의 형성 동안, 투명층(72)은 기능화 층(24)과 반응할 수 있는 표면기를 생성하기 위해 실란화를 이용하여 활성화될 수 있다. 이와 같이, 기능화 층(24)은 투명층(72)의 부분(76)에 공유부착된다.
방법의 이러한 예에서, 다층 스택은 제2 희생층(48')이 리프트 오프되고 제1 기능화 층 패드(24')가 한정된 후에 포지티브 포토레지스트(82)를 현상하는 데 사용된다. 이 예에서, 다층 스택을 활용하여 포지티브 포토레지스트(82)를 현상하는 단계는 우선 투명층(72) 및 제1 기능화된 영역(24') 위에 포지티브 포토레지스트(82)를 도포하는 단계를 포함한다(도 6d에 도시된 바와 같음).
적절한 포지티브 포토레지스트(82)의 예는 모두, 가야쿠 어드밴스트 머티어리얼즈, 인코포레이티드로부터 입수가능한 마이크로포지트(MICROPOSIT)® S1800 시리즈 또는 AZ® 1500 시리즈를 포함한다. 적절한 포지티브 포토레지스트의 다른 예는 SPR™-220(듀퐁사제)이다. 포지티브 포토레지스트(82)는 본 명세서에 개시된 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 도포될 수 있다. 포지티브 포토레지스트(82)가 사용되면, 특정 파장들의 광에 대한 선택적 노출은 가용성 영역(예컨대, 이는 현상액에서 적어도 95% 용해가능함)을 형성하고, 현상액을 이용하여 가용성 영역들을 제거한다. 포지티브 포토레지스트(82)의 광에 노출되지 않은 부분들은 현상액에서 불용성이 될 것이다. 포지티브 포토레지스트에 적합한 현상액들의 예들에는 수성 알칼리성 용액, 예컨대, 희석된 수산화나트륨, 희석된 수산화칼륨, 또는 무금속이온 유기 TMAH(수산화테트라메틸암모늄)의 수용액이 포함된다.
이 예에서, 다층 스택을 활용하여 포지티브 포토레지스트(82)를 현상하는 단계는 포지티브 포토레지스트(82)를 투명 베이스 지지체(14')를 통과한 광(예컨대, 자외선광)에 노출시키고, 그럼으로써 제2 기능화된 영역 패턴(70) 위에 놓인 포지티브 포토레지스트(82)의 부분들은 가용성이 되고, 희생층(48) 위에 놓인 포지티브 포토레지스트(82)의 부분들은 불용성 포지티브 포토레지스트(82')를 한정하게 하는 단계를 포함한다. 희생층(48)은 투명 베이스 지지체(14') 및 투명층(72)을 통해 투과된 광의 적어도 75%가 희생층(48)과 바로 직렬로 위치된 포지티브 포토레지스트(82)에 도달하는 것을 차단한다. 이와 같이, 이러한 부분들은 불용성 부분들(82')이 된다. 대조적으로, 투명층(72)은 제2 기능화된 영역 패턴(70)을 통과하는 광을 투과시키고, 기능화 층 패드(24')는 제2 기능화된 영역 패턴(70)의 부분(78)을 통과하는 광을 투과시킨다. 이와 같이, 포지티브 포토레지스트의 전체 제2 기능화된 영역 패턴(70) 위에 놓인 부분들은 현상액에서 가용성으로 유지된다. 가용성 부분들은, 예컨대, 현상액을 이용하여, 제거되어 제1 기능화된 영역(예컨대, 층 패드(24')) 및 제2 기능화된 영역 패턴(70)의 제2 부분(80) 위에 놓인 투명층(72)의 다른 부분(76')을 노출시킨다. 제2 부분(80)은 기능화 층 패드(26')의 원하는 형상을 갖고, 따라서 제2 부분(80)에 바로 위에 놓인 다른 부분(76')도 그렇다. 생성된 구조가 도 6e에 도시되어 있다.
포지티브 포토레지스트의 가용성 부분들은 현상액에서 적어도 95% 용해가능하다. 포지티브 포토레지스트가 현상액에 노출된 후, 다층 스택은 O2 플라즈마에 노출되어, 예를 들어, 노출된 부분(76')을 세정할 수 있다.
이어서 불용성 포지티브 포토레지스트(82')는 제2 기능화된 영역(예컨대, 층 패드(26'))을 한정하는 데 사용되고, 이는 (도 6f에 도시된 바와 같이) 불용성 포지티브 포토레지스트(82') 위에 그리고 투명층(72)의 드러난 부분(76') 위에 제2 기능화 층(26)을 도포하는 단계; 및 (도 6g에 도시된 바와 같이) 불용성 포지티브 포토레지스트(82') 및 그 위의 제2 기능화 층(26)의 임의의 것을 리프트 오프하는 단계를 포함한다.
제2 기능화 층(26)(예컨대, 제2 기능화 층(26)을 형성하는 겔 재료)은 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 도포될 수 있다. 이 예에서, 겔 재료의 침착이 고 이온 강도(예컨대, 10x PBS, NaCl, KCl 등이 존재) 하에서 수행되는 경우, 제2 기능화 층(26)은 제1 기능화 층 패드(24') 상에 침착되지 않거나 또는 이에 접착되지 않는다. 부분(76')은 기능화 층 패드(26')의 원하는 형상을 갖고, 따라서 그 안에 침착된 제2 기능화 층(26)의 부분을 갖는다.
불용성 포지티브 포토레지스트(82')는 제거제, 예컨대 초음파 처리를 이용한 다이메틸설폭사이드(DMSO), 또는 아세톤, 또는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)계 스트리퍼를 이용하여 리프트 오프될 수 있다. 도 6g에 도시된 바와 같이, 리프트 오프 공정은 i) 불용성 포지티브 포토레지스트(82')의 적어도 99% 및 ii) 그 위의 기능화 층(26)을 제거한다. 이러한 리프트 오프 공정은 투명층(72)의 표면 상에 서로 인접한 기능화 층 패드들(24', 26')을 남긴다. 기능화 층 패드들(24', 26')은 투명층(72) 위에 온전한 상태로 유지되는데, 부분적으로 그 이유는 기능화 층 패드들(24', 26')은 투명층(72)에 공유부착되기 때문이다.
기능화 층 패드들(24', 26')의 단일 세트가 도 6g에 도시되어 있지만, 도 6a 내지 도 6g를 참조하여 설명된 방법이 수행되어 투명층(72)의 표면에 걸쳐 간극 영역들(22)에 의해 분리된 기능화 층 패드들(24', 26')의 어레이를 생성할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 6a를 다시 참조하면, 방법의 다른 예가 도 6h로 이동한다. 방법의 이러한 예에서, 제2 희생층(48')은 제1 기능화된 영역(예컨대, 도 6k에 도시된 패드(24'))을 한정하는 데 사용된다. 도 6h에 도시된 바와 같이, 이 방법은 제2 희생층(48') 및 제1 기능화된 영역 패턴(74)의 투명층(72) 위에 제1 포지티브 포토레지스트(82'')를 도포하는 단계를 포함한다. 제1 포지티브 포토레지스트(82'')는 본 명세서에 개시된 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 도포될 수 있다.
제1 포지티브 포토레지스트(82'')는 투명 베이스 지지체(14')를 통해 광에 노출되고, 그럼으로써 제1 기능화된 영역 패턴(74) 위에 놓인 제1 포지티브 포토레지스트(82'')의 부분들은 현상액에서 가용성이되고, 제2 희생층(48') 위에 놓인 포지티브 포토레지스트(82'')의 부분들은 제1 불용성 포지티브 포토레지스트(82''')(이는 현상액에서 불용성)를 한정한다. 제2 희생층(48')은 투명 베이스 지지체(14') 및 투명층(72)을 통해 투과된 광의 적어도 75%가 제2 희생층(48')과 바로 직렬로 위치된 포지티브 포토레지스트(82'')에 도달하는 것을 차단한다. 이와 같이, 이러한 부분들은 불용성 포지티브 포토레지스트 부분들(82''')이 된다. 대조적으로, 투명층(72)은 제2 기능화된 영역 패턴(70)을 통과하는 광을 투과시키고 이어서 광이 제1 기능화된 영역 패턴(74)을 통해 포지티브 포토레지스트(82'')에 도달하도록 허용한다. 이와 같이, 포지티브 포토레지스트(82'')의 제1 기능화된 영역 패턴(74) 위에 놓인 부분들은 현상액에서 가용성으로 유지된다. 가용성 부분들은, 예컨대, 현상액을 이용하여 제거되어 제1 기능화된 영역 패턴(74)의 투명층(72)의 부분(76)을 노출시킨다. 생성된 구조가 도 6i에 도시되어 있다.
포지티브 포토레지스트가 현상액에 노출된 후, 다층 스택은 O2 플라즈마에 노출되어, 예를 들어, 노출된 부분(76을 세정할 수 있다.
도 6j에 도시된 바와 같이, 이어서 제1 기능화 층(24)이 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 불용성 포지티브 포토레지스트(82''') 및 제1 기능화된 영역 패턴(74)의 투명층(72) 위에 도포된다. 일 예에서, 제1 기능화 층(24)은 스핀 코팅을 이용하여 도포된다. 다층 스택(예컨대, 도 5b)의 형성 동안, 투명층(72)은 기능화 층(24)과 반응할 수 있는 표면기를 생성하기 위해 실란화를 이용하여 활성화될 수 있다. 이와 같이, 기능화 층(24)은 투명층(72)의 부분(76)에 공유부착된다.
불용성 포지티브 포토레지스트(82''')는 포지티브 포토레지스트 제거제, 예컨대, 초음파 처리를 이용하는 다이메틸설폭사이드(DMSO), 또는 아세톤, 또는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)계 스트리퍼를 이용하여 리프트 오프될 수 있다. 도 6k에 도시된 바와 같이, 리프트 오프 공정은 i) 불용성 포지티브 포토레지스트(82''')의 적어도 99% 및 ii) 그 위의 기능화 층(24)을 제거한다. 이러한 리프트 오프 공정은 기능화 층 패드(24')를 제1 기능화된 영역 패턴(74)에 남긴다.
도 6l에 도시된 바와 같이, 방법은 이어서 제2 희생층(48')을 습식 에칭하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 알루미늄 희생층이 산성 또는 염기성 조건에서 제거될 수 있고, 구리 희생층이 FeCl3을 이용하여 제거될 수 있고, 규소 희생층이 염기성 (pH) 조건에서 제거될 수 있다. 이 예들에서, 투명층(72)은 제2 희생층 에칭 공정에 대한 에칭 정지부의 역할을 한다.
이어서 방법의 이러한 예는 도 6d에서 계속되며, 다층 스택은 제2 희생층(48')이 리프트 오프되고(도 6k) 제1 기능화 층 패드(24')가 한정된 후에(도 6l) 포지티브 포토레지스트(82)를 현상하는 데 사용된다. 다층 스택을 활용하여 포지티브 포토레지스트(82)를 현상하는 단계는 도 6d 및 도 6e를 참조하여 설명된 바와 같이 수행될 수 있고, 불용성 포지티브 포토레지스트(82')를 활용하여 제2 기능화된 영역(예컨대, 층 패드(26'))을 한정하는 단계는 도 6f 및 도 6g를 참조하여 설명된 바와 같이 수행될 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는 자가정렬 포토마스크의 다른 예를 포함하는 다층 스택의 다른 예의 형성을 함께 도시한다. 이 다층 스택은 투명 베이스 지지체(14'), 투명 베이스 지지체(14') 위의 희생층(48) - 희생층(48)은 투명 베이스 지지체(예컨대, 부분(64))가 노출되는 제2 기능화된 영역 패턴(70')을 한정함 -, 희생층(48) 위에 그리고 제2 기능화된 영역 패턴(70')에서 투명 베이스 지지체(14') 위의 투명층(72); 및 투명층(72) 위의 제2 희생층(48') - 제2 희생층(48')은 (예컨대, 부분(76)에서) 투명층(72)이 노출되는 제1 기능화된 영역 패턴(74')을 한정함 -을 포함하고, 제1 기능화된 영역 패턴(74')은 제2 기능화된 영역 패턴(70')에 인접하다.
도 7d의 희생층(48) 및 도 7e의 제2 희생층(48')의 평면도들은 각각 제1 기능화된 영역 패턴(70')의 형상이 형성될 제1 기능화 층 패드(24')에 원하는 형상에 대응하고, 제2 기능화된 영역 패턴(70')의 형상이 형성될 제2 기능화 층 패드(26')에 원하는 형상에 대응한다는 것을 나타낸다.
이러한 다층 스택을 생성하기 위해, 희생층(48)은 도 7a에 도시된 바와 같이 투명 베이스 지지체(14') 상에 침착된다. 희생층(48)에 적합한 재료들의 예들에는 티타늄, 크롬, 백금, 규소, 알루미늄, 구리, 이들의 산화물 등과 같은, 본 명세서에 기재된 것들을 포함한다. 제2 기능화된 영역 패턴(70')을 한정하도록 희생층(48)을 침착시키는 선택적 침착 기술(예컨대, 마스킹 및 코팅)이 사용된다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 이어서 투명층(72)은 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 희생층(48) 위에 그리고 제2 기능화된 영역 패턴(70)에서 투명 베이스 지지체(14') 위에 도포된다.
제2 희생층(48')이 도 7c에 도시된 바와 같이 투명층(72) 위에 침착된다. 제2 희생층(48')에 적합한 재료들의 예들은 규소, 알루미늄, 또는 구리를 포함한다. 제1 기능화된 영역 패턴(74')을 한정하도록 제2 희생층(48')을 침착시키는 선택적 침착 기술(예컨대, 마스킹 및 코팅)이 사용된다.
도 8a는 도 7c의 다층 스택을 도시한다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 이어서 제1 기능화 층(24)이 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 제2 희생층(48') 및 제1 기능화된 영역 패턴(74)의 투명층(72) 위에 도포된다. 일 예에서, 제1 기능화 층(24)은 스핀 코팅을 이용하여 도포된다.
이어서 제2 희생층(48')이 리프트 오프 공정에 노출될 수 있다. 리프트 오프 액체의 침지, 초음파 처리, 또는 스핀 및 분사와 같은 임의의 적합한 습식 리프트 오프 공정이 사용될 수 있다. 도 8c에 도시된 바와 같이, 이러한 리프트 오프 공정은 제2 희생층(48') 및 그 위의 제1 기능화 층(24)을 제거한다. 이 공정은 투명층(72)의 다른 부분들(76')을 노출시킨다. 이 공정은 또한 제1 기능화 층 패드(24')를 형성한다(이는 제1 기능화된 영역 패턴(74')에 대응하는 형상을 가짐). 다층 스택(예컨대, 도 7b)의 형성 동안, 투명층(72)은 기능화 층(24)과 반응할 수 있는 표면기를 생성하기 위해 실란화를 이용하여 활성화될 수 있다. 이와 같이, 기능화 층(24)은 투명층(72)의 부분(76)에 공유부착된다.
방법의 이러한 예에서, 다층 스택은 제2 희생층(48')이 리프트 오프되고 제1 기능화 층 패드(24')가 한정된 후에 포지티브 포토레지스트(82)를 현상하는 데 사용된다. 이 예에서, 다층 스택을 활용하여 포지티브 포토레지스트(82)를 현상하는 단계는 우선 투명층(72) 및 제1 기능화된 영역(24') 위에 포지티브 포토레지스트(82)를 도포하는 단계를 포함한다(도 8d에 도시된 바와 같음). 임의의 적합한 포지티브 포토레지스트(82)가 사용될 수 있고, 본 명세서에 개시된 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 도포될 수 있다.
이 예에서, 다층 스택을 활용하여 포지티브 포토레지스트(82)를 현상하는 단계는 이어서 포지티브 포토레지스트(82)를 투명 베이스 지지체(14')를 통과한 광에 노출시키고, 그럼으로써 제2 기능화된 영역 패턴(70') 위에 놓인 포지티브 포토레지스트(82)의 부분들은 현상액에서 가용성이 되고, 희생층(48) 위에 놓인 포지티브 포토레지스트(82)의 부분들은 불용성 포지티브 포토레지스트(82')(이는 현상액에서 불용성임)를 한정하게 하는 단계를 포함한다. 희생층(48)은 투명 베이스 지지체(14') 및 투명층(72)을 통해 투과된 광의 적어도 75%가 희생층(48)과 바로 직렬로 위치된 포지티브 포토레지스트(82)에 도달하는 것을 차단한다. 이와 같이, 이러한 부분들은 불용성 부분들(82')이 된다. 대조적으로, 투명층(72)은 제2 기능화된 영역 패턴(70')을 통과한 광을 투과시킨다. 이와 같이, 포지티브 포토레지스트의 제2 기능화된 영역 패턴(70) 위에 놓인 부분들은 현상액에서 가용성으로 유지된다. 가용성 부분들은, 예컨대, 현상액을 이용하여 제거되어 제2 기능화된 영역 패턴(70') 위에 놓인 투명층(72)의 다른 부분(76')을 노출시킨다. 제2 기능화된 영역 패턴(70')은 기능화 층 패드(26')의 원하는 형상을 갖고, 따라서 제2 기능화된 영역 패턴(70')에 바로 위에 놓인 다른 부분(76')도 그렇다. 생성된 구조가 도 8e에 도시되어 있다.
포지티브 포토레지스트의 가용성 부분들은 현상액에서 적어도 95% 용해가능하다. 포지티브 포토레지스트가 현상액에 노출된 후, 다층 스택은 O2 플라즈마에 노출되어, 예를 들어, 노출된 부분(76')을 세정할 수 있다.
이어서 불용성 포지티브 포토레지스트(82')는 제2 기능화된 영역(예컨대, 층 패드(26'))을 한정하는 데 사용되고, 이는 (도 8f에 도시된 바와 같이) 불용성 포지티브 포토레지스트(82') 위에 그리고 투명층(72)의 드러난 부분(76') 위에 제2 기능화 층(26)을 도포하는 단계; 및 (도 8g에 도시된 바와 같이) 불용성 포지티브 포토레지스트(82') 및 그 위의 제2 기능화 층(26)을 리프트 오프하는 단계를 포함한다.
제2 기능화 층(26)(예컨대, 제2 기능화 층(26)을 형성하는 겔 재료)은 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 도포될 수 있다. 제2 기능화 층(26)은 제1 기능화 층 패드(24') 상에 침착되거나 또는 이에 부착되지 않는데, 그 이유는 제1 기능화 층 패드(24')가 포지티브 포토레지스트(82')에 의해 커버되기 때문이다. 부분(76')은 기능화 층 패드(26')의 원하는 형상을 갖고, 따라서 그 안에 침착된 제2 기능화 층(26)의 부분을 갖는다.
불용성 포지티브 포토레지스트(82')는 포지티브 포토레지스트 제거제들 중 임의의 것, 예컨대, 초음파 처리를 이용하는 다이메틸설폭사이드(DMSO), 또는 아세톤, 또는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)계 스트리퍼를 이용하여 리프트 오프될 수 있다. 도 8g에 도시된 바와 같이, 리프트 오프 공정은 i) 불용성 포지티브 포토레지스트(82')의 적어도 99% 및 ii) 그 위의 기능화 층(26)을 제거한다. 이러한 리프트 오프 공정은 투명층(72)의 표면 상에 서로 인접한 기능화 층 패드들(24', 26')을 남긴다. 기능화 층 패드들(24', 26')은 투명층(72) 위에 온전한 상태로 유지되는데, 부분적으로 그 이유는 기능화 층 패드들(24', 26')은 투명층(72)에 공유부착되기 때문이다.
기능화 층 패드들(24', 26')의 단일 세트가 도 8g에 도시되어 있지만, 도 8a 내지 도 8g를 참조하여 설명된 방법이 수행되어 투명층(72)의 표면에 걸쳐 간극 영역들(22)에 의해 분리된 기능화 층 패드들(24', 26')의 어레이를 생성할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도시되지 않았지만, 도 6a 내지 도 6l 및 도 8a 내지 도 8g를 참조하여 기재된 방법들의 각각은 또한 각각의 프라이머 세트들(30, 32)을 기능화 층들(24, 26)에 부착하고, 따라서 패드들(24', 26')에 부착하는 단계를 포함한다. 일부 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')(도 6a 내지 도 6l 또는 도 8a 내지 도 8g에 도시되지 않음)은 기능화 층(24)에 사전 이식되고, 따라서 패드들(24')에 사전 이식될 수 있다. 유사하게, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')(6a 내지 도 6l 또는 도 8a 내지 도 8g에 도시되지 않음)은 기능화 층(26)에 사전 이식되고, 따라서 패드들(26')에 사전 이식될 수 있다. 이러한 예에서, 추가의 프라이머 그래프팅은 수행되지 않는다.
다른 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)에 사전 이식되지 않는다. 이 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)이 (예컨대, 도 6b 또는 도 6j 또는 도 8b에서) 도포된 후에 이식될 수 있다. 이 예들에서, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은 제2 기능화 층(26)에 사전 이식될 수 있다. 대안적으로, 이 예들에서, 38, 40 또는 38', 40'는 제2 기능화 층(26)에 사전 이식되지 않을 수 있다. 오히려, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은 제2 기능화 층(26)이 (예컨대, 도 6f 또는 도 8f에서) 도포된 후에 이식될 수 있다. 도 6f에서, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은, 예컨대, 아민으로의 슈타우딩거 환원 또는 헥신산과 같은 불활성 분자와의 추가의 클릭 반응을 사용하여, i) 제2 기능화 층(26)이 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')을 부착시키기 위한 (제1 기능화 층(24)과는) 상이한 작용기들을 갖거나 또는 ii) 제1 기능화 층(24)의 임의의 미반응 작용기들이 켄칭되는 한, 제2 기능화 층(26)이 도포된 후에 이식될 수 있다.
방법 동안 이식이 수행될 때, 임의의 적합한 이식 기술들을 이용하여 이식이 달성될 수 있다.
도 1c의 플로우 셀 구조를 제조하는 방법
도 9a 내지 도 9m은 제1 및 제2 기능화 층들(24, 26)을 지지하는 돌출부(28)를 포함하는, 도 1c의 플로우 셀 구조를 제조하기 위한 방법의 두 가지 상이한 예를 도시한다. 일 예는 도 9a 내지 도 9h에 도시되어 있다. 다른 예는 도 9a, 도 9b, 및 도 9i 내지 도 9m에 도시되어 있다.
본 명세서에 개시된 다른 방법들 중 일부와 유사하게, 이 방법은 또한 적어도 하나의 추가적인 층 위에 위치된, 투명층(72) 위에 위치된, 희생층(48) 위에 위치된 수지층(50)을 포함하는, 재료들의 다층 스택으로 시작한다. 추가적인 층(들)은 마스킹층(84), 소수성 층(86), 및/또는 베이스 지지체(14)를 포함할 수 있다. 임의의 베이스 지지체(14)는 도 9a 내지 도 9h에 도시된 방법에 사용될 수 있고, 투명 베이스 지지체(14')는 도 9a, 도 9b, 및 도 9i 내지 도 9m에 도시된 방법에 사용될 수 있다.
다층 스택의 예들을 생성하기 위해, 마스킹층(84) 또는 소수성 층(86)은 베이스 지지체(14 또는 14') 위에 침착된다. 마스킹층(84)은 포토마스크로서 기능할 수 있는 크롬 또는 다른 재료(예컨대, 티타늄, 알루미늄, 구리, 규소 등)일 수 있다. 소수성 층(86)의 예는 플루오르화 중합체, 퍼플루오르화 중합체, 실리콘 중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 특정 예들로서, 소수성 층(86)은 비정질 플루오로중합체(시판용 예는 하기 말단 작용기 중 하나를 갖는 AGC 케미컬즈(Chemicals) 제의 사이톱(CYTOP)® 시리즈의 것을 포함함: A 타입: -COOH, M 타입: -CONH-Si(OR)n 또는 S 타입: -CF3), 폴리테트라플루오로에틸렌(시판용 예는 케무어스 제의 테플론®임), 파릴렌, 플루오르화 탄화수소, 플루오로아크릴 공중합체(시판용 예는 사이토닉스(Cytonix) 제의 플루오로펠(FLUOROPEL)®을 포함함)를 포함할 수 있다. 마스킹층(84) 또는 소수성 층(86)은 본 명세서에 개시된 예들 중 임의의 것을 포함하는, 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 베이스 지지체(14 또는 14') 위에 침착될 수 있다. 이어서 투명층(72)은 본 명세서에 개시된 예들 중 임의의 것을 포함하는 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 마스킹층(84) 또는 소수성 층(86) 위에 침착될 수 있다. 투명층(72)의 임의의 예가 사용될 수 있고, 이는 본 명세서에 개시된 임의의 적합한 기술을 이용하여 침착될 수 있다. 이어서 희생층(48)이 투명층(72) 위에 침착될 수 있다. 희생층(48)의 임의의 예가 사용될 수 있고, 이는 본 명세서에 개시된 임의의 적합한 기술을 이용하여 침착될 수 있다. 베이스 지지체(14, 14') 위에 위치된 마스킹층(84) 또는 소수성 층(86) 위에 위치된 투명층(72) 위에 위치된 희생층(48)이 도 9a에 도시되어 있다.
도 9b에 도시된 바와 같이, 이어서 수지층(50)이 희생층(48) 위에 침착된다. 수지층(50)은 본 명세서에 기재된 예시적인 수지들 중 임의의 것일 수 있고, 본 명세서에 개시된 임의의 적합한 기술을 이용하여 침착될 수 있다. 일 예에서, 수지층(50)은 리프트 오프 레지스트이다. 도 9b에 도시된 바와 같이, 수지층(50)이 임프린트되어 제1 높이 H1을 갖는 제1 영역 및 제1 높이보다 낮은 제 높이 H2 를 갖는 제2 영역을 포함하는 다중-높이 볼록한 영역(88)을 형성한다. 임의의 적합한 임프린팅 기술이 사용된다. 일 예에서, 도 3b를 참조하여 기재된 바와 같이 워킹 스탬프 및 경화가 사용될 수 있다. 이 예시적인 방법에서, 워킹 스탬프는 수지층(50)의 전체 깊이를 통해 연장되지 않으므로, 하부의 희생층(48)은 (도 9b에 도시된 바와 같이) 임프린팅 후에 노출되지 않는다.
방법의 일 예는 도 9c로 진행된다. 이 예에서, 다층 스택(이는 마스킹층(84)을 포함함)은 이어서 다중-높이 볼록한 영역(88) 주위에서 선택적으로 에칭되어, 도 9c에서 투명 베이스 지지체(14')인, 추가적인 층들 중 적어도 하나를 노출시킨다. 이 예에서, 에칭은 투명 베이스 지지체(14')의 부분들(64)을 노출시키고, 다중-높이 볼록한 영역(88) 아래에 놓인 다층 스택의 부분들은 에칭되지 않은 상태로 유지된다. 이는 효과적으로 다중-높이 볼록한 영역(88)을 투명 베이스 지지체(14') 아래로 연장시킨다.
이 예에서, 수지층(50)이 에칭되고, 이어서 희생층(48)의 일부분, 투명층(72)의 일부분, 및 마스킹층(84)의 일부분이 에칭될 수 있다. 도 9c에서 하향 화살표들로 표시된 바와 같이, 다중-높이 볼록한 영역(88) 주위의 이러한 층들의 임의의 노출된 영역들은 이 공정 동안 에칭될 수 있다. 전체 수지층(50)이 에칭에 노출될 수 있고, 따라서 제1 및 제2 높이 H1 및 H2가 감소됨이 이해될 것이다. 그러나, 다중-높이 볼록한 영역(88) 주위의 수지층(50)의 부분들(90)이 제1 및 제2 높이 H1, H2의 각각보다 얇기 때문에, 이러한 부분들(90) 아래에 놓인 희생층(48)은 다중-높이 볼록한 영역(88)이 에칭되기 전에 노출될 것이다.
상이한 에칭 기술들이 수지층 부분들(90) 및 하부의 희생층(48)에 사용될 수 있다. 일 예에서, 예를 들어 CF4 플라즈마 또는 90% CF4 및 10% O2 혼합 플라즈마를 이용하는 건식 에칭이 수지층 부분들(90)에 사용되고, 염소계 플라즈마(예컨대, BCl3 + Cl2)가 희생층(48)에 사용된다. 투명층(72)은 효과적으로 희생층 에칭에 대한 에칭 정지부의 역할을 한다. 투명층(72)은 유도 결합 플라즈마(inductively coupled plasma, ICP) 또는 반응성 이온 에칭(reactive ion etching, REI)을 이용하여 에칭될 수 있다. 마스킹층(84)은 BCl3 + Cl2를 이용하여 에칭될 수 있다.
이어서 다중-높이 볼록한 영역(88)은 선택적으로 에칭되어 수지층(50) 및 다중-높이 볼록한 영역(88)의 제2 영역 H2 아래에 놓인 희생층(48)의 일부분을 제거하고, 그럼으로써 투명층(72)의 일부분(76)(이는 효과적으로 에칭 정지부의 역할을 함)을 노출시킨다. 상이한 에칭 기술들이 수지층(50) 및 제2 높이 H2 아래에 놓인 희생층(48)의 부분에 사용될 수 있다. 일 예에서, 건식 에칭(예컨대, CF4 플라즈마 또는 90% CF4 및 10% O2 혼합 플라즈마)이 수지층(50)에 사용되고, 염소계 플라즈마(예컨대, BCl3 + Cl2)가 희생층(48)에 사용된다. 수지층(50)의 높이차로 인해, 제1 높이 H1 아래에 놓인 희생층(48)의 부분은 에칭이 완료된 후에 적어도 실질적으로 온전한 상태로 유지된다.
도 9e에 도시된 바와 같이, 이어서 제1 기능화 층(24)이 다층 스택 위에 도포된다. 더 구체적으로는, 제1 기능화 층(24)은 투명 베이스 지지체(14')의 노출된 부분들(64), 나머지 희생층(48), 및 투명층(72)의 노출된 부분(76) 상에 도포된다. 제1 기능화 층(24)은 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 도포될 수 있다.
이어서 희생층(48)은 습식 리프트 오프 공정, 예컨대, 상이한 희생층(48) 재료들에 대해 본 명세서에 기재된 예들 중 임의의 것에 노출될 수 있다. 도 9f에 도시된 바와 같이, 이러한 습식 리프트 오프 공정은 i) 희생층(48)의 적어도 99% 및 ii) 그 위의 제1 기능화 층(24)을 제거한다. 이 공정은 투명층(72)의 다른 부분(들)(76')을 노출시킨다. 다층 스택(예컨대, 도 9a)의 형성 동안, 투명층(72)은 층들(24, 26)과 반응할 수 있는 표면기를 생성하기 위해 실란화 또는 플라즈마 애싱을 이용하여 활성화될 수 있다. 이와 같이, 제1 기능화 층(24)은 투명층(72)의 부분(76)에 공유부착되고, 따라서 희생층(48)의 제거에 영향받지 않는다.
이어서 제2 기능화 층(26)이 도 9g에 도시된 바와 같이 투명층(72)의 다른 (제2) 부분(76') 위에 도포된다. 제2 기능화 층(26)은 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 도포될 수 있고, 침착이 고 이온 강도(예컨대, 10x PBS, NaCl, KCl 등이 존재) 하에서 수행되는 경우, 제2 기능화 층(26)은 제1 기능화 층(24) 상에 침착되지 않거나 또는 이에 접착되지 않는다. 이와 같이, 부분(76')은 제2 기능화 층(26)을 수용한다.
방법의 이러한 예는 투명 베이스 지지체(14')를 통해 UV 광을 지향시키고, 그럼으로써 마스킹층(84)이 투명층(72)을 통해 투과된 UV 광의 적어도 75%를 차단하고, 투명 베이스 지지체(14')가 UV 광의 적어도 25%를 투명 베이스 지지체(14')의 노출된 부분들(64) 위에 있는 제1 기능화 층(24)의 부분들(92)로 투과시키게 하는 단계를 추가로 포함하고, 광 UV는 제1 기능화 층(24)의 부분들(92)을 비활성화시킨다. 비활성화는 프라이머-이식 작용기들의 광손상 또는 이미 부착된 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')의 광손상을 포함할 수 있다. 일 예에서, 제1 기능화 층(24)의 아지드기는 약 200 nm 내지 약 300 nm의 범위의 UV 파장들의 높은 흡수율을 갖고, 따라서 UV 광은 아지드기를 광손상시키는 데 사용될 수 있다. 비활성화된 부분들(92)의 이러한 작용기들은 후속 프라이머 이식에 참여할 수 없다. 다른 예에서, 제1 기능화 층(24)에 사전 이식된 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 약 280 nm 내지 약 315 nm의 범위의 UV 파장들의 높은 흡수율을 갖고, 따라서 UV 광은 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')을 광손상시키는 데 사용될 수 있다. 비활성화된 부분들(92)의 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 후속 주형 가닥 포획 및 증폭에 참여할 수 없다. 마스킹층(84)은 제1 기능화 층(24) 및 제2 기능화 층(26)의 나머지로부터 UV 광의 적어도 75%를 차단하기 때문에, 이러한 층들(24, 26)은 온전한 상태로 유지된다. 비활성화된 부분들(92)이 도 9h에 개략적으로 도시되어 있다.
생성된 구조는 돌출부(28)를 포함하고, 이는 이 예에서 마스킹층(84) 및 투명층(72)을 포함한다. 이 돌출부(28)는 기능화 층들(24, 26)을 지지한다.
도시되지 않았지만, 도 9a 내지 도 9h를 참조하여 설명된 방법은 또한 각각의 프라이머 세트들(30, 32)을 기능화 층들(24, 26)에 부착시키는 단계를 포함한다. 일부 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')(도 9a 내지 도 9h에 도시되지 않음)은 기능화 층(24)에 사전 이식될 수 있다. 유사하게, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')(도 9a 내지 도 9h에 도시되지 않음)은 기능화 층(26)에 사전 이식될 수 있다. 이러한 예에서, 추가의 프라이머 그래프팅은 수행되지 않는다. 이 예들에서, 비활성화 공정은 부분들(92)의 사전 이식된 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')을 광손상시킨다.
다른 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)에 사전 이식되지 않는다. 이 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)이 도포된 후(예컨대, 도 9e)에 이식될 수 있다. 이 예들에서, 비활성화 공정은 부분들(92)의 기능화 층(24)의 작용기들을 광손상시키고, 따라서 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 이러한 부분들(92)에 이식되지 않을 것이다. 이 예들에서, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은 제2 기능화 층(26)에 사전 이식될 수 있다. 대안적으로, 이 예들에서, 38, 40 또는 38', 40'는 제2 기능화 층(26)에 사전 이식되지 않을 수 있다. 오히려, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은, 예컨대, 아민으로의 슈타우딩거 환원 또는 헥신산과 같은 불활성 분자와의 추가의 클릭 반응을 사용하여, i) 제2 기능화 층(26)이 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')을 부착시키기 위한 (제1 기능화 층(24)과는) 상이한 작용기들을 갖거나 또는 ii) 제1 기능화 층(24)의 미반응 작용기들이 켄칭되는 한, 제2 기능화 층(26)이 도포된 후에 (예컨대, 도 9g에서) 이식될 수 있다.
방법 동안 이식이 수행될 때, 임의의 적합한 이식 기술들을 이용하여 이식이 달성될 수 있다.
도 9b를 다시 참조하면, 방법의 다른 예가 도 9i로 진행된다. 이 예에서, 다층 스택은 소수성 층(86) 및 베이스 지지체(14)(이는 또는 투명하지 않을 수 있음)를 포함한다.
도 9i에서, 다층 스택은 다중-높이 볼록한 영역(88) 주위에서 선택적으로 에칭되어, 도 9i에서, 소수성 층(86)인, 추가적인 층들 중 적어도 하나를 노출시킨다. 이 예에서, 에칭은 소수성 층(86)의 부분들(94)을 노출시키고, 다중-높이 볼록한 영역(88) 아래에 놓인 다층 스택의 부분들은 에칭되지 않은 상태로 유지된다. 이는 효과적으로 다중-높이 볼록한 영역(88)을 소수성 층(86) 아래로 연장시킨다.
이 예에서, 수지층(50)이 에칭되고, 이어서 희생층(48)의 일부분, 및 투명층(72)의 일부분이 에칭될 수 있다. 도 9i에서 하향 화살표들로 표시된 바와 같이, 다중-높이 볼록한 영역(88) 주위의 이러한 층들의 임의의 노출된 영역들은 이 공정 동안 에칭될 수 있다. 전체 수지층(50)이 에칭에 노출될 수 있고, 따라서 제1 및 제2 높이 H1 및 H2가 감소됨이 이해될 것이다. 그러나, 다중-높이 볼록한 영역(88) 주위의 수지층(50)의 부분들(90)이 제1 및 제2 높이 H1, H2의 각각보다 얇기 때문에, 이러한 부분들(90) 아래에 놓인 희생층(48)은 다중-높이 볼록한 영역(88)이 에칭되기 전에 노출될 것이다.
상이한 에칭 기술들이 수지층 부분들(90) 및 하부의 희생층(48)에 사용될 수 있다. 일 예에서, (예컨대, 90% CF4 및 10% O2 혼합 플라즈마를 이용하는) 건식 에칭이 수지층 부분들(90)에 사용되고, 염소계 플라즈마(예컨대, BCl3 + Cl2)가 희생층(48)에 사용된다. 투명층(72)은 효과적으로 희생층 에칭에 대한 에칭 정지부의 역할을 한다. 투명층(72)은 유도 결합 플라즈마(inductively coupled plasma, ICP) 또는 반응성 이온 에칭(reactive ion etching, REI)을 이용하여 에칭될 수 있다. 소수성 층(86)은 투명층(72)의 에칭에 대한 에칭 정지부의 역할을 하는데, 그 이유는 에칭 속도가 상이하기 때문이다.
이어서 다중-높이 볼록한 영역(88)은 선택적으로 에칭되어 수지층(50) 및 다중-높이 볼록한 영역(88)의 제 2 영역 H2 아래에 놓인 희생층(48)의 일부분을 제거하고, 그럼으로써 투명층(72)의 일부분(76)(이는 효과적으로 에칭 정지부의 역할을 함)을 노출시킨다. 이 에칭 공정에서 야기된 다층 스택이 도 9j에 도시되어 있다. 상이한 에칭 기술들이 수지층(50) 및 제2 높이 H2 아래에 놓인 희생층(48)의 부분에 사용될 수 있다. 일 예에서, (예컨대, 90% CF4 및 10% O2 혼합 플라즈마를 이용하는) 건식 에칭이 수지층(50)에 사용되고, 염소계 플라즈마(예컨대, BCl3 + Cl2)가 희생층(48)에 사용된다. 수지층(50)의 높이차로 인해, 제1 높이 H1 아래에 놓인 희생층(48)의 부분은 에칭이 완료된 후에 적어도 실질적으로 온전한 상태로 유지된다.
도 9k에 도시된 바와 같이, 이어서 제1 기능화 층(24)이 다층 스택 위에 도포된다. 더 구체적으로는, 제1 기능화 층(24)은 나머지 희생층(48) 및 투명층(72)의 노출된 부분(76) 상에 도포된다. 대조적으로, 제1 기능화 층(24)은 소수성 층(86)의 노출된 부분들(94)에 부착(예컨대, 공유 결합)되지 않는다. 오히려, 소수성 층(86)의 소수성 특성은 제1 기능화 층(24)의 겔 재료를 밀어내고, 따라서 부분들(94) 위에 침착되지 않거나 또는 부분들(94) 상에 느슨하게 도포된다. 다층 스택(예컨대, 도 9a)의 형성 동안, 투명층(72)은 층들(24, 26)과 반응할 수 있는 표면기를 생성하기 위해 실란화를 이용하여 활성화될 수 있다. 이와 같이, 기능화 층(24)은 투명층(72)의 부분(76)에 공유부착된다. 부분(76) 및 부분들(94)에서의 상이한 상호작용들 때문에, 기능화 층(24)은 부분(76) 위에 남고 부분들(94)로부터 (예컨대, 초음파 처리, 세척, 와이핑 등을 통해) 쉽게 제거될 수 있다.
제1 기능화 층(24)은 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 도포될 수 있다.
이어서 희생층(48)은 습식 리프트 오프 공정에 노출될 수 있다. 도 9l에 도시된 바와 같이, 이러한 리프트 오프 공정은 i) 희생층(48)의 적어도 99% 및 ii) 그 위의 제1 기능화 층(24)을 제거한다. 이 공정은 투명층(72)의 다른 부분(들)(76')을 노출시킨다. 제1 기능화 층(24)은 투명층(72)의 부분(76)에 공유부착되고, 따라서 희생층(48)의 제거 동안 유해하게 영향받지 않는다.
이어서 제2 기능화 층(26)이 도 9m에 도시된 바와 같이 투명층(72)의 다른 (제2) 부분(76') 위에 도포된다. 제2 기능화 층(26)은 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 도포될 수 있고, 침착이 고 이온 강도(예컨대, 10x PBS, NaCl, KCl 등이 존재) 하에서 수행되는 경우, 제2 기능화 층(26)은 제1 기능화 층(24) 상에 침착되지 않거나 또는 이에 접착되지 않는다. 이와 같이, 부분(76')은 제2 기능화 층(26)을 수용한다.
생성된 구조는 이 예에서 투명층(72)을 포함하는 돌출부(28)를 포함한다. 이 돌출부(28)는 기능화 층들(24, 26)을 지지한다.
도시되지 않았지만, 도 9a, 도 9b, 및 도 9i 내지 도 9m을 참조하여 기재된 방법은 또한 각각의 프라이머 세트들(30, 32)을 기능화 층들(24, 26)에 부착하는 단계를 포함한다. 일부 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')(도 9a, 도 9b, 또는 도 9i 내지 도 9m에 도시되지 않음)은 기능화 층(24)에 사전 이식될 수 있다. 유사하게, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')(도 9a, 도 9b, 또는 도 9i 내지 도 9m에 도시되지 않음)은 기능화 층(26)에 사전 이식될 수 있다. 이러한 예에서, 추가의 프라이머 그래프팅은 수행되지 않는다.
다른 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)에 사전 이식되지 않는다. 이 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)이 (예컨대, 도 9k에서) 도포된 후에 이식될 수 있다. 이 예들에서, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은 제2 기능화 층(26)에 사전 이식될 수 있다. 대안적으로, 이 예들에서, 38, 40 또는 38', 40'는 제2 기능화 층(26)에 사전 이식되지 않을 수 있다. 오히려, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은, 예컨대, 아민으로의 슈타우딩거 환원 또는 헥신산과 같은 불활성 분자와의 추가의 클릭 반응을 사용하여, i) 제2 기능화 층(26)이 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')을 부착시키기 위한 (제1 기능화 층(24)과는) 상이한 작용기들을 갖거나 또는 ii) 제1 기능화 층(24)의 임의의 미반응 작용기들이 켄칭되는 한, 제2 기능화 층(26)이 도포된 후에 (예컨대, 도 9m에서) 이식될 수 있다.
방법 동안 이식이 수행될 때, 임의의 적합한 이식 기술들을 이용하여 이식이 달성될 수 있다.
도 1d의 플로우 셀 구조를 제조하는 방법
여러 상이한 방법들을 이용하여 도 1d에 도시된 구조를 생성할 수 있는데, 이는 제1 및 제2 기능화 층들(24, 26)을 지지하는 함몰부(20)를 포함한다.
도 10a 내지 도 10j는 도 1d의 플로우 셀 구조를 제조하기 위한 방법의 두 가지 예를 함께 도시한다. 일 예시적인 방법이 도 10a 내지 도 10g에 도시되어 있고, 다른 예시적인 방법이 도 10a, 도 10b, 및 도 10h 내지 도 10j에 도시되어 있다. 이러한 방법들은 원치 않는 재료들을 간극 영역들(22)에서 제거하기 위해 간극 영역들(22)을 연마하는 단계를 포함하지 않는다. 연마 과정이 없는 방법들은 연마를 포함하는 방법들보다 간단하다.
도 10a에 도시된 바와 같이, 이 예의 기판은 베이스 지지체(14) 및 그 위의 층(18)을 포함하는 다층 구조(16)이다. 이 예에서, 베이스 지지체(14)는 용융 실리카일 수 있고 층(18)은 오산화탄탈럼 또는 다른 투명층일 수 있다. 도 10a에 도시된 예에서, 함몰부(20)는 베이스 지지체(14)에 (예컨대, 에칭, 임프린팅, 리소그래피 등을 통해) 한정되고 층(18)이 그 위에 코팅된다.
도면에 도시되지 않았지만, 오산화탄탈럼 또는 다른 투명층이 간극 영역들(22)로부터 제거되는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 경우들에서, 도 10a 내지 도 10j에 도시된 방법들은 간극 영역들(22)에 위치된 층(18)의 부분들을 제거하는 단계로 시작할 수 있다. 예를 들어, 리프트 오프 재료(96) 및 차단 재료(100)의 도포 이전에, 방법은 함몰부(20) 내에 불용성 포토레지스트를 생성하는 단계; 불용성 포토레지스트가 함몰부(20) 내에 존재하는 동안, 함몰부(20)에 인접한 간극 영역들(22)로부터 오산화탄탈럼 층(예컨대, 층(18))을 제거하는 단계; 및 함몰부(20)로부터 불용성 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
네거티브 또는 포지티브 포토레지스트가 침착 및 현상되어 불용성 부분(현상액에서 불용성)은 함몰부(20) 내에 남고 가용성 부분들은 현상액을 이용하여 간극 영역들(22)로부터 제거되도록 한다. 대안적으로, 네거티브 또는 포지티브 포토레지스트는 침착 및 현상되어 전체 다층 구조(16)를 코팅할 수 있고, 시간 제한된 건식 에칭이 사용되어 불용성 포토레지스트(예컨대, 불용성 네거티브 포토레지스트(52) 또는 불용성 포지티브 포토레지스트(82'))를 간극 영역들(22)로부터 제거할 수 있다.
이어서 오산화탄탈럼 또는 다른 투명층(예컨대, 층(18))은 유도 결합 플라즈마(ICP) 또는 반응성 이온 에칭(REI)과 같은 에칭 공정을 통해 간극 영역들(22)로부터 제거될 수 있다.
이어서 불용성 포토레지스트는 함몰부(20)로부터 제거되고 방법은 도 10a에 도시된 예로 진행될 수 있다. 불용성 포토레지스트(현상 용액에서 불용성)는 특정 재료에 적합한 제거제를 이용하여 리프트 오프될 수 있다. 도 10a에 도시된 다층 스택과는 달리, 이러한 공정들이 수행되는 경우, 층(18)은 함몰부(20) 내에 존재할 것이지만, 간극 영역들(22) 상에는 존재하지 않을 것이다. 이와 같이, 베이스 지지체(14)는 간극 영역들(22)에서 노출될 것이다.
도 10a 내지 도 10j에 도시된 방법의 예들은 함몰부(20)의 제1 부분(98) 위에 리프트 오프 재료(96)를 도포하고, 그럼으로써 함몰부(20)의 제2 부분(98')이 노출된 상태를 유지하게 하는 단계; 및 함몰부(22)에 인접한 간극 영역들(22) 위에 차단 재료(100)를 도포하고, 그럼으로써 차단 재료(100)가 리프트 오프 재료(96)와는 상이하게 하는 단계를 포함한다. 리프트 오프 재료(96)는 함몰부(20)의 제1 부분(98)을 충전할 수 있거나, 또는 함몰부(20)의 제1 부분(98)을 코팅하는 더 얇은 층으로서 도포될 수 있다. 도 10a에 도시된 바와 같이, 리프트 오프 재료(96)는 차단층(100) 위로 연장되지 않을 수 있다. 다른 예들에서, 리프트 오프 재료(96)는 함몰부(20)의 제1 부분(98)에 직접 인접한 간극 영역(22) 상의 차단층(100) 위로 연장될 수 있다.
리프트 오프 재료(96)의 예들은 알루미늄, 구리, 티타늄, 포지티브 포토레지스트들, 또는 네거티브 포토레지스트들을 포함한다. 차단 재료(100)의 예들은 본 명세서에 개시된 리프트 오프 재료들 중 임의의 것, 또는 본 명세서에 기재된 소수성 재료들 중 임의의 것을 포함한다. 재료(96)가 리프트 오프될 때, 재료(100)는 또한 제거되지 않도록 재료들(96, 100)은 상이해야 한다. 일부 예들에서, 재료들(96, 100) 둘 모두가 리프트 오프 재료들인 경우, i) 리프트 오프 재료(96)는 금속 희생층을 포함하고, 제2 리프트 오프 재료(즉, 차단층(100))는 포토레지스트를 포함하거나; 또는 ii) 리프트 오프 재료(96)는 포토레지스트를 포함하고, 제2 리프트 오프 재료(즉, 차단층(100))는 금속 희생층을 포함한다. 다른 예들에서, 알루미늄이 리프트 오프 재료(96)로 선택되면, 구리, 소수성 재료, 또는 포토레지스트가 차단 재료(100)로 선택될 수 있거나, 또는 구리 또는 포토레지스트가 리프트 오프 재료(96)로 선택되면, 알루미늄 또는 소수성 재료가 차단 재료(100)로 선택될 수 있다.
이러한 재료들(96, 100)은 임의의 순서로, 특정 재료 적합한 임의의 기술을 이용하여 도포될 수 있다. 일 예로서, 마스킹 기술들은 알루미늄, 구리, 또는 소수성 재료를 원하는 위치에 선택적으로 침착시키는 데 사용될 수 있다. 네거티브 또는 포지티브 포토레지스트가 리프트 오프 재료(96)로 선택되면, 불용성 부분이 함몰부(20)의 부분(98) 상에 형성되도록 도포 및 현상될 수 있다.
도 10a 내지 도 10j에 도시된 방법들은 일반적으로 함몰부(20)의 제2 부분(98') 위에 제1 기능화 층(24)을 도포하는 단계(도 10b 및 도 10c 또는 도 10b 및 도 10h); 리프트 오프 재료(96)를 리프트 오프하고(도 10d 또는 도 10i), 그럼으로써 함몰부(20)의 제1 부분(98)을 노출시키는 단계; 및 함몰부(20)의 제1 부분(98) 위에 제2 기능화 층(26)을 도포하는 단계(도 10e 및 도 10f 또는 도 10j)를 포함한다.
이 예들에서, 제1 기능화 층(24)의 도포는 함몰부(20)의 제2 부분(98')을 활성화하여 제1 기능화 층(24)과 반응할 표면기들을 생성하는 단계, 및 제1 기능화 층(24)을 침착시키는 단계를 포함한다. 도 10b는 제2 부분(98')의 활성화를 도시하며, 이는 리프트 오프 재료(96)가 함몰부(20) 내의 제자리에 있는 동안 발생한다. 이는 함몰부(20)의 노출된 제2 부분(98')이 활성화되게 하지만, 커버된 제1 부분(98)은 비활성화된 상태를 유지한다. 이 예에서, 표면 활성화는 본 명세서에 기재된 바와 같이 실란화를 이용하여 달성될 수 있다. 이는 제2 부분(98') 상에 실란화된 층(54)을 형성하고, 이는 리프트 오프 재료(96)에 의해 커버되지 않은 함몰부(20)의 임의의 일부(예컨대, 측벽들, 하단 표면)를 포함한다.
방법의 일 예는 이어서 도 10c로 진행되며, 기능화 층(24)이 도포된다. 이 예에서, 차단층(100)은 금속 희생 재료 또는 포토레지스트를 포함한다. 도 10c에 도시된 바와 같이, 기능화 층(24)은 차단층(100), 실란화된 층(54), 및 리프트 오프 재료(96) 위에 침착된다. 임의의 적합한 침착 기술이 사용될 수 있다.
이어서 리프트 오프 재료(96)의 리프트 오프가 수행될 수 있다. 사용된 리프트 오프 기술이 사용된 재료에 따라 달라질 것이다. 예를 들어, 포토레지스트는 적합한 제거제, 예컨대 초음파 처리를 이용하는 다이메틸설폭사이드(DMSO), 또는 아세톤, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)계 스트리퍼를 이용하여 제거될 수 있다. 다른 예에서, 알루미늄 리프트 오프 재료(96)는 수산화칼륨(KOH) 또는 수산화나트륨(NaOH)과 같은 적합한 염기를 이용하여 제거될 수 있다. 또 다른 예들의 경우, 구리 리프트 오프 재료(96)는 FeCl3 또는 요오드 및 요오드화의 혼합물을 이용하여 제거될 수 있지만, 금 리프트 오프 재료(96)는 요오드 및 요오드화의 혼합물을 이용하여 제거될 수 있다.
도 10d에 도시된 바와 같이, 리프트 오프 공정은 i) 리프트 오프 재료(96)은 적어도 99%(따라서 함몰부(20)의 제1 부분(98)을 노출시킴) 및 ii) 리프트 오프 재료(96) 위에 놓이거나 또는 이에 부착된 기능화 층(24)을 제거한다. 리프트 오프 재료(96) 및 차단 재료(100)가 상이하기 때문에, 차단 재료(100) 및 차단 재료(100) 위에 놓이거나 이에 부착된 기능화 층(24)은 리프트 오프 재료(96)의 리프트 오프 동안 온전한 상태를 유지한다. 또한, 함몰부(20) 내의 기능화 층(24)은 온전한 상태를 유지하는데, 그 이유는 그것이 실란화된 층(54)에 공유부착되기 때문이다.
이 예시적인 방법에서, 이어서 제2 기능화 층(26)이 도포된다. 이 예들에서, 제2 기능화 층(26)의 도포는 함몰부(20)의 제1 부분(98)을 활성화하여 제2 기능화 층(26)과 반응할 표면기들을 생성하는 단계, 및 제2 기능화 층(26)을 침착시키는 단계를 포함한다.
도 10e는 제1 부분(98)의 활성화를 도시하고, 이는 제1 부분(98) 내의 제2 실란화된 층(54')의 도포를 포함한다. 제2 실란화된 층(54')은 실란화된 층(54)과 동일한 유형의 실란 또는 실란 유도체일 수 있거나 또는 실란화된 층(54)과는 상이한 유형의 실란 또는 실란 유도체일 수 있다. 제2 실란화된 층(54')은 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 (도 3l에 도시된 바와 같이) 도포될 수 있다. 이 예에서, 제2 실란화된 층(54')은 함몰부(20)의 노출된 부분(98)에 부착되고, 제1 기능화 층(24)에 부착되지 않는다.
이어서 제2 기능화 층(26)이, 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 (도 10f에 도시된 바와 같이) 도포된다. 이 예에서, 제2 기능화 층(26)은 선택적으로 제2 실란화된 층(54')에 부착되고, 겔 재료의 침착이 고 이온 강도(예컨대, 10x PBS, NaCl, KCl 등이 존재) 하에서 수행되는 경우, 제2 기능화 층(26)은 제1 기능화 층(24) 상에 침착되지 않거나 또는 이에 접착되지 않는다.
이 예시적인 방법에서, 이어서 차단 재료(100)가 제거될 수 있다. 차단 재료(100)는 금속 희생 재료 또는 포토레지스트를 포함하기 때문에, 제거는 적합한 리프트 오프 공정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 포토레지스트 차단 재료(100)는 적합한 제거제, 예컨대, 초음파 처리를 이용하는 다이메틸설폭사이드(DMSO), 또는 아세톤, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)계 스트리퍼를 이용하여 제거될 수 있다. 다른 예에서, 알루미늄 차단 재료(100)는 수산화칼륨(KOH) 또는 수산화나트륨(NaOH)과 같은 적합한 염기를 이용하여 제거될 수 있다. 또 다른 예들의 경우, 구리 차단 재료(100)는 FeCl3 또는 요오드 및 요오드화의 혼합물을 이용하여 제거될 수 있지만, 금 차단 재료(100)는 요오드 및 요오드화의 혼합물을 이용하여 제거될 수 있다.
도 10g에 도시된 바와 같이, 이러한 리프트 오프 공정은 i) 차단 재료(100)의 적어도 99% 및 ii) 차단 재료(100) 위에 놓이거나 또는 이에 부착된 기능화 층(24)을 제거한다. 함몰부(20) 내의 기능화 층들(24, 26)은 온전한 상태를 유지하는데, 그 이유는 그것들이 각각 실란화된 층들(54, 54')에 공유부착되기 때문이다.
도 10b를 다시 참조하면, 방법의 다른 예가 이어서 도 10h로 진행된다. 이 예에서, 차단 재료(100)는 소수성 재료이고, 따라서 차단 재료(100, 86)로 지칭된다.
기능화 층(24)이 도포되면, 도 10h에 도시된 바와 같이, 실란화된 층(54) 및 리프트 오프 재료(96) 상에 침착된다. 대조적으로, 제1 기능화 층(24)은 차단 재료(100, 86)에 부착(예컨대, 공유 결합)되지 않는다. 오히려, 차단 재료(100, 86)의 소수성 특성은 제1 기능화 층(24)의 겔 재료를 밀어내고, 따라서 차단 재료(100, 86) 위에 침착되지 않는다. 제1 기능화 층(24)은 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 도포될 수 있다.
이어서 리프트 오프 재료(96)의 리프트 오프는 도 10d를 참조하여 설명된 바와 같이 수행될 수 있다. 예를 들어, 포토레지스트 리프트 오프 재료(96)는 적합한 제거제, 예컨대, 초음파 처리를 이용하는 다이메틸설폭사이드(DMSO), 또는 아세톤, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)계 스트리퍼를 이용하여 제거될 수 있다. 다른 예에서, 알루미늄 리프트 오프 재료(96)는 수산화칼륨(KOH) 또는 수산화나트륨(NaOH)과 같은 적합한 염기를 이용하여 제거될 수 있다. 또 다른 예들의 경우, 구리 리프트 오프 재료(96)는 FeCl3 또는 요오드 및 요오드화의 혼합물을 이용하여 제거될 수 있지만, 금 리프트 오프 재료(96)는 요오드 및 요오드화의 혼합물을 이용하여 제거될 수 있다. 도 10i에 도시된 바와 같이, 리프트 오프 공정은 i) 리프트 오프 재료(96)은 적어도 99%(따라서 함몰부(20)의 제1 부분(98)을 노출시킴) 및 ii) 리프트 오프 재료(96) 위에 놓이거나 또는 이에 부착된 기능화 층(24)을 제거한다. 리프트 오프 재료(96) 및 차단 재료(100)는 상이하기 때문에, 차단 재료(100)는 리프트 오프 재료(96)의 제거 동안 온전한 상태를 유지한다. 또한, 함몰부(20) 내의 기능화 층(24)은 온전한 상태를 유지하는데, 그 이유는 그것이 실란화된 층(54)에 공유부착되기 때문이다.
이 예시적인 방법에서, 이어서 제2 기능화 층(26)이 도포된다. 이 예들에서, 제2 기능화 층(26)의 도포는 함몰부(20)의 제1 부분(98)을 활성화하여 제2 기능화 층(26)과 반응할 표면기들을 생성하는 단계, 및 제2 기능화 층(26)을 침착시키는 단계를 포함한다. 도 10j는 제1 부분(98)의 활성화 및 제2 기능화 층(26)의 도포를 도시한다. 도 10e를 참조하여 설명된 바와 같이, 활성화는 제1 부분(98) 내의 제2 실란화된 층(54')의 도포를 포함한다. 도 10f를 참조하여 설명된 바와 같이, 제2 기능화 층(26)은 선택적으로 제2 실란화된 층(54')에 부착되고 제1 기능화 층(24)에 부착되지 않는다. 도 10j는 플로우 셀(10)의 사용 동안 함몰부(20)로 유체를 인도하는 것이 바람직할 수 있는 간극 영역들(22) 상의 차단 재료(100, 86)를 포함한다.
도 10a 내지 도 10j에 도시된 방법의 또 다른 예들에서, 리프트 오프 재료(96)는 사용되는 리프트 오프 재료(96)에 적합한 임의의 기술을 이용하여 리프트 오프될 수 있다. 이러한 리프트 오프 공정은 함몰부(20)의 제2 부분(98')의 활성화 이루에 그리고 제1 기능화 층(24)의 침착 이전에 일어날 수 있다. 이 예에서, 제2 부분(98')은 제1 기능화 층(24)을 공유부착하도록 활성화될 것이지만, 제1 부분(98)은 제1 기능화 층(24)을 공유부착하도록 활성화되지 않을 것이다. 부분들(98', 98)에서의 상이한 상호작용들 때문에, 기능화 층(24)은 부분(98')에 부착되고 부분들(98)로부터 (예컨대, 초음파 처리, 세척, 와이핑 등을 통해) 쉽게 제거될 수 있다. 이어서, 부분(98)은 본 명세서에 기재된 바와 같이 활성화될 수 있고 이에 도포된 제2 기능화 층(26)을 가질 수 있다.
도 10a 내지 도 10j에 도시된 방법의 또 다른 예들에서, 차단 재료(100)는 리프트 오프 재료(96)의 도포 이전에 간극 영역들(22) 위에 도포될 수 있다. 차단 재료(100)가 간극 영역들(22) 상의 제 위치에 있는 경우, 전체 함몰부(20)는 노출된 상태를 유지한다. 이 예에서, 전체 함몰부(20)는, 예컨대, 플라즈마 애싱 또는 실란화를 이용하여 활성화된다(예컨대, 전체 함몰부(20) 내에 실란화된 층(54)을 형성함). 이어서, 리프트 오프 재료(96)가 선택적으로 도포되어 함몰부(20)의 부분(98)을 커버한다. 함몰부(20)의 표면들이 활성화되고 리프트 오프 층(96)이 부분(98)을 커버하기 때문에, 기능화 층(24)이 도포되고 함몰부(20)의 부분(98')에 공유부착될 수 있다. 이어서 리프트 오프 재료(96)는 사용되고 있는 리프트 오프 재료(96)에 적합한 임의의 기술을 이용하여 제거될 수 있다. 이러한 리프트 오프 공정은 활성화된 다른 부분(98')을 노출시킨다. 이어서 제2 기능화 층(26)은 본 명세서에 기재된 바와 같이 도포되어, 함몰부(20)의 부분(98)에 공유부착되지만, 제1 기능화 층(24)은 오염시키지 않도록 한다.
도 10a 내지 도 10j를 참조하여 설명된 예들 중 임의의 것에서, 생성된 구조는 기능화 층들(24, 26)을 지지하는 함몰부(20)를 포함한다. 기능화 층들(24, 26)을 갖는 단일 함몰부(20)가 도 10g 및 도 10j에 도시되어 있지만, 패턴화된 구조에 걸쳐 간극 영역들(22)만큼 서로 분리되는 함몰부들(20)의 어레이(각각 기능화 층들(24, 26)을 가짐)를 생성하기 위해 도 10a 내지 도 10j를 참조하여 설명되는 방법들이 수행될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도시되지 않았지만, 도 10a 내지 도 10j를 참조하여 설명된 방법들은 또한 각각의 프라이머 세트들(30, 32)을 기능화 층들(24, 26)에 부착시키는 단계를 포함한다. 일부 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')(도 10a 내지 도 10j에 도시되지 않음)은 기능화 층(24)에 사전 이식될 수 있다. 유사하게, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')(도 10a 내지 도 10j에 도시되지 않음)은 기능화 층(26)에 사전 이식될 수 있다. 이러한 예에서, 추가의 프라이머 그래프팅은 수행되지 않는다.
다른 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)에 사전 이식되지 않는다. 이 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)이 (예컨대, 도 10c 또는 도 10h에서) 도포된 후에 이식될 수 있다. 이 예들에서, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은 제2 기능화 층(26)에 사전 이식될 수 있다. 대안적으로, 이 예들에서, 38, 40 또는 38', 40'는 제2 기능화 층(26)에 사전 이식되지 않을 수 있다. 오히려, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은, 예컨대, 아민으로의 슈타우딩거 환원 또는 헥신산과 같은 불활성 분자와의 추가의 클릭 반응을 사용하여, i) 제2 기능화 층(26)이 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')을 부착시키기 위한 (제1 기능화 층(24)과는) 상이한 작용기들을 갖거나 또는 ii) 제1 기능화 층(24)의 임의의 미반응 작용기들이 켄칭되는 한, 제2 기능화 층(26)이 도포된 후에 (예컨대, 도 10f 또는 도 10j에서) 이식될 수 있다.
방법 동안 이식이 수행될 때, 임의의 적합한 이식 기술들을 이용하여 이식이 달성될 수 있다.
다른 예시적인 방법은, 보호기(104)가 리프트 오프 재료(96) 대신에 사용될 수 있는 점을 제외하고, 도 10a 내지 도 10g에 설명된 예와 유사하다. 베이스 지지체(14), 층(18), 및 층(18)의 일부분(98) 상의 보호기(104)를 포함하는 다층 구조(16)의 예가 도 11에 도시되어 있다.
이 예시적인 방법에서, 보호기(104)는 다층 스택 내에 한정된 함몰부(20)의 제1 부분(98) 위에 도포되고, 그럼으로써 함몰부(20)의 제2 부분(98')은 노출된 상태를 유지한다. 리소그래피 기술이 선택적으로 보호기(104)를 도포하는 데 사용될 수 있다. 보호기(104)는 가역적일 수 있거나, 또는 차단 상태(기능화 층들(24, 26)의 부착을 방지함)에서 부착 상태(기능화 층들(24, 26)의 부착을 가능하게 함)로 전환가능할 수 있다. 적합한 보호기들(104)의 예들은 가역성 티올-다이설파이드 교환을 가능하게 하는 것들, 절단 까지 입체적으로 차단되는 이기능성 실란, 가수분해에 의해 가역적인 아미드, 또는 교환가능 소수성 및 친수성 특징들을 갖는 실란 혼합물들을 포함한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 차단 재료(100)가 간극 영역들(22) 위에 도포된다. 이 예에서, 차단 재료(100)는 포토레지스트 또는 금속 희생 재료와 같은 리프트 오프 재료를 포함할 수 있다.
도시되지 않았지만, 방법은 함몰부(20)의 제2 부분(98') 위에 제1 기능화 층(24)을 도포하는 단계를 포함하고, 그럼으로써 보호기(104)가 함몰부(20)의 제1 부분(98) 위에 제1 기능화 층(24)의 도포를 차단한다. 이는 제1 기능화 층(24)이 보호기(104)에 부착되지 않을 것을 제외하고, 도 10c와 유사하다. 다층 구조(16)의 층(18)은 보호기(104)의 포함 이전에 활성화(예컨대, 실란화 또는 플라즈마 애싱)되었을 수 있다.
이어서 방법은 보호기(104)를 제거(부분(98)을 노출)하는 단계 또는 보호기(104)의 차단 상태를 역전(부착 상태로 렌더링)시키는 단계 중 하나를 포함한다. 예를 들어, 차단 상태의 역전은 티올-다이설파이드 교환을 개시 또는 보호기를 물에 노출시키는 것을 포함한다. 보호기(104)가 다이설파이드인 예에서, 환원제(예컨대, 디티오트레이톨(DTT))가 도입되어 차단 상태를 부착 상태로 변경할 수 있다.
이어서 제2 기능화 층(26)이 함몰부(20)의 제1 부분(98) 위에 도포될 수 있다. 일 예에서, 제2 기능화 층(26)은 활성화된 부분(98)(보호기(104)가 제거된 곳)에 부착되고, 다른 예에서, 제2 기능화 층(26)은 역전된 보호기(104)에 접착된다. 침착의 고 이온 강도 조건들은, 제2 기능화 층(26)이 제1 제2 기능화 층(24) 상에 도포되지 않도록, 본 명세서에 기재된 바와 같을 수 있다. 이는 도 10f와 유사하다.
이 예에서, 차단 재료(100)는 리프트 오프되어 간극 영역들(22)을 노출시킬 수 있다. 추가적으로, 차단 재료(100) 위에 놓인 제1 기능화 층(24)이 또한 제거될 것이다. 리프트 오프 기술은 차단 재료(100)에 따라 달라질 것이다. 예를 들어, 포토레지스트 차단 재료(100)는 적합한 제거제, 예컨대, 초음파 처리를 이용하는 다이메틸설폭사이드(DMSO), 또는 아세톤, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)계 스트리퍼를 이용하여 제거될 수 있다. 다른 예에서, 알루미늄 차단 재료(100)는 수산화칼륨(KOH) 또는 수산화나트륨(NaOH)과 같은 적합한 염기를 이용하여 제거될 수 있다. 또 다른 예들의 경우, 구리 차단 재료(100)는 FeCl3 또는 요오드 및 요오드화의 혼합물을 이용하여 제거될 수 있지만, 금 차단 재료(100)는 요오드 및 요오드화의 혼합물을 이용하여 제거될 수 있다. 이는 도 10g와 유사하다.
도시되지 않았지만, 도 11을 참조하여 설명된 방법은 또한 각각의 프라이머 세트들(30, 32)을 기능화 층들(24, 26)에 부착하는 단계를 포함한다. 프라이머들(34, 36 또는 34', 36' 및 38, 40 또는 38', 40')은 사전 이식될 수 있거나, 또는 방법을 통해 적합한 횟수로 이식될 수 있다.
도 12a 내지 도 12e는 도 1d의 플로우 셀 구조를 제조하기 위한 또 다른 예시적인 방법을 도시한다. 도 10a와 유사하게, 도 12a에 도시된 기판은 베이스 지지체(14) 및 그 위의 층(18)을 포함하는 다층 구조(16)이다. 함몰부(20)는 베이스 지지체(14)에 (예컨대, 에칭, 임프린팅, 리소그래피 등을 통해) 한정되고 층(18)이 그 위에 코팅된다.
이 예시적인 방법에서, 도 12a에 도시된 바와 같이, 실란화된 층(54)이 기판의 최외각 층 위에 (이 예에서, 층(18) 위에) 도포된다. 이와 같이, 함몰부(20) 및 간극 영역들(22)은, 예컨대, 본 명세서에 기재된 바와 같이, 실란 또는 실란 유도체를 이용하여 실란화된다.
방법은 이어서 함몰부(20)를 희생층(48)으로 충전하는 단계를 포함한다. 희생층(48)은 본 명세서에 설명된 예들 중 임의의 것일 수 있고, 희생층(48)을 함몰부(20)에 침착시키고 간극 영역들(22) 상에는 침착시키지 않는 임의의 적합한 선택적 침착 기술을 이용하여 도포될 수 있다. 예를 들어, 희생층(48)이 침착되는 동안 마스크가 간극 영역들(22)을 차단할 수 있다.
이어서 방법은 간극 영역들(22)로부터 실란화된 층(54)을 플라즈마 에칭하는 단계를 포함한다. 이는 도 12b에 도시되어 있고, 하향 화살표들은 에칭이 수행되는 곳을 도시한다. 희생층(48)은 함몰부(20) 내의 실란화된 층(54)이 플라즈마 에칭에 노출되는 것을 막는다.
도 12c에서, 함몰부(20) 내의 실란화된 층(54)의 제1 부분(102)을 노출시키기 위해 희생층(48)의 일부분(48A)이 함몰부(20)로부터 제거된다. 도시되지 않았지만, 희생층(48)의 부분(48A)을 노출시키면서, 노출된 간극 영역들(22) 및 희생층(48)의 부분(48B) 위에 마스크를 형성하도록 포토레지스트가 패턴화될 수 있다. 이어서 희생층(48)의 부분(48A)은 O2 플라즈마와 같은 선택적 에칭 공정을 이용하여 제거될 수 있다. 도 12c의 하향 화살표는 에칭이 수행되는 곳을 도시한다. 이어서 포토레지스트는 적합한 리프트 오프 기술을 이용하여 제거될 수 있다.
도 12d에 도시된 바와 같이, 제1 기능화 층(24)은함몰부(20) 내의 실란화된 층(54)의 제1 부분(102) 위에 도포된다. 기능화 층(24)은 또한 간극 영역들(22) 상에 그리고 희생층(48)의 나머지 부분(48B) 위에 침착될 수 있다. 임의의 적합한 침착 기술이 사용될 수 있다. 이 예에서, 부분(102)은 활성화되어 제1 기능화 층(24)에 공유부착되지만, 간극 영역들(22)은 더 이상 활성화되지 않고 제1 기능화 층(24)에 공유부착되지 않을 것이다. 부분(102) 및 간극 영역들(22)에서의 상이한 상호작용들 때문에, 기능화 층(24)은 함몰부(20)의 부분(102)에 부착되고 간극 영역들(22)로부터 (예컨대, 초음파 처리, 세척, 와이핑 등을 통해) 용이하게 제거될 수 있다.
도 12e는 희생층 부분(48B)의 제거 및 실란화된 층(48)의 노출된 부분(102') 위의 제2 기능화 층(26)의 도포 둘 모두를 도시한다.
이어서 함몰부(20) 내의 실란화된 층(54)의 제2 부분(102')을 노출시키기 위해 나머지 부분(48B)의 제거가 수행될 수 있다. 제거는 리프트 오프 기술을 수반할 수 있으며, 이는 희생층(48)에 사용되는 재료에 따라 달라질 것이다. 예를 들어, 알루미늄 희생층은 수산화칼륨(KOH) 또는 수산화나트륨(NaOH)과 같은 적합한 염기를 이용하여 제거될 수 있고, 구리 희생층은 FeCl3 또는 요오드 및 요오드화의 혼합물을 이용하여 제거될 수 있거나, 또는 금 희생층은 요오드 및 요오드화의 혼합물을 이용하여 제거될 수 있다.
이어서 제2 기능화 층(26)이 함몰부(20) 내의 실란화된 층(48)의 노출된 부분(102') 위에 도포된다. 제2 기능화 층(26)은 실란화된 층(54')의 제2 부분(102')에 선택적으로 부착된다. 본 명세서에 기재된 바와 같이, 제2 기능화 층(26)의 침착을 위한 고 이온 강도 조건들은 층(26)이 제1 기능화 층(24) 상에 도포되는 것을 방지한다.
도 12a 내지 도 12e의 예에서, 생성된 구조는 기능화 층들(24, 26)을 지지하는 함몰부(20)를 포함한다. 기능화 층들(24, 26)을 갖는 단일 함몰부(20)가 도 12e에 도시되어 있지만, 패턴화된 구조에 걸쳐 간극 영역들(22)만큼 서로 분리되는 함몰부들(20)의 어레이(각각 기능화 층들(24, 26)을 가짐)를 생성하기 위해 도 12a 내지 도 12e를 참조하여 설명된 방법이 수행될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도시되지 않았지만, 도 12a 내지 도 12e를 참조하여 설명된 방법들은 또한 각각의 프라이머 세트들(30, 32)을 기능화 층들(24, 26)에 부착시키는 단계를 포함한다. 일부 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')(도 12a 내지 도 12e에 도시되지 않음)은 기능화 층(24)에 사전 이식될 수 있다. 유사하게, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')(도 12a 내지 도 12e에 도시되지 않음)은 기능화 층(26)에 사전 이식될 수 있다. 이러한 예에서, 추가의 프라이머 그래프팅은 수행되지 않는다.
다른 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)에 사전 이식되지 않는다. 이 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)이 (예컨대, 도 12d에서) 도포된 후에 이식될 수 있다. 이 예들에서, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은 제2 기능화 층(26)에 사전 이식될 수 있다. 대안적으로, 이 예들에서, 38, 40 또는 38', 40'는 제2 기능화 층(26)에 사전 이식되지 않을 수 있다. 오히려, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은, 예컨대, 아민으로의 슈타우딩거 환원 또는 헥신산과 같은 불활성 분자와의 추가의 클릭 반응을 사용하여, i) 제2 기능화 층(26)이 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')을 부착시키기 위한 (제1 기능화 층(24)과는) 상이한 작용기들을 갖거나 또는 ii) 제1 기능화 층(24)의 임의의 미반응 작용기들이 켄칭되는 한, 제2 기능화 층(26)이 도포된 후에 (예컨대, 도 12e에서) 이식될 수 있다.
방법 동안 이식이 수행될 때, 임의의 적합한 이식 기술들을 이용하여 이식이 달성될 수 있다.
지금까지, 도 1d의 플로우 셀 구조를 제조하기 위해 본 명세서에 기재된 방법들은 방법의 시작 시 내부에 한정된 함몰부들(20)을 갖는 단층 베이스 지지체들(14) 또는 다층 구조들(16)을 설명하였다. 대조적으로, 도 13a 내지 도 13h 및 도 14a 내지 도 14i에 도시된 방법들은 기능화 층들(24, 26)이 부착되는 함몰부(20) 및 부분들(98, 98')를 한정하도록 처리되는 다층 스택으로 시작한다.
도 13a 내지 도 13h에 도시된 방법이 이제 설명될 것이다. 도 13a에 도시된 바와 같이, 기판은 베이스 지지체(14)(투명하거나 또는 투명하지 않을 수 있음) 및 그 위의 수지층(50)을 포함하는 다층 스택이다. 수지층(50)은 초기에 스텝 부분(62)에 의해 한정되는 깊은 부분(58) 및 얕은 부분(60)을 포함하는 오목한 영역(56)을 형성하도록 임프린팅된다. 일 예에서, 도 3b를 참조하여 기재된 바와 같이 워킹 스탬프 및 경화가 사용될 수 있다. 이 예에서, 수지층(50)은 임프린팅 공정, 또는 방법을 통해 수행된 후속 에칭 공정들이 하부의 베이스 지지체(14)를 노출시키지 않도록 충분히 두껍다.
오목한 영역(56)의 깊은 부분(58) 및 스텝 부분(62)은 수지층(50)에 함몰부(20)를 생성하여 층(18)(도 1d)을 형성하는 데 사용되는 후속 에칭 공정을 위한 패턴/가이드를 제공한다.
도 13b에 도시된 바와 같이, 포토레지스트가 수지층(50) 상에, 예컨대, 오목한 영역(56)에 침착되고, 현상되어 불용성 포토레지스트(52 또는 82')를 형성한다. 이 예에서, 수지층(50) 상의 모든 포토레지스트는 현상액에서 불용성이 되도록 네거티브 또는 포지티브 포토레지스가 도포 및 현상될 수 있다.
이어서 시간 제한된 건식 에칭 공정이 사용되어 수지층(50)으로부터, 예컨대, 표면들 및 얕은 부분(60)으로부터 불용성 포토레지스트(52 또는 82')의 부분들을 제거한다. 이 공정은 스텝 부분(62)의 표면(63)을 노출시킨다. 도 13c에 도시된 바와 같이, 시간 제한된 건식 에칭은 불용성 포토레지스트(52 또는 82')가 스텝 부분(62) 옆에 있는 깊은 부분(58)의 일부분 안에 남아 있도록 중지된다. 이와 같이, 나머지 불용성 포토레지스트(52 또는 82')는 스텝 부분(62)의 표면(63)과 적어도 실질적으로 동일평면 상에 있다. 일례에서, 시간 제한된 건식 에칭은 불용성 포토레지스트(52 또는 82')가 약 17 nm/min의 속도로 에칭되는 반응성 이온 에칭(예를 들어, CF4 사용)을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 시간 제한된 건식 에칭은 불용성 포토레지스트(52 또는 82')가 약 98 nm/min의 속도로 에칭되는 100% O2 플라즈마 에칭을 포함할 수 있다.
이 방법의 예는 이어서 스텝 부분(62)을 에칭하여 깊은 부분(58)의 불용성 포토레지스트(52 또는 82')에 인접한 함몰부 부분(19)을 한정하는 단계를 포함한다. 도 13d에서 하향 화살표로 표시된 바와 같이, 수지층(50)의 임의의 노출된 영역은 이러한 과정 동안 에칭될 수 있다. 에칭은 형성된 함몰부 부분(19)의 하단 표면이 깊은 부분(58)에서 하단 표면과 적어도 실질적으로 동일 평면 상에 있을 때까지 계속될 수 있다. 수지층(50)의 에칭은 이방성 산소 플라즈마 또는 90% CF4 및 10% O2 혼합 플라즈마와 같은 건식 에칭 공정을 포함할 수 있다.
도 13d에 도시된 바와 같이, 오목한 영역(56)(도 13a)을 에칭하여 함몰부 부분(19) 및 함몰부 부분(19)과 나머지 불용성 포토레지스트(52 또는 82')에 인접한 간극 영역들(22)을 형성하였다.
제1 기능화 층(24)은 도 13e에 도시된 바와 같이 수지층(50)(함몰부 부분(19)을 포함) 위에 그리고 나머지 불용성 포토레지스트(52 또는 82') 위에 도포된다. 임의의 적합한 침착 기술이 사용될 수 있다. 이 예에서, 수지층(50)은, 예컨대, 플라즈마 애싱 또는 실란화를 통해, 제1 기능화 층(24)이 그 위에 도포되기 전에 먼저 활성화될 수 있다.
이어서 불용성 포토레지스트(52 또는 82')는 제거제를 이용하여, 예컨대, 불용성 네거티브 포토레지스트(52)에 대해 다이메틸설폭사이드(DMSO), 아세톤, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)계 스트리퍼 또는 불용성 포지티브 포토레지스트(82')에 대해 다이메틸설폭사이드(DMSO), 아세톤, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)계 스트리퍼를 이용하여 리프트 오프될 수 있다. 도 13f에 도시된 바와 같이, 리프트 오프 공정은 i) 불용성 포토레지스트(52 또는 82')의 적어도 99% 및 ii) 그 위의 기능화 층(24)을 제거한다. 기능화 층(24)은 수지층(50) 위에 온전한 상태로 유지되는데, 부분적으로 그 이유는 기능화 층(24)이 수지층(50)에 공유부착되기 때문이다. 이 공정은 깊은 부분(58)의 하단 표면(59)을 노출시킨다.
도 13f에 도시된 바와 같이, 수지층(50)(도 1d의 층(18)과 유사함)의 의 함몰부(20)는 불용성 포토레지스트(52 또는 82')의 제거 시 노출된다. 함몰부(20)는 깊은 부분(58)의 하단 표면(59) 및 함몰부 부분(19)을 포함한다.
이 예시적인 방법에서, 이어서 제2 기능화 층(26)은 깊은 부분(58)의 하단 표면(59)에서 수지층(50) 위에 도포된다. 이 예들에서, 제2 기능화 층(26)의 도포는 하단 표면(59)을 활성화시켜서 제2 기능화 층(26)과 반응할 표면기를 생성하는 단계, 및 제2 기능화 층(26)을 도포하는 단계를 포함할 수 있다. 활성화는 플라즈마 애싱 또는 실란화를 포함할 수 있다. 본 명세서에 설명된 고 이온 강도 침착 조건들 하에서, 제2 기능화 층(26)은 선택적으로 하단 표면(59)에 부착되고 제1 기능화 층(24)에는 부착되지 않는다.
도 13h에서, 간극 영역들(22) 위에 위치된 기능화 층(24)은, 예컨대, 연마 공정을 이용하여 제거된다. 연마 공정은 이 영역들(22)에서 하부 기판에 유해한 영향을 미치지 않으면서, 간극 영역들(22)로부터 기능화 층(들)(24 및/또는 26)을 제거할 수 있는 화학적 슬러리(예컨대, 연마제, 완충제, 킬레이트제, 계면활성제, 및/또는 분산제를 포함)를 이용하여 수행될 수 있다. 대안적으로, 연마는 연마 입자를 포함하지 않는 용액으로 수행될 수 있다.
화학적 슬러리는 간극 영역(22)의 표면을 연마하기 위해 화학적 기계적 연마 시스템에 사용될 수 있다. 연마 헤드(들)/패드(들) 또는 다른 연마 공구(들)는 함몰부(들)(20)의 기능화 층(24, 26)을 적어도 실질적으로 원상태로 유지하면서, 간극 영역(22) 위에 존재할 수 있는 기능화 층(24, 26)을 연마할 수 있다. 일례로서, 연마 헤드는 스트라스바우프(Strasbaugh) ViPRR II 연마 헤드일 수 있다.
세정 및 건조 과정은 연마 후에 수행될 수 있다. 세정 과정은 수욕 및 초음파 처리를 이용할 수 있다. 수욕은 약 22℃ 내지 약 30℃ 범위의 비교적 낮은 온도에서 유지될 수 있다. 건조 과정은 스핀 건조 또는 다른 적절한 기술을 통한 건조를 포함할 수 있다.
도 13h에는 기능화 층들(24, 26)의 단일 세트가 도시되어 있지만, 수지층(50, 18)의 표면에 걸쳐 간극 영역들(22)만큼 분리되는 함몰부들(20)의 어레이(내부에 기능화 층들(24, 26)을 가짐)를 생성하기 위해 도 13a 내지 도 13h를 참조하여 설명된 방법이 수행될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도시되지 않았지만, 이 방법은 또한 각각의 프라이머 세트들(30, 32)을 기능화 층들(24, 26)에 부착시키는 단계를 포함한다. 일부 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')(도 13a 내지 도 13h에 도시되지 않음)은 기능화 층(24)에 사전 이식될 수 있다. 유사하게, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')(도 13a 내지 도 13h에 도시되지 않음)은 기능화 층(26)에 사전 이식될 수 있다. 이러한 예에서, 추가의 프라이머 그래프팅은 수행되지 않는다.
다른 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)에 사전 이식되지 않는다. 이 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)이 도포된 후(예컨대, 도 13e)에 이식될 수 있다. 이 예들에서, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은 제2 기능화 층(26)에 사전 이식될 수 있다. 대안적으로, 이 예들에서, 38, 40 또는 38', 40'는 제2 기능화 층(26)에 사전 이식되지 않을 수 있다. 오히려, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은, 예컨대, 아민으로의 슈타우딩거 환원 또는 헥신산과 같은 불활성 분자와의 추가의 클릭 반응을 사용하여, i) 기능화 층(26)이 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')을 부착시키기 위한 (기능화 층(24)과는) 상이한 작용기들을 갖거나 또는 ii) 기능화 층(24)의 임의의 미반응 작용기들이 켄칭되는 한, 제2 기능화 층(26)이 도포된 후에 (예컨대, 도 13g에서) 이식될 수 있다.
방법 동안 이식이 수행될 때, 본 명세서에 기재된 이식 기술들 중 임의의 것을 이용하여 이식이 달성될 수 있다.
도 14a 내지 도 14i에 도시된 방법이 이제 설명될 것이다. 에 도시된 바와 같이도 14a, 기판은 베이스 지지체(14)(투명할 수 있거나 또는 그렇지 않을 수 있음) 위의 수지층(50)을 포함하는 다층 스택이다. 이 예에서, 베이스 지지체(14)는 수지층(50)이 그것에 도포되기 전에 플라즈마 애싱 또는 실란화에 의해 활성화될 수 있다. 일 예에서, 베이스 지지체(14)는 오산화탄탈럼이고, 활성화 공정은 실란화를 포함한다.
수지층(50)은 초기에 스텝 부분(62)에 의해 한정되는 깊은 부분(58) 및 얕은 부분(60)을 포함하는 오목한 영역(56)을 형성하도록 임프린팅된다. 일 예에서, 도 3b를 참조하여 기재된 바와 같이 워킹 스탬프 및 경화가 사용될 수 있다. 이 예에서, 수지층(50)은 깊은 부분(58) 및 얕은 부분(60)에서 충분히 얇아서 방법을 통해 수행되는 후속 에칭 공정들이 하부의 베이스 지지체(14)를 노출시킨다.
오목한 영역(56)의 깊은 부분(58) 및 스텝 부분(62)은 수지층(50)에 함몰부(20)를 생성하여 층(18)의 다른 예(도 1d)를 형성하는 데 사용되는 후속 에칭 공정을 위한 패턴/가이드를 제공한다. 이 예에서 함몰부(20)의 하단 표면은 베이스 지지체(14)의 상부 표면이고, 함몰부의 측벽들은 수지층(50, 18)에 의해 한정된다.
도 14b에 도시된 바와 같이, 이어서 수지층(50)이 선택적으로 에칭되어 깊은 부분(58)에 잔류 수지를 제거하고 깊은 부분(58)에서 베이스 지지체(14)의 일부분(64)을 노출시킨다. 도 14b에서 하향 화살표들에 의해 표시되는 바와 같이, 수지층(50)의 의의 노출된 영역들은 이 공정 동안 에칭될 수 있다. 베이스 지지체(14)의 부분(64)이 노출될 때까지 에칭이 계속될 수 있다. 수지층(50)의 에칭은 이방성 산소 플라즈마 또는 90% CF4 및 10% O2 혼합 플라즈마와 같은 건식 에칭 공정을 포함할 수 있다.
도 14b에 도시된 바와 같이, 포토레지스트가 수지층(50) 상에, 예컨대 오목한 영역(56) 내에 그리고 그럼으로써 베이스 지지체(14)의 노출된 부분(64) 상에 침착되고, 현상되어 불용성 네거티브 또는 포지티브 포토레지스트(52 또는 82')를 형성한다. 이 예에서, 모든 포토레지스트(52 또는 82')는 현상액에서 불용성이 되도록 네거티브 또는 포지티브 포토레지스가 도포 및 현상될 수 있다.
이어서 시간 제한된 건식 에칭 공정이 사용되어, 예컨대 오목한 영역(56)에 인접한 표면들로부터 그리고 얕은 부분(60)으로부터 불용성 포토레지스트(52 또는 82')의 부분들을 제거한다. 이 공정은 스텝 부분(62)의 표면(63)을 노출시킨다. 도 14d에 도시된 바와 같이, 시간 제한된 건식 에칭은 불용성 포토레지스트(52 또는 82')가 스텝 부분(62) 옆에 있는 깊은 부분(58)의 일부분 안에 남아 있도록 중지된다. 이와 같이, 나머지 불용성 포토레지스트(52 또는 82')는 스텝 부분(62)의 표면(63)과 적어도 실질적으로 동일평면 상에 있다. 일 예에서, 시간 제한된 건식 에칭은 반응성 이온 에칭(예컨대, CF4) 또는 100% O2 플라즈마 에칭을 포함할 수 있다.
이 방법의 예는 이어서 스텝 부분(62)을 에칭하여 베이스 지지체(14)의 표면(64')을 노출시키고 깊은 부분(58)의 불용성 포토레지스트(52 또는 82')에 인접한 함몰부 부분(19)을 한정하는 단계를 포함한다. 도 14e에서 하향 화살표로 표시된 바와 같이, 수지층(50)의 임의의 노출된 영역은 이러한 과정 동안 에칭될 수 있다. 베이스 지지체(14)의 부분(64)이 노출될 때까지 에칭이 계속될 수 있다. 수지층(50)의 에칭은 이방성 산소 플라즈마 또는 90% CF4 및 10% O2 혼합 플라즈마와 같은 건식 에칭 공정을 포함할 수 있다. 이 공정에서 포토레지스트(52 또는 82')가 또한 약간 에칭될 수 있다.
도 14f에 도시된 바와 같이, 에칭 후에, 수지층(50)은 나머지 포토레지스트(52 또는 82') 및 함몰부 부분(19)에 인접한 간극 영역들(22)을 포함한다.
도 14f에서, 제1 기능화 층(24)은 수지층(50) 및 베이스 지지체(14)의 (함몰부 부분(19) 내의) 노출된 부분(64') 위에 도포된다. 임의의 적합한 침착 기술이 사용될 수 있다.
이어서 불용성 포토레지스트(52 또는 82')는 제거제를 이용하여, 예컨대, 불용성 네거티브 포토레지스트(52)에 대해 다이메틸설폭사이드(DMSO), 아세톤, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)계 스트리퍼 또는 불용성 포지티브 포토레지스트(82')에 대해 다이메틸설폭사이드(DMSO), 아세톤, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)계 스트리퍼를 이용하여 리프트 오프될 수 있다. 도 14g에 도시된 바와 같이, 리프트 오프 공정은 i) 불용성 포토레지스트(52 또는 82')의 적어도 99% 및 ii) 그 위의 기능화 층(24)을 제거한다. 기능화 층(24)의 나머지는 수지층(50) 상에 온전하게 유지된다. 이 공정은 깊은 부분(58)에서 베이스 지지체(14)의 부분(64)을 다시 노출시킨다.
도 14g에 도시된 바와 같이, 수지층(50)(도 1d의 층(18)과 유사함)의 의 함몰부(20)는 불용성 포토레지스트(52 또는 82')의 제거 시 노출된다. 함몰부(20)는 부분들(64, 64')(이들 중 후자는 함몰부 부분(19)에 대응함)을 포함한다.
이 예시적인 방법에서, 도 14h에 도시된 바와 같이, 이어서 제2 기능화 층(26)이 부분(64)에서 베이스 지지체(14) 위에 도포된다. 본 명세서에 설명된 고 이온 강도 침착 조건들 하에서, 제2 기능화 층(26)은 선택적으로 부분(64)에 부착되고 제1 기능화 층(24)에는 부착되지 않는다.
도 14i에서, 간극 영역들(22) 위에 위치된 기능화 층(24)은, 예컨대, 연마 공정을 이용하여 제거된다. 연마 공정은 본 명세서에 개시된 화학적 슬러리의 예를 이용하여 수행될 수 있는데, 이는 도 13h를 참조하여 본 명세서에 기재된 바와 같이 이러한 영역들(22)에서 하부의 기판에 유해한 영향을 미치지 않으면서 간극 영역들(22)로부터 기능화 층(들)(24 및/또는 26)을 제거할 수 있다. 세정 및 건조 과정은 연마 후에 수행될 수 있다.
도 14i에는 기능화 층들(24, 26)의 단일 세트가 도시되어 있지만, 수지층(50, 18)의 표면에 걸쳐 간극 영역들(22)만큼 분리되는 함몰부들(20)의 어레이(내부에 기능화 층들(24, 26)을 가짐)를 생성하기 위해 도 14a 내지 도 14i를 참조하여 설명된 방법이 수행될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도시되지 않았지만, 이 방법은 또한 각각의 프라이머 세트들(30, 32)을 기능화 층들(24, 26)에 부착시키는 단계를 포함한다. 일부 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')(도 14a 내지 도 14i에 도시되지 않음)은 기능화 층(24)에 사전 이식될 수 있다. 유사하게, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')(도 14a 내지 도 14i에 도시되지 않음)은 기능화 층(26)에 사전 이식될 수 있다. 이러한 예에서, 추가의 프라이머 그래프팅은 수행되지 않는다.
다른 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)에 사전 이식되지 않는다. 이 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)이 도포된 후(예컨대, 도 14f)에 이식될 수 있다. 이 예들에서, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은 제2 기능화 층(26)에 사전 이식될 수 있다. 대안적으로, 이 예들에서, 38, 40 또는 38', 40'는 제2 기능화 층(26)에 사전 이식되지 않을 수 있다. 오히려, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은, 예컨대, 아민으로의 슈타우딩거 환원 또는 헥신산과 같은 불활성 분자와의 추가의 클릭 반응을 사용하여, i) 기능화 층(26)이 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')을 부착시키기 위한 (기능화 층(24)과는) 상이한 작용기들을 갖거나 또는 ii) 기능화 층(24)의 임의의 미반응 작용기들이 켄칭되는 한, 제2 기능화 층(26)이 도포된 후에 (예컨대, 도 14h에서) 이식될 수 있다.
방법 동안 이식이 수행될 때, 본 명세서에 기재된 이식 기술들 중 임의의 것을 이용하여 이식이 달성될 수 있다.
도 1d에 도시된 플로우 셀 구조를 생성하기 위한 방법의 다른 예가 도 15a 내지 도 15d에 도시되어 있다.
도 15a에 도시된 바와 같이, 이 예의 기판은 베이스 지지체(14) 및 그 위의 층(18)을 포함하는 다층 구조(16)이다. 이 예에서, 베이스 지지체(14)는 용융 실리카일 수 있고, 층(18)은 오산화탄탈럼 또는 (투명층(72)에 대해 본 명세서에 기재된 것들과 같은) 다른 투명 재료일 수 있다. 도 15a에 도시된 예에서, 함몰부(20)는 베이스 지지체(14)에 (예컨대, 에칭, 임프린팅, 리소그래피 등을 통해) 한정되고 층(18)이 그 위에 코팅된다.
일부 예들에서, 이어서 층(18)이, 예컨대, 실란화된 층(미도시)을 그 위에 침착함으로써 활성화될 수 있다. 실란화된 층은 본 명세서에 기재된 임의의 실란 또는 실란 유도체일 수 있다. 실란화된 층은 층(18)(예컨대, Ta2O5)에 접착된다. 실란화된 층은 층(18)에 대한 제1 및 제2 기능화 층들(24, 26)의 접착을 상당히 개선하고, 이는 그렇지 않으면 기능화 층(들)(24, 26)에 대한 강한 접착을 갖지 않을 수 있다. 다른 예들에서, 함몰부의 부분들(98, 98')은 각각의 기능화 층(24, 26)의 도포 직전에 활성화될 수 있다.
함몰부(20)가 형성되면, 이러한 예시적인 방법은 함몰부(20)의 제1 부분(98) 위에 그리고 간극 영역들(22) 상의 희생층(48)의 도포를 이어간다. 이것은 또한 도 15a에 도시되어 있다. 본 명세서에 개시된 희생층(48)의 임의의 예가 사용될 수 있다.
도포된 희생층(48)은 함몰부(20)의 덮인 부분에 순차적으로 도포될 기능화 층들(26) 중 하나에 대한 패턴을 한정한다. 이와 같이, 희생층(48)은, 측벽들 중 일부 및 바닥의 일부를 포함하는 함몰부(20)의 부분(98)을 덮으면서, 함몰부(20)의 다른 부분(98')을 노출시키도록 도포될 수 있다. 희생층(48)은 또한 함몰부(20)에 인접한 간극 영역(들)(22) 위에 도포된다. 도시된 바와 같이, 간극 영역들(22) 상의 희생층(48)의 부분은 제1 높이 H1를 갖고, 제1 부분(98) 상의 희생층(48)의 부분은 제1 높이 H1보다 낮은 제2 높이 H2를 갖는다. 일 예에서, 제1 높이 H1은 제2 높이 H2의 두께의 2배일 수 있다.
희생층(48)은 선택적 침착 기술들, 예컨대 화학적 증착(CVD) 및 이들의 변형(예컨대, 저압 CVD 또는 LPCVD), 원자층 증착(ALD), 및 마스킹 기술들을 이용하여 제조될 수 있다. 이러한 기술들은 희생층(48)을 원하는 영역들에 원하는 두께/높이 H1, H2로 침착시키는 데 사용될 수 있다.
도 15b에 도시된 바와 같이, 이어서 제1 기능화 층(24)이 희생층(48) 및 함몰부(20)의 노출된 부분(98') 상에 도포된다. 제1 기능화 층(24)은 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 도포될 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 부분(98')이 활성화되어 제1 기능화 층(24)에 부착된다.
희생층(48)은 이어서 시간 제한된 습식 에칭 공정에 노출될 수 있다. 이 공정은 또한, 부분(98')에서 공유부착된 제1 기능화 층(24)의 부분을 제거하지 않고, 희생층(48) 상에 위치된 제1 기능화 층(24)을 제거할 것이다. 시간 제한된 습식 에칭이 도 15c의 화살표에 의해 도시된다. 이 에칭 공정을 수행하여 희생층(48)의 두께를 제2 높이 H2만큼 감소시킬 수 있으며, 이는 함몰부(20)의 제1 부분(98)을 노출시키고 희생층(48)의 일부를 간극 영역들(22) 상에 남긴다는 것이 이해될 것이다. 전체 희생층(48)은 에칭에 노출될 수 있다. 그러나, 두께 차이로 인해, 제2 높이 H2를 갖는 임의의 부분들은 완전히 제거될 것이지만, 제1 높이 H1을 갖는 임의의 부분들은 제2 높이 H2의 두께만큼 감소된다. 이 공정은 함몰부(20)의 부분(98)을 노출시킨다.
이 예시적인 방법에서, 도 15d에 도시된 바와 같이, 제2 기능화 층(26)은 이어서 부분(98)에서 함몰부(20) 위에 그리고 간극 영역들(22) 상의 희생층(48)의 나머지 부분들 상에 도포된다. 위에서 언급된 바와 같이, 부분(98)이 활성화되어 제2 기능화 층(26)에 부착된다. 본 명세서에 설명된 고 이온 강도 침착 조건들 하에서, 제2 기능화 층(26)은 선택적으로 부분(98)에 부착되고 제1 기능화 층(24)에는 부착되지 않는다.
도시되지 않았지만, 희생층(48)(및 그 위의 기능화 층(26))은 다른 습식 에칭 공정을 이용하여 간극 영역들(22)로부터 제거될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이는 기능화 층들(24, 26)을 함몰부(20) 내에 남긴다. 사용되는 습식 에칭 공정은 희생층(48)의 재료에 따라 달라질 것이다. 예를 들어, 알루미늄 희생층은 산성 또는 염기성 조건에서 제거될 수 있고, 구리 희생층은 FeCl3을 이용하여 제거될 수 있고, 구리, 금 또는 은 희생층은 요오드 및 요오드화 용액에서 제거될 수 있고, 티타늄 희생층은 H2O2를 이용하여 제거될 수 있고, 규소 희생층은 염기성 (pH) 조건에서 제거될 수 있다.
도 15d에는 기능화 층들(24, 26)의 단일 세트가 도시되어 있지만, 층(18)의 표면에 걸쳐 간극 영역들(22)만큼 분리되는 함몰부들(20)의 어레이(내부에 기능화 층들(24, 26)을 가짐)를 생성하기 위해 도 15a 내지 도 15d를 참조하여 설명된 방법이 수행될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도시되지 않았지만, 이 방법은 또한 각각의 프라이머 세트들(30, 32)을 기능화 층들(24, 26)에 부착시키는 단계를 포함한다. 일부 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')(도 15a 내지 도 15d에 도시되지 않음)은 기능화 층(24)에 사전 이식될 수 있다. 유사하게, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')(도 15a 내지 도 15d에 도시되지 않음)은 기능화 층(26)에 사전 이식될 수 있다. 이러한 예에서, 추가의 프라이머 그래프팅은 수행되지 않는다.
다른 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)에 사전 이식되지 않는다. 이 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)이 (예컨대, 도 15b에서) 도포된 후에 이식될 수 있다. 이 예들에서, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은 제2 기능화 층(26)에 사전 이식될 수 있다. 대안적으로, 이 예들에서, 38, 40 또는 38', 40'는 제2 기능화 층(26)에 사전 이식되지 않을 수 있다. 오히려, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은, 예컨대, 아민으로의 슈타우딩거 환원 또는 헥신산과 같은 불활성 분자와의 추가의 클릭 반응을 사용하여, i) 기능화 층(26)이 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')을 부착시키기 위한 (기능화 층(24)과는) 상이한 작용기들을 갖거나 또는 ii) 기능화 층(24)의 임의의 미반응 작용기들이 켄칭되는 한, 제2 기능화 층(26)이 도포된 후에 (예컨대, 도 15d에서) 이식될 수 있다.
방법 동안 이식이 수행될 때, 본 명세서에 기재된 이식 기술들 중 임의의 것을 이용하여 이식이 달성될 수 있다.
도 1d에 도시된 플로우 셀 구조를 생성하기 위한 방법의 다른 예가 도 23a 내지 도 23g에 도시되어 있다.
도 23a에 도시된 바와 같이, 기판은 이 예에서 단층 베이스 지지체(14)이다. 이 예에서, 베이스 지지체(14)는 용융 실리카, 오산화탄탈럼 또는 다른 투명층, 규소, 또는 본 명세서에 개시된 다른 예들 중 임의의 것일 수 있다. 도 23a에 도시된 예에서, 함몰부(20)는 베이스 지지체(14)에 (예컨대, 에칭, 임프린팅, 리소그래피 등을 통해) 한정된다.
이 방법은 또한 베이스 지지체(14) 및 층(18)(예컨대, SiO2, Ta2O5, 규소, 수지층 등)을 포함하는 다층 구조(16)로 수행될 수 있다. 다층 구조(16)로, 함몰부(20)는 층(18)에 한정될 것이다.
함몰부(20)가 한정된 후에, 베이스 지지체(14)는 임의의 추가 처리 전에 실란화 또는 플라즈마 애싱에 의해 활성화될 수 있다.
도 23a에 도시된 바와 같이, 희생층(48'')이 도포된다. 도포된 희생층(48'')은 함몰부(20)의 부분(98)(도 23e)에 순차적으로 도포될 기능화 층들(26) 중 하나에 대해 패턴을 한정한다. 이와 같이, 희생층(48'')은, 측벽들 중 일부 및 바닥의 일부를 포함하는 함몰부(20)의 부분(98)을 덮으면서, 함몰부(20)의 다른 부분(98')을 노출시키도록 도포될 수 있다. 도시된 바와 같이, 희생층(48'')은 함몰부(20)에 인접한 간극 영역(들)(22) 위에 도포되지 않는다.
본 명세서에 개시된 희생층(48'')의 임의의 예가 사용될 수 있다. 일 예에서, 희생층(48'')은 알루미늄이다.
희생층(48'')은 선택적 침착 기술들, 예컨대 화학적 증착(CVD) 및 이들의 변형(예컨대, 저압 CVD 또는 LPCVD), 원자층 증착(ALD), 및 마스킹 기술들을 이용하여 제조될 수 있다. 이러한 기술들은 희생층(48'')을 원하는 영역들에 침착시키는 데 사용될 수 있다.
도 23b는 두 공정, 제1 기능화 층(24)의 도포 및 포토레지스트(52 또는 82')의 도포를 도시한다.
희생층(48'')이 선택적으로 도포된 후에, 제1 기능화 층(24)은 함몰부(20)에 인접한 간극 영역들(22) 위에, 희생층(48'') 위에, 그리고 함몰부(20)의 제2 부분(98') 위에 도포된다. 제1 기능화 층(24)은 본 명세서에 개시된 예들 중 임의의 것일 수 있고, 임의의 적합한 기술을 이용하여 도포될 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 부분(98')이 활성화되어 제1 기능화 층(24)에 부착된다.
제1 기능화 층(24)이 도포된 후에, 포토레지스트가 제1 기능화 층(24) 상에 도포되고, 현상되어 불용성 포토레지스트(52 또는 82')를 형성한다. 이 예에서, 제1 기능화 층(24) 상의 모든 포토레지스트는 현상액에서 불용성이 되도록 네거티브 또는 포지티브 포토레지스가 도포 및 현상될 수 있다.
도 23c에 도시된 바와 같이, 포토레지스트(52 또는 82')의 일부분 및 제1 기능화 층(24)의 일부분이 제거되어 간극 영역들(22) 및 희생층(48'')을 노출시킨다. 이러한 부분들의 제거는 시간 제한된 건식 에칭 공정 또는 연마를 포함할 수 있다. 일 예에서, 시간 제한된 건식 에칭은 반응성 이온 에칭(예컨대, CF4) 또는 100% O2 플라즈마 에칭을 포함할 수 있다. 연마는 본 명세서에 기재된 바와 같이 도 13h를 참조하여 수행될 수 있다. 시간 제한된 건식 에칭 또는 연마는 불용성 포토레지스트(52 또는 82')의 일부분 및 제1 기능화 층(24)의 일부분이 희생층(48'') 옆의 함몰부(20)의 부분(98') 상에 남도록 중단될 수 있다. 나머지 불용성 포토레지스트(52 또는 82') 및 제1 기능화 층(24)은 간극 영역들(22)과 적어도 실질적으로 동일평면 상에 있을 수 있다.
도 23d에서, 희생층(48'')이 제거되어 함몰부(20)의 제1 부분(98)을 노출시킨다. 희생층(48'')은 희생층(48'')에 적합한 리프트 오프 액체에서 리프트 오프될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 희생층이 산성 또는 염기성 조건에서 제거될 수 있고, 구리 희생층이 FeCl3을 이용하여 제거될 수 있고, 규소 희생층이 염기성 (pH) 조건에서 제거될 수 있다. 리프트 오프 공정은 희생층(48'')의 적어도 99%를 제거하지만, 포토레지스트(52 또는 82')는 적어도 실질적으로 온전히 남겨둔다.
이어서 도 23e에 도시된 바와 같이 제2 기능화 층(26)이 함몰부(20)의 제1 부분(98) 위에 도포될 수 있다. 제2 기능화 층(26)은 본 명세서에 개시된 예들 중 임의의 것일 수 있고, 임의의 적합한 기술을 이용하여 도포될 수 있다. 제2 기능화 층(26)은 또한 간극 영역들(22), 포토레지스트(52 또는 82'), 및 제1 기능화 층(24)의 노출된 부분 상에 침착된다. 부분(98')이 활성화되어 제2 기능화 층(26)에 부착된다.
이어서 포토레지스트(52 또는 82')의 나머지 부분이 도 23f에 도시된 바와 같이 리프트 오프된다. 불용성 네거티브 포토레지스트(52)는 현상액에서 불용성이지만, 다이메틸설폭사이드(DMSO), 아세톤, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)계 스트리퍼를 포함하는 적합한 제거제로 리프트 오프될 수 있다. 불용성 포지티브 포토레지스트(82')는 또한 현상액에서 불용성이지만, 다이메틸설폭사이드(DMSO), 아세톤, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)계 스트리퍼를 포함하는 적합한 제거제로 리프트 오프될 수 있다. 리프트 오프 공정들은 i) 포토레지스트(52 또는 82')의 적어도 99%, 및 ii) 그 위의 제2 기능화 층(26)을 제거한다. 기능화 층(24)이 노출된다.
리프트 오프 공정은 또한 제2 기능화 층(26)의 부분들을 간극 영역들(22) 위에 남길 수 있다. 제2 기능화 층(26)의 이러한 부분들은 본 명세서에 기재된 바와 같이, 도 13h를 참조하여, 화학적 슬러리로 연마될 수 있다. 함몰부(20)로부터의 기능화 층들(24, 26)의 임의의 제거 이전에 연마가 중단되어야 한다. 세정 및 건조 과정은 연마 후에 수행될 수 있다.
도 23g에는 기능화 층들(24, 26)의 단일 세트가 도시되어 있지만, 베이스 지지체(14)의 표면에 걸쳐 간극 영역들(22)만큼 분리되는 함몰부들(20)의 어레이(내부에 기능화 층들(24, 26)을 가짐)를 생성하기 위해 도 23a 내지 도 23g를 참조하여 설명된 방법이 수행될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도시되지 않았지만, 이 방법은 또한 각각의 프라이머 세트들(30, 32)을 기능화 층들(24, 26)에 부착시키는 단계를 포함한다. 일부 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')(도 15a 내지 도 15d에 도시되지 않음)은 기능화 층(24)에 사전 이식될 수 있다. 유사하게, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')(도 23a 내지 도 23g에 도시되지 않음)은 기능화 층(26)에 사전 이식될 수 있다. 이러한 예에서, 추가의 프라이머 그래프팅은 수행되지 않는다.
다른 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)에 사전 이식되지 않는다. 이 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)이 (예컨대, 도 23b에서) 도포된 후에 이식될 수 있다. 이 예들에서, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은 제2 기능화 층(26)에 사전 이식될 수 있다. 대안적으로, 이 예들에서, 38, 40 또는 38', 40'는 제2 기능화 층(26)에 사전 이식되지 않을 수 있다. 오히려, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은, 예컨대, 아민으로의 슈타우딩거 환원 또는 헥신산과 같은 불활성 분자와의 추가의 클릭 반응을 사용하여, i) 기능화 층(26)이 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')을 부착시키기 위한 (기능화 층(24)과는) 상이한 작용기들을 갖거나 또는 ii) 기능화 층(24)의 미반응 작용기들이 켄칭되는 한, 제2 기능화 층(26)이 도 23e, 또는 도 23f 또는 도 23g에서 도포된 후에 이식될 수 있다.
방법 동안 이식이 수행될 때, 본 명세서에 기재된 이식 기술들 중 임의의 것을 이용하여 이식이 달성될 수 있다.
도 1e의 플로우 셀 구조를 제조하는 방법
여러 상이한 방법들이 도 1e에 도시된 구조를 생성하는 데 사용될 수 있다. 이러한 방법들의 각각은 기능화 층들(24, 26)이 부착되는 다층 함몰부(20')(예컨대, 도 16f 참조)를 초기에 포함하거나 또는 이를 한정하기 위해 처리되는 다층 스택으로 시작한다.
도 16a 내지 도 16f에 도시된 방법이 이제 설명될 것이다. 도 16a에 도시된 바와 같이, 기판은 베이스 지지체(14) 위의 수지층(50)을 포함하는 다층 스택이다. 수지층(50)은 다층 구조(16)의 다른 층(18)이고, 따라서 본 논의에 걸쳐 수지층(50, 18)로 지칭될 수 있다. 베이스 지지체(14)는 이 예에서 투명하거나 또는 투명하지 않을 수 있지만, 추가적인 실란화 없는 기능화 층들(24, 26)에 대해 높은 선택적 접착력을 갖지 않도록 선택된다. 일 예에서, 베이스 지지체는 오산화탄탈럼이고 예에 걸쳐 Ta2O5 베이스 지지체(14'')로 지칭된다.
수지층(50)은 초기에 스텝 부분(62)에 의해 한정되는 깊은 부분(58) 및 얕은 부분(60)을 포함하는 오목한 영역(56)을 형성하도록 임프린팅된다. 일 예에서, 도 3b를 참조하여 기재된 바와 같이 워킹 스탬프 및 경화가 사용될 수 있다. 이 예에서, 수지층(50)은 깊은 부분(58)에서 충분히 얇아서 후속 에칭 공정이 하부의 Ta2O5 베이스 지지체(14'')를 노출시키고, 스텝 부분(62)에서 충분히 두꺼워서 후속 에칭 공정이 하부의 Ta2O5 베이스 지지체(14'')를 노출시키지 않는다.
도 16b에 도시된 바와 같이, 이어서 수지층(50)이 선택적으로 에칭되어 깊은 부분(58)에 잔류 수지를 제거하고 깊은 부분(58)에서 베이스 지지체(14)의 일부분(64)을 노출시킨다. 도 16b에서 하향 화살표들에 의해 표시되는 바와 같이, 수지층(50)의 의의 노출된 영역들은 이 공정 동안 에칭될 수 있다. 이와 같이, 영역들 중 일부는 더 짧거나 또는 더 얇은, 예컨대, 더 얇은 스텝 부분(62')이 된다. 베이스 지지체(14)(예컨대, 14'')의 부분(64)이 노출될 때까지 에칭이 계속될 수 있다. 수지층(50)의 에칭은 이방성 산소 플라즈마 또는 90% CF4 및 10% O2 혼합 플라즈마와 같은 건식 에칭 공정을 포함할 수 있다.
수지층(50, 18)의 부분들의 제거는 다층 함몰부(20') 및 다층 함몰부(20')를 둘러싸는 간극 영역들(22)을 형성한다. 이 예에서, 깊은 부분(58)에서의 표면(64) 및 더 얇은 스텝 부분(62')의 표면(63')은 기능화 층들(24, 26)이 부착되는 영역들을 한정한다.
다층 함몰부(20')가 한정된 후에, 수지층(50, 18)은 제1 기능화 층(24)이 그것에 도포되기 전에 플라즈마 애싱에 의해 활성화될 수 있다. 이 공정은 Ta2O5 베이스 지지체(14'')를 활성화하지 않는다.
도 16c에서, 제1 기능화 층(24)이 수지층(50, 18) 위에 도포된다. 임의의 적합한 침착 기술이 사용될 수 있다. 부분(64) 및 수지층(50, 18)의 표면들(예컨대, 22, 63')에서의 상이한 상호작용들 때문에, 기능화 층(24)은 수지층(50, 18) 위에 유지되고 Ta2O5 베이스 지지체(14'')의 부분(64)에 접착되지 않는다.
이어서 Ta2O5 베이스 지지체(14'')의 부분(64)이, 예컨대, 실란화된 층(54)을 그 위에 침착함으로써 활성화될 수 있다. 실란화된 층(54)은 본 명세서에 기재된 임의의 실란 또는 실란 유도체일 수 있다. 실란화된 층(54)은 도 16d에 도시된 바와 같이 Ta2O5 베이스 지지체(14'')의 부분(64)에 접착되지만, 제1 기능화 층(24)에는 접착되지 않는다. 실란화된 층(54)은 상당히 Ta2O5 베이스 지지체(14'')에 대한 제2 기능화 층(26)의 접착을 개선하고, 이는 그렇지 않으면 기능화 층(들)(24, 26)에 대한 강한 접착을 갖지 않는다.
도 16e에서, 이어서 제2 기능화 층(26)이 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 도포된다. 이 예에서, 제2 기능화 층(26)은 선택적으로 실란화된 층(54)에 부착되고, 겔 재료의 침착이 고 이온 강도(예컨대, 10x PBS, NaCl, KCl 등이 존재) 하에서 수행되는 경우, 제2 기능화 층(26)은 제1 기능화 층(24) 상에 침착되지 않거나 또는 이에 접착되지 않는다.
도 16e에서, 간극 영역들(22) 위에 위치된 기능화 층(24)은, 예컨대, 연마 공정을 이용하여 제거된다. 연마 공정은, 도 13h를 참조하여, 본 명세서에 기재된 바와 같이 화학적 슬러리로 수행될 수 있다. 다층 함몰부(20')의 측벽들로부터 기능화 층(24) 중 일부를 제거하기 위해 연마가 수행될 수 있다. 그러나, 더 얇은 스텝 부분(62')의 표면(63') 상에 제1 기능화 층(24)을 유지하는 것이 바람직하기 때문에, 연마는 더 얇은 스텝 부분(62')의 표면(63')으로부터의 임의의 제거 이전에 중단되어야 한다. 세정 및 건조 과정은 연마 후에 수행될 수 있다.
도 16f에는 기능화 층들(24, 26)의 단일 세트가 도시되어 있지만, 수지층(50, 18)의 표면에 걸쳐 간극 영역들(22)만큼 분리되는 다층 함몰부들(20')의 어레이(내부에 기능화 층들(24, 26)을 가짐)를 생성하기 위해 도 16a 내지 도 16f를 참조하여 설명된 방법이 수행될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도시되지 않았지만, 이 방법은 또한 각각의 프라이머 세트들(30, 32)을 기능화 층들(24, 26)에 부착시키는 단계를 포함한다. 일부 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')(도 16a 내지 도 16f에 도시되지 않음)은 기능화 층(24)에 사전 이식될 수 있다. 유사하게, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')(도 16a 내지 도 16f에 도시되지 않음)은 기능화 층(26)에 사전 이식될 수 있다. 이러한 예에서, 추가의 프라이머 그래프팅은 수행되지 않는다.
다른 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)에 사전 이식되지 않는다. 이 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)이 도포된 후(예컨대, 도 16c)에 이식될 수 있다. 이 예들에서, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은 제2 기능화 층(26)에 사전 이식될 수 있다. 대안적으로, 이 예들에서, 38, 40 또는 38', 40'는 제2 기능화 층(26)에 사전 이식되지 않을 수 있다. 오히려, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은, 예컨대, 아민으로의 슈타우딩거 환원 또는 헥신산과 같은 불활성 분자와의 추가의 클릭 반응을 사용하여, i) 기능화 층(26)이 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')을 부착시키기 위한 (기능화 층(24)과는) 상이한 작용기들을 갖거나 또는 ii) 기능화 층(24)의 미반응 작용기들이 켄칭되는 한, 제2 기능화 층(26)이 도포된 후에 (예컨대, 도 16e에서) 이식될 수 있다.
방법 동안 이식이 수행될 때, 본 명세서에 기재된 이식 기술들 중 임의의 것을 이용하여 이식이 달성될 수 있다.
도 17a 내지 도 17g에 도시된 방법이 이제 설명될 것이다. 도 17a에서, 기판은 베이스 지지체(14)(투명할 수 있거나 또는 그렇지 않을 수 있음) 위의 수지층(50, 18)을 포함하는 다층 스택이다. 이 예에서, 수지층(50)은 스텝 부분(62)에 의해 한정되는 깊은 부분(58) 및 얕은 부분(60)을 포함하는 오목한 영역(56)을 형성하도록 임프린팅된다. 일 예에서, 도 3b를 참조하여 기재된 바와 같이 워킹 스탬프 및 경화가 사용될 수 있다. 이 예에서, 오목한 영역(56)은 다층 함몰부(20') 및 깊은 부분(58)의 하단 표면(59)에 대응하고 스텝 부분(62)의 표면(63)은 기능화 층들(24, 26)이 부착되는 영역들을 한정한다.
오목한 영역(56), 및 그럼으로써 다층 함몰부(20')가 한정된 후에, 수지층(50, 18)은 제1 기능화 층(24)이 그것에 도포되기 전에 플라즈마 애싱 또는 실란화에 의해 활성화될 수 있다.
도 17b에 도시된 바와 같이, 포토레지스트가 수지층(50, 18) 상에, 예컨대 오목한 영역(56)/다층 함몰부(20')에 침착되고, 현상되어 불용성 포토레지스트(52 또는 82')를 형성한다. 이 예에서, 수지층(50, 18) 상의 모든 포토레지스트는 현상액에서 불용성이 되도록 네거티브 또는 포지티브 포토레지스가 도포 및 현상될 수 있다.
이어서 시간 제한된 건식 에칭 공정이 사용되어 수지층(50, 18)으로부터, 예컨대 간극 영역들(22) 및 얕은 부분(60)으로부터 불용성 포토레지스트(52 또는 82')의 부분들을 제거한다. 이 공정은 스텝 부분(62)의 표면(63)을 노출시킨다. 도 17c에 도시된 바와 같이, 시간 제한된 건식 에칭은 불용성 포토레지스트(52 또는 82')가 스텝 부분(62) 옆에 있는 깊은 부분(58)의 일부분 안에 남아 있도록 중지된다. 이와 같이, 나머지 불용성 포토레지스트(52 또는 82')는 스텝 부분(62)의 표면(63)과 적어도 실질적으로 동일평면 상에 있다. 일 예에서, 시간 제한된 건식 에칭은 반응성 이온 에칭(예컨대, CF4) 또는 100% O2 플라즈마 에칭을 포함할 수 있다.
제1 기능화 층(24)은 도 17d에 도시된 바와 같이 수지층(50, 18) 위에 (예컨대, 함몰부(20')에) 그리고 나머지 불용성 포토레지스트(52 또는 82') 위에 도포된다. 임의의 적합한 침착 기술이 사용될 수 있다.
이어서 불용성 포토레지스트(52 또는 82')가 본 명세서에 기재된 바와 같이, 불용성 네거티브 또는 포지티브 포토레지스트들(52 또는 82')에 적합한 제거제로 리프트 오프될 수 있다. 도 17e에 도시된 바와 같이, 리프트 오프 공정은 i) 불용성 포토레지스트(52 또는 82')의 적어도 99% 및 ii) 그 위의 기능화 층(24)을 제거한다. 기능화 층(24)은 수지층(50, 18) 위에 온전한 상태로 유지되는데, 부분적으로 그 이유는 기능화 층(24)이 수지층(50, 18)에 공유부착되기 때문이다. 이 공정은 깊은 부분(58)의 하단 표면(59)을 노출시킨다.
이 예시적인 방법에서, 이어서 제2 기능화 층(26)은 깊은 부분(58)의 하단 표면(59)에서 수지층(50, 18) 위에 도포된다. 본 명세서에 설명된 고 이온 강도 침착 조건들 하에서, 제2 기능화 층(26)은 도 17f에 도시된 바와 같이 선택적으로 하단 표면(59)에 부착되고 제1 기능화 층(24)에는 부착되지 않는다.
도 17g에서, 간극 영역들(22) 위에 위치된 기능화 층(24)은, 예컨대, 연마 공정을 이용하여 제거된다. 연마 공정은 본 명세서에 기재된 바와 같이 화학적 슬러리로 수행될 수 있다. 세정 및 건조 과정은 연마 후에 수행될 수 있다.
도 17g에는 기능화 층들(24, 26)의 단일 세트가 도시되어 있지만, 수지층(50, 18)의 표면에 걸쳐 간극 영역들(22)만큼 분리되는 다층 함몰부들(20')의 어레이(내부에 기능화 층들(24, 26)을 가짐)를 생성하기 위해 도 17a 내지 도 17g를 참조하여 설명된 방법이 수행될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도시되지 않았지만, 이 방법은 또한 각각의 프라이머 세트들(30, 32)을 기능화 층들(24, 26)에 부착시키는 단계를 포함한다. 일부 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')(도 17a 내지 도 17g에 도시되지 않음)은 기능화 층(24)에 사전 이식될 수 있다. 유사하게, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')(도 17a 내지 도 17g에 도시되지 않음)은 기능화 층(26)에 사전 이식될 수 있다. 이러한 예에서, 추가의 프라이머 그래프팅은 수행되지 않는다.
다른 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)에 사전 이식되지 않는다. 이 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)이 도포된 후(예컨대, 도 17d)에 이식될 수 있다. 이 예들에서, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은 제2 기능화 층(26)에 사전 이식될 수 있다. 대안적으로, 이 예들에서, 38, 40 또는 38', 40'는 제2 기능화 층(26)에 사전 이식되지 않을 수 있다. 오히려, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은, 예컨대, 아민으로의 슈타우딩거 환원 또는 헥신산과 같은 불활성 분자와의 추가의 클릭 반응을 사용하여, i) 기능화 층(26)이 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')을 부착시키기 위한 (기능화 층(24)과는) 상이한 작용기들을 갖거나 또는 ii) 기능화 층(24)의 임의의 미반응 작용기들이 켄칭되는 한, 제2 기능화 층(26)이 도포된 후에 (예컨대, 도 17f에서) 이식될 수 있다.
방법 동안 이식이 수행될 때, 본 명세서에 기재된 이식 기술들 중 임의의 것을 이용하여 이식이 달성될 수 있다.
도 17a 내지 도 17g에 도시된 방법은 제1 기능화 층(24)이 도포되는 동안 현상액 불용성 네거티브 또는 포지티브 포토레지스트(52 또는 82')를 이용하여 깊은 부분(58)을 마스킹한다. 대안적으로, 포토레지스트(52 또는 82') 대신에 변경가능한 중합체 비드가 사용될 수 있다. 변경가능한 중합체 비드를 이용하는 예시적인 방법들이 도 18a 내지 도 18m에 도시되어 있다. 일 예가 도 18a 내지 도 18g에 도시되어 있다. 다른 예는 도 18a 및 도 18h 내지 도 18m에 도시되어 있다.
도 18a에 도시된 바와 같이, 기판은 베이스 지지체(14)(투명할 수 있거나 또는 그렇지 않을 수 있음) 위의 수지층(50, 18)을 포함하는 다층 스택이다. 이 예에서, 수지층(50, 18)은 스텝 부분(62)에 의해 한정되는 깊은 부분(58) 및 얕은 부분(60)을 포함하는 오목한 영역(56)을 형성하도록 임프린팅된다. 일 예에서, 도 3b를 참조하여 기재된 바와 같이 워킹 스탬프 및 경화가 사용될 수 있다. 이 예에서, 오목한 영역(56)은 다층 함몰부(20') 및 깊은 부분(58)의 하단 표면(59)에 대응하고 스텝 부분(62)의 표면(63)은 기능화 층들(24, 26)이 부착되는 영역들을 한정한다.
오목한 영역(56), 및 그럼으로써 다층 함몰부(20')가 한정된 후에, 수지층(50, 18)은 제1 기능화 층(24)이 그것에 도포되기 전에 플라즈마 애싱 또는 실란화에 의해 활성화될 수 있다. 표면 활성화는 기능화 층들(24, 26)을 수지층(50, 18)의 상이한 영역들에 대한 후속 공유 결합을 돕는다.
도 18b 내지 도 18g에 도시된 방법이 이제 설명될 것이다. 도 18b에서, 변경가능한 중합체 비드(106)는 깊은 부분(58) 안으로 도입되어 스텝 부분(62)에 인접하게 위치되도록 한다. 이와 같이, 변경가능한 중합체 비드(106)가 함몰부(20')의 측벽(108)과 스텝 부분(62)의 측벽(110) 사이의 공간 안으로 끼워지도록 변경가능한 중합체 비드(106)의 직경은 깊은 부분(58)의 폭보다 작다.
변경가능한 중합체 비드(106)의 예들은 부분적으로 가교 또는 가교되지 않는 팽윤성 라텍스 입자들을 포함한다. 일부 특정 예들은 폴리스티렌, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 및 기타 아크릴 중합체 및 공중합체를 포함한다. 변경가능한 중합체 비드(106)는 교반 또는 초음파 처리와 함께 또는 이들 없이, 표면 상에 비드들(106)의 용액을 인큐베이션함으로써 도입될 수 있다.
이어서 변경가능한 중합체 비드(106)는 변경되어 함몰부(20')의 측벽들(108)과 스텝 부분(62)의 측벽(110) 사이의 깊은 부분(58)을 적어도 부분적으로 충전할 수 있다. "적어도 부분적으로 충전"이란, 변경된 중합체 비드(106')가 깊은 부분(58)에서 하단 표면(59)에 걸쳐 연장되고 따라서 함몰부(20')의 측벽들(108) 중 적어도 일부 및 스텝 부분(62)의 측벽(110) 중 적어도 일부와 접촉하고, 또한 스텝 부분(63)과 동일평면 상에 있는 표면을 갖거나 또는 스텝 부분(63)보다 짧음(그래서 스텝 부분(63) 위로 연장되지 않음)을 의미한다. 일례에서, 변경된 중합체 비드(106)는 깊은 부분(58)을 스텝 부분(62)에 대응하는 높이 또는 스텝 부분(62)의 높이의 ½ 인 높이까지 충전한다.
일 예에서 변경가능한 중합체 비드(106)를 변경하기 위해, 어닐링이 사용될 수 있다. 어닐링은 변경가능한 중합체 비드(106)를 흘려 깊은 부분(58)에서 하단 표면(59)을 코팅하게 하고, 이러한 유동은 사이즈 벽들(108, 110)과 접촉하면 멈춘다. 어닐링은 변경가능한 중합체 비드(106)의 유리 전이 온도를 초과하는 온도에서 수행된다. 예를 들어, 온도는 폴리스티렌 변경가능한 중합체 비드(106)에 대해 약 150°C 내지 약 300°C의 범위일 수 있다.
다른 예에서 변경가능한 중합체 비드(106)를 변경하기 위해, 팽윤이 사용될 수 있다. 팽윤은 비드(106)가 흡수하는 팽윤 용매를 도입함으로써 수행될 수 있다. 약하게 가교결합된 변경가능한 중합체 비드(106)는 선택된 팽윤 용매에서, 용해되기보다는, 팽윤될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 일 예에서, 폴리스티렌 변경가능한 중합체 비드(106)를 위한 팽윤 용매는 다이메틸포름아미드(DMF), 다이메틸 카보네이트(DMC), 또는 톨루엔과 같은 저극성 내지 중극성의 용매들을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 폴리(메틸 메타크릴레이트) 변경가능한 중합체 비드(106)에 대한 팽윤 용매는 메탄올과 아세토니트릴의 50:50 혼합물을 포함할 수 있다. 팽윤은 변경가능한 중합체 비드(106)를 팽창시키고, 따라서 크기가 커지며, 이러한 성장은 측벽들(108, 110)과 접촉하면 멈춘다. 변경된 중합체 비드(106')는 도 18c에 도시되어 있다.
제1 기능화 층(24)은 도 18d에 도시된 바와 같이 수지층(50, 18)(함몰부(20')에 포함) 위에 그리고 변경된 중합체 비드(106') 위에 도포된다. 임의의 적합한 침착 기술이 사용될 수 있다.
이어서 변경된 중합체 비드(106')가 제거될 수 있다. 변경된 중합체 비드(106')의 제거는 용해, 화학 또는 효소 분해(다른 구성요소들에 유해한 영향을 미치지 않음), 또는 광절단을 통해 달성될 수 있다. 일 예에서, 폴리스티렌 변경된 중합체 비드(106')가 테트라하이드로퓨란(THF)과 같은 용매, 또는 염소화 용매를 이용하여 제거될 수 있다. 다른 예에서, 폴리(카프로락톤) 변경된 중합체 비드(106')가 효소 분해를 이용하여 제거될 수 있다. 도 18e에 도시된 바와 같이, 비드 제거 공정은 i) 변경된 중합체 비드(106') 및 ii) 그 위의 기능화 층(24)을 제거한다. 기능화 층(24)은 수지층(50, 18) 위에 온전한 상태로 유지되는데, 부분적으로 그 이유는 기능화 층(24)이 수지층(50, 18)에 공유부착되기 때문이다. 이 공정은 깊은 부분(58)의 하단 표면(59)을 노출시킨다.
이 예시적인 방법에서, 이어서 제2 기능화 층(26)은 깊은 부분(58)의 하단 표면(59)에서 수지층(50, 18) 위에 도포된다. 본 명세서에 설명된 고 이온 강도 침착 조건들 하에서, 제2 기능화 층(26)은 도 18f에 도시된 바와 같이 선택적으로 하단 표면(59)에 부착되고 제1 기능화 층(24)에는 부착되지 않는다.
도 18g에서, 간극 영역들(22) 위에 위치된 기능화 층(24)은, 예컨대, 연마 공정을 이용하여 제거된다. 연마 공정은 본 명세서에 기재된 바와 같이 화학적 슬러리로 수행될 수 있다. 세정 및 건조 과정은 연마 후에 수행될 수 있다.
이 방법의 대안적인 예에서, 기능화 층(24)은 팽창된 중합체 비드(106')가 제거되기 전 또는 후에 도 18e의 간극 영역들(22)에서 연마될 수 있다. 이러한 연마는 제2 기능화 층(26)의 침착 이전에 일어난다. 이 예에서 이어서, 제2 기능화 층(26)이 간극 영역들(22) 상에 침착될 것이다. 이와 같이, 최종 연마 단계가 수행되어 제2 기능화 층(26)을 간극 영역들(22)로부터 제거할 수 있다.
도 18a를 다시 참조하면, 방법의 다른 예가 도 18h 내지 도 18m에서 이어진다. 이 방법이 이제 설명될 것이다.
제1 기능화 층(24)은 도 18h에 도시된 바와 같이 수지층(50, 18)(함몰부(20')에 포함) 위에 도포된다. 임의의 적합한 침착 기술이 사용될 수 있다.
도 18i에서, 팽창가능 중합체 비드(106)가 깊은 부분(58) 안으로 도입되어 제1 기능화 층(24) 상에 그리고 함몰부(20')의 측벽(108)과 스텝 부분(62)의 측벽(110) 사이에 위치되도록 한다.
도 18j에 도시된 바와 같이, 이어서 팽창가능 중합체 비드(106)가 팽창되어 함몰부(20')의 측벽들(108)과 스텝 부분(62)의 측벽(110) 사이의 깊은 부분(58)을 적어도 부분적으로 충전할 수 있다. 어닐링 또는 팽윤을 사용하여 팽창가능 중합체 비드(106)를 팽창된 중합체 비드(106')로 변환할 수 있다.
또한 도 18j에 도시된 바와 같이, 기능화 층(24)은 간극 영역들(22) 및 스텝 부분(62)의 표면(63)으로부터 제거될 수 있다. 간극 영역들(22) 및 스텝 부분(62)의 표면(63)으로부터의 기능화 층(24)의 제거는 건식 에칭 또는 연마를 포함할 수 있다. 예컨대, O2, 또는 에어 플라즈마를 이용한 반응성 이온 에칭을 이용하는 건식 에칭이 수행될 수 있다. 건식 에칭 동안, 연소 반응이 일어날 수 있으며, 여기서 기능화 층(24)은 이산화탄소 및 물로 전환되고, 에칭 챔버로부터 배출된다. 팽창된 중합체 비드(106')는 도 18j에 도시된 바와 같이, 깊은 부분(58)에서 에칭 정지부의 역할을 할 수 있다.
이 예시적인 방법에서, 도 18k에 도시된 바와 같이, 이어서 제2 기능화 층(26)이 수지층(50, 18) 위에 그리고 팽창된 중합체 비드(106') 상에 도포된다. 임의의 적합한 침착 공정이 사용될 수 있다.
팽창된 중합체 비드(106')가 제거될 수 있다. 팽창된 중합체 비드의 제거는 용해, 화학 또는 효소 분해, 또는 광절단을 통해 달성될 수 있다. 도 18l에 도시된 바와 같이, 비드 제거 공정은 i) 팽창된 중합체 비드(106') 및 ii) 그 위의 기능화 층(26)을 제거한다. 기능화 층들(24, 26)은 수지층(50, 18)의 각각의 부분들 위에 온전히 남아 있는데, 그 이유는 부분적으로 기능화 층들(24, 26)은 수지층(50, 18)에 공유부착되기 때문이다.
도 18m에서, 간극 영역들(22) 위에 위치된 기능화 층(26)은, 예컨대, 연마 공정을 이용하여 제거된다. 연마 공정은 본 명세서에 기재된 바와 같이 화학적 슬러리로 수행될 수 있다. 세정 및 건조 과정은 연마 후에 수행될 수 있다.
도 18g 및 도 18m에는 기능화 층들(24, 26)의 단일 세트가 도시되어 있지만, 수지층(50, 18)의 표면에 걸쳐 간극 영역들(22)만큼 분리되는 다층 함몰부들(20')의 어레이(내부에 기능화 층들(24, 26)을 가짐)를 생성하기 위해 도 18a 내지 도 18m을 참조하여 설명된 방법들이 수행될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도시되지 않았지만, 이 방법은 또한 각각의 프라이머 세트들(30, 32)을 기능화 층들(24, 26)에 부착시키는 단계를 포함한다. 일부 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')(도 18a 내지 도 18m에 도시되지 않음)은 기능화 층(24)에 사전 이식될 수 있다. 유사하게, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')(도 18a 내지 도 18m에 도시되지 않음)은 기능화 층(26)에 사전 이식될 수 있다. 이러한 예에서, 추가의 프라이머 그래프팅은 수행되지 않는다.
다른 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)에 사전 이식되지 않는다. 이 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)이 (예컨대, 도 18d 또는 도 18h에서) 도포된 후에 이식될 수 있다. 이 예들에서, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은 제2 기능화 층(26)에 사전 이식될 수 있다. 대안적으로, 이 예들에서, 38, 40 또는 38', 40'는 제2 기능화 층(26)에 사전 이식되지 않을 수 있다. 오히려, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은, 예컨대, 아민으로의 슈타우딩거 환원 또는 헥신산과 같은 불활성 분자와의 추가의 클릭 반응을 사용하여, i) 기능화 층(26)이 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')을 부착시키기 위한 (기능화 층(24)과는) 상이한 작용기들을 갖거나 또는 ii) 기능화 층(24)의 임의의 미반응 작용기들이 켄칭되는 한, 제2 기능화 층(26)이 도포된 후에 (예컨대, 도 18f에서) 이식될 수 있다. 기능화 층(24)은 도 18k에서 팽창된 중합체 비드(106)에 의해 커버되기 때문에, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은 조건 i) 또는 ii) 없이 제2 기능화 층(26)에 이식될 수 있다.
방법 동안 이식이 수행될 때, 본 명세서에 기재된 이식 기술들 중 임의의 것을 이용하여 이식이 달성될 수 있다.
도 1e의 구조를 형성하기 위한 다른 방법이 도 22a 내지 도 22g에 도시되어 있다.
도 22a에 도시된 바와 같이, 기판은 베이스 지지체(14) 위의 수지층(50, 18)을 포함하는 다층 스택일 수 있다. 베이스 지지체(14)는 이 예에서 투명하거나 또는 투명하지 않을 수 있다. 수지층(50, 18)은 초기에 스텝 부분(62)에 의해 한정되는 깊은 부분(58) 및 얕은 부분(60)을 포함하는 오목한 영역(56)을 형성하도록 임프린팅된다. 일 예에서, 도 3b를 참조하여 기재된 바와 같이 워킹 스탬프 및 경화가 사용될 수 있다. 이 예에서, 오목한 영역(56)은 또한 다층 함몰부(20')이다.
이 방법은 또한 단층 베이스 지지체(14)(예컨대, SiO2, Ta2O5, 규소 등)로 수행될 수 있고, 다층 함몰부(20')는 단층 베이스 지지체(14) 내에 형성될 것이다.
다층 함몰부(20')가 한정된 후에, 수지층(50, 18)은 임의의 추가 처리 전에 플라즈마 애싱에 의해 활성화될 수 있다. 단층 베이스 지지체(14)가 사용되는 경우, 활성화 방법은 사용되는 재료에 따라 달라질 수 있다.
도 22a에 도시된 바와 같이, 희생층(48'')이 수지층(50, 18) 위에 도포된다. 희생층(48'')은 i) 방법에 사용될 포토레지스트(52 또는 82')와 차별되는 에칭을 갖고, ii) 쉽게 제거가능한 것이 바람직하다. 희생층(48'')에 적합한 재료들의 예들에는 규소(염기성 (pH) 조건에서 제거가능함), 알루미늄(산성 또는 염기성 조건에서 제거가능함), 금(요오드 및 요오드화 혼합물에서 제거가능함), 은(요오드 및 요오드화 혼합물에서 제거가능함), 티타늄(H2O2에서 제거가능함), 또는 구리(요오드 및 요오드화 혼합물에서 제거가능함)가 포함된다. 일 예에서, 희생층(48'')은 알루미늄이다. 임의의 적합한 침착 기술이 희생층(48'')을 침착시키는 데 사용될 수 있다.
이어서 희생층(48'')은 에칭되어, 도 22b에 도시된 바와 같이, 깊은 부분(58) 및 얕은 부분(60)에서 수지층(50, 18)을 노출시킬 수 있다. 더 구체적으로는, 이 공정은 깊은 부분(58)에서 수지층(50, 18)의 표면(59)을 노출시키고 얕은 부분(60)에서 수지층(50, 18)의 표면(63)을 노출시킨다. 도 22b에 도시된 예에서, 이 에칭 공정은 또한 수지층(50, 18)의 간극 영역들(22)을 노출시킨다. 다층 함몰부(20')의 측벽들과 정렬되는 희생층(48'')의 부분들은 이 에칭 공정의 결과로서 제거되지 않는다. 희생층(48'')은 이방성 산소 플라즈마 또는 90% CF4 및 10% O2 플라즈마의 혼합물과 같은 건식 에칭 공정을 이용하여 에칭될 수 있다.
이어서 제1 기능화 층(24)이 도 22c에 도시된 바와 같이 희생층(48'')의 나머지 부분들 및 수지층(50, 18)의 노출된 부분들(예컨대, 22, 59, 63) 위에 도포된다. 제1 기능화 층(24)은 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 침착될 수 있다.
도 22d에 도시된 바와 같이, 포토레지스트가 제1 기능화 층(24) 상에 그리고 다층 함몰부(20') 내에 도포되고, 현상되어 불용성 포토레지스트(52 또는 82')를 형성한다. 이 예에서, 제1 기능화 층(24) 상의 모든 포토레지스트는 현상액에서 불용성이 되도록 네거티브 또는 포지티브 포토레지스가 도포 및 현상될 수 있다.
이어서 시간 제한된 건식 에칭 공정이 사용되어 불용성 포토레지스트(52 또는 82')의 부분들 및 제1 기능화 층(24)의 부분들을 제거할 수 있다. 이 공정은 도 22e에 도시되어 있고, 화살표는 에칭되는 부분들을 식별한다. 에칭이 수행되어 얕은 부분(62) 및 희생층(48'')의 부분들에서 수지층(기판) 표면(63)을 노출시킨다. 도 22e에 도시된 바와 같이, 시간 제한된 건식 에칭은 불용성 포토레지스트(52 또는 82')의 일부분 및 제1 기능화 층(24)의 일부분이 스텝 부분(62) 옆에 있는 깊은 부분(58)의 일부분 안에 남아 있도록 중지된다. 이와 같이, 나머지 불용성 포토레지스트(52 또는 82') 및 제1 기능화 층(24)은 스텝 부분(62)에서 수지층(50, 18)의 표면(63)과 적어도 실질적으로 동일평면 상에 있다. 일 예에서, 시간 제한된 건식 에칭은 반응성 이온 에칭(예컨대, CF4) 또는 100% O2 플라즈마 에칭을 포함할 수 있다.
이어서 제2 기능화 층(26)은 기판의 노출된 부분들(예컨대, 수지층(50, 18)) 및 희생층(48'')의 노출된 부분들 위에 도포된다. 이는 도 22f에 도시되어 있다.
포토레지스트(52 또는 82')의 나머지 부분 및 희생층(48'')의 나머지 부분들이 이어서 리프트 오프될 수 있다. 불용성 네거티브 포토레지스트(52)는 다이메틸설폭사이드(DMSO 아세톤, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)계 스트리퍼를 포함하는 적합한 제거제로 리프트 오프될 수 있다. 불용성 포지티브 포토레지스트(82')는 초음파 처리를 이용하는 다이메틸설폭사이드(DMSO)로, 또는 아세톤, 또는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트에서, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)계 스트리퍼로 리프트 오프될 수 있다. 희생층(48'')은 희생층(48'')에 적합한 리프트 오프 액체에서 리프트 오프될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 희생층이 산성 또는 염기성 조건에서 제거될 수 있고, 구리 희생층이 FeCl3을 이용하여 제거될 수 있고, 규소 희생층이 염기성 (pH) 조건에서 제거될 수 있다. 리프트 오프 공정들은 i) 포토레지스트(52 또는 82')의 적어도 99%, ii) 희생층(48'')의 적어도 99% 및 ii) 그 위의 또는 그와 접촉하는 제1 및 제2 기능화 층들(24, 26)을 제거한다. 예를 들어, 이러한 리프트 오프 공정은 수지층(50, 18)에 공유부착되지 않은 희생층(48'')과 접촉하는 제1 기능화 층(24)을 제거할 수 있다. 대조적으로, 수지층(50, 18)에 공유부착된 제1 및 제2 기능화된 24, 26의 부분들은 적어도 실질적으로 온전하게 유지된다. 도 22g에 도시된 바와 같이, 이 공정은 다층 함몰부(20') 내에서 수지층(50, 18)의 표면들(59, 63) 상에 각각 기능화 층들(24, 26)을 남긴다.
리프트 오프 공정은 또한 제2 기능화 층(26)의 부분들을 간극 영역들(22) 위에 남길 수 있다. 제2 기능화 층(26)의 이러한 부분들은 본 명세서에 기재된 바와 같이, 도 13h를 참조하여, 화학적 슬러리로 연마될 수 있다. 표면들(59, 63)로부터의 기능화 층들(24, 26)의 임의의 제거 이전에 연마가 중단되어야 한다. 세정 및 건조 과정은 연마 후에 수행될 수 있다.
도 22g에는 기능화 층들(24, 26)의 단일 세트가 도시되어 있지만, 수지층(50, 18)의 표면에 걸쳐 간극 영역들(22)만큼 분리되는 다층 함몰부들(20')의 어레이(내부에 기능화 층들(24, 26)을 가짐)를 생성하기 위해 도 22a 내지 도 22g를 참조하여 설명된 방법이 수행될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도시되지 않았지만, 이 방법은 또한 각각의 프라이머 세트들(30, 32)을 기능화 층들(24, 26)에 부착시키는 단계를 포함한다. 일부 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')(도 22a 내지 도 22g에 도시되지 않음)은 기능화 층(24)에 사전 이식될 수 있다. 유사하게, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')(도 22a 내지 도 22g에 도시되지 않음)은 기능화 층(26)에 사전 이식될 수 있다. 이러한 예에서, 추가의 프라이머 그래프팅은 수행되지 않는다.
다른 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)에 사전 이식되지 않는다. 이 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)이 도포된 후(예컨대, 도 22c)에 이식될 수 있다. 이 예들에서, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은 제2 기능화 층(26)에 사전 이식될 수 있다. 대안적으로, 이 예들에서, 38, 40 또는 38', 40'는 제2 기능화 층(26)에 사전 이식되지 않을 수 있다. 오히려, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은 제2 기능화 층(26)이 (예컨대, 도 22f에서) 도포된 후에 이식될 수 있다.
방법 동안 이식이 수행될 때, 본 명세서에 기재된 이식 기술들 중 임의의 것을 이용하여 이식이 달성될 수 있다.
도 1b 및 도 1d의 플로우 셀 구조들을 제조하기 위한 추가적인 방법들
후면 노출을 포함하는 다른 예시적인 방법들이 도 20a 내지 도 20m에 도시되어 있다. 일 예는, 도 20a 내지 도 20g에 도시된 바와 같이, 도 1b에 도시된 구조를 형성하는 데 사용될 수 있고, 다른 예는, 도 20a 및 도 20h 내지 도 20m에 도시된 바와 같이, 도 1d에 도시된 구조를 형성하는 데 사용될 수 있다.
이러한 예들은 자가정렬 포토마스크의 다른 예를 이용한다. 도 19a 내지 도 19c는 자가정렬 포토마스크의 이러한 다른 예를 포함하는 다층 스택의 다른 예의 형성을 함께 도시한다. 이 다층 스택은 투명 베이스 지지체(14'), 투명 베이스 지지체(14') 위의 희생층(48) - 희생층(48)은 투명 베이스 지지체(예컨대, 부분(64))가 노출되는 제1 기능화된 영역 패턴(74'')을 한정함 -, 희생층(48) 위에 그리고 제1 기능화된 영역 패턴(74'')에서 투명 베이스 지지체(14') 위의 투명층(72); 및 투명층(72) 위의 제2 희생층(48') - 제2 희생층(48')은 (예컨대, 부분(76)에서) 투명층(72)이 노출되는 제2 기능화된 영역 패턴(70'')을 한정함 -을 포함하고, 제2 기능화된 영역 패턴(74'')의 제1 부분(112)은 제1 기능화된 영역 패턴(74'')과 중첩된다.
도 19d의 희생층(48)의 평면도는 제1 기능화된 영역 패턴(74'')의 형상은 형성될 제1 기능화 층 패드(24')(도 20g) 또는 층(24)(도 20m)에 대해 원하는 형상에 대응함을 도시한다. 따라서, 제1 기능화 층(24)이 제1 기능화된 영역 패턴(74'')에 침착되면, 층 패드(24') 또는 층(24)이 형성된다.
도 19e의 제2 희생층(48')의 평면도는 제2 기능화된 영역 패턴(74'')의 형상은 제1 기능화된 영역 패턴(74'')의 형상과 중첩되는 일부분(112) 및 형성될 제2 기능화 층 패드(26')(도 20g) 또는 층(24)(도 20m)에 대해 원하는 형상과 대응하는 다른 부분(114)을 갖는다는 것을 도시한다.
이러한 다층 스택을 생성하기 위해, 희생층(48)은 도 19a에 도시된 바와 같이 투명 베이스 지지체(14') 상에 침착된다. 본 명세서에 개시된 투명 베이스 지지체들(14') 중 임의의 것이 사용될 수 있다. 희생층(48)에 적합한 재료들의 예들에는 티타늄, 크롬, 백금, 규소, 알루미늄, 구리 등과 같은, 본 명세서에 기재된 것들을 포함한다. 제1 기능화된 영역 패턴(74'')을 한정하도록 희생층(48)을 침착시키는 선택적 침착 기술(예컨대, 마스킹 및 코팅)이 사용된다.
도 19b에 도시된 바와 같이, 이어서 투명층(72)은 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 희생층(48) 위에 그리고 제1 기능화된 영역 패턴(74'')에서 투명 베이스 지지체(14') 위에 도포된다. 투명층(72)은 기능화 층들(24, 26)과 반응할 수 있는 표면기를 생성하기 위해 실란화를 이용하여 활성화될 수 있다.
제2 희생층(48')이 도 19c에 도시된 바와 같이 투명층(72) 위에 침착된다. 제2 희생층(48')에 적합한 재료들의 예들은 규소, 알루미늄, 또는 구리를 포함한다. 제2 기능화된 영역 패턴(70'')을 한정하도록 제2 희생층(48')을 침착시키는 선택적 침착 기술(예컨대, 마스킹 및 코팅)이 사용된다.
상술한 바와 같이, 두 가지 상이한 예시적인 방법들이 이러한 다층 스택을 이용하고 도 20a 내지 도 20m에 도시되어 있다. 방법들은 일반적으로 다층 스택(도 19c에 도시됨)을 제공하는 단계, 다층 스택을 활용하여 투명 베이스 지지체(14')를 통해 포지티브 포토레지스트(82)(도 20b 및 도 20i)를 현상하여 다층 스택의 사전결정된 영역에서 불용성 포지티브 포토레지스트(82')(도 20c 및 도 20j)를 한정하는 단계; 불용성 포지티브 포토레지스트(82')를 활용하여 제1 기능화된 영역 패턴(74'')에 대응하는 제1 기능화된 영역(예컨대, 도 20g의 패드(24') 또는 도 20m의 층(24))을 한정하는 단계; 및 제2 희생층(48')을 활용하여 제2 기능화된 영역 패턴(70'')의 제2 부분(114)에 대응하는 제2 기능화된 영역(예컨대, 도 20g의 패드(26') 또는 도 20m의 층(26))을 한정하는 단계를 포함한다.
도 20a는 도 19c의 다층 스택을 도시한다. 일 예시적인 방법에서, 다층 스택은 임의의 기능화 층들(24, 26)이 도포되기 전에 포지티브 포토레지스트(82)를 현상하는 데 사용된다. 이 예에서, 다층 스택을 활용하여 포지티브 포토레지스트(82)를 우선 현상하는 단계는 제2 기능화된 영역 패턴(70'')의 투명층(72) 및 제2 희생층(48')(도 20b에 도시된 바와 같음) 위에 포지티브 포토레지스트(82)를 도포하는 단계; 및 포지티브 포토레지스트를 투명 베이스 지지체(14')를 통해 광에 노출시키고, 그럼으로써 제1 기능화된 영역 패턴(74'') 위에 놓인 포지티브 포토레지스트(82)의 부분들은 현상액에서 가용성이 되고, 희생층(48) 위에 놓인 포지티브 포토레지스트의 부분들은 불용성 포지티브 포토레지스트(82')(도 20c에 도시된 바와 같이)(이는 현상액에서 불용성임)를 한정하게 하는 단계를 포함한다.
포지티브 포토레지스트(82)는 본 명세서에 기재된 예들 중 임의의 것일 수 있고, 본 명세서에 개시된 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 도포될 수 있다. 포지티브 포토레지스트(82)가 사용되면, 특정 파장들의 광에 대한 선택적 노출은 가용성 영역을 형성하고, 현상액을 이용하여 가용성 영역들을 제거한다. 일 예에서, UV 광이 사용된다. 포지티브 포토레지스트(82)의 광에 노출되지 않은 부분들은 현상액에서 불용성이 될 것이다. 이 예에서, 희생층(48)은 투명 베이스 지지체(14') 및 투명층(72)을 통해 투과된 광의 적어도 75%가 희생층(48)과 바로 직렬로 위치된 포지티브 포토레지스트(82)에 도달하는 것을 차단한다. 이와 같이, 이러한 부분들은 불용성 포지티브 포토레지스트 부분들(82')이 된다. 대조적으로, 투명층(72)은 제1 기능화된 영역 패턴(74'')을 통과한 광을 투과시킨다. 이와 같이, 전체 제1 기능화된 영역 패턴(74'') 위에 놓인 포지티브 포토레지스트의 부분은 현상액에서 가용성으로 유지된다. 가용성 부분(들)은, 예컨대, 현상액으로 제거되어, 제2 기능화된 영역 패턴(70'')의 제1 부분(112) 및 제1 기능화된 영역 패턴(74'')과 중첩되는 투명층(72)의 일부분(76)을 노출시킨다. 포지티브 포토레지스트(82)에 대해 기재된 현상액의 임의의 예들이 사용될 수 있다.
포지티브 포토레지스트(82)의 가용성 부분들은 현상액에서 적어도 95% 용해가능하다. 포지티브 포토레지스트가 현상액에 노출된 후, 다층 스택은 O2 플라즈마에 노출되어, 예를 들어, 노출된 부분(76)을 세정할 수 있다.
이어서 불용성 포지티브 포토레지스트(82')는 제1 기능화된 영역(예컨대, 도 20g의 층 패드(24'))을 한정하는 데 사용되고, 이는 (도 20d에 도시된 바와 같이) 불용성 포지티브 포토레지스트(82') 위에 그리고 투명층(72)의 드러난 부분(76) 위에 제1 기능화 층(24)을 도포하는 단계; (도 20e에 도시된 바와 같이) 불용성 포지티브 포토레지스트(82') 및 그 위의 제1 기능화 층(24)을 리프트 오프하는 단계를 포함한다.
제1 기능화 층(24)은 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 도포될 수 있다. 일 예에서, 제1 기능화 층(24)은 덩크 코팅을 이용하여 도포된다. 도 20d에 도시된 바와 같이, 기능화 층(24)이 불용성 포지티브 포토레지스트(82') 및 투명층(72)의 드러난 부분(76) 위에 침착된다. 부분(76)은 기능화 층 패드(24')의 원하는 형상을 갖고, 따라서 그 위에 침착된 제1 기능화 층(24)의 부분을 갖는다.
불용성 포지티브 포토레지스트(82')는 초음파 처리를 이용하는 다이메틸설폭사이드(DMSO)로, 또는 아세톤, 또는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트에서, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)계 스트리퍼로 리프트 오프될 수 있다. 도 20e에 도시된 바와 같이, 리프트 오프 공정은 i) 불용성 포지티브 포토레지스트(82')의 적어도 99% 및 ii) 그 위의 기능화 층(24)을 제거한다. 이 공정은 투명층(72)의 제2 부분(76')을 드러낸다. 이 제2 부분(76')이 제2 기능화된 영역 패턴(70'')의 제2 부분(114)에 대응한다.
이어서 제2 희생층(48')이 제2 기능화된 영역(예컨대, 도 20g의 패드(26'))을 한정하는 데 사용된다. 이는 제2 희생층(48') 및 (예컨대, 도 20f에 도시된 바와 같이, 부분(76') 상의) 제2 기능화된 영역 패턴(70'')의 제2 부분(114)에서 투명층(72) 위에 제2 기능화 층(26)을 도포하는 단계; 및 제2 희생층(48') 및 그 위의 제2 기능화 층(26)(도 20g에 도시된 바와 같음)을 리프트 오프하는 단계를 포함한다.
제2 기능화 층(26)은 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 도포될 수 있다. 이 예에서, 겔 재료의 침착이 고 이온 강도(예컨대, 10x PBS, NaCl, KCl 등이 존재) 하에서 수행되는 경우, 제2 기능화 층(26)은 제1 기능화 층(24) 상에 침착되지 않거나 또는 이에 접착되지 않는다. 부분(76')은 기능화 층 패드(26')의 원하는 형상을 갖고, 따라서 그 위에 침착된 제2 기능화 층(26)의 부분을 갖는다. 이는 도 20f에 도시되어 있다.
이어서 제2 희생층(48')이 리프트 오프 공정에 노출될 수 있다. 임의의 적합한 습식 리프트 오프 공정, 예컨대, 침지, 초음파 처리, 플로우 스루 스트리핑(예컨대, KOH 이용), 또는 리프트 오프 액체의 스핀 및 분사가 사용될 수 있다. 사용되는 습식 리프트 오프 공정은 희생층(48')의 재료에 따라 달라질 것이다. 예를 들어, 알루미늄 희생층은 산성 또는 염기성 조건에서 제거될 수 있고, 구리 희생층은 FeCl3을 이용하여 제거될 수 있고, 구리, 금 또는 은 희생층은 요오드 및 요오드화 용액에서 제거될 수 있고, 티타늄 희생층은 H2O2를 이용하여 제거될 수 있고, 규소 희생층은 염기성 (pH) 조건에서 제거될 수 있다. 리프트 오프 공정은 i) 제2 희생층(48')의 적어도 99% 및 ii) 그 위의 제2 기능화 층(26)을 제거한다. 이 공정은 또한 투명층(72)에 공유부착되지 않은 제2 희생층(48')과 접촉하는 제1 기능화 층(24)을 제거할 수 있다. 이 공정은 도 20g에 도시된 바와 같이 투명층(72) 상의 기능화 층 패드들(24', 26')을 남기고 간극 영역들(22)을 노출시킨다.
제2 희생층(48')의 제거 동안, 기능화 층 패드들(24', 26')은 온전히 유지될 수 있는데, 그 이유는 부분적으로 기능화 층 패드들(24', 26')은 투명층(72)에 공유부착되기 때문이다.
기능화 층 패드들(24', 26')의 단일 세트가 도 20g에 도시되어 있지만, 도 20a 내지 도 20g를 참조하여 설명된 방법이 수행되어 투명층(72)의 표면에 걸쳐 간극 영역들(22)에 의해 분리된 기능화 층 패드들(24', 26')의 어레이를 생성할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 20a를 다시 참조하면, 방법의 다른 예가 도 20h로 이동한다. 방법의 이러한 예에서, 함몰부(20)가 먼저 투명층(72)에 형성된다. 투명층(72)은 하부의 희생층(48)에 도달하기 전에 중단되는 시간 제한된 건식 에칭 공정을 이용하여 에칭될 수 있다. 이 에칭 공정은 본질적으로 제2 기능화된 영역 패턴(70'')(부분들(112, 114)을 포함)을 더 투명층(72) 안으로 연장시킨다. 이 예에서, 제2 희생층(48')은 함몰부 형성 동안 마스크로서 기능하여 제2 희생층(48') 아래에 놓인 투명층(72)의 부분들이 제거되지 않도록 한다. 도 20h에 도시된 바와 같이, 이 에칭 공정은 투명층(72)에 함몰부(20)를 형성한다.
도 20i에 도시된 바와 같이, 이어서 이 방법은 제2 희생층(48') 및 (예컨대, 함몰부(20) 내의) 투명층(72) 위에 포지티브 포토레지스트(82)를 도포하는 단계를 포함한다. 포지티브 포토레지스트(82)는 본 명세서에 개시된 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 도포될 수 있다.
포지티브 포토레지스트(82)는 투명 베이스 지지체(14')를 통해 광에 노출되고, 그럼으로써 제1 기능화된 영역 패턴(74'') 위에 놓인 제1 포지티브 포토레지스트(82)의 부분들은 현상액에서 가용성이 되고, 희생층(48) 위에 놓인 포지티브 포토레지스트(82)의 부분들은 불용성 포지티브 포토레지스트(82')(이는 현상액에서 불용성)를 한정한다. 희생층(48)은 투명 베이스 지지체(14') 및 투명층(72)을 통해 투과된 광의 적어도 75%가 희생층(48)과 바로 직렬로 위치된 포지티브 포토레지스트(82)에 도달하는 것을 차단한다. 이와 같이, 이러한 부분들은 도 20j에 도시된 바와 같이 불용성 포지티브 포토레지스트 부분들(82')이 된다. 대조적으로, 투명층(72)은 제1 기능화된 영역 패턴(74'')을 통해 들어온 광을 투과시킨다. 이와 같이, 포지티브 포토레지스트(82')의 제1 기능화된 영역 패턴(74'') 위에 놓인 부분들은 현상액에서 가용성으로 유지된다. 가용성 부분들은, 예컨대, 현상액으로 제거되어, 제2 기능화된 영역 패턴(70'')의 제1 부분(112) 및 제1 기능화된 영역 패턴(74'')과 중첩되는 투명층(72)의 일부분(76)을 노출시킨다. 생성된 구조는 도 20j에 도시되어 있다. 포지티브 포토레지스트(82)에 대해 기재된 현상액의 임의의 예들이 사용될 수 있다.
포지티브 포토레지스트(82)의 가용성 부분들은 현상액에서 적어도 95% 용해가능하다. 포지티브 포토레지스트가 현상액에 노출된 후, 다층 스택은 O2 플라즈마에 노출되어, 예를 들어, 노출된 부분(76을 세정할 수 있다.
도 20k에 도시된 바와 같이, 이어서 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 제1 기능화 층(24)이 불용성 포지티브 포토레지스트(82') 및 부분(76)의 투명층(72) 위에 도포된다. 일 예에서, 제1 기능화 층(24)은 스핀 코팅을 이용하여 도포된다. 다층 스택(예컨대, 도 19b)의 형성 동안, 투명층(72)은 기능화 층(24)과 반응할 수 있는 표면기를 생성하기 위해 실란화를 이용하여 활성화될 수 있다. 이와 같이, 기능화 층(24)은 투명층(72)의 부분(76)에 공유부착된다.
불용성 포지티브 포토레지스트(82')는 초음파 처리를 이용하는 다이메틸설폭사이드(DMSO)로, 또는 아세톤, 또는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트에서, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)계 스트리퍼로 리프트 오프될 수 있다. 도 20l에 도시된 바와 같이, 리프트 오프 공정은 i) 불용성 포지티브 포토레지스트(82') 및 ii) 그 위의 기능화 층(24)을 제거하고, 그럼으로써 투명층(72)의 다른 부분(76')을 노출시킨다. 이 제2 부분(76')이 제2 기능화된 영역 패턴(70'')의 제2 부분(114)에 대응한다.
이어서 제2 희생층(48')이 제2 기능화된 영역(예컨대, 도 20m의 층(26))을 한정하는 데 사용된다. 이는 제2 희생층(48') 및 (예컨대, 도 20l에 도시된 바와 같이, 부분(76') 상의) 제2 기능화된 영역 패턴(70'')의 제2 부분(114)에서 투명층(72) 위에 제2 기능화 층(26)을 도포하는 단계; 및 제2 희생층(48') 및 그 위의 제2 기능화 층(26)(도 20m에 도시된 바와 같음)을 리프트 오프하는 단계를 포함한다.
제2 기능화 층(26)은 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 도포될 수 있다. 이 예에서, 겔 재료의 침착이 고 이온 강도(예컨대, 10x PBS, NaCl, KCl 등이 존재) 하에서 수행되는 경우, 제2 기능화 층(26)은 제1 기능화 층(24) 상에 침착되지 않거나 또는 이에 접착되지 않는다.
이어서 제2 희생층(48')이 리프트 오프 공정에 노출될 수 있다. 임의의 적합한 습식 리프트 오프 공정, 예컨대, 침지, 초음파 처리, 플로우 스루 스트리핑(예컨대, KOH 이용), 또는 리프트 오프 액체의 스핀 및 분사가 사용될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 희생층이 산성 또는 염기성 조건에서 제거될 수 있고, 구리 희생층이 FeCl3을 이용하여 제거될 수 있고, 규소 희생층이 염기성 (pH) 조건에서 제거될 수 있다. 리프트 오프 공정은 i) 제2 희생층(48')의 적어도 99% 및 ii) 그 위의 제2 기능화 층(26)을 제거한다. 이 공정은 또한 투명층(72)에 공유부착되지 않은 제2 희생층(48')과 접촉하는 제1 기능화 층(24)을 제거할 수 있다. 이 공정은 도 20m에 도시된 바와 같이 함몰부(20) 내의 투명층(72) 상에 기능화 층들(24, 26)을 남기고 함몰부(20)에 인접한 간극 영역들(22)을 노출시킨다.
도 19b에 도시된 것과 유사한 다층 스택을 이용하는 다른 예시적인 방법이 도 21a 내지 도 21i에 도시되어 있다. 그러나, 이러한 자가정렬 포토마스크의 예에서, 희생층(48)은 제2 기능화된 영역 패턴(70''')을 한정하고, 제2 희생층(48')은 제1 기능화된 영역 패턴(74''')을 한정한다. 제1 기능화된 영역 패턴(74''')의 일부분(78)은 제2 기능화된 영역 패턴(70''')과 중첩된다(도 7c에 도시된 예와 유사함).
도 21a에 도시된 바와 같이, 이 다층 스택은 투명 베이스 지지체(14'); 투명 베이스 지지체(14') 위의 희생층(48) - 희생층(48)은 제2 기능화된 영역 패턴(70''')을 한정함 -; 희생층(48) 위에 그리고 제2 기능화된 영역 패턴(70')에서 투명 베이스 지지체(14') 위의 투명층(72''); 및 투명층(72) 위의 제2 희생층(48') - 제2 희생층(48')은 (예컨대, 부분(76)에서) 투명층(72)이 노출되는 제1 기능화된 영역 패턴(74''')을 한정함 -을 포함하고, 제1 기능화된 영역 패턴(74''')의 제1 부분(78)은 제2 기능화된 영역 패턴(70''')과 중첩된다. 일 예에서, 투명 베이스 지지체(14') 및 투명층(72)은 각각 오산화탄탈럼이다.
방법은 일반적으로 (도 21a에 도시된) 다층 스택을 제공하는 단계, 다층 스택을 이용하여 투명 베이스 지지체(14')를 통해 네거티브 포토레지스트(52')를 현상하여 다층 스택의 사전결정된 영역에서 불용성 네거티브 포토레지스트(52)(도 21d)를 한정하는 단계; 불용성 네거티브 포토레지스트(52)를 활용하여 제1 기능화된 영역 패턴(74''')의 제2 부분(80)에 대응하는 제1 기능화된 영역(예컨대, 도 21i의 패드(24'))을 한정하는 단계; 및 제2 희생층(48')을 활용하여 제2 기능화된 영역 패턴(70'')에 대응하는 제2 기능화된 영역(예컨대, 도 21i의 패드(26'))을 한정하는 단계를 포함한다.
다층 스택을 이용하여 네거티브 포토레지스트(52')를 현상하기 이전에, 방법은 제1 기능화된 영역 패턴(74''')에서 투명층(72)을 건식 에칭하고, 그럼으로써 제2 기능화된 영역 패턴(70''')에서 희생층(48)의 일부분(116) 및 투명 베이스 지지체(14')의 일부분(118)을 노출시키는 단계를 추가로 포함한다. 도 21b에 도시된 바와 같이, 이러한 건식 에칭 공정은 제2 희생층(48')에 영향을 미치지 않는다. 이와 같이, 제2 희생층(48')은 투명층(72) 에칭 공정에 대한 에칭 마스크의 역할을 하도록 선택된다. 일 예에서, 건식 에칭 공정은 비정질 규소(a-Si) 건식 에칭이고, 제2 희생층(48')은 알루미늄, 크롬, 또는 본 명세서에 기재된 기타 적합한 에칭 마스크 재료를 포함한다.
이 예시적인 방법에서, 다층 스택을 활용하여 네거티브 포토레지스트(52')를 현상하는 단계는 희생층(48)의 부분(116) 및 제2 기능화된 영역 패턴(70''')에서 투명 베이스 지지체(14')의 부분(116) 위에 네거티브 포토레지스트(52)를 도포하는 단계(도 21c); 및 네거티브 포토레지스트(52')를 투명 베이스 지지체(14')를 통해 광에 노출시키고, 그럼으로써 제2 기능화된 영역 패턴(70''') 위에 놓인 네거티브 포토레지스트의 부분들은 불용성 네거티브 포토레지스트(52)(이는 현상액에서 불용성)를 한정하고, 희생층(48) 위에 놓인 네거티브 포토레지스트(52')의 부분들은 현상액에서 가용성이 되게 하는 단계를 포함한다(도 21d).
본 명세서에 개시된 네거티브 포토레지스트(52')의 임의의 예들이 사용되고 임의의 적합한 기술을 이용하여 침착될 수 있다. 네거티브 포토레지스트(52')가 사용될 때, 선택적으로 특정 파장들의 광에 노출되어 불용성 네거티브 포토레지스트(52)를 형성하고, 현상액에 노출되어 가용성 부분들(특정 파장의 광에 노출되지 않음)을 제거한다. 이와 같이, 도 21d에 도시된 예에서, 광은 투명 베이스 지지체(14')를 통해 지향될 수 있고 부분(118) 상의 네거티브 포토레지스트(52')는 광에 노출될 것이고 현상액에서 불용성이 될 것이다. 불용성 네거티브 포토레지스트(52)가 도 21d에 도시되어 있다. 희생층(48)은 투명 베이스 지지체(14')를 통해 투과되는 광의 적어도 75%가 희생층들(48, 48') 상에 위치된 네거티브 포토레지스트(52')에 도달하는 것을 차단한다. 이와 같이, 이러한 부분들은 현상액에서 가용성으로 유지되어 현상액으로 제거된다. 네거티브 포토레지스트(52)에 대해 기재된 현상액의 임의의 예들이 사용될 수 있다. 가용성 네거티브 포토레지스트(52')의 제거는 도 21d에 도시된 바와 같이 희생층(48)의 부분(116) 및 제2 희생층(48')을 드러낸다.
네거티브 포토레지스트(52')의 가용성 부분들은 현상액에서 적어도 95% 가용성이다. 네거티브 포토레지스트가 현상액에 노출된 후, 다층 스택은 O2 플라즈마에 노출되어, 예를 들어, 노출된 부분(116)을 세정할 수 있다.
이어서 불용성 네거티브 포토레지스트(52)가 제1 기능화된 영역(예컨대, 도 21i의 패드(24'))을 한정하는 데 사용된다. 이는 희생층(48)의 부분(116)을 제거하여 제1 기능화된 영역 패턴(74''')의 제2 부분(80)에 대응하는 투명 베이스 지지체(14')의 제2 부분(120)을 노출시키는 단계(도 21e); 불용성 네거티브 포토레지스트(52) 위에 그리고 투명 베이스 지지체(14')의 제2 부분(120) 위에 제1 기능화 층(24)을 도포하는 단계(도 21f에 도시된 바와 같음); 불용성 네거티브 포토레지스트(52) 및 그 위의 제1 기능화 층(24)을 리프트 오프하는 단계(도 21g에 도시된 바와 같음)를 포함한다.
희생층(48)의 부분(116)은 제2 희생층(48') 또는 불용성 네거티브 포토레지스트(52)에 유해하게 영향을 미치지 않는 건식 에칭 공정을 통해 제거될 수 있다. 일례에서, 희생층(48)의 부분(116)을 제거하는 데 사용되는 건식 에칭 공정은 BCl3 + Cl2로 수행되는 반응 이온 에칭이다.
제1 기능화 층(24)은 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 도포될 수 있다. 일 예에서, 제1 기능화 층(24)은 덩크 코팅을 이용하여 도포된다. 도 21f에 도시된 바와 같이, 기능화 층(24)은 불용성 네거티브 포토레지스트(52) 및 투명 베이스 지지체(14')의 드러난 부분(120) 위에 침착된다. 부분(120)은 제1 기능화된 영역 패턴(74'')의 부분(80)의 형상을 갖고, 이는 기능화 층 패드(24')의 원하는 형상이다. 이와 같이, 부분(120) 상에 침착된 제1 기능화 층(24)은 기능화 층 패드(24')의 원하는 형상을 갖는다.
불용성 네거티브 포토레지스트(52)는 다이메틸설폭사이드(DMSO 아세톤, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)계 스트리퍼를 포함하는 적합한 제거제로 리프트 오프될 수 있다. 도 21g에 도시된 바와 같이, 리프트 오프 공정은 i) 불용성 네거티브 포토레지스트(52)의 적어도 99% 및 ii) 그 위의 기능화 층(24)을 제거한다. 이 공정은 투명 베이스 지지체(14')의 다른 부분(118)을 드러낸다(이는 제2 기능화된 영역 패턴(70''')데 대응함).
이어서 제2 희생층(48')이 제2 기능화된 영역(예컨대, 도 21i의 패드(26'))을 한정하는 데 사용된다. 이는 제2 희생층(48')이 제 위치에 있는 동안 제2 기능화된 영역 패턴(70''')에서 (예컨대, 부분(118) 상의) 투명 베이스 지지체(14') 위에 제2 기능화 층(26)을 도포하는 단계를 포함한다(도 21h). 제2 기능화 층(26)은 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 도포될 수 있다. 이 예에서, 겔 재료의 침착이 고 이온 강도(예컨대, 10x PBS, NaCl, KCl 등이 존재) 하에서 수행되는 경우, 제2 기능화 층(26)은 제1 기능화 층(24) 상에 침착되지 않거나 또는 이에 접착되지 않는다. 이는 도 21h에 도시되어 있다.
이어서 이러한 예시적인 방법은 (도 21i에 도시된 바와 같이) 희생층(48) 및 그 위의 층들(72, 48', 24, 26)을 리프트 오프하는 단계를 포함한다. 도시된 바와 같이, 희생층(48)을 리프트 오프하는 단계는 또한 투명층(72)의 부분(들), 제2 희생층(48'), 및 희생층(48) 위에 놓인 제1 및 제2 기능화 층들(24, 26)을 제거한다. 임의의 적합한 습식 리프트 오프 공정, 예컨대, 침지, 초음파 처리, 플로우 스루 스트리핑(예컨대, KOH 이용), 또는 리프트 오프 액체의 스핀 및 분사가 사용될 수 있다. 사용되는 습식 리프트 오프 공정은 희생층(48)의 재료에 따라 달라질 것이다. 예를 들어, 알루미늄 희생층은 산성 또는 염기성 조건에서 제거될 수 있고, 구리 희생층은 FeCl3을 이용하여 제거될 수 있고, 구리, 금 또는 은 희생층은 요오드 및 요오드화 용액에서 제거될 수 있고, 티타늄 희생층은 H2O2를 이용하여 제거될 수 있고, 규소 희생층은 염기성 (pH) 조건에서 제거될 수 있다. 이 공정은 도 21i에 도시된 바와 같이 투명 베이스 지지체(14') 상의 기능화 층 패드들(24', 26')을 남기고 간극 영역들(22)을 노출시킨다. 이러한 제거 공정 동안, 기능화 층 패드들(24', 26')은 온전히 유지될 수 있는데, 그 이유는 부분적으로 기능화 층 패드들(24', 26')은 투명 베이스 지지체(14')에 공유부착되기 때문이다.
기능화 층 패드들(24', 26')의 단일 세트가 도 21i에 도시되어 있지만, 도 21a 내지 도 21i를 참조하여 설명된 방법이 수행되어 투명 베이스 지지체(14')의 표면에 걸쳐 간극 영역들(22)에 의해 분리된 기능화 층 패드들(24', 26')의 어레이를 생성할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도시되지 않았지만, 도 20a 내지 도 20m 및 도 21a 내지 도 21i를 참조하여 기재된 방법들은 또한 각각의 프라이머 세트들(30, 32)을 기능화 층 패드들(24', 26') 또는 층들(24, 26)에 부착하는 단계를 포함한다. 일부 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')(도 20a 내지 도 20m 또는 도 21a 내지 도 21i에 도시되지 않음)은 기능화 층 패드(24') 또는 층(24)에 사전 이식될 수 있다. 유사하게, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')(도 20a 내지 도 20m 또는 도 21a 내지 도 21i에 도시되지 않음)은 기능화 층 패드(26') 또는 층(26)에 사전 이식될 수 있다. 이러한 예에서, 추가의 프라이머 그래프팅은 수행되지 않는다.
다른 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)에 사전 이식되지 않는다. 이 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')은 기능화 층(24)이 (예컨대, 도 20d 또는 도 20k 또는 도 21f에서) 도포된 후에 이식될 수 있다. 이 예들에서, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은 제2 기능화 층(26)에 사전 이식될 수 있다. 대안적으로, 이 예들에서, 38, 40 또는 38', 40'는 제2 기능화 층(26)에 사전 이식되지 않을 수 있다. 오히려, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')은, 예컨대, 아민으로의 슈타우딩거 환원 또는 헥신산과 같은 불활성 분자와의 추가의 클릭 반응을 사용하여, i) 기능화 층(26)이 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')을 부착시키기 위한 (기능화 층(24)과는) 상이한 작용기들을 갖거나 또는 ii) 기능화 층(24)의 임의의 미반응 작용기들이 켄칭되는 한, 제2 기능화 층(26)이 도포된 후에 (예컨대, 도 20f 또는 도 20l 또는 도 21h에서) 이식될 수 있다.
방법 동안 이식이 수행될 때, 본 명세서에 기재된 이식 기술들 중 임의의 것을 이용하여 이식이 달성될 수 있다.
본 명세서에 개시된 각각의 예들에서, 표면 활성화는 기능화 층들(24, 26) 또는 층 패드들(24', 26')의 도포 이전에 (예컨대, 베이스 지지체(14, 14')에, 다른 (예컨대, 수지) 층(18)에, 또는 실란화된 층(54 또는 54')의 추가를 통해) 수행될 수 있다. 기능화 층들(24, 26) 또는 층 패드들(24', 26')이 상이한 기능화된 실란 재료들인 경우, 표면 활성화는 하부의 베이스 지지체(14, 14') 또는 다른 층(18)에 따라 수행되지 않을 수 있다.
본 명세서에 설명된 방법들 중 임의의 것은 롤-투-롤 공정으로서 수행될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "롤 투 롤"은 하나의 스풀에서 다른 스풀로 전달됨에 따른 세장형 기판의 조작을 지칭한다. 본 명세서에 개시된 방법들의 다양한 공정들, 예컨대, 패턴화, 에칭 등은 스풀 사이에서 수행될 수 있다. 예시적인 롤-투-롤 공정은 하나의 롤에서 풀어져서 다른 롤 상에 감기는 동안 표면이 패턴화 디바이스를 지나감에 따라 기판의 표면이 연속적으로 마이크로-스케일 또는 나노-스케일 패턴으로 패턴화되는 것을 포함한다.
본 발명을 더욱 설명하기 위해, 실시예가 본 명세서에 주어진다. 이러한 실시예는 예시적인 목적으로 제공되며, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다는 것을 이해해야 한다.
비제한적인 실시예
실시예 1
제1 실시예는 원하는 영역에 불용성 네거티브 포토레지스트를 생성하기 위해 투명 베이스 지지체를 통한 광 노출이 사용될 수 있음을 입증하기 위해 수행되었다. 이는 도 3d, 도 3o, 및 도 4e와 유사하다.
알루미늄 희생층을 하부 유리가 노출된 정사각 형상 섹션들(행과 열로 위치됨)을 갖는 패턴으로 유리 기판 상에 선택적으로 침착시켰다. 네거티브 포토레지스트를 알루미늄 희생층 위에 그리고 정사각 형상 섹션들에서 유리 기판 상에 코팅하였다. UV 광을 유리를 통해 위에 놓인 네거티브 포토레지스트를 향해 지향하였다. 현상 용액에 노출될 때, 정사각 형상 섹션들의 부분들은 불용성이 되었고 네거티브 포토레지스트의 나머지는 씻겨나갔다.
네거티브 포토레지스트를 현상한 후에 기판의 평면도의 주사 전자 현미경사진(SEM)을 찍었다. 이는 도 25에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 불용성 포토레지스트 부분들은 네거티브 포토레지스트가 유리 기판과 직접 접촉하는 알루미늄 희생층 내의 정사각 형상 섹션들에서만 형성되었다. 이와 같이, 광은 성공적으로 유리 기판을 통해 정사각 형상 섹션들의 네거티브 포토레지스트로 투과되고, 성공적으로 알루미늄 희생층에 의해 차단된다.
실시예 2
제2 실시예는 알루미늄 희생층이 수지층 및 에칭 공정들을 이용하여 성공적으로 패턴화될 수 있음을 입증하기 위해 수행되었다. 이는 도 3a 내지 도 3c 및 도 3e와 유사하다. 나노임프린트 리소그래피(NIL) 수지를, 유리 기판 상에 있는 알루미늄 희생층 상에 침착시켰다. NIL 수지를 워킹 스탬프로 임프린팅하고 경화시켰다. 워킹 스탬프로부터 전사된 특징부는 깊은 부분 및 인접한 얕은 부분을 갖는 오목한 영역을 포함하였다.
CF4 및 O2로 반응 이온 에칭을 수행하여 깊은 부분에서 잔류 수지를 제거하였다. 이것은 하부의 알루미늄 희생층을 노출시켰다. 이어서 BCl3 + Cl2로 반응 이온 에칭을 수행하여 깊은 부분에서 노출된 알루미늄 희생층을 제거하였다. 이것은 하부 유리 기판을 노출시켰다. 다시 CF4 및 O2로 반응 이온 에칭을 수행하여 간극 영역들 및 얕은 부분에서 잔류 수지를 제거하였다. 이것은 하부의 알루미늄 희생층을 노출시켰다.
패턴화된 층들의 평면도의 주사 전자 현미경사진(SEM)이 도 26a에 도시되어 있고 단면도가 도 26b에 도시되어 있다. 이 결과들은 알루미늄 희생층이 수지층과는 별개로 에칭될 수 있고 이 둘을 이용하여 기능화 층들이 도포될 수 있는 함몰부 내의 상이한 영역들을 생성할 수 있음을 입증한다.
실시예 3
제3 실시예는 포토레지스트의 시간 제한된 건식 에칭을 이용하여 겔 재료의 선택적 도포를 위해 다층 함몰부를 성공적으로 패턴화할 수 있음을 입증하기 위해 수행되었다. 이는 도 17a 내지 도 17e와 유사하다.
나노임프린트 리소그래피(NIL) 수지를 워킹 스탬프로 임프린팅하고 경화시켰다. 워킹 스탬프로부터 전사된 특징부는 깊은 부분 및 인접한 얕은 부분을 갖는 오목한 영역을 포함하였다. 네거티브 포토레지스트를 NIL 수지에 도포하여 오목한 영역을 충전하고 간극 영역들을 커버하였다. 전체 네거티브 포토레지스트를 UV 광에 노출시켜 불용성 포토레지스트를 형성하였다.
CF4로 시간 제한된 반응성 이온 에칭을 수행하여 간극 영역들 및 얕은 부분으로부터 불용성 포토레지스트의 부분들을 제거하였다. 불용성 포토레지스트는 스텝 부분에 인접한 영역에서 깊은 부분에 남아있었다. 이어서 스핀 코팅을 이용하여 PAZAM을 침착시켰다. 아세톤을 이용하여 불용성 포토레지스트를 리프트 오프했고, 이는 또한 불용성 포토레지스트 위에 있는 임의의 PAZAM을 제거하였다. 나머지 PAZAM을 P5 프라이머들로 이식하였고, 이어서 이들은 ALEXA FLUOR™ 488-P5 보완으로 표지하였다.
불용성 포토레지스트를 제거한 후의 다층 함몰부의 평면도의 주사 전자 현미경사진(SEM)이 도 27a에 도시되어 있다. 형광 현미경 사진 이미지가 도 27b에 도시되어 있다. 도 27a는 함몰부 내의 2 레벨을 명확하게 보여주고, 도 27b는 PAZAM이 하나의 부분 상에 코팅되고 불용성 포토레지스트로 코팅된 부분 상에는 그러지 않음을 명확히 보여준다. 이 결과들은 포토레지스트가 원하는 패턴으로 건식 에칭되어 기능화 층이 특정 영역에서 침착되는 것을 차단할 수 있음을 입증한다.
보충 주석
하기에 더 상세히 논의되는 전술한 개념들 및 추가의 개념들의 모든 조합은 (그러한 개념들이 상호 불일치하지 않는다면) 본 명세서에 개시된 발명 요지의 일부인 것으로 고려됨이 이해되어야 한다. 특히, 본 명세서의 끝부분에 나타나는 청구된 발명 요지의 모든 조합은 본 명세서에 개시된 발명 요지의 일부인 것으로 고려된다. 참고로 포함된 임의의 개시내용에서 또한 나타날 수 있는 본 명세서에서 명시적으로 사용된 용어는 본 명세서에 개시된 특정 개념과 가장 일치하는 의미가 부여되어야 함이 또한 이해되어야 한다.
본 명세서 전체에 걸쳐 "하나의 예", "다른 예", "예" 등에 대한 언급은 그 예와 관련하여 설명된 특정 요소(예를 들어, 특징, 구조, 및/또는 특성)가 본 명세서에 기재된 적어도 하나의 예에 포함되고, 다른 예에 존재할 수도 있고 존재하지 않을 수도 있음을 의미한다. 게다가, 임의의 예에 대해 설명된 요소는 그 문맥에 달리 명확히 나타나 있지 않는 한 다양한 예에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있음이 이해되어야 한다.
본 명세서에 제공된 범위는 언급된 범위 및 언급된 범위 내의 임의의 값 또는 하위 범위를, 그러한 값 또는 하위 범위가 명시적으로 언급된 것처럼, 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 약 400 nm 내지 약 1 μm(1000 nm)의 범위는 약 400 nm 내지 약 1 μm의 명시적으로 언급된 한계뿐만 아니라, 약 708 nm, 약 945.5 nm 등과 같은 개별 값, 및 약 425 nm 내지 약 825 nm, 약 550 nm 내지 약 940 nm 등과 같은 부분적인 범위를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 또한, "약" 및/또는 "실질적으로"가 값을 설명하는데 사용될 때, 표시된 값으로부터 약간의 차이(최대 +/-10%)를 포함하는 것을 의미한다.
몇몇 예가 상세하게 설명되었지만, 개시된 예는 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 전술한 설명은 비제한적인 것으로 여겨져야 한다.
SEQUENCE LISTING <110> Illumina, Inc. <120> FLOW CELLS AND METHODS FOR MAKING THE SAME <130> IP-2037-PCT <160> 2 <170> PatentIn version 3.5 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthesized <400> 1 aatgatacgg cgaccaccga 20 <210> 2 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthesized <400> 2 caagcagaag acggcatacg a 21

Claims (40)

  1. 플로우 셀(flow cell)로서,
    다층 스택 - 상기 다층 스택은:
    투명 베이스 지지체;
    상기 투명 베이스 지지체 위의 패턴화된 희생층; 및
    상기 패턴화된 희생층 위의 투명층을 포함함 -;
    상기 투명층의 상이한 부분들 위의 제1 및 제2 기능화 층들 - 상기 제1 및 제2 기능화 층들 중 적어도 하나는 상기 패턴화된 희생층의 패턴과 정렬됨 -; 및
    상기 제1 및 제2 기능화 층에 각각 부착된 제1 및 제2 프라이머 세트들을 포함하는, 플로우 셀.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 기능화 층들은 상기 투명층의 표면 상의 각각 제1 및 제2 기능화 패드들인, 플로우 셀.
  3. 제1항에 있어서, 상기 투명층에 한정된 함몰부를 추가로 포함하고, 상기 제1 및 제2 기능화 층들은 상기 함몰부의 상이한 부분들 상에 위치된, 플로우 셀.
  4. 방법으로서,
    투명 베이스 지지체 위에 위치된 희생층 위에 위치된 패턴화된 수지층을 포함하는 다층 스택을 선택적으로 에칭하고, 그럼으로써 상기 투명 베이스 지지체의 일부분 및 상기 희생층의 일부분을 노출시키는 단계;
    상기 다층 스택을 활용하여 상기 투명 베이스 지지체의 상기 부분을 통해 네거티브 포토레지스트를 현상하여 상기 다층 스택의 사전결정된 영역에서 불용성 네거티브 포토레지스트를 한정하는 단계; 및
    상기 투명 베이스 지지체 위에 제1 및 제2 기능화 층들을 도포하는 단계를 포함하고, 상기 불용성 네거티브 포토레지스트는 i) 상기 제1 기능화 층의 상기 도포 동안 존재하고, 상기 제2 기능화 층의 상기 도포 이전에 제거되거나, 또는 ii) 상기 제2 기능화 층의 상기 도포 동안 존재하고, 상기 제1 기능화 층의 상기 도포 이후에 현상되는, 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 다층 스택을 선택적으로 에칭하기 이전에, 상기 방법은 상기 투명 베이스 지지체 위에 위치된 상기 희생층 위에 위치된 수지층을 임프린팅하여 스텝 부분에 의해 한정되는 깊은 부분 및 얕은 부분을 포함하는 오목한 영역을 포함하는 상기 패턴화된 수지층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 투명 베이스 지지체의 상기 부분은 상기 깊은 부분에서 노출되고;
    상기 희생층의 상기 부분은 상기 얕은 부분에서 노출되고;
    상기 다층 스택을 활용하여 상기 네거티브 포토레지스트를 현상하는 단계는:
    상기 다층 스택 위에 상기 네거티브 포토레지스트를 도포하는 단계;
    상기 네거티브 포토레지스트를 상기 투명 베이스 지지체의 상기 부분을 통해 광에 노출시켜 상기 깊은 부분에 상기 불용성 네거티브 포토레지스트를 한정하는 단계; 및
    가용성 네거티브 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함하는, 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 방법은 상기 얕은 부분에서 노출된 상기 희생층의 상기 부분을 에칭하고, 그럼으로써 상기 투명 베이스 지지체의 제2 부분을 노출시키는 단계를 추가로 포함하고;
    상기 제1 기능화 층의 상기 도포는 상기 투명 베이스 지지체의 상기 제2 부분 위에 있고;
    상기 방법은:
    상기 불용성 네거티브 포토레지스트를 제거하여 상기 깊은 부분에서 상기 투명 베이스 지지체의 상기 부분을 다시 노출시키는 단계; 및
    상기 깊은 부분에서 다시 노출된 상기 투명 베이스 지지체의 상기 부분 위에 상기 제2 기능화 층을 도포하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 및 제2 기능화 층들에 각각의 프라이머 세트들을 부착시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 기능화 층의 상기 도포 및 상기 불용성 네거티브 포토레지스트의 상기 제거 이전에, 상기 방법은 상기 불용성 네거티브 포토레지스트 및 상기 다층 스택 위에 실란화된 층을 도포하는 단계를 추가로 포함하고;
    상기 불용성 네거티브 포토레지스트의 상기 제거는 상기 제1 기능화 층의 상기 도포 이전에 일어나고, 상기 불용성 네거티브 포토레지스트 위의 상기 실란화된 층을 제거하고;
    상기 제1 기능화 층은 상기 다층 스택 위에 상기 실란화된 층을 선택적으로 부착시키는, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제2 기능화 층의 상기 도포 이전에 상기 깊은 부분에서 다시 노출된 상기 투명 베이스 지지체의 상기 부분 위에 제2 실란화된 층을 도포하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 패턴화된 수지층 및 상기 제1 기능화 층 및 그 위의 상기 제2 기능화 층을 리프트 오프하는 단계; 및
    상기 희생층을 에칭하여 상기 투명 베이스 지지체의 간극 영역들을 노출시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 제1 기능화 층은 또한 상기 불용성 네거티브 포토레지스트 및 상기 패턴화된 수지층 위에 도포되고;
    상기 불용성 네거티브 포토레지스트의 상기 제거는 상기 제1 기능화 층의 일부분을 제거하고;
    상기 방법은:
    상기 패턴화된 수지층 및 상기 제1 기능화 층 및 그 위의 상기 제2 기능화 층을 리프트 오프하는 단계; 및
    상기 희생층을 에칭하여 상기 투명 베이스 지지체의 간극 영역들을 노출시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 다층 스택은 상기 패턴화된 수지층과 상기 희생층 사이에 위치된 리프트 오프 층을 추가로 포함하고;
    상기 패턴화된 수지층은 상기 다층 스택의 상기 선택적 에칭 동안 제거되고;
    상기 제1 기능화 층은 또한 상기 불용성 네거티브 포토레지스트 및 상기 리프트 오프 층 위에 도포되고;
    상기 불용성 네거티브 포토레지스트의 상기 제거는 상기 제1 기능화 층의 일부분을 제거하고;
    상기 방법은:
    상기 리프트 오프 층 및 상기 제1 기능화 층 및 그 위의 상기 제2 기능화 층을 리프트 오프하는 단계; 및
    상기 희생층을 에칭하여 상기 투명 베이스 지지체의 간극 영역들을 노출시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  14. 제5항에 있어서,
    상기 투명 베이스 지지체의 상기 부분은 상기 깊은 부분에서 노출되고;
    상기 희생층의 상기 부분은 상기 얕은 부분에서 노출되고;
    상기 다층 스택을 활용하여 상기 네거티브 포토레지스트를 현상하기 전에 상기 제1 기능화 층이 상기 다층 스택 위에 도포되는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 다층 스택을 활용하여 상기 네거티브 포토레지스트를 현상하는 단계는:
    제1 기능화 층 위에 상기 네거티브 포토레지스트를 도포하는 단계;
    상기 네거티브 포토레지스트를 상기 투명 베이스 지지체의 상기 부분을 통해 광에 노출시켜 상기 깊은 부분에 상기 불용성 네거티브 포토레지스트를 한정하는 단계; 및
    가용성 네거티브 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함하는, 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 방법은, 상기 제1 기능화 층 및 상기 얕은 부분의 상기 희생층을 에칭하고, 그럼으로써 상기 얕은 부분에서 상기 투명 베이스 지지체의 제2 부분을 노출시키는 단계를 추가로 포함하고;
    상기 제2 기능화 층의 상기 도포는 상기 투명 베이스 지지체의 상기 제2 부분 및 상기 불용성 네거티브 포토레지스트 위에 있고;
    상기 방법은 상기 불용성 네거티브 포토레지스트 및 그 위의 상기 제2 기능화 층을 제거하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 및 제2 기능화 층들에 각각의 프라이머 세트들을 부착시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 패턴화된 수지층 및 상기 제1 기능화 층 및 그 위의 상기 제2 기능화 층을 리프트 오프하는 단계; 및
    상기 희생층을 에칭하여 상기 투명 베이스 지지체의 간극 영역들을 노출시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  19. 방법으로서,
    다층 스택을 제공하는 단계 - 상기 다층 스택은:
    투명 베이스 지지체;
    상기 투명 베이스 지지체 위의 희생층 - 상기 희생층은 상기 투명 베이스 지지체가 노출되는 제2 기능화된 영역 패턴을 한정함 -;
    상기 희생층 및 상기 제2 기능화된 영역 패턴의 상기 투명 베이스 지지체 위의 투명층; 및
    상기 투명층 위의 제2 희생층 - 상기 제2 희생층은 상기 투명층이 노출되는 제1 기능화된 영역 패턴을 한정함 -을 포함하고, 상기 제1 기능화된 영역 패턴은 i) 상기 제2 기능화된 영역 패턴의 일부분과 중첩되거나 또는 ii) 상기 제2 기능화된 영역 패턴에 인접함 -;
    상기 다층 스택을 활용하여 상기 투명 베이스 지지체를 통해 포지티브 포토레지스트를 현상하여 상기 다층 스택의 사전결정된 영역에서 불용성 포지티브 포토레지스트를 한정하는 단계;
    상기 제2 희생층을 활용하여 상기 제1 기능화된 영역 패턴에 대응하는 제1 기능화된 영역을 한정하는 단계; 및
    상기 불용성 포지티브 포토레지스트를 활용하여 상기 제2 기능화된 영역 패턴에 적어도 부분적으로 대응하는 제2 기능화된 영역을 한정하는 단계를 포함하는, 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제2 희생층을 활용하여 상기 제1 기능화된 영역을 한정하는 단계는:
    상기 제2 희생층 및 상기 제1 기능화된 영역 패턴의 상기 투명층 위에 제1 기능화 층을 도포하는 단계; 및
    상기 제2 희생층 및 그 위의 상기 제1 기능화 층을 리프트 오프하는 단계를 포함하는, 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제1 기능화된 영역 패턴은 상기 제2 기능화된 영역 패턴의 상기 부분과 중첩되고;
    상기 다층 스택을 활용하여 상기 포지티브 포토레지스트를 현상하는 단계는 상기 제2 희생층이 리프트 오프되고 상기 제1 기능화 층이 한정된 후에 수행되고;
    상기 다층 스택을 활용하여 상기 포지티브 포토레지스트를 현상하는 단계는:
    상기 투명층 및 상기 제1 기능화된 영역 위에 상기 포지티브 포토레지스트를 도포하는 단계;
    상기 포지티브 포토레지스트를 상기 투명 베이스 지지체를 통해 광에 노출시키고, 그럼으로써 상기 제2 기능화된 영역 패턴 위에 놓인 상기 포지티브 포토레지스트의 부분들은 가용성이 되고, 상기 희생층 위에 놓인 상기 포지티브 포토레지스트의 부분들은 상기 불용성 포지티브 포토레지스트를 한정하게 하는 단계를 포함하고;
    상기 방법은 상기 가용성 포지티브 포토레지스트를 제거하여 상기 제1 기능화된 영역 및 상기 제2 기능화된 영역 패턴의 제2 부분 위에 놓인 상기 투명층의 일부분을 드러내는 단계를 추가로 포함하고;
    상기 불용성 포지티브 포토레지스트를 활용하여 상기 제2 기능화된 영역을 한정하는 단계는:
    상기 불용성 포지티브 포토레지스트 및 상기 투명층의 상기 드러난 부분 위에 제2 기능화 층을 도포하는 단계; 및
    상기 불용성 포지티브 포토레지스트 및 그 위의 상기 제2 기능화 층을 리프트 오프하는 단계를 포함하는, 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제1 및 제2 기능화 층들에 각각의 프라이머 세트들을 부착시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 제1 기능화된 영역 패턴은 상기 제2 기능화된 영역 패턴에 인접하고;
    상기 다층 스택을 활용하여 상기 포지티브 포토레지스트를 현상하는 단계는 상기 제2 희생층이 리프트 오프되고 상기 제1 기능화 층이 한정된 후에 수행되고;
    상기 다층 스택을 활용하여 상기 포지티브 포토레지스트를 현상하는 단계는:
    상기 투명층 및 상기 제1 기능화된 영역 위에 상기 포지티브 포토레지스트를 도포하는 단계;
    상기 포지티브 포토레지스트를 상기 투명 베이스 지지체를 통해 광에 노출시키고, 그럼으로써 상기 제2 기능화된 영역 패턴 위에 놓인 상기 포지티브 포토레지스트의 부분들은 가용성이 되고, 상기 희생층 위에 놓인 상기 포지티브 포토레지스트의 부분들은 상기 불용성 포지티브 포토레지스트를 한정하게 하는 단계를 포함하고;
    상기 방법은 상기 가용성 포지티브 포토레지스트를 제거하여 상기 제2 기능화된 영역 패턴 위에 놓인 상기 투명층의 일부분을 드러내는 단계를 추가로 포함하고;
    상기 불용성 포지티브 포토레지스트를 활용하여 상기 제2 기능화된 영역을 한정하는 단계는:
    상기 불용성 포지티브 포토레지스트 및 상기 투명층의 상기 드러난 부분 위에 제2 기능화 층을 도포하는 단계; 및
    상기 불용성 포지티브 포토레지스트 및 그 위의 상기 제2 기능화 층을 리프트 오프하는 단계를 포함하는, 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 제1 및 제2 기능화 층들에 각각의 프라이머 세트들을 부착시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  25. 제19항에 있어서,
    상기 제1 기능화된 영역 패턴은 상기 제2 기능화된 영역 패턴의 상기 부분과 중첩되고;
    상기 제2 희생층을 활용하여 상기 제1 기능화된 영역을 한정하는 단계는:
    상기 제2 희생층 및 상기 제1 기능화된 영역 패턴의 상기 투명층 위에 제1 포지티브 포토레지스트를 도포하는 단계;
    상기 제1 포지티브 포토레지스트를 상기 투명 베이스 지지체를 통해 광에 노출시키고, 그럼으로써 상기 제1 기능화된 영역 패턴 위에 놓인 상기 포지티브 포토레지스트의 부분들은 가용성이 되고, 상기 제2 희생층 위에 놓인 상기 포지티브 포토레지스트의 부분들은 제1 불용성 포지티브 포토레지스트를 한정하게 하는 단계;
    상기 가용성 포지티브 포토레지스트를 제거하여 상기 제1 기능화된 영역 패턴에서 상기 투명층의 일부분을 드러내는 단계;
    상기 제1 불용성 포지티브 포토레지스트 및 상기 제1 기능화된 영역 패턴의 상기 투명층 위에 제1 기능화 층을 도포하는 단계;
    상기 제1 불용성 포지티브 포토레지스트 및 그 위의 상기 제1 기능화 층을 리프트 오프하는 단계; 및
    상기 제2 희생층을 습식 에칭하는 단계를 포함하는, 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 다층 스택을 활용하여 상기 포지티브 포토레지스트를 현상하는 단계는 상기 제2 희생층이 리프트 오프되고 상기 제1 기능화 층이 한정된 후에 수행되고;
    상기 다층 스택을 활용하여 상기 포지티브 포토레지스트를 현상하는 단계는:
    상기 투명층 및 상기 제1 기능화된 영역 위에 상기 포지티브 포토레지스트를 도포하는 단계; 및
    상기 포지티브 포토레지스트를 상기 투명 베이스 지지체를 통해 광에 노출시키고, 그럼으로써 상기 제2 기능화된 영역 패턴 위에 놓인 상기 포지티브 포토레지스트의 부분들은 가용성이 되고, 상기 희생층 위에 놓인 상기 포지티브 포토레지스트의 부분들은 상기 불용성 포지티브 포토레지스트를 한정하게 하는 단계를 포함하고;
    상기 방법은 상기 가용성 포지티브 포토레지스트를 제거하여 상기 제1 기능화된 영역 및 상기 제2 기능화된 영역 패턴의 제2 부분 위에 놓인 상기 투명층의 일부분을 드러내는 단계를 추가로 포함하고;
    상기 불용성 포지티브 포토레지스트를 활용하여 상기 제2 기능화된 영역을 한정하는 단계는:
    상기 불용성 포지티브 포토레지스트 및 상기 투명층의 상기 드러난 부분 위에 제2 기능화 층을 도포하는 단계; 및
    상기 불용성 포지티브 포토레지스트 및 그 위의 상기 제2 기능화 층을 리프트 오프하는 단계를 포함하는, 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 제1 및 제2 기능화 층들에 각각의 프라이머 세트들을 부착시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  28. 방법으로서,
    다층 스택을 제공하는 단계 - 상기 다층 스택은:
    투명 베이스 지지체;
    상기 투명 베이스 지지체 위의 희생층 - 상기 희생층은 상기 투명 베이스 지지체가 노출되는 제1 기능화된 영역 패턴을 한정함 -;
    상기 희생층 및 상기 제1 기능화된 영역 패턴의 상기 투명 베이스 지지체 위의 투명층; 및
    상기 투명층 위의 제2 희생층 - 상기 제2 희생층은 상기 투명층이 노출되는 제2 기능화된 영역 패턴을 한정함 -을 포함하고, 상기 제2 기능화된 영역 패턴의 제1 부분은 상기 제1 기능화된 영역 패턴과 중첩됨 -;
    상기 다층 스택을 활용하여 상기 투명 베이스 지지체를 통해 포지티브 포토레지스트를 현상하여 상기 다층 스택의 사전결정된 영역에서 불용성 포지티브 포토레지스트를 한정하는 단계;
    상기 불용성 포지티브 포토레지스트를 활용하여 상기 제1 기능화된 영역 패턴에 대응하는 제1 기능화된 영역을 한정하는 단계; 및
    상기 제2 희생층을 활용하여 상기 제2 기능화된 영역 패턴의 제2 부분에 대응하는 제2 기능화된 영역을 한정하는 단계를 포함하는, 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 다층 스택을 활용하여 상기 포지티브 포토레지스트를 현상하는 단계는:
    상기 제2 기능화된 영역 패턴의 상기 투명층 및 상기 제2 희생층 위에 상기 포지티브 포토레지스트를 도포하는 단계; 및
    상기 포지티브 포토레지스트를 상기 투명 베이스 지지체를 통해 광에 노출시키고, 그럼으로써 상기 제1 기능화된 영역 패턴 위에 놓인 상기 포지티브 포토레지스트의 부분들은 가용성이 되고, 상기 희생층 위에 놓인 상기 포지티브 포토레지스트의 부분들은 상기 불용성 포지티브 포토레지스트를 한정하게 하는 단계를 포함하고;
    상기 방법은 상기 가용성 포지티브 포토레지스트를 제거하여 상기 제2 기능화된 영역 패턴의 상기 제1 부분 및 상기 제1 기능화된 영역 패턴과 중첩되는 상기 투명층의 일부분을 드러내는 단계를 추가로 포함하고;
    상기 불용성 포지티브 포토레지스트를 활용하여 상기 제1 기능화된 영역을 한정하는 단계는:
    상기 불용성 포지티브 포토레지스트 및 상기 투명층의 상기 드러난 부분 위에 제1 기능화 층을 도포하는 단계; 및
    상기 불용성 포지티브 포토레지스트 및 그 위의 상기 제1 기능화 층을 리프트 오프하는 단계를 포함하는, 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 제2 희생층을 활용하여 상기 제2 기능화된 영역을 한정하는 단계는:
    상기 제2 희생층 및 상기 제2 기능화된 영역 패턴의 상기 제2 부분의 상기 투명층 위에 제2 기능화 층을 도포하는 단계; 및
    상기 제2 희생층 및 그 위의 상기 제2 기능화 층을 리프트 오프하는 단계를 포함하는, 방법.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 포지티브 포토레지스트의 상기 도포 이전에, 상기 방법은 상기 제2 기능화된 영역 패턴에서 노출되는 상기 투명층을 건식 에칭하여 함몰부를 형성하는 단계를 추가로 포함하고;
    상기 제1 및 제2 기능화된 영역들은 상기 함몰부에 형성되는, 방법.
  32. 방법으로서,
    다층 스택을 제공하는 단계 - 상기 다층 스택은:
    투명 베이스 지지체;
    상기 투명 베이스 지지체 위의 희생층 - 상기 희생층은 상기 투명 베이스 지지체가 노출되는 제2 기능화된 영역 패턴을 한정함 -;
    상기 희생층 및 상기 제2 기능화된 영역 패턴의 상기 투명 베이스 지지체 위의 투명층; 및
    상기 투명층 위의 제2 희생층 - 상기 제2 희생층은 상기 투명층이 노출되는 제1 기능화된 영역 패턴을 한정함 -을 포함하고, 상기 제1 기능화된 영역 패턴의 제1 부분은 상기 제2 기능화된 영역 패턴과 중첩됨 -;
    상기 다층 스택을 활용하여 상기 투명 베이스 지지체를 통해 네거티브 포토레지스트를 현상하여 상기 다층 스택의 사전결정된 영역에서 불용성 네거티브 포토레지스트를 한정하는 단계;
    상기 불용성 네거티브 포토레지스트를 활용하여 상기 제1 기능화된 영역 패턴의 제2 부분에 대응하는 제1 기능화된 영역을 한정하는 단계; 및
    상기 제2 희생층을 활용하여 상기 제2 기능화된 영역 패턴에 대응하는 제2 기능화된 영역을 한정하는 단계를 포함하는, 방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 다층 스택을 활용하여 상기 네거티브 포토레지스트를 현상하기 이전에, 상기 방법은 상기 제1 기능화된 영역 패턴에서 상기 투명층을 건식 에칭하고, 그럼으로써 상기 희생층의 일부분 및 상기 제2 기능화된 영역 패턴에서 상기 투명 베이스 지지체의 일부분을 노출시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 다층 스택을 활용하여 상기 네거티브 포토레지스트를 현상하는 단계는:
    상기 희생층의 상기 부분 및 상기 제2 기능화된 영역 패턴에서 상기 투명 베이스 지지체의 상기 부분 위에 상기 네거티브 포토레지스트를 도포하는 단계;
    상기 네거티브 포토레지스트를 상기 투명 베이스 지지체를 통해 광에 노출시키고, 그럼으로써 상기 제2 기능화된 영역 패턴 위에 놓인 상기 네거티브 포토레지스트의 부분들은 상기 불용성 네거티브 포토레지스트를 한정하고, 상기 희생층 위에 놓인 상기 네거티브 포토레지스트의 부분들은 가용성이 되게 하는 단계를 포함하고,
    상기 방법은 상기 가용성 네거티브 포토레지스트를 제거하여 상기 희생층의 상기 부분 및 상기 제2 희생층을 드러내는 단계를 추가로 포함하고;
    상기 불용성 네거티브 포토레지스트를 활용하여 상기 제1 기능화된 영역을 한정하는 단계는:
    상기 희생층의 상기 부분을 제거하여 상기 제1 기능화된 영역 패턴의 상기 제2 부분에 대응하는 상기 투명 베이스 지지체의 제2 부분을 노출시키는 단계;
    상기 불용성 네거티브 포토레지스트 및 상기 투명 베이스 지지체의 상기 제2 부분 위에 제1 기능화 층을 도포하는 단계; 및
    상기 불용성 네거티브 포토레지스트 및 그 위의 상기 제1 기능화 층을 리프트 오프하는 단계를 포함하는, 방법.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 불용성 네거티브 포토레지스트를 리프트 오프하는 단계는 상기 제2 기능화된 영역 패턴에서 상기 투명 베이스 지지체를 드러내고;
    상기 제2 희생층을 활용하여 상기 제2 기능화된 영역을 한정하는 단계는 상기 제2 희생층이 제 위치에 있는 동안 상기 제2 기능화된 영역 패턴에서 상기 투명 베이스 지지체 위에 제2 기능화 층을 도포하는 단계를 포함하는, 방법.
  36. 제35항에 있어서, 상기 희생층 및 상기 투명층, 상기 제2 희생층, 및 그 위의 상기 제1 기능화 층을 리프트 오프하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  37. 방법으로서,
    다층 스택의 수지층을 임프린팅하여 제1 높이를 갖는 제1 영역 및 상기 제1 높이보다 낮은 제2 높이를 갖는 제2 영역을 포함하는 다중-높이 볼록한 영역을 형성하는 단계 - 상기 다층 스택은 투명 베이스 지지체 위의 희생층 위의 상기 수지층을 포함함 -;
    상기 다중-높이 볼록한 영역 주위의 상기 다층 스택의 부분들을 선택적으로 에칭하여 상기 투명 베이스 지지체의 일부분을 노출시키는 단계;
    상기 다층 스택을 활용하여 상기 투명 베이스 지지체를 통해 네거티브 포토레지스트를 현상하여 상기 투명 베이스 지지체의 상기 부분에서 불용성 네거티브 포토레지스트를 한정하는 단계;
    상기 다중-높이 볼록한 영역을 선택적으로 에칭하여 상기 수지층 및 상기 다중-높이 볼록한 영역의 상기 제2 영역 아래에 놓인 상기 희생층의 일부분을 제거하고, 그럼으로써 상기 투명 베이스 지지체의 제2 부분을 노출시키게 하고, 상기 투명 베이스 지지체의 제3 부분이 상기 희생층의 나머지 부분에 의해 커버된 상태를 유지되게 하는 방법;
    상기 투명 베이스 지지체의 상기 제2 부분 위에 제1 기능화 층을 도포하는 단계;
    상기 희생층의 상기 나머지 부분을 제거하여 상기 투명 베이스 지지체의 상기 제3 부분을 노출시키는 단계; 및
    상기 투명 베이스 지지체의 상기 제3 부분 위에 제2 기능화 층을 도포하는 단계를 포함하는, 방법.
  38. 제37항에 있어서, 상기 불용성 네거티브 포토레지스트를 제거하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  39. 제37항에 있어서, 상기 희생층의 상기 나머지 부분을 제거하기 이전에, 상기 방법은 상기 다층 스택을 활용하여 상기 투명 베이스 지지체의 상기 제2 부분을 통해 제2 네거티브 포토레지스트를 현상하여 상기 투명 베이스 지지체의 상기 제2 부분에서 제2 불용성 네거티브 포토레지스트를 한정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  40. 제39항에 있어서, 상기 제2 기능화 층을 도포한 이후에, 상기 방법은 상기 불용성 네거티브 포토레지스트 및 상기 제2 불용성 네거티브 포토레지스트를 제거하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
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