KR20240017820A - 플로우 셀 및 이의 제조 방법 - Google Patents

플로우 셀 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR20240017820A
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브린다 코디라 카리아파
웨인 엔. 죠지
상키 홍
루이스 제이. 크래프트
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일루미나, 인코포레이티드
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Abstract

플로우 셀을 제조하기 위한 방법의 예에서, 간극 영역에 의해 분리된 함몰부를 포함하는 투명 기판 위에 금속 재료가 스퍼터링되어 간극 영역 위에 제1 두께를 갖고 함몰부 위에 제2 두께를 갖는 금속 필름을 형성하고, 제2 두께는 약 30 nm 이하이고 제1 두께보다 적어도 1/3 배 더 작다. 감광성 재료가 금속 필름 위에 침착되고, 금속 필름은 투명 기판을 통해 감광성 재료를 현상하여 투명 기판 위에 제1 미리 결정된 영역에서 변경된 감광성 재료를 한정하는 데 사용된다. 변경된 감광성 재료는 제1 미리 결정된 영역에서 또는 투명 기판 위의 제2 미리 결정된 영역에 기능화 층을 생성하는 데 이용된다.

Description

플로우 셀 및 이의 제조 방법
관련 출원의 교차 참조
본 출원은 2021년 5월 31일자로 출원된 미국 임시 출원 제63/195,124호의 이익을 주장하며, 이는 그 전체 내용이 본원에 인용되어 포함된다.
서열 목록의 참조
EFS 웹을 통해 본원에 제출된 서열 목록은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다. 파일명은 ILI218BPCT_IP-2152-PCT_Sequence_Listing_ST25.txt이고, 파일 크기는 3,058 바이트이며, 파일의 작성일은 2022년 5월 19일이다.
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 개시의 예의 특징은 유사한 참조 번호가, 아마도 동일하지는 않지만 유사한 구성요소에 상응하는 아래의 상세한 설명 및 도면을 참조함으로써 명백해질 것이다. 간결함을 위해, 이전에 설명된 기능을 갖는 참조 번호 또는 특징부는 이들이 나타나는 다른 도면과 관련하여 설명되거나 설명되지 않을 수 있다.
도 1a는 예시적인 플로우 셀의 평면도이고;
도 1b 내지 도 1e는 플로우 셀의 플로우 채널의 상이한 예들의 확대, 및 부분 절개도들이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 명세서에 개시된 플로우 셀의 일부 예에 사용되는 프라이머 세트의 다양한 예에 대한 개략도이다.
도 3a 내지 도 3f는 압축을 포함하는 플로우 셀 구조의 일례를 패턴화하는 데 사용되는 마스크를 생성하기 위해 스퍼터링된 또는 열 증발된 금속 필름을 사용하는 방법의 예를 함께 예시하는 개략도이다.
도 4a 내지 도 4g는 압축을 포함하는 플로우 셀 구조의 다른 예를 패턴화하는 데 사용되는 마스크를 생성하기 위해 스퍼터링된 또는 열 증발된 금속 필름을 사용하는 방법의 다른 예를 함께 도시하는 개략도이다.
도 5a 내지 도 5e는 압축을 포함하는 플로우 셀 구조의 또 다른 예를 패턴화하는 데 사용되는 마스크를 생성하기 위해 스퍼터링된 또는 열 증발된 금속 필름을 사용하는 방법의 또 다른 예를 함께 예시하는 개략도이다.
도 6a 내지 도 6e는 압축을 포함하는 플로우 셀 구조의 또 다른 예를 패턴화하는 데 사용되는 마스크를 생성하기 위해 스퍼터링된 또는 열 증발된 금속 필름을 사용하는 방법의 또 다른 예를 함께 예시하는 개략도이다.
도 7은 다중-깊이 함몰부의 예를 포함하는 투명 기판의 개략도이다.
도 8a 내지 도 8n은 다중-깊이 함몰부를 포함하는 플로우 셀 구조의 예를 패턴화하는 데 사용되는 마스크를 생성하기 위해 스퍼터링된 또는 열 증발된 금속 필름을 사용하는 방법의 2개의 예를 함께 예시하는 개략도이다.
도 9a 내지 도 9i는 다중-깊이 함몰부를 포함하는 플로우 셀 구조의 다른 예를 패턴화하는 데 사용되는 마스크를 생성하기 위해 스퍼터링된 또는 열 증발된 금속 필름을 사용하는 다른 예시적인 방법을 함께 도시하는 개략도이다.
도 10a 내지 도 10h는 다중-깊이 함몰부를 포함하는 플로우 셀 구조의 또 다른 예를 패턴화하는 데 사용되는 마스크를 생성하기 위해 스퍼터링된 또는 열 증발된 금속 필름을 사용하는 방법의 다른 예를 함께 도시하는 개략도이다.
도 11a 내지 도 11h는 다중-깊이 함몰부를 포함하는 플로우 셀 구조의 또 다른 예를 패턴화하는 데 사용되는 마스크를 생성하기 위해 스퍼터링된 또는 열 증발된 금속 필름을 사용하는 방법의 다른 예를 함께 도시하는 개략도이다.
도 12a 내지 도 12f는 압축을 포함하는 플로우 셀 구조의 일례를 패턴화하기 위해 수지 층의 다양한 두께를 사용하는 방법의 예를 함께 예시하는 개략도이다.
도 13은 다중-깊이 함몰부의 예를 포함하는 수지 층의 개략도이다.
도 14a 내지 도 14j는 다중-깊이 함몰부를 포함하는 플로우 셀 구조의 예를 패턴화하기 위해 수지 층의 다양한 두께를 사용하는 방법의 2개의 예를 함께 예시하는 개략도이다.
도 15a 내지 도 15h는 다중-깊이 함몰부를 포함하는 플로우 셀 구조의 또 다른 예를 패턴화하기 위해 수지 층의 다양한 두께를 사용하는 방법의 또 다른 예를 함께 예시하는 개략도이다.
도 16a 내지 도 16i는 다중-깊이 함몰부를 포함하는 플로우 셀 구조의 예를 패턴화하기 위해 수지 층의 다양한 두께를 사용하는 방법의 또 다른 예를 함께 예시하는 개략도이다.
도 17a 내지 도 17j는 상이한 깊이를 갖는 함몰부의 서브세트를 포함하는 플로우 셀 아키텍처의 예를 패턴화하기 위해 수지 층의 다양한 두께를 사용하는 방법의 다른 예를 함께 예시하는 개략도이다.
도 18a 및 도 18b는 각각 플로우 셀 상에 스퍼터링된 알루미늄 필름의 주사 전자 현미경 사진(SEM) 이미지 및 공초점 현미경 이미지(흑색으로 재현됨)이다.
도 19a 및 도 19b는 함몰부의 저부 및 간극 영역의 일부를 예시하는, 도 18a의 주사 전자 현미경 사진의 확대 부분이다.
도 20은 도 4e에 나타낸 것과 유사한 플로우 셀 표면의 평면도의 SEM 이미지로서, 금속 필름이 함몰부 내에 불용성 네거티브 포토레지스트를 생성하는 데 사용되었고 간극 영역 상에 있지 않다.
도 21은 도 4g에 나타낸 것과 유사한 플로우 셀 표면의 공초점 현미경 이미지이며, 여기서 금속 필름은 함몰부 내에 기능화 층을 생성하는 데 사용되었고 간극 영역이 아니다.
도 22a, 도 22b 및 도 22c는 네거티브 포토레지스트를 현상한 후 간극 영역에서 500nm 두께, 함몰부에서 150nm 두께의 수지층을 포함하는 플로우 셀의 상면 SEM 이미지이다(22A) 260mJ/cm2 뒷면 노출, 22B) 90mJ/cm2 뒷면 노출, 22C) 30mJ/cm2 뒷면 노출).
본 명세서에 개시된 플로우 셀의 예는 서열분석에 사용될 수 있으며, 이의 예는 순차적 쌍형성-말단 핵산 서열분석 또는 동시 쌍형성된-말단 핵산 서열분석을 포함한다.
순차적 쌍형-말단 서열분석을 위해, 프라이머 세트는 플로우 셀의 각각의 함몰부 내에 그리고/또는 각각의 기능화 층 패드 상에 부착된다. 프라이머 세트 내의 프라이머는 정방향 가닥이 생성될 수 있게 하는 직교 절단(선형화(linearizing)) 화학을 포함하고, 이어서 제거되고, 이어서 제거될 수 있게 하고, 이어서 역전된 가닥이 시퀀싱되고 이어서 제거될 수 있게 한다. 이들 예에서, 직교 절단 화학물질은 세트 내의 상이한 프라이머에 부착된 상이한 절단 부위를 통해 실현될 수 있다. 이러한 플로우 셀을 생성하기 위한 몇몇 예시적인 방법이 설명되어 있다.
동시 쌍형-말단 서열분석을 위해, 상이한 프라이머 세트들은 각각의 함몰부 내의 상이한 영역들에 그리고/또는 플로우 셀의 각각의 기능화 층 패드 상에 부착된다. 이들 예에서, 프라이머 세트는 절단(선형화) 화학이 상이한 영역에서 직교하도록 제어될 수 있다. 이 예시들에서, 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 한 영역에서 정방향 가닥의 클러스터가 생성되고, 다른 영역에서 역방향 가닥의 클러스터가 생성될 수 있게 한다. 일례에서, 영역은 서로 직접 인접한다. 다른 예에서, 영역 사이의 공간은 클러스터링이 두 영역에 걸쳐 있을 수 있을 정도로 충분히 작다. 이러한 예 중 하나에서는 정방향 및 역방향 가닥이 공간적으로 분리되어 두 리드에서 형광 신호를 분리하는 동시에 각 리드의 동시 베이스 호출을 허용한다. 이러한 플로우 셀을 생성하기 위한 몇몇 예시적인 방법이 설명되어 있다.
정의
본원에서 사용되는 용어들은 달리 명시되지 않는 한 관련 기술 분야에서의 그것의 통상의 의미를 취할 것으로 이해되어야 한다. 본원에서 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(comprising)', '포함하는(including)', '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 본원에서 사용된다. 이러한 방향 용어는 특정 배향을 의미하고자 하는 것이 아니라, 구성요소들 사이의 상대적인 배향을 지정하는 데 사용되는 것으로 이해되어야 한다. 방향 용어의 사용이 본원에 개시된 예를 임의의 특정 배향(들)으로 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
제1, 제2 등의 용어도 특정 배향 또는 순서를 의미하는 것이 아니라, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구별하는 데 사용된다.
본원에 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.
"아크릴아미드 단량체"는 구조 를 갖는 단량체 또는 아크릴아미드기를 포함하는 단량체이다. 아크릴아미드 기를 포함하는 단량체의 예에는 아지도 아세트아미도 펜틸 아크릴아미드: 및 N-아이소프로필아크릴아미드: 가 포함된다.. 다른 아크릴아미드 단량체가 사용될 수 있다.
용어 "활성화", 본 명세서에 사용된 바와 같이, 베이스 지지체의 표면 또는 다층 구조의 최외각층에서 반응성 기를 생성하는 과정을 지칭한다. 활성화는 실란화 또는 플라즈마 애싱을 이용하여 달성될 수 있다. 도면은 플라즈마 애싱으로부터 별도의 실란화된 층 또는 ―OH 기를 도시하지 않지만, 활성화는 활성화된 지지체 또는 층의 표면에서 실란화된 층 또는 ―OH 기를 생성하여 기능화 층을 아래에 놓인 지지체 또는 층에 공유적으로 부착하는 것으로 이해되어야 한다.
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. 알데하이드의 일반 구조는 이다.
본원에서 사용되는 "알킬"은 완전 포화된(즉, 이중 또는 삼중 결합을 함유하지 않는) 직쇄 또는 분지형 탄화수소 사슬을 지칭한다. 알킬 기는 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 "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.
본원에서 사용되는 "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 "아릴"은 고리 백본 내에 탄소만을 함유하는 방향족 고리 또는 고리계(즉, 2개의 인접한 탄소 원자를 공유하는 2개 이상의 융합된 고리)를 지칭한다. 아릴이 고리계일 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, "아민" 또는 "아미노" 작용기는 -NRaRb 기를 지칭하며, 여기서 Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소(예컨대, ), 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.
본원에서 사용되는 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 -N3을 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 "카르보사이클릴"은 고리계 골격에 탄소 원자만을 포함하는 비방향족 사이클릭 고리 또는 고리계를 의미한다. 카르보사이클릴이 고리계인 경우에는, 2개 이상의 고리가 융합된, 가교된 또는 스피로 연결된 형태로 함께 결합될 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 카르보사이클릴 고리 또는 고리 시스템을 의미한다.
본 명세서에 사용되는 "사이클로알케닐" 또는 "사이클로알켄"은 적어도 하나의 이중 결합을 갖는 카보사이클릴 고리 또는 고리계를 의미하며, 여기서 고리계 내의 고리는 방향족이 아니다. 예에는 사이클로헥세닐 또는 사이클로헥센 및 노르보르네닐 또는 노르보르넨이 포함된다. 또한 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "헤테로사이클로알케닐" 또는 "헤테로사이클로알켄"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 "사이클로알키닐" 또는 "사이클로알킨"은 적어도 하나의 삼중 결합을 갖는 카보사이클릴 고리 또는 고리계를 의미하며, 여기서 고리계 내의 고리는 방향족이 아니다. 한 예는 사이클로옥틴이다. 다른 예는 비사이클로노닌이다. 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.
본원에서 사용되는 용어 "침착"은 수동 또는 자동일 수 있는 임의의 적합한 적용 기술을 지칭하며, 일부 경우에 표면 특성의 변형을 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 사용되는 바와 같이, 용어 "함몰부"는 베이스 지지체 또는 다층 스택의 하나의 층의 간극 영역(들)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인 표면 개구를 갖는 베이스 지지체 또는 다층 스택의 하나의 층에서의 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 또는 를 지칭한다.
본원에서 사용되는 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 수용한다. 예를 들어, 플로우 셀은 어레이, 광학적으로 표지된 분자 등의 광학적 검출을 허용하는 하나 이상의 투명 표면을 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 "플로우 채널" 또는 "채널"은 액체 샘플을 선택적으로 수용할 수 있는 2개의 결합된 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)에 부착될 수 있는 작용기(들)를 포함한다. 기능화 층은 기판 내에 한정된 함몰부의 일부 내에 위치될 수 있다. 기능화 층 패드는 실질적으로 평평한 기재 표면에 안착되고, 따라서 실질적으로 평평한 기재 표면으로부터 돌출되는 것으로 보인다. 용어 "기능화 층"은 또한 기판의 전체 또는 일부 위에 적용되고, 추가 공정에 노출되어 함몰부의 일부분에 기능화 층을 한정하거나, 또는 실질적으로 편평한 기판 표면 상에 기능화 층 패드를 한정하는 겔 재료를 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 "헤테로아릴"은 고리 백본 내에 하나 이상의 헤테로원자, 즉, 질소, 산소 및 황을 포함하지만 이로 한정되지 않는 탄소 이외의 원소를 함유하는 방향족 고리 또는 고리계(즉, 2개의 인접한 원자를 공유하는 2개 이상의 융합된 고리)를 지칭한다. 헤테로아릴이 고리계일 때, 시스템 내의 모든 고리는 방향족이다. 헤테로아릴기는 5 내지 18개의 고리 구성원을 가질 수 있다.
본 명세서에 사용되는 "헤테로사이클릴"은 고리 골격에 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 비방향족 사이클릭 고리 또는 고리계를 의미한다. 헤테로사이클릴은 융합된, 가교된 또는 스피로 연결된 형태로 함께 결합될 수 있다. 헤테로사이클릴은 고리계의 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.
본원에서 사용된 바와 같은 용어 "히드라존" 또는 "히드라조닐"은 기를 지칭하며, 상기 식에서, 본원에 정의된 바와 같은 Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, C1-6 알킬, C2-6 알케닐, C2-6 알키닐, C3-7 카르보시클릴, C6-10 아릴, 5원 내지 10원 헤테로아릴, 및 5원 내지 10원 헤테로시클릴로부터 선택된다.
본원에서 사용되는 "하이드록시" 또는 "하이드록실"은 -OH 기를 지칭한다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "간극 영역"은, 예컨대, 베이스 지지체 또는 함몰부들(오목한 영역들) 또는 기능화 층 패드를 분리하는 다층 스택의 층의 영역을 지칭한다. 예를 들어, 간극 영역은 어레이의 하나의 함몰부를 어레이의 다른 함몰부로부터 분리할 수 있다. 서로 분리된 2개의 함몰부는 별개의 것일 수 있으며, 즉 서로 물리적 접촉이 결여된 것일 수 있다. 많은 예에서, 간극 영역은 연속적인 반면, 함몰부 또는 패드는 별개이며, 예를 들어 연속적인 표면에 정의된 복수의 함몰부 또는 연속적인 표면에 정의된 복수의 패드의 경우와 같다. 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 함몰부의 표면 재료와는 상이한 표면 재료를 가질 수 있다. 예를 들어, 함몰부는 그 안에 폴리머 및 프라이머 세트(들)을 가질 수 있고, 간극 영역에는 폴리머 및 프라이머 세트(들)가 없을 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "광 감광성 재료"는 포토레지스트 또는 다른 자외선 광 경화성 수지를 지칭한다.
본원에서 사용되는 "네거티브 포토레지스트"는 특정 파장(들)의 광에 노출된 부분이 현상액에 불용성이 되는 감광성 재료를 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 임의의 부분은 현상액에서 적어도 95% 가용성이다. 일부 예에서, 광에 노출되지 않은 네거티브 포토레지스트의 부분은 현상액에서 적어도 98%, 예를 들어 99%, 99.5%, 100% 가용성이다.
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 알데하이드 사이의 반응으로부터 원위치(in situ) 생성을 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "니트론"은 기를 의미하며, 여기서, R1, R2, 및 R3은 R3이 수소(H)가 아닌 것을 제외하고 본 명세서에 정의된 임의의 Ra 및 Rb 기 중 임의의 것일 수 있다.
본원에서 사용되는 "뉴클레오티드"는 질소 함유 헤테로사이클릭 염기, 당, 및 하나 이상의 포스페이트 기를 포함한다. 뉴클레오티드는 핵산 서열의 단량체 단위이다. RNA에서, 당은 리보오스이고, DNA에서, 당은 데옥시리보오스, 즉 리보오스의 2' 위치에 존재하는 하이드록실 기가 결여된 당이다. 질소 함유 헤테로사이클릭 염기(즉, 핵산염기)는 퓨린 염기 또는 피리미딘 염기일 수 있다. 퓨린 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, 보편적 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 1e에서는 수지층(18, 18')이 베이스 지지체(17, 17') 위에 적용되어 베이스 지지체(17, 17') 위에 직접 접촉된다.
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 구성요소나 재료 사이에 위치될 수 있음을 의미한다. 도 1e에서, 기능화 층들(24, 26)은 베이스 지지체(17, 17') 위에 위치되어 둘은 간접적으로 접촉된다. 수지 층 (18, 18') 은 그 사이에 위치된다.
"패턴화된 수지"는 그 안에 한정된 함몰부를 가질 수 있는 임의의 중합체를 지칭한다. 본 명세서에 개시된 실시예들 중 일부에서, 패턴화된 수지는 부분적으로 두께에 따라 자외선 투과성인 자외선 흡수 및 다른 부분들인 부분들을 가질 수 있다. 수지 및 수지를 패턴화하기 위한 기술의 구체적인 예가 하기에서 추가로 설명될 것이다.
"패턴화된 구조"는 함몰부들 내에서, 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 화학은 기능화 층 및 프라이머 (예를 들어, 라이브러리 주형 포획 및 증폭에 사용됨) 를 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.
본원에서 사용되는 용어 "다면체 올리고머 실세스퀴옥산"은 실리카(SiO2)와 실리콘(R2SiO) 사이의 하이브리드 중간체(예를 들어, RSiO1.5)인 화학 조성을 지칭한다. 다면체 올리고머 실세스퀴옥산의 예는 그 전체 내용이 본원에 인용되어 포함된 문헌[Kehagias et al., Microelectronic Engineering 86 (2009), pp. 776-778]에 기재된 것일 수 있다. 한 예에서, 조성물은 화학식 [RSiO3/2]n을 갖는 유기규소 화합물이며, 여기서 R 기는 동일하거나 상이할 수 있다. POSS에 대한 예시적인 R 기에는 에폭시, 아지드/아지도, 티올, 폴리(에틸렌 글리콜), 노르보르넨, 테트라진, 아크릴레이트, 및/또는 메타크릴레이트, 또는 추가로, 예를 들어, 알킬, 아릴, 알콕시, 및/또는 할로알킬 기가 포함된다.
본원에서 사용되는 "포지티브 포토레지스트"는 특정 파장(들)의 광에 노출된 부분이 현상액에 가용성이 되는 감광성 재료를 지칭한다. 이들 예에서, 광에 노출된 포지티브 포토레지스트의 임의의 부분은 현상액에서 적어도 95% 가용성이다. 일부 예에서, 광에 노출된 포지티브 포토레지스트의 부분은 현상액에서 적어도 98%, 예를 들어 99%, 99.5%, 100% 가용성이다. 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 임의의 부분은 현상액에서 불용성(5% 미만의 가용성)이다. 현상액에는 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% 가용성이다. 제거제는 리프트 오프 공정에서 사용되는 용매 또는 용매 혼합물일 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. 본원에서 서열분석 프라이머로 지칭되는 다른 프라이머는 DNA 합성을 위한 시작점으로서의 역할을 한다. 프라이머의 5 '말단은 중합체의 작용기와의 커플링 반응을 허용하도록 변형될 수 있다. 프라이머 길이는 임의의 개수의 염기 길이일 수 있으며, 다양한 비-천연 뉴클레오티드들을 포함할 수 있다. 한 예에서, 서열분석 프라이머는 10 내지 60개의 염기, 또는 20 내지 40개의 염기의 범위의 짧은 가닥이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "스페이서 층"은 2개의 구성요소들을 함께 결합시키는 재료를 지칭한다. 일부 예에서, 스페이서 층은 결합에 도움이 되는 방사선-흡수 재료일 수 있거나, 결합에 도움이 되는 방사선-흡수 재료와 접촉하게 될 수 있다.
용어 "기판"은 표면 화학적 구조가 도입되는 단층 베이스 지지체 또는 다층 구조를 지칭한다. 패턴화를 위한 금속 필름을 이용하는 방법의 예에서, 단일 층 베이스 지지체 또는 다층 구조체의 층들은 포토레지스트를 패턴화하는 데 사용되고 핵산 서열분석에 사용되는 자외광을 투과시킬 수 있다. 패턴화를 위한 수지 층의 다양한 두께를 이용하는 방법의 예에서, 수지 층 (단일 층 베이스 지지체 또는 다층 구조체의 하나의 층일 수 있음) 은 더 얇은 부분으로 자외광을 투과시키고 더 두꺼운 부분으로 자외선을 흡수할 수 있다. 수지 층이 다층 구조체에 사용될 때, 다층 구조체의 다른 층(들)을 포토레지스트를 패턴화하는 데 사용되고 핵산 서열분석에 사용되는 자외선을 투과시킬 수 있다.
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.
본원에서 사용되는 용어 "테트라진" 및 "테트라지닐"은 4개의 질소 원자를 포함하는 6원 헤테로아릴 기를 지칭한다. 테트라진은 선택적으로 치환될 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같은 "테트라졸"은 4개의 질소 원자를 포함하는 5원 헤테로사이클릭 기를 지칭한다. 테트라졸은 선택적으로 치환될 수 있다.
"투명한"이라는 용어는 예를 들어, 특정 파장 또는 파장 범위를 투과시킬 수 있는 베이스 지지체 또는 층 형태의 물질을 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 투명 층의 투과율은 베이스 지지체 또는 층의 두께, 빛의 파장, 노출되는 빛의 양에 따라 달라진다. 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
순차적 페어드 엔드 시퀀싱을 위한 플로우 셀의 일례는 일반적으로 패턴화된 구조를 포함하며, 이는 기판; 기판의 적어도 일부 위에 기능화 층; 및 기능화 층에 부착된 2개의 서로 다른 프라이머를 포함하는 프라이머 세트를 포함한다. 동시 페어드 엔드 시퀀싱을 위한 플로우 셀의 일례는 일반적으로 패턴화된 구조를 포함하며, 이는 기판; 기판의 적어도 일부 위의 2개의 기능화 층; 및 2개의 기능화 층에 부착된 상이한 프라이머 세트를 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.
각각의 플로우 채널(12)은 입구 및 출구(도시되지 않음)와 유체 연통한다. 각각의 플로우 채널(12)의 입구 및 출구는 플로우 셀의 서로 반대편인 단부들에 위치될 수 있다. 각각의 흐름 채널(12)의 입구 및 출구는 대안적으로 바람직한 유체 흐름을 가능하게 하는 흐름 채널(12)의 길이 및 폭을 따라 어디에든 위치될 수 있다.
입구는 유체가 플로우 채널(12) 내로 유입되게 하고, 출구는 유체가 플로우 채널(12)로부터 추출되게 한다. 각각의 입구 및 출구는 유체 도입 및 배출을 제어하는 유체 제어 시스템(예를 들어 저장소, 펌프, 밸브, 폐기물 용기 등을 포함)에 유체 연결된다.
플로우 채널(12)은 적어도 부분적으로 패턴화된 구조에 의해 한정된다. 패턴화된 구조는 단일층 베이스 지지체(14 또는 14')(도 1b, 도 1c 및 도 1d에 도시됨), 또는 다층 구조(16, 16')(도 1e에 도시됨)와 같은 기판을 포함할 수 있다.
패턴화를 위해 금속 필름 (도 1d의 도면 부호 48 참조)을 이용하는 방법의 예에서, 단일 층 베이스 지지체(14)는 포토레지스트 (예컨대, 자외선 광) 를 패턴화하는 데 사용되고 핵산 서열분석 (예를 들어, 자외선 및 가시광) 에 사용되는 광을 투과시킬 수 있는 임의의 재료일 수 있다. 이들 특정 예에서, 적합한 재료는 실록산, 유리, 변형되거나 기능화된 유리, 플라스틱(아크릴, 폴리스티렌, 스티렌과 기타 재료의 공중합체 포함, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트, 고리형 올레핀 공중합체(COC), 일부 폴리아미드, 실리카 또는 산화규소(예: SiO2), 용융 실리카, 실리카계 재료, 질화규소(Si3N4), 무기유리, 수지 등을 포함한다. UV 광을 투과할 수 있는 수지의 예는 오산화탄탈륨(예: Ta2O5) 또는 기타 탄탈륨 산화물(TaOx), 산화알루미늄(예: Al2O3), 산화규소(예: SiO2), 하프늄 산화물(예: HfO2), 인듐 주석 산화물, 이산화티탄 등과 같은 무기 산화물, 또는 다면체 올리고머 실세스퀴옥산 기반 수지(예: Hybrid Plastics의 POSS®), 비-다면체 올리고머 실세스퀴옥산 에폭시 수지, 폴리(에틸렌 글리콜) 수지, 폴리에테르 수지(예: 개환 에폭시), 아크릴 수지, 아크릴레이트 수지, 메타크릴레이트 수지, 무정형 플루오로폴리머 수지(예: Bellex의 CYTOP®) 및 이들의 조합을 포함한다. 일부 예에서, 사용되는 수지는 (사용되는 미리 결정된 UV 투여량에서) 약 0.5 내지 약 1, 예를 들어, 약 0.75 내지 약 1, 약 0.9 내지 약 0.99의 범위인 UV 투과율을 갖는다. 금속 필름과 조합하여 사용되는 수지의 두께는 전체 수지가 사용되는 UV 선량에 대한 원하는 UV 투과율을 나타내도록 조정될 수 있다. 일부 경우에, 수지 두께는 150 nm 이하이다.
패터닝을 위해 금속 필름을 활용하는 방법의 예에서, 다층 구조물(16)은 베이스 지지대(17) 및 베이스 지지대(17) 상의 수지층(18)을 포함할 수 있다. 이 예에서, 단일 층 베이스 지지체(14)를 위한 임의의 재료가 베이스 지지체(17)로서 사용될 수 있고, 수지 중 임의의 것이 수지 층(18)에 사용될 수 있다.
패턴화를 위해 다양한 수지 층 두께를 이용하는 방법의 예에서, 단일 층 베이스 지지체 (14') 는 특정 UV 광 투여에 노출될 때 UV 흡광도가 그의 두께를 조절함으로써 변경될 수 있는 임의의 수지 재료일 수 있다. 더 두꺼운 부분들이 UV 광을 흡수하고 더 얇은 부분들이, 수지가 미리 결정된 UV 광 투여량에 노출될 때 패턴화를 위해 바람직한 양의 UV 광을 투과하는 한, 이전에 열거된 수지들 중 임의의 수지가 사용될 수 있다. 일례에서, 약 500nm의 더 두꺼운 부분과 약 150nm의 더 얇은 부분을 갖는 다면체 올리고머성 실세스퀴옥산 기반 수지는 약 30mJ/cm2에서 약 60mJ/cm2 범위의 용량에 노출되었을 때 각각 효과적으로 UV 광을 흡수하고 투과할 것이다. 다른 두께가 사용될 수 있고, UV 선량은 더 두꺼운 영역 및 더 얇은 영역에서 투과율에서 원하는 흡수를 달성하기 위해 그에 따라 조정될 수 있다.
패턴화를 위해 다양한 수지 층 두께를 이용하는 방법의 예에서, 다층 구조체 (16') 는 베이스 지지체 (17') 및 베이스 지지체 (17') 상의 수지 층 (18')을 포함할 수 있다 (도 1e). 이 예에서, 단층 베이스 지지체(14)로서 사용하기에 적합한 본 명세서에 기재된 재료들 중 임의의 재료가 베이스 지지체 (17') 로서 사용될 수 있고, 단일 층 베이스 지지체 (14') 로서 사용하기에 적합한 본 명세서에 제시된 수지들 중 임의의 수지가 수지 층 (18') 에 사용될 수 있다. 이 예에서, 수지층 (18') 의 두꺼운 및 얇은 부분은 원하는 흡수 및 투과율을 달성하도록 조정된다.
UV 선량과 UV 흡수 상수, 및 수지 층 두께 사이의 상관관계는 다음과 같이 표현될 수 있다:
D0는 레진층을 패턴화하는데 필요한 UV 선량, D는 레진에 적용되어야 하는 실제 UV 선량, k는 흡수 상수, d는 레진의 더 얇은 부분의 두께이다. 따라서, 실제 UV 용량 (D) 은 다음과 같이 표현될 수 있다:
일례에서, 단일층 베이스 지지체(14') 또는 수지층(18')은 네거티브 포토레지스트 NR9-1000P(Futurrex 제품)이고, D0 = 0.9μm 두께에서 19mJ/cm2, UV 흡수 상수(k)는 포토레지스트는 3×104 cm-1이고, 포토레지스트의 더 얇은 부분의 두께는 150nm이며, D는 약 30mJ/cm2이다.
본 명세서에 기재된 실시예들 중 일부에서, 단층 베이스 지지체 (14, 14') 또는 수지 층 (18, 18') 은 함몰부 (20, 20') 로 패턴화된다.
일부 예시적인 재료 (예를 들어, 무기 산화물) 는 증착, 에어로졸 인쇄, 또는 잉크젯 인쇄를 통해 선택적으로 적용될 수 있고, 함몰부 (20, 20') 는 이 공정 동안 형성될 수 있다. 다른 예시적인 재료, 예를 들어 중합체 수지가 적용되고 이어서 패턴화되어 함몰부 (20, 20') 를 형성할 수 있다. 예를 들어, 중합체 수지는 화학 증착, 딥 코팅, 드웃 코팅, 스핀 코팅, 분무 코팅, 퍼들 분배, 초음파 분무 코팅, 닥터 블레이드 코팅, 에어로졸 인쇄, 스크린 인쇄, 미세접촉 인쇄 등과 같은 적합한 기술을 사용하여 침착될 수 있다. 적합한 패턴화 기술은 포토리소그래피, 나노임프린트 리소그래피 (NIL), 스탬핑 기술, 엠보싱 기술, 성형 기술, 미세에칭 기술, 엠보싱 기술 등을 포함한다.
단층 베이스 지지대(14, 14') 또는 베이스 지지대(17, 17')는 약 2 mm 내지 약 300 mm 예를 들어, 약 200mm 내지 약 300mm 범위의 직경을 갖는 원형 시트, 패널, 웨이퍼, 다이 등일 수 있으며, 또는 최대 크기가 최대 약 10피트(~3미터)인 직사각형 시트, 패널, 웨이퍼, 다이 등일 수 있다. 일례로서, 다이는 약 0.1mm 내지 약 10mm 범위의 폭을 가질 수 있다. 예시적인 치수가 제공되었지만, 단일층 베이스 지지대(14, 14') 또는 베이스 지지대(17, 17')는 임의의 적합한 치수를 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
예시에서, 흐름 채널(12)은 실질적으로 직사각형 구성(예를 들어, 도 1a에 도시된 바와 같이 곡선 단부를 가짐)을 갖는다. 유로(12)의 길이와 폭은 단층 베이스 지지체(14, 14') 또는 다층 구조체(16, 16')의 수지층(18, 18')의 일부가 유로(12)를 둘러싸도록 선택될 수 있다. 뚜껑(미도시)이나 다른 패턴 구조에 부착할 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 예에서, 플로우 채널(12)의 깊이는 약 1 μm, 약 10 μm, 약 50 μm, 약 100 μm 이상일 수 있다. 한 예에서, 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. 플로우 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, 아키텍처는 간극 영역(22)에 의해 분리된 동일한 깊이의 함몰부(20)를 포함한다. 이 예에서, 기능화 층(24)은 각각의 함몰부(20)에 형성된다. 도 1c에 도시된 바와 같이, 구조는 간극 영역(22)에 의해 분리된 서로 다른 깊이(D1, D2)의 함몰부(20)를 포함한다. 이 예에서, 기능화 층 (24, 26) 은 상이한 함몰부(20)에 형성된다. 기능화 층 패드(28)은 또한 단일 층 베이스 지지체 (14') 의 표면 상에 형성된다. 도 1d에 도시된 바와 같이, 아키텍처는 단일 층 베이스 지지체(14) 상에 실질적으로 평면인 표면을 가로질러 간극 영역들 (22') 에 의해 분리된 복수의 기능화 층 패드들(28)을 포함한다. 도 1e에 나타낸 바와 같이, 아키텍처는 간극 영역(22)에 의해 분리된 다중 깊이 함몰부 (20'), 및 다중-깊이 함몰부 (2') 의 차이 표면에 형성된 기능화 층 (24, 26)을 포함한다. 또 다른 예에서, 수지 재료 돌출부가 함몰부(20)에 형성될 수 있고, 기능화 층(24)은 이러한 수지 재료 돌출부 위에 형성될 수 있다. 이것의 일례가 도 6e에 도시되어 있다.
규칙적인 패턴, 반복적인 패턴, 비규칙적인 패턴을 포함하여 기능화 층 패드(28)와 함몰부(20, 20')의 다양한 레이아웃이 고려될 수 있다. 일 예에서, 기능화 층 패드(28) 및/또는 함몰부(20, 20')는 밀집된 패킹 및 향상된 밀도를 위해 육각형 격자로 배치된다. 다른 레이아웃은 예를 들어, 직선(직사각형) 레이아웃, 삼각형 레이아웃 등을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 레이아웃 또는 패턴은 행과 열의 x-y 포맷일 수 있다. 일부 다른 예에서, 레이아웃 또는 패턴은 기능화 층 패드(28) 및/또는 함몰부(20, 20') 및 간극 영역(22, 22')의 반복 배열일 수 있다. 또 다른 예에서, 레이아웃 또는 패턴은 기능화 층 패드(28) 및/또는 함몰부(20, 20') 및 간극 영역(22, 22')의 무작위 배열일 수 있다.
레이아웃 또는 패턴은 기능화 층 패드(28) 및/또는 정의된 영역의 함몰부(20, 20')의 밀도(수)에 대해 특성화될 수 있다. 예를 들어, 기능화 층 패드(28) 및/또는 함몰부(20, 20')는 대략 mm2당 200만개의 밀도로 존재할 수 있다. 밀도는 예를 들어, 약 100/mm2, 약 1,000/mm2, 약 10만/mm2, 약 100만/mm2, 약 200만/mm2, 약 500만/mm2, 약 1000만/mm2, 약 5000만/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. 예로서, 고밀도 어레이는 약 100 nm 미만으로 분리된 기능화 층 패드(28) 및/또는 함몰부(20, 20')를 갖는 것을 특징으로 할 수 있고, 중간 밀도 어레이는 약 400nm 내지 약 1μm만큼 분리된 기능화 층 패드(30) 및/또는 함몰부(20, 20')를 갖는 것을 특징으로 할 수 있으며, 저밀도 어레이는 약 1μm보다 크게 분리된 기능화 층 패드(28) 및/또는 함몰부(20, 20')를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
기능화 층 패드(28) 및/또는 함몰부(20, 20')의 레이아웃 또는 패턴은 또한 또는 대안적으로 다음과 같이 특성화될 수 있다: 평균 피치, 또는 하나의 기능화 층 패드(28) 및/또는 함몰부(20, 20')의 중심으로부터 인접한 기능화 층 패드(28) 세트 및/또는 함몰부(20, 20')의 중심까지의 간격(중심 대 중심) 또는 하나의 기능화 층 패드(28) 및/또는 함몰부(20, 20')의 오른쪽 가장자리로부터 인접한 기능화 층 패드(28) 및/또는 함몰부(20, 20')의 왼쪽 가장자리까지(가장자리 간 간격). 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 0.15 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, 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(28)의 크기는 그것의 상부 표면적, 높이, 및/또는 직경 또는 길이 및 폭을 특징으로 할 수 있다. 한 예에서, 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.
각각의 아키텍처는 또한 기능화 층(24, 26) 및/또는 기능화 층 패드(28)를 포함한다. 각각의 예에서, 기능화 층(24, 26) 또는 기능화 층 패드(28)는 프라이머 세트가 부착된 영역을 나타낸다. 프라이머 세트 29 (도 1B, 도 1C, 및 도 1D) 의 일부 예에는 순차적인 쌍형성-말단 서열분석에 사용되는 2개의 상이한 프라이머 (31, 33) 가 포함된다. 다른 예는 동시 쌍형-말단 서열분석에 사용되는 상이한 프라이머 세트 (30, 32) (도 1e) 를 포함한다.
본 명세서에 개시된 일부 예에서, 기능화 층(24, 26) 및/또는 기능화 층 패드(28)는 화학적으로 동일하고, 본 문서에 공개된 기술 중 임의의 기술을 사용하여 프라이머 세트(29 또는 30, 32)를 원하는 층(24, 26) 및/또는 패드(28)에 고정할 수 있다. 본 명세서에 개시된 다른 예에서, 기능화 층(24, 26) 및/또는 기능화 층 패드(28)는 화학적으로 다르고(예를 들어, 각각의 프라이머 세트(29 또는 30, 32 부착)에 대해 다른 작용기를 포함함), 본 문서에 공개된 기술 중 임의의 기술을 사용하여 프라이머 세트(29 또는 30, 32)를 각 층(24, 26 및/또는 패드(28))에 고정할 수 있다. 본 명세서에 개시된 다른 예에서, 기능화 층(24, 26) 또는 기능화 층 패드(28)를 형성하기 위해 적용되는 재료는 그에 미리 접목된 각각의 프라이머 세트(29 또는 30, 32)를 가질 수 있고, 따라서 기능화 층(24, 26) 또는 기능화 층 패드(28)의 고정화 화학은 동일하거나 다를 수 있다.
일부 예에서, 기능화 층(24, 26) 또는 기능화 층 패드(28)는 액체가 흡수될 때 팽창할 수 있고 액체가 예를 들어 건조에 의해 제거될 때 수축할 수 있는 임의의 겔 재료일 수 있다. 일례에서, 겔 재료는 고분자 하이드로겔이다. 한 예에서, 중합체성 하이드로겔은 아크릴아미드 공중합체를 포함한다. 아크릴아미드 공중합체의 일부 예는 하기 구조식 (I)로 표시된다:
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 있고;
p는 1 내지 50의 범위의 정수이고;
n은 1 내지 50,000의 범위의 정수이고;
m은 1 내지 100,000 범위의 정수이다.
구조식 (I)로 표현되는 아크릴아미드 공중합체의 하나의 구체적인 예는 폴리(N-(5-아지도아세트아미딜펜틸)아크릴아미드-코-아크릴아미드, PAZAM이다.
당업자는, 구조식 (I)에서 반복되는 "n" 및 "m" 특징부의 배열이 대표적이며, 단량체 서브유닛이 중합체 구조(예를 들어, 랜덤, 블록, 패턴화 또는 이들의 조합)에서 임의의 순서로 존재할 수 있음을 알 것이다.
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, 아크릴아미드 공중합체는 선형 중합체이다. 일부 다른 예에서, 아크릴아미드 공중합체는 약하게 가교된 중합체이다.
다른 예들에서, 겔 재료는 구조식 (I)의 변형체일 수 있다. 한 예에서, 아크릴아미드 단위는 N,N-디메틸아크릴아미드()로 치환될 수 있다. 이러한 예에서, 구조식 (I)의 아크릴아미드 단위는 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 대신)이다. 이러한 예에서, q는 1 내지 100,000 범위의 정수일 수 있다. 다른 예에서, 아크릴아미드 단위 이외에, N,N-디메틸아크릴아미드가 사용될 수 있다. 이러한 예에서, 구조식 (I)은 반복되는 "n" 및 "m" 특징부 이외에 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.
중합체성 하이드로겔의 다른 예로서, 구조식 (I)의 반복되는 "n" 특징부는 하기 구조식 (II)를 갖는 헤테로사이클릭 아지도기를 포함하는 단량체로 치환될 수 있다:
식에서, R1은 H 또는 C1-C6 알킬이고; R2는 H 또는 C1-C6 알킬이고; 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 예는 단일 사이클릭 구조 또는 융합 구조로서 존재하는 5 내지 10개의 탄소 함유 고리 구성원을 포함한다. Z의 일부 구체적인 예에는 피롤리디닐, 피리디닐 또는 피리미디닐이 포함된다.
또 다른 예로서, 겔 재료는 하기 구조식 (III) 및 구조식 (IV)의 각각의 반복 단위를 포함할 수 있다:
및
상기 식에서, R1a, R2a, R1b 및 R2b는 각각 독립적으로 수소, 선택적으로 치환된 알킬 또는 선택적으로 치환된 페닐로부터 선택되고; R3a 및 R3b는 각각 독립적으로 수소, 선택적으로 치환된 알킬, 선택적으로 치환된 페닐 또는 선택적으로 치환된 C7-C14 아르알킬로부터 선택되고; L1 및 L2는 각각 독립적으로 선택적으로 치환된 알킬렌 링커 또는 선택적으로 치환된 헤테로알킬렌 링커로부터 선택된다.
또 다른 예에서, 아크릴아미드 공중합체는 니트록사이드 매개 중합을 사용하여 형성되고, 따라서 공중합체 사슬의 적어도 일부는 알콕시아민 말단기를 갖는다. 공중합체 사슬에서, 용어 "알콕시아민 말단기"는 휴면 종 -ONR1R2를 지칭하며, 여기서, 각각의 R1 및 R2는 동일하거나 상이할 수 있으며, 독립적으로 선형 또는 분지형 알킬, 또는 고리 구조일 수 있고, 산소 원자는 공중합체 사슬의 나머지 부분에 부착된다. 일부 예에서, 알콕시아민은 또한, 예를 들어, 구조식 (I)의 위치 RA에서, 반복 아크릴아미드 단량체의 일부에 도입될 수 있다. 이와 같이, 일례에서, 구조식 (I)은 알콕시아민 말단기를 포함하고; 다른 예에서, 구조식 (I)은 측쇄의 적어도 일부에 알콕시아민 말단기 및 알콕시아민 기를 포함한다.
원하는 화학적 성질로 기능화될 수 있는 한(예: 프라이머 세트 29 또는 30, 32), 기능화 층(24, 26) 및/또는 기능화 층 패드(28)를 형성하기 위해 다른 분자가 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 기능화 층 (24, 26) 및/또는 기능화 층 패드(28)에 적합한 재료의 일부 예는, 노르보르넨 실란, 아지도 실란, 알킨 작용화된 실란, 아민 작용화된 실란, 말레이미드 실란, 또는 원하는 화학물질을 각각 부착할 수 있는 작용기를 갖는 임의의 다른 실란과 같은 작용화된 실란을 포함한다. 기능화 층 (24, 26) 및/또는 기능화 층 패드(28)에 적합한 재료의 또 다른 예는 아가로스와 같은 콜로이드 구조를 갖는 것들을 포함하거나; 또는 중합체 메시 구조, 예컨대 젤라틴; 또는 가교결합된 중합체 구조, 예컨대 폴리아크릴아미드 중합체 및 공중합체, 실란 비함유 아크릴아미드(SFA: silane free acrylamide) 또는 SFA의 아지도 분해된(azidolyzed) 버전을 갖는 것들을 포함한다. 적합한 폴리아크릴아미드 중합체의 예는 아크릴아미드 및 아크릴산, 또는 비닐 기를 포함하는 아크릴산으로부터, 또는 [2+2] 광고리화 첨가반응을 형성하는 단량체로부터 합성될 수 있다. 기능화 층 (24, 26) 및/또는 기능화 층 패드(28)에 적합한 재료의 또 다른 예는 아크릴아미드와 아크릴레이트의 혼합 공중합체를 포함한다. 아크릴 단량체(예를 들어, 아크릴아미드, 아크릴레이트 등)를 함유하는 다양한 중합체 구조, 예컨대 덴드리머(예를 들어, 멀티-아암 또는 별모양 중합체), 별형상 또는 별모양-블록 중합체 등을 포함하는 분지형 중합체가 본원에 개시된 예에 이용될 수 있다. 예를 들어, 단량체(예를 들어, 아크릴아미드, 촉매를 함유하는 아크릴아미드 등)는 덴드리머의 분지(아암)에 무작위로 또는 블록으로 혼입될 수 있다.
기능화 층 (24, 26) 및/또는 기능화 층 패드(28)를 위한 겔 재료는 니트록사이드 매개 중합 (NMP), 가역적 부가-단편화 사슬 이동 (RAFT) 중합 등과 같은 임의의 적합한 공중합 공정을 사용하여 형성될 수 있다.
기능화 층 (24, 26) 및/또는 기능화 층 패드(28)의 아래에 놓인 베이스 지지체 (14, 14') 또는 수지 층 (18, 18') 에 대한 부착은 공유 결합을 통해 일 수 있다. 일부 경우에, 밑에 있는 베이스 지지체(14, 14') 또는 수지층(18, 18')은 예를 들어 실란화 또는 플라즈마 애싱을 통해 먼저 활성화될 수 있다. 공유 연결은 다양한 사용 중에 플로우 셀(10)의 수명 전체에 걸쳐 원하는 영역에서 프라이머 세트(들)(29 또는 30, 32)를 유지하는 데 도움이 된다.
각각의 아키텍처는 또한 각각의 기능화 층(24, 26) 및/또는 패드(28)에 부착된 프라이머 세트(들)(29 또는 30, 32)를 포함한다.
프라이머 세트(29)는 순차적인 쌍형성된 말단 서열분석에 사용되는 2개의 상이한 프라이머 (31, 33) 를 포함한다. 예로서, 프라이머 세트 29에는 P5 및 P7 프라이머, P15 및 P7 프라이머, 또는 본 문서에 제시된 PA 프라이머, PB 프라이머, PC 프라이머 및 PD 프라이머의 임의의 조합이 포함될 수 있다. 예를 들어, 프라이머 세트(29)는 임의의 2개의 PA, PB, PC 및 PD 프라이머, 또는 하나의 PA 프라이머와 하나의 PB, PC 또는 프라이머 PD의 임의의 조합, 또는 하나의 PB 프라이머와 하나의 PC 또는 프라이머 PD의 임의의 조합, 또는 하나의 PC 프라이머와 하나의 프라이머 PD의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
P5 및 P7 프라이머들의 예는 시퀀싱을 위해 Illumina Inc.에서 판매되는 시판 플로우 셀의 표면에서, 예를 들어, HiSeq™, HiSeqX™, MiSeq™, MiSeqDX™, MiNISeq™, NextSeq™, NextSeqDX™, NovaSeq™, iSEQ™, Genome Analyzer™, 및 다른 기기 플랫폼에서 사용된다. P5 프라이머 (절단가능한 프라이머로 나타냄) 는 다음과 같다:
P5: 5' → 3'
AATGATACGGCGACCACCGAGAUCTACAC (서열 번호 1)
P7 프라이머(절단 가능한 프라이머로 표시됨)는 다음 중 하나일 수 있다.
P7 #1: 5' → 3'
CAAGCAGAAGACGGCATACGAnAT (서열 번호 2)
P7 #2: 5' → 3'
CAAGCAGAAGACGGCATACnAGAT (서열 번호 3)
여기서 "n"은 각 서열에서 8-옥소구아닌 또는 우라실이다.
P15 프라이머 (절단가능한 프라이머로 나타냄) 는 다음과 같다:
P15: 5' → 3'
AATGATACGGCGACCACCGAGAnCTACAC (서열 번호 4)
여기서 "n"은 알릴-T이다.
상기 언급된 다른 프라이머 (PA-PD) 는 하기를 포함한다:
PA 5' → 3'
GCTGGCACGTCCGAACGCTTCGTTAATCCGTTGAG (서열 번호 5)
cPA (PA') 5' → 3'
CTCAACGGATTAACGAAGCGTTCGGACGTGCCAGC (서열 번호 6)
PB 5' → 3'
CGTCGTCTGCCATGGCGCTTCGGTGGATATGAACT (서열 번호 7)
cPB (PB') 5' → 3'
AGTTCATATCCACCGAAGCGCCATGGCAGACGACG (서열 번호 8)
PC 5' → 3'
ACGGCCGCTAATATCAACGCGTCGAATCCGCAACT (서열 번호 9)
cPC (PC') 5' → 3'
AGTTGCGGATTCGACGCGTTGATATTAGCGGCCGT (서열 번호 10)
PD 5' → 3'
GCCGCGTTACGTTAGCCGGACTATTCGATGCAGC (서열 번호 11)
cPD (PD') 5' → 3'
GCTGCATCGAATAGTCCGGCTAACGTAACGCGGC (서열 번호 12)
PA-PD의 예시 시퀀스에는 표시되지 않았지만, 이들 프라이머 중 임의의 것은 가닥의 임의의 지점에서 우라실, 8-옥소구아닌, 알릴-T 등과 같은 절단 부위를 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, p5, p7 및 P 15 프라이머는 가닥으로부터 절단 부위 (예를 들어, 우라실, 8-옥소구아닌, 알릴-T 등) 를 제거함으로써 절단불가능할 수 있다.
본원에 개시된 프라이머 각각은 또한 프라이머 서열의 5' 말단에 폴리T 서열을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 폴리T 영역은 2개의 T 염기 내지 20개의 T 염기를 포함한다. 구체적인 예로서, 폴리T 영역은 3, 4, 5, 6, 7 또는 10개의 T 염기를 포함할 수 있다.
각 프라이머의 5' 말단은 또한 링커(예를 들어, 도 2b 및 도 2d를 참조하여 설명한 46, 46')를 포함할 수 있다. 기능화 층(24, 26) 및/또는 기능화 층 패드(28)의 표면 기능기에 부착될 수 있는 말단 알킨 기 또는 다른 적합한 말단 기능기를 포함하는 임의의 링커가 사용될 수 있다. 한 예에서, 프라이머는 헥시닐로 종결된다.
프라이머 세트(30, 32)는 한 세트에는 절단 불가능한 제1 프라이머와 절단 가능한 제2 프라이머가 포함되고, 다른 세트에는 절단 가능한 제1 프라이머와 절단 불가능한 제2 프라이머가 포함되어 있다는 점에서 관련되어 있다. 이러한 프라이머 세트 30, 32는 단일 주형 가닥이 증폭되어 두 프라이머 세트 30, 32 및 32에 걸쳐 클러스터링되도록 하고, 또한 세트(30, 32)의 반대편 프라이머에 존재하는 절단 그룹으로 인해 인접한 기능화 층(24, 26)(예를 들어, 도 1E에 도시된 바와 같이)에서 정방향 및 역방향 가닥의 생성을 가능하게 한다. 이들 프라이머 세트(30, 32)의 예는 도 2a 내지 도 2d를 참조하여 논의될 것이다.
도 2a 내지 도 2d는 기능화 층들(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, 및 30D)의 각각은 비절단성 제1 프라이머(34 또는 34') 및 절단성 제2 프라이머(36 또는 36')를 포함하고; 제2 프라이머 세트(32A, 32B, 32C, 및 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, 및 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, 및 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 프라이머임)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 프라이머임).
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 프라이머(34, 40 또는 34', 40')는 P5 및 P7 프라이머(해당 절단 부위 없음) 또는 PA, PD, PC, PD 프라이머의 임의의 조합(예를 들어, PA 및 PB 또는 PA 및 PD 등)과 같이 포획 및/또는 증폭 목적을 위한 범용 서열을 갖는 임의의 프라이머일 수 있다. 일부 예에서, 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 층(24, 26)에 부착하는 링커(46', 46)(도 2b 및 도 2d)에 통합된 각각의 절단 부위(42, 42', 44)를 갖는 P5 및 P7 프라이머 또는 기타 범용 서열 프라이머(예를 들어, 절단 부위가 있는 PA, PB, PC, PD 프라이머)를 포함한다. 적합한 절단 부위(42, 42', 44)의 예는 본원에 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)에 부착된다. 본 명세서에 기재된 바와 같이, 기능화 층 (24, 26) 은 각각의 프라이머 (34, 36 또는 34 ', 36' 또는 38, 40 또는 38', 40') 와 선택적으로 반응할 수 있는 상이한 작용기를 포함할 수 있거나, 동일한 작용기를 포함할 수 있고, 각각의 프라이머 (34, 36 또는 34', 36' 또는 38, 40 또는 38', 40') 가 방법들 중 일부에 기재된 바와 같이 순차적으로 부착될 수 있다.
도 2a 내지 도 2d에는 도시되지 않았지만, 프라이머 세트(30A, 30B, 30C, 30D 또는 32A, 32B, 32C 또는 32D) 중 하나 또는 둘 모두에는 라이브러리 주형 시딩 분자를 포획하기 위한 PX 프라이머도 포함될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 한 예로서, PX는 프라이머 세트(30A, 30B, 30C, 30D)에 포함될 수 있지만 프라이머 세트(32A, 32B, 32C 또는 32D)에는 포함될 수 없다. 다른 예로서, PX는 프라이머 세트(30A, 30B, 30C, 30D) 및 프라이머 세트(32A, 32B, 32C 또는 32D)에 포함될 수 있다. PX 모티프의 밀도는 각 함몰부(20, 20') 내 다클론성을 최소화하기 위해 상대적으로 낮아야 한다.
PX 포획 프라이머는 하기일 수 있다:
PX 5' → 3'
AGGAGGAGGAGGAGGAGGAGGAGG (서열 번호 13)
cPX (PX') 5' → 3'
CCTCCTCCTCCTCCTCCTCCTCCT (서열 번호 14)
도 2a 내지 도 2d는 기능화 층들(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 프라이머(34, 36 또는 34', 36' 및 38, 40 또는 38', 40')의 상이한 구성들을 도시한다.
도 2a에 도시된 예에서, 프라이머 세트(30A 및 32A)의 프라이머(34, 36 및 38, 40)는 예를 들어 링커(46, 46') 없이 기능화 층(24, 26)에 직접 부착된다. 기능화 층(24)은 프라이머(34, 36)의 5' 말단에 있는 말단기를 고정할 수 있는 표면 작용기를 갖는다. 마찬가지로, 기능화 층(26)은 프라이머(38, 40)의 5' 말단에 있는 말단기를 고정할 수 있는 표면 작용기를 갖는다. 기능화 층(24)과 프라이머(34, 36) 사이의 고정화 화학 및 기능화 층(26)과 프라이머(38, 40) 사이의 고정화 화학은 상이하여 프라이머(34, 36 또는 38, 40)가 원하는 기능화 층(24, 26)에 선택적으로 부착되도록 한다. 대안적으로, 프라이머 (34, 36 또는 38, 40) 는 본 명세서에 개시된 방법들 중 일부를 통해 사전 그래프팅되거나 순차적으로 적용될 수 있다.
또한, 도 2a에 도시된 예에서, 절단성 프라이머(36, 38)의 각각의 절단 부위(42, 42')는 프라이머의 서열에 통합된다. 이 예에서, 동일한 유형의 절단 부위(42, 42')가 각각의 프라이머 세트(30A, 32A)의 절단성 프라이머(36, 38)에 사용된다. 예를 들어, 절단 부위(42, 42')은 우라실 염기이고, 절단성 프라이머(36, 38)은 P5U (서열번호 1) 및 P7U (서열 번호 2 또는 3)이다. 우라실 염기 또는 다른 절단 부위는 또한 임의의 PA, PB, PC 및 PD 프라이머에 통합되어 절단성 프라이머(36, 38)를 생성할 수 있다. 이 실시예에서, 올리고뉴클레오티드 쌍 (34, 36) 의 비-절단가능한 프라이머(34)는 P7 (서열 번호 2 또는 3, n 없음), 및 올리고뉴클레오티드 쌍(38, 40)의 비-절단가능한 프라이머(40)는 P5 (서열 번호 1, u 없음)일 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(24) 상에 정방향 주형 가닥이 형성되고 다른 기능화 층(26) 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)에 부착된다. 기능화 층(24, 26)은 각각의 기능기를 포함하고, 각각의 링커(46, 46')의 말단은 각각의 기능기에 공유적으로 부착될 수 있다. 이와 같이, 기능화 층(24)은 프라이머(34', 36')의 5' 말단에 링커(46)를 고정할 수 있는 표면 작용기를 가질 수 있다. 유사하게, 기능화 층(24)은 프라이머(38', 40')의 5' 말단에 링커(46')를 고정시킬 수 있는 표면 작용기를 가질 수 있다. 기능화 층(24) 및 링커(46)에 대한 고정화 화학과 기능화 층(26) 및 링커(46')에 대한 고정화 화학은 프라이머(34, 36 또는 38, 40)가 원하는 기능화 층(24, 26)에 선택적으로 부착되도록 상이할 수 있다. 대안적으로, 프라이머 (34, 36 또는 38, 40) 는 본 명세서에 개시된 방법들 중 일부를 통해 사전 그래프팅되거나 순차적으로 적용될 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. 한 예에서, 스페이서는 6T 내지 10T 스페이서이다. 하기는 말단 알킨 기를 갖는 비핵산 링커를 포함하는 뉴클레오티드의 일부 예이다(여기서 B는 핵염기이고 "올리고"는 프라이머임):
Figure pct00019
Figure pct00020
Figure pct00021
도 2b에 표시된 예에서, 프라이머 34', 38'은 절단 부위 42' 및 동일하거나 다른 링커 46, 46'의 존재 또는 부재를 제외하고 동일한 서열(예: P5)을 갖는다. 프라이머(34')는 비절단성인 반면, 프라이머(38')는 링커(46')에 통합된 절단 부위(42')를 포함한다. 또한 이 예에서, 프라이머 36', 40'은 절단 부위 42 및 동일하거나 다른 링커 46, 46'의 존재 또는 부재를 제외하고 동일한 서열(예: P7)을 갖는다. 프라이머(40')는 비절단성인 반면, 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. 예로서, 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) 상에 정방향 주형 가닥이 형성되고 다른 기능화 층(26) 상에 역방향 가닥이 형성될 수 있게 한다.
상이한 유형들의 절단 부위(42, 44)가 각각의 프라이머 세트(30C, 32C)의 절단성 프라이머(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 프라이머(36, 38)에 사용될 수 있는 상이한 절단 부위(42, 44)의 예는 다음 중 임의의 조합을 포함한다: 인접 디올, 우라실, 알릴 에테르, 디설파이드, 제한 효소 부위, 및 8-옥소구아닌.
도 2d에 도시된 예는, 상이한 유형들의 절단 부위(42, 44)가 각각의 프라이머 세트(30D, 32D)의 절단성 프라이머(36', 38')에 부착된 링커(46, 46')에 사용되는 것을 제외하고는, 도 2b에 도시된 예와 유사하다. 절단성 프라이머(36', 38')에 부착된 각각의 링커(46, 46')에 사용될 수 있는 상이한 절단 부위(42, 44)의 예는 다음 중 임의의 조합을 포함한다: 인접 디올, 우라실, 알릴 에테르, 디설파이드, 제한 효소 부위, 및 8-옥소구아닌.
프라이머 세트 29 또는 프라이머 세트 30, 32를 사용한 실시예 중 어느 하나에서, 기능화 층(들)(24, 26) 및/또는 기능화 층 패드(28)에 프라이머(31, 33 또는 34, 36 및 38, 40 또는 34', 36' 및 38', 40')의 부착은 프라이머 31, 33 또는 34, 36 및 38, 40 또는 34', 36' 및 38', 40'의 주형 특정 부분(동족 주형에 자유롭게 어닐링할 수 있으며 3' 하이드록실 그룹에는 프라이머 확장이 없음)을 남긴다.
상이한 방법들을 이용하여 본 명세서에 개시된 플로우 셀 구조들을 생성할 수 있다. 다양한 방법들이 이제 설명될 것이다.
금속 필름으로 플로우 셀 아키텍처를 제조하는 방법
본 명세서에 개시된 방법의 일부 예는 스퍼터링된 또는 열 증발된 금속 필름을 사용하여, 감광성 재료를 패턴화하는 데 사용되는 마스크를 생성하고, 이는 결국 기능화 층(들) (24, 26) 및/또는 패드(28)를 패턴화하는 데 사용된다. 이들 방법은 일반적으로 간극 영역(22)에 의해 분리된 함몰부 (20, 20') 를 포함하는 투명 기판 위에 금속 재료를 스퍼터링 또는 열적으로 증발시킴으로써, 간극 영역(22) 위에 제1 두께를 갖고 함몰부 (20, 20') 위에 제2 두께를 갖는 금속 필름을 형성하는 단계를 포함하며, 제2 두께는 약 30 nm 이하이고 제1 두께보다 적어도 10 nm 더 얇고; 상기 금속 필름 위에 감광성 재료를 침착시키는 단계; 상기 금속 필름을 이용하여 상기 투명 기판 위에 제1 미리 결정된 영역에서 변경된 감광성 재료를 정의하고 상기 변경된 감광성 재료를 활용하여 상기 제1 미리 결정된 영역 또는 상기 투명 기판 위의 제2 미리 결정된 영역에 상기 제1 미리 결정된 영역에서 또는 기능화 층 패드(28)를 생성하기 위해 상기 투명 기판 (예컨대, 14, 16)을 통해 상기 감광성 재료를 현상하는 단계를 포함한다.
이러한 예시적인 방법에서, 투명 기판은 본 명세서에 기재된 바와 같은 단층 베이스 지지체(14) 또는 다층 구조(16) 중 어느 하나이다. 이들 구조체 (14, 16) 둘 모두는 감광성 재료를 패턴화하는 데 사용되고 핵산 서열분석에 사용되는 광을 투과시킬 수 있다. 다층 구조체(16)가 사용될 수 있지만, 일련의 도면 (3 내지 11) 은 하부 베이스 지지체(17)가 아니라 수지 층(18)을 예시한다.
도 3a 내지 도 3f 내지 도 6a 내지 도 6e의 일련의 도면은 함몰부(20)가 내부에 한정된 다층 구조체(16)의 단층 베이스 지지체(14) 또는 수지 층(18)을 도시한다. 함몰부(20)는 임의의 적절한 기술을 사용하여 단일층 베이스 지지체(14) 또는 수지층(18)에 에칭, 임프린팅 또는 달리 정의될 수 있다. 한 예에서는 나노임프린트 리소그래피가 사용된다. 이 예에서, 작업 스탬프는 재료가 부드러운 동안 단일층 베이스 지지체(14) 또는 수지층(18)에 압착되어 단일층 베이스 지지체(14) 또는 수지층(18)에 작업 스탬프 특징부의 각인을 생성한다. 단일층 베이스 지지체(14) 또는 수지층(18)은 그 후 작업 스탬프를 제자리에 두고 경화될 수 있다.
방사선 경화성 수지 재료를 사용하는 경우, 가시광선 또는 자외선(UV) 방사선과 같은 화학 방사선에 노출시킴으로써 경화를 달성할 수 있으며; 또는 열-경화성 수지 재료가 사용될 때 열에 노출됨으로써, 가능하다. 경화는 중합 및/또는 가교를 촉진할 수 있다. 예를 들어, 경화는 소프트베이크(예컨대, 수지를 증착시키는 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. 이는 단층 베이스 지지체(14) 또는 수지 층(18) 토포그래픽 특징부 (예컨대, 함몰부(20)) 를 생성한다.
도 3a 내지 도 3F 내지 도 6a 내지 도 6e의 일련의 도면에서, 금속 재료는 단층 베이스 지지체(14) 또는 수지 층(18)의 표면 상에 스퍼터 코팅 또는 열 증발된다. 스퍼터링 동안, 금속 재료는 표면에 대해 각도 (예컨대, 45° 또는 60°) 로 침착된다. 이는 들어오는 금속 재료를 가로지르는 함몰부(20)의 영역에 금속 재료가 거의 또는 전혀 증착되지 않는 함몰부(20)에 도자 효과를 생성한다. 따라서, 투명 기판(예를 들어, 단층 베이스 지지체(14) 또는 다층 구조물(16))은 스퍼터링을 통해 회전되어 함몰부(20)의 이러한 영역(들)에 금속 재료를 도입한다. 기판이 회전함에 따라 금속 재료가 간극 영역(22)에 계속해서 적용됨에 따라, 이 공정은 도자 효과로 인해 적어도 부분적으로 간극 영역(22)에 금속 재료를 더 많이 증착하고 함몰부(20)에 금속 재료를 덜 증착한다. 압력은 또한 스퍼터링 동안 조정될 수 있다. 저압 (약 5 mTorr 이하) 은 더 방향성을 스퍼터링하게 하며, 이는 섀도우 효과를 최대화한다. 유사한 효과는 열 증발(예를 들어, 저압 사용)을 통해 달성될 수 있으며, 따라서 이 기술은 스퍼터링 대신에 금속 필름(48)을 생성하는 데 사용될 수 있다. 따라서 스퍼터링이나 열 증발의 결과로 간극 영역(22) 위에 제1 두께 T1을 갖고 함몰부(20) 위에 제2 두께 T2를 갖는 금속 필름(48)(도 3a, 도 4a, 도 5a, 도 6a 참조)이 생성된다. 제2 두께(T2)가 약 30nm 이하이고, 제1 두께(T1)보다 10nm 이상 얇아지도록 스퍼터링 또는 열 증발을 제어한다. 제2 두께(T2)는 더 얇은 부분의 금속 필름(48)을 통해 자외선이 투과될 수 있게 하고, 제1 두께(T1)는 더 두꺼운 부분의 금속 필름(48)을 통해 자외선이 투과하는 것을 차단하기에 충분하다.
언급한 바와 같이, 제2 두께(T2)는 약 30nm 이하이고, 제1 두께(T1)보다 적어도 10nm 더 얇다. 일부 예에서, 제2 T2는 20 nm 이하이다(이는 바람직한 UV 투과율을 제공함). 이와 같이, 일부 경우에, t 2≤ 20 ≤ T1 - 10 nm. 일례에서, 제1 두께(T1)는 약 30nm이고, 제2 두께(T2)는 적어도 10 nm 더 얇다(예를 들어, 20 nm 이하(예를 들어, 8.5 nm, 15 nm 등)). 다른 예로서, t 1= 40 nm 및 T2 = 30 nm; T 1= 15 nm 및 T2 = 5 nm; T 1= 20 nm 및 T2= 10 nm; 및 T1= 25 nm 및 T2 = 15 nm.
금속 필름(48)을 형성하는 데 사용되는 금속 재료는 티타늄, 크롬, 알루미늄, 금, 또는 구리일 수 있다. 일부 예에서, 금속 재료는 적어도 실질적으로 순수(<99% 순수)할 수 있다. 다른 예에서, 금속 필름(48)이 i) 두꺼운 영역에서 감광성 재료 변경에 사용되는 빛 에너지에 대해 불투명(불투명 또는 0.25 미만의 투과율을 가짐)하고 ii) 얇은 영역에서 감광성 재료 변경에 사용되는 빛 에너지에 대해 투명하다면(0.25보다 큰 투과율을 가짐) 나열된 요소의 분자 또는 화합물이 사용될 수 있다. 예를 들어, 열거된 금속 (예를 들어, 산화알루미늄, 산화아연, 이산화티타늄 등) 중 임의의 것의 산화물이 단독으로 또는 열거된 금속과 조합하여 사용될 수 있다. 스퍼터링이나 열 증발의 결과로, 다양한 두께(T1, T2)를 갖는 금속 필름(48)은 도 3a, 도 4a, 도 5a 및 도 6a 각각에 도시된 바와 같이 단층 베이스 지지체(14) 또는 수지층(18) 위에 위치된다.
도 3a 내지 도 3f의 방법에서, 감광성 재료(50)는 포지티브 포토레지스트(52)이고; 상기 포지티브 포토레지스트(52)는 상기 금속 필름(48)에 직접 접촉하여 침착되고; 감광성 재료(50)를 현상하기 위해 금속 필름(48)을 이용하는 것은 투명 기판(14, 16)을 통해 포지티브 포토레지스트(52)를 빛에 노출시키는 단계를 포함하고, 이에 따라 함몰부(20) 위에 놓인 포지티브 포토레지스트(52)의 부분은 가용성이 되고, 간극 영역(22) 위에 놓인 포지티브 포토레지스트(52)의 부분은 불용성 포지티브 포토레지스트(52')를 정의하며; 상기 불용성 포지티브 포토레지스트 (52') 는 변경된 감광성 재료 (50') 이고; 간극 영역들(22)은 제1 미리 결정된 영역(54)이고(변경된 감광성 재료 (50') 가 형성되는 도 3C 참조); 함몰부(20)는 제2 미리 결정된 영역(56) (기능화 층(24)이 형성되는 도 3E 참조) 이다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 포지티브 포토레지스트(52)는 금속 필름(48) 상에 침착된다. 본 명세서에 기재된 임의의 침착 기술이 사용될 수 있다.
적절한 포지티브 포토레지스트의 예는 모두, 가야쿠 어드밴스트 머티어리얼즈, 인코포레이티드로부터 입수가능한 마이크로포지트(MICROPOSIT)® S1800 시리즈 또는 AZ® 1500 시리즈를 포함한다. 적절한 포지티브 포토레지스트(52)의 다른 예는 SPR™-220(듀퐁사제)이다. 포지티브 포토레지스트(52)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(52)의 광에 노출되지 않은 부분들은 현상액에서 불용성이 될 것이다. 포지티브 포토레지스트(52)에 적합한 현상액들의 예에는 수성 알칼리성 용액, 예컨대, 희석된 수산화나트륨, 희석된 수산화칼륨, 또는 무금속이온 유기 TMAH(수산화테트라메틸암모늄)의 수용액이 포함된다.
이 예에서, 금속 필름(48)을 이용하여 감광성 재료(50) (예컨대, 포지티브 포토레지스트(52)) 를 현상하는 것은 포지티브 포토레지스트(52)를 투명 기판 (14, 16)을 통해 광 (예컨대, 자외선) 에 노출시키는 것을 수반한다. 더 두꺼운 금속 필름(48)(두께 T1을 가짐)은 투명 기판(14, 16)을 통해 투과된 빛의 적어도 75%가 더 두꺼운 금속 필름(48, T1)과 일직선으로 위치하는 포지티브 포토레지스트(52)에 도달하는 것을 차단한다. 따라서, 이들 부분은 도 3c에 도시된 바와 같이 불용성 부분(50', 52')이 된다. 대조적으로, UV 광은 더 얇은 금속 필름(48)(두께 T2를 가짐)을 통해 투과할 수 있고, 따라서 함몰부(20) 위에 놓인 포지티브 포토레지스트(52)의 부분이 가용성이 된다. 가용성 부분은 예를 들어 현상액을 사용하여 제거되어 함몰부(20)에 존재하는 더 얇은 금속 필름(48), T2를 드러낸다. 결과적인 구조는 도 ３c에 도시되어 있다.
이어서, 변경된 감광성 재료 (50') (예컨대, 불용성 포지티브 포토레지스트 (52') 가 사용되어 제2 미리 결정된 영역(56)에서 기능화 층(24)을 생성한다. 이는 함몰부(20)로부터 금속 필름(48)을 에칭하는 단계 (도 3D); 상기 기능화 층(24)을 상기 불용성 포지티브 포토레지스트 (52') 및 상기 함몰부(20) 위에 침착시키는 단계 (도 3E); 및 불용성 포지티브 포토레지스트 (52') 및 금속 필름(48) (도 3F)을 제거하는 단계를 포함한다.
함몰부(20)로부터 금속 필름(48)을 건식 에칭하는 것은 BCl3 + Cl2를 이용한 반응성 이온 에칭을 포함할 수 있다. 건식 에칭 공정은 지지체(14) 또는 수지층(18)의 표면이 노출되면 중단될 수 있다. 이 공정은 기능화 층(24)이 형성될 제2 미리 결정된 영역(56)을 노출시킨다. 함몰부(20)로부터 금속 필름(48)을 제거하는 것이 도 3d에 도시되어 있다. 함몰부(20)로부터 금속 필름(48)을 습식 에칭하는 방법도 사용될 수 있다. 알루미늄 금속 필름(48)의 습식식각은 산성 또는 염기성 조건을 이용하여 수행될 수 있으며, 구리 금속 필름(48)의 습식 에칭은 FeCl3 또는 요오드 및 요오드화물 용액을 사용하여 수행될 수 있으며, 금 금속 필름(48)의 습식 에칭은 요오드 및 요오드화물 용액을 사용하여 수행될 수 있으며, 티타늄 금속 필름(48)의 습식 에칭은 H2O2를 사용하여 수행될 수 있다. 이들 예에서, 지지체(14) 또는 수지층(18)은 에칭 공정에 대한 에칭 정지부로서 작용한다.
베이스 지지체(14) 또는 수지 층(18)이 기능화 층(24)에 공유적으로 부착되는 표면 그룹을 포함하지 않는 경우, 베이스 지지체(14) 또는 수지 층(18)은 먼저 예를 들어 실란화 또는 플라즈마 애싱을 통해 활성화될 수 있다. 베이스 지지체(14) 또는 수지층(18)이 기능화 층(24)에 공유적으로 부착되는 표면 그룹을 포함하는 경우, 활성화 공정은 수행되지 않는다.
그 다음, 기능화 층(24)은 불용성 포지티브 포토레지스트(52') 및 함몰부(20) 위에 증착된다. 기능화 층(24)은 본 명세서에 기술된 임의의 겔 물질일 수 있고 임의의 적합한 방법을 사용하여 적용될 수 있다. 침착 후에 경화 공정이 수행될 수 있다. 기능화 층(24)은 함몰부(20)에서 베이스 지지체(14) 또는 수지층(18)에 공유적으로 부착된다. 침착된 기능화 층(24)이 도 3e에 도시되어 있다.
그 후, 불용성 포지티브 포토레지스트(52') 및 금속 필름(48)은 간극 영역(22)으로부터 제거될 수 있다. 불용성 포지티브 포토레지스트(52')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. 리프트 오프 공정은 i) 불용성 포지티브 포토레지스트(52')의 적어도 99% 및 ii) 그 위에 위치하는 기능화 층(24)을 제거한다. 금속 필름(48)은 또한 특정 금속에 적합한 스트리퍼를 사용하여 리프팅될 수 있다. 예로서, 알루미늄 금속 필름(48)은 수산화칼륨(KOH) 또는 수산화나트륨(NaOH)과 같은 적절한 염기를 사용하여 제거될 수 있고, 구리 금속 필름(48)은 FeCl3 또는 요오드와 요오드화물의 혼합물을 사용하여 제거될 수 있다. 각각의 이들 제거 공정 후에, 함몰부(20) 내의 기능화 층(24)은 베이스 지지체(14) 또는 수지 층(18)에 공유적으로 부착되기 때문에 적어도 부분적으로 그대로 유지된다.
도시되지는 않았지만, 이 방법은 프라이머 세트(29)를 기능화 층(24)에 부착하는 단계도 포함한다. 일부 예에서, 프라이머(31, 33)(도 3a 내지 도 3f에는 도시되지 않음)는 기능화 층(24)에 미리 접목될 수 있다. 이러한 예에서, 추가의 프라이머 그래프팅은 수행되지 않는다.
다른 예에서, 프라이머(31, 33)는 기능화 층(24)에 미리 그래프팅되지 않는다. 이러한 예에서, 프라이머(31, 33)는 기능화 층(24)이 적용된 후(예를 들어, 도 3E 또는 도 3F에서) 접목될 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 기법들 각각은 프라이머(들)(31, 33), 물, 완충제, 및 촉매를 포함할 수 있는 프라이머 용액 또는 혼합물을 이용할 수 있다. 임의의 그래프팅 방법을 사용하여, 프라이머(31, 33)는 기능화 층(24)의 반응성 그룹에 부착되고 간극 영역(22)에 대한 친화력이 없다(노출된 경우, 도 3f에 도시됨).
단일 함몰부(20) 및 기능화 층(24)이 도 3f에 도시되어 있지만, 도 3a 내지 도 3f를 참조하여 설명된 방법은 베이스 지지체(14) 또는 수지층(18)의 표면을 가로질러 간극 영역(22)에 의해 분리된 기능화된 함몰부 어레이를 생성하기 위해 수행될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 4a 내지 도 4g의 방법에서, 감광성 재료(50)는 네거티브 포토레지스트(60)이고; 네거티브 포토레지스트(60)는 기능화 층(24)과 직접 접촉하여 증착되고(도 4D 참조); 감광성 재료(50)를 현상하기 위해 금속 필름(48)을 이용하는 것은 투명 기판(14 또는 16)을 통해 네거티브 포토레지스트(60)를 빛에 노출시키는 것을 포함하며, 이에 의해 함몰부(20) 위에 놓인 네거티브 포토레지스트(60)의 부분은 불용성 네거티브 포토레지스트(60')를 정의하고, 간극 영역(22) 위에 놓인 네거티브 포토레지스트(60)는 가용성이 되고; 상기 불용성 네거티브 포토레지스트 (60') 는 변경된 감광성 재료 (50') 이고; 함몰부(20)는 제1 미리 결정된 영역(54)이고(변경된 감광성 재료(50')가 형성된 도 4E 참조); 함몰부(20)는 (또한) 제2 미리 결정된 영역(56)이다(변경된 감광성 재료(50') 및 기능화 층(24)이 형성된 도 4f 참조).
이 예시적인 방법에서, 도 4b 및 도 4c에 도시된 바와 같이, 금속 필름(48) 위에 감광성 재료(50)를 증착하기 전에, 방법은 금속 필름(48)과 직접 접촉하는 보호층(58)을 증착하는 단계; 및 보호층(58)과 직접 접촉하는 기능화 층(24)을 증착하는 단계를 포함한다.
보호층(58)은 핵산 서열분석에 사용되는 화학물질로부터의 분해에 대한 높은 저항성을 갖는 임의의 무기 재료일 수 있으며(따라서 밑에 있는 금속 필름(48)이 노출되는 것을 방지함), 또한 기능화 층(24)에 대한 우수한 접착력을 가지거나 활성화될 수 있다. 일례에서, 보호층(58)은 기능화 층(24)에 부착되는 표면 그룹을 포함하는 무기 재료이다. 이 보호층(58)의 일례는 이산화규소이다. 다른 예에서, 보호층(58)은 기능화 층(24)에 부착되는 표면 그룹을 포함하지 않는 무기 재료이고, 이 방법은 실란화 또는 플라즈마 애싱에 의해 보호층(58)을 활성화하여 기능화 층(24)에 부착할 표면 그룹을 도입하는 단계를 추가로 포함한다. 예를 들어, 보호층(58)은 실란화되어 기능화 층(24)과 반응하는 표면 그룹을 생성할 수 있는 Ta2O5이고; 또는 다면체 올리고머 실세스퀴옥산 기반 수지를 포함하며, 이는 기능화 층(24)과 반응하도록 표면 기를 생성하기 위해 플라즈마 세싱 또는 실란화될 수 있다. 보호층(58)은 임의의 적절한 기술을 사용하여 증착될 수 있으며, 도 4b에 도시된 바와 같이 금속 필름(48)을 코팅한다.
그 다음, 기능화 층(24)은 보호 층(58) 위에 증착된다. 기능화 층(24)은 본 명세서에 기술된 임의의 겔 물질일 수 있고 임의의 적합한 방법을 사용하여 적용될 수 있다. 침착 후에 경화 공정이 수행될 수 있다. 기능화 층(24)은 (고유 또는 생성된 표면 그룹으로 인해) 보호 층(58)에 공유적으로 부착된다. 침착된 기능화 층(24)이 도 4c에 도시되어 있다.
도 4D에 도시된 바와 같이, 네거티브 포토레지스트(60)는 기능화 층(24) 상에 증착된다. 본 명세서에 기재된 임의의 침착 기술이 사용될 수 있다.
적절한 네거티브 포토레지스트(60)의 예는 NR® 시리즈 포토레지스트(Futurrex로부터 입수가능함)를 포함한다. 다른 적절한 네거티브 포토레지스트(54)는 SU-8 시리즈 및 KMPR® 시리즈(모두 Kayaku Advanced Materials, Inc.로부터 입수가능함) 또는 UVN™ 시리즈(DuPont으로부터 입수가능함)를 포함한다. 네거티브 포토레지스트(60)가 사용될 때, 선택적으로 특정 파장들의 광에 노출되어 불용성 네거티브 포토레지스트(60)를 형성하고, 현상액에 노출되어 가용성 부분들(예컨대, 특정 파장의 광에 노출되지 않은 부분들)을 제거한다. 네거티브 포토레지스트(60)에 적합한 현상액들의 예에는 수성 알칼리성 용액, 예컨대, 희석된 수산화나트륨, 희석된 수산화칼륨, 또는 무금속이온 유기 TMAH(수산화테트라메틸암모늄)의 수용액이 포함된다.
이 예에서, 금속 필름(48)을 이용하여 감광성 재료(50) (예컨대, 네거티브 포토레지스트(60)) 를 현상하는 것은 네거티브 포토레지스트(60)를 투명 기판 (14, 16)을 통해 광 (예컨대, 자외선) 에 노출시키는 것을 수반한다. 더 두꺼운 금속 필름(48)(두께 T1을 가짐)은 투명 기판(14, 16)을 통해 투과된 빛의 적어도 75%가 더 두꺼운 금속 필름(48, T1)과 일직선으로 위치하는 네거티브 포토레지스트(60)에 도달하는 것을 차단한다. 이와 같이, 이들 부분은 가용성이 된다. 가용성 부분은 예를 들어 현상액으로 제거되어 간극 영역(22) 위에 기능화 층(24)이 드러난다. 대조적으로, UV 광은 더 얇은 금속 필름(48)(두께 T2를 가짐)을 통해 투과할 수 있으므로 함몰부(20) 위에 놓인 네거티브 포토레지스트(60) 부분은 불용성이 된다. 생성된 구조가 도 4e에 도시되어 있다.
이어서, 변경된 감광성 재료 (50 ') (예컨대, 불용성 네거티브 포토레지스트 (60') 가 사용되어 제1 미리 결정된 영역(54)에서 기능화 층(24)을 생성한다. 이는 간극 영역(22)으로부터 기능화 층(24), 보호층(58) 및 금속 필름(48)을 건식 에칭하는 것을 포함하며; 불용성 네거티브 포토레지스트(60')를 제거하는 단계를 포함한다.
간극 영역(22)으로부터 기능화 층(24) 및 보호층(58)을 제거하기 위해 사용되는 건식 에칭 또는 애싱 공정은 100% O2 플라즈마, 공기 플라즈마, 아르곤 플라즈마 등과 같은 플라즈마로 수행될 수 있다. 이 공정은 또한 금속 필름(48)을 제거하는데 사용된다. 대안적으로, 간극 영역(22)으로부터 금속 필름(48)을 제거하기 위해 사용되는 건식 에칭 공정은 BCl3+Cl2를 이용한 반응성 이온 에칭일 수 있다.
그 후, 불용성 네거티브 포토레지스트(60')의 제거가 수행되어 함몰부(20)의 기능화 층(24)을 노출시킬 수 있다. 불용성 네거티브 포토레지스트(60)가 현상액에서 용해되지 않지만, 제거제에서 용해(적어도 99% 용해)된다. 적합한 제거제는 초음파 처리를 사용하여 또는 아세톤에서, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)계 스트리퍼를 갖는 다이메틸설폭사이드(DMSO)를 포함할 수 있다.
도시되지는 않았지만, 이 방법은 프라이머 세트(29)를 기능화 층(24)에 부착하는 단계도 포함한다. 일부 예에서, 프라이머(31, 33)(도 4a 내지 도 4g에는 도시되지 않음)는 기능화 층(24)에 미리 접목될 수 있다. 이러한 예에서, 추가의 프라이머 그래프팅은 수행되지 않는다.
다른 예에서, 프라이머(31, 33)는 기능화 층(24)에 미리 그래프팅되지 않는다. 이러한 예에서, 프라이머(31, 33)는 기능화 층(24)이 적용되거나 재노출된 후(예를 들어, 도 4c 또는 도 4g에서) 접목될 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 기법들 각각은 프라이머(들)(31, 33), 물, 완충제, 및 촉매를 포함할 수 있는 프라이머 용액 또는 혼합물을 이용할 수 있다. 불용성 네거티브 포토레지스트(60')를 제거한 후 그래프팅을 하면, 프라이머(31, 33)는 함몰부(20)에 있는 기능화 층(24)의 반응성 그룹에 부착되고 간극 영역(22)에 대해서는 친화력이 없다.
단일 함몰부(20) 및 기능화 층(24)이 도 4g에 도시되어 있지만, 도 3a 내지 도 4g를 참조하여 설명된 방법은 베이스 지지체(14) 또는 수지층(18)의 표면을 가로질러 간극 영역(22)에 의해 분리된 기능화된 함몰부 어레이를 생성하기 위해 수행될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 5a 내지 도 5e의 방법에서는, 금속 필름(48) 위에 감광성 물질(50)을 증착하기 전에, 금속 필름(48)과 직접 접촉하는 투명 수지(62)를 증착하는 단계를 더 포함한다. 여기서 수지층(18)으로 사용되는 물질 중 임의의 예가 투명 수지(62)로 사용될 수 있으며, (감광성 물질(50) 패터닝에 사용되는) 빛이 투과될 수 있는 두께로 증착될 수 있다.
투명 수지(62)는 본 명세서에 개시된 임의의 적절한 기술을 사용하여 증착될 수 있다. 일부 증착 기술의 경우, 수지를 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA), 톨루엔, 디메틸 설폭사이드(DMSO), 테트라히드로푸란(THF) 등과 같은 액체 담체에 혼합할 수 있다. 투명 수지(62)는 회전시키거나 증착한 후 경화될 수 있다. 방사선 경화성 수지 재료를 사용하는 경우, 가시광선 또는 자외선(UV) 방사선과 같은 화학 방사선에 노출시킴으로써 경화를 달성할 수 있으며; 또는 열-경화성 수지 재료가 사용될 때 열에 노출됨으로써, 가능하다.
투명 수지(62)는 실란화 또는 플라즈마 애싱을 사용하여 활성화되어 기능화 층(24)과 반응할 수 있는 표면 그룹을 생성할 수 있다.
투명 수지(62)가 생성된 후, 감광성 물질(50)을 증착하고 패터닝한다. 이 예에서, 감광성 재료(50)는 포지티브 포토레지스트(52)이고; 포지티브 포토레지스트(52)는 투명 수지(62)와 직접 접촉하여 증착되고(도 5B); 감광성 재료(50)를 현상하기 위해 금속 필름(48)을 이용하는 것은 투명 기판(14 또는 18)을 통해 포지티브 포토레지스트(52)를 빛에 노출시키는 단계를 포함하고, 이에 따라 함몰부(20) 위에 놓인 포지티브 포토레지스트(52)의 부분은 가용성이 되고, 간극 영역(22) 위에 놓인 포지티브 포토레지스트(52)의 부분은 불용성 포지티브 포토레지스트(52')를 정의하며; 상기 불용성 포지티브 포토레지스트 (52') 는 변경된 감광성 재료 (50') 이고; 간극 영역(22) 위에 놓인 투명 수지(62)의 부분은 제1 미리 결정된 영역(54)(변경된 감광성 재료(50')가 형성된 도 5c 참조)이고; 함몰부(20) 위에 놓인 투명 수지(62)의 부분은 제2 미리 결정된 영역(56)이다(기능화 층(24)이 형성된 도 5d 참조).
이 예에서, 금속 필름(48)을 이용하여 감광성 재료(50) (예컨대, 포지티브 포토레지스트(52)) 를 현상하는 것은 포지티브 포토레지스트(52)를 투명 기판 (14, 16)을 통해 광 (예컨대, 자외선) 에 노출시키는 것을 수반한다. 더 두꺼운 금속 필름(48)(두께 T1을 가짐)은 투명 기판(14, 16)을 통해 투과된 빛의 적어도 75%가 더 두꺼운 금속 필름(48, T1)과 일직선으로 위치하는 포지티브 포토레지스트(52)에 도달하는 것을 차단한다. 따라서, 이들 부분은 도 5c에 도시된 바와 같이 불용성 부분(50', 52')이 된다. 대조적으로, UV 광은 더 얇은 금속 필름(48)(두께 T2를 가짐)을 통해 투과할 수 있고, 따라서 함몰부(20) 위에 놓인 포지티브 포토레지스트(52)의 부분이 가용성이 된다. 가용성 부분들은, 예컨대 현상액으로 제거되어 투명 수지(62)의 일부분을 드러낸다. 이 부분은 제2 미리 결정된 영역(56)이다. 생성된 구조가 도 5c에 도시되어 있다.
이 예시적인 방법에서, 제2 미리 결정된 영역(56)에 기능화 층(이 예에서는 기능화 층 패드(28)(도 5e 참조))을 생성하기 위해 변경된 감광성 재료(50')를 활용하는 것은 다음을 포함한다: 불용성 포지티브 포토레지스트(52') 및 제2 미리 결정된 영역(56) 위에 기능화 층(24)을 증착하는 단계; 불용성 포지티브 포토레지스트(52')를 제거하는 단계.
기능화 층(24)24 불용성 포지티브 포토레지스트 (52') 및 제2 미리 결정된 영역(56) 위에 침착되며, 이는 이 예에서 투명 수지(62)의 노출된 부분이다. 기능화 층(24)은 본 명세서에 기술된 임의의 겔 물질일 수 있고 임의의 적합한 방법을 사용하여 적용될 수 있다. 침착 후에 경화 공정이 수행될 수 있다. 기능화 층(24)은 투명 수지(62)에 공유적으로 부착된다. 증착된 기능화 층(24)이 도 5d에 도시되어 있다.
그 다음, 불용성 포지티브 포토레지스트(52')가 제거될 수 있다. 불용성 포지티브 포토레지스트(52')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. 리프트 오프 공정은 i) 불용성 포지티브 포토레지스트(52')의 적어도 99% 및 ii) 그 위에 위치하는 기능화 층(24)을 제거한다. 포토레지스트 제거 후, (투명 수지(62)의) 간극 영역(22')에 의해 분리된 기능화 층 패드(28)가 형성된다.
도시되지는 않았지만, 이 방법은 프라이머 세트(29)를 기능화 층 패드(28)에 부착하는 단계도 포함한다. 일부 예에서, 프라이머(31, 33)(도 5a 내지 도 5e에는 도시되지 않음)는 기능화 층(24)에, 따라서 기능화 층 패드(28)에 사전 접목될 수 있다. 이러한 예에서, 추가의 프라이머 그래프팅은 수행되지 않는다.
다른 예에서, 프라이머(31, 33)는 기능화 층(24)에 미리 그래프팅되지 않는다. 이러한 예에서, 프라이머(31, 33)는 기능화 층(24)이 적용된 후(예를 들어, 도 5d에서) 또는 기능화 층 패드(28)가 형성된 후에(예를 들어, 도 5e에서) 접목될 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 기법들 각각은 프라이머(들)(31, 33), 물, 완충제, 및 촉매를 포함할 수 있는 프라이머 용액 또는 혼합물을 이용할 수 있다. 프라이머(31, 33)가 기능화 층 패드(28)에 부착될 때(도 5e), 프라이머(31, 33)는 기능화 층 패드(28)의 반응성 그룹에 부착되고 간극 영역(22')에 대한 친화력이 없다.
단일 기능화 층 패드(28)가 도 5E에 도시되어 있지만, 도 5a 내지 도 5e를 참조하여 설명된 방법은 기능화 층 패드(28)의 어레이를 생성하기 위해 수행될 수 있다는 것을 이해해야 한다(예를 들어, 도 1d 참조)(베이스 지지체(14) 또는 수지층(18)의 표면을 가로질러 간극 영역(22')에 의해 분리됨).
도 6a 내지 도 6e에 도시된 방법은 보호 층 (58') 및 광 경화성 수지(64)의 예를 사용한다. 이 예에서, 광 경화성 수지(64)는 감광성 재료(50)이다.
도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같이, 금속 필름(48) 위에 감광성 재료(50)를 증착하기 전에, 방법은 금속 필름(48)과 직접 접촉하는 보호층(58')을 증착하는 단계를 더 포함한다. 이 예에서, 보호층(58')은 핵산 시퀀싱에 사용되는 화학물질로부터의 분해에 대한 높은 저항성을 갖고(따라서 밑에 있는 금속 필름(48)이 노출되는 것을 방지함) 기능화 층(24)에 대한 접착력이 좋지 않은 임의의 무기 물질일 수 있다. 보호층(58')의 예로는 오산화탄탈륨(Ta2O5) 또는 다른 적합한 산화탄탈륨, FOTS(플루오로옥타트리클로로실란), 폴리에틸렌 글리콜 등이 포함된다.
이 예시적인 방법에서, 감광성 재료(50)는 광 경화성 수지(64)이고; 광 경화성 수지(64)는 보호층(58')과 직접 접촉하여 증착되고; 감광성 재료(50)를 현상하기 위해 금속 필름(48)을 이용하는 것은 광 경화성 수지(64)를 투명 기판(14, 16)을 통해 빛에 노출시키는 것을 포함하고, 이에 의해 함몰부(20) 위에 놓인 광 경화성 수지(64)의 부분은 경화되고, 간극 영역(22) 위에 놓인 광 경화성 수지(64)의 부분은 경화되지 않은 채로 유지되며; 이 방법은 광 경화성 수지(64)의 경화되지 않은 부분을 제거하여 간극 영역(22)에서 보호층(58')을 노출시키는 단계를 추가로 포함한다.
광 경화성 수지(64)는 화학 방사선으로 경화될 수 있고 기능화 층(24)에 부착되는 표면 그룹을 포함하거나 포함하도록 활성화될 수 있는 임의의 수지 재료이다. 일 예에서, 광 경화성 수지(64)는 다면체 올리고머성 실세스퀴옥산 기반 수지이며, 이는 플라즈마 애싱되거나 실란화되어 기능화 층(24)과 반응하는 표면 그룹을 생성할 수 있다.
이 예에서, 감광성 재료(50)를 현상하기 위해 금속 필름(48)을 이용하는 것은 광 경화성 수지(64)를 투명 기판(14, 16)을 통해 빛(예를 들어, 자외선)에 노출시키는 것을 포함한다. 더 두꺼운 금속 필름(48)(두께 T1을 가짐)은 투명 기판(14, 16)을 통해 투과된 광의 적어도 75%를 더 두꺼운 금속 필름(48, T1)과 직접 일렬로 위치하는 광 경화성 수지(64)에 도달하는 것을 차단한다. 이와 같이, 이들 부분은 경화되지 않고 제거가능하다. 대조적으로, UV 광은 더 얇은 금속 필름(48)(두께 T2를 가짐)을 투과할 수 있고, 이에 따라 함몰부(20) 위에 놓인 광 경화성 수지(64)의 부분이 경화된다(도 6d의 64'에 도시됨). 미경화 부분은 예컨대 세척 공정으로 제거되어 보호 층 (58') 의 부분을 드러낸다. 생성된 구조가 도 6d에 도시되어 있다.
이 예시적인 방법에서, 제1 미리 결정된 영역(54)에서 기능화 층(24)을 생성하기 위해 변경된 감광성 재료(50')(이 예에서는 광 경화성 수지(64))를 활용하는 것은 기능화 층(24)을 증착하는 것을 포함하고, 이에 따라 기능화 층(24)은 광 경화성 수지(64)의 경화된 부분(64')에 부착되고 간극 영역(22)의 보호층(58')에는 부착되지 않는다.
기능화 층(24)은 임의의 적합한 방법을 사용하여 침착된다. 이 예에서, 기능화 층(24)은 경화된 부분(64')에 공유적으로 부착되고 노출된 보호 층(58')에 대한 친화력이 없다. 침착 후에 경화 공정이 수행될 수 있다. 침착된 기능화 층(24)이 도 6e에 도시되어 있다.
이 방법은 그 위에 기능화 층(24)을 갖는 돌출부(광 경화성 수지(64)의 경화부(64'))를 갖는 플로우 셀(10)의 예를 형성한다. 보호층(58')의 노출된 부분은 인접한 기능화 층(24)을 분리하는 간극 영역(22)으로서 기능한다.
도시되지는 않았지만, 이 방법은 프라이머 세트(29)를 기능화 층(24)에 부착하는 단계도 포함한다. 일부 예에서, 프라이머(31, 33)(도 6a 내지 도 6e에는 도시되지 않음)는 기능화 층(24)에 미리 접목될 수 있다. 이러한 예에서, 추가의 프라이머 그래프팅은 수행되지 않는다.
다른 예에서, 프라이머(31, 33)는 기능화 층(24)에 미리 그래프팅되지 않는다. 이러한 예에서, 프라이머(31, 33)는 기능화 층(24)이 적용된 후(예를 들어, 도 6e에서) 접목될 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 기법들 각각은 프라이머(들)(31, 33), 물, 완충제, 및 촉매를 포함할 수 있는 프라이머 용액 또는 혼합물을 이용할 수 있다. 프라이머(31, 33)가 기능화층 패드(28)에 부착될 때, 프라이머(31, 33)는 기능화층(24)의 반응기에 부착되고, 보호층(58')에 대한 친화력이 없다.
기능화 층(24)을 지지하는 하나의 돌출부가 도 6E에 도시되어 있지만, 도 6a 내지 도 6e를 참조하여 설명된 방법은 각각의 기능화 층(24)을 지지하는 돌출부 어레이를 생성하기 위해 수행될 수 있다는 것이 이해되어야 한다(베이스 지지체(14) 또는 수지층(18)의 표면을 가로질러 보호층(58')의 노출된 부분에 의해 분리됨).
도 8a 내지 도 8i/도 8j 내지 도 11a 내지 도 11e의 일련의 도면은 내부에 함몰부(20')가 정의된 단층 베이스 지지체(14) 또는 다층 구조물(16)의 수지층(18)을 도시한다. 함몰부(20)는 임의의 적절한 기술을 사용하여 단일층 베이스 지지체(14) 또는 수지층(18)에 에칭, 임프린팅 또는 달리 정의될 수 있다. 도 7은 다층 구조체(16)의 단일층 베이스 지지체(14) 또는 수지층(18)에 정의된 다중 깊이 함몰부(20')의 예를 도시한다. 다중 깊이 함몰부(20')는 깊은 부분(66)과 계단 부분(70)에 의해 정의된 얕은 부분(68)을 포함한다.
도 8a 내지 도 8i/도 8j 내지 도 11a 내지 도 11e에 도시된 각각의 예시 방법에서는, 단층 기재 지지체(14) 또는 수지층(18)의 표면에 금속 재료를 스퍼터 코팅하거나 열 증발시키는 방법이다. 스퍼터링 동안, 금속 재료는 표면에 대해 각도 (예컨대, 45° 또는 60°) 로 침착된다. 이는 유입 금속 재료를 가로지르는 함몰부 (20') 의 영역에 금속 재료가 덜 침착되거나 또는 전혀 침착되지 않는 함몰부 (20') 에 섀도우 효과를 생성한다. 따라서, 투명 기판(예를 들어, 단층 기부 지지체(14) 또는 다층 구조물(16))은 스퍼터링을 통해 회전되어 다중 깊이 함몰부(20')의 이들 영역(들)에 금속 재료를 도입한다. 기판이 회전함에 따라 금속 재료가 간극 영역(22)에 계속 적용됨에 따라, 이 공정은 간극 영역(22)에 더 많은 금속 재료를 증착하고 함몰부(20')에 더 적은 금속 재료를 증착한다. 유사한 효과가 열 증발을 사용하여 달성될 수 있다. 효과를 최대화하기 위해 양쪽 공정에서 저압이 사용될 수 있다. 따라서 스퍼터링이나 열 증발의 결과로, 금속 필름(48)(도 8a, 도 9a, 도 10a 및 도 11a 참조)이 생성되며, 함몰부(20')의 깊은 부분(66)의 표면(72) 위에 제2 두께(T2)를 갖는 간극 영역(22) 위의 제1 두께(T1), 및 함몰부(20')의 얕은 부분(68)의 표면(74) 위의 제3 두께(T3)를 갖는다. 따라서, 8 내지 11의 일련의 도면에서, 각각의 함몰부는 깊은 부분(66) 및 깊은 부분(66)에 인접한 얕은 부분(68)을 포함하는 다중 깊이 함몰부(20')이고; 금속 필름(48)은 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 깊은 부분(66)과 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68) 위에 생성되고; 각 다중 깊이 함몰부(20')의 깊은 부분(66) 위의 금속 필름(48)은 제2 두께(T2)(약 30nm 이하이고 제1 두께(T1)보다 적어도 10nm 더 얇음)를 갖고; 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68) 위의 금속 필름(48)은 제1 두께보다 작고 제2 두께(T2)보다 큰 제3 두께(T3)를 갖는다. 제2 두께(T2)는 더 얇은 부분의 금속 필름(48)을 통해 자외선이 투과될 수 있게 하고, 제1 두께(T1) 및 제3 두께(T3)는 더 두꺼운 부분의 금속 필름(48)을 통해 자외선이 투과하는 것을 차단하기에 충분하다.
본 명세서에 개시된 임의의 금속 재료가 사용될 수 있다. 도 8a, 도 9a, 도 10a 및 도 11a 각각에 도시된 바와 같이, 스퍼터링 또는 열 증발에 의해 다양한 두께(T1, T2, T3)를 갖는 금속 필름(48)이 단층 베이스 지지체(14) 또는 수지층(18)의 다중 깊이 함몰부(20') 위에 위치하게 된다.
본 방법의 두 가지 예가 도 8의 시리즈에 나타나 있다. 한 가지 방법이 도 8a 내지 도 8i에 도시되어 있다. 다른 방법이 도 8a 내지 도 8F 및 도 8J 내지 도 8n에 나타나 있다.
도 8 시리즈에 도시된 방법의 초기에, 베이스 지지체(14) 또는 수지층(18)이 기능화 층(24)에 공유적으로 부착되는 표면 그룹을 포함하지 않는 경우, 베이스 지지체(14) 또는 수지층(18)은 먼저, 예를 들어 실란화 또는 플라즈마 애싱을 통해 활성화될 수 있다. 베이스 지지체(14) 또는 수지층(18)이 기능화 층(24)에 공유적으로 부착되는 표면 그룹을 포함하는 경우, 활성화 공정은 수행되지 않는다.
도 8a 내지 도 8n의 방법에서, 감광성 재료(50)는 포지티브 포토레지스트(52)이고; 상기 포지티브 포토레지스트(52)는 상기 금속 필름(48)에 직접 접촉하여 침착되고; 감광성 재료(50)를 현상하기 위해 금속 필름(48)을 이용하는 것은 투명 기판(14, 16)을 통해 포지티브 포토레지스트(52)를 빛에 노출시키는 것을 포함하고, 이에 따라 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 깊은 부분(66) 위에 놓인 포지티브 포토레지스트(52)의 부분은 가용성이 되고, 얕은 부분(68) 위에 놓이고 간극 영역(22) 위에 놓인 포지티브 포토레지스트(52)의 부분은 불용성 포지티브 포토레지스트(52')를 정의한다. 상기 불용성 포지티브 포토레지스트 (52') 는 변경된 감광성 재료 (50') 이고; 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68)과 간극 영역(22)은 제1 미리 결정된 영역(54)(변경된 감광성 재료(50')가 형성된 도 8c 참조)이고; 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 깊은 부분(66)은 제2 미리 결정된 영역(56)이다(기능화 층(24)이 형성된 도 8f 참조).
도 8b에 도시된 바와 같이, 포지티브 포토레지스트(52)는 금속 필름(48) 상에 침착된다. 본 명세서에 기재된 임의의 포지티브 포토레지스트(52) alc 임의의 침착 기술이 이 예에서 사용될 수 있다.
이 예에서, 금속 필름(48)을 이용하여 감광성 재료(50) (예컨대, 포지티브 포토레지스트(52)) 를 현상하는 것은 포지티브 포토레지스트(52)를 투명 기판 (14, 16)을 통해 광 (예컨대, 자외선) 에 노출시키는 것을 수반한다. 금속 필름(48)의 더 두꺼운 부분(두께 T1 또는 두께 T3을 가짐)은 투명 기판(14, 16)을 통해 투과된 광의 적어도 75%를 더 두꺼운 금속 필름(48, T1, T3)과 일직선으로 배치된 포지티브 포토레지스트(52)에 도달하는 것을 차단한다. 따라서, 이들 부분은 도 8c에 도시된 바와 같이 불용성 부분(50', 52')이 된다. 대조적으로, UV 광은 더 얇은 금속 필름(48)(두께 T2를 가짐)을 통해 투과할 수 있고, 따라서 함몰부(20')의 깊은 부분(66) 위에 놓인 포지티브 포토레지스트(52)의 부분이 가용성이 된다. 가용성 부분은 예를 들어 현상액을 사용하여 제거되어 함몰부(20')에 존재하는 더 얇은 금속 필름(48, T2)를 드러낸다. 생성된 구조가 도 8c에 도시되어 있다.
이어서, 변경된 감광성 재료 (50') (예컨대, 불용성 포지티브 포토레지스트 (52') 가 사용되어 제2 미리 결정된 영역(56)에서 기능화 층(24)을 생성한다. 여기에는 각 다중 깊이 함몰부(20')의 깊은 부분(66)으로부터 금속 필름(48)을 에칭하는 단계(도 8D); 및 불용성 포지티브 포토레지스트(52') 및 각 함몰부(20')의 깊은 부분(66) 위에 기능화 층(24)을 증착하는 단계(도 8e)가 포함된다.
금속 필름(48)은 건식 또는 습식 에칭을 사용하여 깊은 부분(66)의 표면(72)에서 제거될 수 있다. 깊은 부분(66)으로부터 금속 필름(48)의 건식 에칭은 BCl3 + Cl2를 이용한 반응성 이온 에칭을 포함할 수 있다. 건식 에칭 공정은 지지체(14) 또는 수지층(18)의 표면이 노출되면 중단될 수 있다. 알루미늄 금속 필름(48)의 습식 식각은 산성 또는 염기성 조건을 사용하여 수행할 수 있으며, 구리 금속 필름(48)의 습식 식각은 FeCl3 또는 요오드 및 요오드화물 용액을 사용하여 수행할 수 있다. 이들 예에서, 지지체(14) 또는 층(18)은 에칭 공정에 대한 에칭 정지부로서 작용한다. 에칭 공정은 깊은 부분(66)에 위치한 지지체(14) 또는 층(18)의 표면(72)을 노출시킨다. 이 예에서, 표면(72)은 기능화 층(24)이 형성될 제2 미리 결정된 영역(56)이다. 깊은 부분(66)으로부터 금속 필름(48)을 제거하는 것이 도 8d에 도시되어 있다.
그 다음, 기능화 층(24)은 불용성 포지티브 포토레지스트(52') 및 함몰부(20')의 깊은 부분(66) 위에 증착된다. 기능화 층(24)은 본 명세서에 기술된 임의의 겔 물질일 수 있고 임의의 적합한 방법을 사용하여 적용될 수 있다. 침착 후에 경화 공정이 수행될 수 있다. 기능화 층(24)은 함몰부(20')의 깊은 부분(66)에서 베이스 지지체(14) 또는 수지층(18)에 공유적으로 부착된다. 증착된 기능화 층(24)이 도 8e에 도시되어 있다.
도 8a 내지 도 8i에 도시된 예시적인 방법에서, 방법은 불용성 포지티브 포토레지스트(52')를 제거하여 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68) 위와 간극 영역(22) 위의 금속 필름(48)을 노출시키는 단계(도 8f); 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68)과 간극 영역(22)으로부터 금속 필름(48)을 습식 에칭하는 단계(도 8g); 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68) 위와 간극 영역(22) 위에 제2 기능화 층(26)을 증착하는 단계(도 8h); 및 간극 영역(22)으로부터 제2 기능화 층(26)을 연마하는 단계(도 8i)를 포함한다.
불용성 포지티브 포토레지스트(52')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. 리프트 오프 공정은 도 8f에 도시된 바와 같이 i) 불용성 포지티브 포토레지스트(52')의 적어도 99% 및 ii) 그 위에 위치한 기능화 층(24)을 제거한다.
이 예에서, 본 명세서에 기재된 습식 에칭 공정들 중 임의의 것이 금속 필름(48)을 제거하는 데 사용될 수 있다. 이는 얕은 부분(68)에서 지지체(14) 또는 수지층(18)의 표면(74)을 노출시키고 또한 간극 영역(22)을 노출시킨다. 이는 도 8g에 도시되어 있다.
도 8h에 도시된 바와 같이, 제2 기능화 층(26)은 지지체(14)의 표면(74) 위에 또는 얕은 부분(68)에서 수지 층(18) 위에 그리고 또한 간극 영역(22) 위에 적용될 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.
도 8i에서, 간극 영역(22) 위에 위치된 제2 기능화 층(26)은 예를 들어 연마 공정을 사용하여 제거된다. 연마 공정은 이 영역들(22)에서 하부 기판(예: 14 또는 18)에 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, 연마 입자를 포함하지 않는 용액을 사용하여 연마를 수행할 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. 예로서, 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 8a 내지 도 8f 및 도 8j 내지 8n에 도시된 예시적인 방법에서, 이 방법은 불용성 포지티브 포토레지스트(52')를 제거하여, 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68) 위와 간극 영역(22) 위의 금속 필름(48)을 노출시키는 단계(도 8f); 각 다중 깊이 함몰부(20')의 깊은 부분(66) 위에 불용성 네거티브 포토레지스트(60')를 형성하기 위해 네거티브 포토레지스트(60)를 패터닝하는 단계(도 8J); 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68)과 간극 영역(22)으로부터 금속 필름(48)을 습식 에칭하는 단계; 불용성 네거티브 포토레지스트(60'), 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68) 및 간극 영역(22) 위에 제2 기능화 층(26)을 증착하는 단계(도 8l); 불용성 네거티브 포토레지스트 (60') 를 제거하여, 기능화 층(24) (도 8 m)을 노출시키는 단계; 및 간극 영역(22)으로부터 제2 기능화 층(26)을 제거하는 단계(도 8n)를 포함한다.
상기와 같이, 불용성 포지티브 포토레지스트(52')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. 리프트 오프 공정은 도 8f에 도시된 바와 같이 i) 불용성 포지티브 포토레지스트(52')의 적어도 99% 및 ii) 그 위에 위치한 기능화 층(24)을 제거한다.
그 후, 네거티브 포토레지스트(60)는 기능화 층(24) 및 금속 층(48)(도 8a 내지 도 8f 또는 도 8j 내지 8n에는 도시되지 않음) 상에 증착된다. 본 명세서에 기재된 임의의 침착 기술이 사용될 수 있다. 이 예에서, 네거티브 포토레지스트(60)는 투명 기판(14, 16)을 통해 빛(예를 들어, 자외선)에 노출된다. 더 두꺼운 금속 필름(48)(두께 T1 및 두께 T3을 가짐)은 투명 기판(14, 16)을 통해 투과된 빛의 적어도 75%를 더 두꺼운 금속 필름(48, T1, T3)과 일렬로 위치하는 네거티브 포토레지스트(60)에 도달하는 것을 차단한다. 이와 같이, 이들 부분은 가용성이 된다. 용해성 부분은 예를 들어 현상액으로 제거되어 얕은 부분(68)과 간극 영역(22)의 표면(74) 위의 금속 필름(48)을 드러낸다. 대조적으로, UV 광은 더 얇은 금속 필름(48)(두께 T2를 가짐)을 통해 투과할 수 있고, 따라서 함몰부(20')의 깊은 부분(66) 위에 놓인 네거티브 포토레지스트(60) 부분은 불용성이 된다. 깊은 부분(66)에 불용성 네거티브 포토레지스트(60')를 포함하는 결과적인 구조가 도 8j에 도시되어 있다.
이 예에서, 본 명세서에 기재된 습식 에칭 공정들 중 임의의 것이 금속 필름(48)을 제거하는 데 사용될 수 있다. 이는 얕은 부분(68)에서 지지체(14) 또는 수지층(18)의 표면(74)을 노출시키고 또한 간극 영역(22)을 노출시킨다. 불용성 네거티브 포토레지스트 (60') 는 이 공정 동안 온전하게 유지된다. 이는 도 8K에 도시되어 있다.
도 8l에 도시된 바와 같이, 제2 기능화 층(26)은 지지체(14)의 표면(74) 위에 또는 얕은 부분(68)에서 수지 층(18) 위에 그리고 또한 간극 영역(22) 위에 적용될 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, 제2 기능화 층(26)은 또한 불용성 네거티브 포토레지스트(60')(기능화 층(24) 위에 놓임) 위에 적용된다.
이어서, 도 8m에 도시된 바와 같이, 불용성 네거티브 포토레지스트(60')의 제거를 수행하여 함몰부(20')의 깊은 부분(66)에 있는 기능화 층(24)을 노출시킬 수 있다. 불용성 네거티브 포토레지스트(60)가 현상액에서 용해되지 않지만, 제거제에서 용해(적어도 99% 용해)된다. 적합한 제거제는 초음파 처리를 사용하여 또는 아세톤에서, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)계 스트리퍼를 갖는 다이메틸설폭사이드(DMSO)를 포함할 수 있다.
그 다음, 제2 기능화 층(26)은 예를 들어 도 8i를 참조하여 설명된 바와 같은 연마를 사용하여 간극 영역(22)으로부터 제거된다. 결과 구조는 도 8n에 표시된다.
도시되지는 않았지만, 도 8 시리즈에 도시된 방법은 또한 각각의 프라이머 세트(30, 32)를 기능화 층(24, 26)에 부착하는 것을 포함한다. 일부 예에서, 프라이머(34, 36 또는 34', 36')(도 8a 내지 도 8n에는 도시되지 않음)는 기능화 층(24)에 미리 접목될 수 있다. 유사하게, 프라이머(38, 40 또는 38', 40')(도 8a 내지 도 8n에는 도시되지 않음)가 기능화 층(26)에 미리 접목될 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. 이러한 예에서, 프라이머(34, 36 또는 34', 36')는 기능화 층(24)이 적용된 후에 접목될 수 있다(예를 들어, 도 8e). 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, i) 기능화 층(26)이 프라이머(38, 40 또는 38', 40')를 부착하기 위해(기능화 층(24)과 다른 기능기)(기능화 층(24)이 노출된 예에서)을 갖거나, ii) 기능화 층(24)의 임의의 미반응 작용기는 예를 들어 아민으로의 스타우딩거 환원 또는 헥신산과 같은 수동 분자와의 추가 클릭 반응을 사용하여 켄칭되었거나(기능화 층(24)이 노출되는 예에서), iii) 불용성 네거티브 포토레지스트(60')는 여전히 제자리에 있는(도 8l) 한, 프라이머(38, 40 또는 38', 40')는 제2 기능화 층(26)이 적용된 후에 접목될 수 있다(예를 들어, 도 8h 또는 도 8l에서).
방법 동안 이식이 수행될 때, 본 명세서에 기재된 이식 기술들 중 임의의 것을 이용하여 이식이 달성될 수 있다.
기능화 층(24, 26)의 단일 세트가 도 8i 및 도 8n에 도시되어 있지만, 도 8a 내지 도 8n을 참조하여 설명된 방법은 함몰부(20')(그 안에 기능화 층(24, 26)을 가짐)의 어레이를 생성하기 위해 수행될 수 있다는 것을 이해해야 한다(다층 구조물(16)의 지지체(14) 또는 수지층(18)의 표면을 가로지르는 간극 영역(22)에 의해 분리됨).
다층 함몰부 (20') 를 수반하는 다른 방법이 도 9a 내지 도 9i에 도시되어 있다. 도 9 시리즈에 도시된 방법의 초기에, 베이스 지지체(14) 또는 수지층(18)이 기능화 층(24)에 공유적으로 부착되는 표면 그룹을 포함하지 않는 경우, 베이스 지지체(14) 또는 수지층(18)은 먼저, 예를 들어 실란화 또는 플라즈마 애싱을 통해 활성화될 수 있다. 베이스 지지체(14) 또는 수지층(18)이 기능화 층(24)에 공유적으로 부착되는 표면 그룹을 포함하는 경우, 활성화 공정은 수행되지 않는다.
도 9a 내지 도 9i에 도시된 예시적인 방법에서, 감광성 재료(50)는 네거티브 포토레지스트(60)이고; 네거티브 포토레지스트(60)는 금속 필름(48)과 직접 접촉하여 증착되고; 감광성 재료(50)를 현상하기 위해 금속 필름(48)을 이용하는 것은 투명 기판(예를 들어, 단층 기판(14) 또는 다층 구조(16))을 통해 네거티브 포토레지스트(60)를 빛에 노출시키는 것을 포함하며, 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 깊은 부분(66) 위에 놓인 네거티브 포토레지스트(60)의 부분은 불용성 네거티브 포토레지스트(60')를 정의하고, 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68) 위에 놓이고 간극 영역(22) 위에 놓인 네거티브 포토레지스트(60)의 부분이 가용성이 되고; 상기 불용성 네거티브 포토레지스트 (60') 는 변경된 감광성 재료 (50') 이고; 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 깊은 부분(66)은 제1 미리 결정된 영역(54)(변경된 감광성 재료(50')가 형성되는 곳)이고; 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68)은 제2 미리 결정된 영역(56)(제1 기능화 층(24)이 형성된 곳)이다.
도 9b에 도시된 바와 같이, 금속 필름(48) 상에 네거티브 포토레지스트(60)를 증착한다. 본 명세서에 기재된 임의의 네거티브 포토레지스트(60) 및 임의의 침착 기술이 이 예에서 사용될 수 있다.
이 예에서, 금속 필름(48)을 이용하여 감광성 재료(50) (예컨대, 네거티브 포토레지스트(60)) 를 현상하는 것은 네거티브 포토레지스트(60)를 투명 기판 (14, 16)을 통해 광 (예컨대, 자외선) 에 노출시키는 것을 수반한다. 더 두꺼운 금속 필름(48)(두께 T1 및 T3을 가짐)은 투명 기판(14, 16)을 통해 투과된 빛의 적어도 75%가 더 두꺼운 금속 필름(48, T1 및 T3)과 일직선으로 위치하는 네거티브 포토레지스트(60)에 도달하는 것을 차단한다. 이와 같이, 이들 부분은 가용성이 된다. 가용성 부분은 예를 들어 현상액으로 제거되어 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68) 위에 놓이고 간극 영역(22) 위에 놓인 금속 필름(48)을 드러낸다. 대조적으로, UV 광은 더 얇은 금속 필름(48)(두께 T2를 가짐)을 통해 투과할 수 있고, 따라서 함몰부(20')의 깊은 부분(66) 위에 놓인 네거티브 포토레지스트(60) 부분은 불용성이 된다. 결과 구조는 도 9c에 도시되어 있다.
이어서, 변경된 감광성 재료 (50') (예컨대, 불용성 네거티브 포토레지스트 (60') 가 사용되어 제2 미리 결정된 영역(56)에서 기능화 층(24)을 생성한다. 이는 각 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68)과 간극 영역(22)으로부터 금속 필름(48)을 에칭하는 단계; 및 불용성 네거티브 포토레지스트(60'), 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68) 및 간극 영역(22) 위에 기능화 층(24)을 증착하는 단계를 포함한다.
금속 필름(48)은 건식 또는 습식 에칭을 사용하여 얕은 부분(68)의 표면(74) 및 간극 영역(22)으로부터 제거될 수 있다. 얕은 부분(68)과 간극 영역(22)으로부터의 금속 필름(48)의 건식 에칭은 BCl3 + Cl2를 이용한 반응성 이온 에칭을 포함할 수 있다. 건식 에칭 공정은 지지체(14) 또는 수지층(18)의 표면이 노출되면 중단될 수 있다. 알루미늄 금속 필름(48)의 습식 식각은 산성 또는 염기성 조건을 사용하여 수행할 수 있으며, 구리 금속 필름(48)의 습식 식각은 FeCl3 또는 요오드 및 요오드화물 용액을 사용하여 수행할 수 있다. 이들 예에서, 지지체(14) 또는 층(18)은 에칭 공정에 대한 에칭 정지부로서 작용한다. 에칭 공정은 얕은 부분(68)에 위치하는 지지체(14) 또는 층(18)의 표면(74)을 노출시키고 또한 간극 영역(22)을 노출시킨다. 이 예에서, 표면(74)은 기능화 층(24)이 형성될 제2 미리 결정된 영역(56)이다. 얕은 부분(68)의 표면(74)과 간극 영역(22)으로부터 금속 필름(48)을 제거하는 것이 도 9d에 도시되어 있다.
그 다음, 기능화 층(24)은 불용성 네거티브 포토레지스트(60'), 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68) 및 간극 영역(22) 위에 증착된다. 기능화 층(24)은 본 명세서에 기술된 임의의 겔 물질일 수 있고 임의의 적합한 방법을 사용하여 적용될 수 있다. 침착 후에 경화 공정이 수행될 수 있다. 기능화 층(24)은 함몰부(20')의 얕은 부분(68) 및 간극 영역(22)에서 베이스 지지체(14) 또는 수지층(18)에 공유적으로 부착된다. 증착된 기능화 층(24)이 도 9e에 도시되어 있다.
도 9a 내지 도 9i에 도시된 예시적인 방법에서는, 불용성 네거티브 포토레지스트(60')를 제거하여 각 다중 깊이 함몰부(20')의 깊은 부분(66) 위의 금속 필름(48)을 노출시키는 단계(도 9f); 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 깊은 부분(66)으로부터 금속 필름(48)을 습식 에칭하는 단계(도 9g); 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 깊은 부분(66) 위에 제2 기능화 층(26)을 증착하는 단계(도 9h); 및 간극 영역(22)으로부터 기능화 층(26)을 제거하는 단계(도 9i)를 포함한다.
그 후, 불용성 네거티브 포토레지스트(60')의 제거가 수행되어 함몰부(20')의 깊은 부분(66)에 있는 금속층(48)을 노출시킬 수 있다. 불용성 네거티브 포토레지스트(60)가 현상액에서 용해되지 않지만, 제거제에서 용해(적어도 99% 용해)된다. 적합한 제거제는 초음파 처리를 사용하여 또는 아세톤에서, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)계 스트리퍼를 갖는 다이메틸설폭사이드(DMSO)를 포함할 수 있다.
이 예에서, 본 명세서에 기재된 습식 에칭 공정들 중 임의의 것이 금속 필름(48)을 제거하는 데 사용될 수 있다. 이는 깊은 부분(66)에서 지지체(14) 또는 수지층(18)의 표면(72)을 노출시킨다. 이는 도 9g에 도시되어 있다.
도 9h에 도시된 바와 같이, 제2 기능화 층(26)은 이후 깊은 부분(66)에서 지지체(14)의 표면(72) 또는 수지 층(18) 위에 적용될 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.
도 9i에서, 간극 영역들(22) 위에 위치된 기능화 층(24)은, 예컨대, 연마 공정을 이용하여 제거된다. 연마 공정은 본 명세서에 설명된 바와 같이 수행될 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.
도시되지는 않았지만, 도 9a 내지 도 9i에 도시된 방법은 또한 각각의 프라이머 세트(30, 32)를 기능화 층(24, 26)에 부착하는 단계를 포함한다. 일부 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')(도 9a 내지 도 9i에 도시되지 않음)은 기능화 층(24)에 사전 이식될 수 있다. 유사하게, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')(도 9a 내지 도 9i에 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 9e)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 적용된 후에 (예컨대, 도 9h에서) 이식될 수 있다.
방법 동안 이식이 수행될 때, 본 명세서에 기재된 이식 기술들 중 임의의 것을 이용하여 이식이 달성될 수 있다.
기능화 층(24, 26)의 단일 세트가 도 9i에 도시되어 있지만, 도 9a 내지 도 9i를 참조하여 설명된 방법은 함몰부(20')(그 안에 기능화 층(24, 26)을 가짐)의 어레이를 생성하기 위해 수행될 수 있다는 것을 이해해야 한다(다층 구조물(16)의 지지체(14) 또는 수지층(18)의 표면을 가로지르는 간극 영역(22)에 의해 분리됨).
또 다른 방법이 도 10a 내지 도 10h에 도시된다.
도 10a 내지 도 10h의 방법에서, 감광성 재료(50)는 네거티브 포토레지스트(60)이고; 네거티브 포토레지스트(60)는 기능화 층(24)과 직접 접촉하여 증착되고(도 10b 참조); 감광성 재료(50)를 현상하기 위해 금속 필름(48)을 이용하는 것은 투명 기판(14 또는 16)을 통해 네거티브 포토레지스트(60)를 빛에 노출시키는 것을 포함하며, 이에 따라 함몰부(20')의 깊은 부분(66) 위에 놓인 네거티브 포토레지스트(60)의 부분은 불용성 네거티브 포토레지스트(60')를 정의하고, 각 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68) 위에 놓이고 간극 영역 위에 놓인 네거티브 포토레지스트(60)의 부분 22는 가용성이 되고; 상기 불용성 네거티브 포토레지스트 (60') 는 변경된 감광성 재료 (50') 이고; 각 함몰부(20')의 깊은 부분(66)은 제1 미리 결정된 영역(54)이다(변경된 감광성 재료(50')가 형성된 도 10d 참조).
이 예시적인 방법에서, 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 금속 필름(48) 위에 감광성 재료(50)를 증착하기 전에, 방법은 금속 필름(48)과 직접 접촉하는 보호층(58)을 증착하는 단계; 및 보호층(58)과 직접 접촉하는 기능화 층(24)을 증착하는 단계를 포함한다.
이 예에서, 보호층(58)은 핵산 서열분석에 사용되는 화학물질로부터의 분해에 대한 높은 저항성을 갖는 임의의 무기 재료일 수 있으며(따라서 밑에 있는 금속 필름(48)이 노출되는 것을 방지함), 또한 기능화 층(24, 26)에 대한 우수한 접착력을 가지거나 활성화될 수 있다. 적합한 보호 재료의 예에는 이산화규소 또는 Ta2O5(실란화되어 기능화 층(24, 26)과 반응하는 표면 그룹을 생성할 수 있음)이 포함된다. 보호층(58)은 임의의 적절한 기술을 사용하여 증착될 수 있으며, 도 10A에 도시된 바와 같이 금속 필름(48)을 코팅한다.
그 다음, 기능화 층(24)은 보호 층(58) 위에 증착된다. 기능화 층(24)은 본 명세서에 기술된 임의의 겔 물질일 수 있고 임의의 적합한 방법을 사용하여 적용될 수 있다. 침착 후에 경화 공정이 수행될 수 있다. 기능화 층(24)은 보호층(58)에 공유적으로 부착된다. 증착된 기능화 층(24)이 도 10b에 도시되어 있다.
도 10c에서, 네거티브 포토레지스트(60)는 기능화 층(24) 상에 증착된다. 본 명세서에 설명된 임의의 네거티브 포토레지스트(60) 재료 및 임의의 증착 기술이 사용될 수 있다.
이 예에서, 금속 필름(48)을 이용하여 감광성 재료(50) (예컨대, 네거티브 포토레지스트(60)) 를 현상하는 것은 네거티브 포토레지스트(60)를 투명 기판 (14, 16)을 통해 광 (예컨대, 자외선) 에 노출시키는 것을 수반한다. 더 두꺼운 금속 필름(48)(두께 T1 및 T3을 가짐)은 투명 기판(14, 16)을 통해 투과된 빛의 적어도 75%가 더 두꺼운 금속 필름(48, T1, T3)과 일직선으로 위치하는 네거티브 포토레지스트(60)에 도달하는 것을 차단한다. 이와 같이, 이들 부분은 가용성이 된다. 용해성 부분은 예를 들어 현상액으로 제거되어 함몰부(20')의 얕은 부분(68)의 표면(74) 위와 간극 영역(22) 위에 위치하는 기능화 층(24)을 드러낸다. 대조적으로, UV 광은 더 얇은 금속 필름(48)(두께 T2를 가짐)을 통해 투과할 수 있고, 따라서 함몰부(20')의 깊은 부분(66) 위에 놓인 네거티브 포토레지스트(60) 부분은 불용성이 된다. 생성된 구조가 도 10d에 도시되어 있다.
이어서, 변경된 감광성 재료 (50 ') (예컨대, 불용성 네거티브 포토레지스트 (60') 가 사용되어 제1 미리 결정된 영역(54)에서 기능화 층(24)을 생성한다. 이는 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68)과 간극 영역(22)으로부터 기능화 층(24)을 건식 에칭하는 것을 포함하고, 이에 따라 보호층(58)은 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68)과 간극 영역(22)에서 노출되고, 기능화 층(24)은 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 깊은 부분(66)에 남아 있다. 기능성층(24)을 제거하기 위한 건식 식각 공정은 100% O2 플라즈마, 공기 플라즈마, 아르곤 플라즈마 등과 같은 플라즈마를 이용하여 수행될 수 있다. 이러한 에칭 공정은 얕은 부분(68)에서 제1 기능화 층(24)을 제거할 것이고, 또한 간극 영역(22) 위에 놓인 제1 기능화 층(24)의 부분을 제거할 것이다. 보호층(58)은 에칭 정지 역할을 한다. 도 10e에 도시된 바와 같이, 건식 에칭 후에, 기능화 층(24)은 함몰부(20')의 깊은 부분(66)에 남아 있다.
이 예시적인 방법에는, 불용성 네거티브 포토레지스트(60') 위에, 그리고 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68)과 간극 영역(22)에 노출된 보호층(58) 위에 제2 기능화 층(26)을 증착하는 단계(도 10f); 불용성 네거티브 포토레지스트(60')를 제거하여 각 다중 깊이 함몰부(20')의 깊은 부분(66) 위의 기능화 층(24)을 노출시키는 단계(도 10G); 및 간극 영역(22)으로부터 제2 기능화 층(26)을 제거하는 단계(도 10h)를 포함한다.
도 10f에 도시된 바와 같이, 제2 기능화 층(26)은 얕은 부분(68)에서 보호층(58) 위에 그리고 간극 영역(22)에 적용될 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, 제2 기능화 층(26)은 또한 불용성 네거티브 포토레지스트(60') 위에 적용된다.
이어서, 도 10g에 도시된 바와 같이, 불용성 네거티브 포토레지스트(60')의 제거를 수행하여 함몰부(20')의 깊은 부분(66)에 있는 기능화 층(24)을 노출시킬 수 있다. 불용성 네거티브 포토레지스트(60)가 현상액에서 용해되지 않지만, 제거제에서 용해(적어도 99% 용해)된다. 적합한 제거제는 초음파 처리를 사용하여 또는 아세톤에서, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)계 스트리퍼를 갖는 다이메틸설폭사이드(DMSO)를 포함할 수 있다. 이 공정은 i) 불용성 네거티브 포토레지스트(60')의 적어도 99% 및 ii) 그 위에 위치하는 기능화 층(26)을 제거한다.
그 다음, 제2 기능화 층(26)은 예를 들어 도 8i를 참조하여 설명된 바와 같은 연마를 사용하여 간극 영역(22) 위의 보호 층(58)으로부터 제거된다. 생성된 구조가 도 10h에 도시되어 있다.
도시되지는 않았지만, 도 10a 내지 도 10h에 도시된 방법은 각각의 프라이머 세트(30, 32)를 기능화 층(24, 26)에 부착하는 단계를 포함한다. 일부 예에서, 프라이머(34, 36 또는 34', 36')(도 10a 내지 도 10h에는 도시되지 않음)는 기능화 층(24)에 미리 접목될 수 있다. 유사하게, 프라이머 38, 40 또는 38', 40'(도 10a 내지 도 10h에는 도시되지 않음)이 기능화 층(26)에 미리 접목될 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. 이러한 예에서, 프라이머(34, 36 또는 34', 36')는 기능화 층(24)이 적용된 후에 접목될 수 있다(예를 들어, 도 10b). 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, i) 기능화 층(26)이 프라이머(38, 40 또는 38', 40')를 부착하기 위해(기능화 층(24)과 다른 기능기)(기능화 층(24)이 노출된 예에서)을 갖거나, ii) 기능화 층(24)의 임의의 미반응 작용기는 예를 들어 아민으로의 스타우딩거 환원 또는 헥신산과 같은 수동 분자와의 추가 클릭 반응을 사용하여 켄칭되었거나(기능화 층(24)이 노출되는 예에서), iii) 불용성 네거티브 포토레지스트(60')는 여전히 제자리에 있는(도 10f) 한, 프라이머(38, 40 또는 38', 40')는 제2 기능화 층(26)이 적용된 후에 접목될 수 있다(예를 들어, 도 10f 또는 도 10g 또는 도 10h에서).
방법 동안 이식이 수행될 때, 본 명세서에 기재된 이식 기술들 중 임의의 것을 이용하여 이식이 달성될 수 있다.
기능화 층(24, 26)의 단일 세트가 도 10h에 도시되어 있지만, 도 10a 내지 도 10h를 참조하여 설명된 방법은 함몰부(20')(그 안에 기능화 층(24, 26)을 가짐)의 어레이를 생성하기 위해 수행될 수 있다는 것을 이해해야 한다(다층 구조물(16)의 지지체(14) 또는 수지층(18)의 표면을 가로지르는 간극 영역(22) 위의 보호층(58)에 의해 분리됨).
또 다른 방법이 도 11a 내지 도 11h에 도시된다.
도 11a 내지 도 11h의 방법에서, 감광성 재료(50)는 포지티브 포토레지스트(52)이고; 포지티브 포토레지스트(50)는 기능화 층(24)과 직접 접촉하여 증착되고; 감광성 재료(50)를 현상하기 위해 금속 필름(48)을 이용하는 것은 투명 기판(14, 16)을 통해 포지티브 포토레지스트(52)를 빛에 노출시키는 것을 포함하고, 이에 따라 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 깊은 부분(66) 위에 놓인 포지티브 포토레지스트(52)의 부분이 가용성이 되고, 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68) 위에 놓이고 간극 영역(22) 위에 놓인 포지티브 포토레지스트(52)의 부분은 불용성 포지티브 포토레지스트(52')를 정의하고; 상기 불용성 포지티브 포토레지스트 (52') 는 변경된 감광성 재료 (50') 이고; 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68)과 간극 영역(22')은 제1 미리 결정된 영역(54)이다.
이 예시적인 방법에서, 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 금속 필름(48) 위에 감광성 재료(50)를 증착하기 전에, 방법은 금속 필름(48)과 직접 접촉하는 보호층(58)을 증착하는 단계; 및 보호층(58)과 직접 접촉하는 기능화 층(24)을 증착하는 단계를 포함한다.
이 예에서, 보호층(58)은 핵산 서열분석에 사용되는 화학물질로부터의 분해에 대한 높은 저항성을 갖는 임의의 무기 재료일 수 있으며(따라서 밑에 있는 금속 필름(48)이 노출되는 것을 방지함), 또한 기능화 층(24, 26)에 대한 우수한 접착력을 가지거나 활성화될 수 있다. 적합한 보호 재료의 예에는 이산화규소 또는 Ta2O5(실란화되어 기능화 층(24, 26)과 반응하는 표면 그룹을 생성할 수 있음)이 포함된다. 보호층(58)은 임의의 적절한 기술을 사용하여 증착될 수 있으며, 도 11a에 도시된 바와 같이 금속 필름(48)을 코팅한다.
그 다음, 기능화 층(24)은 보호 층(58) 위에 증착된다. 기능화 층(24)은 본 명세서에 기술된 임의의 겔 물질일 수 있고 임의의 적합한 방법을 사용하여 적용될 수 있다. 침착 후에 경화 공정이 수행될 수 있다. 기능화 층(24)은 보호층(58)에 공유적으로 부착된다. 증착된 기능화 층(24)이 도 11b에 도시되어 있다.
도 11c에서, 포지티브 포토레지스트(52)는 기능화 층(24) 상에 증착된다. 포지티브 포토레지스트(52) 재료 및 본 명세서에 기재된 임의의 침착 기술 중 임의의 것이 사용될 수 있다.
이 예에서, 금속 필름(48)을 이용하여 감광성 재료(50) (예컨대, 포지티브 포토레지스트(52)) 를 현상하는 것은 포지티브 포토레지스트(52)를 투명 기판 (14, 16)을 통해 광 (예컨대, 자외선) 에 노출시키는 것을 수반한다. 금속 필름(48)의 더 두꺼운 부분(두께 T1 또는 두께 T3을 가짐)은 투명 기판(14, 16)을 통해 투과된 광의 적어도 75%를 더 두꺼운 금속 필름(48, T3)과 일직선으로 배치된 포지티브 포토레지스트(52)에 도달하는 것을 차단한다. 따라서, 이들 부분은 도 11d에 도시된 바와 같이 불용성 부분(50', 52')이 된다. 대조적으로, UV 광은 더 얇은 금속 필름(48)(두께 T2를 가짐)을 통해 투과할 수 있고, 따라서 함몰부(20')의 깊은 부분(66) 위에 놓인 포지티브 포토레지스트(52)의 부분이 가용성이 된다. 가용성 부분은 예를 들어 현상액으로 제거되어 함몰부(20')의 깊은 부분(66)에 존재하는 더 얇은 금속 필름(48) 위에 형성된 기능화 층(24), T2를 드러낸다. 생성된 구조가 도 11d에 도시되어 있다.
이어서, 변경된 감광성 재료 (50 ') (예컨대, 불용성 포지티브 포토레지스트 (52') 가 사용되어 제1 미리 결정된 영역(54)에서 기능화 층(24)을 생성한다. 이는 각 다중 깊이 함몰부(20')의 깊은 부분(66)으로부터 기능화 층(24)을 제거하는 것을 포함하고, 이에 의해 보호층(58)은 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 깊은 부분(66)에 노출되고 기능화 층(24)은 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68)에 그리고 간극 영역(22) 위에 유지된다. 이 예에서, 기능화 층(24)을 제거하는 것은 기능화 층(24)을 애싱하는 것을 포함한다. 기능화 층(24)을 애싱하기 위해, 산소 플라즈마, 공기 플라즈마, 또는 기타 가스 플라즈마가 사용된다. 생성된 구조가 도 11e에 도시되어 있다.
이 예시적인 방법은 불용성 포지티브 포토레지스트(52') 위에 그리고 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 깊은 부분(66)에 노출된 보호층(58) 위에 제2 기능화 층(26)을 증착하는 단계(도 11f); 불용성 포지티브 포토레지스트(52')를 제거하여 각 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68) 위 및 간극 영역(22) 위의 기능화 층(24)을 노출시키는 단계(도 11g); 및 간극 영역(22)으로부터 기능화 층(24)을 제거하는 단계(도 11h)를 포함한다.
도 11f에 도시된 바와 같이, 제2 기능화 층(26)은 깊은 부분(66)에서 보호 층(58) 위에 적용된다. 이 예에서, 제2 기능화 층(26)은 또한 불용성 포지티브 포토레지스트(52') 위에 적용된다. 제2 기능화 층(26)(예컨대, 제2 기능화 층(26)을 형성하는 겔 재료)은 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 도포될 수 있다.
그 다음, 불용성 포지티브 포토레지스트(52')가 제거될 수 있다. 불용성 포지티브 포토레지스트(52')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. 리프트 오프 공정은 i) 불용성 포지티브 포토레지스트(52')의 적어도 99% 및 ii) 그 위에 위치하는 기능화 층(26)을 제거한다. 이러한 제거 공정 후에, 함몰부(20')의 얕은 부분(68) 및 간극 영역(22) 위의 기능화 층(24)이 노출된다. 기능화 층(24)은 보호층(58)에 공유적으로 부착되기 때문에 온전하게 유지된다.
그 다음, 기능화 층(24)은 예를 들어 도 8i를 참조하여 설명된 바와 같은 연마를 사용하여 간극 영역(22) 위의 보호 층(58)으로부터 제거된다. 생성된 구조가 도 11h에 도시되어 있다.
도시되지는 않았지만, 도 11a 내지 도 11h에 도시된 방법은 각각의 프라이머 세트(30, 32)를 기능화 층(24, 26)에 부착하는 단계를 포함한다. 일부 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')(도 11a 내지 도 11h에 도시되지 않음)은 기능화 층(24)에 사전 이식될 수 있다. 유사하게, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')(도 11a 내지 도 11h에 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. 이러한 예에서, 프라이머(34, 36 또는 34', 36')는 기능화 층(24)이 적용된 후에 접목될 수 있다(예를 들어, 도 11b). 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, i) 기능화 층(26)이 프라이머(38, 40 또는 38', 40')를 부착하기 위해(기능화 층(24)과 다른 기능기)(기능화 층(24)이 노출된 예에서)을 갖거나, ii) 기능화 층(24)의 임의의 미반응 작용기는 예를 들어 아민으로의 스타우딩거 환원 또는 헥신산과 같은 수동 분자와의 추가 클릭 반응을 사용하여 켄칭되었거나(기능화 층(24)이 노출되는 예에서), iii) 불용성 네거티브 포토레지스트(52')는 여전히 제자리에 있는(도 11f) 한, 프라이머(38, 40 또는 38', 40')는 제2 기능화 층(26)이 적용된 후에 접목될 수 있다(예를 들어, 도 11f 또는 도 11g 또는 도 11h에서).
방법 동안 이식이 수행될 때, 본 명세서에 기재된 이식 기술들 중 임의의 것을 이용하여 이식이 달성될 수 있다.
기능화 층(24, 26)의 단일 세트가 도 11h에 도시되어 있지만, 도 11a 내지 도 11h를 참조하여 설명된 방법은 함몰부(20')(그 안에 기능화 층(24, 26)을 가짐)의 어레이를 생성하기 위해 수행될 수 있다는 것을 이해해야 한다(다층 구조물(16)의 지지체(14) 또는 수지층(18)의 표면을 가로지르는 간극 영역(22) 위의 보호층(58)에 의해 분리됨).
다양한 두께의 수지로 플로우 셀 아키텍처를 제조하는 방법
본 명세서에 개시된 방법의 다른 예는 감광성 재료(50)를 패턴화하는 데 사용되는 마스크를 생성하기 위해 다양한 두께 및 UV 투과 특성을 갖는 수지 층을 사용하고, 이는 결국 기능화 층(들)(24, 26)을 패턴화하는 데 사용된다.
이러한 방법은 일반적으로 간극 영역(22)에 의해 분리된 함몰부(20, 20')를 포함하는 수지층 위에 감광성 재료(50)를 증착하는 단계를 포함하며, 함몰부(20, 20')는 제1 두께(t1)를 갖는 제1 수지 부분 위에 놓이고, 간극 영역(22)은 제1 두께(t1)보다 더 큰 제2 두께(t2)를 갖는 제2 수지 부분 위에 놓이고; 제1 및 제2 두께(t1, t2)에 기초하여 미리 결정된 자외선 조사량을 수지층을 통해 전달하는 단계(함몰부(20, 20') 위에 놓인 감광성 재료(50)는 자외선에 노출되고, 제2 수지 부분은 자외선을 흡수하여 수지층 위의 제1 미리 결정된 영역(54)에서 변경된 감광성 재료(50')를 정의하며); 및 변경된 감광성 재료(50')를 활용하여 수지층 위의 제1 미리 결정된 영역(54) 또는 제2 미리 결정된 영역(56)에 기능화 층(24, 26)을 생성하는 단계를 포함한다.
이러한 예시적인 방법에서, 수지층은 본 명세서에 기술된 바와 같이 단일층 베이스 지지체(14')이거나 다층 구조(16')의 수지층(18')이다. 따라서, 이들 예에서의 수지층은 이들 방법의 설명 전반에 걸쳐 "수지층(14', 18')"로 지칭된다. 다층 구조체(16')가 사용될 수 있지만, 일련의 도면 (12 내지 17) 은 하부 베이스 지지체(17')가 아니라 수지 층(18')을 예시한다.
일련의 도 12 및 14 내지 17은 함몰부(20 또는 20')가 형성된 수지층(14', 18')을 도시한다. 함몰부(20 또는 20')는 임의의 적합한 기술을 사용하여 수지층(14', 18')에 에칭, 임프린팅 또는 정의될 수 있다. 한 예에서는 나노임프린트 리소그래피가 사용된다.
함몰부(20)가 사용되는 일부 예에서(도 12A에 도시된 바와 같이), 함몰부(20)는 제1 두께(t1)를 갖는 제1 수지 부분(76) 위에 놓이고, 간극 영역(22)은 다음과 같은 제2 두께(t2)를 갖는 제2 수지 부분(78) 위에 놓인다. 제1 두께(t1)보다 크다. 두께 t1, t2는 수지층(14', 18') 재료와 적용되는 UV 조사량에 따라 달라진다. 예를 들어, 두께 t1이 150 nm이고 두께 t2가 750 nm인 나노임프린트 리소그래피 수지는 UV 조사량 90 mJ/cm2에서 각각 UV 광을 투과시키고 흡수할 수 있다. 다른 예를 들어, 두께 t1이 150 nm이고 두께 t2가 500 nm인 나노임프린트 리소그래피 수지는 UV 조사량 30 mJ/cm2에서 각각 UV 광을 투과시키고 흡수할 수 있다. 이러한 예에서, 두께 t2를 갖는 부분을 통해 투과되기 위해서는 UV 광 조사량을 3~4배 증가시켜야 한다.
함몰부(20)가 사용되는 다른 예에서는(도 17a에 도시된 바와 같이), 함몰부(20)는 n개의 함몰부 서브세트(20A, 20B, 20C 등)를 포함하고, 여기서 n은 3보다 크거나 같고, 각각의 함몰부 서브세트(20A, 20B, 20C)는 다른 함몰부 서브세트(20A, 20B, 20C)와 다른 깊이 DA, DB, DC를 갖는다. 해당 수지 부분은 UV 흡광도 특성이 다른 서로 다른 두께 tA, tB, tC를 갖는다.
함몰부(20')가 사용되는 경우, 함몰부(20')는 본 명세서에 설명된 바와 같이 깊은 부분(66)과 얕은 부분(68)을 포함한다. 함몰부(20')는 도 13에 도시되어 있다. 이 예에서, 깊은 부분(66)은 제1 두께(t1)를 갖는 제1 수지 부분(76) 위에 놓이고, 간극 영역(22)은 제1 두께(t1)보다 더 큰 제2 두께(t2)를 갖는 제2 수지 부분(78) 위에 놓인다. 얕은 부분(68)은 제3 두께(t3)를 갖는 제3 수지 부분(80) 위에 위치한다. 제3 두께(t3)는 제3 수지부(80)에서 수지층(14', 18')을 투과하는 자외선을 차단하거나, 적용되는 UV 조사량에 따라 제3 수지 부분(80)에서 수지층(14', 18')을 통한 UV 광 투과를 가능하게 할 수 있다.
이제 도 12a 내지 도 12f를 참조하면, 이 방법은 내부에 함몰부(20)가 정의된 수지층(14', 18')을 활용한다. 이 방법에서, 감광성 재료(50)는 네거티브 포토레지스트(60)이고; 네거티브 포토레지스트(60)는 기능화 층(24)과 직접 접촉하여 증착되고(도 12b 참조); 미리 결정된 자외선 조사량이 수지층(14', 18')을 통해 전달된 후, 함몰부(20) 위에 놓인 감광성 재료(50)는 불용성 네거티브 포토레지스트(60')를 정의하고 간극 영역(22) 위에 놓인 감광성 재료(50)는 가용성이 되고; 상기 불용성 네거티브 포토레지스트 (60') 는 변경된 감광성 재료 (50') 이고; 함몰부(20)는 제1 미리 결정된 영역(54)이고(변경된 감광성 재료(50')가 형성된 도 12d 참조).
이 예시적인 방법에서, 도 12b 및 도 12c에 도시된 바와 같이, 감광성 재료(50)를 증착하기 전에, 방법은 수지층(14', 18')과 직접 접촉하는 기능화 층(24)을 증착하는 단계를 더 포함한다. 기능화 층(24)은 본 명세서에 기술된 임의의 겔 물질일 수 있고 임의의 적합한 방법을 사용하여 적용될 수 있다. 침착 후에 경화 공정이 수행될 수 있다. 기능화 층(24)은 수지 층(14', 18')(방법 초기에 활성화 공정에 노출되었을 수 있음)에 공유적으로 부착된다. 침착된 기능화 층(24)이 도 12b에 도시되어 있다.
도 12c에 도시된 바와 같이, 네거티브 포토레지스트(60)는 기능화 층(24) 상에 증착된다. 네거티브 포토레지스트(60)의 임의의 예가 사용될 수 있고, 본 명세서에 설명된 증착 기술 중 임의의 것이 네거티브 포토레지스트(60)를 증착하는데 사용될 수 있다.
도 12d에 도시된 바와 같이, 미리 결정된 자외선 조사량은 수지층(14', 18')을 통해 전달된다. 더 두꺼운 수지 부분(78)(두께 t2를 가짐)은 수지 층(14', 18')을 통해 투과된 광의 적어도 75%가 더 두꺼운 수지 부분(78, t2)과 직접적으로 일치하여 위치된 네거티브 포토레지스트(60)에 도달하는 것을 차단한다. 이와 같이, 이들 부분은 가용성이 된다. 가용성 부분은 예를 들어 현상액으로 제거되어 간극 영역(22) 위에 기능화 층(24)이 드러난다. 대조적으로, UV 광은 더 얇은 수지 부분(76)(두께 t1을 가짐)을 투과할 수 있으므로, 함몰부(20) 위에 놓인 네거티브 포토레지스트(60) 부분은 불용성이 된다. 생성된 구조가 도 12d에 도시되어 있다.
이어서, 변경된 감광성 재료 (50 ') (예컨대, 불용성 네거티브 포토레지스트 (60') 가 사용되어 제1 미리 결정된 영역(54)에서 기능화 층(24)을 생성한다. 이는 간극 영역(22)으로부터 기능화 층(24)을 제거하는 것; 불용성 네거티브 포토레지스트(60')를 제거하는 단계를 포함한다.
기능화 층(24)은 애싱 공정을 사용하여 간극 영역(22)으로부터 제거될 수 있다. 불용성 네거티브 포토레지스트(60')는 함몰부(20)에서 밑에 있는 기능화 층(24)을 보호한다. 애싱이 완료된 후 노출된 간극 영역(22)이 도 12e에 도시되어 있다.
그 후, 불용성 네거티브 포토레지스트(60')의 제거가 수행되어 함몰부(20)의 기능화 층(24)을 노출시킬 수 있다. 불용성 네거티브 포토레지스트(60)가 현상액에서 용해되지 않지만, 제거제에서 용해(적어도 99% 용해)된다. 적합한 제거제는 초음파 처리를 사용하여 또는 아세톤에서, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)계 스트리퍼를 갖는 다이메틸설폭사이드(DMSO)를 포함할 수 있다. 생성된 구조가 도 12f에 도시되어 있다.
도시되지는 않았지만, 이 방법은 프라이머 세트(29)를 기능화 층(24)에 부착하는 단계도 포함한다. 일부 예에서, 프라이머(31, 33)(도 12a 내지 도 12f에는 도시되지 않음)는 기능화 층(24)에 미리 접목될 수 있다. 이러한 예에서, 추가의 프라이머 그래프팅은 수행되지 않는다.
다른 예에서, 프라이머(31, 33)는 기능화 층(24)에 미리 그래프팅되지 않는다. 이러한 예에서, 프라이머(31, 33)는 기능화 층(24)이 적용된 후(예를 들어, 도 12b 또는 도 12f에서) 접목될 수 있다.
방법 동안 접목이 수행되는 경우, 본 명세서에 개시된 임의의 적합한 접목 기술을 사용하여 접목이 달성될 수 있다. 불용성 네거티브 포토레지스트(60')를 제거한 후 그래프팅을 하면, 프라이머(31, 33)는 함몰부(20)에 있는 기능화 층(24)의 반응성 그룹에 부착되고 간극 영역(22)에 대해서는 친화력이 없다.
단일 함몰부(20) 및 기능화 층(24)이 도 12f에 도시되어 있지만, 도 12a 내지 도 12f를 참조하여 설명된 방법은 베이스 지지체(14) 또는 수지층(18)의 표면을 가로질러 간극 영역(22)에 의해 분리된 기능화된 함몰부 어레이를 생성하기 위해 수행될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 12a 내지 도 12f에 도시된 예에서, 베이스 지지체(14') 또는 수지층(18')에는 자외선과 가시광선을 동등하게 흡수하거나 가시광선보다 자외선을 더 많이 흡수하는 입자가 매립될 수 있다. 이들 입자는 가시광 투과율이 0.25 이상이고, 따라서 핵산 서열분석 동안 사용되는 파장의 투과율을 향상시킨다. 입자는 패턴화에 사용되는 자외선의 동일하거나 덜 투과성일 수 있으며, 예를 들어 UV 광 투과율이 0.25 이하이다. 이들 입자는 원하는 다양한 UV 투과율에 유해하게 영향을 미치지 않으면서 베이스 지지체 (14 ') 또는 수지 층 (18 ") 의 가시광 투과율을 증가시키는 데 도움이 될 수 있다. 적합한 입자의 일부 예에는 오산화탄탈럼, 산화아연, 산화티타늄 졸-겔 등이 포함된다.
일련의 도 14 내지 16에서, 수지층(14', 18')에 정의된 각각의 함몰부는 깊은 부분(66)과 깊은 부분(66)에 인접한 얕은 부분(68)을 포함하는 다중 깊이 함몰부(20')이다. 다중-깊이 함몰부의 이러한 예가 도 13을 참조하여 도시되고 설명된다.
두 가지 예시적인 방법이 도 14a 내지 도 14j에 도시되어 있다. 하나의 예시적인 방법이 도 14a 내지 도 14g에 도시되고, 다른 예시적인 방법이 도 14a 내지 도 14e 및 도 14h 내지 도 14j에 도시된다.
도 14a 내지 도 14e에 도시된 방법의 일부에서, 감광성 재료(50)는 포지티브 포토레지스트(52)이고; 포지티브 포토레지스트(52)는 기능화 층(24)과 직접 접촉하여 증착되고; 미리 결정된 자외선 조사량이 수지층(14', 18')을 통해 전달된 후, 각 다중 깊이 함몰부(20')의 깊은 부분(66) 위에 놓인 포지티브 포토레지스트(52) 부분이 가용성이 되고, 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68) 위에 놓이고 간극 영역(22) 위에 놓인 포지티브 포토레지스트(52)의 부분은 불용성 포지티브 포토레지스트(52')를 정의하고; 상기 불용성 포지티브 포토레지스트 (52') 는 변경된 감광성 재료 (50') 이고; 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68)과 간극 영역(22)은 제1 미리 결정된 영역(54)(여기서 제1 기능화 층(24)이 정의됨)이다.
이 예시적인 방법에서, 도 14a 및 도 14b에 도시된 바와 같이, 감광성 재료(50)를 증착하기 전에, 방법은 수지층(14', 18')과 직접 접촉하는 기능화 층(24)을 증착하는 단계를 더 포함한다. 기능화 층(24)은 본 명세서에 기술된 임의의 겔 물질일 수 있고 임의의 적합한 방법을 사용하여 적용될 수 있다. 침착 후에 경화 공정이 수행될 수 있다. 기능화 층(24)은 수지 층(14', 18')(방법 초기에 활성화 공정에 노출되었을 수 있음)에 공유적으로 부착된다. 증착된 기능화 층(24)이 도 14a에 도시되어 있다.
감광성 재료(50), 이 예에서는 포지티브 포토레지스트(52)는 임의의 적합한 증착 기술을 사용하여 기능화 층(24) 위에 증착된다. 증착된 감광성 재료(50)가 도 14b에 도시되어 있다.
도 14c에 도시된 바와 같이, 미리 결정된 자외선 조사량은 수지층(14', 18')을 통해 전달된다. 수지층(14', 18')의 더 두꺼운 부분(78, 80)(두께 t2 또는 두께 t3을 가짐)은 수지층(14', 18')을 통해 투과된 광의 75% 이상을 이들 부분(78, 및 80, t3) 위에 위치된 포지티브 포토레지스트(52)에 도달하는 것을 차단한다. 따라서, 이들 부분은 도 14c에 도시된 바와 같이 불용성 부분(50', 52')이 된다. 대조적으로, UV 광은 더 얇은 부분(76)(두께 t1을 가짐)을 통해 투과할 수 있고, 따라서 함몰부(20')의 깊은 부분(66) 위에 놓인 포지티브 포토레지스트(52)의 부분이 가용성이 된다. 가용성 부분은 예를 들어 현상액으로 제거되어 얇은 부분(76, t1) 위에 형성되고 함몰부(20')의 깊은 부분(66)에 존재하는 기능화 층(24)을 드러낸다. 결과 구조는 도 14c에 도시되어 있다.
이어서, 변경된 감광성 재료 (50 ') (예컨대, 불용성 포지티브 포토레지스트 (52') 가 사용되어 제1 미리 결정된 영역(54)에서 기능화 층(24)을 생성한다. 이는 각 다중 깊이 함몰부(20')의 깊은 부분(66)으로부터 기능화 층(24)을 제거하는 것을 포함하고, 이에 따라 수지층(14', 18')은 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 깊은 부분(66)에 노출되고 기능화 층(24)은 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68)에 그리고 간극 영역(22) 위에 남아 있다. 이 예에서, 기능화 층(24)을 제거하는 것은 적합한 플라즈마를 사용하여 기능화 층(24)을 애싱하는 것을 포함한다. 결과 구조는 도 14d에 도시되어 있다.
도 14a 내지 도 14g에 도시된 예시적인 방법은, 불용성 포지티브 포토레지스트(52') 위에 그리고 각 다중 깊이 함몰부(20')의 깊은 부분(66)에 노출된 수지층(14', 18') 위에 제2 기능화 층(26)을 증착하는 단계(도 14e); 불용성 포지티브 포토레지스트(52')를 제거하여 각 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68) 위 및 간극 영역(22) 위의 기능화 층(24)을 노출시키는 단계(도 14f); 및 간극 영역(22)으로부터 기능화 층(24)을 제거하는 단계(도 14g)를 더 포함한다.
도 14e에 도시된 바와 같이, 제2 기능화 층(26)은 불용성 포지티브 포토레지스트(52') 위에 그리고 각 다중 깊이 함몰부(20')의 깊은 부분(66)에 노출된 수지층(14', 18') 위에 적용된다. 제2 기능화 층(26)(예컨대, 제2 기능화 층(26)을 형성하는 겔 재료)은 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 도포될 수 있다.
그 다음, 불용성 포지티브 포토레지스트(52')가 제거될 수 있다. 불용성 포지티브 포토레지스트(52')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. 리프트 오프 공정은 i) 불용성 포지티브 포토레지스트(52')의 적어도 99% 및 ii) 그 위에 위치하는 기능화 층(26)을 제거한다. 이러한 제거 공정 후에, 함몰부(20')의 얕은 부분(68) 및 간극 영역(22) 위의 기능화 층(24)이 노출된다. 기능화 층(24)은 수지 층(14', 18')에 공유적으로 부착되기 때문에 온전하게 유지된다. 이는 도 14f에 도시되어 있다.
이어서, 기능화 층(24)은 예를 들어 도 8i를 참조하여 설명된 바와 같은 연마를 사용하여 간극 영역(22) 위의 수지 층(14', 18')으로부터 제거된다. 결과 구조는 도 14g에 도시되어 있다.
도 14d를 다시 참조하면, 도 14a 내지 도 14e 및 도 14h 내지 도 14j에 도시된 예시적인 방법은, 불용성 포지티브 포토레지스트(52') 위에 그리고 각 다중 깊이 함몰부(20')의 깊은 부분(66)에 노출된 수지층(14', 18') 위에 제2 기능화 층(26)을 증착하는 단계(도 14e); 불용성 포지티브 포토레지스트(52')를 제거하여 각 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68) 위 및 간극 영역(22) 위의 기능화 층(24)을 노출시키는 단계(도 14f에 도시된 예와 유사); 기능화 층(24) 및 제2 기능화 층(26) 위에 네거티브 포토레지스트(60)를 증착하는 단계(도 14H); 미리 결정된 자외선 조사량보다 높은 제2 자외선 조사량을 수지층(14', 18')을 통해 조사하고, 이로써 깊은 부분(66) 위에 놓이고 얕은 부분(68) 위에 놓인 네거티브 포토레지스트(60)가 자외선에 노출되어 불용성 네거티브 포토레지스트(60')를 생성하고, 간극 영역(22) 위에 놓인 네거티브 포토레지스트(60)는 가용성이 되는 단계(도 14i); 간극 영역들(22) (도 14j) 로부터 기능화 층(24)을 제거하는 단계; 및 불용성 네거티브 포토레지스트 (60') (도 14j) 를 제거하는 단계를 포함한다.
제2 기능화 층(26)은 도 14e를 참조하여 설명된 바와 같이 불용성 포지티브 포토레지스트(52') 위에 그리고 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 깊은 부분(66)에 노출된 수지층(14', 18') 위에 증착될 수 있다. 불용성 포지티브 포토레지스트(52')는 도 14e를 참조하여 설명된 바와 같이 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68) 위 및 간극 영역(22) 위의 기능화 층(24)을 노출시키기 위해 제거될 수 있다.
도 14h에 도시된 바와 같이, 네거티브 포토레지스트(60)는 기능화 층(24, 26) 상에 증착된다. 네거티브 포토레지스트(60)의 임의의 예가 사용될 수 있고, 본 명세서에 설명된 증착 기술 중 임의의 것이 네거티브 포토레지스트(60)를 증착하는데 사용될 수 있다.
도 14i에 도시된 바와 같이, 제2의 미리 결정된 자외선 조사량은 수지층(14', 18')을 통해 전달된다. 두 번째 자외선 조사량은 미리 결정된 자외선 조사량보다 높아(도 14c에 적용됨), 가장 두꺼운 수지 부분(78)(두께 t2를 가짐)은 수지 층(14', 18')을 통해 투과된 빛의 적어도 75%를 가장 두꺼운 수지 부분(78, t2)과 일직선으로 위치한 네거티브 포토레지스트(60)에 도달하는 것을 차단한다. 이와 같이, 이들 부분은 가용성이 된다. 가용성 부분은 예를 들어 현상액으로 제거되어 간극 영역(22) 위에 기능화 층(24)이 드러난다. 대조적으로, UV 광은 더 얇은 수지 부분(76, 80)(두께 t1 및 두께 t3을 가짐)을 투과할 수 있으므로, 함몰부(20') 위에 놓인 네거티브 포토레지스트(60) 부분은 불용성이 된다. 불용성 네거티브 포토레지스트(60')가 도 14i에 도시되어 있다.
기능화 층(24)은 애싱 공정(예를 들어, 100% O2 플라즈마, 공기 플라즈마, 아르곤 플라즈마 등과 같은 플라즈마로 수행됨)을 사용하여 간극 영역(22)으로부터 제거될 수 있다. 불용성 네거티브 포토레지스트(60')는 함몰부(20')에서 밑에 있는 기능화 층(24, 26')을 보호한다. 애싱이 완료된 후 노출된 간극 영역(22)이 도 14j에 표시되어 있다.
이어서, 불용성 네거티브 포토레지스트(60')의 제거가 수행되어 함몰부(20')의 기능화 층(24, 26)을 노출시킬 수 있다. 불용성 네거티브 포토레지스트(60)가 현상액에서 용해되지 않지만, 제거제에서 용해(적어도 99% 용해)된다. 적합한 제거제는 초음파 처리를 사용하여 또는 아세톤에서, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)계 스트리퍼를 갖는 다이메틸설폭사이드(DMSO)를 포함할 수 있다. 결과 구조는 도 14j에 표시된다.
도시되지는 않았지만, 도 14 시리즈에 도시된 방법은 또한 각각의 프라이머 세트(30, 32)를 기능화 층(24, 26)에 부착하는 것을 포함한다. 일부 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')(도 14a 내지 도 14j에 도시되지 않음)은 기능화 층(24)에 사전 이식될 수 있다. 유사하게, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')(도 14a 내지 도 14j에 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. 이러한 예에서, 프라이머(34, 36 또는 34', 36')는 기능화 층(24)이 적용된 후에 접목될 수 있다(예를 들어, 도 14a). 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, i) 기능화 층(26)이 프라이머(38, 40 또는 38', 40')를 부착하기 위해(기능화 층(24)과 다른 기능기)(기능화 층(24)이 노출된 예에서)을 갖거나, ii) 기능화 층(24)의 임의의 미반응 작용기는 예를 들어 아민으로의 스타우딩거 환원 또는 헥신산과 같은 수동 분자와의 추가 클릭 반응을 사용하여 켄칭되었거나(기능화 층(24)이 노출되는 예에서), iii) 불용성 네거티브 포토레지스트(52')는 여전히 제자리에 있는(도 14e) 한, 프라이머(38, 40 또는 38', 40')는 제2 기능화 층(26)이 적용된 후에 접목될 수 있다(예를 들어, 도 14e 또는 도 14j의 어느 지점에서나).
방법 동안 이식이 수행될 때, 본 명세서에 기재된 이식 기술들 중 임의의 것을 이용하여 이식이 달성될 수 있다.
단일 세트의 기능화 층(24, 26)이 도 14g 및 도 14j에 도시되어 있지만, 도 14a 내지 도 14j를 참조하여 설명된 방법은 함몰부(20')(그 안에 기능화 층(24, 26)을 가짐)의 어레이를 생성하기 위해 수행될 수 있다는 것을 이해해야 한다(다층 구조물(16')의 지지체(14') 또는 수지층(18')의 표면을 가로지르는 간극 영역(22)에 의해 분리됨).
또 다른 예시적인 방법이 도 15a 내지 도 15h에 도시되어 있다.
이 방법의 초기에, 수지층(14', 18')이 기능화 층(24, 26)에 공유적으로 부착되는 표면 그룹을 포함하지 않는 경우, 수지층(14', 18')은 예를 들어 실란화 또는 플라즈마 애싱을 통해 먼저 활성화될 수 있다. 수지 층 (14 ', 18 ") 이 기능화 층 (24, 26) 에 공유적으로 부착되는 표면 기를 포함하는 경우, 활성화 공정은 수행되지 않는다.
이 방법에서, 감광성 재료(50)는 포지티브 포토레지스트(52)이고; 상기 포지티브 포토레지스트(52)는 상기 수지 층 (14 ', 18 ") 과 직접 접촉하여 침착되고; 미리 결정된 자외선 조사량이 수지층(14', 18')을 통해 전달된 후, 각 다중 깊이 함몰부(20')의 깊은 부분(66) 위에 놓인 포지티브 포토레지스트(52) 부분이 가용성이 되고, 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68) 위에 놓이고 간극 영역(22) 위에 놓인 포지티브 포토레지스트(52)의 부분은 불용성 포지티브 포토레지스트(52')를 정의하고; 상기 불용성 포지티브 포토레지스트 (52') 는 변경된 감광성 재료 (50') 이고; 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(66)과 간극 영역(22)은 제1 미리 결정된 영역(54)(변경된 감광성 재료(50')가 형성된 도 15c)이고; 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 깊은 부분(66)은 제2 미리 결정된 영역(56)이다(기능화 층(24)이 형성된 도 15c 및 도 15d).
도 15a에 도시된 바와 같이, 포지티브 포토레지스트(52)가 수지층(14', 18') 상에 증착된다. 포지티브 포토레지스트(52)의 임의의 예가 사용될 수 있고, 여기에 설명된 증착 기술 중 임의의 것이 포지티브 포토레지스트(52)를 증착하는데 사용될 수 있다.
도 15b에 도시된 바와 같이, 미리 결정된 자외선 조사량은 수지층(14', 18')을 통해 전달된다. 수지층(14', 18')의 더 두꺼운 부분(78, 80)(두께 t2 또는 두께 t3을 가짐)은 수지층(14', 18')을 통해 투과된 광의 75% 이상을 이들 부분(78, t2 및 80, t3) 위에 위치된 포지티브 포토레지스트(52)에 도달하는 것을 차단한다. 따라서, 이들 부분은 불용성 부분(50', 52')이 된다. 대조적으로, UV 광은 더 얇은 부분(76)(두께 t1을 가짐)을 통해 투과할 수 있고, 따라서 함몰부(20')의 깊은 부분(66) 위에 놓인 포지티브 포토레지스트(52)의 부분이 가용성이 된다. 가용성 부분은 예를 들어 현상액으로 제거되어 수지층(14', 18')의 얇은 부분(76, t1) 위에 형성되고 함몰부(20)의 깊은 부분(66)에 존재하는 수지층(14', 18')을 드러낸다. 생성된 구조는 도 15b에 도시되어 있다.
이 예시적인 방법에서, 제2 미리 결정된 영역(56)에서 기능화 층(24)을 생성하기 위해 변경된 감광성 재료(50')를 활용하는 것은 불용성 포지티브 포토레지스트(52') 위에 그리고 각 다중 깊이 함몰부(20')의 깊은 부분(66)에 노출된 수지층(14', 18') 위에 기능화 층(24)을 증착하는 단계(도 15c); 및 불용성 포지티브 포토레지스트(52')를 제거하여 각 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68)과 간극 영역(22)을 노출시키는 단계(도 15d)를 포함한다.
기능화 층(24)은 본 명세서에 기술된 임의의 겔 물질일 수 있고 임의의 적합한 방법을 사용하여 적용될 수 있다. 침착 후에 경화 공정이 수행될 수 있다. 기능화 층(24)은 깊은 부분(66)에서 수지 층(14', 18')에 공유적으로 부착된다. 증착된 기능화 층(24)이 도 15c에 도시되어 있다.
그 다음, 불용성 포지티브 포토레지스트(52')는 도 15d에 도시된 바와 같이 제거될 수 있다. 불용성 포지티브 포토레지스트(52')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. 리프트 오프 공정은 i) 불용성 포지티브 포토레지스트(52')의 적어도 99% 및 ii) 그 위에 위치하는 기능화 층(24)을 제거한다. 이러한 제거 공정 후에, 기능화 층(24)은 함몰부(20')의 깊은 부분(66)에 존재하고, 얕은 부분(68)의 수지층(14', 18')과 간극 영역(22)은 노출된다.
도 15a 내지 도 15h에 도시된 예시적인 방법은, 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 깊은 부분(66), 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68) 및 간극 영역(22)의 기능화 층(24) 위에 제2 포지티브 포토레지스트(52-2)를 증착하는 단계(도 15e); 미리 정해진 자외선 조사량보다 높은 제2 자외선 조사량을 수지층(14)을 통해 조사하는 단계(이에 의해 깊은 부분(66) 위에 놓이고 얕은 부분(68) 위에 놓인 제2 포지티브 포토레지스트(52-2)는 자외선 광에 노출되어 가용성이 되며, 간극 영역(22) 위에 놓인 제2 포지티브 포토레지스트(52-2)는 제2 불용성 포지티브 포토레지스트(52'-2)를 생성하고(도 15f)); 용해성 제2 포지티브 포토레지스트(52-2)를 제거하여 각 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68)을 다시 노출시키는 단계(도 15f); 제2 불용성 포지티브 포토레지스트(52'-2) 위와 각 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68)에 노출된 수지층(14', 18') 위에 제2 기능화 층(26)을 증착하는 단계(도 15g); 및 제2 불용성 포지티브 포토레지스트(52'-2)를 제거하여 간극 영역(22)을 노출시키는 단계(도 15h)를 더 포함한다.
도 15e에 도시된 바와 같이, 제2 포지티브 포토레지스트(52-2)는 수지층(14', 18')의 노출된 부분 및 기능화층(24) 상에 증착된다. 포지티브 포토레지스트(52)의 임의의 예가 사용될 수 있고, 여기에 설명된 증착 기술 중 임의의 것이 포지티브 포토레지스트(52)를 증착하는데 사용될 수 있다.
도 15f에 도시된 바와 같이, 제2의 미리 결정된 자외선 조사량은 수지층(14', 18')을 통해 전달된다. 두 번째 자외선 조사량은 미리 결정된 자외선 조사량보다 높아(도 15b에 적용됨), 가장 두꺼운 수지 부분(78)(두께 t2를 가짐)은 수지 층(14', 18')을 통해 투과된 빛의 적어도 75%를 가장 두꺼운 수지 부분(78, t2)과 일직선으로 위치한 제2 포지티브 포토레지스트(52)에 도달하는 것을 차단한다. 이로써, 이들 부분은 제2 불용성 포지티브 포토레지스트(52'-2)가 된다. 이에 반해, UV 광은 더 얇은 수지 부분(76, 80)(두께 t1 및 두께 t3을 가짐)을 투과할 수 있으므로, 함몰부(20') 위에 놓인 포지티브 포토레지스트(52)의 부분이 가용성이 된다. 가용성 부분은 예를 들어 현상액으로 제거되어 깊은 부분(66) 위의 기능화 층(24)을 드러내고 얕은 부분(68)에서 수지 층(14', 18)을 드러낸다.
그 다음, 제2 기능화 층(26)은 제2 불용성 포지티브 포토레지스트(52'-2) 위에 그리고 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68)에 노출된 수지층(14', 18') 위에 적용된다. 이 예에서는 제2 기능화 층(26)(예를 들어, 제2 기능화 층(26)을 형성하는 겔 물질)은 높은 이온 강도 하에서 수행되는 임의의 적합한 침착 기술을 사용하여 적용될 수 있다(예를 들어, 10x PBS, NaCl, KCl 등이 있는 경우). 이러한 조건 하에서, 제2 기능화 층(26)은 제1 기능화 층(24) 상에 침착되거나 부착되지 않는다. 이와 같이, 제2 기능화 층(26)은 제1 기능화 층(24)을 오염시키지 않는다.
그 다음, 제2 불용성 포지티브 포토레지스트(52'-2)는 간극 영역(22)으로부터 제거될 수 있다. 불용성 포지티브 포토레지스트(52')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. 리프트 오프 공정은 i) 제2 불용성 포지티브 포토레지스트(52'-2)의 적어도 99% 및 ii) 그 위에 위치하는 제2 기능화 층(26)을 제거한다. 이러한 제거 공정 후에, 함몰부(20')의 기능화 층(24, 26)은 수지 층(14', 18')에 공유 결합되기 때문에 그대로 유지된다.
도 15 시리즈에 도시되지 않았지만, 대안적인 방법이 수행될 수 있다. 이 대안에서, 불용성 포지티브 포토레지스트(52')가 제거된 후(도 15D), 제2 기능화 층(26)(예를 들어, 제2 기능화 층(26)을 형성하는 겔 물질)이 높은 이온 강도(예: 10x PBS, NaCl, KCl 등의 존재)에서 수행되는 적절한 증착 기술을 사용하여 적용될 수 있다. 이러한 증착 기술을 사용하면, 제2 기능화 층(26)은 제1 기능화 층(24) 위에 증착되거나 부착되지 않는다. 이와 같이, 제2 기능화 층(26)은 제1 기능화 층(24)을 오염시키지 않는다. 이어서, 연마를 사용하여 간극 영역들(22)로부터 제2 기능화 층(26)을 제거하여, 도 15h에 도시된 아키텍처를 생성할 수 있다.
도시되지는 않았지만, 도 15a 내지 도 15h에 도시된 방법은 또한 각각의 프라이머 세트(30, 32)를 기능화 층(24, 26)에 부착하는 단계를 포함한다. 일부 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')(도 15a 내지 도 15h에 도시되지 않음)은 기능화 층(24)에 사전 이식될 수 있다. 유사하게, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')(도 15a 내지 도 15h에 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. 이러한 예에서, 프라이머(34, 36 또는 34', 36')는 기능화 층(24)이 적용된 후에 접목될 수 있다(예를 들어, 도 15c). 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, 프라이머(38, 40 또는 38', 40')는 i) 기능화 층 26이 프라이머 38, 40 또는 38', 40'을 부착하기 위해 (기능화 층 24와는 다른) 작용기를 갖거나 ii) 기능화 층(24)의 임의의 미반응 작용기는 예를 들어 아민으로의 스타우딩거 환원 또는 헥신산과 같은 수동 분자와의 추가 클릭 반응을 사용하여 퀀칭되는 한 제2 기능화 층(26)이 적용된 후에 접목될 수 있습(예를 들어, 도 15g 또는 도 15h(또는 대체 방법에서는 도 15d)).
방법 동안 이식이 수행될 때, 본 명세서에 기재된 이식 기술들 중 임의의 것을 이용하여 이식이 달성될 수 있다.
기능화 층(24, 26)의 단일 세트가 도 15h에 도시되어 있지만, 도 15a 내지 도 15h를 참조하여 설명된 방법은 함몰부(20')(그 안에 기능화 층(24, 26)을 가짐)의 어레이를 생성하기 위해 수행될 수 있다는 것을 이해해야 한다(다층 구조물(16)의 지지체(14) 또는 수지층(18)의 표면을 가로지르는 간극 영역(22)에 의해 분리됨).
또 다른 예시적인 방법이 도 16a 내지 도 16i에 도시되어 있다.
이 방법의 초기에, 수지층(14', 18')이 기능화 층(24, 26)에 공유적으로 부착되는 표면 그룹을 포함하지 않는 경우, 수지층(14', 18')은 예를 들어 실란화 또는 플라즈마 애싱을 통해 먼저 활성화될 수 있다. 수지 층 (14 ', 18 ") 이 기능화 층 (24, 26) 에 공유적으로 부착되는 표면 기를 포함하는 경우, 활성화 공정은 수행되지 않는다.
이 방법에서, 감광성 재료(50)는 포지티브 포토레지스트(52)이고; 포지티브 포토레지스트(52)는 수지층(14', 18')과 직접 접촉하여 증착되고(도 16A); 미리 결정된 자외선 조사량이 수지층(14', 18')을 통해 전달된 후, 각 다중 깊이 함몰부(20')의 깊은 부분(66) 위에 놓인 포지티브 포토레지스트(52) 부분이 가용성이 되고, 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68) 위에 놓이고 간극 영역(22) 위에 놓인 포지티브 포토레지스트(52)의 부분은 불용성 포지티브 포토레지스트(52')를 정의하고; 불용성 포지티브 포토레지스트(52')는 변경된 감광성 재료(50')이고(도 16b); 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(66)과 간극 영역(22)은 제1 미리 결정된 영역(54)(변경된 감광성 재료(50')가 형성된 도 16b)이고; 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 깊은 부분(66)은 제2 미리 결정된 영역(56)이다(기능화 층(24)이 형성된 도 16c 및 도 16d).
도 16a에 도시된 바와 같이, 포지티브 포토레지스트(52)가 수지층(14', 18') 상에 증착된다. 포지티브 포토레지스트(52)의 임의의 예가 사용될 수 있고, 여기에 설명된 증착 기술 중 임의의 것이 포지티브 포토레지스트(52)를 증착하는데 사용될 수 있다.
도 16b에 도시된 바와 같이, 미리 결정된 자외선 조사량은 수지층(14', 18')을 통해 전달된다. 수지층(14', 18')의 더 두꺼운 부분(78, 80)(두께 t2 또는 두께 t3을 가짐)은 수지층(14', 18')을 통해 투과된 광의 75% 이상을 이들 부분(78, t2, 및 80, t3) 위에 위치된 포지티브 포토레지스트(52)에 도달하는 것을 차단한다. 따라서, 이들 부분은 불용성 부분(50', 52')이 된다. 대조적으로, UV 광은 더 얇은 부분(76)(두께 t1을 가짐)을 통해 투과할 수 있고, 따라서 함몰부(20')의 깊은 부분(66) 위에 놓인 포지티브 포토레지스트(52)의 부분이 가용성이 된다. 가용성 부분은 예를 들어 현상액으로 제거되어 수지층(14', 18')의 얇은 부분(76, t1) 위에 형성되고 함몰부(20)의 깊은 부분(66)에 존재하는 수지층(14', 18')을 드러낸다. 생성된 구조는 도 16b에 도시되어 있다.
이 예시적인 방법에서, 제2 미리 결정된 영역(56)에서 기능화 층(24)을 생성하기 위해 변경된 감광성 재료(50')를 활용하는 것은 불용성 포지티브 포토레지스트(52') 위에 그리고 각 다중 깊이 함몰부(20')의 깊은 부분(66)에 노출된 수지층(14', 18') 위에 기능화 층(24)을 증착하는 단계(도 16c); 및 불용성 포지티브 포토레지스트(52')를 제거하여 각 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68)과 간극 영역(22)을 노출시키는 단계(도 16d)를 포함한다.
기능화 층(24)은 본 명세서에 기술된 임의의 겔 물질일 수 있고 임의의 적합한 방법을 사용하여 적용될 수 있다. 침착 후에 경화 공정이 수행될 수 있다. 기능화 층(24)은 깊은 부분(66)에서 수지 층(14', 18')에 공유적으로 부착된다. 증착된 기능화 층(24)이 도 16c에 도시되어 있다.
그 다음, 불용성 포지티브 포토레지스트(52')는 도 16d에 도시된 바와 같이 제거될 수 있다. 불용성 포지티브 포토레지스트(52')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. 리프트 오프 공정은 i) 불용성 포지티브 포토레지스트(52')의 적어도 99% 및 ii) 그 위에 위치하는 기능화 층(24)을 제거한다. 이러한 제거 공정 후에, 기능화 층(24)은 함몰부(20')의 깊은 부분(66)에 존재하고, 얕은 부분(68)의 수지층(14', 18')과 간극 영역(22)은 노출된다.
도 16a 내지 도 16i에 도시된 예시적인 방법은, 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 깊은 부분(66), 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(66) 및 간극 영역(22)의 기능화 층(24) 위에 네거티브 포토레지스트(60)를 증착하는 단계(도 16e); 수지층(14', 18')을 통해 두 번째 자외선 조사량을 지시하는 단계(이에 의해 깊은 부분(66) 위에 놓인 네거티브 포토레지스트(60)는 자외선 광에 노출되어 불용성 네거티브 포토레지스트(60')를 생성하고, 얕은 부분(66)과 간극 영역(22) 위에 놓인 네거티브 포토레지스트(60)는 가용성이 된다(도 16f)); 용해성 네거티브 포토레지스트(60)를 제거하여 각 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68)과 간극 영역을 다시 노출시키는 단계(도 16f); 불용성 네거티브 포토레지스트(60') 위와 각 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68) 및 간극 영역(22)에 노출된 수지층(14', 18') 위에 제2 기능화 층(26)을 증착하는 단계(도 16g); 불용성 네거티브 포토레지스트(60')를 제거하여 각 다중 깊이 함몰부(20')의 깊은 부분(66) 위의 기능화 층(24)을 노출시키는 단계; 및 간극 영역(22)으로부터 제2 기능화 층(26)을 제거하는 단계(도 16i)를 포함한다.
도 16e에 도시된 바와 같이, 네거티브 포토레지스트(60)는 수지층(14', 18')의 노출된 부분 및 기능화 층(24) 상에 증착된다. 네거티브 포토레지스트(60)의 임의의 예가 사용될 수 있고, 본 명세서에 설명된 증착 기술 중 임의의 것이 네거티브 포토레지스트(60)를 증착하는데 사용될 수 있다.
도 16f에 도시된 바와 같이, 제2의 미리 결정된 자외선 조사량은 수지층(14', 18')을 통해 전달된다. 두 번째 자외선 조사량은 미리 결정된 자외선 조사량(도 16b에 적용됨)과 동일할 수 있어 수지층(14', 18')의 더 두꺼운 부분(78, 80)(두께 t2 또는 두께 t3을 가짐)은 수지층(14', 18')을 통해 투과된 광의 75% 이상이 이들 부분(78, t2 및 80, t3) 위에 위치된 네거티브 포토레지스트(60)에 도달하는 것을 차단한다. 이와 같이, 이들 부분은 가용성이 된다. 가용성 부분은 예를 들어 현상액으로 제거되어 각각의 다중 깊이 함몰부(20')의 얕은 부분(68)과 간극 영역(22)에서 수지층(14', 18')을 드러낸다. 이에 반해, UV 광은 더 얇은 수지부(76)(두께 t1을 가짐)를 투과할 수 있으므로, 함몰부(20')의 깊은 부분(66) 위에 놓인 네거티브 포토레지스트(60) 부분은 불용성 네거티브 포토레지스트(60')가 된다.
그 다음, 제2 기능화 층(26)은 불용성 네거티브 포토레지스트(60') 위에 그리고 얕은 부분(68)과 간극 영역(22)에 노출된 수지 층(14', 18') 위에 적용된다. 이 예에서, 제2 기능화 층(26)(예컨대, 제2 기능화 층(26)을 형성하는 겔 재료)은 임의의 적합한 침착 기술을 이용하여 적용될 수 있다. 제2 기능화 층(26)은 불용성 네거티브 포토레지스트 (60') 에 의해 보호됨에 따라 제1 기능화 층(24)을 오염시키지 않는다. 증착된 제2 기능화 층(26)이 도 16g에 도시되어 있다.
이어서, 도 16h에 도시된 바와 같이, 불용성 네거티브 포토레지스트(60')의 제거를 수행하여 함몰부(20')의 깊은 부분(66)에 있는 기능화 층(24)을 노출시킬 수 있다. 불용성 네거티브 포토레지스트(60)가 현상액에서 용해되지 않지만, 제거제에서 용해(적어도 99% 용해)된다. 적합한 제거제는 초음파 처리를 사용하여 또는 아세톤에서, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)계 스트리퍼를 갖는 다이메틸설폭사이드(DMSO)를 포함할 수 있다.
그 다음, 제2 기능화 층(26)은 예를 들어 도 8i를 참조하여 설명된 바와 같은 연마를 사용하여 간극 영역(22)으로부터 제거된다. 결과 구조는 도 16I에 도시되어 있다.
도시되지는 않았지만, 도 16a 내지 도 16i에 도시된 방법은 또한 각각의 프라이머 세트(30, 32)를 기능화 층(24, 26)에 부착하는 단계를 포함한다. 일부 예들에서, 프라이머들(34, 36 또는 34', 36')(도 16a 내지 도 16i에 도시되지 않음)은 기능화 층(24)에 사전 이식될 수 있다. 유사하게, 프라이머들(38, 40 또는 38', 40')(도 16a 내지 도 16i에 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, i) 기능화 층(26)이 프라이머(38, 40 또는 38', 40')를 부착하기 위해(기능화 층(24)과 다른 기능기)(기능화 층(24)이 노출된 예에서)을 갖거나, ii) 기능화 층(24)의 임의의 미반응 작용기는 예를 들어 아민으로의 스타우딩거 환원 또는 헥신산과 같은 수동 분자와의 추가 클릭 반응을 사용하여 켄칭되었거나(기능화 층(24)이 노출되는 예에서), iii) 불용성 네거티브 포토레지스트(60')는 여전히 제자리에 있는(도 16g) 한, 프라이머(38, 40 또는 38', 40')는 제2 기능화 층(26)이 적용된 후에 접목될 수 있다(예를 들어, 도 16g 또는 도 16h 또는 도 16i에서).
방법 동안 이식이 수행될 때, 본 명세서에 기재된 이식 기술들 중 임의의 것을 이용하여 이식이 달성될 수 있다.
기능화 층(24, 26)의 단일 세트가 도 15i에 도시되어 있지만, 도 16a 내지 도 16i를 참조하여 설명된 방법은 함몰부(20')(그 안에 기능화 층(24, 26)을 가짐)의 어레이를 생성하기 위해 수행될 수 있다는 것을 이해해야 한다(다층 구조물(16)의 지지체(14) 또는 수지층(18)의 표면을 가로지르는 간극 영역(22)에 의해 분리됨).
또 다른 예시적인 방법이 도 17a 내지 도 17j에 도시된다. 도 17a에 도시된 바와 같이, 이 예는 "n"개의 함몰부 서브세트(20A, 20B, 20C)가 정의된 수지층(14', 18')을 포함하며, 여기서 n은 3 이상이다. 함몰부 서브세트들 (20A, 20B, 20C) 은 에칭, 나노임프린트 리소그래피 등과 같은 임의의 적합한 기술을 사용하여 정의될 수 있다.
각각의 함몰부 서브세트(20A, 20B, 20C)는 다른 함몰부 서브세트(20A, 20B, 20C)와 다른 깊이 DA, DB, DC를 갖는다. 함몰부 서브세트(20A, 20B, 20C)의 깊이 DA, DB, DC가 감소함에 따라, 밑에 있는 수지 부분(82, 84, 86)의 두께 tA, tB, tC가 증가한다. 따라서, 모든 서브세트(20A, 20B, 20C) 중 가장 큰 깊이(DA)를 갖는 함몰부 서브세트(20A)는 가장 작은 두께(tA)를 갖는 수지 부분(82) 위에 겹쳐지고, 모든 서브세트(20A, 20B, 20C) 중 가장 작은 깊이(DC)를 갖는 함몰부 서브세트(20C)는 가장 큰 두께(tC)를 갖는 수지 부분(86) 위에 놓인다.
이 방법에서, 감광성 재료(50)는 네거티브 포토레지스트(60)이고; 네거티브 포토레지스트(60)는 기능화 층(24)과 직접 접촉하여 증착되고(도 17b 참조); 미리 결정된 자외선 조사량이 수지층(14', 18')을 통해 전달된 후, 가장 큰 깊이(DA)를 갖는 제1 함몰부 서브세트(20A) 위에 놓인 감광성 재료(50)는 불용성 네거티브 포토레지스트(60')를 정의하고, 그 위에 놓인 감광성 재료(50)는 간극 영역(22)과 최대 깊이 DA보다 작은 깊이 DB, DC를 갖는 서로 겹쳐지는 함몰부 서브세트(20B, 20C)가 가용성이 되며; 상기 불용성 네거티브 포토레지스트 (60') 는 변경된 감광성 재료 (50') 이고; 제1 함몰부 서브세트(20A)는 제1 미리 결정된 영역(54)이다(변경된 감광성 재료(50')가 형성된 도 17c 참조).
이 예시적인 방법에서, 감광성 재료(50)를 증착하기 전에, 방법은 수지층(14', 18')과 직접 접촉하는 기능화 층(24)을 증착하는 단계를 더 포함한다. 기능화 층(24)은 본 명세서에 기술된 임의의 겔 물질일 수 있고 임의의 적합한 방법을 사용하여 적용될 수 있다. 침착 후에 경화 공정이 수행될 수 있다. 기능화 층(24)은 수지 층(14', 18')(방법 초기에 활성화 공정에 노출되었을 수 있음)에 공유적으로 부착된다. 증착된 기능화 층(24)이 도 17b에 도시되어 있다.
도 17b에 도시된 바와 같이, 네거티브 포토레지스트(60)는 기능화 층(24) 상에 증착된다. 네거티브 포토레지스트(60)의 임의의 예가 사용될 수 있고, 본 명세서에 설명된 증착 기술 중 임의의 것이 네거티브 포토레지스트(60)를 증착하는데 사용될 수 있다.
도 17c에 도시된 바와 같이, 미리 결정된 자외선 조사량은 수지층(14', 18')을 통해 전달된다. 미리 결정된 자외선 조사량은 상대적으로 낮으며 수지층(14', 18')의 더 두꺼운 부분(84, 86)(두께 tB 또는 두께 tC를 가짐)은 수지층(14', 18')을 통해 투과된 광의 75% 이상이 이들 부분(84(tB) 및 86(tC)) 위에 위치된 네거티브 포토레지스트(60)에 도달하는 것을 차단하도록 선택된다. 이와 같이, 이들 부분은 가용성이 된다. 가용성 부분은 예를 들어 현상액을 사용하여 제거되어 각각의 함몰부 서브세트(20B, 20C) 및 간질 영역(22)에서 기능화 층(24)을 드러낸다. 대조적으로, UV 광은 더 얇은 수지 부분(82)(두께 tA를 가짐)을 통해 투과할 수 있고, 따라서 함몰부 서브세트(20A) 위에 놓이는 네거티브 포토레지스트(60) 부분은 불용성 네거티브 포토레지스트(60')가 된다.
이 예에서, 제1 미리 결정된 영역에서 기능화 층(24)을 생성하기 위해 변경된 감광성 재료(50')를 활용하는 것은 불용성 네거티브 포토레지스트(60')가 제1 함몰부 서브세트(20A)에 존재하는 동안 간극 영역(22)으로부터 그리고 서로 함몰부 서브세트(20B, 20C)로부터 기능화 층(24)을 제거하는 것을 수반한다. 이 예에서, 기능화 층(24)을 제거하는 것은 적합한 플라즈마를 사용하여 기능화 층(24)을 애싱하는 것을 포함한다. 결과적인 구조는 도 17d에 도시되어 있다.
이어서 도 17a 내지 도 17j에 도시된 방법은 불용성 네거티브 포토레지스트 (60') 위에 제2 기능화 층(26) 침착하는 단계, 간극 영역들(22), 및 각각의 다른 함몰부 서브세트(20B, 20C)(도 17E)를 포함함; 불용성 네거티브 포토레지스트 (60') 를 제거함으로써, 제1 함몰부 서브세트 (20A) (도 17F) 내에 기능화 층(24)24 노출시키는 단계; 제1 함몰부 서브세트 (20A) 내의 기능화 층(24)24에, 각각의 다른 함몰부 서브세트 (20B, 20C) 위에, 그리고 간극 영역들(22) (도 17F) 위에 제2 네거티브 포토레지스트 (60-2) 를 침착시키는 단계; 미리 결정된 자외선 조사량보다 높은 제2 자외선 조사량을 수지층(14', 18')을 통해 조사하는 단계(이로써 제1 함몰부 서브세트(20A)의 기능화 층(24) 위에 놓이고 두 번째로 큰 깊이 DB를 갖는 제2 함몰부 서브세트(20B) 위에 놓인 제2 네거티브 포토레지스트(60-2)는 제2 불용성 네거티브 포토레지스트(60')를 정의하고, 간극 영역(22) 위에 놓이고 두 번째로 큰 깊이 DB보다 더 작은 DC 깊이를 갖는 함몰부 서브세트(20C)가 서로 위에 있는 두 번째 네거티브 포토레지스트(60-2)가 가용성이 됨(도 17G)); 제2 불용성 네거티브 포토레지스트(60'-2)가 제1 및 제2 함몰부 서브세트(20A, 20B)에 존재하는 동안 간극 영역(22)으로부터 그리고 두 번째로 큰 깊이 DB보다 작은 깊이 DC를 갖는 서로 함몰부 서브세트(20C)로부터 제2 기능화 층(26)을 제거하는 단계를 포함한다.
구체적으로 도 17e를 참조하면, 제2 기능화 층(24)24 본 명세서에 기재된 겔 재료들 중 임의의 것일 수 있고, 임의의 적합한 방법을 사용하여 적용될 수 있다. 침착 후에 경화 공정이 수행될 수 있다.
이어서, 불용성 네거티브 포토레지스트 (60') 의 제거를 수행하여 함몰부 서브세트 (20A) 내의 기능화 층(24)을 노출시킬 수 있다. 불용성 네거티브 포토레지스트(60)가 현상액에서 용해되지 않지만, 제거제에서 용해(적어도 99% 용해)된다. 적합한 제거제는 초음파 처리를 사용하여 또는 아세톤에서, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)계 스트리퍼를 갖는 다이메틸설폭사이드(DMSO)를 포함할 수 있다.
불용성 네거티브 포토레지스트 (60') 가 제거된 후에, 도 17f에 도시된 바와 같이, 제2 네거티브 포토레지스트 (60-2) 가 기능화 층들 (24, 26) 상에 침착된다. 네거티브 포토레지스트(60)60 임의의 예가 제2 네거티브 포토레지스트 (60-2) 에 사용될 수 있고, 본 명세서에 기재된 임의의 침착 기술이 제2 네거티브 포토레지스트 (60-2) 를 침착하는 데 사용될 수 있다.
도 17g에 나타낸 바와 같이, 제2 자외선 투여량은 수지 층 (14 ', 18 ")을 통해 지향된다. 두 번째 미리 결정된 자외선 조사량은 미리 결정된 자외선 조사량보다 높고 수지층(14', 18')의 가장 두꺼운 부분(86)(두께 tC를 가짐)은 수지층(14', 18')을 통해 투과된 빛의 적어도 75%가 부분(86, tC) 위에 위치된 제2 네거티브 포토레지스트(60-2)에 도달하는 것을 차단하도록 선택된다. 이와 같이, 이들 부분은 가용성이 된다. 가용성 부분은 예를 들어 현상액을 사용하여 제거되어 함몰부 서브세트(20C) 및 간질 영역(22)에서 기능화 층(26)을 드러낸다. 대조적으로, UV 광은 더 얇은 수지 부분(82, 84)(두께 tA 또는 두께 tB를 가짐)을 투과할 수 있으므로, 함몰부 서브세트(20A, 20B) 위에 놓인 제2 네거티브 포토레지스트(60-2) 부분은 불용성 네거티브 포토레지스트(60')가 된다.
이어서, 제2 기능화 층(26)은 예컨대 적합한 플라즈마를 사용하여 애싱을 통해 제거된다. 도 17i에 도시된 바와 같이(예를 들어, 네거티브 포토레지스트(60-3)가 존재하지 않는 경우), 이 공정은 세 번째로 큰 깊이 DC를 갖는 함몰부 서브세트(20C) 및 간극 영역(22)을 노출시킨다.
도 17f 내지 도 17h에 기재된 공정은 제3 기능화 층(88) (도 17H 참조) 및 제3 네거티브 포토레지스트 (60-3) (도 17I 참조) 를 사용하여 반복된다. 이 방법은 제2 불용성 네거티브 포토레지스트(60'-2), 간극 영역(22), 그리고 두 번째로 큰 깊이 DB보다 작은 깊이 DC를 갖는 서로의 함몰부 서브세트(20C) 위에 제3 기능화 층(88)을 증착하는 단계(도 17H); 제2 불용성 네거티브 포토레지스트(60'-2)를 제거하여 제1 함몰부 서브세트(20A)의 기능화 층(24)과 제2 함몰부 서브세트(20B)의 제2 기능화 층(26)을 노출시키는 단계; 제1 함몰부 서브세트(20A)의 기능화 층(24) 위에, 제2 함몰부 서브세트(20B)의 제2 기능화 층(26) 위에, 제3 함몰부 서브세트(20C)의 제3 기능화 층(88) 위에, n>3인 경우 서로 함몰부 서브세트 위에, 간극 영역(22) 위에(도 17I) 제3 네거티브 포토레지스트(60-3)를 증착하는 단계; 제2 자외선 조사량보다 높은 제3 자외선 조사량을 수지층(14', 16')을 통해 조사하는 단계(제1 함몰부 서브세트(20A)에서 기능화 층(24) 위에 놓이고, 제2 함몰부 서브세트(20B)에서 기능화 층(26) 위에 놓이고, 세 번째로 큰 깊이 DC를 갖는 제3 함몰부 서브세트(20C)에서 기능화 층(88) 위에 놓이는 제3 네거티브 포토레지스트(60-3)는 제3 불용성 네거티브 포토레지스트(미도시)를 정의하고, 간극 영역(22) 위에 놓이는 제3 네거티브 포토레지스트(60-3) 및 n > 3인 경우, 세 번째로 큰 깊이 DC보다 작은 깊이를 갖는 서로 위에 있는 함몰부 서브세트가 가용성이 되고); 및 간극 영역(22)으로부터 제3 기능화 층(88)을 제거하고, n > 3인 경우, 제3 불용성 네거티브 포토레지스트가 제1, 제2 및 제3 함몰부 서브세트(20A, 20B, 20C)에 존재하는 동안 세 번째 최대 깊이 DC보다 작은 깊이를 갖는 함몰부 서브세트를 서로 제거하는 단계를 포함한다. 본 단락에 기재된 각각의 공정은 본 명세서에 기재된 바와 같이 수행될 수 있다. 이들 공정은 도 17j에 도시된 구조를 생성한다. 이들 공정은 또한 n개의 함몰부 서브세트들(20A, 20B, 20C 등)에 대해 반복될 수 있다.
도시되지는 않았지만, 도 17a 내지 도 17j에 도시된 방법은 또한 각각의 프라이머 세트를 기능화 층(24, 26, 88)에 부착하는 단계를 포함한다. 다양한 프라이머 세트(예를 들어, P5와 P7, PA와 PB, PC와 PD)가 다양한 기능화 층(24, 26, 88)에 사용될 수 있다. 일부 예에서, 각각의 프라이머 세트는 기능화 층 (24, 26, 88) 에 사전 그래프팅될 수 있다. 다른 예에서, 각각의 프라이머 세트는 침착된 후에 그리고 불용성 네거티브 포토레지스트 (60', 60'-2 등) 가 생성되기 전에 기능화 층 (24, 26, 88) 에 그래프팅될 수 있다. 방법 동안 이식이 수행될 때, 본 명세서에 기재된 이식 기술들 중 임의의 것을 이용하여 이식이 달성될 수 있다.
기능화 층(24, 26, 88)의 단일 세트가 도 17J에 도시되어 있지만, 다층 구조(16')의 지지체(14') 또는 수지층(18')의 표면을 가로지르는 간극 영역(22)에 의해 분리된 함몰부 서브세트(20A, 20B, 20C)(각각 기능화 층(24, 26, 88)을 가짐)의 어레이를 생성하기 위해 도 17a 내지 도 17j를 참조하여 설명된 방법이 수행될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
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
용융 실리카 및 유리 기재 및 패턴화된 수지 층을 포함하는 플로우 셀을 알루미늄으로 실온에서 스퍼터 코팅하였다 (60° 각도). 스퍼터링 동안 플로우 셀을 회전시켰다. 함몰부 중 몇몇의 SEM 이미지(50,000X 배율)가 도 18a에 나타나 있고, 동일한 함몰부의 공초점 현미경 이미지(흑색 및 백색으로 재현됨)가 도 18b에 나타나 있다. 이들 도면에 예시된 바와 같이, 간극 영역 상에 형성된 알루미늄 필름의 부분은 함몰부의 하부 표면 상에 형성된 알루미늄 필름의 부분보다 더 두껍다.
하나의 함몰부의 하부의 SEM 이미지 및 함몰부에 인접한 간극 영역을 더 높은 배율(200,000X)에서 취하였다. 이들 이미지는 도 19a (함몰부) 및 도 19b(간극 영역)에 나타나 있다. 함몰부에서 알루미늄 필름의 두께는 약 8.5 nm로 측정되었고, 간극 영역 상의 알루미늄 필름의 두께는 약 31 nm로 측정되었다. 이들 결과는 스퍼터링을 사용하여 다양한 두께의 금속 필름을 생성하는 능력을 예시한다.
실시예 2
보호 층이 포함되지 않았다는 점을 제외하고는, 도 4a 내지 도 4g에 나타낸 것과 유사한 작업흐름을 수행하였다.
실시예 1에 기재된 바와 같이, 알루미늄을 플로우 셀 표면 상에 스퍼터링하였다. Pazam을 금속 필름 상에 침착시켜, 간극 영역 및 함몰부 둘 모두를 코팅하였다.
네거티브 포토레지스트 (Futurrex로부터의 NR 9 내지 1500PY) 를 PAZAM 층 상에 침착시켰다. 자외선 (365 nm)을 플로우 셀 기재를 통해 지향시키고, 이어서 네거티브 포토레지스트의 가용성 부분을 퓨투레스 (Futurrex) 로부터의 현상제 (RD6 (테트라메틸암모늄 하이드록사이드 (TMAH) 기반 현상제) 에 제거하였다). 이어서, 플로우 셀의 표면의 SEM 이미지를 취하고, 도 20에 나타낸다. 도시된 바와 같이, 네거티브 포토레지스트는 각각의 함몰부에 불용성으로 되어, UV 광이 알루미늄 필름의 더 얇은 부분을 통해 투과되었음을 예시하였다. 네거티브 포토레지스트는 간극 영역 위에 가용성으로 되어, uV 광이 알루미늄 필름의 더 두꺼운 부분에서 차단되었음을 예시한다.
그런 다음 PAZAM 층을 간극 영역에서 플라즈마 에칭(약 2분 동안 150W O2 플라즈마)한 다음, 아세톤과 이소프로필 알코올 초음파 처리를 사용하여 불용성 네거티브 포토레지스트를 들어올려 제거했다. 이어서, 플로우 셀의 표면의 공초점 현미경 이미지를 취하고, 도 21에 나타낸다. 도시된 바와 같이, PAZAM 층은 함몰부에 존재하지만 간극 영역 상에는 존재하지 않았다.
이들 결과는 플로우 셀 표면 상에 기능화 층 (예를 들어, PAZAM)을 패턴화하기 위한 마스크로서 사용되도록 다양한 두께를 갖는 금속 필름의 능력을 예시한다.
실시예 3
이 실시예에서 3개의 플로우 셀을 사용하였고, 각각은 유리 기재 및 함몰부로 나노각인된 수지 층을 포함하였다. 도 12a 내지 도 12f에 도시된 것과 유사한 워크플로우를 수행하였다. 간극 영역에서의 수지 층의 두께는 약 500 nm였고, 각각의 함몰부의 하부에서의 수지 층의 두께는 약 150 nm였다.
제1 시험에서, 네거티브 포토레지스트 (Futurrex로부터의 NR 9 내지 1500PY) 를 수지 층 상에 침착하고, 자외선 광 (365 nm)을 260 mJ/cm2의 투여량으로 플로우 셀 기재를 통해 지향시켰다. 푸르우레스 (Futurrex) 로부터의 현상제 (RD6 (테트라메틸암모늄 하이드록사이드 (TMAH) 기반 현상제) 에서 네거티브 포토레지스트의 임의의 가용성 부분을 제거하였다. 플로우 셀의 상부의 일부의 SEM 이미지를 취하였고 도 22a에 나타낸다. 도 22a에 나타낸 바와 같이, 불용성 네거티브 포토레지스트를 플로우 셀 표면에 걸쳐 생성하였다. 이는 네거티브 포토레지스트가 더 두꺼운 부분 및 더 얇은 부분 둘 모두에서 UV 광에 노출되었음을 나타내며, 따라서 UV 선량은 더 두꺼운 부분에 대해 너무 높았다.
제2 시험에서, 동일한 네거티브 포토레지스트를 수지 층 상에 침착하고, 자외선(365 nm)을 90 mJ/cm2의 투여량으로 플로우 셀 기재를 통해 지향시켰다. 네거티브 포토레지스트의 임의의 가용성 부분을 동일한 현상액에서 제거하였다. 플로우 셀의 상부의 일부의 SEM 이미지를 취하였고 도 22b에 나타낸다. 도 22b에 나타낸 바와 같이, 불용성 네거티브 포토레지스트는 함몰부 및 간극 영역 둘 모두에 존재하였지만, 함몰부에서 더 두껍다. 이는 함몰부 내의 네거티브 포토레지스트가 더 많은 UV 광에 노출되었음을 나타내며, 이는 더 두꺼운 부분에서보다 더 얇은 부분에서 더 큰 투과율이 있었음을 나타낸다. 그러나, 간극 영역 상에 불용성 네거티브 포토레지스트의 존재는 또한 소량의 UV 광이 수지 층의 더 두꺼운 부분을 통해 네거티브 포토레지스트로 투과되었음을 나타낸다.
제3 시험에서, 동일한 네거티브 포토레지스트를 수지 층 상에 침착하고, 자외선(365 nm)을 30 mJ/cm2의 투여량으로 플로우 셀 기재를 통해 지향시켰다. 네거티브 포토레지스트의 임의의 가용성 부분을 동일한 현상액에서 제거하였다. 플로우 셀의 상부의 일부의 SEM 이미지를 취하였고 도 22c에 나타낸다. 도 22c에 나타낸 바와 같이, 함몰부 내에 존재하지만 간극 영역 상에는 존재하지 않는 불용성 네거티브 포토레지스트가 도시되어 있다. 이는 함몰부 내의 네거티브 포토레지스트가 UV 광에 노출되는 반면, 간극 영역 상의 네거티브 포토레지스트는 UV 광에 노출되지 않았음을 나타낸다. 이들 결과는 수지 층의 더 두꺼운 부분이 더 낮은 투여량으로 UV 광을 효과적으로 흡수하였지만, 수지 층의 더 얇은 부분이 UV 광을 효과적으로 투과시킨다는 것을 나타낸다.
보충 주석
하기에 더 상세히 논의되는 전술한 개념들 및 추가의 개념들의 모든 조합은 (그러한 개념들이 상호 불일치하지 않는다면) 본원에 개시된 발명 요지의 일부인 것으로 고려됨이 이해되어야 한다. 특히, 본 개시내용의 끝부분에 나타나는 청구된 발명 요지의 모든 조합은 본원에 개시된 발명 요지의 일부인 것으로 고려된다. 인용되어 포함된 임의의 개시내용에서 또한 나타날 수 있는 본원에서 명시적으로 사용된 용어는 본원에 개시된 특정 개념과 가장 일치하는 의미가 부여되어야 함이 또한 이해되어야 한다.
본원 전체에 걸쳐 "하나의 예", "다른 예", "한 예" 등에 대한 언급은 그 예와 관련하여 설명된 특정 요소(예를 들어, 특징, 구조, 및/또는 특성)가 본원에 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.
몇몇 예가 상세하게 설명되었지만, 개시된 예는 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 전술한 설명은 비제한적인 것으로 여겨져야 한다.
SEQUENCE LISTING <110> Illumina, Inc. Illumina Cambridge Limited <120> FLOW CELLS AND METHODS FOR MAKING THE SAME <130> IP-2152-PCT <150> 63/195,124 <151> 2021-05-31 <160> 14 <170> PatentIn version 3.5 <210> 1 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthesized <400> 1 aatgatacgg cgaccaccga gauctacac 29 <210> 2 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthesized <220> <221> misc_feature <222> (22)..(22) <223> 8-oxoguanine or uracil <400> 2 caagcagaag acggcatacg anat 24 <210> 3 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthesized <220> <221> misc_feature <222> (20)..(20) <223> 8-oxoguanine or uracil <400> 3 caagcagaag acggcatacn agat 24 <210> 4 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthesized <220> <221> misc_feature <222> (23)..(23) <223> allyl-T <400> 4 aatgatacgg cgaccaccga ganctacac 29 <210> 5 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthesized <400> 5 gctggcacgt ccgaacgctt cgttaatccg ttgag 35 <210> 6 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthesized <400> 6 ctcaacggat taacgaagcg ttcggacgtg ccagc 35 <210> 7 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthesized <400> 7 cgtcgtctgc catggcgctt cggtggatat gaact 35 <210> 8 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthesized <400> 8 agttcatatc caccgaagcg ccatggcaga cgacg 35 <210> 9 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthesized <400> 9 acggccgcta atatcaacgc gtcgaatccg caact 35 <210> 10 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthesized <400> 10 agttgcggat tcgacgcgtt gatattagcg gccgt 35 <210> 11 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthesized <400> 11 gccgcgttac gttagccgga ctattcgatg cagc 34 <210> 12 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthesized <400> 12 gctgcatcga atagtccggc taacgtaacg cggc 34 <210> 13 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthesized <400> 13 aggaggagga ggaggaggag gagg 24 <210> 14 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthesized <400> 14 cctcctcctc ctcctcctcc tcct 24

Claims (32)

  1. 방법으로서,
    간극 영역에 의해 분리된 함몰부를 포함하는 투명 기판 위에 금속 재료를 스퍼터링 또는 열 증발시킴으로써, 간극 영역 위에 제1 두께를 갖고 함몰부 위에 제2 두께를 갖는 금속 필름을 형성하는 단계 - 제2 두께는 약 30 nm 이하이고 제1 두께보다 적어도 10 nm 더 얇음 -;
    상기 금속 필름 위에 감광성 재료를 침착시키는 단계;
    상기 금속 필름을 이용하여 상기 투명 기판을 통해 상기 감광성 재료를 현상하여 상기 투명 기판 위에 제1 미리 결정된 영역에서 변경된 감광성 재료를 한정하는 단계; 및
    상기 변경된 감광성 재료를 이용하여 상기 제1 미리 결정된 영역에서 또는 상기 투명 기판 위에 제2 미리 결정된 영역에 기능화 층을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 감광성 재료는 포지티브 포토레지스트이고;
    포지티브 포토레지스트는 금속 필름과 직접 접촉하여 침착되고;
    상기 감광성 재료를 현상하기 위해 상기 금속 필름을 이용하는 단계는 상기 포지티브 포토레지스트를 상기 투명 기판을 통해 광에 노출시키는 단계를 포함하고, 이에 의해 상기 함몰부 위에 놓인 포지티브 포토레지스트의 부분들은 가용성이 되고, 상기 간극 영역들 위에 놓인 상기 포지티브 포토레지스트의 부분들은 불용성 포지티브 포토레지스트를 한정하고;
    상기 불용성 포지티브 포토레지스트는 상기 변경된 감광성 재료이고;
    상기 간극 영역들은 상기 제1 미리 결정된 영역이고;
    상기 함몰부는 상기 제2 미리 결정된 영역인, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 변경된 감광성 재료를 활용하여 상기 제2 미리 결정된 영역에서 상기 기능화 층을 생성하는 단계는,
    상기 금속 필름을 상기 함몰부로부터 에칭하는 단계;
    상기 불용성 포지티브 포토레지스트 및 상기 함몰부 위에 상기 기능화 층을 침착시키는 단계; 및
    상기 불용성 포지티브 포토레지스트와 상기 금속 필름을 제거하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 금속 필름 위에 상기 감광성 재료를 증착하기 이전에, 상기 방법은,
    상기 금속 필름과 직접 접촉하는 보호 층을 침착시키는 단계; 및
    상기 보호 층과 직접 접촉하는 상기 기능화 층을 침착시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 감광성 재료는 네거티브 포토레지스트이고;
    상기 네거티브 포토레지스트는 상기 기능화 층과 직접 접촉하여 침착되고;
    상기 감광성 재료를 현상하기 위해 상기 금속 필름을 이용하는 단계는 상기 네거티브 포토레지스트를 상기 투명 기판을 통해 광에 노출시켜 상기 함몰부 위에 놓인 상기 네거티브 포토레지스트의 부분들은 불용성 네거티브 포토레지스트를 정의하고, 상기 간극 영역들 위에 놓인 상기 네거티브 포토레지스트의 부분들은 가용성이 되게 하는 단계를 포함하며,
    상기 불용성 네거티브 포토레지스트는 상기 변경된 감광성 재료이고;
    상기 함몰부는 상기 제1 미리 결정된 영역인, 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 변경된 감광성 재료를 활용하여 상기 제1 미리 결정된 영역에서 상기 기능화 층을 생성하는 단계는,
    상기 기능화 층, 상기 보호 층, 및 상기 금속 필름을 상기 간극 영역으로부터 건식 에칭하는 단계; 및
    상기 불용성 네거티브 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함하는, 방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 보호 층은 상기 기능화 층에 부착되는 표면 기를 포함하는 무기 재료인, 방법.
  8. 제4항에 있어서, 실란화 또는 플라즈마 애싱에 의해 상기 보호 층을 활성화하여, 상기 기능화 층에 부착되도록 표면 기를 도입하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 금속 필름 위에 상기 감광성 재료를 침착하기 전에, 상기 방법은 상기 금속 필름과 직접 접촉하는 투명 수지를 침착시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 감광성 재료는 포지티브 포토레지스트이고;
    상기 포지티브 포토레지스트는 상기 투명 수지와 직접 접촉하여 침착되고;
    상기 감광성 재료를 현상하기 위해 상기 금속 필름을 이용하는 단계는 상기 포지티브 포토레지스트를 상기 투명 기판을 통해 광에 노출시키는 단계를 포함하고, 이에 의해 상기 함몰부 위에 놓인 포지티브 포토레지스트의 부분들은 가용성이 되고, 상기 간극 영역들 위에 놓인 상기 포지티브 포토레지스트의 부분들은 불용성 포지티브 포토레지스트를 한정하고;
    상기 불용성 포지티브 포토레지스트는 상기 변경된 감광성 재료이고;
    상기 간극 영역들 위에 놓인 투명 수지의 부분들은 상기 제1 미리 결정된 영역이고;
    함몰부 위에 놓인 투명 수지의 부분은 제2 미리 결정된 영역인, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 변경된 감광성 재료를 활용하여 상기 제2 미리 결정된 영역에서 상기 기능화 층을 생성하는 단계는,
    상기 기능화 층을 상기 불용성 포지티브 포토레지스트 및 상기 제2 사전결정된 영역 위에 침착시키는 단계; 및
    상기 불용성 포지티브 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 금속 필름 위에 상기 감광성 재료를 침착하기 전에, 상기 방법은 상기 금속 필름과 직접 접촉하는 보호 층을 침착시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 감광성 재료는 광 경화성 수지이고;
    상기 광 경화성 수지는 상기 보호 층과 직접 접촉하여 침착되고;
    상기 감광성 재료를 현상하기 위해 상기 금속 필름을 이용하는 단계는 상기 투명 기판을 통해 광에 상기 광 경화성 수지를 노출시키는 단계를 포함하며, 이에 의해 상기 함몰부 위에 놓인 상기 광 경화성 수지의 부분들은 경화되고, 상기 간극 영역들 위에 놓인 상기 광 경화성 수지의 일부분들은 비경화된 상태로 유지되고;
    상기 방법은 상기 광 경화성 수지의 상기 미경화 부분을 제거함으로써 상기 간극 영역에 상기 보호 층을 노출시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1 미리 결정된 영역에서 상기 기능화 층을 생성하기 위해 상기 변경된 감광성 재료를 이용하는 단계는 상기 기능화 층을 침착시키는 단계를 포함하고, 이에 의해 상기 기능화 층은 상기 광 경화성 수지의 상기 경화된 부분들에 부착되고 상기 간극 영역들에서 상기 보호 층에 부착되지 않는, 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 함몰부 각각은 깊은 부분 및 상기 깊은 부분에 인접한 얕은 부분을 포함하는 다중 깊이 함몰부이고;
    상기 금속 필름은 각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 깊은 부분 및 각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 얕은 부분에 걸쳐 생성되고;
    각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 깊은 부분 위의 상기 금속 필름은 상기 제2 두께를 갖고;
    각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 얕은 부분 위의 상기 금속 필름은 제1 두께보다 작고 제2 두께보다 큰 제3 두께를 갖는, 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 감광성 재료는 포지티브 포토레지스트이고;
    상기 포지티브 포토레지스트는 상기 금속 필름과 직접 접촉하여 침착되고;
    상기 감광성 재료를 현상하기 위해 상기 금속 필름을 이용하는 단계는 상기 포지티브 포토레지스트를 상기 투명 기판을 통해 광에 노출시키는 단계를 포함하고, 각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 깊은 부분 위에 놓인 상기 포지티브 포토레지스트의 부분들은 가용성이 되고, 각각의 다중-깊이 함몰부 위에 놓이고 상기 간극 영역들 위에 놓인 상기 포지티브 포토레지스트의 일부분들은 불용성 포지티브 포토레지스트를 한정하고;
    상기 불용성 포지티브 포토레지스트는 상기 변경된 감광성 재료이고;
    각각의 다중-깊이 함몰부 및 간극 영역들의 상기 얕은 부분은 제1 미리 결정된 영역이고;
    각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 깊은 부분은 제2 미리 결정된 영역인, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 변경된 감광성 재료를 활용하여 상기 제1 미리 결정된 영역에서 상기 기능화 층을 생성하는 단계는,
    각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 깊은 부분으로부터 상기 금속 필름을 에칭하는 단계; 및
    상기 불용성 포지티브 포토레지스트 및 각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 깊은 부분 위에 상기 기능화 층을 침착시키는 단계를 포함하는, 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 불용성 포지티브 포토레지스트를 제거하여, 각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 얕은 부분 및 상기 간극 영역들 위에 상기 금속 필름을 노출시키는 단계;
    각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 깊은 부분에 걸쳐 불용성 네거티브 포토레지스트를 형성하도록 네거티브 포토레지스트를 패턴화하는 단계;
    각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 얕은 부분으로부터 그리고 간극 영역으로부터 상기 금속 필름을 습식 에칭하는 단계;
    상기 불용성 네거티브 포토레지스트, 각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 얕은 부분, 및 상기 간극 영역들 위에 제2 기능화 층을 침착시키는 단계;
    상기 불용성 네거티브 포토레지스트를 제거하여, 상기 기능화 층을 노출시키는 단계; 및
    상기 간극 영역들로부터 상기 제2 기능화 층을 제거하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 불용성 포지티브 포토레지스트를 제거하여, 각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 얕은 부분 및 상기 간극 영역들 위에 상기 금속 필름을 노출시키는 단계;
    각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 얕은 부분으로부터 그리고 상기 간극 영역으로부터 상기 금속 필름을 습식 에칭하는 단계;
    각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 얕은 부분 위에 그리고 상기 간극 영역들 위에 제2 기능화 층을 침착시키는 단계; 및
    상기 간극 영역들로부터 상기 제2 기능화 층을 연마하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 감광성 재료는 네거티브 포토레지스트이고;
    상기 네거티브 포토레지스트는 상기 금속 필름과 직접 접촉하여 침착되고;
    상기 감광성 재료를 현상하기 위해 상기 금속 필름을 이용하는 단계는 상기 네거티브 포토레지스트를 상기 투명 기판을 통해 광에 노출시키는 단계를 포함하며, 이에 의해 각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 깊은 부분 위에 놓인 상기 네거티브 포토레지스트의 부분들은 불용성 네거티브 포토레지스트를 한정하고, 각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 얕은 부분 위에 놓이고 상기 간극 영역들 위에 놓인 상기 네거티브 포토레지스트의 부분들은 가용성이 되게 하고,
    상기 불용성 네거티브 포토레지스트는 상기 변경된 감광성 재료이고;
    각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 깊은 부분은 상기 제1 미리 결정된 영역이고;
    각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 얕은 부분은 제2 미리 결정된 영역인, 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 변경된 감광성 재료를 활용하여 상기 제2 미리 결정된 영역에서 상기 기능화 층을 생성하는 단계는,
    각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 얕은 부분 및 상기 간극 영역들로부터 상기 금속 필름을 에칭하는 단계; 및
    상기 불용성 네거티브 포토레지스트, 각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 얕은 부분, 및 상기 간극 영역들 위에 상기 기능화 층을 침착시키는 단계를 포함하는, 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 불용성 네거티브 포토레지스트를 제거하여, 각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 깊은 부분 위에 상기 금속 필름을 노출시키는 단계;
    각각의 다중-깊이 함몰부의 깊은 부분으로부터 상기 금속 필름을 습식 에칭하는 단계;
    각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 깊은 부분 위에 제2 기능화 층을 침착하는 단계; 및
    상기 간극 영역들로부터 상기 기능화 층을 제거하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  23. 제15항에 있어서, 상기 금속 필름 위에 상기 감광성 재료를 침착하기 이전에, 상기 방법은,
    상기 금속 필름과 직접 접촉하는 보호 층을 침착시키는 단계; 및
    상기 보호 층과 직접 접촉는 상기 기능화 층을 침착시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 감광성 재료는 네거티브 포토레지스트이고;
    상기 네거티브 포토레지스트는 상기 기능화 층과 직접 접촉하여 침착되고;
    상기 감광성 재료를 현상하기 위해 상기 금속 필름을 이용하는 단계는 상기 네거티브 포토레지스트를 상기 투명 기판을 통해 광에 노출시키는 단계를 포함하며, 이에 의해 각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 깊은 부분 위에 놓인 상기 네거티브 포토레지스트의 부분들은 불용성 네거티브 포토레지스트를 한정하고, 각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 얕은 부분 위에 놓이고 상기 간극 영역들 위에 놓인 상기 네거티브 포토레지스트의 부분들은 가용성이 되게 하고,
    상기 불용성 네거티브 포토레지스트는 상기 변경된 감광성 재료이고;
    각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 깊은 부분은 제1 미리 결정된 영역인, 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 제1 미리 결정된 영역에서 상기 기능화 층을 생성하기 위해 상기 변경된 감광성 재료를 이용하는 단계는 각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 얕은 부분으로부터 그리고 상기 간극 영역들로부터 상기 기능화 층을 건식 에칭하는 단계를 포함하고, 이에 의해 상기 보호 층은 각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 얕은 부분에서 그리고 상기 간극 영역들에서 노출되고 상기 기능화 층이 각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 깊은 부분에 유지되는, 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 불용성 네거티브 포토레지스트 위에, 그리고 각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 얕은 부분에서 그리고 상기 간극 영역들에서 노출된 상기 보호 층 위에 제2 기능화 층을 침착시키는 단계;
    상기 불용성 네거티브 포토레지스트를 제거하여, 상기 기능화 층을 각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 깊은 부분 위에 노출시키는 단계; 및
    상기 간극 영역들로부터 상기 제2 기능화 층을 제거하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  27. 제23항에 있어서,
    상기 감광성 재료는 포지티브 포토레지스트이고;
    상기 포지티브 포토레지스트는 상기 기능화 층과 직접 접촉하여 침착되고;
    상기 감광성 재료를 현상하기 위해 상기 금속 필름을 이용하는 단계는 상기 포지티브 포토레지스트를 상기 투명 기판을 통해 광에 노출시키는 단계를 포함하고, 이에 의해 각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 깊은 부분 위에 놓인 상기 포지티브 포토레지스트의 부분들은 가용성이 되고, 각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 얕은 부분 위에 놓이고 상기 간극 영역들 위에 놓인 상기 포지티브 포토레지스트의 일부분들은 불용성 포지티브 포토레지스트를 한정하고;
    상기 불용성 포지티브 포토레지스트는 상기 변경된 감광성 재료이고;
    각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 얕은 부분 및 상기 간극 영역들은 제1 미리 결정된 영역인, 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 제1 미리 결정된 영역에서 상기 기능화 층을 생성하기 위해 상기 변경된 감광성 재료를 이용하는 단계는 각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 깊은 부분으로부터 상기 기능화 층을 제거하는 단계를 포함하고, 이에 의해 상기 보호 층은 각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 깊은 부분에서 노출되고 상기 기능화 층은 각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 얕은 부분에 그리고 상기 간극 영역들 위에 유지되는, 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 불용성 포지티브 포토레지스트 위에, 그리고 각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 깊은 부분에서 노출된 보호 층 위에 제2 기능화 층을 침착시키는 단계;
    상기 불용성 포지티브 포토레지스트를 제거하여, 상기 기능화 층을 각각의 다중-깊이 함몰부의 상기 얕은 부분 위에 노출시키는 단계; 및
    상기 간극 영역들로부터 상기 기능화 층을 제거하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  30. 제1항에 있어서,
    상기 금속 재료는 알루미늄이고;
    상기 제1 두께는 약 15 nm 내지 약 30의 범위이고;
    상기 제2 두께는 상기 제1 두께보다 약 10 nm 더 얇은, 방법.
  31. 플로우 셀로서,
    간극 영역에 의해 분리된 함몰부들을 포함하는 베이스 지지체;
    상기 베이스 지지체 위에 위치된 금속 필름으로서, 상기 금속 필름은 상기 간극 영역들 위에 제1 두께를 갖고, 상기 함몰부들 위에 제2 두께를 갖고, 상기 제2 두께는 약 30 nm 이하이고 상기 제1 두께보다 적어도 10 nm 더 얇은, 상기 금속 필름;
    상기 금속 필름 위에 위치된 투명 수지로서, 실질적으로 평평한 표면을 갖는, 상기 투명 수지; 및
    실질적으로 평평한 표면 상에 위치되고 베이스 지지체의 함몰부 위에 위치된 기능화 층 패드들을 포함하는, 플로우 셀.
  32. 플로우 셀로서,
    간극 영역에 의해 분리된 함몰부들을 포함하는 베이스 지지체;
    상기 베이스 지지체 위에 위치된 금속 필름으로서, 상기 금속 필름은 상기 간극 영역들 위에 제1 두께를 갖고, 상기 함몰부들 위에 제2 두께를 갖고, 상기 제2 두께는 약 30 nm 이하이고 상기 제1 두께보다 적어도 10 nm 더 얇은, 상기 금속 필름;
    상기 금속 필름 위에 위치되고 상기 금속 층의 형상에 정합하는 보호 층;
    상기 함몰부들 위에 위치된 경화된 포토레지스트; 및
    상기 경화된 포토레지스트 위에 위치된 기능화 층을 포함하는, 플로우 셀.
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