TW202230490A - 流通池塗覆方法 - Google Patents

Abstract

在一例示性方法中，將水溶性保護性塗覆溶液施用於接合區及i）經圖案化結構之經圖案化區或ii）非經圖案化結構之通道區上。該經圖案化區包括於其中具有至少聚合水凝膠之凹陷及分隔該等凹陷之間隙區。該通道區包括於其中具有至少該聚合水凝膠之通道。乾燥該水溶性保護性塗覆溶液以在該接合區上及在i）該經圖案化區或ii）該通道區上形成固體塗層或凝膠塗層。自該接合區選擇性移除該固體塗層或該凝膠塗層之部分，同時將該固體塗層或該凝膠塗層之其他部分保留在i）該經圖案化區或ii）該通道區上。

Description

流通池塗覆方法

相關申請案之交叉參考

本申請案主張2020年12月15日申請之美國臨時申請案第63/125,716號之權益，該案之內容以全文引用之方式併入本文中。

經聚合物塗覆之基板係用於許多技術應用中。在一實例中，植入式醫療裝置可經生物惰性聚合物塗覆。在另一實例中，流通池包括用於生物分子製備及/或分析中之經聚合物塗覆之表面。諸如某些核酸定序方法之分子分析依賴於核酸股與經聚合物塗覆之表面的連接。亦將保護性塗層施用於經聚合物塗覆之表面上以便保護表面，例如直至其用於核酸定序方法中。用於在經聚合物塗覆之表面上沉積保護性塗層之一些技術可能會污染諸如接合區之流通池之其他區域。

本文揭示以高精確度沉積保護性塗層或其他主動區材料之方法。本文所揭示之方法之一些實例使得能夠使用諸如旋塗或浸塗之毯覆式沉積技術製備i）於基板之主動區上之保護性塗層，且同時製備ii）不含保護性塗層之接合區。在此等方法期間，主動區可經連續水合或塗覆，從而保護表面化學物質免受降解，諸如免受處理條件影響。

此等方法之第一實例包含將水溶性保護性塗覆溶液施用於接合區上及i）經圖案化結構之經圖案化區或ii）非經圖案化結構之通道區上，經圖案化區包括於其中具有至少聚合水凝膠之凹陷及分隔凹陷之間隙區，通道區包括於其中具有至少聚合水凝膠之通道；乾燥水溶性保護性塗覆溶液以在接合區上及在i）經圖案化區或ii）通道區上形成固體塗層或凝膠塗層；及自接合區選擇性移除固體塗層或凝膠塗層之部分，同時將固體塗層或凝膠塗層之其他部分保留在i）經圖案化區或ii）通道區上。

在一種情況下，在施用水溶性保護性塗覆溶液之前，第一例示性方法可進一步包含將光阻劑施用於接合區上及i）經圖案化區或ii）通道區上；及使光阻劑圖案化以在接合區上生成不可溶光阻劑及自i）經圖案化區或ii）通道區移除光阻劑。在一個實例中，將水溶性保護性塗覆溶液施用於不可溶光阻劑上及自接合區選擇性移除固體塗層或凝膠塗層之部分涉及在移除劑中剝離不可溶光阻劑，其中固體塗層或凝膠塗層不可溶於移除劑中。在此情況下，在將聚合水凝膠引入凹陷中或通道中之前施用光阻劑且使其圖案化，且在施用光阻劑且使其圖案化之後、但在施用水溶性保護性塗覆溶液之前，第一例示性方法進一步包含將聚合水凝膠沉積於i）不可溶光阻劑、凹陷及間隙區或ii）不可溶光阻劑及通道上；及自至少不可溶光阻劑拋光聚合水凝膠。

在另一情況下，在乾燥水溶性保護性塗覆溶液之後，第一例示性方法進一步包含將光阻劑施用於固體塗層或凝膠塗層上；及使光阻劑圖案化以自於接合區上之固體塗層或凝膠塗層之部分移除光阻劑及在於i）經圖案化區或ii）通道區上之固體塗層或凝膠塗層之其他部分上生成不可溶光阻劑。在此情況下，自接合區選擇性移除固體塗層或凝膠塗層之部分涉及當不可溶光阻劑處於適當位置時，使該等部分暴露於乾式蝕刻或水沖洗。在此情況下，第一例示性方法進一步包含在移除劑中剝離不可溶光阻劑，其中固體塗層或凝膠塗層不可溶於移除劑中。

在又另一情況下，經圖案化結構或非經圖案化結構為多層堆疊，該多層堆疊包括透明基座支撐件、於透明基座支撐件上之經圖案化遮罩層及於經圖案化遮罩層及透明基座支撐件上之經圖案化透明層；經圖案化遮罩層之圖案與接合區一致；在乾燥水溶性保護性塗覆溶液之後，第一例示性方法進一步包含將負性光阻劑施用於固體塗層或凝膠塗層上，及使負性光阻劑曝露於穿過透明基座支撐件之光，由此上覆於i）經圖案化區或ii）通道區之負性光阻劑之部分界定不可溶光阻劑且上覆於經圖案化遮罩層及接合區之負性光阻劑之部分變得可溶。在此情況下，自接合區選擇性移除固體塗層或凝膠塗層之部分涉及使該等部分暴露於負性光阻劑之顯影劑。在此情況下，第一例示性方法進一步包含在溶劑中剝離不可溶光阻劑，固體塗層或凝膠塗層對該溶劑呈惰性。

在又另一情況下，在乾燥水溶性保護性塗覆溶液之後，第一例示性方法進一步包含將金屬層選擇性施用於固體塗層或凝膠塗層之其他部分上；自接合區選擇性移除固體塗層或凝膠塗層之部分涉及當金屬層處於適當位置時，使該等部分暴露於乾式蝕刻；及在選擇性移除固體塗層或凝膠塗層之部分之後，該方法進一步包含移除金屬層。

在其他情況下，自接合區選擇性移除固體塗層或凝膠塗層之部分涉及i）使固體塗層或凝膠塗層之部分在接合區上雷射圖案化，或ii）對固體塗層或凝膠塗層進行定時乾式蝕刻直至接合區暴露為止。

在另一情況下，第一例示性方法利用經圖案化結構，且其中在施用水溶性保護性塗覆溶液之前，第一方法進一步包含藉由以下形成經圖案化結構：將金屬層施用於基板上；將光阻劑施用於金屬層上；使光阻劑圖案化以生成界定凹陷圖案之不可溶光阻劑；根據凹陷圖案對金屬層之部分及基板之底層部分進行蝕刻以在基板中形成凹陷；移除不可溶光阻劑；及將聚合水凝膠施用於凹陷中及金屬層之剩餘部分上。在此情況下，將水溶性保護性塗覆溶液施用於聚合水凝膠上；自接合區選擇性移除固體塗層或凝膠塗層之部分涉及在移除劑中剝離金屬層，其中固體塗層或凝膠塗層不可溶於移除劑中；且將金屬層上之聚合水凝膠及固體塗層或凝膠塗層與金屬層剝離。

應理解，第一例示性方法之任何特點可以任何所需方式組合在一起及/或可與本文所揭示之實例中之任一者組合以達成如本發明中所描述之效益，該等效益包括例如使流通池表面化學物質在整個方法中保持水合之能力。

此等方法之第二實例包含將水溶性保護性塗覆溶液施用於i）經圖案化結構之經圖案化區或ii）非經圖案化結構之通道區上，經圖案化區包括於其中具有至少聚合水凝膠之凹陷及分隔凹陷之間隙區，通道區包括於其中具有至少聚合水凝膠之通道，由此經圖案化結構之疏水性接合區保持暴露；及乾燥水溶性保護性塗覆溶液以在i）經圖案化區或ii）通道區上形成固體塗層或凝膠塗層。

應理解，第二例示性方法之任何特點可以任何所需方式組合在一起。此外，應理解，第一例示性方法及/或第二例示性方法之特點之任何組合可一起使用且/或可與本文所揭示之實例中之任一者組合以達成如本發明中所描述之效益，該等效益包括例如使流通池表面化學物質在整個方法中保持水合之能力。

此等其他方法之第三實例包含使金屬層在透明基座支撐件上圖案化以界定i）藉由透明基座支撐件之第一間隙區分隔之金屬支柱及ii）透明基座支撐件之接合區；在第一間隙區及接合區上生成不可溶負性光阻劑；對金屬支柱進行蝕刻以暴露透明基座支撐件之第二間隙區；將聚合水凝膠施用於不可溶光阻劑及第二間隙區上；將水溶性保護性塗覆溶液施用於聚合水凝膠上；乾燥水溶性保護性塗覆溶液以在聚合水凝膠上形成固體塗層或凝膠塗層；及剝離不可溶負性光阻劑以暴露經塗覆功能化墊、接合區及第一間隙區。

在第三例示性方法之一種情況下，生成不可溶負性光阻劑涉及將負性光阻劑施用於金屬支柱、第一間隙區及接合區上；使負性光阻劑曝露於穿過透明基座支撐件之光，由此上覆於第一間隙區及接合區之負性光阻劑之部分界定不可溶負性光阻劑且上覆於金屬支柱之負性光阻劑之部分變得可溶；及移除負性光阻劑之可溶性部分。在此情況下，使金屬層圖案化涉及：壓印多層堆疊之樹脂層以形成凹陷圖案及接合區圖案，其中多層堆疊包括於基座支撐件上之金屬層上之樹脂層；及對凹陷圖案及接合區圖案處之樹脂層及金屬層進行蝕刻直至透明基座支撐件之第一間隙區及透明基座支撐件之接合區暴露為止。

應理解，第三例示性方法之任何特點可以任何所需方式組合在一起。此外，應理解，第一、第二及/或第三例示性方法之特點之任何組合可一起使用且/或可與本文所揭示之實例中之任一者組合以達成如本發明中所描述之效益，該等效益包括例如使流通池表面化學物質在整個方法中保持水合之能力。

本文所揭示之方法之其他實例可用於以高精確度選擇性施用保護性塗層或其他主動區材料。在此等方法期間，接合區保持不含主動區材料及/或保護性塗層，且因此該等方法可減少材料浪費。

此等方法之一個實例包含相對於精確分配工具之噴嘴安置具有經界定於其中之零件的基板，以使得基板之表面與噴嘴之表面之間的氣隙在大於0 µm至約100 µm範圍內；及將i）水凝膠水溶液、ii）預接枝水凝膠水溶液或iii）水溶性保護性塗覆溶液以在約0.15 µL/s至約20 µL/s範圍內之流動速率自噴嘴分配至零件中，由此零件周圍之基板之表面保持不含i）水凝膠水溶液、ii）預接枝水凝膠水溶液或iii）水溶性保護性塗覆溶液。

在一種情況下，噴嘴為不鏽鋼圓錐形噴嘴。在此情況下，例示性方法可進一步包含在分配之前及之後將不鏽鋼圓錐形噴嘴維持在水中。此外，在此情況下，不鏽鋼圓錐形噴嘴可具有在約17至約30範圍內之規格。又另外，在此情況下，不鏽鋼圓錐形噴嘴可經塗覆有疏水層。

在另一情況下，執行分配以形成i）水凝膠水溶液、ii）預接枝水凝膠水溶液或iii）水溶性保護性塗覆溶液之層，該層之厚度為約10 µm或更小。

在又另一情況下，精確分配工具係在範圍為約75 mm/s至約350 mm/s之線性支架速度下操作。

應理解，此例示性方法之任何特點可以任何所需方式組合在一起。此外，應理解，此例示性方法與第一、第二及/或第三例示性方法中之任一者之特點之任何組合可一起使用且/或可與本文所揭示之實例中之任一者組合以達成如本發明中所描述之效益，該等效益包括例如形成具有經精確施用之保護性塗層之流通池基板及不含保護性塗層之接合區。

本文所揭示之例示性方法中之任一者可用於生成流通池。在一種情況下，流通池包括基板；於基板上且藉由間隙區彼此隔離之複數個功能化墊，該複數個功能化墊中之各者包括：聚合水凝膠；及連接至聚合水凝膠之引子；及於複數個功能化墊上且不於間隙區上之保護性塗層。

應理解，流通池之任何特點可以任何所需方式組合在一起。此外，應理解，流通池及/或該等方法中之任一者之特點之任何組合可一起使用且/或可與本文所揭示之實例中之任一者組合以達成如本發明中所描述之效益，該等效益包括例如經精確施用之表面化學物質及/或經精確施用之保護性塗層。

核酸定序中所使用之流通池可包括一或多個具有主動區之基板，其中可進行擴增、集群生成及定序。基板可例如在接合區處接合至蓋或接合至另一基板以產生用於將試劑遞送至主動區之流道。一般需要接合區不含主動區材料。另外，可能需要在擴增、集群生成及定序之前使主動區經塗覆有保護性塗層。

本文所揭示之方法之一些實例使得能夠製備i）於基板之主動區上之保護性塗層，且同時製備ii）不含保護性塗層之接合區。本文所揭示之方法之其他實例可用於以高精確度選擇性施用保護性塗層或其他主動區材料。

定義

應理解，除非另外規定，否則本文所使用之術語將採用其在相關領域中之普通含義。本文所使用之若干術語及其含義闡述於下文中。

除非上下文另外清楚地指示，否則單數形式「一（a/an）」及「該（the）」包括複數個指示物。

術語包含（comprising）、包括（including）、含有（containing）及此等術語之各種形式彼此同義且意圖同等廣義。

術語頂部（top）、底部（bottom）、下部（lower）、上部（upper）、於……上（on）、相鄰（adjacent）等在本文中用於描述流通池及/或流通池之各種組件。應理解，此等方向性術語不意圖暗示特定位向，但用於指示組件之間的相對位向。方向性術語之使用不應解釋為將本文所揭示之實例限於（多個）任何特定位向。

術語第一（first）、第二（second）等亦不意圖暗示特定位向或次序，而實際上用於將一個組件與另一組件區分開。

「丙烯醯胺單體（acrylamide monomer）」為具有結構

之單體或包括丙烯醯胺基之單體。包括丙烯醯胺基之單體之實例包括疊氮基乙醯胺基戊基丙烯醯胺：

及N-異丙基丙烯醯胺：

。可使用其他丙烯醯胺單體。

術語「主動區（active area）」係指其中可進行反應之基板之區域。在流通池製造期間，主動區可包括能夠連接可參與核酸模板擴增之引子的聚合水凝膠。在最終流通池中，主動區可包括具有與其連接之引子之聚合水凝膠。

如本文所使用之術語「活化（activation）」係指在基座支撐件之表面或多層結構之最外層處生成反應性基團之過程。活化可使用矽烷化或電漿灰化來實現。應理解，活化可在本文所揭示之方法中之任一者中執行。當執行活化時，應理解，存在矽烷化層或-OH基團（來自電漿灰化）以將聚合水凝膠共價連接至底層支撐件或層。

如本文所使用之「醛（aldehyde）」為含有具有結構-CHO之官能基之有機化合物，該官能基包括羰基中心（亦即碳雙鍵結至氧），其中碳原子亦鍵結至氫及R基團，諸如烷基或其他側鏈。醛通用結構為：

。

如本文所使用之「烷基（alkyl）」係指完全飽和（亦即不含有雙鍵或參鍵）之直鏈或分支鏈烴鏈。烷基可具有1至20個碳原子。例示性烷基包括甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、三級丁基、戊基、己基及其類似基團。作為一實例，名稱「C1-4烷基（C1-4 alkyl）」指示烷基鏈中存在一至四個碳原子，亦即，烷基鏈選自由以下組成之群：甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、二級丁基及三級丁基。

如本文所使用之「烯基（alkenyl）」係指含有一或多個雙鍵之直鏈或分支鏈烴鏈。烯基可具有2至20個碳原子。例示性烯基包括乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基及其類似基團。

如本文所使用之「炔烴（alkyne）」或「炔基（alkynyl）」係指含有一或多個參鍵之直鏈或分支鏈烴鏈。炔基可具有2至20個碳原子。

如本文所使用之「芳基（aryl）」係指在環主鏈中僅含有碳之芳族環或環系統（亦即兩個或更多個共用兩個相鄰碳原子之稠環）。當芳基為環系統時，該系統中之各環為芳族的。芳基可具有6至18個碳原子。芳基之實例包括苯基、萘基、薁基及蒽基。

「胺基（amino）」官能基係指-NR _aR _b基團，其中R _a及R _b各自獨立地選自氫（例如

）、C1-6烷基、C2-6烯基、C2-6炔基、C3-7碳環基、C6-10芳基、5至10員雜芳基及5至10員雜環基，如本文所定義。

如本文所使用之術語「連接（attached）」係指兩個事物彼此直接或間接結合、緊固、黏著、相連或連結之狀態。舉例而言，核酸可藉由共價或非共價鍵連接至聚合水凝膠。共價鍵之特徵在於原子之間的電子對共用。非共價鍵為不涉及電子對共用之物理鍵，且可包括例如氫鍵、離子鍵、凡得瓦爾力（van der Waals force）、親水性相互作用及疏水性相互作用。

「疊氮化物（azide）」或「疊氮基（azido）」官能基係指-N ₃。

如本文所使用之「接合區（bonding region）」係指將接合至另一材料之基板之區域，該另一材料可例如為分隔層、蓋、另一基板等或其組合（例如分隔層與蓋或分隔層與另一基板）。在接合區處形成之接合可為化學接合（如上文所描述）或機械接合（例如使用緊固件等）。

如本文所使用之「碳環基（carbocyclyl）」意謂在環系統主鏈中僅含有碳原子之非芳族環或環系統。當碳環基為環系統時，兩個或更多個環可以稠合、橋連或螺連接方式結合在一起。碳環基可具有任何飽和度，其限制條件為環系統中之至少一個環不為芳族的。因此，碳環基包括環烷基、環烯基及環炔基。碳環基可具有3至20個碳原子。碳環基環之實例包括環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環己烯基、2,3-二氫-茚、雙環[2.2.2]辛烷基、金剛烷基及螺[4.4]壬烷基。

如本文所使用，如本文所使用之術語「羧酸（carboxylic acid）」或「羧基（carboxyl）」係指-COOH。

如本文所使用之「伸環烷基（cycloalkylene）」意謂經由兩個連接點連接至分子之剩餘部分之完全飽和碳環基環或環系統。

如本文所使用之「環烯基（cycloalkenyl）」或「環烯（cycloalkene）」意謂具有至少一個雙鍵之碳環基環或環系統，其中環系統中之環不為芳族的。實例包括環己烯基或環己烯及降莰烯基或降莰烯。此外，如本文所使用之「雜環烯基」或「雜環烯」意謂在環主鏈中具有至少一個雜原子之具有至少一個雙鍵之碳環基環或環系統，其中環系統中之環不為芳族的。

如本文所使用之「環炔基（cycloalkynyl）」或「環炔（cycloalkyne）」意謂具有至少一個參鍵之碳環基環或環系統，其中環系統中之環不為芳族的。實例為環辛炔。另一實例為雙環壬炔。此外，如本文所使用之「雜環炔基」或「雜環炔」意謂在環主鏈中具有至少一個雜原子之具有至少一個參鍵之碳環基環或環系統，其中環系統中之環不為芳族的。

如本文所使用之術語「凹陷（depression）」係指經界定於基板中且具有至少部分地由基板之（多個）間隙區包圍之表面開口的離散凹面特點。凹陷在表面中之其開口處可具有多種形狀中之任一者，該等形狀包括例如圓形、橢圓形、正方形、多邊形、星形（具有任何數目個頂點）等。與表面正交獲得之凹陷之截面可為曲線、正方形、多邊形、雙曲線、圓錐形、角形等。作為實例，凹陷可為孔或兩個互連孔。

當參考項目集合使用時，術語「各者（each）」意欲鑑別該集合中之個別項目，但未必指代該集合中之每一項目。若明確揭示內容或上下文另外清楚地指示，則可能存在例外狀況。

如本文所使用之術語「環氧基（epoxy）」（亦稱為縮水甘油基或環氧乙烷基）係指

或

。

術語「零件（feature）」係指至少部分地由基板界定之凹陷或通道。在一些情況下，零件係藉由壓印、蝕刻或另一合適技術來經界定於基板中。在其他情況下，零件係使用建立於基板表面上之一或多種額外材料來經界定於基板上。

如本文所使用之術語「流通池（flow cell）」意欲意謂具有可進行反應之流道、用於將（多種）試劑遞送至流道之入口及用於自流道移除（多種）試劑之出口的容器。在一些實例中，流通池接納於流通池中發生之反應偵測。舉例而言，流通池可包括一或多個允許對陣列、光學標記分子或其類似物進行光學偵測之透明表面。

如本文所使用之「流道（flow channel）」或「通道（channel）」可為經界定於兩個接合組件之間的可選擇性接受液體樣本之區域。在一些實例中，流道可經界定於兩個基板之間，且因此可與該等基板中之各者之（多個）主動區流體連通。在其他實例中，流道可經界定於基板與蓋之間，且因此可與基板之（多個）主動區流體連通。

如本文所使用之「功能化墊」係指以下情況之聚合水凝膠：i）安置於基板表面上，ii）藉由間隙區與基板表面上之其他聚合水凝膠隔離，及iii）具有與其連接之引子。功能化墊位於實質上平坦之基板表面上。

如本文所使用之「雜芳基（heteroaryl）」係指在環主鏈中含有一或多個雜原子之芳族環或環系統（亦即兩個或更多個共用兩個相鄰原子之稠環），雜原子係除碳以外之元素，包括但不限於氮、氧及硫。當雜芳基為環系統時，該系統中之各環為芳族的。雜芳基可具有5-18個環成員。

如本文所使用之「雜環（heterocycle）」意謂在環主鏈中含有至少一個雜原子之非芳族環或環系統。雜環可以稠合、橋連或螺連接方式結合在一起。雜環可具有任何飽和度，其限制條件為環系統中之至少一個環不為芳族的。在環系統中，（多個）雜原子可存在於非芳族或芳族環中。雜環基可具有3至20個環成員（即，該數目個構成環主鏈之包括碳原子及雜原子之原子）。在一些實例中，（多個）雜原子為O、N或S。

如本文所使用之術語「肼（hydrazine）」或「肼基（hydrazinyl）」係指-NHNH ₂基團。

如本文所使用，如本文所使用之術語「腙（hydrazone）」或「腙基（hydrazonyl）」係指

基團，其中R _a及R _b各自獨立地選自氫、C1-6烷基、C2-6烯基、C2-6炔基、C3-7碳環基、C6-10芳基、5-10員雜芳基及5-10員雜環，如本文所定義。

如本文所使用之「羥基（hydroxy/hydroxyl）」係指-OH基團。

如本文所使用之術語「間隙區（interstitial region）」係指例如分隔凹陷或功能化墊之基板之區域。舉例而言，間隙區可將陣列之一個凹陷或功能化墊與陣列之另一凹陷或功能化墊分隔開。彼此分隔之凹陷或功能化墊可為離散的，亦即彼此不物理接觸。在許多實例中，間隙區為連續的，而凹陷或功能化墊為離散的，例如如同經界定於另外連續表面之中或之上的複數個凹陷或功能化墊之情況一般。在其他實施例中，間隙區及凹陷或功能化墊為離散的，例如如同藉由各別間隙區分隔之複數個呈溝槽形狀之凹陷之情況一般。由間隙區提供之分隔可為部分或完全分隔。間隙區可具有不同於凹陷或功能化墊之表面材料的表面材料。舉例而言，凹陷可於其中具有聚合水凝膠及引子，且間隙區可不含聚合水凝膠及引子兩者。

如本文所使用之「負性光阻劑（negative photoresist）」係指其中曝露於（多種）特定波長之光之部分變得不可溶於顯影劑的光敏材料。在此等實例中，不可溶負性光阻劑在顯影劑中具有低於5%溶解度。在負性光阻劑之情況下，光曝露改變化學結構以使得材料之曝露部分在顯影劑中之溶解度變得較低（相比於未曝露部分）。儘管不可溶於顯影劑中，但不可溶負性光阻劑可至少95%溶於不同於顯影劑之移除劑中。在一些實例中，不可溶負性光阻劑可至少98%，例如99%、99.5%、100%溶於移除劑中。移除劑可為例如在剝離過程中使用之溶劑或溶劑混合物。

相比於不可溶負性光阻劑，未曝露於光之負性光阻劑之任何部分可至少95%溶於顯影劑中。在一些實例中，未曝露於光之負性光阻劑之部分可至少98%，例如99%、99.5%、100%溶於顯影劑中。

如本文所使用之「氧化腈（nitrile oxide）」意謂「R _aC≡N ⁺O」基團，其中R _a在本文中經定義。製備氧化腈之實例包括藉由用氯胺-T（chloramide-T）處理或經由基於醯亞胺基氯化物[RC(Cl)=NOH]之作用由醛肟、或由羥胺與醛之間的反應原位生成。

如本文所使用之「硝酮（nitrone）」意謂

基團，其中除了R ³不為氫（H）之外，R ¹、R ²及R ³可為本文所定義之R _a及R _b基團中之任一者。

「非經圖案化結構」係指具有一個連續主動區之基板。作為一實例，主動區可沿著經界定於基板中之通道之整個長度延伸，但不存在於凹陷中或作為安置於經界定圖案中之功能化墊。

如本文所使用之「核苷酸（nucleotide）」包括含氮雜環鹼基、糖及一或多個磷酸根基團。核苷酸為核酸序列之單體單元。在核糖核酸（RNA）中，糖為核糖，且在去氧核糖核酸（DNA）中，糖為去氧核糖，亦即不具有在核糖中存在於2'位處之羥基之糖。含氮雜環鹼基（亦即核鹼基）可為嘌呤鹼基或嘧啶鹼基。嘌呤鹼基包括腺嘌呤（A）及鳥嘌呤（G）及其經修飾之衍生物或類似物。嘧啶鹼基包括胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）及尿嘧啶（U）以及其經修飾之衍生物或類似物。去氧核糖之C-1原子鍵結至嘧啶之N-1或嘌呤之N-9。核酸類似物可具有經改變之磷酸鹽主鏈、糖或核鹼基中之任一者。核酸類似物之實例包括例如通用鹼基或磷酸鹽-糖主鏈類似物，諸如肽核酸（PNA）。

在一些實例中，術語「於……上（over）」可意指一個組件或材料經直接安置於另一組件或材料上。當一者直接處於另一者上時，兩者彼此接觸。在圖1B中，將層16施用於基座支撐件14上以使得其直接處於基座支撐件14上且接觸。

在其他實例中，術語「於……上（over）」可意指一個組件或材料經直接安置於另一組件或材料上。間接於……上（indirectly on）意指空隙或額外組件或材料可經安置於兩個組件或材料之間。在圖1B中，將保護性塗層20安置於基座支撐件14上以使得兩者間接接觸。更特定言之，保護性塗層20間接處於基座支撐件14上，此係因為層16經安置於兩個組件14與20之間。

「經圖案化樹脂（patterned resin）」係指可具有經界定於其中之凹陷之任何聚合物。下文將進一步描述樹脂及使樹脂圖案化之技術的特定實例。

「經圖案化結構（patterned structure）」係指在圖案中，例如在凹陷中包括（多種）主動區材料或作為功能化墊之基板。在一些實例中，使基板暴露於圖案化技術（例如，蝕刻、微影術等）以便生成用於主動區之圖案。然而，術語「經圖案化結構（patterned structure）」不意欲隱示該等圖案化技術必須用於生成圖案。舉例而言，基板可為於其上具有功能化墊之圖案的實質上平坦之表面。經圖案化結構可經由本文所揭示之方法中之任一者生成。

術語「聚合水凝膠（polymeric hydrogel）」係指可透過液體及氣體之半剛性聚合物。聚合水凝膠在吸收液體（例如，水）時可溶脹且在例如藉由乾燥移除液體時可收縮。儘管水凝膠可吸收水，但其不為水溶性的。

如本文所使用之「正性光阻劑（positive photoresist）」係指其中曝露於（多種）特定波長之光之部分變得可溶於顯影劑的光敏材料。在此等實例中，正性光阻劑之曝露於光之任何部分可至少95%溶於顯影劑中。在一些實例中，曝露於光之正性光阻劑之部分可至少98%，例如99%、99.5%、100%溶於顯影劑中。在正性光阻劑之情況下，光曝露改變化學結構以使得材料之曝露部分在顯影劑中之溶解度變得較高（相比於未曝露部分）。

相比於可溶性正性光阻劑，未曝露於光之正性光阻劑之任何部分不可溶於顯影劑中（溶解度低於5%）。儘管不可溶於顯影劑中，但不可溶正性光阻劑可至少95%溶於不同於顯影劑之移除劑中。在一些實例中，不可溶正性光阻劑可至少98%，例如99%、99.5%、100%溶於移除劑中。移除劑可為在剝離過程中使用之溶劑或溶劑混合物。

如本文所使用之「引子（primer）」經定義為單股核酸序列（例如，單股DNA）。在本文中稱為擴增引子之一些引子充當模板擴增及集群生成之起點。在本文中稱為定序引子之其他引子充當DNA合成之起點。引子之5'端可經修飾以允許與聚合水凝膠之官能基發生偶合反應。引子長度可為任何數目個鹼基長且可包括多種非天然核苷酸。在一實例中，定序引子為在10至60個鹼基或20至40個鹼基範圍內之短股。

如本文所使用之術語「保護性塗層（protective coating）」係指呈經施用於基板之主動區上之固體（例如薄膜）或凝膠或液體形式的水溶性材料。保護性塗層可為不有害影響底層表面化學物質或基板且用以保護及/或保留主動區之功能性的任何水溶性材料。根據定義，水溶性保護性塗層可與聚合水凝膠區分開，因為保護性塗層在暴露於水時溶解且可以此方式洗掉，而聚合水凝膠為水不溶性的。保護性塗層可使聚合水凝膠溶脹且至少實質上防止該層在處理及/或運送及/或儲存期間經歷有害變化。對於另一實例，保護性塗層可保留引子之可接近性且至少實質上防止聚合水凝膠降解。

如本文所使用之「分隔層（spacer layer）」係指使兩種組件接合在一起之材料。在一些實例中，分隔層可為有助於接合之輻射吸收材料，或可與有助於接合之輻射吸收材料接觸。

術語「基板（substrate）」係指單層基座支撐件或多層結構，在該多層結構上引入主動區。

「硫醇（thiol）」官能基係指-SH。

如本文所使用之術語「四

（tetrazine）」及「四

基（tetrazinyl）」係指包含四個氮原子之六員雜芳基。四

可視情況經取代。

如本文所使用之「四唑（tetrazole）」係指包括四個氮原子之五員雜環基。四唑可視情況經取代。

當描述材料（例如基板、層等）時，術語「透明（transparent）」意指該材料允許特定波長或波長範圍之光穿過。舉例而言，材料可對用於以化學方式改變負性光阻劑之（多種）波長透明。透明度可使用透射率，亦即落在物體上之光能與透射穿過物體之光能的比率來定量。透明材料之透射率將視材料之厚度及光之波長而定。在本文所揭示之實例中，透明材料之透射率範圍可為0.25（25%）至1（100%）。該材料可為純材料、具有一些雜質之材料或材料混合物，只要所得材料能夠具有所需透射率即可。另外，視材料之透射率而定，可增加或減少光曝露時間及/或光源輸出功率以遞送合適量的光能穿過透明材料，從而達成所需作用（例如，生成不可溶光阻劑）。

保護性塗層

本文所揭示之方法之實例可用於將保護性塗層施用於基板之（多個）主動區上。儘管本文參考圖2系列至圖9系列提供各方法之細節，保護性塗層之施用一般涉及經沉積且保持濕潤或經沉積及乾燥（例如藉由升溫、加熱、蒸發、真空暴露、對流乾燥或其類似方式）之水溶性保護性材料水溶液。水溶液在本文中稱為水溶性保護性塗覆溶液。在一些實例中，水溶性保護性塗覆溶液包括至多約15%、或約1%至15%、或約1%至10%、或約1%至5%、或約2%至5%、或約4%至8%、或約5%至7.5%、或約5%、或約7.5%（質量/體積）之水溶性保護性材料。在一些實例中，水溶性保護性塗覆溶液包括約5%至約7.5%、或約5%、或約7.5%（質量/體積）之水溶性保護性材料。

除水之外，水溶性保護性塗覆溶液之一些實例可包括醇共溶劑以提高乾燥速率且降低表面張力。其他合適的共溶劑可包括諸如甘油之低揮發性溶劑以減緩蒸發。

在一些實例中，保護性塗層可至少95%（例如98%、99%、100%）溶於水中，因此其可在擴增及集群之前容易地自（多個）主動區移除。可用於生成此類型之保護性塗層之水溶性保護性材料之實例包括聚乙烯醇、聚乙烯醇/聚乙二醇接枝共聚物（例如KOLLICOAT® IR，可獲自BASF公司）、蔗糖、殼聚糖、聚葡萄糖（例如分子量為200,000 Da）、聚丙烯醯胺（例如分子量為40,000 Da、200,000 Da等）、聚乙二醇、乙二胺四乙酸鈉鹽（亦即EDTA）、具有乙二胺四乙酸之參(羥甲基)胺基甲烷、（參(2-羧乙基)膦）、參(3-羥丙基三唑基甲基)胺、岩基啡啉二磺酸二鈉鹽、羥基官能性聚合物、甘油及鹽水檸檬酸鈉。此等水溶性保護性材料中之任一者可用於本文所揭示之以高精確度將保護性塗層施用至（多個）主動區、但不施用至接合區的方法中。除聚乙二醇以外之此等水溶性保護性材料中之任一者亦可用於本文所揭示之乾式蝕刻或剝蝕保護性塗層之部分而非使其暴露於不可溶負性光阻劑移除劑的方法中。

在其他實例中，保護性塗層可至少95%溶於水中且亦至少95%不可溶於移除劑中，該移除劑在該方法期間例如用於移除不可溶正性或負性光阻劑。可用於生成此類型之保護性塗層之水溶性保護性材料之實例包括聚乙烯醇、聚乙烯醇/聚乙二醇接枝共聚物（例如KOLLICOAT® IR，可獲自BASF公司）、蔗糖、殼聚糖、聚葡萄糖（例如分子量為200,000 Da）及甘油。此等保護性塗層材料中之任一者可用於利用正性或負性光阻劑及移除劑之方法中。

流通池

本文所揭示之方法之實例可用於製備流通池。流通池包括至少一個經圖案化結構或至少一個非經圖案化結構。

圖1A中自俯視圖展示流通池10之一個實例。流通池10可包括接合在一起之兩個經圖案化結構、接合在一起之兩個非經圖案化結構或接合至蓋之一個經圖案化或非經圖案化結構。流道12係在兩個經圖案化或非經圖案化結構之間或在一個經圖案化或非經圖案化結構與蓋之間。圖1A中所示之實例包括八個流道12。儘管展示八個流道12，但應理解，任何數目個流道12可包括於流通池10中（例如，單個流道12、四個流道12等）。各流道12可與另一流道12隔離開以使得引入流道12中之流體不流動至（多個）相鄰流道12中。引入流道12中之流體之一些實例可引入反應組分（例如DNA樣本、聚合酶、定序引子、核苷酸等）、洗滌溶液、去阻斷劑等。

流道12至少部分地由經圖案化結構或非經圖案化結構界定。經圖案化或非經圖案化結構可包括諸如單層基座支撐件14（如圖1C中所示）或多層結構18（如圖1B及1D中所示）之基板。

合適的單層基座支撐件14之實例包括環氧基矽氧烷、玻璃、經改質或官能化玻璃、塑膠（包括丙烯酸類、聚苯乙烯及苯乙烯與其他材料之共聚物、聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚胺基甲酸酯、聚四氟乙烯（諸如來自Chemours之TEFLON®）、環烯烴/環烯烴聚合物（COP）（諸如來自Zeon之ZEONOR®）、聚醯亞胺等）、耐綸（聚醯胺）、陶瓷/陶瓷氧化物、二氧化矽、熔融二氧化矽、基於二氧化矽之材料、矽酸鋁、矽及經改質矽（例如硼摻雜之p+矽）、氮化矽（Si ₃N ₄）、氧化矽（SiO ₂）、五氧化二鉭（Ta ₂O ₅）或（多種）其他氧化鉭（TaO _x）、氧化鉿（HfO ₂）、碳、金屬、無機玻璃或其類似物。

多層結構18之實例包括基座支撐件14及於其上之至少一個其他層16，如圖1B及圖1D中所示。多層結構18之一些實例包括作為基座支撐件14之玻璃或矽，其中在表面處具有氧化鉭（例如五氧化二鉭或（多種）另外氧化鉭（TaO _x））或另一陶瓷氧化物之塗層（例如層16）。

多層結構18之其他實例包括基座支撐件14（例如玻璃、矽、五氧化二鉭或其他基座支撐件14材料中之任一者）及作為另一層16之經圖案化樹脂。應理解，可經選擇性沉積或經沉積及圖案化以形成凹陷22及間隙區24之任何材料可用於經圖案化樹脂。

作為一個實例，可經由氣相沉積、氣溶膠印刷或噴墨印刷將無機氧化物選擇性施用至基座支撐件14以生成經圖案化樹脂。合適的無機氧化物之實例包括氧化鉭（例如Ta ₂O ₅）、氧化鋁（例如Al ₂O ₃）、氧化矽（例如SiO ₂）、氧化鉿（例如HfO ₂）及/或其組合或其他混合金屬氧化物。

作為另一實例，可將聚合樹脂施用至基座支撐件14且接著使其圖案化以生成經圖案化樹脂。合適的沉積技術包括化學氣相沉積、浸塗（dip coating）、泡塗（dunk coating）、旋塗、噴塗、覆液分配、超音波噴塗、刮刀塗覆、氣溶膠印刷、網版印刷、微接觸印刷等。合適的圖案化技術包括光微影術、奈米壓印微影術（NIL）、衝壓技術、壓花技術、模製技術、微蝕刻技術等。合適的樹脂之一些實例包括基於多面體寡聚倍半矽氧烷之樹脂、非多面體寡聚倍半矽氧烷環氧樹脂、聚(乙二醇)樹脂、聚醚樹脂（例如開環環氧樹脂）、丙烯酸樹脂、丙烯酸酯樹脂、甲基丙烯酸酯樹脂、非晶形含氟聚合物樹脂（例如來自Bellex之CYTOP®）及其組合。

如本文所使用之術語「多面體寡聚倍半矽氧烷（polyhedral oligomeric silsesquioxane）」（可以商標「POSS」市售之實例）係指作為二氧化矽（SiO ₂）與聚矽氧（R ₂SiO）之化學組成物之間的雜合中間物（例如，RSiO _1.5）的化學組成物。多面體寡聚倍半矽氧烷之實例可為Kehagias等人, Microelectronic Engineering 86（2009年）,第776-778頁中所描述之多面體寡聚倍半矽氧烷，該文獻以全文引用之方式併入。在一實例中，組成物為具有化學式[RSiO _3/2] _n之有機矽化合物，其中R基可相同或不同。POSS之例示性R基包括環氧基、疊氮化物/疊氮基、硫醇、聚(乙二醇)、降莰烯、四

、丙烯酸酯及/或甲基丙烯酸酯或另外例如烷基、芳基、烷氧基及/或鹵烷基。

多層結構18之再其他實例包括透明基座支撐件14'（例如，參見圖6B）；於透明基座支撐件14'上之經圖案化遮罩層48（參見圖6B）；及於經圖案化遮罩層48上之透明層16'（參見圖6B）。儘管圖1B至圖1D中展示且提及單層基座支撐件14，但應理解，描述亦適用於透明基座支撐件12'。

單層基座支撐件14（無論單獨或作為多層結構18之一部分使用）可為直徑在約2 mm至約300 mm，例如約200 mm至約300 mm範圍內之環形薄片、面板、晶圓（wafer）、晶粒（die）等，或可為其最大尺寸多達約10呎（~3公尺）之矩形薄片、面板、晶圓、晶粒等。舉例而言，晶粒之寬度可在約0.1 mm至約10 mm範圍內。儘管已提供例示性尺寸，但應理解，可使用具有任何合適尺寸之單個基座支撐件14。

在一實例中，流道12具有矩形組態。可選擇流道12之長度及寬度，因此單個基座支撐件14之一部分或多層結構18之最外層包圍流道12且可用於連接至蓋（圖中未示）或另一經圖案化或非經圖案化結構。周圍部分為接合區26。

當使用微接觸印刷、氣溶膠印刷或噴墨印刷來將單獨材料沉積於界定流道12壁之接合區26上時，流道12之深度可與單層厚度一樣小。在其他實例中，可將較厚分隔層施用至接合區26以使得分隔層界定流道12之壁之至少一部分。作為一個實例，分隔層可為有助於接合之輻射吸收材料。在此等實例中，流道12之深度可為約1 μm、約10 μm、約50 μm、約100 μm或更大。在一實例中，深度可在約10 μm至約100 μm範圍內。在另一實例中，深度可在約10 μm至約30 μm範圍內。在再另一實例中，深度為約5 μm或更小。應理解，流道12之深度可大於上文規定之值、小於上文規定之值或在上文規定之值之間。

圖1B、圖1C及圖1D描繪流道12內之架構之實例。示於圖1B中之架構為包括經界定於多層結構18之層16中或可替代地經界定於單個基座支撐件14中之凹陷22的經圖案化結構。示於圖1C中之架構為包括經界定於單個基座支撐件14上或可替代地經界定於多層結構18之層16上之功能化墊28的經圖案化結構。示於圖1D中之架構為包括經界定於多層結構18之層16中或可替代地經界定於單層基座支撐件14中之單個通道30的非經圖案化結構。

對於經圖案化結構，可設想凹陷22及/或功能化墊28之多種不同佈局，包括有規則的、重複的及不規則的圖案。在一實例中，為了緊密堆積及改善密度，將凹陷22或功能化墊28安置於六方柵格中。其他佈局可包括例如直線（矩形）佈局、三角佈局等。在一些實例中，佈局或圖案可為呈列及行之x-y格式。在其他實例中，佈局或圖案可為凹陷22或功能化墊28及間隙區24之重複佈置。在再其他實例中，佈局或圖案可為凹陷22或功能化墊28及間隙區24之無規佈置。

佈局或圖案可參看經界定區域中凹陷22或功能化墊28之密度（數目）來表徵。舉例而言，凹陷22或功能化墊28可以約2百萬個/平方毫米之密度存在。密度可經調整至不同密度，包括例如約100個/平方毫米、約1,000個/平方毫米、約10萬個/平方毫米、約1百萬個/平方毫米、約2百萬個/平方毫米、約5百萬個/平方毫米、約1千萬個/平方毫米、約5千萬個/平方毫米或更大或更小之密度。應進一步理解，密度可在選自以上範圍之下限值中之一者與上限值中之一者之間，或可使用其他密度（在給定範圍之外）。作為實例，高密度陣列可經表徵為具有分隔小於約100 nm之凹陷22或功能化墊28，中等密度陣列可經表徵為具有分隔約400 nm至約1 µm之凹陷22或功能化墊28，且低密度陣列可經表徵為具有分隔大於約1 µm之凹陷22或功能化墊28。

凹陷22或功能化墊28之佈局或圖案亦可或可替代地就平均間距或自一個凹陷22或功能化墊28之中心至相鄰凹陷22或功能化墊28之中心之間距（中心距）或自一個凹陷22或功能化墊28之右側邊緣至相鄰凹陷22或功能化墊28之左側邊緣之間距（邊緣距）而言進行表徵。圖案可為有規則的以使得關於平均間距之變化係數較小，或圖案可為不規則的，在此情況下，變化係數可能相對較大。在任一情況下，平均間距可為例如約50 nm、約0.1 μm、約0.5 μm、約1 μm、約5 μm、約10 μm、約100 μm或更大或更小。特定圖案之平均間距可在選自以上範圍之下限值中之一者與上限值中之一者之間。在一實例中，凹陷22之間距（中心距）為約1.5 μm。儘管已提供例示性平均間距值，但應理解，可使用其他平均間距值。

各凹陷22之尺寸可藉由其體積、開口面積、深度及/或直徑或長度及寬度來表徵。舉例而言，體積可在約1×10 ^{− 3}μm ³至約100 μm ³範圍內，例如約1×10 ^{− 2}μm ³、約0.1 μm ³、約1 μm ³、約10 μm ³或更大或更小。對於另一實例，開口面積可在約1×10 ^{− 3}μm ²至約100 μm ²範圍內，例如約1×10 ^{− 2}μm ²、約0.1 μm ²、約1 μm ²、至少約10 μm ²或更大或更小。對於再另一實例，深度可在約0.1 μm至約100 μm範圍內，例如約0.5 μm、約1 μm、約10 μm或更大或更小。對於另一實例，深度可在約0.1 μm至約100 μm範圍內，例如約0.5 μm、約1 μm、約10 μm或更大或更小。對於又另一實例，直徑或長度及寬度中之各者可在約0.1 μm至約100 μm範圍內，例如約0.5 μm、約1 μm、約10 μm或更大或更小。

各功能化墊28之尺寸可藉由其頂部表面積、高度及/或直徑或長度及寬度來表徵。在一實例中，頂部表面積可在約1×10 ^{− 3}μm ²至約100 μm ²範圍內，例如約1×10 ^{− 2}μm ²、約0.1 μm ²、約1 μm ²、至少約10 μm ²或更大或更小。對於再另一實例，高度可在約0.1 μm至約100 μm範圍內，例如約0.5 μm、約1 μm、約10 μm或更大或更小。對於又另一實例，直徑或長度及寬度中之各者可在約0.1 μm至約100 μm範圍內，例如約0.5 μm、約1 μm、約10 μm或更大或更小。

對於非經圖案化結構，通道30可與流道12具有相同組態。

架構中之各者亦包括主動區32。主動區32包括聚合水凝膠34及引子36A、36B。在圖1B之經圖案化結構中，主動區32位於凹陷22內。在圖1C之經圖案化結構中，主動區32為功能化墊28。在圖1D之非經圖案化結構中，主動區32沿著通道30延伸。

聚合水凝膠34可為在吸收液體時可溶脹且在例如藉由乾燥移除液體時可收縮的任何凝膠材料。在一實例中，聚合水凝膠34包括諸如聚(N-(5-疊氮基乙醯胺基戊基)丙烯醯胺-共-丙烯醯胺PAZAM之丙烯醯胺共聚物。PAZAM及一些其他形式之丙烯醯胺共聚物由以下結構（I）表示：

其中： R ^A選自由以下組成之群：疊氮基、視情況經取代之胺基、視情況經取代之烯基、視情況經取代之炔、鹵素、視情況經取代之腙、視情況經取代之肼、羧基、羥基、視情況經取代之四唑、視情況經取代之四

、氧化腈、硝酮、硫酸鹽及硫醇； R ^B為H或視情況經取代之烷基； R ^C、R ^D及R ^E各自獨立地選自由H及視情況經取代之烷基組成之群； -(CH ₂) _p-中之各者可視情況經取代； p為在1至50範圍內之整數； n為在1至50,000範圍內之整數；且 m為在1至100,000範圍內之整數。

所屬技術領域中具有通常知識者將認識到，結構（I）中重複「n」及「m」個特點之佈置係代表性的，且單體子單元可按任何次序存在於聚合物結構中（例如無規、嵌段、經圖案化或其組合）。

PAZAM及其他形式之丙烯醯胺共聚物之分子量可在約5 kDa至約1500 kDa或約10 kDa至約1000 kDa範圍內，或在特定實例中可為約312 kDa。

在一些實例中，PAZAM及其他形式之丙烯醯胺共聚物為線性聚合物。在一些其他實例中，PAZAM及其他形式之丙烯醯胺共聚物為輕度交聯聚合物。

在其他實例中，凝膠物質可為結構（I）之變型。在一個實例中，丙烯醯胺單元可經N,N-二甲基丙烯醯胺（

）置換。在此實例中，結構（I）中之丙烯醯胺單元可經

置換，其中R ^D、R ^E及R ^F各自為H或C1-C6烷基，且R ^G及R ^H各自為C1-C6烷基（而非如在丙烯醯胺之情況下為H）。在此實例中，q可為在1至100,000範圍內之整數。在另一實例中，除丙烯醯胺單元之外，亦可使用N,N-二甲基丙烯醯胺。在此實例中，除循環「n」及「m」特點之外，結構（I）亦可包括

其中R ^D、R ^E及R ^F各自為H或C1-C6烷基，且R ^G及R ^H各自為C1-C6烷基。在此實例中，q可為在1至100,000範圍內之整數。

作為聚合水凝膠34之另一實例，結構（I）中之循環「n」特點可經包括具有結構（II）之雜環疊氮基之單體置換：

其中R ¹為H或C1-C6烷基；R ₂為H或C1-C6烷基；L為包括直鏈之連接子，該直鏈在鏈中具有2至20個選自由碳、氧及氮組成之群之原子及10個於碳原子及任何氮原子上之視情況選用之取代基；E為在鏈中包括1至4個選自由碳、氧及氮組成之群之原子及於碳原子及任何氮原子上之視情況選用之取代基的直鏈；A為經N取代之醯胺，其中H或C1-C4烷基連接至N；且Z為含氮雜環。Z之實例包括5至10個以單一環狀結構或稠合結構形式存在之含碳環成員。Z之一些特定實例包括吡咯啶基、吡啶基或嘧啶基。

作為又另一實例，聚合水凝膠34可包括結構（III）及（IV）中之各者之循環單元：

及

其中R ^1a、R ^2a、R ^1b及R ^2b中之各者獨立地選自氫、視情況經取代之烷基或視情況經取代之苯基；R ^3a及R ^3b中之各者獨立地選自氫、視情況經取代之烷基、視情況經取代之苯基或視情況經取代之C7-C14芳烷基；且各L ¹及L ²獨立地選自視情況經取代之伸烷基連接子或視情況經取代之伸雜烷基連接子。

應理解，可使用其他聚合水凝膠34，只要其經官能化以將寡核苷酸引子36A、36B與其接枝即可。合適的聚合水凝膠34之一些實例包括諸如降莰烯矽烷、疊氮基矽烷、炔烴官能化矽烷、胺官能化矽烷、順丁烯二醯亞胺矽烷或具有可連接所需引子組36A、36B之官能基之任何其他聚矽烷的官能化聚矽烷。合適的聚合水凝膠34之其他實例包括具有以下之聚合水凝膠：膠態結構，諸如瓊脂糖；或聚合物網狀結構，諸如明膠；或交聯聚合物結構，諸如聚丙烯醯胺聚合物及共聚物、無矽烷丙烯醯胺（SFA）或SFA之疊氮化型式。合適的聚丙烯醯胺聚合物之實例可由丙烯醯胺及丙烯酸或含有乙烯基之丙烯酸合成或由形成[2+2]光致環加成反應之單體合成。合適的聚合水凝膠之再其他實例包括丙烯醯胺與丙烯酸酯之混合共聚物。含有丙烯酸單體（例如丙烯醯胺、丙烯酸酯等）之多種聚合物架構，諸如分枝聚合物，包括樹狀體及其類似物可用於本文所揭示之實例中。舉例而言，單體（例如丙烯醯胺等）可無規地或以嵌段形式併入樹狀體之分支（臂）中。

聚合水凝膠34可使用任何合適的共聚方法形成。聚合水凝膠34可使用本文所揭示之方法中之任一者沉積。對於沉積技術中之至少一些，可將聚合水凝膠34併入例如具有水或具有乙醇及水之混合物中，且隨後施用。

可經由共價鍵結使聚合水凝膠34連接至多層結構18之底層基座支撐件14或層16（例如金屬氧化物塗層、樹脂等）。在一些情況下，可首先例如經由矽烷化或電漿灰化來活化底層基座支撐件14或層16。共價連接有助於在整個流通池10壽命中在各種用途期間維持主動區32中之引子36A、36B。

架構中之各者亦包括連接至聚合水凝膠34之引子36A、36B。

根據本文所闡述之實例，可執行接枝過程以在沉積擴增引子36A、36B之前或之後將其接枝至聚合水凝膠34。在一實例中，可藉由在引子36A、36B之5'端處或附近進行單點共價連接來將擴增引子36A、36B固定至聚合水凝膠34。此連接使得i）引子36A、36B之轉接子特異性部分不黏合至其同源定序就緒核酸片段及ii）3'羥基不用於引子延伸。出於此目的，可使用任何合適的共價連接。可使用之經封端引子之實例包括炔烴封端之引子（例如，其可連接至聚合水凝膠34之疊氮表面部分）或疊氮化物封端之引子（例如，其可連接至聚合水凝膠34之炔烴表面部分）或磷酸硫代酸酯封端之引子（例如，其可連接至聚合水凝膠34之溴表面部分）。

合適的引子36A、36B之特定實例包括用於在HISEQ™、HISEQX™、MISEQ™、MISEQDX™、MINISEQ™、NEXTSEQ™、NEXTSEQDX™、NOVASEQ™、GENOME ANALYZER™、ISEQ™及其他儀器平台上之定序的由Illumina公司出售之商用流通池表面上所使用之P5及P7引子。

可在將聚合水凝膠34施用於基板上之前或之後執行引子接枝。在一實例中，接枝可涉及流通沉積、浸塗、噴塗、覆液分配或藉由將（多個）引子36A、36B連接至聚合水凝膠34之另一合適方法。此等例示性技術中之各者可利用可包括（多個）引子36A、36B、水、緩衝劑及催化劑之引子溶液或混合物。用接枝方法中之任一者使引子36A、36B與聚合水凝膠34之反應基反應。當在已將聚合水凝膠34施用至基板之後接枝引子36A、36B時，應理解，引子36A、36B對接合區26之間隙區22不具有親和力。因此，引子36A、36B選擇性接枝至聚合水凝膠34。

在示於圖1B、圖1C及圖1D中之實例中，流通池10亦包括保護性塗層20。可施用水溶性保護性塗覆溶液之任何實例以形成保護性塗層20。現將描述用於生成保護性塗層20之例示性方法。

保護性塗層圖案化方法

參照圖2系列至圖9系列展示用於施用保護性塗層20之若干例示性方法。此等方法中之各者產生施用於主動區32上且不施用於接合區26上之保護性塗層20。在此等方法期間，主動區32可經連續水合或塗覆，從而保護包括聚合水凝膠34及/或引子36A、36B之表面化學物質免受因例如諸如乾燥之處理條件所致之降解。

示於圖2系列至圖7系列中之方法中之各者一般包括將水溶性保護性塗覆溶液施用於接合區26及i）經圖案化結構40之經圖案化區38或ii）非經圖案化結構之通道區上，經圖案化區38包括於其中具有至少聚合水凝膠34之凹陷22及分隔凹陷22之間隙區24，通道區包括於其中具有至少聚合水凝膠34之通道30；乾燥水溶性保護性塗覆溶液以在接合區26上及i）經圖案化區38或ii）通道區上形成固體塗層或凝膠塗層（兩者均為保護性塗層20之實例）；及自接合區26選擇性移除保護性塗層20之部分，同時將保護性塗層20之其他部分保留在i）經圖案化區38或ii）通道區上。

示於圖2系列至圖6系列及圖8系列中之方法描繪經圖案化區38中之經圖案化結構40以及凹陷22及間隙區24。應理解，此等方法中之各者可以例如如圖1D中所示之非經圖案化結構而非經圖案化結構執行。除了經圖案化區38將經通道區（例如通道30）置換以使得聚合水凝膠34、引子36A、36B及保護性塗層20將處於通道30上且不處於周圍接合區26上以外，以與本文所描述相同之方式執行該等方法。

圖2A至圖2D繪示該方法之多個不同實例。特定言之，圖2A、圖2B及圖2C繪示一種例示性方法，且圖2A、圖2B及圖2D繪示另一例示性方法。

如圖2A中所示，經圖案化結構40之基板為單層基座支撐件14，其中凹陷22經界定於單層基座支撐件14之一個表面中。凹陷22可經由蝕刻、壓印、微影術或另一合適技術來界定。儘管描繪了單層基座支撐件14，但應理解，此等例示性方法可用多層結構18來執行，其中凹陷22經界定於最外層16中（參見圖1B）。

在示於圖2A至圖2D中之方法開始時，可使用矽烷化或電漿灰化來活化多層結構18之基座支撐件14或最外層16以生成可與聚合水凝膠34反應之表面基團。

矽烷化涉及在基座支撐件14或層16之表面上施用矽烷或矽烷衍生物。矽烷或矽烷衍生物之選擇可部分視待施用之聚合水凝膠34而定。一些例示性矽烷衍生物包括諸如降莰烯、降莰烯衍生物（例如，包括氧原子或氮原子代替碳原子中之一者的(雜)降莰烯）、反式環辛烯、反式環辛烯衍生物、反式環戊烯、反式環庚烯、反式環壬烯、雙環[3.3.1]壬-1-烯、雙環[4.3.1]癸-1(9)-烯、雙環[4.2.1]壬-1(8)-烯及雙環[4.2.1]壬-1-烯之環烯不飽和部分。此等環烯中之任一者可例如經諸如氫、烷基、烯基、炔基、環烷基、環烯基、環炔基、芳基、雜芳基、雜脂環基、芳烷基或(雜脂環基)烷基之R基團取代。降莰烯衍生物之實例包括[(5-雙環[2.2.1]庚-2-烯基)乙基]三甲氧基矽烷。其他例示性矽烷衍生物包括諸如環辛炔、環辛炔衍生物或雙環壬炔（例如雙環[6.1.0]壬-4-炔或其衍生物、雙環[6.1.0]壬-2-炔或雙環[6.1.0]壬-3-炔）之環炔不飽和部分。此等環炔可經本文所描述之R基團中之任一者取代。用於施用矽烷或矽烷衍生物之方法可視正使用之矽烷或矽烷衍生物而變化。合適的矽烷化方法之實例包括氣相沉積（例如YES方法）、旋塗或其他沉積方法。

電漿灰化生成-OH基團。在一些實例中，可執行電漿灰化，且隨後可執行矽烷化。

在活化之後，可將聚合水凝膠34施用於多層結構18之基座支撐件14或最外層16上。聚合水凝膠34可使用任何合適的沉積技術來施用。作為實例，可使用氣相沉積技術、塗覆技術或其類似技術執行沉積。一些特定實例包括化學氣相沉積（chemical vapor deposition；CVD）、噴塗（例如超音波噴塗）、旋塗、泡塗或浸塗、刮刀塗覆、覆液分配、流通塗覆、氣溶膠印刷、微接觸印刷或其類似技術。此等沉積技術將聚合水凝膠34施用於基座支撐件14之表面或多層結構18之最外層16上，包括施用於凹陷22中。

經安置於間隙區24及接合區26上之聚合水凝膠34可例如使用拋光方法來移除。拋光方法可用化學漿料執行，該化學漿料可自間隙區24及接合區26移除聚合水凝膠34而不會在彼等區域24、26處有害地影響底層基板。化學漿料之實例可包括研磨粒子、緩衝劑、螯合劑、界面活性劑及/或分散劑。可替代地，拋光可用不包括研磨粒子之溶液執行。

化學漿料可用於化學機械拋光系統中以拋光間隙區24及接合區26之表面。（多個）拋光頭/墊或（多個）其他拋光工具能夠拋光可存在於間隙區24及接合區26上之聚合水凝膠34，同時將聚合水凝膠34至少實質上完整保留在（多個）凹陷20中。作為一實例，拋光頭可為Strasbaugh ViPRR II拋光頭。

該方法之一些實例隨後包括將水溶性保護性塗覆溶液施用於接合區26及經圖案化結構40之經圖案化區38上，且乾燥水溶性保護性塗覆溶液以形成可視溶液中之水溶性保護性材料而為固體塗層或凝膠塗層之保護性塗層20。此實例中可使用本文所揭示之水溶性保護性塗覆溶液之任何實例。可使用浸塗、泡塗、旋塗、噴塗、超音波噴塗、刮刀塗覆或氣溶膠印刷來施用水溶性保護性塗覆溶液。乾燥可經由空氣暴露、氮氣暴露、真空、加熱（例如在烘箱中）或旋塗（亦即自旋直至乾燥）來實現。圖2B繪示所得保護性塗層20。

圖2C及圖2D繪示在自接合區26選擇性移除保護性塗層20之部分之後的經圖案化結構40A及40B之兩個實例。如所繪示，在執行選擇性移除之後，保護性塗層20之其他部分留存於經圖案化區38上。

在一個實例中，選擇性移除可涉及使保護性塗層20（亦即固體塗層或凝膠塗層）之部分在接合區26上雷射圖案化。雷射圖案化有效地剝蝕上覆於接合區26之保護性塗層20之部分。因此，此技術移除上覆於接合區26之保護性塗層20之部分，但至少實質上完整保留上覆於經圖案化區38之保護性塗層20之部分。所得經圖案化結構40B示於圖2D中。

在另一實例中，選擇性移除可涉及對保護性塗層20（亦即固體塗層或凝膠塗層）進行定時乾式蝕刻直至接合區26暴露為止。作為實例，定時乾式蝕刻可涉及反應性離子蝕刻（例如利用CF ₄）或100% O ₂電漿蝕刻。停止定時乾式蝕刻以使得保護性塗層20保留在凹陷22中，但自接合區26及間隙區24將其移除。定時乾式蝕刻之持續時間視所用蝕刻方法之蝕刻速率而定，且可針對不同保護性塗層20而變化。所得經圖案化結構40A示於圖2C中。

如圖2C及圖2D兩者中所描繪，該等方法使得經圖案化區38（及因此主動區32）之至少一部分塗覆有保護性塗層20，而接合區26不含保護性塗層20。隨後，可使經圖案化結構40A、40B接合至其他經圖案化結構40A、40B或接合至接合區26處之蓋。所形成之接合可為化學接合或機械接合（例如使用緊固件等）。

可使用諸如雷射接合、擴散接合、陽極接合、共晶接合、電漿活化接合、玻璃料接合或所屬技術領域中已知之其他方法之任何合適的技術以將兩個經圖案化結構40A、40B或一個經圖案化結構40A、40B及蓋接合在一起。在一實例中，分隔層可用於接合兩個經圖案化結構40A、40B或該經圖案化結構40A、40B及蓋。分隔層可為諸如有助於接合之輻射吸收材料之任何密封材料。保護性塗層20之存在可在接合過程期間保護任何底層表面化學物質。

若使用非經圖案化結構來代替示於圖2A至圖2D中之經圖案化結構，則該方法將使得通道30（及因此主動區32）塗覆有聚合水凝膠34及保護性塗層20，而接合區26不含聚合水凝膠34及保護性塗層20。隨後，可使非經圖案化結構接合至其他非經圖案化結構或接合至接合區26處之蓋。所形成之接合可為化學接合或機械接合（例如使用緊固件等）。

儘管圖2A至圖2D中未展示，但此等方法亦包括將引子36A、36B連接至聚合水凝膠34。在一些實例中，引子36A、36B（圖2A至圖2D中未展示）可預接枝至聚合水凝膠34且因此在施用聚合水凝膠34時將施用至基板。在使預接枝引子聚合之後且在將預接枝引子分配至基板上之前將預接枝引子接枝至聚合水凝膠34。在其他實例中，可在沉積及拋光聚合水凝膠34之後但在施用保護性塗層20之前接枝引子36A、36B（例如，在圖2A處）。在再其他實例中，可在施用保護性塗層20且將經圖案化結構40A、40B接合至蓋（圖中未示）或另一經圖案化結構40A、40B之後接枝引子36A、36B。在此等實例中，在接枝之前用水移除保護性塗層20。可使用流通方法引入水及接枝劑。

圖3A至圖3E繪示該方法之另一實例。如圖3A中所示，經圖案化結構40之基板為單層基座支撐件14，其中凹陷22經界定於單層基座支撐件14之一個表面中。凹陷22可經由蝕刻、壓印、微影術或另一合適技術來界定。儘管描繪了單層基座支撐件14，但應理解，此例示性方法可用多層結構18來執行，其中凹陷22經界定於最外層16中（參見圖1B）。

在示於圖3A至圖3E中之方法開始時，可使用矽烷化或電漿灰化來活化多層結構18之基座支撐件14或最外層16以生成可與聚合水凝膠34反應之表面基團。在活化之後，可使用任何合適的沉積技術將聚合水凝膠34施用於多層結構18之基座支撐件14或最外層16上。隨後，經安置於間隙區24及接合區26上之聚合水凝膠34可例如使用拋光方法來移除。

該方法之一些實例隨後包括將水溶性保護性塗覆溶液施用於接合區26及經圖案化結構40之經圖案化區38上且乾燥水溶性保護性塗覆溶液以形成保護性塗層20。此實例中可使用本文所揭示之水溶性保護性塗覆溶液之任何實例。可如參看圖2B所描述施用且乾燥水溶性保護性塗覆溶液。圖3B繪示所得保護性塗層20。

在此例示性方法中，可將金屬層42施用至上覆於經圖案化區38之保護性塗層20之部分。金屬層42在自接合區26選擇性移除保護性塗層20期間保護上覆於經圖案化區38之保護性塗層20之部分。在此實例中，可使用乾式蝕刻方法來執行選擇性移除過程，且因此金屬42可為對乾式蝕刻方法具有抗性之任何金屬。適用於金屬層42之金屬之實例包括鋁、銅、金等。在一些實例中，金屬可為至少實質上純的（純度＜ 99%）。可使用至少實質上純的金屬以便在移除金屬層42之後防止保護層20上有殘餘物。

可使用陰影遮罩44及任何合適的沉積技術來沉積金屬層42，如圖3C中所描繪。將陰影遮罩44安置於接合區26上以使得不將金屬層42施用至上覆於接合區26之保護性塗層20。

一旦金屬層42在上覆於經圖案化區38之保護性塗層20之部分上處於適當位置，則對保護性塗層20之經暴露部分執行乾式蝕刻。當金屬層42處於適當位置時執行乾式蝕刻，以使得上覆於接合區26之保護性塗層20之部分經移除，且上覆於經圖案化區38之保護性塗層20之部分保持至少實質上完整的。在一個實例中，使用感應耦合電漿（ICP）或反應性離子蝕刻（REI）用純O ₂電漿或10% CF ₄與90% O ₂電漿之混合物對保護性塗層20之經暴露部分執行乾式蝕刻。底層基座支撐件14對此等蝕刻條件具有高抗性，且因此充當蝕刻終止層。經圖案化結構40C及經暴露接合區26以及經塗覆之經圖案化區38示於圖3D中（其中金屬層42仍處於適當位置）及圖3E中（其中金屬層42經移除）。

在選擇性移除上覆於接合區26之固體或凝膠保護性塗層20之部分之後，該方法可進一步包括移除金屬層42。此可經由金屬剝離（stripping）執行。作為實例，可使用鹼溶液（例如氫氧化鉀（KOH）、氫氧化鈉（NaOH）或四甲基銨氫氧化物（tetramethylammonium hydroxide；TMAH））剝離鋁金屬層，可使用FeCl ₃剝離銅金屬層，且可使用碘與碘化鉀之組合剝離金金屬層。

如圖3E中所描繪，此方法使得經圖案化區38（及因此主動區32）塗覆有保護性塗層20，而接合區26不含保護性塗層20。可使經圖案化結構40C接合至另一經圖案化結構40C或接合至接合區26處之蓋。可使用諸如雷射接合、擴散接合、陽極接合、共晶接合、電漿活化接合、玻璃料接合或所屬技術領域中已知之其他方法之任何合適的接合技術以將兩個經圖案化結構40C或一個經圖案化結構40C及蓋接合在一起。在一實例中，可使用分隔層。保護性塗層20之存在可在接合過程期間保護任何底層表面化學物質。

若使用非經圖案化結構來代替示於圖3A至圖3E中之經圖案化結構，則該方法將使得通道30（及因此主動區32）塗覆有聚合水凝膠34及保護性塗層20，而接合區26不含聚合水凝膠34及保護性塗層20。隨後，可使非經圖案化結構接合至其他非經圖案化結構或接合至接合區26處之蓋。所形成之接合可為化學接合或機械接合（例如使用緊固件等）。

儘管圖3A至圖3E中未展示，但此等方法亦包括將引子36A、36B連接至聚合水凝膠34。在一些實例中，引子36A、36B（圖3A至圖3E中未展示）可預接枝至聚合水凝膠34且因此在施用聚合水凝膠34時將施用至基板。在其他實例中，可在沉積及拋光聚合水凝膠34之後但在施用保護性塗層20之前接枝引子36A、36B（例如，在圖3A處）。在再其他實例中，可在施用保護性塗層20、移除金屬層42且將經圖案化結構40C接合至蓋（圖中未示）或另一經圖案化結構40C之後接枝引子36A、36B。在此等實例中，在接枝之前用水移除保護性塗層20。可使用流通方法引入水及接枝劑。

圖4A至圖4G繪示該方法之多個實例。特定言之，圖4A至圖4E繪示一種例示性方法，且圖4A、圖4F、圖4G及圖4C至圖4E繪示另一例示性方法。

如圖4A中所示，基板為單層基座支撐件14，其中凹陷22經界定於單層基座支撐件14之一個表面中。凹陷22可經由蝕刻、壓印、微影術或另一合適技術來界定。儘管描繪了單層基座支撐件14，但應理解，此等例示性方法可用多層結構18來執行，其中凹陷22經界定於最外層16中（參見圖1B）。

在示於圖4系列中之例示性方法中之各者中，在施用水溶性保護性塗覆溶液之前，該等方法進一步包括將光阻劑46施用於接合區26及經圖案化區38上（參見圖4B及圖4G），且使光阻劑46圖案化以在接合區26上生成不可溶光阻劑46'及自經圖案化區38移除（可溶性）光阻劑46（圖4C）。若使用非經圖案化結構，則將光阻劑46施用於接合區26及通道區（例如，圖1D中之通道30）上，且使光阻劑46圖案化以在接合區26上生成不可溶光阻劑46'及自通道區移除（可溶性）光阻劑46。

在示於圖4A至圖4E中之例示性方法中，在將聚合水凝膠34引入凹陷22中之前施用光阻劑46且使其圖案化。此示於圖4B中。

光阻劑46可為負性光阻劑或正性光阻劑。

合適的負性光阻劑之實例包括NR®系列光阻劑（可獲自Futurrex）。其他合適的負性光阻劑包括SU-8系列及KMPR®系列（兩者均可獲自Kayaku Advanced Materials公司）或UVN™系列（可獲自DuPont）。當使用負性光阻劑時，使其選擇性曝露於某些波長之光，從而形成不可溶光阻劑46'，且使其暴露於顯影劑以移除可溶性部分（例如彼等不曝露於某些波長之光之部分）。適用於負性光阻劑之顯影劑之實例包括諸如經稀釋之氫氧化鈉、經稀釋之氫氧化鉀或無金屬離子有機四甲基銨氫氧化物（TMAH）水溶液之鹼性水溶液。

合適的正性光阻劑之實例包括MICROPOSIT® S1800系列或AZ® 1500系列，兩者均可獲自Kayaku Advanced Materials公司。合適的正性光阻劑之另一實例為SPR™-220（來自DuPont）。正性光阻劑可使用本文所揭示之任何合適的沉積技術來施用。當使用正性光阻劑時，選擇性曝露於某些波長之光形成可溶區（例如其可至少95%溶於顯影劑中），且使用顯影劑來移除可溶區。未曝露於光之正性光阻劑之彼等部分將變得不可溶於顯影劑中，且因此形成不可溶光阻劑46'。適用於正性光阻劑之顯影劑之實例包括諸如經稀釋之氫氧化鈉、經稀釋之氫氧化鉀或無金屬離子有機四甲基銨氫氧化物（TMAH）水溶液之鹼性水溶液。

在此實例中，可施用負性光阻劑或正性光阻劑且使其顯影以使得接合區26上之光阻劑46之部分不可溶於顯影劑中且使得經圖案化區38上之光阻劑46之部分可溶於顯影劑中。視所使用之光阻劑46之類型而定，可使用光罩以將光（例如，紫外光）導向適當部分。當使用負性光阻劑時，將光導向接合區26以生成不可溶光阻劑46'且自經圖案化區38阻擋光以生成可溶性光阻劑。當使用正性光阻劑時，將光導向經圖案化區38以生成可溶性光阻劑且自接合區26阻擋光以生成不可溶光阻劑46'。

在光曝露之後，可溶於顯影劑中之光阻劑46之部分暴露於顯影劑，且因此經移除。適用於負性光阻劑之顯影劑之實例包括諸如經稀釋之氫氧化鈉、經稀釋之氫氧化鉀或無金屬離子有機四甲基銨氫氧化物（TMAH）水溶液之鹼性水溶液。負性光阻劑之可溶性部分可至少95%溶於顯影劑中。適用於正性光阻劑之顯影劑之實例包括諸如經稀釋之氫氧化鈉、經稀釋之氫氧化鉀或無金屬離子有機四甲基銨氫氧化物（TMAH）水溶液之鹼性水溶液。正性光阻劑之可溶性部分可至少95%溶於顯影劑中。

圖4C描繪在沉積及顯影之後的接合區26上之不可溶光阻劑46'。在此實例中，在使光阻劑46、46'暴露於顯影劑之後，可使基座支撐件14暴露於O ₂電漿以清潔例如凹陷22。

在此例示性方法中，在施用光阻劑46且使其圖案化之後但在施用水溶性保護性塗覆溶液之前，該方法進一步包括將聚合水凝膠34沉積於不可溶光阻劑46'、凹陷22及間隙區24上；且自不可溶光阻劑46'及間隙區24拋光聚合水凝膠34。

在沉積聚合水凝膠34之前，可首先使用矽烷化或電漿灰化來活化基座支撐件14之經暴露部分或多層結構18之最外層16以生成可與聚合水凝膠34反應之表面基團。在活化之後，可使用任何合適的沉積技術將聚合水凝膠34施用於不可溶光阻劑46'、凹陷22及間隙區24上。隨後，經安置於間隙區24及接合區26上之聚合水凝膠34可例如使用拋光方法來移除。在拋光之後，聚合水凝膠34中之至少一些留存於凹陷22中，如圖4C中所示。

如圖4D中所示，此例示性方法隨後包括施用且乾燥水溶性保護性塗覆溶液以在經圖案化區38及接合區26上且因此在不可溶光阻劑46'上形成保護性塗層20。在此等實例中，保護性塗層20可至少95%溶於水中且亦至少95%不可溶於移除劑中，該移除劑將用於移除不可溶正性或負性光阻劑46'。可如參看圖2B所描述施用且乾燥水溶性保護性塗覆溶液。圖4D繪示所得保護性塗層20。

如所描繪，將水溶性保護性塗覆溶液施用於不可溶光阻劑46'上，且因此在不可溶光阻劑46'上形成保護性塗層20。在此實例中，自接合區26選擇性移除保護性塗層20之部分涉及在移除劑中剝離不可溶光阻劑46'。保護性塗層20不可溶於移除劑中。適用於不可溶負性光阻劑之移除劑包括基於二甲亞碸（DMSO）、丙酮或NMP（N-甲基-2-吡咯啶酮）之剝離劑。適用於不可溶正性光阻劑之移除劑可為基於二甲亞碸（DMSO）、丙酮、丙二醇單甲醚乙酸酯或NMP（N-甲基-2-吡咯啶酮）之剝離劑。可使用移除劑中之任一種，只要保護性塗層20不可溶於移除劑中即可。

如圖4E中所示，剝離過程移除i）至少95%不可溶光阻劑46'及ii）於其上之保護性塗層20。保護性塗層20之其他部分完整留存於經圖案化區38上。所得經圖案化結構40D包括經塗覆有保護性塗層20之經圖案化區38（及因此主動區32），而接合區26不含保護性塗層20。

可使經圖案化結構40D接合至另一經圖案化結構40D或接合至接合區26處之蓋。可使用諸如雷射接合、擴散接合、陽極接合、共晶接合、電漿活化接合、玻璃料接合或所屬技術領域中已知之其他方法之任何合適的接合技術以將兩個經圖案化結構40D或一個經圖案化結構40D及蓋接合在一起。在一實例中，可使用分隔層。保護性塗層20之存在可在接合過程期間保護任何底層表面化學物質。

若使用非經圖案化結構來代替示於圖4A至圖4E中之經圖案化結構，則該方法將使得通道30（及因此主動區32）塗覆有聚合水凝膠34及保護性塗層20，而接合區26不含聚合水凝膠34及保護性塗層20。隨後，可使非經圖案化結構接合至其他非經圖案化結構或接合至接合區26處之蓋。所形成之接合可為化學接合或機械接合（例如使用緊固件等）。

儘管圖4A至圖4E中未展示，但此方法亦包括將引子36A、36B連接至聚合水凝膠34。在一些實例中，引子36A、36B（圖4A至圖4E中未展示）可預接枝至聚合水凝膠34且因此在施用聚合水凝膠34時將施用至基板。在其他實例中，可在沉積及拋光聚合水凝膠34之後但在施用保護性塗層20之前接枝引子36A、36B（例如，在圖4C處）。在再其他實例中，可在施用保護性塗層20且將經圖案化結構40D接合至蓋（圖中未示）或另一經圖案化結構40D之後接枝引子36A、36B。在此等實例中，在接枝之前用水移除保護性塗層20。可使用流通方法引入水及接枝劑。

在示於圖4A、圖4F、圖4G及圖4C至圖4E中之例示性方法中，在將聚合水凝膠34引入凹陷22中之後施用光阻劑46且使其圖案化。此示於圖4G中。

此例示性方法自圖4A移至圖4F，其中基座支撐件14之經暴露部分或多層結構18之最外層16可使用矽烷化或電漿灰化來活化。在活化之後，可使用任何合適的沉積技術將聚合水凝膠34施用於基座支撐件14上。隨後，經安置於間隙區24及接合區26上之聚合水凝膠34可例如使用拋光方法來移除。在拋光之後，聚合水凝膠34中之至少一些留存於凹陷22中，如圖4F中所示。

可將光阻劑46施用於基座支撐件14上及凹陷22中之聚合水凝膠34上，如圖4G中所示。可使光阻劑46顯影以使得接合區26上之光阻劑46之部分不可溶於顯影劑中且使得經圖案化區38上之光阻劑46之部分可溶於顯影劑中。在適用於正使用之光阻劑46之類型之光曝露之後，可溶於顯影劑中之光阻劑46之部分暴露於顯影劑，且因此經移除。所得經圖案化結構40示於圖4C中。

此例示性方法隨後繼續進行至圖4D（施用保護性塗層20）至圖4E（剝離不可溶光阻劑46'），該等步驟係如本文所描述來執行。

若使用非經圖案化結構來代替示於圖4A、圖4F、圖4G及圖4C至圖4E中之經圖案化結構，則該方法將使得通道30（及因此主動區32）塗覆有聚合水凝膠34及保護性塗層20，而接合區26不含聚合水凝膠34及保護性塗層20。隨後，可使非經圖案化結構接合至其他非經圖案化結構或接合至接合區26處之蓋。所形成之接合可為化學接合或機械接合（例如使用緊固件等）。

儘管圖4A、圖4F、圖4G及圖4C至圖4E中未展示，但此方法亦包括將引子36A、36B連接至聚合水凝膠34。在一些實例中，引子36A、36B（圖4A至圖4E中未展示）可預接枝至聚合水凝膠34且因此在施用聚合水凝膠34時將施用至基板。在其他實例中，可在沉積及拋光聚合水凝膠34之後但在施用保護性塗層20之前接枝引子36A、36B（例如，在圖4F處）。在再其他實例中，可在施用保護性塗層20且將經圖案化結構40D接合至蓋（圖中未示）或另一經圖案化結構40D之後接枝引子36A、36B。在此等實例中，在接枝之前用水移除保護性塗層20。可使用流通方法引入水及接枝劑。

圖5A至圖5E繪示該方法之另一實例。如圖5A中所示，基板為單層基座支撐件14，其中凹陷22經界定於單層基座支撐件14之一個表面中。凹陷22可經由蝕刻、壓印、微影術或另一合適技術來界定。儘管描繪了單層基座支撐件14，但應理解，此等例示性方法可用多層結構18來執行，其中凹陷22經界定於最外層16中（參見圖1B）。

在示於圖5A至圖5E中之方法開始時，可使用矽烷化或電漿灰化來活化多層結構18之基座支撐件14或最外層16以生成可與聚合水凝膠34反應之表面基團。在活化之後，可使用任何合適的沉積技術將聚合水凝膠34施用於多層結構18之基座支撐件14或最外層16上。隨後，經安置於間隙區24及接合區26上之聚合水凝膠34可例如使用拋光方法來移除。經圖案化結構40示於圖5A中。

如圖5B中所示，此例示性方法隨後包括施用及乾燥水溶性保護性塗覆溶液以在經圖案化區38及接合區26上形成保護性塗層20。在此等實例中，保護性塗層20可至少95%溶於水中且亦至少95%不可溶於移除劑中，該移除劑將用於移除隨後經顯影之不可溶正性或負性光阻劑46'（參見圖5C及圖5D）。可如參看圖2B所描述施用且乾燥水溶性保護性塗覆溶液。

在此例示性方法中，在乾燥水溶性保護性塗覆溶液之後，該方法進一步包括將光阻劑46施用於保護性塗層20上；及使光阻劑46圖案化以自於接合區26上之保護性塗層20之部分移除光阻劑46及在於經圖案化區38上之保護性塗層20之其他部分上生成不可溶光阻劑46'。若使用非經圖案化結構，則該方法進一步包括將光阻劑46施用於保護性塗層20上；及使光阻劑46圖案化以自於接合區26上之保護性塗層20之部分移除光阻劑46及在於通道區（例如通道30）上之保護性塗層20之其他部分上生成不可溶光阻劑46'。

光阻劑46可為負性光阻劑或正性光阻劑。在此實例中，可施用負性光阻劑或正性光阻劑且使其顯影以使得接合區26上之光阻劑46之部分可溶於顯影劑中。此外，在此實例中，可施用負性光阻劑或正性光阻劑且使其顯影以使得經圖案化區38上之光阻劑46之部分不可溶於顯影劑中。視所使用之光阻劑46之類型而定，可使用光罩以將光（例如，紫外光）導向適當部分。當使用負性光阻劑時，將光導向經圖案化區38以生成不可溶光阻劑46'且自接合區26阻擋光以生成可溶性光阻劑。當使用正性光阻劑時，將光導向接合區26以生成可溶性光阻劑且自經圖案化區38阻擋光以生成不可溶光阻劑46'。

在光曝露之後，可溶於顯影劑中之光阻劑46之部分暴露於顯影劑，且因此經移除。所使用之顯影劑係視光阻劑46而定。

圖5D描繪在沉積及顯影之後的經圖案化區38上之不可溶光阻劑46'。如所示，上覆於接合區26之保護性塗層20暴露。

在此實例中，自接合區26選擇性移除固體或凝膠保護性塗層20之部分涉及當不可溶光阻劑46'在經圖案化區38上處於適當位置時，使該等部分暴露於乾式蝕刻或水沖洗。可使用感應耦合電漿（ICP）或反應性離子蝕刻（REI）用純O ₂電漿或用10% CF ₄與90% O ₂電漿之混合物執行乾式蝕刻。底層基座支撐件14對此等蝕刻條件具有高抗性，且因此充當蝕刻終止層。因為保護性塗層20可溶於水中，因此水沖洗將溶解經暴露部分（例如，上覆於接合區26之部分）且將不會影響由不可溶光阻劑46'覆蓋之部分。因此，乾式蝕刻或水沖洗自接合區26移除保護性塗層20之經暴露部分。

隨後，可使用移除劑剝離不可溶光阻劑46'。在此等實例中，選擇不可溶於移除劑中且因此在移除不可溶光阻劑46'期間保持至少實質上完整之保護性塗層20。適用於不可溶負性光阻劑之移除劑包括基於二甲亞碸（DMSO）、丙酮或NMP（N-甲基-2-吡咯啶酮）之剝離劑。適用於不可溶正性光阻劑之移除劑可為基於二甲亞碸（DMSO）、丙酮、丙二醇單甲醚乙酸酯或NMP（N-甲基-2-吡咯啶酮）之剝離劑。可使用移除劑中之任一種，只要保護性塗層20不可溶於移除劑中即可。

如圖5E中所示，剝離過程移除至少95%（例如，98%、99%、100%）不可溶光阻劑46'，且因此暴露底層保護性塗層20。所得經圖案化結構40E包括經塗覆有保護性塗層20之經圖案化區38（及因此主動區32），而接合區26不含保護性塗層20。

可使經圖案化結構40E接合至另一經圖案化結構40E或接合至接合區26處之蓋。可使用諸如雷射接合、擴散接合、陽極接合、共晶接合、電漿活化接合、玻璃料接合或所屬技術領域中已知之其他方法之任何合適的接合技術以將兩個經圖案化結構40E或一個經圖案化結構40E及蓋接合在一起。在一實例中，可使用分隔層。保護性塗層20之存在可在接合過程期間保護任何底層表面化學物質。

若使用非經圖案化結構來代替示於圖5A至圖5E中之經圖案化結構，則該方法將使得通道30（及因此主動區32）塗覆有聚合水凝膠34及保護性塗層20，而接合區26不含聚合水凝膠34及保護性塗層20。隨後，可使非經圖案化結構接合至其他非經圖案化結構或接合至接合區26處之蓋。所形成之接合可為化學接合或機械接合（例如使用緊固件等）。

儘管圖5A至圖5E中未展示，但此方法亦包括將引子36A、36B連接至聚合水凝膠34。在一些實例中，引子36A、36B（圖5A至圖5E中未展示）可預接枝至聚合水凝膠34且因此在施用聚合水凝膠34時將施用至基板。在其他實例中，可在沉積及拋光聚合水凝膠34之後但在施用保護性塗層20之前接枝引子36A、36B（例如，在圖5A處）。在再其他實例中，可在施用保護性塗層20且將經圖案化結構40E接合至蓋（圖中未示）或另一經圖案化結構40E之後接枝引子36A、36B。在此等實例中，在接枝之前用水移除保護性塗層20。可使用流通方法引入水及接枝劑。

圖6A至圖6G繪示該方法之又另一實例。如圖6B中所示，基板（其可為如本文所定義之經圖案化或非經圖案化結構）為包括透明基座支撐件14'、於透明基座支撐件14'上之經圖案化遮罩層48及於經圖案化遮罩層48及透明基座支撐件14'上之經圖案化透明層16'的多層結構18'之實例。在此實例中，透明基座支撐件14'及經圖案化透明層16'對用於背側紫外光曝露之紫外線波長透明。舉例而言，透明基座支撐件14'可為玻璃，且透明層16可為五氧化二鉭或UV透明樹脂。此外，在此實例中，選擇阻擋在背側曝露期間透射穿過透明基座支撐件14'之紫外線波長之至少75%的經圖案化遮罩層48。在一實例中，經圖案化遮罩層48可包含諸如鈦、鉻、鉑、鋁、銅、矽等之任何紫外線不透明（opaque）或非透明（non-transparent）金屬或紫外線不透明半金屬。在一個實例中，經圖案化遮罩層48包含鉻。

現參看圖6A，經圖案化遮罩層48經界定於透明基座支撐件14'上。在此實例中，經圖案化遮罩層48之圖案與用於經圖案化結構40之此實例之接合區26一致（參見圖6C）。當使用非經圖案化結構時，經圖案化遮罩層38仍與接合區26一致。可使用以接合區26之所需圖案沉積經圖案化遮罩層48之選擇性沉積技術（例如遮蔽及塗覆）。

如圖6B中所示，隨後可使用任何合適的沉積技術將透明層16'沉積於經圖案化遮罩層38及透明基座支撐件14'上。隨後，可使經沉積之透明層16'圖案化以界定包括藉由間隙區24分隔之凹陷22的經圖案化區38。所使用之圖案化技術將視透明層16'之材料而定。合適的圖案化技術可包括光微影術、奈米壓印微影術（NIL）、衝壓技術、壓花技術、模製技術、微蝕刻技術等。

作為一個實例，當透明層16'為樹脂時，可使用任何合適的壓印技術來生成經圖案化區38。在一個實例中，將工作印模在其柔軟時按壓至樹脂中，從而在樹脂中產生具有工作印模特點之印記。隨後，可在適當位置固化帶有工作印模之樹脂。可藉由在使用可輻射固化之樹脂材料時曝露於諸如可見光輻射或紫外線（UV）輻射之光化輻射或藉由在使用可熱固化之樹脂材料時暴露於熱來實現固化。固化可促進聚合及/或交聯。作為一實例，固化可包括多個階段，包括軟烘烤（例如，以驅除可用於沉積樹脂之任何液體載劑）及硬烘烤。軟烘烤可在範圍為約50℃至約150℃之低溫下進行。硬烘烤之持續時間可在範圍為約100℃至約300℃之溫度下持續約5秒至約10分鐘。可用於軟烘烤及/或硬烘烤之裝置之實例包括加熱板、烘箱等。在固化之後，使工作印模脫模。此舉在樹脂中產生表面形貌特點，例如藉由間隙區24分隔之凹陷22。

作為另一實例，當透明層16'為五氧化二鉭時，可對透明層16'進行蝕刻以生成經圖案化區38。可使用感應耦合電漿（ICP）或反應性離子蝕刻（REI）來執行蝕刻。

在多層堆疊18'形成期間，可使用矽烷化或電漿灰化來活化經圖案化透明層16'以生成可與聚合水凝膠34反應之表面基團。

在活化之後，可使用任何合適的沉積技術將聚合水凝膠34施用於透明層16'上。隨後，經安置於間隙區24及接合區26上之聚合水凝膠34可例如使用拋光方法來移除。經圖案化結構40示於圖6C中。

如圖6D中所示，此例示性方法隨後包括施用及乾燥水溶性保護性塗覆溶液以在經圖案化區38及接合區26上形成保護性塗層20。可如參看圖2B所描述施用且乾燥水溶性保護性塗覆溶液。

在乾燥水溶性保護性塗覆溶液之後，此例示性方法進一步包括將負性光阻劑50施用於固體或凝膠保護性塗層20上；及使負性光阻劑50曝露於穿過透明基座支撐件14'之光，由此上覆於經圖案化區38之負性光阻劑之部分界定不可溶負性光阻劑50'且上覆於經圖案化遮罩層48及接合區26之負性光阻劑50之部分變得可溶。可使用本文所闡述之負性光阻劑之任何實例。可使用本文中針對負性光阻劑所闡述之沉積技術之任何實例。

在此實例中，需要不可溶負性光阻劑50'留存於經圖案化區38上且自接合區26將其移除。因此，在示於圖6F中之實例中，可導引光52穿過透明基座支撐件14'。經圖案化區38上之負性光阻劑50將曝露於光52且將變得不可溶。經圖案化遮罩層48（經安置於接合區26上）阻擋至少75%透射穿過透明基座支撐件14'之光52，因此至少實質上阻止光52到達經安置於接合區26上之負性光阻劑50。因而，此等部分不會變得不可溶於顯影劑中，且可用顯影劑來移除。

在此實例中，自接合區26選擇性移除固體或凝膠保護性塗層20之部分可涉及使該等部分暴露於負性光阻劑50之顯影劑。在此等實例中，保護性塗層20可溶於負性光阻劑50之顯影劑中。因此，負性光阻劑50之可溶性部分及位於負性光阻劑50之可溶性部分下方之保護性塗層20之部分可一起用顯影劑來移除。相比之下，不可溶負性光阻劑50'保護了保護性塗層20之底層部分免受顯影劑影響，且因此保護性塗層20之此等部分保持完整。所得經圖案化結構40F示於圖6F（其中不可溶負性光阻劑50'處於適當位置）及圖6G（在不可溶負性光阻劑50'經移除之後）中。

隨後，可使用移除劑剝離不可溶負性光阻劑50'。保護性塗層20不可溶於移除劑中，且因此保持至少實質上完整。適用於不可溶負性光阻劑之移除劑包括基於二甲亞碸（DMSO）、丙酮或NMP（N-甲基-2-吡咯啶酮）之剝離劑。可使用移除劑中之任一種，只要保護性塗層20不可溶於移除劑中即可。

如圖6G中所示，剝離過程移除至少95%不可溶負性光阻劑50'，且因此暴露底層保護性塗層20。所得經圖案化結構40F包括經塗覆有保護性塗層20之經圖案化區38（及因此主動區32），而接合區26不含保護性塗層20。

可使經圖案化結構40F接合至另一經圖案化結構40F或接合至接合區26處之蓋。可使用諸如雷射接合、擴散接合、陽極接合、共晶接合、電漿活化接合、玻璃料接合或所屬技術領域中已知之其他方法之任何合適的接合技術以將兩個經圖案化結構40F或一個經圖案化結構40F及蓋接合在一起。在一實例中，可使用分隔層。保護性塗層20之存在可在接合過程期間保護任何底層表面化學物質。

若使用非經圖案化結構來代替示於圖6A至圖6G中之經圖案化結構，則該方法將使得通道30（例如以與凹陷22類似之方式形成於透明基板16'中）塗覆有聚合水凝膠34及保護性塗層20，而接合區26不含聚合水凝膠34及保護性塗層20。隨後，可使非經圖案化結構接合至其他非經圖案化結構或接合至接合區26處之蓋。所形成之接合可為化學接合或機械接合（例如使用緊固件等）。

儘管圖6A至圖6G中未展示，但此方法亦包括將引子36A、36B連接至聚合水凝膠34。在一些實例中，引子36A、36B（圖6A至圖6G中未展示）可預接枝至聚合水凝膠34且因此在施用聚合水凝膠34時將施用至基板。在其他實例中，可在沉積及拋光聚合水凝膠34之後但在施用保護性塗層20之前接枝引子36A、36B（例如，在圖6C處）。在再其他實例中，可在施用保護性塗層20且將經圖案化結構40F接合至蓋（圖中未示）或另一經圖案化結構40F之後接枝引子36A、36B。在此等實例中，在接枝之前用水移除保護性塗層20。可使用流通方法引入水及接枝劑。

圖7A至圖7E繪示該方法之再另一實例。此實例係用經圖案化結構而非用非經圖案化結構來執行。在此實例中，在施用水溶性保護性塗覆溶液之前，該方法進一步包括藉由以下形成經圖案化結構：將金屬層42施用於基板上；將光阻劑46施用於金屬層42上；使光阻劑46圖案化以生成界定凹陷圖案之不可溶光阻劑46'；根據凹陷圖案對金屬層42之部分及基板之底層部分進行蝕刻以在基板中形成凹陷22；移除不可溶光阻劑46'；及將聚合水凝膠34施用於凹陷22中及金屬層42之剩餘部分上。現將描述此等方法中之各者。

在圖7A中，基板為單層基座支撐件14。在此實例中，單層基座支撐件14未經圖案化。

在此例示性方法中，可將金屬層42施用至單個基座支撐件14。適用於金屬層42之金屬之實例包括鋁、銅、金等。在一些實例中，金屬可為至少實質上純的（純度＜ 99%）。金屬層42可使用任何合適的沉積技術來沉積。

在此例示性方法中，可將光阻劑46施用至金屬層42。光阻劑46可為負性光阻劑或正性光阻劑。在此實例中，可施用負性光阻劑或正性光阻劑且使其顯影以生成凹陷圖案54，如圖7A中所示。自俯視圖來看，凹陷圖案54界定待在基板中形成之各凹陷22及間隙區24之X-Y位置，且亦界定待在基板中形成之各凹陷22之直徑或長度及寬度。在此實例中，使上覆於（多個）所需接合區26及所需間隙區24之光阻劑46之部分顯影以形成不可溶光阻劑46'。此外，在此實例中，使上覆於所需凹陷22之光阻劑46之部分顯影以可溶於顯影劑中。視所使用之光阻劑46之類型而定，可使用光罩以將光（例如，紫外光）導向適當部分。當使用負性光阻劑時，將光導向（多個）所需接合區26及所需間隙區24以生成不可溶光阻劑46'且自所需凹陷區阻擋光以生成可溶性光阻劑。當使用正性光阻劑時，將光導向所需凹陷區以生成可溶性光阻劑且自（多個）所需接合區26及所需間隙區24阻擋光以生成不可溶光阻劑46'。

在光曝露之後，可溶於顯影劑中之光阻劑46之部分暴露於顯影劑，且因此經移除。視所使用之光阻劑46而定，可使用本文所揭示之例示性顯影劑中之任一者。圖7A描繪界定凹陷圖案54之不可溶光阻劑46'。

該方法隨後涉及根據凹陷圖案54對金屬層42之部分及單層基座支撐件14之底層部分進行蝕刻以在單層基座支撐件14中形成凹陷22。所執行之蝕刻將視用於金屬層42及單層基座支撐件14之材料而定。作為一個實例，反應離子蝕刻可用BCl ₃+ Cl ₂執行以移除鋁金屬層42之部分，及用SF ₆及SF6/Ar電漿執行以移除硼矽酸鹽玻璃基座支撐件14之部分。作為另一實例，乾式蝕刻可用窄空隙氫電漿執行以移除銅金屬層42之部分，及用C ₄F ₈執行以移除熔融二氧化矽基座支撐件14之部分。如圖7B中所示，蝕刻係貫穿金屬層42之厚度且貫穿基座支撐件14之厚度之一部分執行。

該方法隨後涉及移除不可溶光阻劑46'。可使用任何合適的移除劑來剝離不可溶光阻劑46'。當暴露於移除劑時，基座支撐件14中之金屬層42及凹陷22保持至少實質上完整。

在移除不可溶光阻劑46'之前或之後，可使用矽烷化或電漿灰化來活化凹陷22以生成可與聚合水凝膠34反應之表面基團。在活化之後，可將聚合水凝膠34施用於凹陷22中及金屬層42之剩餘部分上。移除不可溶光阻劑46'且施用聚合水凝膠34，生成了經圖案化結構40，如圖7C中所示。

此例示性方法隨後涉及施用且乾燥水溶性保護性塗覆溶液以在經圖案化區38及接合區26上形成保護性塗層20。如圖7D中所示，將水溶性保護性塗覆溶液在凹陷22中及在間隙區24及（多個）接合區26上施用於聚合水凝膠34上。在此等實例中，保護性塗層20可至少95%溶於水中且亦至少95%不可溶於金屬移除劑中，該金屬移除劑將用於移除剩餘金屬層42。可如參看圖2B所描述施用且乾燥水溶性保護性塗覆溶液。圖7D繪示所得保護性塗層20。

在此例示性方法中，自接合區26選擇性移除固體或凝膠保護性塗層20之部分涉及使用移除劑來剝離金屬層42，其中保護性塗層20不可溶於移除劑中。作為實例，可使用鹼溶液（例如氫氧化鉀（KOH）、氫氧化鈉（NaOH）或四甲基銨氫氧化物（TMAH））剝離鋁金屬層，可使用FeCl ₃剝離銅金屬層，且可使用碘與碘化鉀之組合剝離金金屬層。如圖7E中所示，剝離過程移除i）至少95%金屬層42、ii）於其上之聚合水凝膠34及iii）於其上之保護性塗層20。保護性塗層20之其他部分（不上覆於金屬層42）完整留存於經圖案化區38上，此係因為其不可溶於移除劑中。所得經圖案化結構40G包括經塗覆有保護性塗層20之經圖案化區38（及因此主動區32），而接合區26不含保護性塗層20。在此實例中，間隙區24亦不含保護性塗層20。

可使經圖案化結構40G接合至另一經圖案化結構40G或接合至接合區26處之蓋。可使用諸如雷射接合、擴散接合、陽極接合、共晶接合、電漿活化接合、玻璃料接合或所屬技術領域中已知之其他方法之任何合適的接合技術以將兩個經圖案化結構40G或一個經圖案化結構40G及蓋接合在一起。在一實例中，可使用分隔層。保護性塗層20之存在可在接合過程期間保護任何底層表面化學物質。

儘管圖7A至圖7E中未展示，但此方法亦包括將引子36A、36B連接至聚合水凝膠34。在一些實例中，引子36A、36B（圖7A至圖7E中未展示）可預接枝至聚合水凝膠34且因此在施用聚合水凝膠34時將施用至基板。在其他實例中，可在沉積及拋光聚合水凝膠34之後但在施用保護性塗層20之前接枝引子36A、36B（例如，在圖7C處）。在再其他實例中，可在施用保護性塗層20且將經圖案化結構40G接合至蓋（圖中未示）或另一經圖案化結構40G之後接枝引子36A、36B。在此等實例中，在接枝之前用水移除保護性塗層20。可使用流通方法引入水及接枝劑。

再另一例示性方法描繪於圖8A至圖8C中。如圖8A中所示，基板為單層基座支撐件14，其中凹陷22經界定於單層基座支撐件14之一個表面中。凹陷22可經由蝕刻、壓印、微影術或另一合適技術來界定。儘管描繪了單層基座支撐件14，但應理解，此等例示性方法可用多層結構18來執行，其中凹陷22經界定於最外層16中（參見圖1B）。

在此例示性方法中，在施用聚合水凝膠34或水溶性保護性塗覆溶液之前，該方法包括將疏水層56施用於接合區26上以形成疏水性接合區26'。此示於圖8B中。疏水層56之實例可選自由以下組成之群：氟化聚合物、全氟化聚合物、矽聚合物及其混合物。作為特定實例，疏水層56可包括非晶形含氟聚合物（其市售實例包括來自AGC Chemicals之CYTOP®系列中之非晶形含氟聚合物，其具有以下末端官能基中之一者：A型：-COOH，M型：-CONH-Si(OR) _n或S型：-CF ₃）；聚四氟乙烯（其市售實例為來自Chemours之TEFLON®）；帕里綸（parylen）；氟化烴；氟丙烯酸共聚物（其市售實例包括來自Cytonix之FLUOROPEL®）。

可使用任何合適的選擇性沉積技術將疏水層56沉積於接合區26上。一些特定實例包括網版印刷、噴墨印刷、微接觸印刷或經由遮罩之噴塗。在其他實例中，可使光阻劑46（圖8A至圖8C中未展示）在整個基座支撐件14中顯影且隨後對其進行乾式蝕刻以暴露接合區26。在此等實例中，不可溶光阻劑46'（在圖8A至圖8C中亦未展示）可在疏水層56沉積期間在凹陷22及間隙區24上保持在適當位置，且可在疏水性接合區26'形成之後經移除。在再其他實例中，可將疏水層56沉積於整個基座支撐件14中，且隨後可使部分曝露於雷射輻射以自凹陷22及間隙區24移除疏水層56。

一旦形成疏水性接合區26'，則可使用矽烷化或電漿灰化來活化基座支撐件14之經暴露部分或多層結構18之最外層16以生成可與聚合水凝膠34反應之表面基團。在活化之後，可使用任何合適的沉積技術將聚合水凝膠34施用於多層結構18之基座支撐件14或最外層16上。聚合水凝膠34被疏水性接合區26'排斥且因此不適用於此區26'。因此，將聚合水凝膠34安置於凹陷22中及間隙區24上。隨後，可例如使用拋光方法來移除間隙區24上之聚合水凝膠34。疏水性接合區26'在拋光後保持至少實質上完整。所得經圖案化結構40示於圖8B中。

該方法隨後包括將水溶性保護性塗覆溶液施用於經圖案化結構40之經圖案化區38上。此實例中可使用本文所揭示之水溶性保護性塗覆溶液之任何實例。可使用浸塗、泡塗、旋塗、噴塗、超音波噴塗、刮刀塗覆、氣溶膠印刷或噴墨印刷來施用水溶性保護性塗覆溶液。

在此實例中，水溶性保護性塗覆溶液被疏水性接合區26'排斥。因此，在將水溶性保護性塗覆溶液施用於經圖案化區38上之後經圖案化結構之疏水性接合區26'保持暴露。隨後，如本文所描述乾燥水溶性保護性塗覆溶液以在經圖案化區38上但不在疏水性接合區26'上形成保護性塗層20。圖8C繪示所得保護性塗層20及經圖案化結構40H。

可使經圖案化結構40H接合至另一經圖案化結構40H或接合至疏水性接合區26'處之蓋。可使用諸如雷射接合、擴散接合、陽極接合、共晶接合、電漿活化接合、玻璃料接合或所屬技術領域中已知之其他方法之任何合適的接合技術以將兩個經圖案化結構40H或一個經圖案化結構40H及蓋接合在一起。在一實例中，可使用分隔層。保護性塗層20之存在可在接合過程期間保護任何底層表面化學物質。

若使用非經圖案化結構來代替示於圖8A至圖8C中之經圖案化結構，則該等方法將使得通道30塗覆有聚合水凝膠34及保護性塗層20，而接合區26塗覆有疏水層56但不塗覆有聚合水凝膠34或保護性塗層20。隨後，可使非經圖案化結構接合至其他非經圖案化結構或接合至疏水性接合區26'處之蓋。所形成之接合可為化學接合或機械接合（例如使用緊固件等）。

儘管圖8A至圖8C中未展示，但此方法亦包括將引子36A、36B連接至聚合水凝膠34。在一些實例中，引子36A、36B（圖8A至圖8C中未展示）可預接枝至聚合水凝膠34且因此在施用聚合水凝膠34時將施用至基板。在其他實例中，可在沉積及拋光聚合水凝膠34之後但在施用保護性塗層20之前接枝引子36A、36B（例如，在圖8B處）。在再其他實例中，可在施用保護性塗層20且將經圖案化結構40H接合至蓋（圖中未示）或另一經圖案化結構40H之後接枝引子36A、36B。在此等實例中，在接枝之前用水移除保護性塗層20。可使用流通方法引入水及接枝劑。

圖9A至圖9I繪示該方法之再另一實例。此例示性方法在基板表面上生成複數個功能化墊28（參見圖9I）。此方法一般涉及使金屬層42在透明基座支撐件14'上圖案化以界定i）藉由透明基座支撐件14'之第一間隙區62A分隔之金屬支柱42'及ii）透明基座支撐件14'之接合區26（圖9C）；在第一間隙區62A及接合區26上生成不可溶負性光阻劑50'（圖9F）；對金屬支柱42'進行蝕刻以暴露透明基座支撐件14'之第二間隙區62B（圖9G）；將聚合水凝膠34施用於不可溶光阻劑50'及第二間隙區62B上（圖9H）；將水溶性保護性塗覆溶液施用於聚合水凝膠34上（圖9H）；乾燥水溶性保護性塗覆溶液以在聚合水凝膠34上形成固體塗層或凝膠塗層（保護性塗層20）；及剝離不可溶負性光阻劑50'以暴露經塗覆之功能化墊28、接合區26及第一間隙區62A（其為間隙區24）（圖9I）。現將描述此等方法中之各者。

在圖9A中，基板為透明基座支撐件14'。在此實例中，透明基座支撐件14'未經圖案化且對用於背側紫外光曝露之紫外線波長透明。作為一個實例，透明基座支撐件14'可為玻璃。

在此例示性方法中，可將金屬層42施用至透明基座支撐件14'。適用於金屬層42之金屬之實例包括鋁、銅、金等。在一些實例中，金屬可為至少實質上純的（純度＜ 99%）。金屬層42可使用任何合適的沉積技術來沉積。

在此例示性方法中，可將樹脂層58施用於金屬層42上。樹脂層58可為可例如經由奈米壓印微影術用墊圖案60進行圖案化之任何樹脂。自俯視圖來看，墊圖案60界定待在基板中形成之各功能化墊28及間隙區24之X-Y位置，且亦界定待在基板中形成之各功能化墊28之直徑或長度及寬度。

如圖9A中所示，壓印樹脂層58以形成墊圖案60。墊圖案60包括與其中將形成功能化墊28之區域對應的凸面區域64及與其中將形成間隙區24及接合區26之區域對應的下部區域66（相對於凸面區域64）。可使用任何合適的壓印技術。在一個實例中，將工作印模在其柔軟時按壓至樹脂層58中，從而在樹脂層58中產生具有工作印模特點之印記。隨後，可在適當位置固化帶有工作印模之樹脂層50。在固化之後，使工作印模脫模。在此例示性方法中，工作印模不延伸穿過樹脂層58之整個深度，且因此底層金屬層42在壓印之後不暴露（如圖9A中所示）。

隨後，對樹脂層58進行選擇性蝕刻以暴露金屬層42之部分。此示於圖9B中。在此過程期間，可對樹脂層58之任何經暴露區域進行蝕刻。由於樹脂層58之下部區域66比凸面區域64薄，因此下部區域66處之樹脂層58將被蝕刻掉。可繼續進行蝕刻直至位於下部區域66下方之金屬層42暴露為止，且保留凸面區域64處之樹脂層58。金屬層42（位於下部區域66下方）可充當蝕刻終止層。樹脂層58之蝕刻可涉及諸如各向異性氧電漿或90% CF ₄與10% O ₂電漿之混合物之乾式蝕刻方法。

隨後，使用樹脂層58之剩餘凸面區域64來使金屬層42圖案化。可使用金屬乾式蝕刻方法來蝕刻掉未由樹脂層58之凸面區域64覆蓋之金屬。在一個實例中，可使用基於氯之電漿（例如BCl ₃+ Cl ₂）對金屬層42進行蝕刻。透明基座支撐件14'可充當蝕刻終止層。此蝕刻方法引起藉由透明基座支撐件14'之第一間隙區62A分隔之金屬支柱42'形成，如圖9C中所示。此方法亦界定接合區26。

隨後，可對樹脂層58之凸面區域64進行選擇性蝕刻以暴露金屬支柱42'。可繼續進行蝕刻直至移除凸面區域64且暴露金屬支柱42'為止。此示於圖9D中。金屬支柱42'可充當蝕刻終止層。凸面區域64之蝕刻可涉及諸如各向異性氧電漿或90% CF ₄與10% O ₂電漿之混合物之乾式蝕刻方法。此蝕刻方法亦可不會影響透明基座支撐件14'之經暴露部分。

如圖9E及圖9F中所示，此方法亦涉及在第一間隙區62A及接合區26上生成不可溶負性光阻劑50'。在一實例中，生成不可溶負性光阻劑50'涉及將負性光阻劑50施用於金屬支柱42'、第一間隙區62A及接合區26上（如圖9E中所示）；使負性光阻劑50曝露於穿過透明基座支撐件14'之光52，由此上覆於第一間隙區62A及接合區26之負性光阻劑50之部分界定不可溶負性光阻劑50'且上覆於金屬支柱42'之負性光阻劑50之部分變得可溶（如圖9F中所示）；及移除負性光阻劑50之可溶性部分（如圖9F中所示）。

可使用本文所闡述之負性光阻劑50之任何實例。可使用本文中針對負性光阻劑50所闡述之沉積技術之任何實例。

在此實例中，需要不可溶負性光阻劑50'留存於第一間隙區62A及接合區26上且自金屬支柱42'將其移除。因此，在示於圖9F中之實例中，可導引光52穿過透明基座支撐件14'。透明基座支撐件14'上之負性光阻劑50將曝露於光52且將變得不可溶。金屬支柱42'阻擋至少75%透射穿過透明基座支撐件14'之光52，因此至少實質上阻止光52到達經安置於金屬支柱42'上之負性光阻劑50。因而，此等部分不會變得不可溶於顯影劑中，且可用顯影劑來移除。

隨後，可用濕式蝕刻方法移除金屬支柱42'。作為實例，可在酸性或鹼性條件下移除鋁金屬支柱42'，可使用FeCl ₃移除銅金屬支柱42'，可在碘及碘化物溶液中移除銅、金或銀金屬支柱42'，且可使用H ₂O ₂移除鈦金屬支柱42'。在此等實例中，透明基座支撐件14'充當用於金屬支柱蝕刻方法之蝕刻終止層。金屬支柱42'之移除使透明基座支撐件14'之第二間隙區62B暴露。如圖9G中所示，當移除金屬支柱42'時，不可溶負性光阻劑50'保持至少實質上完整。

隨後，可使用矽烷化或電漿灰化來活化第二間隙區62B以生成可與聚合水凝膠34反應之表面基團。在活化之後，可將聚合水凝膠34施用於第二間隙區62B上及不可溶負性光阻劑50'上。經施用於第二間隙區62B上之聚合水凝膠34形成功能化墊28。此示於圖9H中。

此例示性方法隨後涉及施用且乾燥水溶性保護性塗覆溶液以在聚合水凝膠34上形成保護性塗層20。此亦示於圖9H中。如圖9H中所示，將水溶性保護性塗覆溶液施用於聚合水凝膠34上，且因此亦施用於第二間隙區62B上及不可溶負性光阻劑50'上。在此等實例中，保護性塗層20可至少95%溶於水中且亦至少95%不可溶於移除劑中，該移除劑將用於移除不可溶負性光阻劑50'。可如參看圖2B所描述施用且乾燥水溶性保護性塗覆溶液。

隨後，可剝離不可溶負性光阻劑50'以暴露經塗覆有保護性塗層20、接合區26及第一間隙區62A（其為間隙區24）之功能化墊28。隨後，可使用移除劑剝離不可溶負性光阻劑50'。適用於不可溶負性光阻劑50'之移除劑包括基於二甲亞碸（DMSO）、丙酮或NMP（N-甲基-2-吡咯啶酮）之剝離劑。可使用移除劑中之任一種，只要保護性塗層20不可溶於移除劑中即可。

如圖9I中所示，剝離過程移除至少95%不可溶負性光阻劑50'以及上覆於不可溶負性光阻劑50'之聚合水凝膠34及保護性塗層20之部分。保護性塗層20不可溶於移除劑中，且因此上覆於功能化墊28之保護性塗層20之部分保持至少實質上完整。所得經圖案化結構40I包括經塗覆有保護性塗層20之功能化墊28（在此實例中為主動區），而接合區26不含保護性塗層20。

可使經圖案化結構40I接合至另一經圖案化結構40I或接合至接合區26處之蓋。可使用諸如雷射接合、擴散接合、陽極接合、共晶接合、電漿活化接合、玻璃料接合或所屬技術領域中已知之其他方法之任何合適的接合技術以將兩個經圖案化結構40I或一個經圖案化結構40I及蓋接合在一起。在一實例中，可使用分隔層。保護性塗層20之存在可在接合過程期間保護任何底層表面化學物質。

儘管圖9A至圖9I中未展示，但此方法亦包括將引子36A、36B連接至聚合水凝膠34。在一些實例中，引子36A、36B（圖9A至圖9I中未展示）可預接枝至聚合水凝膠34且因此在施用聚合水凝膠34時將施用至基板。在其他實例中，可在沉積聚合水凝膠34之後但在施用保護性塗層20之前接枝引子36A、36B（例如，在圖9H處）。在再其他實例中，可在施用保護性塗層20且將經圖案化結構40I接合至蓋（圖中未示）或另一經圖案化結構40I之後接枝引子36A、36B。

在此實例中，經圖案化結構40I（及因此包括經圖案化結構40I之流通池10）包括基板（例如14或18）；於基板上且藉由間隙區24彼此隔離之複數個功能化墊28，其中複數個功能化墊28中之各者包括聚合水凝膠34及連接至聚合水凝膠34之引子36A、36B；及於複數個功能化墊28上且不於間隙區24上之保護性塗層20。

在整個參照圖2系列至圖9系列所展示且描述之方法中，應理解，施用水溶性保護性塗覆溶液以生成塗層20。然而，應理解，亦可將水溶性保護性塗覆溶液與其他塗覆溶液一起施用，包括與聚合水凝膠34、拋光溶液、接枝溶液、洗滌緩衝液等一起施用。此應有效地防止任何乾燥階段相關聚合水凝膠34降解。

保護性塗層及其他活性材料沉積方法

可使用本文所揭示之方法之其他實例來以高精確度選擇性施用保護性塗層20或諸如聚合水凝膠34（伴有或不伴有與其接枝之引子36A、36B）之其他主動區材料。作為一實例，可按寬度在約300 µm至約1 mm範圍內之線分配材料。所分配線之精確度使得此方法尤其需要用於將聚合水凝膠34（伴有或不伴有與其接枝之引子36A、36B）或水溶性保護性塗覆溶液分配於基板之通道30中。此等通道30可經凹陷22或功能化墊28圖案化，或其可未經圖案化。作為另一實例，可將材料分配為直徑在約0.5 mm至約2 mm範圍內之點。所分配點之精確度使得此方法尤其需要用於將水溶性保護性塗覆溶液分配於基準件上，或將聚合水凝膠34（伴有或不伴有與其接枝之引子36A、36B）及/或水溶性保護性塗覆溶液分配於較大凹陷22中，或分配聚合水凝膠34（伴有或不伴有與其接枝之引子36A、36B）以形成較大功能化墊28，或將水溶性保護性塗覆溶液分配於較大功能化墊28上。亦可按弧形狀分配材料。亦可使用線、點及/或弧之組合來生成層級形狀。

在此例示性方法期間，接合區26保持不含主動區材料及/或保護性塗層20，且因此該方法可減少材料浪費。另外，可能需要使保護性塗層20免於沉積於接合區26上，因為其可能會干擾達成有效接合。

用於此例示性方法中之工具為示意性示於圖10中之精確支架工具68。儘管未展示，但應理解，精確支架工具68包括回應於使用者輸入或預先程式化指令而控制工具68之組件的控制器。

工具68可包括載盤70以支撐單層基座支撐件14或具有經界定於其中或經界定於其上之零件（例如，通道30、凹陷22、基準件等）之多層結構18。如本文所描述，可在最外表面處在支撐件14或結構18中壓印、蝕刻或另外製造零件。可替代地，零件可由經安置於至少實質上平坦之單層基座支撐件14或多層結構18之最外表面上之另一材料（例如一或多個分隔層）界定。

精確支架工具68亦包括可在X及Y方向上相對於載盤70之XY平面移動之支架72。支架72可在X及Y方向上移動與其連接之任何組件。

支架72連接至具有噴嘴76之泵74，該泵可以精確體積流動速率分配一定體積之諸如包括聚合水凝膠34（預接枝或未接枝）及/或水溶性保護性塗覆溶液之混合物的流體。體積流動速率之範圍可為約0.15 µL/s至約20 µL/s。在一個實例中，體積流動速率可為2 µL/s。在另一實例中，體積流動速率之範圍為約0.16 µL/s至約5 µL/s。

可使用任何合適的泵74及噴嘴76。

在一個實例中，泵74為螺桿泵（progressive cavity pump）。諸如基於壓力之泵之一些泵可能不太合乎需要，此係因為其缺乏分配速率且其使得對所分配材料之厚度之控制能夠極少或不存在。此等泵可引起在X及Y方向上不受控之回流（非所需鋪展），此不允許精確分配。螺桿泵有助於將所分配材料之厚度保持在10 µm或低於10 µm。在一些實例中，兩個經圖案化或非經圖案化結構之間的流道12之深度範圍可為約75 µm至約100 µm。在此等實例中，可使用螺桿泵來在該等結構中之各者上生成多個所分配材料層，以使得各別結構上之總厚度範圍小於37.5 µm至小於50 µm（以使得所分配材料不完全填充流道12）。

在一個實例中，噴嘴76為金屬噴嘴。金屬噴嘴可尤其合乎需要，部分因為金屬噴嘴比塑膠噴嘴對壓力累積及因壓力累積所致之噴嘴膨脹更不敏感。噴嘴膨脹可改變氣隙AG，氣隙AG可能會有害地影響所分配材料之彎液面，從而可能會導致非所需鋪展。噴嘴76之形狀亦可幫助減少壓力累積問題。舉例而言，圓錐形噴嘴比圓柱形噴嘴對壓力累積更不敏感。亦可能需要在內部上及/或在外部上經塗覆有疏水層之金屬噴嘴以幫助防止堵塞。可使用任何合適的疏水性材料作為塗層。一些經疏水性塗覆之金屬噴嘴為市售的。

噴嘴76之一個特定實例為尖端直徑為1 mm或更小之不鏽鋼圓錐形噴嘴。噴嘴76之規格可能會影響所分配材料之線保真度。在本文所揭示之實例中，噴嘴規格在約17至約30範圍內。作為實例，17規格噴嘴可產生1.2 mm線寬，且30規格噴嘴可產生300 µm線寬。

在該方法期間，噴嘴76可藉由支架72（其由控制器操作）來在X及/或Y方向上移動，且亦可受控制以藉由控制器來在Z方向上移動。可將高度感測器（圖中未示）安裝至支架72以便量測基板沿著經垂直定向之Z軸之位置以用於測定適當的分配高度。分配高度與噴嘴76之尖端與例如支撐件14或結構18之基板表面之間的氣隙AG對應。在Z方向上控制噴嘴76位置使得能夠達成特定氣隙AG。本發明人已發現，控制氣隙AG有助於達成精確分配之材料。舉例而言，若氣隙AG太大，則可能無法達成連續沉積且噴嘴76可能會產生不與自發地斷開之基板接觸之液滴。不受控之鋪展亦可伴隨大氣隙AG發生，但此視足夠高以在大氣隙AG下維持彎液面之流動速率而定。此係非所需的，因為材料可能會例如鋪展至相鄰通道30中、鋪展至接合區26上等。為了精確地分配至具有本文所揭示之尺寸之通道30中，氣隙AG係在大於0 µm至約100 µm範圍內。在其他實例中，氣隙AG係在約45 µm至約85 µm、約50 µm至約70 µm等範圍內。在一個特定實例中，氣隙AG為約65 µm。

在該方法期間，可控制支架72之速度。在一實例中，可使用在約75 mm/s至約350 mm/s範圍內之線性支架速度。

支架72亦連接至攝影機78。攝影機78之實例為機器視覺攝影機。攝影機78可受控制（例如受控制器控制，圖中未示）以鑑別支撐件14或結構18上需要分配之位置。支撐件14或結構18可包括用於有助於位置鑑別之基準件。

使用精確支架工具68之方法之實例包括相對於精確分配工具68之噴嘴76安置具有經界定於其中之零件（例如通道30）之基板（例如支撐件14或結構18），以使得基板表面與噴嘴68表面之間的氣隙AG在大於0 µm至約100 µm範圍內；及以在約0.15 µL/s至約20 µL/s範圍內之流動速率將i）水凝膠水溶液（包括聚合水凝膠34）、ii）預接枝水凝膠水溶液（包括預接枝聚合水凝膠34）或iii）水溶性保護性塗覆溶液自噴嘴76分配至零件中，由此零件周圍之基板表面保持不含i）水凝膠水溶液、ii）預接枝水凝膠水溶液或iii）水溶性保護性塗覆溶液。

作為一個實例，零件可為未經圖案化或經圖案化於凹陷22或功能化墊28內之通道30，且（多個）零件周圍之基板表面可為接合區26。作為另一實例，零件可為基準件，且零件周圍之基板表面可為基準件周圍之間隙區。作為再另一實例，零件可為直徑為150 µm或更大之凹陷22，且零件周圍之基板表面可為圍繞凹陷22之間隙區24。

為了將流體圖案分配至固持於載盤70中之基板（例如，支撐件14或結構18）上，控制器首先判定基板在基板一般所處之水平定向之XY平面中的位置及位向。攝影機78可掃描基板且藉由沿著藉由控制器知曉之參考基準件之預先程式化位置中移動之路徑行進而捕捉經設置於基板頂部表面上的參考基準件之視覺影像。使用所捕捉之視覺影像，控制器可判定基板及其零件在XY平面中之實際位置及位向。高度感測器量測基板沿著垂直定向之Z軸之位置以用於測定適當的氣隙AG。隨後，控制器操作支架72以沿著X軸及Y軸移動噴嘴76直至施用器在安置於下方之基板之所需零件上恰當地安置於XY平面中為止。接著，沿著Z軸降低噴嘴76直至噴嘴尖端相對於基板表面經安置於適當的分配高度處以使得獲得適當的氣隙AG。可在X、Y及/或Z方向上結合支架72操作泵74以分配所需圖案。泵74與支架72之協作及相對速率有助於所分配塗層之圖案保真度。完成分配時，接著沿著Z軸向上回升噴嘴76且移動至末端位置、浸泡位置或另一零件以用於額外分配。

可例如藉由升溫、加熱、蒸發、真空暴露、對流乾燥或其類似方式乾燥所分配材料。

可使用本文所闡述之精確支架工具68及分配參數來分配本文所揭示之流體中之任一者以便達成高精確度線、弧或點及浪費材料減少。在一個實例中，執行分配以在基板零件之中或之上形成i）水凝膠水溶液、ii）預接枝水凝膠水溶液或iii）水溶性保護性塗覆溶液之層，該層之厚度為約10 µm或更小。

此方法以高精確度產生所分配材料之線、弧或點。亦可使用此方法來組合線及/或弧及/或點以形成層級形狀，諸如以矩形、圓形或更複雜的幾何形狀填充。當用於將水溶性保護性塗覆溶液或聚合水凝膠24（預接枝或未接枝）沉積至未經圖案化於凹陷22或功能化墊28內之通道30中時，沉積溶液在不延伸至周圍接合區域26上之通道30內形成精確線之層級形狀。

此例示性方法亦可涉及在分配之前及之後將噴嘴76維持在水中。水可位於儲集器中，該儲集器在分配步驟之間為噴嘴76提供浸泡位置。此對於維持不鏽鋼圓錐形噴嘴之健康而言可為尤其需要的，因為其有助於防止堵塞。當分配可在噴嘴76中變乾且在暴露於空氣時造成堵塞之聚合物溶液時，浸泡亦可為合乎需要的。

當使用精確支架工具68分配保護性塗層20時，應理解，聚合水凝膠34亦可使用精確支架工具68來施用或可藉由使用其他施用技術來施用。舉例而言，可使用任何合適的沉積技術將聚合水凝膠34沉積於非經圖案化通道30中。對於另一實例，可使用任何合適的沉積技術將聚合水凝膠34沉積於經圖案化通道30中，接著拋光以自間隙區24移除水凝膠34。

為了進一步說明本發明，本文給出實施例。應理解，此等實施例係出於說明目的而提供且將不解釋為限制本發明之範疇。 非限制性工作實施例

實施例 1

使用與示於圖4A至圖4E中之方法類似之方法來將KOLLICOAT® IR（可獲自BASF公司之聚乙烯醇/聚乙二醇接枝共聚物）施用至於其中具有經蝕刻通道之非經圖案化玻璃載片上。此方法並不施用主動區材料中之任一者，而實際上經執行以證實光阻劑選擇性施用保護性塗層之有效性。

首先，將負性光阻劑（例如NR9-1500P、NR9-1500PY、NR9-1000P、NR9-1000PY）施用至包括於通道中之整個非經圖案化玻璃載片，且使通道周圍之接合區曝露於UV光以在接合區上生成不可溶部分。使非經圖案化玻璃載片暴露於顯影劑（例如RD6），從而自通道移除可溶性負性光阻劑。

接下來，將包括5 wt% KOLLICOAT® IR及5 wt%乙醇之水溶液旋塗至非經圖案化玻璃載片上。水溶液塗覆通道以及於接合區上之不可溶負性光阻劑。在約40℃至約60℃範圍內之溫度下乾燥水溶液以執行保護性塗層。

最後，使於其上經塗覆有各種材料之非經圖案化玻璃載片暴露於丙酮伴隨1分鐘音波處理，接著暴露於新鮮丙酮伴隨4分鐘音波處理。選擇丙酮，此係因為其為用於不可溶負性光阻劑之剝離劑（lift-off reagent）且因為保護性塗層不可溶於丙酮中。

圖11繪示在剝離不可溶負性光阻劑之後非經圖案化玻璃載片之一部分之像片的黑色及白色再現。如所描繪，保護性塗層存在於通道中，且不可溶負性光阻劑及已沉積之保護性塗層均不存在於接合區上。

實施例 2

使用與參看圖10所描述之方法類似之方法來將預接枝有P5及P7引子之PAZAM施用於玻璃晶圓上之經圖案化奈米壓印微影術樹脂通道中。通道尺寸為4.5 mm寬及120 mm長。0.3 wt%預接枝PAZAM存在於水溶液中。

精確支架工具包括螺桿泵及具有17規格尖端之圓錐形不鏽鋼噴嘴。氣隙設定成約65 µm且流動速率設定成2 µL/s。

將預接枝PAZAM沉積至基板之各通道中且使其乾燥。

執行基於雜合之CFR品質控制試驗。CFR品質控制試驗利用具有針對P5/P7引子之互補序列的CalFluor紅（紅色染料）標記之寡核苷酸。引入CFR引子，使其與表面上之P5/P7引子雜合，且洗掉過量CFR引子。藉由螢光偵測來量測附著染料濃度。

圖12繪示在品質控制試驗之後的經圖案化基板之灰階螢光影像。深色通道指示高螢光強度，且白色周圍區域指示低螢光強度。此等結果表明CFR引子與通道中之預接枝PAZAM雜合。此等結果亦表明，無CFR引子與接合區雜合，此係因為此等區域缺乏用於引子雜合之預接枝PAZAM。

實施例 3

使用與參看圖10所描述之方法類似之方法來將KOLLICOAT® IR（可獲自BASF公司之聚乙烯醇/聚乙二醇接枝共聚物）施用於玻璃晶圓上之經圖案化奈米壓印微影術樹脂通道之部分中。通道經塗覆有PAZAM，PAZAM具有與其接枝之經螢光標記之寡核苷酸。周圍接合區上未經塗覆有任何PAZAM。用15 wt% KOLLICOAT® IR製備水溶液。使用具有螺桿泵及含17規格尖端之圓錐形不鏽鋼噴嘴之精確支架工具將水溶液沉積至通道中。氣隙設定成約65 µm且流動速率設定成2 µL/s。

為了進行比較，使用具有基於壓力之泵及含17規格尖端之塑膠圓錐形噴嘴之比較工具將水溶液沉積至通道中。氣隙為至少200 µm。比較工具上之流動速率不可受控。

在分配且乾燥水溶液之後使用顯微鏡拍攝通道及周圍接合區中之一些之部分的螢光影像。圖13A描繪實施例通道及周圍接合區且圖13B及圖13C描繪比較實施例通道及周圍接合區，以上係在不同放大率下。圖13A之通道中之中心黑色部分為降低底層螢光團之強度之保護性塗層。周圍白色部分為其上未施用有保護性塗層之通道之剩餘部分。如圖13A中所示，實施例保護性塗層之線保真度為精確的。相比之下，圖13B及圖13C中之比較性保護性塗層不合需要地鋪展且因此該等線不精確。此可能歸因於基於壓力之泵，該泵使得對所施用材料之厚度或回流之控制能夠不存在。

為了進行再另一比較，嘗試網版印刷及噴墨印刷兩者以沉積水溶液。網版印刷因網堵塞及所施用塗層中生成氣泡而失敗。噴墨印刷因噴嘴堵塞及氣泡噴射而失敗。

額外注意事項

應瞭解，前述概念及下文更詳細地論述之額外概念的所有組合（其限制條件為該等概念不會互相不一致）預期為本文所揭示之發明主題之一部分。詳言之，涵蓋出現在本發明結尾處之所主張主題之所有組合作為本文所揭示之發明主題之一部分。亦應瞭解，本文明確採用之亦可出現在以引用方式併入之任何揭示內容中之術語應符合與本文所揭示之特定概念大部分一致的含義。

本說明書通篇提及「一個實施例（one example）」、「另一實施例（another example）」、「一實施例（an example）」等意指結合該實施例描述之特定要素（例如特點、結構及/或特徵）包括於本文所描述之至少一個實施例中，且可存在於或可不存在於其他實施例中。另外，應理解，除非上下文另外明確規定，否則關於任何實施例所描述之要素可在各種實施例中以任何合適方式組合。

應理解，本文所提供之範圍包括所陳述範圍及在所陳述範圍內之任何值或子範圍，如同明確地敍述該等值或子範圍一般。舉例而言，約400 nm至約1 µm（1000 nm）之範圍應解釋為不僅包括約400 nm至約1 µm之明確敍述之限值，且亦包括諸如約708 nm、約945.5 nm等之個別值及諸如約425 nm至約825 nm、約550 nm至約940 nm等之子範圍。此外，當「約」及/或「實質上」用以描述值時，其意圖涵蓋相對於所陳述值之少量變化（至多+/- 10%）。

儘管已詳細地描述了若干實施例，但應理解，所揭示實施例可加以修改。因此，先前描述應被認為非限制性的。

無

參考以下實施方式及圖式，本發明之實例之特點將變得顯而易見，在該等圖式中，類似的元件符號對應於類似、但或許不相同的組件。出於簡潔起見，具有先前所描述功能之元件符號或零件可結合或可不結合其中出現該等元件符號或零件之其他圖式來加以描述。

[圖1A]為例示性流通池之俯視圖；

[圖1B至圖1D]為流通池之流道中之架構之不同實例的經放大的部分剖視圖；

[圖2A至圖2D]為繪示用於將保護性塗層施用至基板之主動區且生成不含保護性塗層之接合區之若干例示性方法的示意圖；

[圖3A至圖3E]為繪示用於將保護性塗層施用至基板之主動區且生成不含保護性塗層之接合區之例示性方法的示意圖；

[圖4A至圖4G]為繪示用於將保護性塗層施用至基板之主動區且生成不含保護性塗層之接合區之若干例示性方法的示意圖；

[圖5A至圖5E]為繪示用於將保護性塗層施用至基板之主動區且生成不含保護性塗層之接合區之例示性方法的示意圖；

[圖6A至圖6G]為繪示用於將保護性塗層施用至基板之主動區且生成不含保護性塗層之接合區之例示性方法的示意圖；

[圖7A至圖7E]為繪示用於將保護性塗層施用至基板之主動區且生成不含保護性塗層之接合區之例示性方法的示意圖；

[圖8A至圖8C]為繪示用於將保護性塗層施用至基板之主動區且生成不含保護性塗層之接合區之例示性方法的示意圖；

[圖9A至圖9I]為繪示用於將保護性塗層施用至基板之主動區且生成不含保護性塗層之接合區之例示性方法的示意圖；

[圖10]為在本文所揭示之方法之另一實例中所使用之精確支架工具的示意性圖解；

[圖11]為非經圖案化玻璃載片之一部分之原始有色像片之黑色及白色再現，該非經圖案化玻璃載片具有經由本文所揭示之方法之實例選擇性施用至其通道之保護性塗層的實例；

[圖12]為具有經由本文所揭示之方法之實例且在執行品質控制方法之後選擇性施用至其通道之預接枝水凝膠之實例的晶圓的灰階螢光影像，其中較淺的顏色表示低螢光強度且較深的顏色表示高螢光強度；

[圖13A]為包括藉由本文所揭示之方法之實例沉積之保護性塗層的例示性通道的顯微鏡影像；及

[圖13B及圖13C]為在包括藉由比較方法沉積之保護性塗層之比較實例通道之顯微鏡（在不同放大率下）上獲取的螢光影像。

10:流通池

12:流道

26:接合區，周圍接合區，經暴露接合區

Claims (27)

1. 一種方法，其包含： 將水溶性保護性塗覆溶液施用於接合區上及i）經圖案化結構之經圖案化區或ii）非經圖案化結構之通道區上，該經圖案化區包括於其中具有至少聚合水凝膠之凹陷及分隔該等凹陷之間隙區，該通道區包括於其中具有至少該聚合水凝膠之通道； 乾燥該水溶性保護性塗覆溶液以在該接合區上及在i）該經圖案化區或ii）該通道區上形成固體塗層或凝膠塗層；及 自該接合區選擇性移除該固體塗層或該凝膠塗層之部分，同時將該固體塗層或該凝膠塗層之其他部分保留在i）該經圖案化區或ii）該通道區上。
2. 如請求項1所述之方法，其中在施用該水溶性保護性塗覆溶液之前，該方法進一步包含： 將光阻劑施用於該接合區上及i）該經圖案化區或ii）該通道區上；及 使該光阻劑圖案化以在該接合區上生成不可溶光阻劑及自i）該經圖案化區或ii）該通道區移除該光阻劑。
3. 如請求項2所述之方法，其中： 將該水溶性保護性塗覆溶液施用於該不可溶光阻劑上；及 自該接合區選擇性移除該固體塗層或該凝膠塗層之該等部分涉及在移除劑中剝離該不可溶光阻劑，其中該固體塗層或該凝膠塗層不可溶於該移除劑中。
4. 如請求項3所述之方法，其中： 在將該聚合水凝膠引入該等凹陷中或該通道中之前施用該光阻劑且使其圖案化；及 在施用該光阻劑且使其圖案化之後，但在施用該水溶性保護性塗覆溶液之前，該方法進一步包含： 將該聚合水凝膠沉積於i）該不可溶光阻劑、該等凹陷及該等間隙區或ii）該不可溶光阻劑及該通道上；及 自至少該不可溶光阻劑拋光該聚合水凝膠。
5. 如請求項1所述之方法，其中在乾燥該水溶性保護性塗覆溶液之後，該方法進一步包含： 將光阻劑施用於該固體塗層或該凝膠塗層上；及 使該光阻劑圖案化以自於該接合區上之該固體塗層或該凝膠塗層之該等部分移除該光阻劑及在於i）該經圖案化區或ii）該通道區上之該固體塗層或該凝膠塗層之該等其他部分上生成不可溶光阻劑。
6. 如請求項5所述之方法，其中自該接合區選擇性移除該固體塗層或該凝膠塗層之該等部分涉及當該不可溶光阻劑處於適當位置時，使該等部分暴露於乾式蝕刻或水沖洗。
7. 如請求項6所述之方法，其進一步包含在移除劑中剝離該不可溶光阻劑，其中該固體塗層或該凝膠塗層不可溶於該移除劑中。
8. 如請求項1所述之方法，其中： 該經圖案化結構或該非經圖案化結構為多層堆疊，該多層堆疊包括透明基座支撐件、於該透明基座支撐件上之經圖案化遮罩層及於該經圖案化遮罩層及該透明基座支撐件上之經圖案化透明層； 該經圖案化遮罩層之圖案與該接合區一致；及 在乾燥該水溶性保護性塗覆溶液之後，該方法進一步包含： 將負性光阻劑施用於該固體塗層或該凝膠塗層上；及 使該負性光阻劑曝露於穿過該透明基座支撐件之光，由此上覆於i）該經圖案化區或ii）該通道區之該負性光阻劑之部分界定該不可溶光阻劑，且上覆於該經圖案化遮罩層及該接合區之該負性光阻劑之部分變得可溶。
9. 如請求項8所述之方法，其中自該接合區選擇性移除該固體塗層或該凝膠塗層之該等部分涉及使該等部分暴露於該負性光阻劑之顯影劑。
10. 如請求項9所述之方法，其進一步包含在溶劑中剝離該不可溶光阻劑，該固體塗層或該凝膠塗層對該溶劑呈惰性。
11. 如請求項1所述之方法，其中： 在乾燥該水溶性保護性塗覆溶液之後，該方法進一步包含將金屬層選擇性施用於該固體塗層或該凝膠塗層之該等其他部分上； 自該接合區選擇性移除該固體塗層或該凝膠塗層之該等部分涉及當該金屬層處於適當位置時，使該等部分暴露於乾式蝕刻；及 在選擇性移除該固體塗層或該凝膠塗層之該等部分之後，該方法進一步包含移除該金屬層。
12. 如請求項1所述之方法，其中自該接合區選擇性移除該固體塗層或該凝膠塗層之該等部分涉及使該固體塗層或該凝膠塗層之該等部分在該接合區上雷射圖案化。
13. 如請求項1所述之方法，其中自該接合區選擇性移除該固體塗層或該凝膠塗層之該等部分涉及對該固體塗層或該凝膠塗層進行定時乾式蝕刻直至該接合區暴露為止。
14. 如請求項1所述之方法，其中該方法利用該經圖案化結構，且其中在施用該水溶性保護性塗覆溶液之前，該方法進一步包含藉由以下形成該經圖案化結構： 將金屬層施用於基板上； 將光阻劑施用於該金屬層上； 使該光阻劑圖案化以生成界定凹陷圖案之不可溶光阻劑； 根據該凹陷圖案對該金屬層之部分及該基板之底層部分進行蝕刻以在該基板中形成該等凹陷； 移除該不可溶光阻劑；及 將該聚合水凝膠施用於該等凹陷中及該金屬層之剩餘部分上。
15. 如請求項14所述之方法，其中： 將該水溶性保護性塗覆溶液施用於該聚合水凝膠上； 自該接合區選擇性移除該固體塗層或該凝膠塗層之該等部分涉及在移除劑中剝離該金屬層，其中該固體塗層或該凝膠塗層不可溶於該移除劑中；及 將該金屬層上之該聚合水凝膠及該固體塗層或該凝膠塗層與該金屬層剝離。
16. 一種方法，其包含： 將水溶性保護性塗覆溶液施用於i）經圖案化結構之經圖案化區或ii）非經圖案化結構之通道區上，該經圖案化區包括於其中具有至少聚合水凝膠之凹陷及分隔該等凹陷之間隙區，該通道區包括於其中具有至少該聚合水凝膠之通道，由此該經圖案化結構之疏水性接合區保持暴露；及 乾燥該水溶性保護性塗覆溶液以在i）該經圖案化區或ii）該通道區上形成固體塗層或凝膠塗層。
17. 一種流通池，其包含： 基板； 於該基板上且藉由間隙區彼此隔離之複數個功能化墊，該複數個功能化墊中之各者包括： 聚合水凝膠；及 連接至該聚合水凝膠之引子；及 於該複數個功能化墊上且不於該等間隙區上之保護性塗層。
18. 一種方法，其包含： 使金屬層在透明基座支撐件上圖案化以界定i）藉由該透明基座支撐件之第一間隙區分隔之金屬支柱及ii）該透明基座支撐件之接合區； 在該等第一間隙區及該接合區上生成不可溶負性光阻劑； 對該等金屬支柱進行蝕刻以暴露該透明基座支撐件之第二間隙區； 將聚合水凝膠施用於該不可溶光阻劑及該等第二間隙區上； 將水溶性保護性塗覆溶液施用於該聚合水凝膠上； 乾燥該水溶性保護性塗覆溶液以在該聚合水凝膠上形成固體塗層或凝膠塗層；及 剝離該不可溶負性光阻劑以暴露經塗覆之功能化墊、該接合區及該等第一間隙區。
19. 如請求項18所述之方法，其中生成該不可溶負性光阻劑涉及： 將負性光阻劑施用於該等金屬支柱、該等第一間隙區及該接合區上； 使該負性光阻劑曝露於穿過該透明基座支撐件之光，由此上覆於該等第一間隙區及該接合區之該負性光阻劑之部分界定該不可溶負性光阻劑，且上覆於該等金屬支柱之該負性光阻劑之部分變得可溶；及 移除該負性光阻劑之該等可溶性部分。
20. 如請求項18所述之方法，其中使該金屬層圖案化涉及： 對多層堆疊之樹脂層進行壓印以形成凹陷圖案及接合區圖案，其中該多層堆疊包括於基座支撐件上之該金屬層上之該樹脂層；及 在該凹陷圖案及該接合區圖案處對該樹脂層及該金屬層進行蝕刻直至該透明基座支撐件之該等第一間隙區及該透明基座支撐件之該接合區暴露為止。
21. 一種方法，其包含： 相對於精確分配工具之噴嘴安置具有經界定於其中之零件的基板，以使得該基板之表面與該噴嘴之表面之間的氣隙在大於0 µm至約100 µm範圍內；及 將i）水凝膠水溶液、ii）預接枝水凝膠水溶液或iii）水溶性保護性塗覆溶液以在約0.15 µL/s至約20 µL/s範圍內之流動速率自該噴嘴分配至該零件中，由此該零件周圍之該基板之該表面保持不含i）該水凝膠水溶液、ii）該預接枝水凝膠水溶液或iii）該水溶性保護性塗覆溶液。
22. 如請求項21所述之方法，其中該噴嘴為不鏽鋼圓錐形噴嘴。
23. 如請求項22所述之方法，其進一步包含在該分配之前及之後將該不鏽鋼圓錐形噴嘴維持在水中。
24. 如請求項22所述之方法，其中該不鏽鋼圓錐形噴嘴具有在約17至約30範圍內之規格。
25. 如請求項22所述之方法，其中該不鏽鋼圓錐形噴嘴經塗覆有疏水層。
26. 如請求項21所述之方法，其中執行該分配以形成i）該水凝膠水溶液、ii）該預接枝水凝膠水溶液或iii）該水溶性保護性塗覆溶液之層，該層之厚度為約10 µm或更小。
27. 如請求項21所述之方法，其中該精確分配工具係在範圍為約75 mm/s至約350 mm/s之線性支架速度下操作。

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