流通池涂覆方法与流程

流通池涂覆方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2020年12月15日提交的美国临时申请序列号63/125,716的权益，该美国临时申请的内容全文以引用的方式并入本文。


背景技术：

3.聚合物涂覆的基底用于许多技术应用中。在示例中，植入式医疗装置可涂覆有生物惰性聚合物。在另一示例中，流通池包括经聚合物涂覆的表面，该经聚合物涂覆的表面用于生物分子的制备和/或分析。分子分析，诸如某些核酸测序方法，依赖于将核酸链附接到经聚合物涂覆的表面。保护涂层也已应用于经聚合物涂覆的表面上以保护这些表面，例如直到这些表面用于核酸测序方法中。用于在经聚合物涂覆的表面上沉积保护涂层的一些技术可能污染流通池的其它区域，诸如粘结区域。


技术实现要素：

4.本文公开了以高精度沉积保护涂层或其它活性区域材料的方法。本文公开的方法的一些示例使得能够同时制备i)使用覆盖沉积技术(诸如旋涂或泡涂(dunk coating))在基底的活性区域上方的保护涂层，和ii)不含该保护涂层的粘结区域。在这些方法期间，活性区域可以被连续地水合或涂覆，这保护表面化学物质不被降解，诸如不被处理条件降解。
5.这些方法的第一示例包括在粘结区域上方和在以下中一者上方施加水溶性保护涂料溶液：i)图案化结构的图案化区域，该图案化区域包括其中具有至少聚合物水凝胶的凹入部和分隔这些凹入部的间隙区域，或者ii)非图案化结构的泳道区域，该泳道区域包括其中具有至少该聚合物水凝胶的泳道；干燥该水溶性保护涂料溶液以在该粘结区域上方和在i)该图案化区域或ii)该泳道区域中一者上方形成固体涂层或凝胶涂层；以及从该粘结区域选择性地去除该固体涂层或该凝胶涂层的部分，与此同时在i)该图案化区域或ii)该泳道区域中一者上方留下该固体涂层或该凝胶涂层的其它部分。
6.在一种情况下，在施加水溶性保护涂料溶液之前，第一示例性方法可进一步包括在粘结区域上方并在i)图案化区域或ii)泳道区域中一者上方施加光致抗蚀剂；以及图案化该光致抗蚀剂以在该粘结区域上产生不溶性光致抗蚀剂并从i)该图案化区域或ii)该泳道区域中一者去除该光致抗蚀剂。在一个示例中，将水溶性保护涂料溶液施加在该不溶性光致抗蚀剂上方，并且从粘结区域选择性地去除该固体涂层或该凝胶涂层的该部分涉及在去除剂中剥离该不溶性光致抗蚀剂，其中该固体涂层或该凝胶涂层不溶于该去除剂。在这种情况下，在将聚合物水凝胶引入凹入部或泳道中之前施加并图案化光致抗蚀剂，并且在施加并图案化光致抗蚀剂之后，但在施加水溶性保护涂料溶液之前，该第一示例性方法进一步包括将聚合物水凝胶沉积在以下中一者的上方：i)该不溶性光致抗蚀剂、这些凹入部和这些间隙区域或ii)该不溶性光致抗蚀剂和该泳道；以及从至少该不溶性光致抗蚀剂中抛光该聚合物水凝胶。
7.在另一种情况下，在干燥该水溶性保护涂料溶液之后，该第一示例性方法进一步
包括在该固体涂层或该凝胶涂层上方施加光致抗蚀剂；以及图案化该光致抗蚀剂，以从该固体涂层或该凝胶涂层的在该粘结区域上方的部分去除该光致抗蚀剂并在该固体涂层或该凝胶涂层的在i)该图案化区域或ii)该泳道区域中一者上方的其它部分上方产生不溶性光致抗蚀剂。在这种情况下，从该粘结区域选择性地去除该固体涂层或该凝胶涂层的部分涉及在该不溶性光致抗蚀剂处于适当位置时将这些部分暴露于干法蚀刻或水冲洗。在这种情况下，该第一示例性方法进一步包括在去除剂中剥离该不溶性光致抗蚀剂，其中该固体涂层或该凝胶涂层不溶于该去除剂。
8.在再一种情况下，该图案化结构或该非图案化结构为多层叠堆，该多层叠堆包括透明基座载体、在该透明基座载体上方的图案化掩模层、以及在该图案化掩模层和该透明基座载体上方的图案化透明层；该图案化掩模层的图案对应于该粘结区域；并且在干燥该水溶性保护涂料溶液之后，该第一示例性方法进一步包括在该固体涂层或该凝胶涂层上方施加负性光致抗蚀剂，以及通过该透明基座载体使该负性光致抗蚀剂暴露于光，由此该负性光致抗蚀剂的覆盖i)该图案化区域或ii)该泳道区域中一者的部分限定该不溶性光致抗蚀剂，并且该负性光致抗蚀剂的覆盖该图案化掩模层和该粘结区域的部分变得可溶。在这种情况下，从该粘结区域选择性地去除该固体涂层或该凝胶涂层的部分涉及将这些部分暴露于该负性光致抗蚀剂的显影剂。在这种情况下，该第一示例性方法进一步包括在对该固体涂层或该凝胶涂层呈惰性的溶剂中剥离该不溶性光致抗蚀剂。
9.在又一种情况下，在干燥该水溶性保护涂料溶液之后，该第一示例性方法进一步包括在该固体涂层或该凝胶涂层的这些其它部分上方选择性地施加金属层；从该粘结区域选择性地去除该固体涂层或该凝胶涂层的部分涉及在该金属层处于适当位置时将这些部分暴露于干法蚀刻；并且在选择性地去除该固体涂层或该凝胶涂层的这些部分之后，该方法进一步包括去除该金属层。
10.在其它情况下，从粘结区域选择性地去除固体涂层或凝胶涂层的部分涉及i)激光图案化该固体涂层或该凝胶涂层的在该粘结区域上方的部分，或ii)定时干法蚀刻该固体涂层或该凝胶涂层，直到暴露该粘结区域。
11.在另外的情况下，该第一示例性方法利用图案化结构，并且其中在施加水溶性保护涂料溶液之前，该第一方法进一步包括通过以下步骤形成该图案化结构：在基底上方施加金属层；在该金属层上方施加光致抗蚀剂；图案化该光致抗蚀剂以产生限定凹入部图案的不溶性光致抗蚀剂；根据该凹入部图案蚀刻该金属层的部分和该基底的下面部分，以在该基底中形成凹入部；去除该不溶性光致抗蚀剂；以及将聚合物水凝胶施加在这些凹入部中和该金属层的剩余部分上方。在这种情况下，将水溶性保护涂料溶液施加在该聚合物水凝胶上方；从该粘结区域选择性地去除固体涂层或凝胶涂层的部分涉及在去除剂中剥离该金属层，其中该固体涂层或该凝胶涂层不溶于该去除剂；以及将该金属层上的该聚合物水凝胶和该固体涂层或该凝胶涂层与该金属层一起剥离。
12.应当理解的是，该第一示例性方法的任何特征可以任何期望的方式组合在一起并且/或者可与本文所公开的示例中的任何示例组合，以实现本公开中所述的益处，包括例如在整个方法中保持流通池表面化学物质水合的能力。
13.这些方法的第二示例包括在以下中一者上方施加水溶性保护涂料溶液：i)图案化结构的图案化区域，该图案化区域包括其中具有至少聚合物水凝胶的凹入部和分隔这些凹
入部的间隙区域，或者ii)非图案化结构的泳道区域，该泳道区域包括其中具有至少该聚合物水凝胶的泳道，由此该图案化结构的疏水粘结区域保持暴露；以及干燥该水溶性保护涂料溶液以在i)该图案化区域或ii)该泳道区域中一者上方形成固体涂层或凝胶涂层。
14.应当理解的是，该第二示例性方法的任何特征可以任何期望的方式组合在一起。此外，应当理解的是，该第一示例性方法和/或该第二示例性方法的特征的任何组合可一起使用，并且/或者可与本文所公开的示例中的任何示例组合以实现如本公开所述的益处，包括例如在整个方法中保持流通池表面化学物质水合的能力。
15.这些其它方法的第三示例包括在透明基座载体上图案化金属层以限定i)由该透明基座载体的第一间隙区域分隔的金属柱，以及ii)该透明基座载体的粘结区域；在该第一间隙区域和该粘结区域上方产生不溶性负性光致抗蚀剂；蚀刻金属柱以暴露该透明基座载体的第二间隙区域；在不溶性光致抗蚀剂和第二间隙区域上方施加聚合物水凝胶；在聚合物水凝胶上方施加水溶性保护涂料溶液；干燥该水溶性保护涂料溶液以在该聚合物水凝胶上方形成固体涂层或凝胶涂层；以及剥离该不溶性负性光致抗蚀剂以暴露经涂覆的官能化垫、粘结区域和第一间隙区域。
16.在第三示例性方法的一种情况下，生成不溶性负性光致抗蚀剂涉及在金属柱、第一间隙区域和粘结区域上方施加负性光致抗蚀剂；通过透明基座载体使负性光致抗蚀剂暴露于光，由此该负性光致抗蚀剂的覆盖第一间隙区域和粘结区域的部分限定不溶性负性光致抗蚀剂，并且该负性光致抗蚀剂的覆盖金属柱的部分变得可溶；以及去除该负性光致抗蚀剂的可溶部分。在这种情况下，图案化金属层涉及：压印多层叠堆的树脂层以形成凹入部图案和粘结区域图案，其中该多层叠堆包括在基座载体上方的金属层上方的树脂层；以及蚀刻凹入部图案和粘结区域图案处的树脂层和金属层，直到暴露透明基座载体的第一间隙区域和透明基座载体的粘结区域。
17.应当理解的是，该第三示例性方法的任何特征可以任何期望的方式组合在一起。此外，应当理解的是，该第一示例性方法、第二示例性方法和/或该第三示例性方法的特征的任何组合可一起使用，并且/或者可与本文所公开的示例中的任何示例组合以实现如本公开所述的益处，包括例如在整个方法中保持流通池表面化学物质水合的能力。
18.本文所公开的方法的其它示例可用于以高精度选择性地施加保护涂层或其它活性区域材料。在这些方法期间，粘结区域保持没有活性区域材料和/或保护涂层，因此这些方法可以减少材料浪费。
19.这些方法的一个示例包括相对于精确分配工具的喷嘴定位其中限定有特征的基底，使得该基底的表面与该喷嘴的表面之间的气隙在大于0μm至约100μm的范围内；以及从该喷嘴以范围为约0.15μl/s至约20μl/s的流量将i)水凝胶水溶液、ii)预接枝的水凝胶水溶液或iii)水溶性保护涂料溶液分配到该特征中，由此该基底的围绕该特征的表面保持不含i)该水凝胶水溶液、ii)该预接枝的水凝胶水溶液或iii)该水溶性保护涂料溶液。
20.在一种情况下，喷嘴是不锈钢锥形喷嘴。在这种情况下，示例性方法可进一步包括在分配之前和之后将不锈钢锥形喷嘴保持在水中。同样在这种情况下，不锈钢锥形喷嘴可具有范围从约17至约30的规格。还另外，在这种情况下，不锈钢锥形喷嘴可以涂覆有疏水层。
21.在另一种情况下，执行该分配以形成厚度为约10μm或更小的i)该水凝胶水溶液、
ii)该预接枝的水凝胶水溶液或iii)该水溶性保护涂料溶液的层。
22.在又一种情况下，该精确分配工具以范围为约75mm/s至约350mm/s的线性台架速度操作。
23.应当理解，该示例性方法的任何特征可以任何期望的方式组合在一起。此外，应当理解的是，该示例性方法和第一示例性方法、第二示例性方法和/或第三示例性方法中的任一者的特征的任何组合可以一起使用，和/或可以与本文所公开的示例中的任何示例组合以实现如本公开中所描述的益处，包括例如形成具有精确施加的保护涂层和不含该保护涂层的粘结区域的流通池基底。
24.本文公开的示例性方法中的任何示例性方法可用于产生流通池。在一种情况下，该流通池包括基底；多个官能化垫，该多个官能化垫在该基底上并且通过间隙区域彼此隔离，该多个官能化垫中的每个官能化垫包含：聚合物水凝胶；以及引物，该引物附接到该聚合物水凝胶；以及保护涂层，该保护涂层在该多个官能化垫上方而不在这些间隙区域上方。
25.应当理解，流通池的任何特征可以任何期望的方式组合在一起。此外，应当理解的是，流通池和/或这些方法中的任何方法的特征的任何组合可一起使用，和/或可与本文所公开的示例中的任何示例组合以实现如本公开所述的益处，包括例如精确施加的表面化学物质和/或精确施加的保护涂层。
附图说明
26.通过参考以下具体实施方式和附图，本公开的示例的特征将变得显而易见，其中类似的附图标号对应于类似但可能不相同的部件。为了简洁起见，具有先前描述的功能的附图标号或特征可结合或可不结合它们出现的其它附图来描述。
27.图1a是示例流通池的顶视图；
28.图1b至图1d是流通池的流动通道的架构的不同示例的放大视图和局部剖面图；
29.图2a至图2d是示出将保护涂层施加到基底的活性区域并产生没有保护涂层的粘结区域的几种示例性方法的示意图；
30.图3a至图3e是示出将保护涂层施加到基底的活性区域并产生没有保护涂层的粘结区域的示例性方法的示意图；
31.图4a至图4g是示出将保护涂层施加到基底的活性区域并产生没有保护涂层的粘结区域的几种示例性方法的示意图；
32.图5a至图5e是示出将保护涂层施加到基底的活性区域并产生没有保护涂层的粘结区域的示例性方法的示意图；
33.图6a至图6g是示出将保护涂层施加到基底的活性区域并产生没有保护涂层的粘结区域的示例性方法的示意图；
34.图7a至图7e是示出将保护涂层施加到基底的活性区域并产生没有保护涂层的粘结区域的示例性方法的示意图；
35.图8a至图8c是示出将保护涂层施加到基底的活性区域并产生没有保护涂层的粘结区域的示例性方法的示意图；
36.图9a至图9i是示出将保护涂层施加到基底的活性区域并产生没有保护涂层的粘结区域的示例性方法的示意图；
异丙基丙烯酰胺：可使用其它丙烯酰胺单体。
51.术语“活性区”是指可以进行反应的基底的区域。在流通池的制造期间，活性区可包括能够附接可以参与核酸模板扩增的引物的聚合物水凝胶。在最终流通池中，活性区可以包括与其附接的引物的聚合物水凝胶。
52.如本文所用，术语“活化”是指在基座载体的表面或多层结构的最外层生成反应性基团的过程。活化可以使用硅烷化或等离子体灰化来完成。应当理解，活化可以在本文公开的任何方法中进行。当执行活化时，应当理解的是，存在硅烷化层或-oh基团(来自等离子体灰化)以将聚合物水凝胶共价附接到下面的载体或层。
53.如本文所用，“醛”是包含具有结构-cho的官能团的有机化合物，其包括羰基中心(即，碳以双键键合到氧)，其中碳原子也键合到氢和r基团，诸如烷基或其它侧链。醛的通式结构是：
54.如本文所用，“烷基”是指完全饱和(即，不包含双键和三键)的直链或支链烃链。烷基基团可具有1至20个碳原子。典型的烷基基团包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基等。作为示例，名称“c1-c4烷基”指示烷基链中存在一至四个碳原子，即烷基链选自甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基和叔丁基。
55.如本文所用，“烯基”是指包含一个或多个双键的直链或支链烃链。烯基基团可具有2至20个碳原子。示例性烯基基团包括乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基等。
56.如本文所用，“炔烃”或“炔基”是指包含一个或多个三键的直链或支链烃链。炔基基团可具有2至20个碳原子。
57.如本文所用，“芳基”是指在环骨架中仅包含碳的芳族环或环系(即，共用两个相邻碳原子的两个或更多个稠环)。当芳基为环系时，该环系中的每个环均为芳族的。芳基基团可具有6至18个碳原子。芳基基团的示例包括苯基、萘基、薁基和蒽基。
[0058]“氨基”官能团是指-nrarb基团，其中ra和rb各自独立地选自氢(例如)、c1-c6烷基、c2-c6烯基、c2-c6炔基、c3-c7碳环基、c6-c10芳基、5至10元杂芳基和5至10元杂环基，如本文所定义。
[0059]
如本文所用，术语“附接”是指两个事物直接或间接地彼此接合、紧固、粘附、连接或结合的状态。例如，核酸可通过共价键或非共价键附接到聚合物水凝胶。共价键的特征在于原子之间共享电子对。非共价键是不涉及共享电子对的物理键，并且可包括例如氢键、离子键、范德华力、亲水相互作用和疏水相互作用。
[0060]“叠氮化物”或“叠氮基”官能团是指-n3。
[0061]
如本文所用，“粘结区域”是指基底的要粘结到另一材料的区域，该另一材料可例如为间隔层、盖、另一基底等或其组合(例如，间隔层和盖，或间隔层和另一基底)。形成于粘结区域处的粘结可为化学粘结(如上所述)或机械粘结(例如，使用紧固件等)。
[0062]
如本文所用，“碳环基”意味着在环系骨架中仅含有碳原子的非芳族环状环或环系。当碳环基为环系时，两个或更多个环可以以稠合、桥接或螺接的方式接合在一起。碳环基可具有任何饱和度，前提条件是环系中的至少一个环不是芳族的。因此，碳环基包括环烷
基、环烯基和环炔基。碳环基基团可具有3至20个碳原子。碳环基环的示例包括环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环己烯基、2,3-二氢-茚、二环[2.2.2]辛烷基、金刚烷基和螺[4.4]壬烷基。
[0063]
如本文所用，术语“羧酸”或“羧基”是指-cooh。
[0064]
如本文所用，“亚环烷基”意指经由两个附接点附接到分子其余部分的完全饱和的碳环或环系。
[0065]
如本文所用，“环烯基”或“环烯烃”是指具有至少一个双键的碳环基环或环系，其中环系中没有环是芳族的。示例包括环己烯基或环己烯以及降冰片烯基或降冰片烯。同样如本文所用，“杂环烯基”或“杂环烯烃”意指在环主链中具有至少一个杂原子、具有至少一个双键的碳环或环系，其中环系中没有环是芳族的。
[0066]
如本文所用，“环炔基”或“环炔烃”是指具有至少一个三键的碳环基环或环系，其中环系中没有环是芳族的。一个示例为环辛炔。另一个示例为双环壬炔。同样如本文所用，“杂环炔基”或“杂环炔烃”意指具有至少一个三键且在环骨架中具有至少一个杂原子的碳环基环或环系，其中该环系中的环都不是芳族环。
[0067]
如本文所用，术语“凹入部”是指基底中限定的离散凹面特征部，并且具有至少部分地被基底的间隙区域包围的表面开口。凹入部可在其表面中的开口处具有多种形状中的任一种，包括例如圆形、椭圆形、正方形、多边形、星形(具有任何数量的顶点)等。与该表面正交截取的凹入部的横截面可为弯曲的、正方形、多边形、双曲线形、圆锥形、角形等。例如，凹入部可以是一个孔或两个互连的孔。
[0068]
当参考项目的集合使用时，术语“每个”旨在识别集合中的单个项目，但不一定是指集合中的每个项目。如果明确公开或上下文另有明确规定，则可能会出现例外情况。
[0069]
如本文所用，术语“环氧”(也称为缩水甘油基或环氧乙烷基团)是指
[0070]
术语“特征”是指至少部分地由基底限定的凹入部或泳道。在一些情况下，通过压印、蚀刻或另一种合适的技术在基底中限定特征。在其它情况下，使用建立在基底表面上的一种或多种附加材料在基底上限定特征。
[0071]
如本文所用，术语“流通池”旨在表示具有其中可进行反应的流动通道、用于将试剂递送到流动通道的入口以及用于从流动通道中移除试剂的出口的容器。在一些示例中，流通池适于检测在该流通池中发生的反应。例如，流通池可包括允许对阵列、光学标记分子等进行光学检测的一个或多个透明表面。
[0072]
如本文所用，“流动通道”或“通道”可为限定在两个粘结部件之间的区域，该区域可选择性地接纳液体样品。在一些示例中，流动通道可限定在两个基底之间，并且因此可与每个基底的活性区域流体连通。在其它示例中，流动通道可限定在基底与盖之间，并且因此可与基底的活性区域流体连通。
[0073]
如本文所用，“官能化垫”是指这样的聚合物水凝胶，该聚合物水凝胶：i)位于基底表面上，ii)通过间隙区域与基底表面上的其它聚合物水凝胶隔离，并且iii)具有与其附接的引物。官能化垫位于基本上平坦的基底表面上。
[0074]
如本文所用，“杂芳基”是指在环骨架中含有一个或多个杂原子(即，除碳之外的元
素，包括但不限于氮、氧和硫)的芳族环或环系(即，共用两个相邻原子的两个或更多个稠环)。当杂芳基是环系时，该环系中的每个环均是芳族的。杂芳基基团可具有5-18个环成员。
[0075]
如本文所用，“杂环”意指在环主链中含有至少一个杂原子的非芳族环状环或环系。杂环可以稠合、桥接或螺接的方式接合在一起。杂环可具有任何饱和度，前提条件是环系中的至少一个环不是芳族的。在环系中，杂原子可存在于非芳族环或芳族环中。杂环基团可具有3至20个环成员(即，构成环主链的原子数，包括碳原子和杂原子)。在一些示例中，杂原子是o、n或s。
[0076]
如本文所用，术语“肼”或“肼基”是指-nhnh2基团。
[0077]
如本文所用，术语“腙”或“肼基”是指基团，其中ra和rb各自独立地选自氢、c1-6烷基、c2-6烯基、c2-6炔基、c3-7碳环基、c6-10芳基、5-10元杂芳基和5-10元杂环基，如本文所定义。
[0078]
如本文所用，“羟基”是指-oh基团。
[0079]
如本文所用，术语“间隙区域”是指例如分开凹入部或官能化垫的基底的区域。例如，间隙区域可将阵列的一个凹入部或官能化垫与阵列的另一个凹入部或官能化垫分开。彼此分隔的凹入部和官能化垫可为离散的，即彼此缺乏物理接触。在许多示例中，间隙区域是连续的，而凹入部或官能化垫是离散的，例如，如限定在其它连续表面中或其它连续表面上的多个凹入部或官能化垫的情况。在其它示例中，间隙区域和官能化垫是离散的，例如，如由相应间隙区域分开的沟槽形状的多个凹入部的情况。由间隙区域提供的分离可以是部分分离或完全分离。间隙区域可具有与凹入部或官能化垫的表面材料不同的表面材料。例如，凹入部可在其中具有聚合物水凝胶和引物，并且间隙区域可不含聚合物水凝胶和引物。
[0080]
如本文所用，“负性光刻胶”是指其中暴露于特定波长的光的部分变得不溶于显影剂的光敏材料。在这些示例中，不溶性负性光刻胶在显影剂中的溶解度小于5％。对于负性光刻胶，曝光会改变化学结构，从而使材料的暴露部分在显影剂中变得更难溶解(相比于未暴露部分)。不溶性负性光致抗蚀剂虽然不可溶于显影剂中，但是可以至少95％可溶于和显影剂不同的去除剂中。在一些示例中，不溶性负性光致抗蚀剂至少98％，例如99％、99.5％、100％可溶于去除剂。去除剂可以是例如在剥离过程中使用的溶剂或溶剂混合物。
[0081]
与不溶性负性光刻胶相比，负性光刻胶没有暴露于光的任何部分至少95％可溶于显影剂。在一些示例中，负性光刻胶没有暴露于光的部分至少98％(例如99％、99.5％、100％)可溶于显影剂。
[0082]
如本文所用，“腈氧化物”是指“rac≡n
+o‑”基团，其中ra在本文定义。制备腈氧化物的示例包括通过用氯酰胺-t处理或通过碱基在酰亚胺氯[rc(cl)＝noh]上的作用或通过羟胺与醛之间的反应由醛肟原位生成。
[0083]
如本文所用，“硝酮”是指基团，其中r1、r2和r3可以是本文所定义的ra基团和rb基团中的任一者，不同的是r3不是氢(h)。
[0084]“非图案化结构”是指具有一个连续活性区域的基底。例如，活性区域可以沿着限定在基底中的泳道的整个长度延伸，但是不存在于凹入部中或者不作为以限定图案定位的官能化垫存在。
[0085]
如本文所用，“核苷酸”包括含氮杂环碱基、糖以及一个或多个磷酸基团。核苷酸是核酸序列的单体单元。在rna(核糖核酸)中，糖是核糖，并且在dna(脱氧核糖核酸)中，糖是脱氧核糖，即在核糖中缺少存在于2'位置处的羟基基团的糖。含氮杂环碱基(即，核碱基)可为嘌呤碱基或嘧啶碱基。嘌呤碱基包括腺嘌呤(a)和鸟嘌呤(g)以及它们的修饰衍生物或类似物。嘧啶碱基包括胞嘧啶(c)、胸腺嘧啶(t)和尿嘧啶(u)以及它们的修饰衍生物或类似物。脱氧核糖的c-1原子与嘧啶的n-1或嘌呤的n-9键合。核酸类似物可具有改变的磷酸主链、糖或核碱基中的任一者。核酸类似物的示例包括例如通用碱基或磷酸-糖主链类似物，诸如肽核酸(pna)。
[0086]
在一些示例中，术语“在
……
上方”可表示一个部件或材料直接位于另一个部件或材料上。当一个直接在另一个上时，两个彼此接触。在图1b中，层16施加在基座载体14上方，使得其直接位于基座载体14上并与该基座载体接触。
[0087]
在其它示例中，术语“在
……
上方”可表示一个部件或材料间接位于另一个部件或材料上。所谓间接地，表示间隙或另外的部件或材料可位于两个部件或材料之间。在图1b中，保护涂层20定位在基座载体14上方，使得两者间接接触。更具体地，保护涂层20间接地在基座载体14上方，因为层16位于两个部件14和20之间。
[0088]“图案化树脂”是指可具有限定于其中的凹入部的任何聚合物。树脂以及用于使树脂图案化的技术的具体示例将在下文中进一步描述。
[0089]“图案化结构”是指包括呈图案(例如，呈凹入部或作为官能化垫)的活性区域材料的基底。在一些示例中，将基底暴露于图案化技术(例如，蚀刻、光刻等)以便产生用于活性区域的图案。然而，术语“图案化结构”不旨在暗示必须使用此类图案化技术来生成该图案。例如，基底可以是其上具有官能化垫的图案的基本上平坦的表面。图案化结构可以经由本文所公开的任何方法来生成。
[0090]
术语“聚合物水凝胶”是指液体和气体可透过的半刚性聚合物。聚合物水凝胶在吸收液体(例如，水)时可溶胀并且在例如通过干燥除去液体时可收缩。虽然水凝胶可吸收水，但其不是水溶性的。
[0091]
如本文所用，“正性光刻胶”是指其中暴露于特定波长的光的部分变得可溶于显影剂的光敏材料。在这些示例中，正性光刻胶暴露于光的任何部分至少95％可溶于显影剂。在一些示例中，正性光刻胶暴露于光的部分至少98％(例如99％、99.5％、100％)可溶于显影剂。对于正性光刻胶，曝光会改变化学结构，从而使材料的暴露部分在显影剂中变得更易溶解(相比于未暴露部分)。
[0092]
与可溶性正性光刻胶相比，正性光刻胶没有暴露于光的任何部分不可溶于(少于5％可溶于)显影剂。不溶性正性光致抗蚀剂虽然不可溶于显影剂中，但是可以至少95％可溶于和显影剂不同的去除剂中。在一些示例中，不溶性正性光刻胶至少98％(例如99％、99.5％、100％)可溶于去除剂。去除剂可以是在剥离过程中使用的溶剂或溶剂混合物。
[0093]
如本文所用，“引物”被定义为单链核酸序列(例如，单链dna)。本文称为扩增引物的一些引物用作模板扩增和簇生成的起点。本文称为测序引物的其它引物用作dna合成的
起点。引物的5'端可被修饰以允许与聚合物水凝胶的官能团进行偶联反应。引物长度可以是任何数目的碱基长度并且可包括多种非天然核苷酸。在一个示例中，测序引物为短链，范围为10至60个碱基，或20至40个碱基。
[0094]
如本文所用，术语“保护涂层”是指以固体(例如，薄膜)、或凝胶、或液体形式施加在基底的活性区域上的水溶性材料。保护涂层可以是任何不会有害地影响下面的表面化学物质或基底并且用于保护和/或保持活性区域的功能性的水溶性材料。根据定义，水溶性保护涂层不同于聚合物水凝胶，因为保护涂层当暴露于水时会溶解，并且可以以这种方式被洗掉；而聚合物水凝胶是水不溶性的。保护涂层可使聚合物水凝胶溶胀，并且至少基本上防止该层在加工和/或运输和/或存储期间经历有害变化。对于另一示例，保护涂层可以保持引物的可接近性并且至少基本上防止聚合物水凝胶的降解。
[0095]
如本文所用，“间隔层”是指将两个部件粘结在一起的材料。在一些示例中，间隔层可以是有助于粘结的辐射吸收材料，或者可与有助于粘结的辐射吸收材料接触。
[0096]
术语“基底”是指在其上引入活性区域的单层基座载体或多层结构。
[0097]“硫醇”官能团是指-sh。
[0098]
如本文所用，术语“四嗪”和“四嗪基”是指包含四个氮原子的六元杂芳基基团。四嗪可为任选取代的。
[0099]
如本文所用，“四唑”是指包含四个氮原子的五元杂环基团。四唑可为任选取代的。
[0100]
当描述材料(例如，基底、层等)时，术语“透明”意指材料允许特定波长或波长范围的光穿过。例如，该材料对用于以化学方式改变负性光致抗蚀剂的波长可以是透明的。可使用透射率来量化透明度，即，落在主体上的光能与透过主体的光能的比率。透明材料的透射率将取决于材料的厚度和光的波长。在本文所公开的示例中，透明材料的透射率的范围可为0.25(25％)至1(100％)。材料可以是纯材料、具有一些杂质的材料或材料的混合物，只要所得材料能够具有期望的透射率即可。此外，取决于材料的透射率，暴露于光的时间和/或光源的输出功率可以增加或减少，以通过透明材料递送合适剂量的光能，从而实现期望的效果(例如，生成不溶性光致抗蚀剂)。
[0101]
保护涂层
[0102]
本文所公开的方法的示例可用于将保护涂层施加到基底的活性区域上方。虽然本文参照图2系列至图9系列提供了每种方法的细节，但是保护涂层的施加通常涉及水溶性保护材料的水溶液，该水溶性保护材料的水溶液被沉积并保持湿润，或者被沉积并干燥(例如，通过加温、加热、蒸发、真空暴露、对流干燥等)。该水溶液在本文中被称为水溶性保护涂料溶液。在一些示例中，水溶性保护涂料溶液包含至多约15％、或约1％至15％、或约1％至10％、或约1％至5％、或约2％至5％、或约4％至8％、或约5％至7.5％、或约5％、或约7.5％(质量比体积)的水溶性保护材料。在一些示例中，水溶性保护涂料溶液包含约5％至约7.5％、或约5％、或约7.5％(质量比体积)的水溶性保护材料。
[0103]
除了水之外，水溶性保护涂料溶液的一些示例可包含醇共溶剂以提高干燥速率和降低表面张力。其它合适的共溶剂可包括低挥发性溶剂，例如甘油，以减慢蒸发。
[0104]
在一些示例中，保护涂层至少95％(例如，98％、99％、100％)可溶于水，因此其可在扩增和成簇之前容易地从活性区域去除。可用于产生这种类型的保护涂层的水溶性保护材料的示例包括聚乙烯醇、聚乙烯醇/聚乙二醇接枝共聚物(例如，ir，可得
自巴斯夫公司(basf corp.))、蔗糖、脱乙酰壳多糖、葡聚糖(例如，分子量为200,000da)、聚丙烯酰胺(例如，分子量为40,000da、200,000da等)、聚乙二醇、乙二胺四乙酸钠盐(即，edta)、三(羟甲基)氨基甲烷与乙二胺四乙酸、(三(2-羧乙基)膦)、三(3-羟丙基三唑甲基)胺、红菲咯啉二磺酸二钠盐、羟基官能聚合物、甘油和柠檬酸钠盐水。这些水溶性保护材料中的任何水溶性保护材料可用于本文公开的以高精度将保护涂层施加到活性区域，但不施加到粘结区域的方法中。除了聚乙二醇之外，这些水溶性保护材料中的任何水溶性保护材料也可用于本文所公开的干法蚀刻或烧蚀保护涂层的部分而不是将它们暴露于不溶性负性光致抗蚀剂去除剂的方法中。
[0105]
在其它示例中，保护涂层至少95％可溶于水，并且还至少95％不溶于在该方法期间使用的去除剂，例如以去除不溶性正性或负性光致抗蚀剂。可用于产生这种类型的保护涂层的水溶性保护材料的示例包括聚乙烯醇、聚乙烯醇/聚乙二醇接枝共聚物(例如，ir，可得自巴斯夫公司)、蔗糖、脱乙酰壳多糖、葡聚糖(例如，分子量为200,000da)和甘油。这些保护涂层材料中的任何保护涂层材料可用于利用正性或负性光致抗蚀剂和去除剂的方法中。
[0106]
流通池
[0107]
本文所公开的方法的示例可用于流通池的制备。该流通池包括至少一个图案化结构或至少一个非图案化结构。
[0108]
流通池10的一个示例在图1a中以顶视图示出。流通池10可包括粘结在一起的两个图案化结构、粘结在一起的两个非图案化结构、或粘结到盖子的一个图案化或非图案化结构。流动通道12在两个图案化或非图案化结构之间，或者在一个图案化结构或非图案化结构与盖之间。图1a所示的示例包括八个流动通道12。虽然示出了八个流动通道12，但是应当理解，流通池10中可以包括任何数量的流动通道12(例如，单个流动通道12、四个流动通道12，等等)。每个流动通道12可以与另一个流动通道12分离，使得引入流动通道12中的流体不会流到相邻的流动通道12中。引入流动通道12中的流体的一些示例可以引入反应组分(例如，dna样品、聚合酶、测序引物、核苷酸等)、洗涤溶液、解封闭剂等。
[0109]
流动通道12至少部分地由图案化结构或非图案化结构限定。图案化或非图案化结构可包括基板，诸如单层基座载体14(如图1c所示)或多层结构18(如图1b和图1d所示)。
[0110]
合适的单层基座载体14的示例包括环氧硅氧烷、玻璃、改性的或官能化的玻璃、塑料(包括丙烯酸、聚苯乙烯以及苯乙烯和其它材料的共聚物、聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚氨酯、聚四氟乙烯(诸如得自chemours的)、环烯烃/环烯烃聚合物(cop)(诸如得自zeon的)、聚酰亚胺等)、尼龙(聚酰胺)、陶瓷/陶瓷氧化物、二氧化硅、熔融二氧化硅、基于二氧化硅的材料、硅酸铝、硅和改性的硅(例如，硼掺杂的p+硅)、氮化硅(si3n4)、氧化硅(sio2)、五氧化二钽(ta2o5)或其它钽氧化物(tao
x
)、氧化铪(hfo2)、碳、金属、无机玻璃等。
[0111]
多层结构18的示例包括基座载体14和其上的至少一个其它层16，如图1b和图1d所示。多层结构18的一些示例包括玻璃或硅作为基座载体14，其表面上具有钽氧化物(例如，五氧化二钽或另一种钽氧化物(tao
x
))或另一种陶瓷氧化物的涂层(例如，层16)。
[0112]
多层结构18的其它示例包括基座载体14(例如，玻璃、硅、五氧化二钽，或任何其它基座载体14材料)和作为另一层16的图案化树脂。应当理解，可以选择性地沉积或者沉积并
图案化以形成凹入部22和间隙区域24的任何材料可以用作图案化树脂。
[0113]
作为一个示例，可经由气相沉积、气溶胶印刷或喷墨印刷将无机氧化物选择性地施加到基座载体14以产生图案化的树脂。合适的无机氧化物的示例包括氧化钽(例如，ta2o5)、氧化铝(例如，al2o3)、氧化硅(例如，sio2)、氧化铪(例如，hfo2)，和/或它们的组合或其它混合金属氧化物。
[0114]
作为另一个示例，可以将聚合物树脂施加到基座载体14，然后进行图案化以产生图案化的树脂。合适的沉积技术包括化学气相沉积、浸涂、泡涂、旋涂、喷涂、搅打分配、超声喷涂、刮涂刀涂覆、气溶胶印刷、丝网印刷、微接触印刷等。合适的图案化技术包括光刻法、纳米压印光刻(nil)、压印技术、压花技术、模制技术、微蚀刻技术等。合适的树脂的一些示例包括基于多面体低聚倍半硅氧烷的树脂、非多面体低聚倍半硅氧烷环氧树脂、聚(乙二醇)树脂、聚醚树脂(例如，开环环氧化物)、丙烯酸树脂、丙烯酸酯树脂、甲基丙烯酸酯树脂、无定形含氟聚合物树脂(例如，得自bellex的)以及它们的组合。
[0115]
如本文所用，术语“多面体低聚倍半硅氧烷”(其示例可以商标“poss”商购获得)是指作为二氧化硅(sio2)和有机硅(r2sio)之间的杂交中间体(例如，rsio
1.5
)的化学组合物。多面体低聚倍半硅氧烷的示例可以是如kehagias等人在microelectronic engineering 86(2009)第776-778页中所述的，该文献以引用方式全文并入。在一个示例中，组合物为具有化学式[rsio
3/2
]n的有机硅化合物，其中r基团可以是相同或不同的。poss的示例性r基团包括环氧基、叠氮化物/叠氮基、硫醇、聚(乙二醇)、降冰片烯、四嗪、丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯，或另外例如烷基、芳基、烷氧基和/或卤代烷基基团。
[0116]
多层结构18的另外的其它示例包括透明基座载体14'(例如参见图6b)；透明基座载体14'上方的图案化掩模层48(参见图6b)；以及图案化掩模层48上方的透明层16'(参见图6b)。虽然在图1b至图1d中示出并提及了单层基座载体14，但是应当理解的是，该描述也适用于透明基座载体12'。
[0117]
单层基座载体14(无论是单独使用，还是作为多层结构18的一部分使用)可以是直径范围为约2mm至约300mm(例如约200mm至约300mm)的圆形片、面板、晶片、裸片等，或者可以是最大尺寸高达约10英尺(约3米)的矩形片、面板、晶片、裸片等。例如，裸片的宽度范围可为约0.1mm至约10mm。虽然已经提供了示例性尺寸，但是应当理解的是，可以使用具有任何合适尺寸的单个基座载体14。
[0118]
在一个示例中，流动通道12具有矩形构型。可以选择流动通道12的长度和宽度，使得单个基座载体14的一部分或多层结构18的最外层将流动通道12包围，并且可用于附接到盖(未示出)或另一个图案化或非图案化的结构。周围部分是粘结区域26。
[0119]
当使用微接触、气溶胶或喷墨印刷来在粘结区域26上方沉积限定流动通道12的壁的单独材料时，流动通道12的深度可以小到单层厚。在其它示例中，可将较厚的间隔层施加到粘结区域26，使得间隔层限定流动通道12的壁的至少部分。作为一个示例，间隔层可以是有助于粘结的辐射吸收材料。在这些示例中，流动通道12的深度可以为约1μm、约10μm、约50μm、约100μm或更大。在一个示例中，深度可在约10μm至约100μm的范围内。在另一个示例中，深度可在约10μm至约30μm的范围内。在又一个示例中，深度为约5μm或更小。应当理解的是，流动通道12的深度可以大于、小于上文指定的值，或者介于这些值之间。
[0120]
图1b、图1c和图1d描绘了流动通道12内的架构的示例。图1b中所示的架构是图案
化结构，该图案化结构包括限定在多层结构18的层16中或者限定在单个基座载体14中的凹入部22。图1c中所示的架构是图案化结构，该图案化结构包括限定在单个基座载体14上或者替代地限定在多层结构18的层16上的官能化垫28。图1d中所示的架构是非图案化结构，该非图案化结构包括限定在多层结构18的层16中或替代地限定在单层基座载体14中的单泳道30。
[0121]
对于图案化结构，可设想凹入部22或官能化垫28的许多不同布局，包括规则的、重复的和不规则的图案。在示例中，凹入部22或官能化垫28设置在六边形网格中，以实现紧密的堆积和改进的密度。其它布局可包括例如直线(矩形)布局、三角形布局等。在一些示例中，布局或图案可以是呈行和列的x-y格式。在其它示例中，布局或图案可为凹入部22或官能化垫28和间隙区域24的重复布置。在另外的其它示例中，布局或图案可为凹入部22或官能化垫28和间隙区域24的随机布置。
[0122]
布局或图案可相对于限定区域中的凹入部22或官能化垫28的密度(数量)来表征。例如，凹入部22或官能化垫28可以约2百万个/mm2的密度存在。可将密度调整为不同的密度，包括例如约100个/mm2、约1,000个/mm2、约100,000个/mm2、约1百万个/mm2、约2百万个/mm2、约5百万个/mm2、约1千万个/mm2、约5千万个/mm2或更大或更小的密度。还应当理解，该密度可以介于选自上述范围的下限值中的一个值与上限值中的一个值之间，或者可以使用其它密度(在给定范围之外)。作为示例，高密度阵列可被表征为具有分隔开小于约100nm的凹入部22或官能化垫28，中密度阵列可被表征为具有分隔开约400nm至约1μm的凹入部22或官能化垫28，并且低密度阵列可被表征为具有分隔开大于约1μm的凹入部22或官能化垫28。
[0123]
凹入部22或官能化垫28的布局或图案也可根据或另选地根据平均节距，或从一个凹入部22或官能化垫28的中心至相邻凹入部22或官能化垫28的中心的间距(中心到中心间距)或从一个凹入部22或官能化垫28的右边缘至相邻凹入部22或官能化垫28的左边缘的间距(边缘到边缘间距)来表征。图案可以是规则的，使得围绕平均节距的变异系数较小，或者图案可以是非规则的，在这种情况下变异系数可以相对较大。在任一种情况下，平均节距可为例如约50nm、约0.1μm、约0.5μm、约1μm、约5μm、约10μm、约100μm或更大或更小。特定图案的平均节距可介于选自上述范围的下限值中的一个值与上限值中的一个值之间。在示例中，凹入部22具有约1.5μm的节距(中心到中心间距)。虽然已经提供了示例性平均节距值，但应当理解，可使用其它平均节距值。
[0124]
每个凹入部22的大小可通过其体积、开口面积、深度和/或直径或长度和宽度来表征。例如，体积可以在约1
×
10-3μ
m3至约100μm3的范围内，例如，为约1
×
10-2μ
m3、约0.1μm3、约1μm3、约10μm3，或更大，或更小。又如，开口面积可以在约1
×
10-3μ
m2至约100μm2的范围内，例如，为约1
×
10-2μ
m2、约0.1μm2、约1μm2、至少约10μm2，或更大，或更小。再如，深度可以在约0.1μm至约100μm的范围内，例如，为约0.5μm、约1μm、约10μm，或更大，或更小。又如，深度可以在约0.1μm至约100μm的范围内，例如，为约0.5μm、约1μm、约10μm，或更大，或更小。再如，长度和宽度中的每一者或直径可以在约0.1μm至约100μm的范围内，例如，为约0.5μm、约1μm、约10μm，或更大，或更小。
[0125]
每个官能化垫28的大小可以通过其顶表面面积、高度和/或直径或长度和宽度来表征。在一个示例中，顶表面面积可以在约1
×
10-3μ
m2至约100μm2的范围内，例如，为约1
×
10-2μ
m2、约0.1μm2、约1μm2、至少约10μm2，或更大，或更小。又如，高度可以在约0.1μm至约100
μm的范围内，例如，为约0.5μm、约1μm、约10μm，或更大，或更小。再如，长度和宽度中的每一者或直径可以在约0.1μm至约100μm的范围内，例如，为约0.5μm、约1μm、约10μm，或更大，或更小。
[0126]
对于非图案化结构，泳道30可具有与流动通道12相同的构型。
[0127]
架构中的每个架构还包括活性区域32。活性区域32包括聚合物水凝胶34和引物36a、36b。在图1b的图案化结构中，活性区域32位于凹入部22内。在图1c的图案化结构中，活性区域32是官能化垫28。在图1d的非图案化结构中，活性区域32沿着泳道30延伸。
[0128]
聚合物水凝胶34可以是任何凝胶材料，当吸收液体时该凝胶材料可溶胀，并且当例如通过干燥去除液体时该凝胶材料可收缩。在示例中，聚合物水凝胶34包含丙烯酰胺共聚物，诸如聚(n-(5-叠氮基乙酰胺基戊基)丙烯酰胺-共-丙烯酰胺)(pazam)。pazam和丙烯酰胺共聚物的一些其它形式由以下结构(i)表示：
[0129][0130]
其中：
[0131]
ra选自叠氮基、任选地取代的氨基、任选地取代的烯基、任选地取代的炔烃、卤素、任选地取代的腙、任选地取代的肼、羧基、羟基、任选地取代的四唑、任选地取代的四嗪、腈氧化物、硝酮、硫酸盐和硫醇；
[0132]
rb为h或任选地取代的烷基；
[0133]
rc、rd和re各自独立地选自h和任选地取代的烷基；
[0134]-(ch2)p-中的每一者可任选地被取代；
[0135]
p为在1至50范围内的整数；
[0136]
n为在1至50,000范围内的整数；并且
[0137]
m为在1至100,000范围内的整数。
[0138]
本领域的普通技术人员将认识到，结构(i)中反复出现的“n”和“m”特征的布置是代表性的，并且单体亚单元可以任何顺序存在于聚合物结构中(例如，无规、嵌段、图案化或它们的组合)。
[0139]
丙烯酰胺共聚物的其它形式和pazam的分子量可在约5kda至约1500kda或者约10kda至约1000kda的范围内，或者在一个具体示例中可为约312kda。
[0140]
在一些示例中，丙烯酰胺共聚物的其它形式和pazam为直链聚合物。在一些其它示例中，pazam和丙烯酰胺共聚物的其它形式为轻度交联的聚合物。
[0141]
在其它示例中，凝胶材料可以是结构(i)的变型。在一个示例中，丙烯酰胺单元可用n,n-二甲基丙烯酰胺替换。在该示例中，结构(i)中的丙烯酰胺单元可用替换，其中rd、re和rf各自为h或c1-c6烷基，并且rg和rh各自为c1-c6烷基(而不是h，如丙烯酰胺的情况)。在该示例中，q可为1至100,000范围内的整数。在另一个示例中，除了丙烯酰胺单元之外，还可使用n,n-二甲基丙烯酰胺。在该示例中，除了反复出现的“n”和“m”特征之外，结构(i)还可包括其中rd、re和rf各自为h或c1-c6烷基，并且rg和rh各自为c1-c6烷基。在该示例中，q可为1至100,000范围内的整数。
[0142]
作为聚合物水凝胶34的另一个示例，结构(i)中反复出现的“n”特征可用包括具有结构(ii)的杂环叠氮基基团的单体替换：
[0143][0144]
其中r1为h或c1-c6烷基；r2为h或c1-c6烷基；l为包括直链的连接基，其具有2至20个选自碳、氧和氮的原子以及链中的碳和任何氮原子上的10个任选取代基；e为直链，其包括1至4个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中的碳和任何氮原子上的任选取代基；a为具有附接到n上的h或c1-c4烷基的n取代的酰胺；并且z为含氮杂环。z的示例包括作为单个环状结构或稠合结构存在的5至10个含碳环成员。z的一些具体示例包括吡咯烷基、吡啶基或嘧啶基。
[0145]
作为又一示例，聚合物水凝胶34可包含结构(iii)和(iv)中的每一者的反复出现的单元：
[0146][0147]
其中r
1a
、r
2a
、r
1b
和r
2b
中的每一者独立地选自氢、任选地取代的烷基或任选地取代的苯基；r
3a
和r
3b
中的每一者独立地选自氢、任选地取代的烷基、任选地取代的苯基或任选地取代的c7-c14芳烷基；并且每个l1和l2独立地选自任选地取代的亚烷基连接基或任选地取代的杂亚烷基连接基。
[0148]
应当理解，可以使用其它聚合物水凝胶34，只要它们被官能化以将寡核苷酸引物36a、36b接枝到其上即可。合适的聚合物水凝胶34的一些示例包括官能化聚硅烷，诸如降冰片烯硅烷、叠氮基硅烷、炔烃官能化硅烷、胺官能化硅烷、马来酰亚胺硅烷或具有可以附接期望的引物组36a、36b的官能团的任何其它聚硅烷。合适的聚合物水凝胶34的其它示例包括具有胶态结构的那些，诸如琼脂糖；或具有聚合物网状结构的那些，诸如明胶；或具有交联聚合物结构的那些，诸如聚丙烯酰胺聚合物和共聚物、不含硅烷的丙烯酰胺(sfa)或sfa的叠氮化版本。合适的聚丙烯酰胺聚合物的示例可由丙烯酰胺和丙烯酸或含有乙烯基基团的丙烯酸合成，或由形成[2+2]光环加成反应的单体合成。合适的聚合物水凝胶的还有其它示例包括丙烯酰胺和丙烯酸酯的混合共聚物。含有丙烯酸类单体(例如，丙烯酰胺、丙烯酸酯等)的多种聚合物架构可用于本文所公开的示例中，诸如支链聚合物，包括树枝状体等。例如，单体(例如，丙烯酰胺等)可以无规或嵌段方式掺入到树枝状体的支链(臂)中。
[0149]
聚合物水凝胶34可使用任何合适的共聚过程形成。可使用本文公开的任何方法沉积聚合物水凝胶34。对于沉积技术中的至少一些沉积技术，可将聚合物水凝胶34掺入例如与水或与乙醇和水的混合物中，然后施加。
[0150]
聚合物水凝胶34与多层结构18下面的基座载体14或层16(例如，金属氧化物涂层、树脂等)的附接可以通过共价结合来进行。在一些情况下，下面的基座载体14或层16可以首先活化，例如，通过硅烷化或等离子体灰化来活化。共价连接有助于在流通池10的整个寿命中在各种用途期间将引物36a、36b保持在活性区域32中。
[0151]
架构中的每个架构还包括附接到聚合物水凝胶34的引物36a、36b。
[0152]
根据本文所述的示例，可在其沉积之前或之后执行接枝过程以将扩增引物36a、36b接枝到聚合物水凝胶34。在示例中，扩增引物36a、36b可以通过引物36a、36b的5'末端处或其附近的单点共价附接固定到聚合物水凝胶34。该附接使i)引物36a、36b的衔接子特异性部分自由地退火至其同源测序就绪核酸片段，以及ii)3'羟基基团自由地用于引物延伸。任何合适的共价附接均可用于此目的。可使用的终止引物的示例包括炔烃终止引物(例如，其可附接到聚合物水凝胶34的叠氮化物表面部分)、或叠氮化物终止引物(例如，其可附接到聚合物水凝胶34的炔烃表面部分)、或硫代磷酸酯终止引物(例如，其可附接到聚合物水凝胶34的溴表面部分)。
[0153]
合适的引物36a、36b的具体示例包括由因美纳公司(illumina inc.)销售的商业流通池的表面上使用的p5和p7引物，以在hiseq
tm
、hiseqx
tm
、miseq
tm
、miseqdx
tm
、miniseq
tm
、nextseq
tm
、nextseqdx
tm
、novaseq
tm
、genome analyzer
tm
、iseq
tm
和其它仪器平台上进行测序。
[0154]
可在将聚合物水凝胶34施加到基底上之前或之后执行引物接枝。在示例中，接枝可涉及通过沉积、泡涂、喷涂、搅打分配或通过将引物36a、36b附接到聚合物水凝胶34的另一种合适方法的流动。这些示例性技术中的每种示例性技术可利用引物溶液或混合物，该引物溶液或混合物可包含引物36a、36b、水、缓冲液和催化剂。对于接枝方法中的任一种接枝方法，引物36a、36b与聚合物水凝胶34的反应性基团反应。当引物36a、36b在聚合物水凝胶34已被施加到基底之后被接枝时，应当理解的是，引物36a、36b对粘结区域26的间隙区域22没有亲和性。因此，引物36a、36b选择性地接枝到聚合物水凝胶34。
[0155]
在图1b、图1c和图1d所示的示例中，流通池10还包括保护涂层20。可以施加水溶性保护涂料溶液的任何示例来形成保护涂层20。现在将描述用于产生保护涂层20的示例性方法。
[0156]
保护涂层图案化方法
[0157]
参照图2系列至图9系列示出了用于施加保护涂层20的几种示例性方法。这些方法中的每种方法导致保护涂层20被施加在活性区域32上方而不被施加在粘结区域26上方。在这些方法期间，活性区域32可以被连续地水合或涂覆，这保护表面化学物质(包括聚合物水凝胶34和/或引物36a、36b)免于例如由于诸如干燥的加工条件而降解。
[0158]
图2系列至图7系列中所示的方法中的每种方法通常包括在粘结区域26和以下中一者上方施加水溶性保护涂料溶液：i)图案化结构40的图案化区域38，该图案化区域38包括其中具有至少聚合物水凝胶34的凹入部22和分隔这些凹入部22的间隙区域24，或ii)非图案化结构的泳道区域，该泳道区域包括其中具有至少聚合物水凝胶34的泳道30；干燥该水溶性保护涂料溶液以在该粘结区域26上方和在i)图案化区域38或ii)泳道区域中一者上方形成固体涂层或凝胶涂层(两者均为保护涂层20的示例)；以及从粘结区域26选择性地去除保护涂层20的部分，与此同时在i)图案化区域38或ii)泳道区域中一者上方留下保护涂层20的的其它部分。
[0159]
图2系列至图6系列和图8系列中所示的方法描绘了在图案化区域38中具有凹入部22和间隙区域24的图案化结构40。应当理解的是，这些方法中的每种方法都可以用非图案化结构(例如，如图1d所示)代替图案化结构来执行。这些方法以与本文所述相同的方式执行，不同之处在于图案化区域38将被泳道区域(例如，泳道30)代替，使得聚合物水凝胶34、引物36a、36b和保护涂层20将在泳道30上方而不在周围的粘结区域26上方。
[0160]
图2a至图2d示出了该方法的多个不同示例。具体地，图2a、图2b和图2c示出了一种示例性方法，并且图2a、图2b和图2d示出了另一种示例性方法。
[0161]
如图2a所示，图案化结构40的基底是单层基座载体14，其中凹入部22限定在该单层基座载体14的一个表面中。凹入部22可经由蚀刻、压印、光刻或另一合适技术来限定。虽然描绘了单层基座载体14，但是应当理解的是，这些示例性方法可以用多层结构18来执行，其中凹入部22被限定在最外层16中(参见图1b)。
[0162]
在图2a至图2d所示的方法开始时，可以使用硅烷化或等离子体灰化来活化基座载
体14或多层结构18的最外层16，以产生可与聚合物水凝胶34反应的表面基团。
[0163]
硅烷化涉及在基座载体14或层16的表面上方施加硅烷或硅烷衍生物。硅烷或硅烷衍生物的选择可部分地取决于待施加的聚合物水凝胶34。一些示例性硅烷衍生物包括环烯烃不饱和部分，诸如降冰片烯、降冰片烯衍生物(例如，包含代替碳原子之一的氧或氮的(杂)降冰片烯)、反式环辛烯、反式环辛烯衍生物、反式环戊烯、反式环庚烯、反式环壬烯、双环[3.3.1]壬-1-烯、双环[4.3.1]癸-1(9)-烯、双环[4.2.1]壬-1(8)-烯和双环[4.2.1]壬-1-烯。这些环烯烃中的任一者可以例如被r基团取代，其中r基团诸如氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、环炔基、芳基、杂芳基、杂脂环基、芳烷基或(杂脂环基)烷基。降冰片烯衍生物的示例包括[(5-双环[2.2.1]庚-2-烯基)乙基]三甲氧基硅烷。其它示例性硅烷衍生物包括环炔烃不饱和部分，诸如环辛炔、环辛炔衍生物或双环壬炔(例如，双环[6.1.0]壬-4-炔或其衍生物、双环[6.1.0]壬-2-炔或双环[6.1.0]壬-3-炔)。这些环炔烃可被本文所描述的任何r基团取代。用于施加硅烷或硅烷衍生物的方法可取决于所使用的硅烷或硅烷衍生物而变化。合适的硅烷化方法的示例包括气相沉积(例如，yes方法)、旋涂或其它沉积方法。
[0164]
等离子体灰化产生-oh基团。在一些示例中，可执行等离子体灰化，然后可执行硅烷化。
[0165]
在活化后，可将聚合物水凝胶34施加在基座载体14或多层结构18的最外层16上方。聚合物水凝胶34可以使用任何合适的沉积技术来施加。作为示例，可使用气相沉积技术、涂覆技术等执行沉积。一些具体示例包括化学气相沉积(cvd)、喷涂(例如，超声喷涂)、旋涂、厚涂或浸涂、刮涂刀涂覆、搅打分配、流动通过涂覆(flow through coating)、气溶胶印刷、微接触印刷等。这些沉积技术将聚合物水凝胶34施加在基座载体14或多层结构18的最外层16的表面上方，包括在凹入部22中。
[0166]
位于间隙区域24和粘结区域26上方的聚合物水凝胶34可以例如使用抛光工艺来去除。抛光工艺可以用化学浆料执行，该化学浆料可以从间隙区域24和粘结区域26去除聚合物水凝胶34，而不会有害地影响那些区域24、26处的下面的基底。化学浆料的示例可包括研磨颗粒、缓冲液、螯合剂、表面活性剂和/或分散剂。另选地，可利用不包括磨料颗粒的溶液执行抛光。
[0167]
化学浆料可用于化学机械抛光系统中以抛光间隙区域24和粘结区域26的表面。抛光头/抛光垫或其它抛光工具能够对可能存在于间隙区域24和粘结区域26上方的聚合物水凝胶34进行抛光，与此同时在凹入部20中留下至少基本上完整的聚合物水凝胶34。作为一个示例，抛光头可为strasbaugh viprr ii抛光头。
[0168]
该方法的一些示例然后包括将水溶性保护涂料溶液施加在图案化结构40的粘结区域26和图案化区域38上方，以及干燥该水溶性保护涂料溶液以形成保护涂层20，该保护涂层可以是固体涂层或凝胶涂层，这取决于溶液中的水溶性保护材料。本文所公开的水溶性保护涂料溶液的任何示例均可用于这个示例中。可以使用浸涂、泡涂、旋涂、喷涂、超声喷涂、刮刀涂布或气溶胶印刷来施加水溶性保护涂料溶液。干燥可经由空气暴露、氮气暴露、真空、加热(例如，在烘箱中)或旋涂(即，旋涂直至干燥)来完成。图2b示出了所得保护涂层20。
[0169]
图2c和图2d示出了在从粘结区域26选择性地去除保护涂层20的部分之后的图案化结构40a和40b的两个示例。如图所示，在执行选择性去除之后，保护涂层20的其它部分保
留在图案化区域38上方。
[0170]
在一个示例中，选择性去除可涉及激光图案化保护涂层20(即，固体涂层或凝胶涂层)的在粘结区域26上方的部分。激光图案化有效地烧蚀保护涂层20的覆盖粘结区域26的部分。这样，该技术去除了保护涂层20的覆盖粘结区域26的部分，但是留下保护涂层20的覆盖图案化区域38的部分至少基本上完整。所得图案化结构40b在图2d中示出。
[0171]
在另一示例中，选择性去除可涉及定时干法蚀刻保护涂层20(即，固体涂层或凝胶涂层)，直到暴露粘结区域26。作为示例，定时干法蚀刻可以涉及反应离子蚀刻(例如，使用cf4)，或者100％ o2等离子体蚀刻。停止定时干法蚀刻，使得保护涂层20保留在凹入部22中，但是被从粘结区域26和间隙区域24去除。定时干法蚀刻的持续时间取决于所使用的蚀刻工艺的蚀刻速率，并且可以针对不同的保护涂层20而变化。所得图案化结构40a在图2c中示出。
[0172]
如图2c和图2d两者中所描绘，这些方法导致图案化区域38(以及因此活性区域32)的至少部分涂覆有保护涂层20，而粘结区域26没有保护涂层20。然后可以将图案化结构40a、40b粘结到粘结区域26处的其它图案化结构40a、40b或盖。所形成的粘结可以是化学粘结或机械粘结(例如，使用紧固件等)。
[0173]
可使用任何合适的技术诸如激光粘结、扩散粘结、阳极粘结、共晶粘结、等离子体活化粘结、玻璃料粘结或本领域已知的其它方法将两个图案化结构40a、40b或图案化结构40a、40b和盖粘结在一起。在示例中，间隔层可以用于粘结两个图案化结构40a、40b，或者图案化结构40a、40b和盖。间隔层可以是任何密封材料，例如有助于粘结的辐射吸收材料。保护涂层20的存在可以在粘结过程期间保护任何下面的表面化学物质。
[0174]
如果使用非图案化结构代替图2a至图2d中所示的图案化结构，则这些方法将导致泳道30(以及因此活性区域32)涂覆有聚合物水凝胶34和保护涂层20，而粘结区域26没有聚合物水凝胶34和保护涂层20。然后可将非图案化结构在粘结区域26处粘结到其它非图案化结构或盖。所形成的粘结可以是化学粘结或机械粘结(例如，使用紧固件等)。
[0175]
虽然在图2a至图2d中未示出，但这些方法还包括将引物36a、36b附接至聚合物水凝胶34。在一些示例中，引物36a、36b(在图2a至图2d中未示出)可预接枝到聚合物水凝胶34，因此当施加聚合物水凝胶34时将被施加到基底。在聚合物水凝胶34聚合之后且在将其分配到基底上之前，将预接枝的引物接枝到该聚合物水凝胶。在其它示例中，引物36a、36b可在沉积并抛光聚合物水凝胶34之后但在施加保护涂层20之前接枝(例如，在图2a处)。在另外的其它示例中，引物36a、36b可在施加保护涂层20并将图案化结构40a、40b粘结到盖(未示出)或另一图案化结构40a、40b之后接枝。在这些示例中，将在接枝之前用水去除保护涂层20。水和接枝试剂可以使用流通过程引入。
[0176]
图3a至图3e描绘了该方法的另一示例。如图3a所示，图案化结构40的基底是单层基座载体14，其中凹入部22限定在该单层基座载体14的一个表面中。凹入部22可经由蚀刻、压印、光刻或另一合适技术来限定。虽然描绘了单层基座载体14，但是应当理解的是，这个示例性方法可以用多层结构18来执行，其中凹入部22被限定在最外层16中(参见图1b)。
[0177]
在图3a至图3e所示的方法开始时，可以使用硅烷化或等离子体灰化来活化基座载体14或多层结构18的最外层16，以产生可与聚合物水凝胶34反应的表面基团。在活化后，可使用任何合适的沉积技术将聚合物水凝胶34施加到基础载体14或多层结构18的最外层16
上方。位于间隙区域24和粘结区域26上方的聚合物水凝胶34然后可以例如使用抛光工艺来去除。
[0178]
该方法的一些示例然后包括将水溶性保护涂料溶液施加在图案化结构40的粘结区域26和图案化区域38上方，以及干燥该水溶性保护涂料溶液以形成保护涂层20。本文所公开的水溶性保护涂料溶液的任何示例均可用于这个示例中。如参照图2b所述，可施加并干燥水溶性保护涂料溶液。图3b示出了所得保护涂层20。
[0179]
在这种示例性方法中，可将金属层42施加到保护涂层20的覆盖图案化区域38的部分。在从粘结区域26选择性去除保护涂层20期间，金属层42保护保护涂层20的覆盖图案化区域38的部分。在这个示例中，可使用干法蚀刻工艺来执行选择性去除过程，且因此金属42可为耐干法蚀刻工艺的任何金属。用于金属层42的合适金属的示例包括铝、铜、金等。在一些示例中，金属可以是至少基本上纯的(《99％纯)。可以使用至少基本上纯的金属以防止在去除金属层42之后在保护层20上的残留物。
[0180]
如图3c所描绘，可以使用荫罩掩膜44和任何合适的沉积技术来沉积金属层42。荫罩掩膜44定位在粘结区域26上方，使得金属层42不施加到覆盖粘结区域26的保护涂层20。
[0181]
一旦金属层42位于保护涂层20的覆盖图案化区域38的部分上方，就执行对保护涂层20的暴露部分的干法蚀刻。当金属层42处于适当位置时执行干法蚀刻，使得保护涂层20的覆盖粘结区域26的部分被去除，并且保护涂层20的覆盖图案化区域38的部分保持至少基本上完整。在一个示例中，使用电感耦合等离子体(icp)或反应离子蚀刻(rei)，用纯o2等离子体或10％ cf4与90％ o2等离子体的混合物执行保护涂层20的暴露部分的干法蚀刻。下面的基座载体14具有对这些蚀刻条件的高抵抗性，并且因此充当蚀刻停止件。具有暴露的粘结区域26和涂覆的图案化区域38的图案化结构40c在图3d(其中金属层42仍在适当位置)和图3e(其中金属层42被去除)中示出。
[0182]
在选择性地去除固体或凝胶保护涂层20的覆盖粘结区域26的部分之后，该方法可进一步包括去除金属层42。这可以经由金属剥离来执行。作为示例，可使用碱溶液(例如，氢氧化钾(koh)、氢氧化钠(naoh)或四甲基氢氧化铵(tmah))剥离铝金属层，可使用fecl3剥离铜金属层，且可使用碘与碘化钾的组合剥离金金属层。
[0183]
如图3e所描绘，这种方法导致图案化区域38(以及因此活性区域32)涂覆有保护涂层20，而粘结区域26没有保护涂层20。图案化结构40c可在粘结区域26处接合至另一图案化结构40c或盖。可使用任何合适的粘结技术诸如激光粘结、扩散粘结、阳极粘结、共晶粘结、等离子体活化粘结、玻璃料粘结或本领域已知的其它方法将两个图案化结构40c或图案化结构40c和盖粘结在一起。在示例中，可以使用间隔层。保护涂层20的存在可以在粘结过程期间保护任何下面的表面化学物质。
[0184]
如果使用非图案化结构代替图3a至图3e中所示的图案化结构，则这些方法将导致泳道30(以及因此活性区域32)涂覆有聚合物水凝胶34和保护涂层20，而粘结区域26没有聚合物水凝胶34和保护涂层20。然后可将非图案化结构在粘结区域26处粘结到其它非图案化结构或盖。所形成的粘结可以是化学粘结或机械粘结(例如，使用紧固件等)。
[0185]
虽然在图3a至图3e中未示出，但这些方法还包括将引物36a、36b附接至聚合物水凝胶34。在一些示例中，引物36a、36b(在图3a至图3e中未示出)可预接枝到聚合物水凝胶34，因此当施加聚合物水凝胶34时将被施加到基底。在其它示例中，引物36a、36b可在沉积
并抛光聚合物水凝胶34之后但在施加保护涂层20之前接枝(例如，在图3a处)。在另外的其它示例中，引物36a、36b可以在施加保护涂层20、去除金属层42并且将图案化结构40c粘结到盖(未示出)或另一图案化结构40c之后接枝。在这些示例中，将在接枝之前用水去除保护涂层20。水和接枝试剂可以使用流通过程引入。
[0186]
图4a至图4g示出了该方法的多个示例。具体地，图4a至图4e示出一种示例性方法，并且图4a、图4f、图4g以及图4c至图4e示出另一种示例性方法。
[0187]
如图4a所示，基板是单层基座载体14，其中凹入部22限定在该单层基座载体14的一个表面中。凹入部22可经由蚀刻、压印、光刻或另一合适技术来限定。虽然描绘了单层基座载体14，但是应当理解的是，这些示例性方法可以用多层结构18来执行，其中凹入部22被限定在最外层16中(参见图1b)。
[0188]
在图4系列中所示的示例性方法中的每种示例性方法中，在施加水溶性保护涂料溶液之前，这些方法进一步包括在粘结区域26和图案化区域38上方施加光致抗蚀剂46(参见图4b和图4g)，并且图案化光致抗蚀剂46以在粘结区域26上产生不溶性光致抗蚀剂46'并且从图案化区域38去除(可溶性)光致抗蚀剂46(图4c)。如果使用非图案化结构，则将光致抗蚀剂46施加在粘结区域26和泳道区域(例如，图1d中的泳道30)上方，并且图案化光致抗蚀剂46以在粘结区域26上产生不溶性光致抗蚀剂46'并且从泳道区域去除(可溶性)光致抗蚀剂46。
[0189]
在图4a至图4e所示的示例性方法中，在将聚合物水凝胶34引入凹入部22之前，施加并图案化光致抗蚀剂46。这在图4b中示出。
[0190]
光致抗蚀剂46可以是负性光致抗蚀剂或正性光致抗蚀剂。
[0191]
合适的负性光刻胶的示例包括系列光刻胶(购自futurrex)。其它合适的负性光刻胶包括su-8系列和系列(两者均购自kayaku advanced materials,inc.)，或uvn
tm
系列(购自dupont)。在使用负性光致抗蚀剂时，该负性光致抗蚀剂选择性地暴露于某些光波长以形成不溶性光致抗蚀剂46’，然后暴露于显影剂以去除可溶性部分(例如，未暴露于某些光波长的那些部分)。用于负性光刻胶的合适显影剂的示例包括碱性水溶液，诸如稀释的氢氧化钠、稀释的氢氧化钾，或者不含金属离子的有机tmah(四甲基氢氧化铵)的水溶液。
[0192]
合适的正性光致抗蚀剂的示例包括s1800系列或1500系列，两者均得自kayaku advanced materials,inc.。合适的正性光致抗蚀剂的另一个示例为spr
tm-220(来自杜邦公司)。正性光致抗蚀剂可以使用本文所公开的任何合适的沉积技术来施加。当使用正性光致抗蚀剂时，选择性暴露于某些光波长形成可溶性区域(例如，其至少95％可溶于显影剂)，并且使用显影剂来去除这些可溶性区域。正性光致抗蚀剂的那些未暴露于光的部分将变得不溶于显影剂，由此形成不溶性光致抗蚀剂46'。用于正性光刻胶的合适显影剂的示例包括碱性水溶液，诸如稀释的氢氧化钠、稀释的氢氧化钾，或者不含金属离子的有机tmah(四甲基氢氧化铵)的水溶液。
[0193]
在此示例中，可施加负性或正性光致抗蚀剂并使其显影，使得光致抗蚀剂46的在粘结区域26上方的部分不溶于显影剂，且使得光致抗蚀剂46的在图案化区域38上方的部分可溶于显影剂。取决于所使用的光致抗蚀剂46的类型，可使用光掩模来将光(例如，紫外光)引导到适当部分。当使用负性光致抗蚀剂时，光被朝向粘结区域26引导以产生不溶性光致
抗蚀剂46',并且被从图案化区域38阻挡以产生可溶性光致抗蚀剂。当使用正性光致抗蚀剂时，光被朝向图案化区域38引导以产生可溶性光致抗蚀剂，并且被从粘结区域26阻挡以产生不溶性光致抗蚀剂46'。
[0194]
在暴露于光之后，光致抗蚀剂46的可溶于显影剂中的部分暴露于显影剂，且因此被去除。用于负性光刻胶的合适显影剂的示例包括碱性水溶液，诸如稀释的氢氧化钠、稀释的氢氧化钾，或者不含金属离子的有机tmah(四甲基氢氧化铵)的水溶液。负性光刻胶的可溶性部分至少95％可溶于显影剂。用于正性光刻胶的合适显影剂的示例包括碱性水溶液，诸如稀释的氢氧化钠、稀释的氢氧化钾，或者不含金属离子的有机tmah(四甲基氢氧化铵)的水溶液。正性光刻胶的可溶性部分至少95％可溶于显影剂。
[0195]
图4c描绘了在沉积和显影之后在粘结区域26上的不溶性光致抗蚀剂46'。在这个示例中，在光致抗蚀剂46、46'暴露于显影剂后，可以将基座载体14暴露于o2等离子体，以清洁例如凹入部22。
[0196]
在这种示例性方法中，在施加并图案化光致抗蚀剂46之后，但在施加水溶性保护涂料溶液之前，该方法进一步包括将聚合物水凝胶34沉积在不溶性光致抗蚀剂46'、凹入部22和间隙区域24上方；以及从不溶性光致抗蚀剂46'和间隙区域24抛光聚合物水凝胶34。
[0197]
在沉积聚合物水凝胶34之前，可首先使用硅烷化或等离子体灰化活化基座载体14或多层结构18的最外层16的暴露部分，以产生可与聚合物水凝胶34反应的表面基团。在活化之后，可使用任何合适的沉积技术将聚合物水凝胶34施加在不溶性光致抗蚀剂46'、凹入部22和间隙区域24上方。位于间隙区域24和粘结区域26上方的聚合物水凝胶34然后可以例如使用抛光工艺来去除。在抛光后，聚合物水凝胶34中的至少一些聚合物水凝胶保留在凹入部22中，如图4c所示。
[0198]
如图4d所示，这种示例性方法然后包括施加并干燥水溶性保护涂料溶液以在图案化区域38和粘结区域26上方，并因此在不溶性光致抗蚀剂46'上方形成保护涂层20。在这些示例中，保护涂层20至少95％可溶于水，并且还至少95％不溶于用于去除不溶性正性或负性光致抗蚀剂46'的去除剂。如参照图2b所述，可施加并干燥水溶性保护涂料溶液。图4d示出所得保护涂层20。
[0199]
如所描绘，将水溶性保护涂料溶液施加到不溶性光致抗蚀剂46'上方，并且由此在不溶性光致抗蚀剂46'上方形成保护涂层20。在这个示例中，从粘结区域26选择性地去除保护涂层20的部分涉及在去除器中剥离不溶性光致抗蚀剂46'。保护涂层20不溶于去除剂。用于不溶性负性光致抗蚀剂的合适的去除剂包括二甲基亚砜(dmso)、丙酮或基于nmp(n-甲基-2-吡咯烷酮)的剥离剂。用于不溶性正性光致抗蚀剂的合适的去除剂可以是二甲基亚砜(dmso)、丙酮、丙二醇单甲醚乙酸酯或基于nmp(n-甲基-2-吡咯烷酮)的剥离剂。可以使用去除剂中的任何去除剂，只要保护涂层20不溶于该去除剂中即可。
[0200]
如图4e所示，该剥离过程去除i)至少95％的不溶性光致抗蚀剂46'和ii)该不溶性光致抗蚀剂上的保护涂层20。保护涂层20的其它部分在图案化区域38上方保持完整。所得图案化结构40d包括涂覆有保护涂层20的图案化区域38(以及因此活性区域32)，而粘结区域26没有保护涂层20。
[0201]
图案化结构40d可在粘结区域26处接合至另一图案化结构40d或盖。可使用任何合适的粘结技术诸如激光粘结、扩散粘结、阳极粘结、共晶粘结、等离子体活化粘结、玻璃料粘
结或本领域已知的其它方法将两个图案化结构40d或图案化结构40d和盖粘结在一起。在示例中，可以使用间隔层。保护涂层20的存在可以在粘结过程期间保护任何下面的表面化学物质。
[0202]
如果使用非图案化结构代替图4a至图4e中所示的图案化结构，则这些方法将导致泳道30(以及因此活性区域32)涂覆有聚合物水凝胶34和保护涂层20，而粘结区域26没有聚合物水凝胶34和保护涂层20。然后可将非图案化结构在粘结区域26处粘结到其它非图案化结构或盖。所形成的粘结可以是化学粘结或机械粘结(例如，使用紧固件等)。
[0203]
虽然在图4a至图4e中未示出，但这种方法还包括将引物36a、36b附接至聚合物水凝胶34。在一些示例中，引物36a、36b(在图4a至图4e中未示出)可预接枝到聚合物水凝胶34，因此当施加聚合物水凝胶34时将被施加到基底。在其它示例中，引物36a、36b可在沉积并抛光聚合物水凝胶34之后但在施加保护涂层20之前接枝(例如，在图4c处)。在另外的其它示例中，引物36a、36b可在施加保护涂层20并将图案化结构40d粘结到盖(未示出)或另一图案化结构40d之后接枝。在这些示例中，将在接枝之前用水去除保护涂层20。水和接枝试剂可以使用流通过程引入。
[0204]
在图4a、图4f、图4g和图4c至图4e所示的示例性方法中，在将聚合物水凝胶34引入凹入部22中之后，施加并图案化光致抗蚀剂46。这在图4g中示出。
[0205]
这种示例性方法从图4a移动到图4f，其中可以使用硅烷化或等离子体灰化来活化基座载体14或多层结构18的最外层16的暴露部分。在活化之后，可以使用任何合适的沉积技术将聚合物水凝胶34施加在基座载体14上方。位于间隙区域24和粘结区域26上方的聚合物水凝胶34然后可以例如使用抛光工艺来去除。在抛光后，聚合物水凝胶34中的至少一些聚合物水凝胶保留在凹入部22中，如图4f所示。
[0206]
如图4g所示，可将光致抗蚀剂46施加在基座载体14上方和凹入部22中的聚合物水凝胶34上方。可使光致抗蚀剂46显影，使得光致抗蚀剂46的在粘结区域26上方的部分不溶于显影剂，且使得光致抗蚀剂46的在图案化区域38上方的部分可溶于显影剂。在对所使用类型的光致抗蚀剂46进行适当光暴露之后，光致抗蚀剂46的可溶于显影剂中的部分暴露于显影剂，且因此被去除。所得图案化结构40在图4c中示出。
[0207]
这种示例性方法然后进行至图4d(施加保护涂层20)至图4e(剥离不溶性光致抗蚀剂46')，其步骤如本文所述执行。
[0208]
如果使用非图案化结构代替图4a、图4f、图4g和图4c至图4e中所示的图案化结构，则这些方法将导致泳道30(以及因此活性区域32)涂覆有聚合物水凝胶34和保护涂层20，而粘结区域26没有聚合物水凝胶34和保护涂层20。然后可将非图案化结构在粘结区域26处粘结到其它非图案化结构或盖。所形成的粘结可以是化学粘结或机械粘结(例如，使用紧固件等)。
[0209]
虽然在图4a、图4f、图4g和图4c至图4e中未示出，但这种方法还包括将引物36a、36b附接至聚合物水凝胶34。在一些示例中，引物36a、36b(在图4a至图4e中未示出)可预接枝到聚合物水凝胶34，因此当施加聚合物水凝胶34时将被施加到基底。在其它示例中，引物36a、36b可在沉积并抛光聚合物水凝胶34之后但在施加保护涂层20之前接枝(例如，在图4f处)。在另外的其它示例中，引物36a、36b可在施加保护涂层20并将图案化结构40d粘结到盖(未示出)或另一图案化结构40d之后接枝。在这些示例中，将在接枝之前用水去除保护涂层
20。水和接枝试剂可以使用流通过程引入。
[0210]
图5a至图5e描绘了该方法的另一示例。如图5a所示，基板是单层基座载体14，其中凹入部22限定在该单层基座载体14的一个表面中。凹入部22可经由蚀刻、压印、光刻或另一合适技术来限定。虽然描绘了单层基座载体14，但是应当理解的是，这些示例性方法可以用多层结构18来执行，其中凹入部22被限定在最外层16中(参见图1b)。
[0211]
在图5a至图5e所示的方法开始时，可以使用硅烷化或等离子体灰化来活化基座载体14或多层结构18的最外层16，以产生可与聚合物水凝胶34反应的表面基团。在活化后，可使用任何合适的沉积技术将聚合物水凝胶34施加到基础载体14或多层结构18的最外层16上方。位于间隙区域24和粘结区域26上方的聚合物水凝胶34然后可以例如使用抛光工艺来去除。图案化结构40在图5a中示出。
[0212]
如图5b所示，这种示例性方法然后包括施加并干燥水溶性保护涂料溶液以在图案化区域38和粘结区域26上方形成保护涂层20。在这些示例中，保护涂层20至少95％可溶于水并且还至少95％不溶于用于去除随后显影的不溶性正性或负性光致抗蚀剂46’的去除剂(参见图5c和图5d)。如参照图2b所述，可施加并干燥水溶性保护涂料溶液。
[0213]
在这种示例性方法中，在干燥水溶性保护涂料溶液之后，该方法进一步包括在保护涂层20上方施加光致抗蚀剂46；以及图案化光致抗蚀剂46以从保护涂层20的在粘结区域26上方的部分去除光致抗蚀剂46并且在保护涂层20的在图案化区域38上方的其它部分上方产生不溶性光致抗蚀剂46'。如果使用非图案化结构，则该方法进一步包括在保护涂层20上方施加光致抗蚀剂46；以及图案化该光致抗蚀剂46以从保护涂层20的在粘结区域26上方的部分去除光致抗蚀剂46并且在保护涂层20的在泳道区域(例如，泳道30)上方的其它部分上方产生不溶性光致抗蚀剂46'。
[0214]
光致抗蚀剂46可以是负性光致抗蚀剂或正性光致抗蚀剂。在这个示例中，可以施加负性或正性光致抗蚀剂并使其显影，使得光致抗蚀剂46的在粘结区域26上方的部分可溶于显影剂。还在这个示例中，可以施加负性或正性光致抗蚀剂并使其显影，使得光致抗蚀剂46的在图案化区域38上方的部分不溶于显影剂。取决于所使用的光致抗蚀剂46的类型，可使用光掩模来将光(例如，紫外光)引导到适当部分。当使用负性光致抗蚀剂时，光被朝向图案化区域38引导以产生不溶性光致抗蚀剂46'，并且被从粘结区域26阻挡以产生可溶性光致抗蚀剂。当使用正性光致抗蚀剂时，光被朝向粘结区域26引导以产生可溶性光致抗蚀剂，并且被从图案化区域38阻挡以产生不溶性光致抗蚀剂46'。
[0215]
在暴露于光之后，光致抗蚀剂46的可溶于显影剂中的部分暴露于显影剂，且因此被去除。所使用的显影剂取决于光致抗蚀剂46。
[0216]
图5d描绘了在沉积和显影之后在图案化区域38上的不溶性光致抗蚀剂46'。如图所示，暴露了覆盖粘结区域26的保护涂层20。
[0217]
在这个示例中，从粘结区域26选择性去除固体或凝胶保护涂层20的部分涉及在不溶性光致抗蚀剂46'处于图案化区域38上方的适当位置时将这些部分暴露于干法蚀刻或水冲洗。干法蚀刻可以使用电感耦合等离子体(icp)或反应性离子蚀刻(rei)，用纯o2等离子体或用10％ cf4和90％o2等离子体的混合物来执行。下面的基座载体14具有对这些蚀刻条件的高抵抗性，并且因此充当蚀刻停止件。因为保护涂层20可溶于水，所以水冲洗将溶解暴露的部分(例如，覆盖粘结区域26的那些部分)并且将不影响由不溶性光致抗蚀剂46'覆盖
的部分。这样，干法蚀刻或水冲洗从粘结区域26去除保护涂层20的暴露部分。
[0218]
然后可使用去除剂将不溶性光致抗蚀剂46'剥离。在这些示例中，保护涂层20被选择为不溶于去除剂中，并且因此在不溶光致抗蚀剂46'去除期间保持至少基本上完整。用于不溶性负性光致抗蚀剂的合适的去除剂包括二甲基亚砜(dmso)、丙酮或基于nmp(n-甲基-2-吡咯烷酮)的剥离剂。用于不溶性正性光致抗蚀剂的合适的去除剂可以是二甲基亚砜(dmso)、丙酮、丙二醇单甲醚乙酸酯或基于nmp(n-甲基-2-吡咯烷酮)的剥离剂。可以使用去除剂中的任何去除剂，只要保护涂层20不溶于该去除剂中即可。
[0219]
如图5e所示，剥离过程去除了至少95％(例如98％、99％、100％)的不溶性光致抗蚀剂46'，并且因此暴露出下面的保护涂层20。所得图案化结构40e包括涂覆有保护涂层20的图案化区域38(以及因此活性区域32)，而粘结区域26没有保护涂层20。
[0220]
图案化结构40e可在粘结区域26处接合至另一图案化结构40e或盖。可使用任何合适的粘结技术诸如激光粘结、扩散粘结、阳极粘结、共晶粘结、等离子体活化粘结、玻璃料粘结或本领域已知的其它方法将两个图案化结构40e或图案化结构40e和盖粘结在一起。在示例中，可以使用间隔层。保护涂层20的存在可以在粘结过程期间保护任何下面的表面化学物质。
[0221]
如果使用非图案化结构代替图5a至图5e中所示的图案化结构，则这些方法将导致泳道30(以及因此活性区域32)涂覆有聚合物水凝胶34和保护涂层20，而粘结区域26没有聚合物水凝胶34和保护涂层20。然后可将非图案化结构在粘结区域26处粘结到其它非图案化结构或盖。所形成的粘结可以是化学粘结或机械粘结(例如，使用紧固件等)。
[0222]
虽然在图5a至图5e中未示出，但这种方法还包括将引物36a、36b附接至聚合物水凝胶34。在一些示例中，引物36a、36b(在图5a至图5e中未示出)可预接枝到聚合物水凝胶34，因此当施加聚合物水凝胶34时将被施加到基底。在其它示例中，引物36a、36b可在沉积并抛光聚合物水凝胶34之后但在施加保护涂层20之前接枝(例如，在图5a处)。在另外的其它示例中，引物36a、36b可在施加保护涂层20并将图案化结构40e粘结到盖(未示出)或另一图案化结构40e之后接枝。在这些示例中，将在接枝之前用水去除保护涂层20。水和接枝试剂可以使用流通过程引入。
[0223]
图6a至图6g描绘了该方法的又一示例。如图6b中所示，基底(其可以是如本文所定义的图案化或非图案化结构)是多层结构18'的示例，其包括透明基座载体14'、在透明基座载体14'上方的图案化掩模层48、以及在图案化掩模层48和透明基座载体14'上方的图案化透明层16'。在这个示例中，透明基座载体14'和图案化透明层16'对用于背面紫外光暴露的紫外波长是透明的。例如，透明基座载体14'可以是玻璃，并且透明层16可以是五氧化二钽或uv透明树脂。此外，在这个示例中，图案化掩模层48被选择为阻挡在背面暴露期间透射通过透明基座载体14'的紫外线波长的至少75％。在示例中，图案化掩模层48可以包含任何紫外线不透明或非透明的金属或者紫外线不透明的半金属，诸如钛、铬、铂、铝、铜、硅等。在一个示例中，图案化掩模层48包含铬。
[0224]
现在参考图6a，图案化掩模层48被限定在透明基座载体14'上。在这个示例中，图案化掩模层48的图案对应于图案化结构40的这个示例的粘结区域26(参见图6c)。当使用非图案化结构时，图案化掩模层38仍对应于粘结区域26。可以使用选择性沉积技术(例如，掩蔽和涂覆)，该选择性沉积技术以粘结区域26的期望图案沉积图案化掩模层48。
[0225]
如图6b所示，然后可以使用任何合适的沉积技术将透明层16'沉积在图案化掩模层38和透明基座载体14'上方。然后可图案化沉积的透明层16'以限定图案化区域38，该图案化区域包括由间隙区域24分隔的凹入部22。所使用的图案化技术将取决于透明层16'的材料。合适的图案化技术可包括光刻、纳米压印光刻(nil)、冲压技术、压花技术、模制技术、微蚀刻技术等。
[0226]
作为一个示例，当透明层16'是树脂时，可以使用任何合适的压印技术来产生图案化区域38。在一个示例中，当树脂是软的时，将工作印模压入该树脂层中，这在树脂中产生具有工作印模特征的印记。然后可以在工作印模留在原位的情况下将树脂固化。在使用可辐射固化的树脂材料时，可以通过暴露于光化辐射(诸如可见光辐射或紫外线(uv)辐射)来实现固化；或者在使用可热固化的树脂材料时，可以通过暴露于热量来实现固化。固化可促进聚合和/或交联。作为一个示例，固化可以包括多个阶段，包括软烘烤(例如，以驱除可以用于沉积树脂的任何液体载体)和硬烘烤。软烘烤可在较低的温度下进行，范围为约50℃至约150℃。硬烘烤的持续时间可在约100℃至约300℃的温度范围内持续约5秒至约10分钟。可用于软烘烤和/或硬烘烤的装置的示例包括热板、烘箱等。在固化之后，释放工作印模。这在树脂中产生形貌特征，例如由间隙区域24分隔的凹入部22。
[0227]
作为另一示例，当透明层16'是五氧化二钽时，透明层16'可以经蚀刻以产生图案化区域38。可以使用电感耦合等离子体(icp)或反应离子蚀刻(rei)来执行蚀刻。
[0228]
在形成该多层叠堆18'期间，可以使用硅烷化或等离子体灰化来活化图案化透明层16'，以产生可与聚合物水凝胶34反应的表面基团。
[0229]
在活化之后，可以使用任何合适的沉积技术将聚合物水凝胶34施加在透明层16'上方。位于间隙区域24和粘结区域26上方的聚合物水凝胶34然后可以例如使用抛光工艺来去除。图案化结构40在图6c中示出。
[0230]
如图6d所示，这种示例性方法然后包括施加并干燥水溶性保护涂料溶液以在图案化区域38和粘结区域26上方形成保护涂层20。如参照图2b所述，可施加并干燥水溶性保护涂料溶液。
[0231]
在干燥水溶性保护涂料溶液之后，这种示例性方法进一步包括在固体或凝胶保护涂层20上方施加负性光致抗蚀剂50；以及通过透明基座载体14'将负性光致抗蚀剂50暴露于光，由此负性光致抗蚀剂的覆盖图案化区域38的部分限定不溶性负性光致抗蚀剂50',并且负性光致抗蚀剂50的覆盖图案化掩模层48和粘结区域26的部分变得可溶。可使用本文所阐述的负性光致抗蚀剂的任何示例。可使用本文所阐述的用于负性光致抗蚀剂的沉积技术的任何示例。
[0232]
在这个示例中，希望不溶性负性光致抗蚀剂50'保留在图案化区域38上，并且被从粘结区域26去除。因此，在图6f所示的示例中，可以引导光52通过透明基座载体14'。图案化区域38上的负性光致抗蚀剂50'将暴露于光52，因而将变得不可溶。图案化掩模层48(定位在粘结区域26上)阻挡透射通过透明基座载体14'的光52的至少75％，因此至少基本上防止光52到达定位在粘结区域26上方的负性光致抗蚀剂50。因此，这些部分不会变得不溶于显影剂，并且可用该显影剂去除。
[0233]
在这个示例中，从粘结区域26选择性去除固体或凝胶保护涂层20的部分可涉及将这些部分暴露于负性光致抗蚀剂50的显影剂。在这些示例中，保护涂层20可以可溶于负性
光致抗蚀剂50的显影剂中。这样，负性光致抗蚀剂50的可溶部分和保护涂层20的在负性光致抗蚀剂50的可溶性部分下面的部分可以与显影剂一起被去除。相反，不溶性负性光致抗蚀剂50'保护保护涂层20的下面部分不受显影剂影响，并且因此保护涂层20的这些部分保持完整。所得图案化结构40f示于图6f(其中不溶性负性光致抗蚀剂50'处于适当位置)和图6g(在去除不溶性负性光致抗蚀剂50'之后)中。
[0234]
然后可使用去除剂将不溶性负性光致抗蚀剂50'剥离。保护涂层20不溶于去除剂，并且因此保持至少基本上完整。用于不溶性负性光致抗蚀剂的合适的去除剂包括二甲基亚砜(dmso)、丙酮或基于nmp(n-甲基-2-吡咯烷酮)的剥离剂。可以使用去除剂中的任何去除剂，只要保护涂层20不溶于该去除剂中即可。
[0235]
如图6g所示，该剥离过程去除至少95％的不溶性负性光致抗蚀剂50'并且因此暴露下面的保护涂层20。所得图案化结构40f包括涂覆有保护涂层20的图案化区域38(以及因此活性区域32)，而粘结区域26没有保护涂层20。
[0236]
图案化结构40f可在粘结区域26处接合至另一图案化结构40f或盖。可使用任何合适的粘结技术诸如激光粘结、扩散粘结、阳极粘结、共晶粘结、等离子体活化粘结、玻璃料粘结或本领域已知的其它方法将两个图案化结构40f或图案化结构40f和盖粘结在一起。在示例中，可以使用间隔层。保护涂层20的存在可以在粘结过程期间保护任何下面的表面化学物质。
[0237]
如果使用非图案化结构代替图6a至图6g中所示的图案化结构，则这些方法将导致泳道30(例如，以类似于凹入部22的方式在透明基底16'中形成)涂覆有聚合物水凝胶34和保护涂层20，而粘结区域26没有聚合物水凝胶34和保护涂层20。然后可将非图案化结构在粘结区域26处粘结到其它非图案化结构或盖。所形成的粘结可以是化学粘结或机械粘结(例如，使用紧固件等)。
[0238]
虽然在图6a至图6g中未示出，但这种方法还包括将引物36a、36b附接至聚合物水凝胶34。在一些示例中，引物36a、36b(在图6a至图6g中未示出)可预接枝到聚合物水凝胶34，因此当施加聚合物水凝胶34时将被施加到基底。在其它示例中，引物36a、36b可在沉积并抛光聚合物水凝胶34之后但在施加保护涂层20之前接枝(例如，在图6c处)。在另外的其它示例中，引物36a、36b可在施加保护涂层20并将图案化结构40f粘结到盖(未示出)或另一图案化结构40f之后接枝。在这些示例中，将在接枝之前用水去除保护涂层20。水和接枝试剂可以使用流通过程引入。
[0239]
图7a至图7e描绘了该方法的又一示例。这个示例用图案化结构执行，而不用非图案化结构执行。在这个示例中，在施加水溶性保护涂料溶液之前，该方法进一步包括通过在基底上方施加金属层42来形成图案化结构；在金属层42上方施加光致抗蚀剂46；图案化光致抗蚀剂46以产生限定凹入部图案的不溶性光致抗蚀剂46'；根据该凹入部图案蚀刻该金属层42的部分和该基底的下面部分，以在该基底中形成凹入部22；去除不溶性光致抗蚀剂46'；以及将聚合物水凝胶34施加在凹入部22中和该金属层42的剩余部分上方。现在将描述这些过程中的每一过程。
[0240]
在图7a中，基底是单层基座载体14。在这个示例中，单层基座载体14未被图案化。
[0241]
在这种示例性方法中，金属层42可以施加到单个基座载体14。用于金属层42的合适金属的示例包括铝、铜、金等。在一些示例中，金属可以是至少基本上纯的(《99％纯)。金
属层42可以使用任何合适的沉积技术来沉积。
[0242]
在这种示例性方法中，可以将光致抗蚀剂46施加到金属层42。光致抗蚀剂46可以是负性光致抗蚀剂或正性光致抗蚀剂。在这种示例中，可施加负性或正性光致抗蚀剂并使其显影以产生凹入部图案54，如图7a中所示。从顶视图来看，凹入部图案54限定了每个凹入部22的x-y位置和要横跨基底形成的间隙区域24，并且还限定了要横跨基底形成的每个凹入部22的直径或长度和宽度。在这个示例中，使光致抗蚀剂46的覆盖期望粘结区域26和期望间隙区域24的部分显影，以形成不溶性光致抗蚀剂46'。同样在这个示例中，使光致抗蚀剂46的覆盖期望凹入部22的部分显影以可溶于显影剂中。取决于所使用的光致抗蚀剂46的类型，可使用光掩模来将光(例如，紫外光)引导到适当部分。当使用负性光致抗蚀剂时，光被朝向期望粘结区域26和期望间隙区域24引导以产生不溶性光致抗蚀剂46'，并且被从期望凹入部区域阻止以产生可溶性光致抗蚀剂。当使用正性光致抗蚀剂时，光被朝向期望凹入部区域引导以产生可溶性光致抗蚀剂，并且被从期望粘结区域26和期望间隙区域24阻挡以产生不溶性光致抗蚀剂46'。
[0243]
在暴露于光之后，光致抗蚀剂46的可溶于显影剂中的部分暴露于显影剂，且因此被去除。取决于所使用的光致抗蚀剂46，可使用本文所公开的示例性显影剂中的任何示例性显影剂。图7a描绘了限定凹入部图案54的不溶性光致抗蚀剂46'。
[0244]
该方法然后涉及根据凹入部图案54蚀刻金属层42的部分和单层基座载体14的下面部分，以在单层基座载体14中形成凹入部22。所执行的蚀刻将取决于用于金属层42和单层基座载体14的材料。作为一个示例，可以用bcl3+cl2执行反应离子蚀刻以去除铝金属层42的部分，并且用sf6和sf6/ar等离子体执行反应离子蚀刻以去除硼硅酸盐玻璃基座载体14的部分。作为另一个示例，可以用窄间隙氢等离子体执行干法蚀刻以去除铜金属层42的部分，并且用c4f8执行干法蚀刻以去除熔融二氧化硅基座载体14的部分。如图7b所示，穿过金属层42的厚度并且穿过基座载体14的厚度的一部分执行蚀刻。
[0245]
然后该方法涉及去除不溶性光致抗蚀剂46'。不可溶光致抗蚀剂46'可使用任何合适的去除剂来剥离。当暴露于去除剂时，基座载体14中的金属层42和凹入部22保持至少基本上完整。
[0246]
在去除不溶性光致抗蚀剂46'之前或之后，可使用硅烷化或等离子体灰化活化凹入部22以产生可与聚合物水凝胶34反应的表面基团。在活化之后，可将聚合物水凝胶34施加在凹入部22中和金属层42的剩余部分上方。不溶性光致抗蚀剂46'的去除和聚合物水凝胶34的施加产生图案化结构40，如图7c所示。
[0247]
这种示例性方法然后涉及施加并干燥水溶性保护涂料溶液以在图案化区域38和粘结区域26上方形成保护涂层20。如图7d所示，将水溶性保护涂料溶液施加在聚合物水凝胶34上方，既在凹入部22中，又在间隙区域24和粘结区域26上。在这些示例中，保护涂层20至少95％可溶于水，并且还至少95％不溶于用于去除剩余金属层42的金属去除剂。如参照图2b所述，可施加并干燥水溶性保护涂料溶液。图7d示出所得保护涂层20。
[0248]
在这种示例性方法中，从粘结区域26选择性地去除固体或凝胶保护涂层20的部分涉及使用去除剂剥离金属层42，其中保护涂层20不溶于该去除剂。作为示例，可使用碱溶液(例如，氢氧化钾(koh)、氢氧化钠(naoh)或四甲基氢氧化铵(tmah))剥离铝金属层，可使用fecl3剥离铜金属层，且可使用碘与碘化钾的组合剥离金金属层。如图7e所示，该剥离过程
去除i)至少95％的金属层42、ii)其上的聚合物水凝胶34、和iii)其上的保护涂层20。保护涂层20的其它部分(不覆盖金属层42)在图案化区域38上方保持完整，因为它不溶于去除剂。所得图案化结构40g包括涂覆有保护涂层20的图案化区域38(以及因此活性区域32)，而粘结区域26没有保护涂层20。在这个示例中，间隙区域24也没有保护涂层20。
[0249]
图案化结构40g可在粘结区域26处接合至另一图案化结构40g或盖。可使用任何合适的粘结技术诸如激光粘结、扩散粘结、阳极粘结、共晶粘结、等离子体活化粘结、玻璃料粘结或本领域已知的其它方法将两个图案化结构40g或图案化结构40g和盖粘结在一起。在示例中，可以使用间隔层。保护涂层20的存在可以在粘结过程期间保护任何下面的表面化学物质。
[0250]
虽然在图7a至图7e中未示出，但这种方法还包括将引物36a、36b附接至聚合物水凝胶34。在一些示例中，引物36a、36b(在图7a至图7e中未示出)可预接枝到聚合物水凝胶34，因此当施加聚合物水凝胶34时将被施加到基底。在其它示例中，引物36a、36b可在沉积并抛光聚合物水凝胶34之后但在施加保护涂层20之前接枝(例如，在图7c处)。在另外的其它示例中，引物36a、36b可在施加保护涂层20并将图案化结构40g粘结到盖(未示出)或另一图案化结构40g之后接枝。在这些示例中，将在接枝之前用水去除保护涂层20。水和接枝试剂可以使用流通过程引入。
[0251]
又一示例性方法在图8a至图8c中描绘。如图8a所示，基板是单层基座载体14，其中凹入部22限定在该单层基座载体14的一个表面中。凹入部22可经由蚀刻、压印、光刻或另一合适技术来限定。虽然描绘了单层基座载体14，但是应当理解的是，这些示例性方法可以用多层结构18来执行，其中凹入部22被限定在最外层16中(参见图1b)。
[0252]
在这种示例性方法中，在施加聚合物水凝胶34或水溶性保护涂料溶液之前，该方法包括在粘结区域26上方施加疏水层56以形成疏水粘结区域26'。这在图8b中示出。疏水层56的示例可以选自由以下项组成的组：氟化聚合物、全氟化聚合物、硅聚合物，以及它们的混合物。作为具体示例，疏水层56可以包含无定形含氟聚合物(其可商购获得的示例包括得自agc chemicals的系列中的那些，其具有以下末端官能团之一：a型：-cooh；m型：-conh-si(or)n；或s型：-cf3)、聚四氟乙烯(其可商购获得的示例为得自chemours的)、聚对二甲苯、氟化烃、氟丙烯酸共聚物(其可商购获得的示例包括得自cytonix的)。
[0253]
疏水层56可以使用任何合适的选择性沉积技术沉积在粘结区域26上方。一些具体示例包括丝网印刷、喷墨印刷、微接触印刷或通过掩模的喷涂。在其它示例中，光致抗蚀剂46(在图8a至图8c中未示出)可在整个基座载体14上显影且然后经干法蚀刻以暴露粘结区域26。在这些示例中，不溶性光致抗蚀剂46'(在图8a至图8c中也未示出)可以在疏水层56沉积期间保留在凹入部22和间隙区域24上方的适当位置，并且可以在形成疏水粘结区域26'之后被去除。在另外的其它示例中，疏水层56可以沉积在整个基座载体14上，并且然后部分可以暴露于激光照射以从凹入部22和间隙区域24去除疏水层56。
[0254]
一旦形成疏水粘结区域26'，就可使用硅烷化或等离子体灰化活化基座载体14或多层结构18的最外层16的暴露部分，以产生可与聚合物水凝胶34反应的表面基团。在活化后，可使用任何合适的沉积技术将聚合物水凝胶34施加到基础载体14或多层结构18的最外
层16上方。聚合物水凝胶34被疏水粘结区域26'排斥，并且因此不应施加到这个区域26'。因此，聚合物水凝胶34位于凹入部22中和间隙区域24上方。然后可以例如使用抛光工艺去除间隙区域24上方的聚合物水凝胶34。疏水粘结区域26'在抛光后保持至少基本上完整。所得图案化结构40在图8b中示出。
[0255]
该方法然后包括在图案化结构40的图案化区域38上方施加水溶性保护涂料溶液。本文所公开的水溶性保护涂料溶液的任何示例均可用于这个示例中。可以使用浸涂、泡涂、旋涂、喷涂、超声喷涂、刮刀涂布、气溶胶印刷或喷墨印刷来施加水溶性保护涂料溶液。
[0256]
在这个示例中，水溶性保护涂料溶液被疏水性粘结区域26'排斥。因此，在将水溶性保护涂料溶液施加到图案化区域38上方之后，图案化结构的疏水粘结区域26'保持暴露。然后如本文所述干燥水溶性保护涂料溶液以在图案化区域38上方但不在疏水粘结区域26'上方形成保护涂层20。图8c示出了所得的保护涂层20和图案化结构40h。
[0257]
图案化结构40h可在疏水粘结区域26'处粘结到另一图案化结构40h或盖。可使用任何合适的粘结技术诸如激光粘结、扩散粘结、阳极粘结、共晶粘结、等离子体活化粘结、玻璃料粘结或本领域已知的其它方法将两个图案化结构40h或图案化结构40h和盖粘结在一起。在示例中，可以使用间隔层。保护涂层20的存在可以在粘结过程期间保护任何下面的表面化学物质。
[0258]
如果使用非图案化结构代替图8a至图8c中所示的图案化结构，则这些方法将导致泳道30涂覆有聚合物水凝胶34和保护涂层20，并且粘结区域26涂覆有疏水层56但不涂覆有聚合物水凝胶34或保护涂层20。然后可以在疏水粘结区域26'处将非图案化结构粘结到其它非图案化结构或盖。所形成的粘结可以是化学粘结或机械粘结(例如，使用紧固件等)。
[0259]
虽然在图8a至图8c中未示出，但这种方法还包括将引物36a、36b附接至聚合物水凝胶34。在一些示例中，引物36a、36b(在图8a至图8c中未示出)可预接枝到聚合物水凝胶34，因此当施加聚合物水凝胶34时将被施加到基底。在其它示例中，引物36a、36b可在沉积并抛光聚合物水凝胶34之后但在施加保护涂层20之前接枝(例如，在图8b处)。在另外的其它示例中，引物36a、36b可在施加保护涂层20并将图案化结构40h粘结到盖(未示出)或另一图案化结构40h之后接枝。在这些示例中，将在接枝之前用水去除保护涂层20。水和接枝试剂可以使用流通过程引入。
[0260]
图9a至图9i描绘了该方法的又一示例。这种示例性方法在基底表面上产生多个官能化垫28(参见图9i)。这种方法通常涉及在透明基座载体14'上图案化金属层42以限定i)由透明基座载体14'的第一间隙区域62a分隔的金属柱42'和ii)透明基座载体14'的粘结区域26(图9c)；在第一间隙区域62a和粘结区域26上方产生不溶性负性光致抗蚀剂50'(图9f)；蚀刻金属柱42'以暴露透明基座载体14'的第二间隙区域62b(图9g)；在不溶性光致抗蚀剂50'和第二间隙区域62b上方施加聚合物水凝胶34(图9h)；在聚合物水凝胶34上方施加水溶性保护涂料溶液(图9h)；干燥该水溶性保护涂料溶液以在该聚合物水凝胶34上方形成固体涂层或凝胶涂层(保护涂层20)；以及剥离不溶性负性光致抗蚀剂50'以暴露经涂覆的官能化垫28、粘结区域26和第一间隙区域62a(其为间隙区域24)(图9i)。现在将描述这些过程中的每一过程。
[0261]
在图9a中，基底是透明基座载体14'。在这个示例中，透明基座载体14'未被图案化并且对背面紫外光暴露中使用的紫外线波长是透明的。作为一个示例，透明基座载体14'可
以是玻璃。
[0262]
在这种示例性方法中，金属层42可以施加到透明基座载体14'。用于金属层42的合适金属的示例包括铝、铜、金等。在一些示例中，金属可以是至少基本上纯的(《99％纯)。金属层42可以使用任何合适的沉积技术来沉积。
[0263]
在这种示例性方法中，可以在金属层42上方施加树脂层58。树脂层58可以是能够例如经由纳米压印光刻用垫图案60图案化的任何树脂。从顶视图来看，垫图案60限定了要跨基底形成的每个官能化垫28和间隙区域24的x-y位置，并且还限定了要跨基底形成的每个官能化垫28的直径或长度和宽度。
[0264]
如图9a所示，压印树脂层58以形成垫图案60。垫图案60包括与将形成官能化垫28的区域对应的凸起区域64，以及与将形成间隙区域24和粘结区域26的区域对应的下部区域66(相对于凸起区域64)。可以使用任何合适的压印技术。在一个示例中，当树脂层58是软的时，将工作印模压入该树脂层中，这在树脂层58中产生具有工作印模特征的印记。然后可以在工作印模留在原位的情况下将树脂层50固化。固化后，释放工作印模。在这种示例性方法中，工作印模并未压穿树脂层58的整个深度，因此下面的金属层42在压印之后没有暴露(如图9a所示)。
[0265]
然后选择性地蚀刻树脂层58以暴露金属层42的部分。这在图9b中示出。树脂层58的任何暴露区域可在此过程期间被蚀刻。由于树脂层58的下部区域66比凸起区域64更薄，所以下部区域66处的树脂层58将被蚀刻掉。可以继续蚀刻直到暴露出下部区域66下面的金属层42，并且凸起区域64处的树脂层58保留。金属层42(在下部区域66下面)可充当蚀刻停止件。树脂层58的蚀刻可以涉及干法蚀刻过程，诸如各向异性氧等离子体蚀刻，或者用90％ cf4和10％ o2等离子体的混合物蚀刻。
[0266]
然后使用树脂层58的剩余凸起区域64图案化金属层42。金属干法蚀刻工艺可用于蚀刻掉未被树脂层58的凸起区域64覆盖的金属。在一个示例中，可使用基于氯的等离子体(例如，bcl3+cl2)来蚀刻金属层42。透明基座载体14'可以充当蚀刻停止件。如图9c所示，这种蚀刻工艺导致金属柱42'的形成，该金属柱由透明基座载体14'的第一间隙区域62a分隔。这种工艺还限定粘结区域26。
[0267]
然后可以选择性地蚀刻树脂层58的凸起区域64以暴露金属柱42'。可以继续进行蚀刻，直到凸起区域64被去除并且金属柱42'被暴露。这在图9d中示出。金属柱42'可充当蚀刻停止件。凸起区域64的蚀刻可以涉及干法蚀刻过程，诸如各向异性氧等离子体蚀刻，或者用90％ cf4和10％ o2等离子体的混合物蚀刻。这种蚀刻工艺也可以不影响透明基座载体14'的暴露部分。
[0268]
如图9e和图9f所示，这种方法还涉及在第一间隙区域62a和粘结区域26上方产生不溶性负性光致抗蚀剂50'。在示例中，产生不溶性负性光致抗蚀剂50'涉及在金属柱42'、第一间隙区域62a和粘结区域26上方施加负性光致抗蚀剂50(如图9e中所示)；通过透明基座载体14'使负性光致抗蚀剂50暴露于光52，由此负性光致抗蚀剂50的覆盖第一间隙区域62a和粘结区域26的部分限定不溶性负性光致抗蚀剂50'，并且负性光致抗蚀剂50的覆盖金属柱42'的部分变得可溶(如图9f所示)；以及去除负性光致抗蚀剂50的可溶部分(如图9f所示)。
[0269]
可使用本文所阐述的负性光致抗蚀剂50的任何示例。可以使用本文所阐述的用于
负性光致抗蚀剂50的沉积技术的任何示例。
[0270]
在这个示例中，期望不溶性负性光致抗蚀剂50保留在第一间隙区域62a和粘结区域26上，并且被从金属柱42'去除。因此，在图9f所示的示例中，可以引导光52通过透明基座载体14'。透明基座载体14'上的负性光致抗蚀剂50将暴露于光52，并且将变得不可溶。金属柱42'阻挡透射通过透明基座载体14'的光52的至少75％，从而至少基本上防止光52到达定位在金属柱42'上方的负性光致抗蚀剂50。因此，这些部分不会变得不溶于显影剂，并且可用该显影剂去除。
[0271]
然后可以用湿法蚀刻工艺去除金属柱42'。作为示例，可在酸性或碱性条件下去除铝金属柱42'，可使用fecl3去除铜金属柱42'，可在碘和碘化物溶液中去除铜、金或银金属柱42'，并且可使用h2o2去除钛金属柱42'。在这些示例中，透明基座载体14'充当金属柱蚀刻过程的蚀刻停止层。金属柱42'的去除暴露透明基座载体14'的第二间隙区域62b。如图9g中所示，当去除金属柱42'时，不溶性负性光致抗蚀剂50'保持至少基本上完整。
[0272]
然后可使用硅烷化或等离子体灰化活化第二间隙区域62b以产生可与聚合物水凝胶34反应的表面基团。在活化后，可将聚合物水凝胶34施加在第二间隙区域62b上方和不溶性负性光致抗蚀剂50'上方。施加在第二间隙区域62b上方的聚合物水凝胶34形成官能化垫28。这在图9h中示出。
[0273]
这种示例性方法然后涉及施加并干燥水溶性保护涂料溶液以在聚合物水凝胶34上方形成保护涂层20。这还在图9h中示出。如图9h所示，将水溶性保护涂料溶液施加在聚合物水凝胶34上方，因此也施加在第二间隙区域62b上方和不溶性负性光致抗蚀剂50'上方。在这些示例中，保护涂层20至少95％可溶于水，并且还至少95％不溶于用于去除不溶性负性光致抗蚀剂50'的去除剂。如参照图2b所述，可施加并干燥水溶性保护涂料溶液。
[0274]
然后可将不溶性负性光致抗蚀剂50'剥离以暴露涂覆有保护涂层20的官能化垫28、粘结区域26和第一间隙区域62a(其为间隙区域24)。然后可使用去除剂将不溶性负性光致抗蚀剂50'剥离。用于不溶性负性光致抗蚀剂50'的合适的去除剂包括二甲基亚砜(dmso)、丙酮或基于nmp(n-甲基-2-吡咯烷酮)的剥离剂。可以使用去除剂中的任何去除剂，只要保护涂层20不溶于该去除剂中即可。
[0275]
如图9i所示，剥离工艺去除了至少95％的不溶性负性光致抗蚀剂50'，以及聚合物水凝胶34和保护涂层20的覆盖不溶性负性光致抗蚀剂50'的部分。保护涂层20不溶于去除剂，因此保护涂层20的覆盖官能化垫28的部分保持至少基本上完整。所得图案化结构40i包括涂覆有保护涂层20的官能化垫28(在这个示例中为活性区域)，而粘结区域26没有保护涂层20。
[0276]
图案化结构40i可在粘结区域26处接合至另一图案化结构40i或盖。可使用任何合适的粘结技术诸如激光粘结、扩散粘结、阳极粘结、共晶粘结、等离子体活化粘结、玻璃料粘结或本领域已知的其它方法将两个图案化结构40i或图案化结构40i和盖粘结在一起。在示例中，可以使用间隔层。保护涂层20的存在可以在粘结过程期间保护任何下面的表面化学物质。
[0277]
虽然在图9a至图9i中未示出，但这种方法还包括将引物36a、36b附接至聚合物水凝胶34。在一些示例中，引物36a、36b(在图9a至图9i中未示出)可预接枝到聚合物水凝胶34，因此当施加聚合物水凝胶34时将被施加到基底。在其它示例中，引物36a、36b可在沉积
聚合物水凝胶34之后但在施加保护涂层20之前接枝(例如，在图9h处)。在另外的其它示例中，引物36a、36b可在施加保护涂层20并将图案化结构40i粘结到盖(未示出)或另一图案化结构40i之后接枝。
[0278]
在这个示例中，图案化结构40i(以及因此包括图案化结构40i的流通池10)包括基底(例如，14或18)、在基底上并且通过间隙区域24彼此隔离的多个官能化垫28，其中多个官能化垫28中的每个官能化垫包括聚合物水凝胶34和附接到聚合物水凝胶34的引物36a、36b，以及在多个官能化垫28上方并且不在间隙区域24上方的保护涂层20。
[0279]
贯穿参照图2系列至图9系列示出和描述的方法，应当理解的是，施加水溶性保护涂料溶液以产生涂层20。然而，应当理解的是，水溶性保护涂料溶液也可以与其它涂料溶液一起施加，包括与聚合物水凝胶34、抛光溶液、接枝溶液、洗涤缓冲液等一起施加。这将有效地防止任何干燥阶段化相关的聚合物水凝胶34降解。
[0280]
保护涂层和其它活性材料沉积方法
[0281]
本文所公开的方法的其它示例可用于以高精度选择性地施加保护涂层20或其它活性区域材料，诸如聚合物水凝胶34(具有或不具有接枝到其上的引物36a、36b)。例如，材料可以以宽度范围从约300μm至约1mm的线进行分配。分配线的精度使得这种方法对于将聚合物水凝胶34(具有或不具有接枝到其上的引物36a、36b)或水溶性保护涂料溶液分配到基底的泳道30中是特别期望的。这些泳道30可以用凹入部22或官能化垫28来图案化，或者它们可以是非图案化的。作为另一示例，材料可以作为直径范围为约0.5mm至约2mm的点来分配。分配点的精度使得这种方法对于在基准点上分配水溶性保护涂料溶液，或在较大的凹入部22中分配聚合物水凝胶34(具有或不具有接枝到其上的引物36a、36b)和/或水溶性保护涂料溶液，或分配聚合物水凝胶34(具有或不具有接枝到其上的引物36a、36b)以形成较大的官能化垫28，或在较大的官能化垫28上分配水溶性保护涂料溶液是特别期望的。该材料也可以以弧形状分配。线、点和/或弧的组合也可用于产生分层形状。
[0282]
在这个示例性方法期间，粘结区域26保持没有活性区域材料和/或保护涂层20，并且因此该方法可以减少材料浪费。另外，可能希望防止保护涂层20沉积在粘结区域26上，因为它可能干扰实现有效粘结。
[0283]
在这种示例性方法中使用的工具是图10中示意性示出的精密台架工具68。虽然未示出，但是应当理解的是，精密台架工具68包括控制器，该控制器响应于用户输入或预编程的指令来控制工具68的部件。
[0284]
工具68可包括承载托盘70，以支撑具有限定在其中或限定在其上的特征(例如，泳道30、凹入部22、基准点等)的单层基座载体14或多层结构18。如本文所述，特征可压印、蚀刻或以其它方式制造于基座14或结构18中的最外表面处。另选地，该特征可以由另一种材料(例如，一个或多个间隔层)限定，该另一种材料定位在至少基本上平坦的单层基座载体14或多层结构18的最外表面上。
[0285]
精密台架工具68还包括台架72，该台架可相对于承载托盘70的xy平面沿x方向和y方向移动。台架72可以在x方向和y方向上移动附接到其的任何部件。
[0286]
与台架72附接的是具有喷嘴76的泵74，该泵可以精确的体积流量分配流体(诸如包括聚合物水凝胶34(预接枝或未预接枝)和/或水溶性保护涂料溶液的混合物)的体积。体积流量的范围可为约0.15μl/s至约20μl/s。在一个示例中，体积流量可以是2μl/s。在另一
示例中，体积流量范围为约0.16μl/s至约5μl/s。
[0287]
可使用任何合适的泵74和喷嘴76。
[0288]
在一个示例中，泵74是螺杆泵。一些泵(诸如基于压力的泵)可能较不合乎需要，因为它们缺乏分配速率且它们对所分配材料的厚度实现极少控制或不实现控制。这些泵可能导致在x方向和y方向上的不受控制的回流(不期望的扩散)，这不允许精确分配。螺杆泵有助于将分配材料的厚度保持处于或低于10μm。在一些示例中，两个图案化或非图案化结构之间的流动通道12的深度的范围可为约75μm至约100μm。在这些示例中，螺杆泵可用于在这些结构中的每个结构上产生多层分配材料，使得相应结构上的总厚范围从小于37.5μm到小于50μm(使得分配材料不完全填充流动通道12)。
[0289]
在一个示例中，喷嘴76是金属喷嘴。金属喷嘴可能是特别期望的，这部分地是因为金属喷嘴比塑料喷嘴更不容易受到压力累积以及由于压力累积导致的喷嘴膨胀的影响。喷嘴膨胀可改变气隙ag，这可有害地影响被分配的材料的弯液面，这可导致不期望的扩散。喷嘴76的形状还可以帮助减少压力累积问题。例如，锥形喷嘴比圆柱形喷嘴更不易受压力累积的影响。在内部上和/或外部上涂覆有疏水层的金属喷嘴也可能是期望的，以帮助防止堵塞。任何合适的疏水材料都可用作涂层。一些经疏水涂覆的金属喷嘴可商购获得。
[0290]
喷嘴76的一个具体示例是尖端直径为1mm或更小的不锈钢锥形喷嘴。喷嘴76的规格可影响所分配材料的线保真度。在本文所公开的示例中，喷嘴规格的范围为约17至约30。例如，17号喷嘴可产生1.2mm的线宽，并且30号喷嘴可产生300μm的线宽。
[0291]
在该方法期间，喷嘴76可以通过台架72(其由控制器操作)在x方向和/或y方向上移动，并且也可以通过控制器控制在z方向上移动。高度传感器(未示出)可安装到台架72，以便沿竖直取向的z轴测量基底的位置，以便确定适当的分配高度。分配高度对应于喷嘴76的尖端与基底(例如，载体14或结构18)的表面之间的气隙ag。控制喷嘴76在z方向上的位置使得能够实现特定的气隙ag。本发明人已经发现，控制气隙ag有助于实现精确分配的材料。例如，如果气隙ag太大，则可能无法实现连续沉积，并且喷嘴76可能产生不与基底接触的液滴，这些液滴自发地脱落。在大的气隙ag的情况下也可能发生不受控制的扩散，但是这取决于流速高到足以在大的气隙ag处维持弯液面。这是不期望的，因为材料可能扩散到例如相邻泳道30中、扩散到粘结区域26上等。为了精确地分配到具有本文所公开的尺寸的泳道30中，气隙ag的范围从大于0μm至约100μm。在其它示例中，气隙ag的范围从约45μm至约85μm、从约50μm至约70μm等。在一个具体示例中，气隙ag为约65μm。
[0292]
在该方法期间，可以控制台架72的速度。在示例中，可以使用从约75mm/s至约350mm/s的线性台架速度范围。
[0293]
相机78也附接至台架72。相机78的示例是机器视觉相机。相机78可被控制(例如，通过控制器，未示出)以辨识载体14或结构18上期望分配的位置。载体14或结构18可包括基准点以帮助位置辨识。
[0294]
使用精密台架工具68的方法的示例包括相对于精密分配工具68的喷嘴76定位其中限定有特征(例如，泳道30)的基底(例如，载体14或结构18)，使得基底的表面与喷嘴68的表面之间的气隙ag的范围从大于0μm至约100μm；以及从喷嘴76以范围为约0.15μl/s至约20μl/s的流量将i)水凝胶水溶液(包括聚合物水凝胶34)、ii)预接枝的水凝胶水溶液(包括预接枝的聚合物水凝胶34)或iii)水溶性保护涂料溶液分配到特征中，由此围绕特征的基底
的表面上保持没有i)水凝胶水溶液、ii)预接枝的水凝胶水溶液或iii)水溶性保护涂料溶液。
[0295]
作为一个示例，特征可以是非图案化的或在凹入部22或官能化垫28内图案化的泳道30，并且围绕特征的基底的表面可以是粘结区域26。作为另一示例，特征可以是基准点，并且围绕特征的基底的表面可以是围绕基准点的间隙区域。作为又一示例，特征可以是直径为150μm或更大的凹入部22，并且围绕特征的基底的表面可以是围绕凹入部22的间隙区域24。
[0296]
为了将流体图案分配到保持在承载托盘70中的基底(例如，载体14或结构18)上，控制器首先确定基底在基底通常所在的水平取向的xy平面中的位置和取向。相机78可扫描基底且通过沿着跨控制器已知的参考基准点的预编程位置移动的路径行进而捕获设置在基底的顶表面上的参考基准点的视觉图像。使用捕获的视觉图像，控制器可以确定基底及其特征在xy平面中的实际位置和取向。高度传感器测量基底沿竖直取向的z轴的位置，以确定适当的气隙ag。然后控制器操作台架72以沿着x轴和y轴移动喷嘴76，直到施加器在xy平面中适当地定位在定位于下方的基底的期望特征上方。然后沿着z轴降低喷嘴76，直到喷嘴尖端相对于基板表面定位在适当的分配高度处，从而获得适当的气隙ag。泵74可与台架72一起在x方向、y方向和/或z方向上操作，以分配所需图案。泵74和台架72的协调和相对速率有助于分配的涂料的图案保真度。在完成分配时，喷嘴76然后沿z轴向上返回升起并移动到结束位置、浸泡位置或用于附加分配的另一特征。
[0297]
可以例如通过加温、加热、蒸发、真空暴露、对流干燥等来干燥所分配的材料。
[0298]
可使用精密台架工具68和本文所述的分配参数来分配本文所公开的流体中的任何流体，以便实现高精度的线、弧或点以及减少浪费的材料。在一个示例中，执行分配以在基底特征中或基底特征上形成厚度为约10μm或更小的i)水凝胶水溶液、ii)预接枝的水凝胶水溶液、或iii)水溶性保护涂料溶液的层。
[0299]
这种方法以高精度产生所分配材料的线、弧或点。这种方法还可用于组合线和/或弧和/或点以形成分层形状，诸如填充为矩形、圆形或更复杂的几何形状。当用于将水溶性保护涂料溶液或聚合物水凝胶24(预接枝或未预接枝的)沉积到在凹入部22或官能化垫28内未图案化的泳道30中时，所沉积的溶液在泳道30内形成不向外延伸到周围粘结区域26上的精确线的分层形状。
[0300]
这种示例性方法还可涉及在分配之前和之后将喷嘴76保持在水中。水可位于贮存器中，该贮存器在分配步骤之间为喷嘴76提供浸泡位置。这对于保持不锈钢锥形喷嘴的健康是特别期望的，因为它有助于防止堵塞。当分配当暴露于空气时可能在喷嘴76中变干并引起堵塞的聚合物溶液时，浸泡也可能是期望的。
[0301]
当使用精密台架工具68分配保护涂层20时，应当理解的是，聚合物水凝胶34也可以使用精密台架工具68施加，或者可以通过使用其它施加技术施加。例如，可使用任何合适的沉积技术将聚合物水凝胶34沉积在非图案化泳道30中。对于另一示例，可使用任何合适的沉积技术将聚合物水凝胶34沉积在图案化泳道30中，随后进行抛光以从间隙区域24去除水凝胶34。
[0302]
为了进一步说明本公开，本文给出了实施例。应当理解，提供这些实施例是出于说明目的，而不应理解为限制本公开的范围。
[0303]
非限制性工作实施例
[0304]
实施例1
[0305]
使用类似于图4a至图4e中所示的方法将ir(可得自巴斯夫公司的聚乙烯醇/聚乙二醇接枝共聚物)施加到其中蚀刻有泳道的非图案化载玻片上。这种方法不施加活性区域材料中的任何活性区域材料，而是经执行以证明光致抗蚀剂对于选择性施加保护涂层的有效性。
[0306]
首先，将负性光致抗蚀剂(例如，nr9-1500p、nr9-1500py、nr9-1000p、nr9-1000py)施加至整个非图案化载玻片，包括泳道中，并且将围绕泳道的粘结区域暴露于uv光以在粘结区域上产生不溶性部分。将非图案化载玻片暴露于显影剂(例如，rd6)，该显影剂从泳道去除可溶性负性光致抗蚀剂。
[0307]
接着，将包含5重量％的ir和5重量％的乙醇的水溶液旋涂到非图案化载玻片上。水溶液涂覆泳道和在粘结区域上的不溶性负性光致抗蚀剂上。将水溶液在范围为约40℃至约60℃的温度下干燥以执行保护性涂覆。
[0308]
最后，将其上涂覆有各种材料的非图案化载玻片暴露于丙酮，超声处理1分钟，然后暴露于新鲜丙酮，超声处理4分钟。选择丙酮是因为它是用于不溶性负性光致抗蚀剂的剥离剂，并且因为保护涂层不溶于其中。
[0309]
图11示出了在不溶性负性光致抗蚀剂剥离之后非图案化载玻片的一部分的照片的黑白再现。如所描绘的，保护涂层存在于泳道中，并且不溶性负性光致抗蚀剂和已经沉积的保护涂层都不存在于粘结区域上。
[0310]
实施例2
[0311]
使用类似于参照图10所述的方法将预接枝有p5引物和p7引物的pazam施加在玻璃晶片上方的图案化纳米压印光刻树脂的泳道中。泳道的尺寸为4.5mm宽和120mm长。预接枝的pazam以0.3重量％存在于水溶液中。
[0312]
精密台架工具包括螺杆泵和具有17号尖端的锥形不锈钢喷嘴。气隙设定为约65μm，并且流量设定为2μl/s。
[0313]
将预接枝的pazam沉积在基底的每个泳道中，并使其干燥。
[0314]
执行基于杂交的cfr质量控制测试。cfr质量控制测试利用具有p5/p7引物的互补序列的经calfluor red(红色染料)标记的寡核苷酸。引入cfr引物，与表面上的p5/p7引物杂交，并洗掉过量的cfr引物。通过荧光检测测量附着的染料浓度。
[0315]
图12示出了质量控制测试之后的图案化基底的灰度荧光图像。黑色泳道指示高荧光强度，并且白色周围区域指示低荧光强度。这些结果证明cfr引物与泳道中预接枝的pazam杂交。这些结果还证明没有cfr引物与粘结区域杂交，因为这些区域缺少用于引物杂交的预接枝的pazam。
[0316]
实施例3
[0317]
使用类似于参照图10所述的方法将ir(可得自巴斯夫公司的聚乙烯醇/聚乙二醇接枝共聚物)施加在玻璃晶片上的图案化纳米压印光刻树脂的泳道的部分中。泳道涂覆有pazam，该pazam具有接枝到其的经荧光标记的寡核苷酸。周围的粘结区域上没有涂覆任何pazam。用15重量％的ir制备水溶液。使用具有螺杆泵和
具有17号尖端的锥形不锈钢喷嘴的精密台架工具将水溶液沉积到泳道中。气隙设定为约65μm，并且流量设定为2μl/s。
[0318]
为了比较，使用具有基于压力的泵和具有17号尖端的塑料锥形喷嘴的比较工具将水溶液沉积到泳道中。气隙为至少200μm。比较工具上的流量无法控制。
[0319]
在分配并干燥水溶液后，使用显微镜拍摄泳道中的一些泳道和周围粘结区域的各部分的荧光图像。图13a描绘了示例性泳道和周围粘结区域，并且图13b和图13c以不同的放大倍数描绘了比较示例性泳道和周围粘结区域。图13a的泳道中的中心黑色部分是保护涂层，该保护涂层降低下面的荧光团的强度。周围的白色部分是其上没有施加保护涂层的泳道的剩余部分。如图13a所示，示例性保护涂层的线保真度是精确的。相反，图13b和图13c中的比较保护涂层不期望地扩展，并且因此线不精确。这可能是由于基于压力的泵，该基于压力的泵使得不能控制所施加的材料的厚度或回流。
[0320]
对于又一比较，尝试丝网印刷和喷墨印刷两者来沉积水溶液。丝网印刷由于所施加的涂层中的网孔堵塞和气泡产生而失败。喷墨印刷由于堵塞的喷嘴和喷射气泡而失败。
[0321]
附加说明
[0322]
应当理解，前述概念和下文更详细讨论的附加概念(假设此类概念不相互矛盾)的所有组合都被设想为是本文所公开的发明主题的一部分。具体地讲，出现在本公开末尾的要求保护的主题的所有组合都被设想为是本文所公开的发明主题的一部分。还应当理解，本文明确采用的也可出现在以引用方式并入的任何公开中的术语应被赋予与本文所公开的特定概念最一致的含义。
[0323]
本说明书通篇提及的“一个示例”、“另一个示例”、“一种示例”等意指结合该示例描述的特定元素(例如，特征、结构和/或特性)包括在本文所述的至少一个示例中，并且可存在于或不存在于其它示例中。此外，应当理解，用于任何示例的所述元素可以任何合适的方式组合在各种示例中，除非上下文另有明确说明。
[0324]
应当理解，本文提供的范围包括规定范围和规定范围内的任何值或子范围，如同此类值或子范围被明确列举一样。例如，约400nm至约1μm(1000nm)的范围应被解释为不仅包括明确列举的约400nm至约1μm的限值，而且包括单个值，诸如约708nm、约945.5nm等，以及子范围，诸如约425nm至约825nm、约550nm至约940nm等。另外，当利用“约”和/或“基本上”来描述值时，它们意在涵盖与该值的微小变化(高达+/-10％)。
[0325]
虽然已经详细描述了若干示例，但是应当理解，可以对所公开的示例进行修改。因此，上述说明应被认为是非限制性的。

技术特征：
1.一种方法，包括：在粘结区域上方和在以下中一者上方施加水溶性保护涂料溶液：i)图案化结构的图案化区域，所述图案化区域包括其中具有至少聚合物水凝胶的凹入部和分隔所述凹入部的间隙区域，或者ii)非图案化结构的泳道区域，所述泳道区域包括其中具有至少所述聚合物水凝胶的泳道；干燥所述水溶性保护涂料溶液以在所述粘结区域上方和在i)所述图案化区域或ii)所述泳道区域中一者上方形成固体涂层或凝胶涂层；以及从所述粘结区域选择性地去除所述固体涂层或所述凝胶涂层的部分，与此同时在i)所述图案化区域或ii)所述泳道区域中一者上方留下所述固体涂层或所述凝胶涂层的其它部分。2.根据权利要求1所述的方法，其中在施加所述水溶性保护涂料溶液之前，所述方法进一步包括：在所述粘结区域上方和在i)所述图案化区域或ii)所述泳道区域中一者上方施加光致抗蚀剂；以及图案化所述光致抗蚀剂以在所述粘结区域上产生不溶性光致抗蚀剂并从i)所述图案化区域或ii)所述泳道区域中一者去除所述光致抗蚀剂。3.根据权利要求2所述的方法，其中：将所述水溶性保护涂料溶液施加到所述不溶性光致抗蚀剂上方；以及从所述粘结区域选择性地去除所述固体涂层或所述凝胶涂层的所述部分涉及在去除剂中剥离所述不溶性光致抗蚀剂，其中所述固体涂层或所述凝胶涂层不溶于所述去除剂。4.根据权利要求3所述的方法，其中：在将所述聚合物水凝胶引入所述凹入部中或所述泳道中之前，施加并图案化所述光致抗蚀剂；并且在施加并图案化所述光致抗蚀剂之后，但在施加所述水溶性保护涂料溶液之前，所述方法进一步包括：将所述聚合物水凝胶沉积在以下中一者上方：i)所述不溶性光致抗蚀剂、所述凹入部和所述间隙区域或ii)所述不溶性光致抗蚀剂和所述泳道；以及从至少所述不溶性光致抗蚀剂中抛光所述聚合物水凝胶。5.根据权利要求1所述的方法，其中在干燥所述水溶性保护涂料溶液之后，所述方法进一步包括:在所述固体涂层或所述凝胶涂层上方施加光致抗蚀剂；以及图案化所述光致抗蚀剂，以从所述固体涂层或所述凝胶涂层的在所述粘结区域上方的所述部分去除所述光致抗蚀剂并在所述固体涂层或所述凝胶涂层的在i)所述图案化区域或ii)所述泳道区域中一者的上方的所述其它部分上方产生不溶性光致抗蚀剂。6.根据权利要求5所述的方法，其中从所述粘结区域选择性地去除所述固体涂层或所述凝胶涂层的所述部分涉及在所述不溶性光致抗蚀剂处于适当位置时将所述部分暴露于干法蚀刻或水冲洗。7.根据权利要求6所述的方法，所述方法进一步包括在去除剂中剥离所述不溶性光致抗蚀剂，其中所述固体涂层或所述凝胶涂层不溶于所述去除剂。
8.根据权利要求1所述的方法，其中：所述图案化结构或所述非图案化结构为多层叠堆，所述多层叠堆包括透明基座载体、在所述透明基座载体上方的图案化掩模层、以及在所述图案化掩模层和所述透明基座载体上方的图案化透明层；所述图案化掩模层的图案对应于所述粘结区域；并且在干燥所述水溶性保护涂料溶液之后，所述方法进一步包括：在所述固体涂层或所述凝胶涂层上方施加负性光致抗蚀剂；以及通过所述透明基座载体使所述负性光致抗蚀剂暴露于光，由此所述负性光致抗蚀剂的覆盖i)所述图案化区域或ii)所述泳道区域中一者的部分限定所述不溶性光致抗蚀剂，并且所述负性光致抗蚀剂的覆盖所述图案化掩模层和所述粘结区域的部分变得可溶。9.根据权利要求8所述的方法，其中从所述粘结区域选择性地去除所述固体涂层或所述凝胶涂层的所述部分涉及将所述部分暴露于所述负性光致抗蚀剂的显影剂。10.根据权利要求9所述的方法，所述方法进一步包括在对所述固体涂层或所述凝胶涂层呈惰性的溶剂中剥离所述不溶性光致抗蚀剂。11.根据权利要求1所述的方法，其中：在干燥所述水溶性保护涂料溶液之后，所述方法进一步包括在所述固体涂层或所述凝胶涂层的所述其它部分上方选择性地施加金属层；从所述粘结区域选择性地去除所述固体涂层或所述凝胶涂层的所述部分涉及在所述金属层处于适当位置时将所述部分暴露于干法蚀刻；并且在选择性地去除所述固体涂层或所述凝胶涂层的所述部分之后，所述方法进一步包括去除所述金属层。12.根据权利要求1所述的方法，其中从所述粘结区域选择性地去除所述固体涂层或所述凝胶涂层的所述部分涉及激光图案化所述固体涂层或所述凝胶涂层的在所述粘结区域上方的所述部分。13.根据权利要求1所述的方法，其中从所述粘结区域选择性地去除所述固体涂层或所述凝胶涂层的所述部分涉及定时干法蚀刻所述固体涂层或所述凝胶涂层，直到暴露所述粘结区域。14.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法利用所述图案化结构，并且其中在施加所述水溶性保护涂料溶液之前，所述方法进一步包括通过以下步骤形成所述图案化结构：在基底上方施加金属层；在所述金属层上方施加光致抗蚀剂；图案化所述光致抗蚀剂以产生限定凹入部图案的不溶性光致抗蚀剂；根据所述凹入部图案蚀刻所述金属层的部分和所述基底的下面部分，以在所述基底中形成所述凹入部；去除所述不溶性光致抗蚀剂；以及将所述聚合物水凝胶施加在所述凹入部中和所述金属层的剩余部分上方。15.根据权利要求14所述的方法，其中：将所述水溶性保护涂料溶液施加在所述聚合物水凝胶上方；从所述粘结区域选择性地去除所述固体涂层或所述凝胶涂层的所述部分涉及在去除
剂中剥离所述金属层，其中所述固体涂层或所述凝胶涂层不溶于所述去除剂；并且将所述金属层上的所述聚合物水凝胶和所述固体涂层或所述凝胶涂层与所述金属层一起剥离。16.一种方法，包括：在以下中一者上方施加水溶性保护涂料溶液：i)图案化结构的图案化区域，所述图案化区域包括其中具有至少聚合物水凝胶的凹入部和分隔所述凹入部的间隙区域，或者ii)非图案化结构的泳道区域，所述泳道区域包括其中具有至少所述聚合物水凝胶的泳道，由此所述图案化结构的疏水粘结区域保持暴露；以及干燥所述水溶性保护涂料溶液以在i)所述图案化区域或ii)所述泳道区域中一者上方形成固体涂层或凝胶涂层。17.一种流通池，包括：基底；多个官能化垫，所述多个官能化垫在所述基底上并且通过间隙区域彼此隔离，所述多个官能化垫中的每个官能化垫包含：聚合物水凝胶；以及引物，所述引物附接到所述聚合物水凝胶；以及保护涂层，所述保护涂层在所述多个官能化垫上方而不在所述间隙区域上方。18.一种方法，包括：在透明基座载体上图案化金属层以限定i)由所述透明基座载体的第一间隙区域分隔的金属柱，以及ii)所述透明基座载体的粘结区域；在所述第一间隙区域和所述粘结区域上方产生不溶性负性光致抗蚀剂；蚀刻所述金属柱以暴露所述透明基座载体的第二间隙区域；在所述不溶性光致抗蚀剂和所述第二间隙区域上方施加聚合物水凝胶；在所述聚合物水凝胶上方施加水溶性保护涂料溶液；干燥所述水溶性保护涂料溶液以在所述聚合物水凝胶上方形成固体涂层或凝胶涂层；以及剥离所述不溶性负性光致抗蚀剂以暴露经涂覆的官能化垫、所述粘结区域和所述第一间隙区域。19.根据权利要求18所述的方法，其中产生所述不溶性负性光致抗蚀剂涉及：在所述金属柱、所述第一间隙区域和所述粘结区域上方施加负性光致抗蚀剂；通过所述透明基座载体使所述负性光致抗蚀剂暴露于光，由此所述负性光致抗蚀剂的覆盖所述第一间隙区域和所述粘结区域的部分限定所述不溶性负性光致抗蚀剂，并且所述负性光致抗蚀剂的覆盖所述金属柱的部分变得可溶；以及去除所述负性光致抗蚀剂的所述可溶部分。20.根据权利要求18所述的方法，其中图案化所述金属层涉及：压印多层叠堆的树脂层以形成凹入部图案和粘结区域图案，其中所述多层叠堆包括在基座载体上方的所述金属层上方的所述树脂层；以及蚀刻所述凹入部图案和所述粘结区域图案处的所述树脂层和所述金属层，直到暴露所述透明基座载体的所述第一间隙区域和所述透明基座载体的所述粘结区域。
21.一种方法，包括：相对于精确分配工具的喷嘴定位其中限定有特征的基底，使得所述基底的表面与所述喷嘴的表面之间的气隙在大于0μm至约100μm的范围内；以及从所述喷嘴以范围为约0.15μl/s至约20μl/s的流量将i)水凝胶水溶液、ii)预接枝的水凝胶水溶液或iii)水溶性保护涂料溶液分配到所述特征中，由此所述基底的围绕所述特征的所述表面保持不含i)所述水凝胶水溶液、ii)所述预接枝的水凝胶水溶液或iii)所述水溶性保护涂料溶液。22.根据权利要求21所述的方法，其中所述喷嘴是不锈钢锥形喷嘴。23.根据权利要求22所述的方法，所述方法进一步包括在所述分配之前和之后将所述不锈钢锥形喷嘴保持在水中。24.根据权利要求22所述的方法，其中所述不锈钢锥形喷嘴具有范围从约17至约30的规格。25.根据权利要求22所述的方法，其中所述不锈钢锥形喷嘴涂覆有疏水层。26.根据权利要求21所述的方法，其中执行所述分配以形成厚度为约10μm或更小的i)所述水凝胶水溶液、ii)所述预接枝的水凝胶水溶液或iii)所述水溶性保护涂料溶液的层。27.根据权利要求21所述的方法，其中所述精确分配工具以范围为约75mm/s至约350mm/s的线性台架速度操作。

技术总结
在示例性方法中，将水溶性保护涂料(20)溶液施加在粘结区域(26)以及i)图案化结构的图案化区域或ii)非图案化结构的泳道区域(30)中一者的上方。该图案化区域包括其中具有至少聚合物水凝胶(34)的凹入部(22)，以及分隔这些凹入部的间隙区域(24)。该泳道区域包括其中至少具有该聚合物水凝胶的泳道。干燥该水溶性保护涂料溶液以在该粘结区域上方和在i)该图案化区域或ii)该泳道区域中一者的上方形成固体涂层(20)或凝胶涂层(20)。从该粘结区域选择性地去除该固体涂层或该凝胶涂层的部分，与此同时在i)该图案化区域或ii)该泳道区域中一者的上方留下该固体涂层或该凝胶涂层的其它部分。方留下该固体涂层或该凝胶涂层的其它部分。方留下该固体涂层或该凝胶涂层的其它部分。


技术研发人员：N
受保护的技术使用者：伊鲁米纳公司
技术研发日：2021.12.14
技术公布日：2023/8/31