特許 7123928 樹脂膜とパターン化ポリマー層を含むアレイ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-15

(45)【発行日】2022-08-23

(54)【発明の名称】樹脂膜とパターン化ポリマー層を含むアレイ

(51)【国際特許分類】

   C12M 1/00 20060101AFI20220816BHJP

   C08G 65/22 20060101ALI20220816BHJP

   C08G 59/20 20060101ALI20220816BHJP

   G01N 37/00 20060101ALI20220816BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20220816BHJP

   C12Q 1/6874 20180101ALI20220816BHJP

【ＦＩ】

C12M1/00 A

C08G65/22

C08G59/20

G01N37/00 102

G03F7/20 501

C12Q1/6874 Z

【請求項の数】 37

(21)【出願番号】P 2019530392

(86)(22)【出願日】2017-12-20

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-02-06

(86)【国際出願番号】 US2017067557

(87)【国際公開番号】W WO2018119053

(87)【国際公開日】2018-06-28

【審査請求日】2020-11-16

(31)【優先権主張番号】62/438,024

(32)【優先日】2016-12-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】514202402

【氏名又は名称】イラミーナ インコーポレーテッド

(73)【特許権者】

【識別番号】502279294

【氏名又は名称】イルミナ ケンブリッジ リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100179866

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 正樹

(72)【発明者】

【氏名】ウェイン エヌ ジョージ

(72)【発明者】

【氏名】アレクサンダー リシェ

(72)【発明者】

【氏名】エム シェーン ボーエン

(72)【発明者】

【氏名】アンドリュー エイ ブラウン

(72)【発明者】

【氏名】ダジュン ユアン

(72)【発明者】

【氏名】オードリー ローズ ザック

(72)【発明者】

【氏名】ショーン エム ラミレス

(72)【発明者】

【氏名】レイモンド カンポス

【審査官】太田 雄三

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１５－５０１７３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１０８４４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５２９５７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ１２Ｍ １／００

Ｃ０８Ｇ ６５／００

Ｃ０８Ｇ ５９／００

Ｇ０１Ｎ ３７／００

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＣＡｐｌｕｓ／ＭＥＤＬＩＮＥ／ＥＭＢＡＳＥ／ＢＩＯＳＩＳ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

支持表面上の架橋エポキシ多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）樹脂膜上にパターン化疎水性ポリマー層を形成し、それによって前記架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜の不連続領域を露出させること；
ポリマーコーティングを適用し、露出した前記不連続領域上に付着コーティング部分を形成し、かつ、前記パターン化疎水性層上に未付着コーティング部分を形成すること；および
前記パターン化疎水性層の前記未付着コーティング部分を洗い流すこと、
を含む、方法。

【請求項2】

前記支持体表面上に前記架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を形成することをさらに含み、当該形成することが、
光酸発生剤の存在下で、エポキシシランおよび少なくとも１つのエポキシＰＯＳＳモノマー単位を混合して、樹脂前駆体を形成すること；
前記樹脂前駆体を前記支持体表面上に堆積させること；および
前記樹脂前駆体を硬化させて、前記架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を形成すること、を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記混合および前記堆積させることが、同時に起こる、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記エポキシシランが、前記支持体表面に結合したエポキシシランである、請求項２または３に記載の方法。

【請求項5】

前記支持体表面上に前記架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を形成することをさらに含み、当該形成することが、
光酸発生剤の存在下で、エポキシシラン、エポキシシクロヘキシルアルキルＰＯＳＳおよびグリシジルＰＯＳＳを混合して、樹脂前駆体を形成すること；
前記樹脂前駆体を前記支持体表面上に堆積させること；および
前記樹脂前駆体を硬化させて、前記架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を形成すること、を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記パターン化疎水性ポリマー層の形成の前に、前記方法が、
前記架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜をプラズマアッシングまたは化学処理にかけて前記架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜に－ＯＨ基を導入すること；および
前記－ＯＨ基の少なくとも一部に、以下からなる群より選択される官能基を結合すること、をさらに含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。

【化1】

（式中、
ｎは、１～２０であり、
---は、アルキルシラン、ポリ（エチレングリコール）－シラン、アルキルまたはポリエチレングリコール鎖を表す。）

【請求項7】

前記支持体表面上に前記架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を形成することをさらに含み、当該形成することが、
光酸発生剤の存在下で、エポキシシラン、エポキシシクロヘキシルアルキルＰＯＳＳ、グリシジルＰＯＳＳ、および少なくとも１つのエポキシ官能基と非エポキシ官能基とを含むＰＯＳＳコアを混合して、樹脂前駆体を形成すること；
前記樹脂前駆体を前記支持体表面上に堆積させること；および
前記樹脂前駆体を硬化させて、前記架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を形成すること、を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

洗い流すことが、水中での超音波処理を含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記パターン化疎水性ポリマー層を形成することが、
ｉ）前記架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜上に疎水性ポリマーを堆積させること；およびナノインプリントリソグラフィおよびフォトリソグラフィの少なくとも一つを用いて、堆積した前記疎水性ポリマーをパターン化すること；または
ｉｉ）インクジェット印刷およびマイクロコンタクト印刷の少なくとも一つを用いて、前記架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜上にパターンで前記疎水性ポリマーを堆積させること、を含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

増幅プライマーを前記付着コーティング部分にグラフトすることをさらに含む、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

支持体；
前記支持体の表面上の架橋エポキシ多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）樹脂膜；
前記架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜上のパターン化疎水性ポリマー層であって、前記架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜の露出された不連続領域を画定している、パターン化疎水性ポリマー層；および
前記露出された不連続領域に付着したポリマーコーティング、
を含む、アレイ。

【請求項12】

前記パターン化疎水性層が、フルオロポリマー、ネガ型フォトレジストおよびポリシロキサンからなる群より選択され；および
前記ポリマーコーティングが、以下の式（Ｉ）の繰り返し単位を含む、請求項１１に記載のアレイ。

【化2】

（式中、
Ｒ^１は、Ｈまたは任意に置換されたアルキルであり；
Ｒ^Ａは、アジド、任意に置換されたアミノ、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたヒドラゾン、任意に置換されたヒドラジン、カルボキシル、ヒドロキシ、任意に置換されたテトラゾール、任意に置換されたテトラジン、ニトリルオキシド、ニトロン、およびチオールからなる群より選択され；
Ｒ^５は、Ｈおよび任意に置換されたアルキルからなる群より選択され；
－（ＣＨ_２）_ｐ－のそれぞれは、任意に置換されていてもよく；
ｐは、１～５０の範囲の整数であり；
ｎは、１～５０，０００の範囲の整数であり；
ｍは、１～１００，０００の範囲の整数である。）

【請求項13】

前記ポリマーコーティングにグラフトした増幅プライマーをさらに含む、請求項１１または１２に記載のアレイ。

【請求項14】

支持体表面上の変性エポキシ多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）樹脂膜上にパターン化疎水性ポリマー層を形成し、それによって前記変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜の不連続領域を露出させること、ここで、前記変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜は、ポリマー成長開始部位を含む；および
露出した前記不連続領域の前記ポリマー成長開始部位からポリマーブラシを成長させること、
を含む、方法。

【請求項15】

前記支持体表面上に前記架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を形成することをさらに含み、当該形成することが、
光酸発生剤の存在下で、エポキシシラン、少なくとも１つのエポキシＰＯＳＳモノマー単位およびエポキシ官能化重合剤または制御ラジカル重合（ＣＲＰ）剤を混合して、樹脂前駆体を形成すること；
前記支持体表面上に前記樹脂前駆体を堆積させること；および
前記樹脂前駆体を硬化させて、前記変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を形成すること、を含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記混合および堆積させることが、同時に起こる、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記エポキシシランが、前記支持体表面に結合したエポキシシランである、請求項１５または１６に記載の方法。

【請求項18】

前記変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を形成することをさらに含み、当該形成することが、
光酸発生剤の存在下で、エポキシシラン、エポキシシクロヘキシルアルキルＰＯＳＳ、グリシジルＰＯＳＳおよびエポキシ官能化重合剤または制御ラジカル重合（ＣＲＰ）剤を混合して、樹脂前駆体を形成すること；
前記支持体表面上に前記樹脂前駆体を堆積させること；および
前記樹脂前駆体を硬化させて、前記変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を形成すること、を含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項19】

エポキシ官能化ＣＲＰ剤が、エポキシ官能化可逆的付加開裂連鎖移動（ＲＡＦＴ）剤またはエポキシ官能化原子移動ラジカル重合（ＡＴＲＰ）開始剤である、請求項１５～１８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項20】

エポキシシクロヘキシルアルキルＰＯＳＳおよびグリシジルＰＯＳＳとエポキシ官能化ＣＲＰ剤とのモル比または質量比が、約１：１～約９：１の範囲である、請求項１８に記載の方法。

【請求項21】

前記エポキシＰＯＳＳ樹脂膜をプラズマアッシングまたは化学的処理にかけて、前記エポキシＰＯＳＳ樹脂膜に－ＯＨ基を導入すること；
官能基を前記－ＯＨ基の少なくとも一部に結合させること；および
制御ラジカル重合（ＣＲＰ）剤を前記官能基の少なくとも一部に結合すること、をさらに含む、請求項１４～２０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項22】

前記官能基は、以下からなる群より選択される、請求項２１に記載の方法。

【化3】

（式中、
ｎは、１～２０であり、
---は、アルキルシラン、ポリ（エチレングリコール）－シラン、アルキルまたはポリエチレングリコール鎖を表す。）

【請求項23】

前記変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を形成することをさらに含み、当該形成することが、
光酸発生剤の存在下で、エポキシシラン、エポキシシクロヘキシルアルキルＰＯＳＳ、グリシジルＰＯＳＳおよび少なくとも１つのエポキシ官能基と制御ラジカル重合（ＣＲＰ）剤官能基とを含むＰＯＳＳコアを混合して、樹脂前駆体を形成すること；
前記樹脂前駆体を前記支持体表面上に堆積させること；および
前記樹脂前駆体を硬化させて、前記変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を形成すること、を含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項24】

前記変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を形成することをさらに含み、当該形成することが、
光酸発生剤の存在下で、エポキシシラン、エポキシシクロヘキシルアルキルＰＯＳＳ、グリシジルＰＯＳＳおよび少なくとも１つのエポキシ官能基と非エポキシ官能基とを含むＰＯＳＳコアを混合して、樹脂前駆体を形成すること；
前記樹脂前駆体を前記支持体表面上に堆積させること；および
前記樹脂前駆体を硬化させて、初期変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を形成すること；および
制御ラジカル重合（ＣＲＰ）剤官能基を前記初期変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜に導入して、前記変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を形成すること、を含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項25】

前記パターン化疎水性ポリマー層を形成することが、
ｉ）疎水性ポリマーを前記変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜上に堆積させること；およびナノインプリントリソグラフィおよびフォトリソグラフィの少なくとも一つを用いて、堆積した前記疎水性ポリマーをパターン化すること；または
ｉｉ）パターン化印刷を用いて、前記疎水性ポリマーを前記変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜上にパターンで堆積させること、を含む、請求項１４～２４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項26】

支持体；
前記支持体の表面上の変性エポキシ多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）樹脂膜であって、ポリマー成長開始部位を含む、変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜；
前記変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜上のパターン化疎水性ポリマー層であって、前記変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜の露出した不連続領域を画定している、パターン化疎水性ポリマー層；および
前記露出した不連続領域の前記ポリマー成長開始部位に結合したポリマーブラシ、
を含む、アレイ。

【請求項27】

前記ポリマーブラシにグラフトした増幅プライマーをさらに含む、請求項２６に記載のアレイ。

【請求項28】

支持体；
前記支持体の表面上の架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜；および
前記架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜上のパターン化疎水性ポリマー層、
を含み、前記パターン化疎水性ポリマー層が、ポリシロキサンである、組成物。

【請求項29】

前記架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜が、不連続領域および介在領域を画定するようにパターン化されている、請求項２８に記載の組成物。

【請求項30】

前記不連続領域が、穴である、請求項２９に記載の組成物。

【請求項31】

前記架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜が、支持体結合エポキシシラン、エポキシシクロヘキシルアルキルＰＯＳＳおよびグリシジルＰＯＳＳから誘導されたモノマー単位を含む、請求項２８～３０のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項32】

前記パターン化疎水性ポリマー層は、前記不連続領域または穴間の前記架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜の前記介在領域の前記架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜上に残存しながら、前記不連続領域または穴内の前記架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を露出させるようにパターン化されている、請求項２９～３１のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項33】

前記架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜の前記不連続領域に結合したポリマーコーティングをさらに含む、請求項２９～３２のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項34】

方法であって、
架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を支持体表面上に形成することであって、当該形成することが、光酸発生剤の存在下で、支持体結合エポキシシランを１つ以上のエポキシ官能化ＰＯＳＳ試薬と混合して、支持体結合樹脂前駆体を形成することを含む、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を支持体表面上に形成すること；
前記樹脂前駆体を硬化させて、支持体結合架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を形成すること；および
前記支持体表面上の前記支持体結合架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜上に疎水性ポリマー層を形成することを含み、当該疎水性ポリマー層は、不連続領域または穴間の前記支持体結合架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜の介在領域の前記支持体結合架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜上に残存しながら、前記不連続領域または穴内の前記支持体結合架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を露出させるようにパターン化されており、前記パターン化疎水性ポリマー層が、ポリシロキサンである、方法。

【請求項35】

前記１つ以上のエポキシ官能化ＰＯＳＳ試薬が、エポキシシクロヘキシルアルキルＰＯＳＳおよびグリシジルＰＯＳＳを含む、請求項３４に記載の方法。

【請求項36】

前記支持体表面をエポキシシランと反応させ、前記支持体結合エポキシシランを形成することをさらに含む、請求項３４または３５に記載の方法。

【請求項37】

前記光酸発生剤の存在下が、光酸発生剤および増感剤の存在下である、請求項２、５、７、１５、１８、２３、２４または３４に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の相互参照】

【0001】

本出願は、２０１６年１２月２２日に出願された米国仮特許出願第６２／４３８，０２４号の利益を主張し、その内容はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

生物学的アレイは、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）およびリボ核酸（ＲＮＡ）を含む、分子を検出および分析するために使用される広範囲のツールのうちの１つである。これらの用途において、アレイは、ヒトおよび他の生物における遺伝子に存在するヌクレオチド配列に対するプローブを含むように設計されている。特定の用途では、例えば、個々のＤＮＡおよびＲＮＡプローブは、アレイ支持体上の幾何学的グリッド内（またはランダムに）の小さい位置に付着することがある。例えば既知の人または生物からの、試験試料は、相補的フラグメントがアレイ中の個々の部位でプローブとハイブリダイズするようにグリッドに曝露されることがある。次に、断片がハイブリダイズした部位の蛍光によって、どの断片が試料中に存在するかを同定するために、その部位にわたって特定の周波数の光を走査することによってアレイを検査することができる。

【0003】

生物学的アレイは、遺伝子配列決定に使用され得る。一般に、遺伝子配列決定は、ＤＮＡまたはＲＮＡの断片などの、ある長さの遺伝物質におけるヌクレオチドまたは核酸の順序を決定することを含む。ますます長い塩基対の配列が分析されており、得られた配列情報は、断片が由来する広範な長さの遺伝物質の配列を確実に決定するために断片を互いに論理的に合わせるために様々なバイオインフォマティクス方法において使用され得る。特徴的な断片の自動化されたコンピュータベースの検査が開発されており、そしてゲノムマッピング、遺伝子およびそれらの機能の同定、特定の状態および病状の危険性の評価などにおいて使用されている。これらの用途を超えて、生物学的アレイは、広範囲の分子、分子のファミリー、遺伝子発現レベル、一塩基多型、および遺伝子型決定の検出および評価に使用され得る。

【発明の概要】

【0004】

いくつかの態様において、組成物は、支持体および支持体の表面上の架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を含む。いくつかの態様において、組成物は、オリゴヌクレオチド配列決定用のアレイとして、または製造中間体として適している。いくつかの態様では、樹脂膜は、介在領域内に不連続領域を画定するようにパターン化されており、いくつかの態様では、不連続領域は、穴である。他の態様では、組成物は、パターン（例えば、穴内の）と介在領域とによって画定された不連続領域を含む、パターン化樹脂膜上の疎水性ポリマー層を含む。他の態様では、疎水性ポリマー層は、不連続領域または穴間の樹脂膜の介在領域の樹脂膜上に残存しながら、不連続領域または穴内の樹脂膜を露出させるようにパターン化されている。さらに他の態様において、ポリマーコーティングは、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜の露出した不連続領域においてパターン化樹脂膜に付着される。組成物は、ポリマーコーティングにグラフトされた増幅プライマーをさらに含み得る。架橋ＰＯＳＳ樹脂膜は、本明細書に記載のポリマー成長開始部位を任意に含む。さらに他の態様では、ポリマーブラシが、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜の露出した不連続領域内のポリマー成長開始部位に結合される。

【0005】

いくつかの態様は、支持体と、その支持体の表面上の架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜とを含む組成物を製造する方法であって、当該方法は、支持体表面上の架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を形成することと、ここでその形成することは、光酸発生剤および任意に増感剤の存在下で、支持体結合エポキシシランを、１つ以上のエポキシ官能化ＰＯＳＳ試薬と混合して、支持体結合樹脂前駆体を形成することを含み、その樹脂前駆体を硬化させて、支持体結合架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を形成することとを含む。そのような方法は、支持体の表面をエポキシシランと反応させて、支持体結合エポキシシランを形成することをさらに含み得る。いくつかの態様では、樹脂膜は、介在領域内に不連続領域を画定するようにパターン化され、いくつかの態様では、不連続領域は、穴である。このような方法は、支持体表面上の架橋した支持体結合エポキシＰＯＳＳ樹脂膜上に疎水性ポリマー層を形成することをさらに含んでもよく、疎水性ポリマー層は、不連続領域または穴間の樹脂膜の介在領域の樹脂膜上に残存しながら、不連続領域または穴内の樹脂膜を露出させるようにパターン化される。

【0006】

第１の態様では、支持体、支持体の表面上の架橋エポキシ多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）樹脂膜、および架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜上のパターン化疎水性ポリマー層を含むアレイであり、パターン化疎水性ポリマー層は、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜の露出した不連続領域を画定し、ポリマーコーティングは、露出した不連続領域に付着されている。

【0007】

いくつかの態様では、この第１の態様のアレイを形成する方法であり、その方法は、支持体表面上の架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜上にパターン化疎水性ポリマー層を形成し、それによって架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜の不連続領域を露出させることを含む。この方法は、ポリマーコーティングを適用して、露出した不連続領域上に付着コーティング部分と、パターン化疎水性層上に未付着コーティング部分とを形成すること；およびそのパターン化疎水性層上の未付着コーティング部分を洗い流すことをさらに含み得る。この方法は、支持体表面上に架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を形成することをさらに含んでもよく、その形成することは、光酸発生剤および任意に増感剤の存在下で、エポキシシランおよび少なくとも１つのエポキシＰＯＳＳモノマー単位を混合して、前駆体を形成すること；樹脂前駆体を支持体表面上に堆積させること；および樹脂前駆体を硬化させて、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を形成することを含む。

【0008】

第２の態様において、アレイは、支持体、支持体の表面上の変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜、および変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜上のパターン化疎水性ポリマー層を含み、ここでパターン化疎水性ポリマー層は、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜の露出した不連続領域を画定する。いくつかの例では、変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜は、ポリマー成長開始部位を含み、パターン化疎水性ポリマー層は、変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜の露出した不連続領域を画定する。ポリマーブラシは、露出した不連続領域のポリマー成長開始部位に結合されている。いくつかの点で、アレイは、支持体、支持体の表面上の変性エポキシ多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）樹脂膜、ポリマー成長開始部位を含む変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜、変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜上のパターン化疎水性ポリマー層、そのパターン化疎水性ポリマー層は、変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜の露出した不連続領域を画定し、および露出した不連続領域のポリマー成長開始部位に結合されたポリマーブラシを含む。

【0009】

本明細書に記載の第２の態様のアレイを製造する方法は、支持体表面上の変性エポキシ多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）樹脂膜上にパターン化疎水性ポリマー層を形成し、それによって変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜の不連続領域を露出することを含む。変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜は、ポリマー成長開始部位を含む。いくつかの態様では、ポリマーブラシは、露出した不連続領域内のポリマー成長開始部位から成長する。したがって、いくつかの態様では、本明細書で開示される方法の第２の態様は、支持体表面上の変性エポキシ多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）樹脂膜上にパターン化疎水性ポリマー層を形成し、それによって変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜の不連続領域を露出すること、ここで変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜は、ポリマー成長開始部位を含む；および、露出した不連続領域のポリマー成長開始部位からポリマーブラシを成長させることを含む。いくつかの態様では、方法は、変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を形成することを含んでもよく、ここでその形成することは、光酸発生剤および任意に増感剤の存在下で、エポキシシラン、少なくとも１つのエポキシＰＯＳＳモノマー単位、およびエポキシ官能化重合剤（例えば、ラジカル重合剤、カチオン重合剤、アニオン重合剤、開環メタセシス重合剤または制御ラジカル重合剤）または制御ラジカル重合（ＣＲＰ）剤を混合して、樹脂前駆体を形成すること；樹脂前駆体を支持体表面上に堆積させること；および樹脂前駆体を硬化させて、変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を形成することを含む。いくつかの態様において、少なくとも１つのエポキシＰＯＳＳモノマー単位は、エポキシシクロヘキシルアルキルＰＯＳＳおよびグリシジルＰＯＳＳである。

【0010】

本開示の例の特徴および利点は、以下の詳細な説明および図面を参照することによって明らかになるであろう。それらでは、類似の参照番号は、同一ではなくとも類似の構成要素に対応する。簡潔にするために、前述の機能を有する参照番号または特徴は、それらが現れる他の図面に関連して説明されことがあるまたはされないことがある。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1-1】図１Ａ～１Ｆは、本明細書に開示する方法の一例を示す断面図であり、図１Ｅは、形成されるアレイの窪みの拡大図である。

【図1-2】図１Ａ～１Ｆは、本明細書に開示する方法の一例を示す断面図であり、図１Ｅは、形成されるアレイの窪みの拡大図である。

【図2】図２Ａ～Ｄは、本明細書に開示する方法の別の例を示す断面図であり、図２Ｃは、形成されるアレイの窪みの拡大図である。

【発明の詳細な説明】

【0012】

アレイの第１の態様の任意の特徴を任意の望ましい方式で一緒に組み合わせることができることを理解されたい。さらに、第１の態様および／または第１の方法の特徴の任意の組み合わせを一緒に使用することができ、および／またはこれらの態様のいずれかまたは両方からの任意の特徴を本明細書に開示の例のいずれかと組み合わせることもできる。

【0013】

本明細書に記載の方法、組成物、およびアレイのいくつかの例では、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜をパターン化して、穴などの特徴およびその特徴間の介在する介在領域を画定し、他の例では、エポキシＰＯＳＳ樹脂膜は、パターン化されていない。架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜がパターン化されている場合、その膜中のパターンは、パターン化された疎水性層のパターンによっても露出されている不連続部分である特徴を画定する。例えば、樹脂膜は、穴を含み、パターン化疎水性層によって露出された不連続領域は、膜中の穴である。

【0014】

本明細書に開示される方法の例は、パターン化疎水性層と組み合わせて異なるエポキシＰＯＳＳ樹脂膜を使用して、ポリマーが適用されるまたは成長する場所を制限する、または露出した樹脂膜を有する領域を覆うパターン化疎水性層を有する領域から、ポリマーを優先的に除去することを可能とする。これらの方法は、ポリマーが樹脂または固体支持体表面全体にわたって一面に堆積されるときに行われる、研磨などの機械的または化学的ポリマー除去プロセスの必要性を排除する。

【0015】

本明細書に開示される方法の一例では、架橋エポキシ多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）樹脂膜が、パターン化疎水性層と組み合わせて使用される。パターン化疎水性層は、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜の不連続部分を露出させ、このことは、部分的に、ポリマー材料がパターン化疎水性層よりも親水性であるために、後で適用されるポリマー材料のための捕捉パッドとして役立つ。ポリマー材料の表面エネルギーは、パターン化疎水性層の表面エネルギーよりも架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜の表面エネルギーに近く、したがってポリマー材料は、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜上によりよく濡れる。いくつかの例では、樹脂膜は、ポリマー材料上の官能基と共有結合を形成することができる捕捉基で化学的に変性されている。

【0016】

方法のこの第１の態様の一例は、支持体表面上に架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を形成することをさらに含み、その形成することは、光酸発生剤および任意に増感剤の存在下で、エポキシシラン、エポキシシクロヘキシルアルキルＰＯＳＳおよびグリシジルＰＯＳＳを混合して、樹脂前駆体を形成すること；樹脂前駆体を支持体表面上に堆積させること；樹脂前駆体を硬化させて、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を形成することを含む。

【0017】

方法のこの第１の態様では、パターン化疎水性ポリマー層を形成する前に、方法は、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜をプラズマアッシングまたは化学処理にかけて、ヒドロキシル（Ｃ－ＯＨまたはＳｉ－ＯＨ）などの－ＯＨ基および／またはカルボキシル基を架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜に導入することをさらに含み得る。いくつかの態様では、方法は、官能基を－ＯＨ基の少なくとも一部に結合させることをさらに含み、その官能基は、以下からなる群より選択される。

【化1】

式中、---は、アルキルシラン（例えば、ヒドロキシル基とトリアルコキシアルキルシランとの反応による）、ポリ（エチレングリコール）－シラン（例えば、ヒドロキシル基とトリアルコキシシランポリ（エチレングリコール）との反応による）、アルキル（例えば、ヒドロキシル基とハロゲン化アルキルとの反応による）またはポリエチレングリコール鎖を表す。

【0018】

方法のこの第１の態様の別の例は、支持体表面上に架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を形成することをさらに含み、その形成することは、任意の増感剤および光酸発生剤の存在下で、エポキシシラン、エポキシシクロヘキシルアルキルＰＯＳＳ、グリシジルＰＯＳＳおよび少なくとも１つのエポキシ官能基と非エポキシ官能基とを含むＰＯＳＳコアを混合して、樹脂前駆体を形成すること；樹脂前駆体を支持体表面上に堆積させること；および樹脂前駆体を硬化させて、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を形成することを含む。

【0019】

この第１の態様の別の例では、方法は、支持体表面上に架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を形成することを含み、その形成することは、光酸発生剤および任意に増感剤の存在下で、１つ以上のエポキシ官能化ＰＯＳＳ試薬を有する支持体結合エポキシシランおよび１つのエポキシ官能基と非エポキシ官能基とを含むＰＯＳＳコアを混合して、支持体結合樹脂前駆体を形成すること；および樹脂前駆体を硬化させて、支持体結合架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を形成することを含む。

【0020】

方法のこの第１の態様の一例では、洗うことは、水中での超音波処理を含む。別の例では、洗うことは、ダンク洗浄および噴霧洗浄または機械的洗浄を含む。

【0021】

方法のこの第１の態様の一例では、パターン化疎水性ポリマー層を形成することは、ｉ）架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜上に疎水性ポリマーを堆積させることおよびナノインプリントリソグラフィーおよびフォトリソグラフィーの少なくとも１つを用いて堆積した疎水性ポリマーをパターン化すること；またはｉｉ）パターン化印刷、例えば、インクジェット印刷およびマイクロコンタクト印刷の少なくとも１つ、またはエアロゾルパターン化印刷を用いて、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜上にパターンで疎水性ポリマーを堆積させることを含む。

【0022】

方法のこの第１の態様の例において、増幅プライマーを付着したコーティング部分にグラフトすることをさらに含む。アレイの第１の態様の例は、付着したコーティング部分にグラフトされた増幅プライマーをさらに含む。

【0023】

方法およびアレイのこれらの第１の態様において、パターン化疎水性層は、フルオロポリマー、ネガ型フォトレジストおよびポリシロキサンからなる群より選択される。

【0024】

本明細書に開示されている方法の別の例では、変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜が、パターン化疎水性層と組み合わせて使用される。パターン化疎水性層は、変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜の不連続部分を露出させる。変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜は、ポリマー成長のための開始剤種として作用するエポキシ官能化制御ラジカル重合（ＣＲＰ）剤を含む。パターン化疎水性層はポリマーの成長を不連続部分に限定する。

【0025】

いくつかの例では、重合剤またはＣＲＰ剤は、少なくとも１つのエポキシ官能基と重合剤官能基またはＣＲＰ剤官能基とを含むＰＯＳＳコアである。いくつかの例では、エポキシ官能化ＣＲＰ剤は、エポキシ官能化可逆的付加開裂連鎖移動（ＲＡＦＴ）剤またはエポキシ官能化原子移動ラジカル重合（ＡＴＲＰ）開始剤である。特定の例において、エポキシシクロヘキシルアルキルＰＯＳＳおよびグリシジルＰＯＳＳとエポキシ官能化ＣＲＰ剤とのモル比または質量比は、約１：１～約９：１の範囲である。

【0026】

方法のこの第２の態様の別の例は、支持体表面上に架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を形成することを含み、その形成することは、エポキシ官能化制御ラジカル重合（ＣＲＰ）剤、光酸発生剤、および任意に増感剤の存在下で、支持体結合エポキシシランを１つ以上のエポキシ官能化ＰＯＳＳ試薬と混合して、支持体結合樹脂前駆体を形成すること、およびその樹脂前駆体を硬化させて、支持体結合架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を形成することを含む。そのような例は、支持体の表面をエポキシシランと反応させて、架橋支持体結合エポキシシランを形成することをさらに含み得る。そのような方法は、本明細書に記載されるように、支持体表面上の架橋支持体結合エポキシＰＯＳＳ樹脂膜上にパターン化疎水性ポリマー層を形成することをさらに含み得る。

【0027】

方法のこの第２の態様において、パターン化疎水性ポリマー層を形成する前に、方法は、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜をプラズマアッシングまたは化学処理にかけて、－ＯＨ基（例えば、ヒドロキシル（Ｃ－ＯＨまたはＳｉ－ＯＨ）および／またはカルボキシル）基を架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜に導入すること；および官能基またはＣＲＰ剤をヒドロキシル基の少なくとも一部に結合させることをさらに含み得る。その官能基は、以下からなる群より選択される。

【化2】

式中、---は、アルキルシラン（例えば、ヒドロキシル基とトリアルコキシアルキルシランとの反応による）、ポリ（エチレングリコール）－シラン（例えば、ヒドロキシル基とトリアルコキシシランポリ（エチレングリコール）との反応による）、アルキル（例えば、ヒドロキシル基とハロゲン化アルキルとの反応による）またはポリエチレングリコール鎖を表す。

【0028】

方法のこの第２の態様の別の例は、変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を形成することを含み、その形成することは、任意の増感剤および光酸発生剤の存在下で、エポキシシラン、エポキシシクロヘキシルアルキルＰＯＳＳ、グリシジルＰＯＳＳおよび少なくとも１つのエポキシ官能基と非エポキシ官能基とを含むＰＯＳＳコアを混合して、樹脂前駆体を形成すること；樹脂前駆体を支持体表面上に堆積させること；樹脂前駆体を硬化させて、初期変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を形成すること；および初期変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜に制御ラジカル重合（ＣＲＰ）剤官能基を導入して、変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を形成することを含む。非エポキシ官能基は、（ａ）エポキシ基に対して直交的に反応性である（すなわち、エポキシ基とは異なる条件下で反応する）反応性基であり、これは樹脂を増幅プライマー、ポリマーまたは重合剤に結合するためのハンドルとして機能し；または（ｂ）樹脂の機械的または機能的特性を調整する（例えば表面エネルギー調整）基である。いくつかの態様において、非エポキシ官能基は、アジド、チオール、ポリ（エチレングリコール）、ノルボルネン、およびテトラジンからなる群より選択される。他の態様において、非エポキシ官能基は、アミノ、ヒドロキシル、アルキニル、ケトン、アルデヒド、またはエステル基である。他の態様では、非エポキシ官能基は、アルキル、アリール、アルコキシ、またはハロアルキル基である。

【0029】

方法の第２の態様の一例では、パターン化疎水性ポリマー層を形成することは、ｉ）変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜上に疎水性ポリマーを堆積させることおよびナノインプリントリソグラフィおよびフォトリソグラフィの少なくとも１つを用いて堆積した疎水性ポリマーをパターン化すること；またはｉｉ）インクジェット印刷およびマイクロコンタクト印刷のうちの少なくとも１つなどのパターン印刷、またはエアロゾルパターン印刷を用いて、変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜上にパターンで疎水性ポリマーを堆積させることを含む。

【0030】

方法の第２の態様の任意の特徴は、任意の望ましい方式で一緒に組み合わせることができることを理解されたい。さらに、方法および／またはアレイの第１の態様および／または方法の第２の態様の特徴の任意の組み合わせを一緒に使用することができ、および／またはこれらの態様のいずれかからの任意の特徴を本明細書に開示されている例のいずれかと組み合わせることができることを理解されたい。

【0031】

アレイおよび方法の第２の態様のいくつかの例では、ポリマーブラシは、ランダムコポリマー、規則コポリマー、またはブロックコポリマーなどのコポリマーである。いくつかの態様において、ポリマーブラシは、ラジカル交換によってさらに官能化される。結合したポリマーネットワークの官能化は、芳香族カルボニル化合物（ジフェニルケトン誘導体）、アゾ化合物、スルホニルアジド、アリールアジド、およびアジリジンなどのＣ－Ｈ挿入反応を媒介する反応単位を使用して実施することができる。

【0032】

この第２のアレイの一例は、ポリマーブラシにグラフトされた増幅プライマーをさらに含む。この第２の方法の一例は、ポリマーブラシに増幅用プライマーをグラフトすることをさらに含む。

【0033】

方法およびアレイのこれらの第２の態様では、パターン化疎水性層は、フルオロポリマー、ネガ型フォトレジストおよびポリシロキサンからなる群より選択される。

【0034】

アレイの第２の態様の任意の特徴を任意の望ましい方式で一緒に組み合わせることができることを理解されたい。さらに、方法および／またはアレイの第１の態様および／または方法および／またはアレイの第２の態様の特徴の任意の組み合わせを共に用いてもよいこと、および／またはこれらの態様のいずれかからの任意の特徴を本明細書に開示されている例のいずれかと組み合わせることができることを理解されたい。

【0035】

本明細書に記載の方法、アレイおよび組成物のいくつかの態様において、ポリマーコーティングは、以下の式（Ｉ）の繰り返し単位を含む。

【化3】

式中、
Ｒ^１は、Ｈまたは任意に置換されたアルキルであり；
Ｒ^Ａは、アジド、任意に置換されたアミノ、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたヒドラゾン、任意に置換されたヒドラジン、カルボキシル、ヒドロキシ、任意に置換されたテトラゾール、任意に置換されたテトラジン、ニトリルオキシド、ニトロン、およびチオールからなる群より選択され；
Ｒ^５は、Ｈおよび任意に置換されたアルキルからなる群より選択され；
－（ＣＨ_２）_ｐ－のそれぞれは、任意に置換されていてもよく；
ｐは、１～５０の範囲の整数であり；
ｎは、１～５０，０００の範囲の整数であり；
ｍは、１～１００，０００の範囲の整数である。
式（Ｉ）の構造において、当業者は、「ｎ」および「ｍ」サブ単位がポリマー全体にわたってランダムな順序で存在する繰り返しサブ単位であることを理解するであろう。

【0036】

ポリマーコーティングの特定の例は、ポリ（Ｎ－（５－アジドアセトアミジルペンチル）アクリルアミド－共－アクリルアミド、ＰＡＺＡＭであり（例えば、米国特許公開第２０１４／００７９９２３Ａ１号または同第２０１５／０００５４４７Ａ１号をそれぞれ参照のこと。その内容はその全体が参照により本明細書に組み込まれる）、これは、以下に示される構造を含む。

【化4】

式中、ｎは、１～２０，０００の範囲の整数であり、ｍは、１～１００，０００の範囲の整数である。式（Ｉ）と同様に、当業者は、「ｎ」および「ｍ」サブユニットがポリマー構造全体にわたってランダムな順序で存在する繰り返し単位であることを認識するであろう。

【0037】

式（Ｉ）またはＰＡＺＡＭポリマーの分子量は、約１０ｋＤａ～約１５００ｋＤａの範囲であり得るか、または具体例では、約３１２ｋＤａであり得る。

【0038】

いくつかの例では、式（Ｉ）またはＰＡＺＡＭポリマーは、線状ポリマーである。いくつかの他の例では、式（Ｉ）またはＰＡＺＡＭポリマーは、わずかに架橋したポリマーである。他の例では、式（Ｉ）またはＰＡＺＡＭポリマーは、分岐を含む。

【0039】

適切なポリマー材料の他の例には、アガロースなどのコロイド構造；またはゼラチンなどのポリマーメッシュ構造；またはポリアクリルアミドポリマーおよびコポリマー、シランフリーアクリルアミド（ＳＦＡ、例えば、米国特許出願公開第２０１１／００５９８６５号を参照されたい、その全体が参照により本明細書に組み入れられる）、またはＳＦＡのアジドリド化バージョンなどの架橋ポリマー構造を有するものが含まれる。適切なポリアクリルアミドポリマーの例は、例えば国際公開第２０００／０３１１４８（その全体が参照により本明細書に組み込まれる）に記載されているようにアクリルアミドおよびアクリル酸またはビニル基を含有するアクリル酸から、または、例えば、国際公開第２００１／００１１４３号または国際公開第２００３／００１４３９２号（それぞれ、その全体が参照により本明細書に組み込まれる）に記載されているように［２＋２］光環状付加反応を形成するモノマーから形成され得る。他の適切なポリマーは、ＳＦＡとブロモ－アセトアミド基で誘導体化されたＳＦＡとのコポリマー（例えば、ＢＲＡＰＡ）、またはＳＦＡとアジド－アセトアミド基で誘導体化されたＳＦＡとのコポリマーである。

【0040】

本明細書で使用される用語は、他に特定されない限り、関連技術におけるそれらの通常の意味をとることが理解されるべきである。本明細書中で使用されるいくつかの用語およびそれらの意味を以下に記載する。

【0041】

単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が明らかにそうでないことを指示しない限り、複数の指示対象を含む。

【0042】

「含む」、「含む」、「含む」、およびこれらの用語の様々な形態の用語は、互いに同義語であり、等しく広いことを意味する。

【0043】

本明細書で使用されるとき、「アクリレート」は、「ＣＨ_２＝ＣＨＣＯＯ－」官能基（すなわち、以下のもの）を指す。

【化5】

【0044】

本明細書で使用されるとき、「アルキル」は、完全に飽和している（すなわち、二重結合または三重結合を含まない）直鎖または分岐の炭化水素鎖を指す。アルキル基は、１～２０個の炭素原子を有していてもよい。アルキル基の例には、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ターシャリーブチル、ペンチル、ヘキシルなどが含まれる。一例として、「Ｃ１～４アルキル」という表示は、アルキル鎖中に１～４個の炭素原子があることを示し、すなわちアルキル鎖が、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ－ブチル、イソブチル、ｓｅｃ－ブチルおよびｔ－ブチルからなる群より選択される。

【0045】

アルキルは、ハロゲン化物またはハロゲンで置換されていてもよく、これは元素周期表の第７欄のいずれかの放射線安定原子、例えば、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素を意味する。この基は、「ハロゲン化アルキル」と呼ばれる。

【0046】

アルキルはまた、酸素原子に単結合していてもよい。この基は「アルコキシ」である。アルコキシの一例は、ヒドロキシル末端エトキシである（すなわち、以下のもの、式中、ｎは、１～２０である）。

【化6】

この基は、ヒドロキシル末端ポリ（エチレングリコール）とも呼ばれる。

【0047】

本明細書で使用されるとき、「アルケニル」は、１つ以上の二重結合を有する直鎖または分岐の炭化水素鎖を指す。アルケニル基は、２～２０個の炭素原子を有していてもよい。アルケニル基の例には、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニルなどが含まれる。アルケニル基は、例えば、「Ｃ２～４アルケニル」と命名することができ、これはアルケニル鎖中に２～４個の炭素原子があることを示す。

【0048】

本明細書で使用されるとき、「アルキニル」は、１つ以上の三重結合（例えば、以下のもの）を有する直鎖または分岐の炭化水素鎖をいう。

【化7】

アルキニル基は、２～２０個の炭素原子を有していてもよい。アルキニル基は、例えば、「Ｃ２～４アルキニル」と命名することができ、これはアルキニル鎖中に２～４個の炭素原子があることを示す。

【0049】

「アミノ」官能基は、－ＮＲ_ａＲ_ｂ基を指し、式中、Ｒ_ａおよびＲ_ｂは、それぞれ独立して、本明細書で定義されるように、水素（例えば以下のもの）、

【化8】

Ｃ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニル、Ｃ２～６アルキニル、Ｃ３～７カルボシクリル、Ｃ６～１０アリール、５～１０員ヘテロアリールおよび５～１０員ヘテロシクリルから選択される。

【0050】

本明細書中で使用されるとき、「アリール」は、環のバックボーン中に炭素のみを有する芳香環または環系（すなわち、２つの隣接する炭素原子を共有する２つ以上の縮合環）をいう。アリールが環系であるとき、その系中の全ての環は芳香族である。アリール基は、６～１８個の炭素原子を有していてもよく、これはＣ６～１８と表され得る。アリール基の例には、フェニル、ナフチル、アズレニルおよびアントラセニルが含まれる。

【0051】

本明細書で使用されるとき、用語「結合された」は、２つのものが互いに結合、固定、接着、接続または結合されている状態を指す。例えば、核酸は、共有結合または非共有結合によってポリマーコーティングに結合され得る。共有結合は、原子間の電子対の共有によって特徴付けられる。非共有結合は、電子対の共有を伴わない化学結合であり、例えば、水素結合、イオン結合、ファンデルワールス力、親水性相互作用および疎水性相互作用を含み得る。

【0052】

「アジド」または「アジド」官能基は、－Ｎ_３（例えば、以下のもの）を指す。

【化9】

【0053】

本明細書で使用されるとき、「カルボシクリル」はその環バックボーンに炭素原子を有する環または環系を意味する。カルボシクリルが環系であるとき、２つ以上の環が縮合、架橋またはスピロ結合様式で一緒に結合してもよい。カルボシクリルは、任意の程度の飽和を有していてもよいが、環系中の少なくとも１つの環が芳香族ではない。したがって、カルボシクリルは、シクロアルキル、シクロアルケニルおよびシクロアルキニルを含む。カルボシクリル基は、３～２０個の炭素原子（すなわち、Ｃ３～２０）を有していてもよい。

【0054】

本明細書で使用されるとき、「硬化」は、重合および架橋を促進するためのポリマーまたは樹脂前駆体の処理を意味する。本明細書に記載のＰＯＳＳ樹脂膜に関して、硬化は、ＰＯＳＳ樹脂前駆体および／または成分の重合および架橋を指す。硬化は、可視光線または紫外線（ＵＶ）などの化学線、または約２４０～３８０ｎｍの波長の放射線、および／または高温などの様々な条件下で達成することができる。硬化放射線は、水銀灯によって提供されてもよい。適切な硬化温度は、約２０℃～約８０℃の範囲であり得る。いくつかの例では、架橋反応を完了させるのに役立つハードベーク条件への曝露を用いて硬化を完了させることができる（例えば、ＵＶは、重合／架橋プロセスを開始し、その反応は、完了するまで暗所で継続する）。いくつかの例では、ハードベークはまた、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を乾燥または脱水して、硬化後に残留し得る任意の溶媒を追い出す。適切なハードベーク温度は、約１００℃～約３００℃の温度を含む。ハードベーキングに使用することができる装置の例は、ホットプレートを含む。

【0055】

本明細書で使用されるとき、「シクロアルキル」は、完全に飽和したカルボシクリル環または環系を意味する。例には、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチルおよびシクロヘキシルが含まれる。

【0056】

本明細書で使用されるとき、「シクロアルキレン」は、２つの結合点を介して分子の残りの部分に結合されている完全に飽和したカルボシクリル環または環系を意味する。

【0057】

本明細書で使用されるとき、「シクロアルケニル」または「シクロアルケン」は、少なくとも１つの二重結合を有するカルボシクリル環または環系を意味し、環系中の環は芳香族ではない。例としては、シクロヘキセニルまたはシクロヘキセンおよびノルボルネンまたはノルボルニル（例えば以下のもの）が挙げられる。

【化10】

また本明細書で使用されるとき、「ヘテロシクロアルケニル」または「ヘテロシクロアルケン」は、少なくとも１つの二重結合を有する環のバックボーン中に少なくとも１つのヘテロ原子を有するカルボシクリル環または環系を意味し、環系中の環は、芳香族ではない。

【0058】

本明細書で使用されるとき、「シクロアルキニル」または「シクロアルキン」は、少なくとも１つの三重結合を有するカルボシクリル環または環系を意味し、環系中の環は、芳香族ではない。一例は、シクロオクチン（例えば以下のもの）である。

【化11】

他の例は、ビシクロノニン（すなわち、以下のものなどの二環式環系）である。

【化12】

また本明細書で使用されるとき、「ヘテロシクロアルキニル」または「ヘテロシクロアルキン」は、少なくとも１つの三重結合を有し、環のバックボーン中に少なくとも１つのヘテロ原子を有するカルボシクリル環または環系を意味し、環系中の環は、芳香族ではない。

【0059】

本明細書で使用されるとき、用語「カルボン酸」または「カルボキシル」は、－Ｃ（Ｏ）ＯＨを指す。

【0060】

本明細書で使用されるとき、用語「堆積」は、手動でも自動でもよい任意の適切な適用技術を指す。一般に、堆積は、蒸着技術、コーティング技術、グラフト技術などを使用して実行され得る。いくつかの具体例には、化学気相堆積（ＣＶＤ）、プラズマＣＶＤ、開始ＣＶＤ、金属－有機ＣＶＤ、スプレーコーティング、スピンコーティング、ダンクまたはディップコーティング、パドルディスペンス、インクジェット印刷、スクリーン印刷、またはマイクロコンタクト印刷が含まれる。

【0061】

本明細書で使用されるとき、用語「窪み」は、パターン化疎水性層によって画定され、パターン化疎水性層の介在領域によって完全に囲まれている表面開口部を有する、不連続凹特徴を指す。窪みは、例えば円形、楕円形、正方形、多角形、星形（任意の数の頂点を有する）などを含む、表面のそれらの開口部において様々な形状のうちのいずれかを有することができる。表面と直交する窪みの断面は、曲線、正方形、多角形、双曲面、円錐形、角形などであり得る。例として、窪みは、穴または流路であり得る。

【0062】

用語「それぞれ」は、項目の集合に関して使用される場合、その集合内の個々の項目を識別することを意図しているが、必ずしも集合内のすべての項目を指すとは限らない。明示的な開示または文脈が明らかにそうではないことを示す場合、例外が発生する可能性がある。

【0063】

本明細書で使用されるとき、用語「エポキシ」は、以下のものを指す。

【化13】

【0064】

本明細書中で使用されるとき、「ヘテロアリール」は、環のバックボーンに１つ以上のヘテロ原子、すなわち炭素以外の元素、これに限定されないが、窒素、酸素および硫黄を含む、を有する芳香族環または環系（すなわち、２つの隣接する原子を共有する２つ以上の縮合環）を指す。ヘテロアリールが環系であるとき、その系中のすべての環は、芳香族である。ヘテロアリール基は、５～１８個の環員を有し得る。

【0065】

本明細書で使用されるとき、「ヘテロシクリル」は、環のバックボーン中に少なくとも１個のヘテロ原子を有する非芳香族環式環または環系を意味する。ヘテロシクリルは、縮合、架橋またはスピロ結合様式で一緒に結合することができる。ヘテロシクリルは、任意の程度の飽和を有していてもよく、ただし、環系中の少なくとも１つの環は芳香族ではない。環系において、ヘテロ原子は、非芳香族環または芳香族環のいずれかに存在し得る。ヘテロシクリル基は、３～２０個の環員（すなわち、炭素原子およびヘテロ原子を含む、環のバックボーンを構成する原子の数）を有していてもよい。ヘテロシクリル基は、「３～６員ヘテロシクリル」または同様の指定として指定され得る。いくつかの例では、ヘテロ原子は、Ｏ、ＮまたはＳである。

【0066】

本明細書で使用されるとき、用語「ヒドラジン」または「ヒドラジニル」は、－ＮＨＮＨ_２基を指す。

【0067】

本明細書で使用されるとき、用語「ヒドラゾン」または「ヒドラゾニル」は、以下のものを指し、式中、Ｒ_ａおよびＲ_ｂは、本明細書で既に定義したとおりである。

【化14】

【0068】

本明細書で使用されるとき、「ヒドロキシル」は、－ＯＨ基である。本明細書に記載のヒドロキシル基は、炭素原子またはケイ素原子に結合していてもよい。

【0069】

本明細書で使用されるとき、用語「介在領域」は、下にある樹脂膜の露出領域を分離するパターン化疎水性ポリマー層の領域を指す。介在領域は、パターン化疎水性ポリマー層によって画定される１つの特徴（例えば、窪み）を、パターン化疎水性ポリマー層によって画定される別の特徴から分離することができる。互いに分離されている２つの特徴は、不連続、すなわち互いに接触していないことがある。別の例では、介在領域は、特徴の第１の部分を特徴の第２の部分から分離することができる。多くの例では、介在領域は連続的であるが、特徴は不連続である。例えば、別の連続的なパターン化疎水性ポリマー層に画定された複数の穴の場合がそうである。介在領域によって提供される分離は、部分的または完全な分離であり得る。介在領域は、表面材料として疎水性ポリマー層を有し、疎水性ポリマー層によって画定される特徴は、表面材料として樹脂膜を有する。本明細書では、樹脂膜自体がパターン化されている用語「介在領域」も使用され、パターン化膜によって画定された１つの特徴とパターン化膜によって画定された別の特徴とを分離する領域を指す。

【0070】

「Ｎ－アミド」基は、「－Ｎ（Ｒ_ａ）Ｃ（＝Ｏ）Ｒ_ｂ」基を指し、ここでＲ_ａおよびＲ_ｂは、本明細書で定義されるように、それぞれ独立して、水素、Ｃ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニル、Ｃ２～６アルキニル、Ｃ３～７カルボシクリル、Ｃ６～１０アリール、５～１０員ヘテロアリール、および５～１０員ヘテロシクリルから選択される。Ｎ－アミドの一例は、以下のものであり、式中、Ｒ_ａは、水素であり、Ｒ_ｂは、Ｃ２アルケニルである。

【化15】

この特定のＮ－アミドもアクリルアミドである。アクリルアミド中のＨ原子は、アルキルまたは他の官能基で置換することができ、したがって置換アクリルアミドを使用することができることを理解されたい。さらに、Ｒ_ｂは、アルキル置換Ｃ２アルケニル（例えば、メタクリルアミド基を生じる）であり得る。

【0071】

本明細書で使用される「ニトリルオキシド」は、以下の基を意味し、ここでＲ_ａは、本明細書で既に定義したとおりである。

【化16】

ニトリルオキシドを調製する例としては、クロラミド－Ｔでの処理による、または塩化イミドイル［ＲＣ（Ｃｌ）＝ＮＯＨ］に対する塩基の作用による、アルドキシムからのｉｎ ｓｉｔｕ生成が挙げられる。

【0072】

本明細書で使用される「ニトロン」は、「Ｒ_ａＲ_ｂＣ＝ＮＲ_ｃ ^＋Ｏ^－」基を意味し、ここでＲ_ａおよびＲ_ｂは、本明細書で先に定義され、Ｒ_ｃは、本明細書で定義されるように、Ｃ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニル、Ｃ２～６アルキニル、Ｃ３～７カルボシクリル、Ｃ６～１０アリール、５～１０員ヘテロアリールおよび５～１０員ヘテロシクリルから選択される。

【0073】

本明細書で使用されるとき、「ヌクレオチド」は、窒素含有複素環式塩基、糖、および１つ以上のホスフェート基を含む。ヌクレオチドは、核酸配列のモノマー単位である。ＲＮＡでは、糖はリボースであり、ＤＮＡではデオキシリボース、すなわちリボースの２’位に存在するヒドロキシル基を欠く糖である。窒素含有複素環式塩基（すなわち核酸塩基）は、プリン塩基またはピリミジン塩基であり得る。プリン塩基としては、アデニン（Ａ）およびグアニン（Ｇ）、ならびにそれらの修飾誘導体または類似体が挙げられる。ピリミジン塩基は、シトシン（Ｃ）、チミン（Ｔ）、およびウラシル（Ｕ）、ならびにそれらの修飾誘導体または類似体を含む。デオキシリボースのＣ－１原子は、ピリミジンのＮ－１またはプリンのＮ－９に結合している。

【0074】

本明細書で使用されるとき、用語「光酸発生剤」は、光を吸収するとより酸性になるかまたはプロトンイオンを放出する化合物である。例示的な光酸発生剤としては、ビス（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）ヨードニウムペルフルオロ－１－ブタンスルホネートまたはビス－（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）ヨードニウムｐ－トルエンスルホネートなどのヨードニウム塩、および（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）ジフェニルスルホニウムトリフレートまたはトリフェニルスルホニウムトリフレートなどのスルホニウムトリフレート化合物が挙げられる。代替の実施形態では、熱に曝されるとその場で強酸を放出する試薬を用いて、熱条件下で硬化を行うことができる。

【0075】

本明細書で使用されるとき、「プラズマアッシング」は、酸素プラズマまたは空気プラズマによって、パターン化されたウェーハまたは表面（例えば、樹脂膜）から有機物を除去するプロセスを指す。プラズマアッシングから生じる生成物は、真空ポンプ／システムを用いて除去することができる。プラズマアッシングは、反応性－ＯＨまたはヒドロキシル基を導入することによって支持体表面を活性化することができる。導入されるヒドロキシル基は、例えば、樹脂膜中の炭素原子および／またはケイ素原子に結合することができる。導入される基は、カルボキシル基も含み得る。

【0076】

本明細書で使用されるとき、用語「ポリマーコーティング」および「ポリマーブラシ」は、液体および気体を透過させ、かつ基板／支持体につながれる半硬質ポリマー材料を意味することを意図している。ポリマーコーティングおよびポリマーブラシは、液体が吸収されるときに膨潤することができ、かつ液体が乾燥によって除去されるときに収縮することができるヒドロゲルであり得る。ポリマーコーティングは、堆積させることができ、ポリマーブラシは、ポリマー成長開始部位から成長させることができる。

【0077】

本明細書で使用されるとき、用語「多面体オリゴマーシルセスキオキサン」（ＰＯＳＳ）は、シリカ（ＳｉＯ_２）とシリコーン（Ｒ_２ＳｉＯ）との間のハイブリッド中間体（ＲＳｉＯ_１．５）である化学組成物を指す。この組成物は、化学式［ＲＳｉＯ_３／２］_ｎを有する有機ケイ素化合物であり、式中、Ｒ基、は同じでも異なっていてもよい。その組成物は、モノマー単位として１つ以上の異なるかご型構造またはコア構造を含み得る。いくつかの例において、その構造は、以下の多八面体かご型構造またはコア構造を含む。いくつかの例において、多面体構造は、

【化17】

など、かつ、

【化18】

で表される、Ｔ_８構造であってもよい。このモノマー単位は、典型的には官能基Ｒ_１～Ｒ_８である８本の腕を有する。

【0078】

モノマー単位は、

【化19】

など、Ｔ_１０と呼ばれる、１０個のケイ素原子と１０個のＲ基とを有するかご型構造を有してもよく、または、

【化20】

など、Ｔ_１２と呼ばれる、１２個のケイ素原子と１２個のＲ基とを有するかご型構造を有してもよい。ＰＯＳＳ材料は、Ｔ_６、Ｔ_１４、またはＴ_１６かご型構造を含み得る。平均かご含有量は、合成中に調整することができ、および／または精製方法によって制御することができ、モノマー単位のかごサイズの分布は、本明細書に開示される例において使用することができる。例として、かご型構造のいずれもが、使用される全ＰＯＳＳモノマー単位の約３０％～約１００％の範囲の量で存在し得る。ＰＯＳＳ材料は、開環かご型構造および部分開環かご型構造の混合物であり得る。したがって、本明細書に記載のＰＯＳＳ樹脂前駆体および樹脂は、エポキシＰＯＳＳ材料を含み、それはシルセスキオキサン配置の混合物であり得る。例えば、本明細書に記載の任意のＰＯＳＳ材料は、個別のＰＯＳＳかごおよび非分離のシルセスキオキサン構造および／または、ポリマー、はしご型などの、不完全に縮合した個別の構造の混合物であり得る。したがって、部分的に縮合した材料は、いくつかのケイ素頂点に本明細書に記載のエポキシＲ基を含むが、いくつかのケイ素原子は、Ｒ基で置換されておらず、代わりにＯＨ基で置換され得る。いくつかの例では、ＰＯＳＳ材料は、

【化21】

などの、様々な形態の混合物を含む。

【0079】

本明細書に開示される例では、Ｒ_１～Ｒ_８またはＲ_１０またはＲ_１２のうちの少なくとも１つは、エポキシを含み、したがって、ＰＯＳＳは、エポキシＰＯＳＳと呼ばれる。いくつかの例では、８本、１０本、または１２本の腕などの腕、またはＲ基の大部分がエポキシ基を含む。他の例では、Ｒ_１～Ｒ_８またはＲ_１０またはＲ_１２は、同じであり、したがってＲ_１～Ｒ_８またはＲ_１０またはＲ_１２のそれぞれが、エポキシ基を含む。本開示全体を通して、このタイプのＰＯＳＳ（すなわち、Ｒ_１～Ｒ_８またはＲ_１０またはＲ_１２が同じエポキシ基を含む）は、ＰＯＳＳに結合して示される特定のエポキシ官能基を有する「ＰＯＳＳ」という言葉で表すことができる。例えば、

【化22】

は、Ｒ_１～Ｒ_８またはＲ_１０またはＲ_１２のそれぞれとしてエポキシシクロヘキシルメチル官能基を有するＰＯＳＳかごである。他の例では、Ｒ_１～Ｒ_８またはＲ_１０またはＲ_１２は、同じではなく、したがって、Ｒ_１～Ｒ_８またはＲ_１０またはＲ_１２の少なくとも１つは、エポキシを含み、Ｒ_１～Ｒ_８またはＲ_１０またはＲ_１２の他の少なくとも１つは、非エポキシ官能基であり、この非エポキシ官能基は、いくつかの場合、アジド／アジド、チオール、ポリ（エチレングリコール）、ノルボルネン、およびテトラジン、またはさらに例えば、アルキル、アリール、アルコキシおよびハロアルキル基からなる群より選択される。いくつかの態様において、非エポキシ官能基は、樹脂の表面エネルギーを増加させるように選択される。これらの他の例では、エポキシ基と非エポキシ基の比は、７：１～１：７、または９：１～１：９、または１１：１～１：１１の範囲である。いずれの例においても、二置換または一置換（末端）エポキシ基により、紫外線（ＵＶ）および酸を用いて開始すると、モノマー単位を重合して、架橋マトリックス（すなわち樹脂膜）とすることができる。いくつかの態様では、エポキシＰＯＳＳは、末端エポキシ基を含む。

【0080】

エポキシＰＯＳＳが「変性エポキシＰＯＳＳ」と呼ばれる場合、制御ラジカル重合（ＣＲＰ）剤および／または対象となる別の官能基が、１つ以上の官能基Ｒ_１～Ｒ_８またはＲ_１０またはＲ_１２として、樹脂またはコアまたはかご型構造に組み込まれていることを意味する。同様に、エポキシＰＯＳＳ樹脂膜が「変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜」と呼ばれる場合、制御ラジカル重合（ＣＲＰ）剤および／または他の対象となる官能基が、架橋マトリックスに組み込まれていることを意味する。

【0081】

本明細書で使用されるとき、「プライマー」は、ＤＮＡまたはＲＮＡ合成のための出発点として働く一本鎖核酸配列（例えば、一本鎖ＤＮＡまたは一本鎖ＲＮＡ）として定義される。プライマーの５’末端は、官能化分子のコーティング層とのカップリング反応を可能にするように修飾されてもよい。プライマー長は、任意の長さの塩基であり得、そして種々の非天然ヌクレオチドを含み得る。一例では、配列決定プライマーは、１０～６０塩基を含む短鎖である。

【0082】

本明細書で使用されるとき、用語「増感剤」は、フリーラジカル、例えば光開始剤、フリーラジカル開始剤、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）、過酸化ベンゾイル、１－ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（ＨＣＰＫ）、またはチオキサンテノンなどの反応性種の放出によって成分モノマーの光反応性を促進する試薬を指す。いくつかの態様では、増感剤は、選択された紫外線条件下で酸が光酸発生剤から放出されるように、光酸発生剤との向上したエネルギー整合をもたらすように選択される。

【0083】

本明細書で使用されるとき、用語「シラン」は、１つ以上のケイ素原子を有する有機または無機化合物を指す。無機シラン化合物の一例は、ＳｉＨ_４、または水素が１個以上のハロゲン原子によって置換されているハロゲン化ＳｉＨ_４である。有機シラン化合物の例は、Ｘ－Ｒ^Ｂ－Ｓｉ（ＯＲ^Ｃ）_３であり、式中、Ｘは、アミノ、メタクリレート、チオール、アルキル、アルケニル、シクロアルケニル、アルキニル、またはエポキシなどの官能化可能な有機基であり、これを使用して、表面および／またはポリマーと結合することができる；Ｒ^Ｂは、スペーサーであり、例えばアルキレン、ヘテロアルキレン、または－（ＣＨ_２）_ｎ－であり、ここでｎは、０～１０００または１～１００または１～１０または２～６である；Ｒ^Ｃは、本明細書に定義のように、水素、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたアルキニル、任意に置換されたカルボシクリル、任意に置換されたアリール、任意に置換された５～１０員ヘテロアリールおよび任意に置換された５～１０員ヘテロシクリルから選択される。いくつかの例では、各Ｒ^Ｃは同じであり、他の例では、それらは異なっていてもよい。いくつかの例において、Ｘは、アルケニルまたはシクロアルケニルであり、Ｒ^Ｂは、－（ＣＨ_２）_ｎ－であり、ここでｎは、２～６であり、および／またはＲ^Ｃは、アルキルである。他の例では、シラン化合物は、Ｘ－Ｒ^Ｂ－Ｓｉ（Ｒ^Ｄ）_３であり、式中、ＸおよびＲ^Ｂは、上で定義したとおりであり、各Ｒ^Ｄは、独立してＲ^ＣまたはＯＲ^Ｃである。いくつかの例では、Ｘは、基板または支持体を含む。一般に、アルコキシシラン部分は、金属酸化物またはプラズマ処理されたエポキシＰＯＳＳネットワークの表面上などの－ＯＨ基と縮合させるために使用される。Ｘ官能基は、アルコキシシランと直交しており、ＣＲＰまたは他の開始剤と別々にカップリングするために使用される。反応性基の直交性は、ＰＯＳＳ樹脂硬化ステップ後、または架橋樹脂のシラン化ステップ後のＣＲＰ単位の組み込みを可能にする。本明細書で使用されるとき、用語「シラン」は、異なるシランおよび／またはシラン誘導体化合物の混合物を含み得る。

【0084】

用語「基板」および「支持体」は、本明細書では互換的に使用され、樹脂膜がその上に堆積される材料を指す。適切な支持体の例としては、ガラスおよび変性または官能化ガラス、プラスチック（アクリル、ポリスチレンおよびスチレンと他の材料とのコポリマー、ポリ（塩化ビニル）、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブチレン、ポリウレタン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）（Ｃｈｅｍｏｕｒｓ製のＴＥＦＬＯＮ（登録商標）など）、環状オレフィン／シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）またはコポリマー（ＣＯＣ）（Ｚｅｏｎ製のＺＥＯＮＯＲ（登録商標）など）、ポリイミドなど）、ナイロン、セラミック、シリカ、溶融シリカ、または他のシリカ系材料、シリコンおよび変性シリコン、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、水素化ケイ素、炭素、金属、無機ガラス、および光ファイバ束などが挙げられる。いくつかの例が提供されているが、他の任意の適切な基板／支持体が使用されてもよいことを理解されたい。

【0085】

本明細書で使用される用語「表面化学」は、支持体／基板の表面上のエポキシＰＯＳＳ樹脂膜の少なくとも一部に付着したポリマーコーティングまたはポリマーブラシおよびプライマーを指す。

【0086】

「チオール」官能基は、－ＳＨ（例えば以下のもの）を指す。

【化23】

【0087】

本明細書で使用されるとき、用語「テトラジン」および「テトラジニル」は、４個の窒素原子を含む６員ヘテロアリール基を意味する。テトラジンは任意に置換され得る。一例では、テトラジンは、環が炭素原子を共有しない多環構造の一部である（例えば以下のもの）。

【化24】

【0088】

本明細書で使用される「テトラゾール」は、４個の窒素原子を含む５員複素環式基を指す。

【0089】

本明細書で使用されるとき、用語「湿潤剤」は、樹脂前駆体混合物の成分による表面被覆を助ける添加剤を指す。例としては、ポリアクリレート界面活性剤またはシリコーン界面活性剤などの界面活性剤が挙げられる。

【0090】

本明細書で使用されるとき、用語「ＹＥＳ法」は、イルミナ社によって開発された、Ｙｉｅｌｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ（「ＹＥＳ」）によって提供されている化学蒸着ツールを使用する、化学蒸着プロセスを指す。このツールは、３つの異なる蒸着システムを含む。自動化されたＹＥＳ－ＶｅｒｔａＣｏａｔシラン蒸気システムは、２００ｍｍまたは３００ｍｍのウェーハに対応できる柔軟なウェーハハンドリングモジュールを使用して、大量生産用に設計されている。手動ロードＹＥＳ－１２２４Ｐシラン蒸気システムは、その構成可能な大容量チャンバで多用途生産のために設計されている。Ｙｅｓ－ＬａｂＫｏｔｅは、実現可能性の研究や研究開発に理想的な低コストの卓上バージョンである。

【0091】

本明細書に記載され特許請求の範囲に記載された態様および例は、上記の定義に照らして理解することができる。

【0092】

図１Ａ～図１Ｆは共に、本明細書に開示のアレイの一例を形成する、本明細書に開示の方法の一例を示す。図１Ｅは、形成されるアレイの窪みの拡大図である。

【0093】

図１Ａは、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４がその上に形成された支持体１２を示す。本明細書で前述した支持体１２の任意の例を使用することができる。一例では、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４がその上に形成された支持体１２は、市販されている。他の例では、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４は、支持体１２上に形成される。

【0094】

通常、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４は、樹脂前駆体を形成すること、その樹脂前駆体を支持体１２の表面上に堆積させること、および紫外線を照射してその樹脂前駆体を硬化させて架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４を形成することによって形成することができる。

【0095】

樹脂前駆体は、混合物であり、これは少なくともエポキシＰＯＳＳモノマー単位を含む。その前駆体は、Ｄ－シリコン（２つの酸素に結合している）、Ｔ－シリコン（３つの酸素に結合している）、およびＱ－シリコン（４つの酸素に結合している）などのケイ素含有部分を含む。上述したように、ＰＯＳＳ材料は、それぞれ大きさが異なる、かご型多面体構造、分離した不完全に縮合した多面体構造、または非分離シルセスキオキサン構造を含むことができる。エポキシＰＯＳＳモノマー単位の例は、エポキシシクロヘキシルアルキルＰＯＳＳ（アルキルがＰＯＳＳかごとエポキシシクロヘキシル基との間のリンカーであり、そしてアルキルが、メチル、エチルなどである）、グリシジルＰＯＳＳ（Ｒ_１～Ｒ_８またはＲ_１０またはＲ_１２基はグリシジルエーテル；例えば以下のもの

【化25】

に結合したアルキル（例えば、メチル、エチル、プロピルなど）を含む）、オクタグリシジルジメチルシリルＰＯＳＳなどを含む。いくつかの例では、樹脂前駆体は、１種類のエポキシＰＯＳＳモノマー単位を含む。他の例では、樹脂前駆体は、異なるエポキシＰＯＳＳモノマー単位を含む。２つの異なるエポキシＰＯＳＳモノマー単位を組み合わせて使用するとき、２つの単位の任意の適切な質量比またはモル比を選択することができる。例えば、第１のエポキシＰＯＳＳモノマー単位は、エポキシＰＯＳＳモノマー単位の総量の約１０ｍｏｌ％～約９０ｍｏｌ％の範囲の量（Ｘ）で存在してもよく、第２のエポキシＰＯＳＳモノマー単位は、そのモノマー単位の総量の残りを構成してもよい（すなわち、１００ｍｏｌ％～Ｘｍｏｌ％）。一例では、エポキシシクロヘキシルアルキルＰＯＳＳおよびグリシジルＰＯＳＳは、約３：１の質量比またはモル比で一緒に使用されるが、前述のように、他の質量比またはモル比を使用してもよい。

【0096】

いくつかの例では、樹脂前駆体はまた、架橋ＰＯＳＳ樹脂マトリックスに組み込むことができるエポキシシランまたは他の反応性シランを含む。エポキシシランは、分子の一端にエポキシ基を含み、その分子の他端にシランを含む。エポキシ基は、エポキシＰＯＳＳ樹脂膜に共有結合で組み込むことができ（エポキシ基の反応によって）、シラン基は、支持体１２の表面基（例えば、－ＯＨ）に共有結合させることができる。支持体１２が、支持体１２にエポキシＰＯＳＳ樹脂膜を接着することができる表面活性化剤を含まない場合、エポキシシランを含んでもよい。しかしながら、支持体１２が、エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を支持体１２に接着することができる適切な表面活性化剤を有するシリカ系基板である場合、エポキシシランは排除されてもよいことを理解されたい。

【0097】

他の例では、支持体１２が表面活性化剤を含まない場合、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４を形成するために使用される樹脂前駆体は、エポキシシランまたは他の反応性シランを含まなくてもよい。むしろ、最初にエポキシシランまたは他の反応性シランおよび少なくとも１つのエポキシＰＯＳＳモノマー単位を堆積させてシランを支持体１２に付着させ、次いで前述の樹脂前駆体（シランなし）をそのシランと反応させ、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４を形成してもよい。

【0098】

樹脂前駆体は、光酸発生剤（ＰＡＧ）、増感剤、溶媒、および／または湿潤剤も含み得る。これらの成分は、樹脂前駆体の重合および／または堆積を助けるために任意の適切な量で添加することができる。本明細書に記載のすべての方法のいくつかの態様において、樹脂前駆体は、ポリアクリレート界面活性剤またはシリコーン界面活性剤などの湿潤剤を含む。

【0099】

いくつかの例では、ＰＯＳＳ前駆体中の不完全に縮合したシルセスキオキサン材料（これはシラノール基を含有する）は、基板表面と反応してその樹脂をその表面に結合させる。

【0100】

スキーム１は、樹脂前駆体およびそれから形成される架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜の一例を示す。

【化26】

スキーム１Ａは、架橋樹脂膜の他の例を示す。

【化27】

個々のモノマーが任意の順序またはポリマーパターンで組み合わされてもよく、そして追加のモノマーを示したモノマー単位に結合してもよい、例えば、そのかご型のペンダント腕をさらなるモノマーに結合してもよいので、示したポリマーが例示であることを当業者は理解するであろう。

【0101】

示されるように、この例では、樹脂前駆体は、増感剤およびＰＡＧの存在下で、エポキシシラン（スキーム１に示されるように酸素結合を介して支持体１２に結合することができる）、エポキシシクロヘキシルアルキルＰＯＳＳ、およびグリシジルＰＯＳＳを混合することによって形成される。支持体結合エポキシシランは、別の例では、支持体－Ｏ－Ｓｉ（Ｒ）_２－Ｏ－Ｃ_２～６アルキル－（エポキシド）の構造であり得、ここで各Ｒは、メチルまたはエチル基などのアルキル基である。樹脂前駆体は、特定の例では、支持体結合エポキシ樹脂を１つまたは２つの異なるエポキシＰＯＳＳモノマー単位と混合することによって形成される。他の例では、樹脂前駆体は、任意の適切な堆積方法を用いて支持体１２の表面上に堆積される。樹脂前駆体の硬化（すなわち、重合および架橋）は、化学線（紫外線（ＵＶ）など）に曝露することによって行われる。このプロセスにより、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４が得られる。最終的な架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４内のモノマーの比率は、初めの樹脂前駆体混合物中のモノマーの化学量論に依存する。

【0102】

図１Ａ～図１Ｆに示す方法のいくつかの例では、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４は、硬化後にハードベークにかけてもよい。ハードベークは、架橋反応を完了させるのに役立つ（例えば、ＵＶは重合／架橋プロセスを開始し、その反応は完了するまで暗所で続く）。ハードベークはまた、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４をインキュベートまたは脱水して、硬化後に残る可能性のある溶媒を追い出す。ハードベークの持続時間は、約１００℃～約３００℃の範囲の温度で約５秒～約１０分であり得る。ハードベーキングに使用することができる装置の例は、ホットプレートを含む。

【0103】

図１Ａに示すように、いくつかの例では、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４は、インプリントされていない。

【0104】

図１Ａおよび図１Ｂに示すように、２つの異なるルートＡまたはＢを実行することができる。ルートＡでは、パターン化疎水性ポリマー層１６を架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４上に形成し、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４をさらに処理することはない。ルートＢでは、追加の処理を実行して、その後に適用されるポリマーコーティング２２の官能基に共有結合することができる官能基を架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４に導入した後、パターン化疎水性ポリマー層１６を架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４上に形成する。

【0105】

ルートＡでは、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４は、パターン化疎水性ポリマー層１６が形成される前に追加の処理にかけられない。このようにして、パターン化疎水性ポリマー層１６が、形成されたままの架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４上に形成される。

【0106】

パターン化疎水性ポリマー層１６は、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４よりも疎水性であり、その後に堆積されるポリマーコーティング２２に付着しない任意のポリマーで構成されていてもよい。疎水性ポリマーの例は、フッ素化ポリマー、ネガ型フォトレジスト、またはポリシロキサンを含む。フッ素化ポリマーは、アモルファス（非結晶）フルオロポリマー（例えば、Ｂｅｌｌｅｘ製のＣＹＴＯＰ（登録商標））、結晶質フルオロポリマー、またはアモルファスドメインと結晶質ドメインの両方を有するフルオロポリマーであり得る。エポキシ系ネガ型フォトレジスト（例えば、ＭｉｃｒｏＣｈｅｍ製のＳＵ－８シリーズ）などの任意の適切なネガ型フォトレジストを使用することができる。ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などの任意の適切なポリシロキサンもまた使用され得る。

【0107】

パターン化疎水性ポリマー層１６は、任意の適切な技術によって形成され得る。パターン化疎水性ポリマー層１６を形成する一例では、疎水性ポリマーを架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４上に堆積させ（例えばスピンコートなど）、その堆積された疎水性ポリマーをナノインプリントリソグラフィおよび／またはフォトリソグラフィを使用してパターン形成する。パターン化疎水性ポリマー層１６を形成する別の例では、疎水性ポリマーは、インクジェット印刷および／またはマイクロコンタクト印刷を使用して、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４上に所望のパターンで堆積される。

【0108】

パターン化疎水性ポリマー層１６は、隣接する窪み１８を隔てる介在領域２０を含む連続層であり得る。各窪み１８において、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４の不連続領域が露出される（図１Ｂに示すように）。

【0109】

規則的パターン、繰り返しパターン、および非規則的パターンを含む、窪み１８の多くの異なるレイアウトが想定され得る。一例では、窪み１８は、最密充填および向上した密度のために六角形格子に配置される。他のレイアウトは、例えば、直線（すなわち、長方形）レイアウト、三角形レイアウトなどを含み得る。レイアウトまたはパターンは、行および列にある窪み１８のｘ－ｙフォーマットであり得る。いくつかの他の例では、レイアウトまたはパターンは、窪み１８および／または介在領域２０の繰り返し配列であり得る。さらに他の例では、レイアウトまたはパターンは、窪み１８および／または介在領域２０のランダム配列であり得る。パターンは、スポット、パッド、穴、ポスト、ストライプ、渦、線、三角形、長方形（例えば、流路を画定する）、円、弧、チェック、格子縞、対角線、矢印、正方形、および／またはクロスハッチを含み得る。いくつかの例では、パターンは穴を含む。本明細書に記載の例で使用することができるパターン化表面のさらに他の例は、米国特許第８，７７８，８４９号；同第９，０７９，１４８号；同第８，７７８，８４８号および米国特許出願公開第２０１４／０２４３２２４号公報に記載されており、これらの各々は、その全体が参照により本明細書に組み入れられる。

【0110】

レイアウトまたはパターンは、画定された領域内の窪み１８の密度（すなわち窪み１８の数）に関して特徴付けることができる。例えば、窪み１８は、約２００万個／ｍｍ^２の密度で存在し得る。密度は、例えば、少なくとも約１００個／ｍｍ^２、少なくとも約１，０００個／ｍｍ^２、少なくとも約１０万個／ｍｍ^２、少なくとも約１００万個／ｍｍ^２、少なくとも約２００万個／ｍｍ^２、少なくとも約５００万個／ｍｍ^２、少なくとも約１０００万個／ｍｍ^２、少なくとも約５０００万個／ｍｍ^２またはそれ以上の密度を含む様々な密度に調整することができる。代替的または追加的に、密度は、約５０００万個／ｍｍ^２以下、約１０００万個／ｍｍ^２以下、約５００万個／ｍｍ^２以下、約２００万個／ｍｍ^２以下、約１００万個／ｍｍ^２以下、約１０万個／ｍｍ^２以下、約１，０００個／ｍｍ^２以下、約１００個／ｍｍ^２以下またはそれ未満に調整することができる。さらに、パターン化疎水性ポリマー層１６によって画定される窪み１８の密度は、上記の範囲から選択される下限値のうちの１つと上限値のうちの１つとの間であり得ることを理解されたい。例として、高密度アレイは、約１μｍ未満の介在領域２０によって隔てられた窪み１８を有することを特徴とすることがあり、低密度アレイは、約１μｍを超える介在領域２０によって隔てられた窪み１８を有することを特徴とし得る。

【0111】

追加でまたは代替的に、レイアウトまたはパターンは、平均ピッチ、すなわち窪み１８の中心から隣接する介在領域２０の中心までの間隔（中心間間隔）によって特徴付けることができる。パターンは、平均ピッチの周りの変動係数が小さくなるように規則的とすることができ、またはパターンは非規則的とすることができ、その場合変動係数は比較的大きくなり得る。いずれの場合も、平均ピッチは、例えば、少なくとも約１０ｎｍ、少なくとも約０．１μｍ、少なくとも約０．５μｍ、少なくとも約１μｍ、少なくとも約５μｍ、少なくとも約１０μｍ、少なくとも約１００μｍまたはそれ以上であり得る。代替的または追加的に、平均ピッチは、例えば、約１００μｍ以下、約１０μｍ以下、約５μｍ以下、約１μｍ以下、約０．５μｍ以下、約０．１μｍ以下またはそれ未満であり得る。特定のパターンの窪み１８の平均ピッチは、上記の範囲から選択される下限値の１つと上限値の１つとの間にあり得る。一例では、窪み１８は、約１．５μｍのピッチ（中心間距離）を有する。

【0112】

図１Ｂに示す例では、窪み１８は穴である。穴は、マイクロ穴またはナノ穴であり得る。各穴は、その体積、穴開口面積、深さ、および／または直径によって特徴付けられ得る。

【0113】

各穴は、液体を閉じ込めることができる任意の体積を有し得る。最小体積または最大体積は、例えば、アレイ１０’（図１Ｆに示す）の川下での使用に期待されるスループット（例えば、多重度）、分解能、検体組成、または検体反応性に適応するように選択することができる。例えば、体積は、少なくとも約１×１０^－３μｍ^３、少なくとも約１×１０^－２μｍ^３、少なくとも約０．１μｍ^３、少なくとも約１μｍ^３、少なくとも約１０μｍ^３、少なくとも約１００μｍ^３またはそれ以上であり得る。代替的または追加的に、体積は、約１×１０^４μｍ^３以下、約１×１０^３μｍ^３以下、約１００μｍ^３以下、約１０μｍ^３以下、約１μｍ^３以下、約０．１μｍ^３以下またはそれ未満であり得る。

【0114】

表面の各穴開口部によって占有される面積は、穴体積について上述したものと同様の基準に基づいて選択することができる。例えば、表面上の各穴開口部の面積は、少なくとも約１×１０^－３μｍ^２、少なくとも約１×１０^－２μｍ^２、少なくとも約０．１μｍ^２、少なくとも約１μｍ^２、少なくとも約１０μｍ^２、少なくとも約１００μｍ^２またはそれ以上であり得る。代替的にまたは追加的に、面積は、約１×１０^３μｍ^２以下、約１００μｍ^２以下、約１０μｍ^２以下、約１μｍ^２以下、約０．１μｍ^２以下、約１×１０^－２μｍ^２以下またはそれ未満であり得る。

【0115】

各穴の深さは、少なくとも約０．１μｍ、少なくとも約１μｍ、少なくとも約１０μｍ、少なくとも約１００μｍまたはそれ以上であり得る。代替的または追加的に、深さは、約１×１０^３μｍ以下、約１００μｍ以下、約１０μｍ以下、約１μｍ以下、約０．１μｍ以下またはそれ未満であり得る。

【0116】

いくつかの例では、各穴の直径は、少なくとも約５０ｎｍ、少なくとも約０．１μｍ、少なくとも約０．５μｍ、少なくとも約１μｍ、少なくとも約１０μｍ、少なくとも約１００μｍまたはそれ以上であり得る。代替的または追加的に、直径は、約１×１０^３μｍ以下、約１００μｍ以下、約１０μｍ以下、約１μｍ以下、約０．５μｍ以下、約０．１μｍ以下またはそれ未満（例えば、約５０ｎｍ）であり得る。

【0117】

図１Ａと図１Ｂの間に示したルートＢでは、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４は、パターン化疎水性ポリマー層１６がその上に前述の方法で形成される前に、追加の処理にかけられる。

【0118】

この追加の処理は、プラズマアッシングまたは架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４にヒドロキシル基を導入するための化学処理を含むことができる。いくつかの例では、その処理は、酸素プラズマアッシングであり、そのプロセスは、樹脂膜に遊離の－ＯＨ基（例えば、ヒドロキシル基および／またはカルボキシル基）を導入する。スキーム２は、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４へのヒドロキシル基の導入の一例を示す。

【化28】

【0119】

スキーム２Ａは、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４へのヒドロキシル基の導入の別の例を示す。

【化29】

【0120】

次いで、ヒドロキシル基含有架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４をシラン化または他の化学プロセスにかけて、ヒドロキシル基に結合可能な官能基（例えば、図１Ｅの「ＦＧ」）を導入することができる。これらの官能基ＦＧは、窪み１８内に露出された架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４へのその後適用されるポリマーコーティング２２の付着を向上させるアンカー分子であり得る。したがって、官能基ＦＧの選択は、ポリマーコーティング２２（図１Ｃに示される）を形成するために使用される分子に、ある程度依存し得る。これは、官能基ＦＧとその後に堆積されるポリマーコーティング２２との間に共有結合および／または非共有結合（例えば、ファンデルワールスまたは水素）を形成することが望ましい場合があるためである。官能基ＦＧの例は、以下からなる群より選択される。

【化30】

式中、---は、アルキルシラン（例えば、ヒドロキシル基とトリアルコキシアルキルシランとの反応による）、ポリ（エチレングリコール）－シラン（例えば、ヒドロキシル基とトリアルコキシシランポリ（エチレングリコール）との反応による）、またはハロゲン化アルキル－シラン（例えば、ヒドロキシル基とハロゲン化アルキルとの反応による）、またはポリエチレングリコール鎖、またはヒドロキシル基と三脚接続を形成し得る任意の他のシラン、またはヒドロキシル基でＣ－Ｃ－Ｏ－接続を形成し得る他の基を表す。これらの官能基、またはパターン化疎水性コーティング層１６の形成中に行われる処理に耐えることができる他の任意の官能基を使用することができる。プロセス条件はまた、望ましい官能基を利用するように調整されてもよい。官能基のいくつかの例を提供したが、エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４に共有結合させることができる、またはエポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４によって捕捉することができ、かつエポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４に望ましい官能性を導入することができる、他の親水性または疎水性の官能基を使用し得ることを理解されたい。なおさらに、様々な官能基ＦＧの誘導体および／または官能基ＦＧの置換された変形形態を使用することができる。他の例では、ポリマーコーティングは、プラズマアッシングの直後に、別個のシラン化または官能化ステップなしに、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜にコーティングおよび硬化することができる。

【0121】

官能基ＦＧを架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４のヒドロキシル基に結合させるために使用される方法は、使用されている官能基ＦＧに応じて変わり得る。適切な方法の例には、蒸着、ＹＥＳ法、溶液堆積方法、または他の堆積方法が含まれる。

【0122】

ルートＢでは、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４を変性して官能化架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４’を形成する。次いで、パターン化疎水性ポリマー層１６（その介在領域２０および窪み１８を含む）を前述の方法で、官能化架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４’上に形成することができる。この例では、官能化架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４’の不連続部分が、窪み１８で露出している。

【0123】

ルートＡまたはルートＢのどちらが実施されるかにかかわらず、パターン化疎水性ポリマー層１６が形成された後、ポリマーコーティング２２がパターン化疎水性ポリマー層１６上および窪み１８内に適用または成長される。これを図１Ｃに示す。

【0124】

ポリマーコーティング２２は、スピンコーティング、浸漬またはディップコーティング、スプレーコーティングなどを用いて、パターン化疎水性ポリマー層１６上および架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４または官能化架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４’の露出した表面上に堆積させることができる。一例では、ポリマーコーティング２２は溶液として堆積され、その一例は、エタノールと水の混合物中のＰＡＺＡＭを含む。濡れを促進する任意の溶媒または溶媒の組み合わせを使用することができる。濡れを助けるために界面活性剤を溶液に添加することもできる。

【0125】

コーティングされた後、ポリマーコーティング２２は硬化プロセスにかけて、付着コーティング部分２２’（ポリマーコーティング２２が窪み１８内の露出された架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４または官能化架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４’に付着する）と未付着コーティング部分２２”（ポリマーコーティング２２はパターン化疎水性ポリマー層１６に付着しない（例えば、介在領域２０で））とを形成し得る。硬化温度は、約２０℃～約８０℃の範囲であってもよく、そして硬化時間は、数秒～約１２０分の範囲であってもよい。一例では、ポリマーコーティング２２の硬化は、約６０℃で約１時間行われてもよい。硬化温度および時間は、部分的には、形成されるポリマーコーティング２２に応じて変わり得る。

【0126】

ルートＢを利用して官能化架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４’を形成する場合、ポリマーコーティング２２を樹脂膜１４’の表面から成長させることができる。例えば、樹脂膜１４’およびパターン化疎水性ポリマー層１６を有する支持体１２を、モノマーおよび開始剤を含む適切な浴に浸漬することができる。そのモノマーの重合は、ポリマーコーティング２２の付着部分２２’を形成するであろう。

【0127】

付着コーティング部分２２’および未付着コーティング部分２２”が図１Ｃに示されている。付着コーティング部分２２’の付着のメカニズムは、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４が存在する（ルートＡ）かどうかまたは官能化架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４’が存在するかどうか（ルートＢ）によるだろう。

【0128】

一例として、ポリマーコーティング２２は、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４の未反応エポキシ基に付着するか、または挿入されて付着コーティング部分２２’を形成することができる。例えば、ポリマー構造上の遊離アミン（例えば、式（Ｉ））は、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４中の未反応エポキシ基と反応し得る。

【0129】

別の例として、ポリマーコーティング２２は、官能化架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４’の追加された官能基ＦＧに付着して、付着コーティング部分２２’を形成することができる。起こる反応は、官能化架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４’の官能基ＦＧおよびポリマーコーティング２２の官能基によるだろう。以下は、起こり得る反応のいくつかの例である。

【0130】

官能化架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４’の官能基ＦＧがノルボルネンまたはノルボルネン誘導体である場合、そのノルボルネンまたはノルボルネン誘導体は、以下のことが可能である：ｉ）ＰＡＺＡＭまたは式（Ｉ）のポリマーのアジド／アジド基との１，３－双極子付加環化反応（すなわちクリック反応）；ｉｉ）ポリマー構造（例えば式（Ｉ））に結合したテトラジン基とのカップリング反応；ｉｉｉ）ポリマー構造（例えば式（Ｉ））に結合したヒドラゾン基との環化付加反応；ｉｖ）ポリマー構造（例えば式（Ｉ））に結合したテトラゾール基との光クリック反応；またはｖ）ポリマー構造（例えば式（Ｉ））に結合したニトリルオキシド基との環化付加。ＰＡＺＡＭのアジド／アジド基と１，３－双極子付加環化反応をするノルボルネンまたはノルボルネン官能基の例をスキーム３に示す。

【化31】

ここで、－ＣＨ_２Ｃ（Ｏ）ＮＨＲ基は、ＰＡＺＡＭポリマーの側鎖である。

【0131】

他の例では、官能化架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂の官能基ＦＧは、上記の表面官能化方法によって付加されたヒドロキシル位置に導入される。一例がスキーム３Ａに示されており、ＦＧは本明細書に記載の官能基である。

【化32】

【0132】

いくつかの例では、付加された官能基は、アルケンまたはシクロアルカン基を含む。一例では、そのような基は、スキーム３Ｂに示される。

【化33】

【0133】

一例では、ポリマーコーティング２２の導入は、付属の官能基を有する、式（Ｉ）のポリマー、またはＰＡＺＡＭ、またはＳＦＡとアジドまたはブロモ官能化ＳＦＡとの組み合わせなどのポリマー材料との反応によって達成される。一例をスキーム３Ｃに示し、それはＰＯＳＳ樹脂膜上のただ１つの反応部位を示す。当業者は、ポリマーコーティングと官能化ＰＯＳＳ樹脂膜との反応がポリマーおよび樹脂の複数の位置で起こることを認識するであろう。

【化34】

【0134】

官能化架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４’の官能基ＦＧがシクロオクチンまたはシクロオクチン誘導体である場合、そのシクロオクチンまたはシクロオクチン誘導体は、ｉ）ＰＡＺＡＭ（または式（Ｉ）ポリマーなどの他のポリマー）のアジド／アジドとの歪み促進アジド－アルキン１，３－付加環化（ＳＰＡＡＣ）反応、またはｉｉ）ポリマー（式（Ｉ）など）に結合したニトリルオキシド基との歪み促進アルキン－ニトリルオキシド環化付加反応をすることができる。

【0135】

官能化架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４’の官能基ＦＧがビシクロノニンである場合、ビシクロノニンは、二環式環系における歪みのため、ＰＡＺＡＭ（または式（Ｉ）ポリマーなどの他の適切なポリマー材料）に付着したアジドまたはニトリルオキシドとの同様のＳＰＡＡＣアルキン付加環化を受け得る。

【0136】

付着コーティング部分２２’および未付着コーティング部分２２”が形成された後、未付着コーティング部分２２”は、パターン化疎水性層１６から洗い流されてもよい（場合によっては付着コーティング部分２２’から離れて）。洗浄プロセスは、水浴および超音波処理を利用してもよい。水浴は、約２０℃～約６０℃の範囲の比較的低い温度に維持することができる。図１Ｄは、未付着コーティング部分２２”を除去した後のアレイ１０を示す。

【0137】

図１Ｅは、その中に付着コーティング部分２２’が形成された後の窪み１８の１つの拡大図である。図１Ｅに示す例では、官能化架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４’が形成されており、ノルボルネンシランが、官能基ＦＧであり、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４’の表面に付加されている。ＰＡＺＡＭは官能基ＦＧに結合して、パターン化疎水性ポリマー層１６によって画定された窪み１８内に付着コーティング部分２２’を形成する。

【0138】

ここで図１Ｆを参照すると、増幅プライマー２４は、付着ポリマーコーティング部分２２’にグラフトすることができる。適切なプライマー２４の例には、フォワード増幅プライマーまたはリバース増幅プライマーが含まれる。適切なプライマー２４の具体例には、ＨｉＳｅｑ（登録商標）、ＨｉＳｅｑＸ（登録商標）、ＭｉＳｅｑ（登録商標）、ＮｅｘｔＳｅｑ（登録商標）およびＧｅｎｏｍｅ Ａｎａｌｙｚｅｒ（登録商標）機器プラットフォームでの配列決定のためにＩｌｌｕｍｉｎａ Ｉｎｃ．によって販売される市販のフローセルの表面で使用される、Ｐ５またはＰ７プライマーが含まれる。

【0139】

増幅プライマー２４は、５’末端で、付着コーティング部分２２’の官能基（例えば、図１Ｅに示されるアジド）と反応可能な基で修飾することができる。例えば、ビシクロ［６．１．０］ノン－４－イン（ＢＣＮ）末端プライマーは、歪み促進触媒フリークリックケミストリーによって、付着コーティング部分２２’のアジドによって捕捉され得る。別の例では、アルキン末端プライマーは、銅触媒クリックケミストリーによって、付着コーティング部分２２’のアジドによって捕捉され得る。さらに別の例では、ノルボルネン末端プライマーは、テトラジン官能化付着コーティング部分２２’と無触媒環歪み促進クリック反応を受けることができる。用いることができる末端プライマーの他の例には、テトラジン末端プライマー、アジド末端プライマー、アミノ末端プライマー、エポキシまたはグリシジル末端プライマー、チオホスフェート末端プライマー、チオール末端プライマー、アルデヒド末端プライマー、ヒドラジン末端プライマーおよびトリアゾリンジオン末端プライマーが含まれる。末端プライマーの他の例は、チオホスフェート末端プライマーである。

【0140】

グラフトは、ダンクコーティング、スプレーコーティング、パドルディスペンスによって、または少なくともいくつかの窪み１８においてプライマー２４を付着コーティング部分２２’に結合する別の適切な方法によって達成され得る。これらの例のそれぞれは、プライマー溶液または混合物を利用することができ、これはプライマー２４、水、緩衝剤、および任意の触媒を含むことができる。

【0141】

ダンクコーティングは、アレイ１０（図１Ｄに示す）を一連の温度制御された浴に浸漬すること（自動または手動プロセスによる）を含み得る。その浴は、プライマー溶液またはプライマー混合物を含み得る。様々な浴を通して、プライマー２４は、窪み１８の少なくとも一部における付着コーティング部分２２’に付着する。一例では、アレイ１０は、プライマー溶液またはプライマー混合物を含む第１の浴に導入され、そこでプライマー２４を付着させるために反応が起こり、次いでそのアレイ１０’は、洗浄のために追加の浴に移動される。

【0142】

スプレーコーティングは、アレイ１０上にプライマー溶液またはプライマー混合物を直接スプレーすることによって達成され得る。スプレーコーティングされたアレイは、約１０℃～約７０℃の範囲の温度で約５分～約６０分の時間インキュベートされ得る。インキュベーション後、プライマー溶液またはプライマー混合物は、例えばスピンコーターを用いて、希釈および除去することができる。

【0143】

パドルディスペンスは、プールおよびスピンオフ方法に従って実行されてもよく、したがってスピンコーターを用いて達成されてもよい。プライマー溶液またはプライマー混合物をアレイ１０に適用する（手動でまたは自動プロセスによって）ことができる。適用されたプライマー溶液またはプライマー混合物をアレイ１０の表面全体に適用または広げることができる。プライマー被覆アレイ１０を約１０℃～約８０℃の範囲の温度で、約５分～約６０分の範囲の時間、インキュベートすることができる。インキュベーション後、プライマー溶液またはプライマー混合物は、例えばスピンコーターを用いて、希釈および除去することができる。

【0144】

グラフト後、所望の表面化学が適用されており、アレイ１０’は、様々な配列決定アプローチまたは技術において使用され得る。

【0145】

図１Ａ～１Ｆに示される方法の例は、変性エポキシＰＯＳＳモノマー単位を用いても実施され得る。この例では、樹脂前駆体は、前述のエポキシＰＯＳＳモノマー単位および変性エポキシＰＯＳＳモノマー単位を含む。これらの例では、変性エポキシＰＯＳＳモノマー単位のＲ_１～Ｒ_８またはＲ_１０またはＲ_１２の少なくとも１つはエポキシ基であり（エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４への組み込みのため）、そしてＲ_１～Ｒ_８またはＲ_１０またはＲ_１２の少なくとも１つは、続いて適用されるポリマーコーティング２２の官能基に共有結合または非共有結合することができる別の官能基である。このように、この例では、他の官能基は、ＰＯＳＳコアまたはかご型構造に直接組み込まれる。他の官能基の例には、官能基ＦＧの例のいずれかが含まれる。

【0146】

変性エポキシＰＯＳＳモノマー単位を含む樹脂前駆体は、約５０ｍｏｌ％～約９０ｍｏｌ％のエポキシＰＯＳＳモノマー単位および約１０ｍｏｌ％～約５０ｍｏｌ％の変性エポキシＰＯＳＳモノマー単位（すなわち、１００ｍｏｌ％－エポキシＰＯＳＳモノマー単位のＸｍｏｌ％）を含み得る。そのため、樹脂前駆体のいくつかの例では、エポキシＰＯＳＳモノマー単位と変性エポキシＰＯＳＳモノマー単位との質量比またはモル比は、約１：１～約９：１の範囲である。これらの樹脂前駆体において、２つの異なる（未変性）エポキシＰＯＳＳモノマー単位を組み合わせて使用する場合、その２つの単位の任意の適切な質量比またはモル比を選択することができる。例えば、第１のエポキシＰＯＳＳモノマー単位（例えば、エポキシシクロヘキシルアルキルＰＯＳＳ）は、エポキシＰＯＳＳモノマー単位の総量の約１０ｍｏｌ％～約９０ｍｏｌ％の範囲の量（Ｙ）で存在してもよく、第２のエポキシＰＯＳＳモノマー単位（例えば、グリシジルＰＯＳＳ）は、全エポキシＰＯＳＳモノマー単位の残り（すなわち、１００ｍｏｌ％のエポキシＰＯＳＳモノマー単位－Ｙｍｏｌ％）を構成してもよい。他の例では、任意のエポキシＰＯＳＳモノマー単位および任意の変性エポキシＰＯＳＳモノマー単位が、約１０ｍｏｌ％～約９０ｍｏｌ％の範囲の量で存在してもよい。

【0147】

樹脂膜を形成するための変性エポキシＰＯＳＳモノマー単位の使用は、樹脂膜のバックボーンに官能基ＦＧを直接導入し、したがって、ルートＢに記載されるように樹脂膜にさらなる処理を行う必要なしに、ポリマーコーティング２２の付着のための部位（未反応エポキシ基以外の）を提供する。

【0148】

図２Ａ～図２Ｄは共に、本明細書に開示の方法の別の例を示しており、それは本明細書に開示されるアレイの別の例を形成する。図２Ｃは、形成されるアレイの窪みの拡大図である。

【0149】

図２Ａ～図２Ｄに示される例示的な方法では、変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４”が形成され、これは、架橋マトリックスに組み込まれた制御ラジカル重合（ＣＲＰ）剤（図２Ｃにおいて２６として模式的に示される）を含む。ＣＲＰ剤２６は、可逆的付加開裂連鎖移動（ＲＡＦＴ）剤または原子移動ラジカル重合（ＡＴＲＰ）開始剤であり得る。ＲＡＦＴ剤については、表面におけるチオカルボニル基の配向が重合に影響を与える。一例では、ＲＡＦＴ剤は、成長するラジカル鎖が表面から離れるように、安定化基によって変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４”の表面に共有結合することができる。これはＺ基アプローチと呼ばれる。別の例では、ＲＡＦＴは、脱離基および開始基によって表面に結合する（すなわち、Ｒ基アプローチ）。Ｒ基アプローチは、分子量に対するより大きな制御を可能にし、鎖－鎖カップリングは最小化され得る。

【0150】

本明細書でさらに説明されるように、ＣＲＰ剤２６は、硬化中または硬化後に架橋マトリックスに組み込まれてもよく、架橋マトリックスのバックボーンに組み込まれてもよく（非ＰＯＳＳモノマー単位または変性エポキシＰＯＳＳモノマー単位によって）、または他の官能基によってバックボーンに結合してもよい。

【0151】

図２Ａは、その上に形成された変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４”を有する支持体１２を示す。本明細書で前述した支持体１２の任意の例を使用することができる。一例では、変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４”が支持体１２上に形成され、図２Ａは、変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４”を形成するための、ルートＣ、ルートＤおよびルートＥとして示される３つのルートを示す。

【0152】

ルートＣを使用すると、ＣＲＰ含有モノマー単位を含む樹脂前駆体が形成され、樹脂前駆体は支持体１２の表面上に堆積され、そして樹脂前駆体は、ＵＶ光を照射されて硬化して架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４”を形成する。そのため、ルートＣは、樹脂前駆体の硬化中に樹脂膜１４”の架橋マトリックスのバックボーンにＣＲＰ剤２６を組み込むことを含む。

【0153】

この例では、樹脂前駆体は混合物であり、これは少なくともエポキシＰＯＳＳモノマー単位およびＣＲＰ含有モノマー単位を含む。本明細書に記載のエポキシＰＯＳＳモノマー単位の任意の例を使用することができる。ＣＲＰ含有モノマー単位は、非ＰＯＳＳモノマー単位または変性エポキシＰＯＳＳモノマー単位であり得る。

【0154】

ＣＲＰ含有非ＰＯＳＳモノマー単位は、ＰＯＳＳコアを含まない。むしろ、ＣＲＰ剤２６は、エポキシＰＯＳＳモノマー単位を有する変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４”に共有結合的に組み込まれ得る官能基につながれる。一例として、ＣＲＰ剤２６をエポキシ官能基と反応させて、エポキシ官能化ＲＡＦＴ剤（スキーム４）またはエポキシ官能化ＡＴＲＰ開始剤（スキーム５）などの、エポキシ官能化ＣＲＰ剤を形成することができる。

【化35】

【0155】

スキーム４では、ＲＡＦＴ剤は、２－（ドデシルチオカルボノチオイルチオ）－２－メチルプロピオン酸３－アジド－１－プロパノールエステルであり、エポキシ官能基は、グリシジルプロパルギルエーテルである。他の市販のＲＡＦＴ剤または他の調製されたＲＡＦＴ剤を使用してもよいことを理解されたい。他の適切なＲＡＦＴ剤は、以下の４－シアノ‐４－［（ドデシルスルファニルチオカルボニル）スルファニル］ペンタノールであり、

【化36】

これは、任意のエポキシハロヒドリン（例えば以下のエピクロロヒドリン）

【化37】

と反応して、エポキシ官能化ＲＡＦＴ剤の別の例を形成し得る。

【化38】

【0156】

スキーム５では、ＡＴＲＰ開始剤は、２－アジドエチル ２－ブロモイソブチレートであり、エポキシ官能基は、グリシジルプロパルギルエーテルである。ポリ（エチレングリコール）メチルエーテル２－ブロモイソブチレートなどの、他の市販のＡＴＲＰ開始剤または他の調製されたＡＴＲＰ開始剤を使用してもよいことを理解されたい。

【0157】

上述のように、ＣＲＰ含有モノマー単位は、変性エポキシＰＯＳＳモノマー単位であり得る。これらの例では、モノマー単位は、Ｒ_１～Ｒ_８またはＲ_１０またはＲ_１２の少なくとも１つとしてエポキシ基（エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４”への組み込みのため）を有し、そしてＲ_１～Ｒ_８またはＲ_１０またはＲ_１２の少なくとも１つとしてＣＲＰ剤２６を有するＰＯＳＳコアである。そのため、この例では、ＣＲＰ剤２６は、ＰＯＳＳコアまたはかご型構造に直接組み込まれている。例として、以下の構造

【化39】

を有する任意のＲＡＦＴ剤および以下の構造

【化40】

を有する任意のＡＴＲＰ開始剤、例えば、２－アジドエチル２－ブロモイソブチレート、２－ブロモイソ酪酸無水物、ブロモイソブチリルブロミド、またはポリ（エチレングリコール）ビス（２－ブロモイソブチレート）を使用することができる。例えば、ＲＡＦＴ剤は、以下のものであってもよい。

【化41】

他の適切なＲＡＦＴ剤は、ジチオベンゾエート、トリチオカーボネートおよびジチオカルバメートである。前述の特定のＲＡＦＴ剤またはＡＴＲＰ開始剤も使用して、エポキシＰＯＳＳコア／かご型を変性し得る。

【0158】

ルートＣでは、ＣＲＰ含有モノマー単位を含む樹脂前駆体は、約５０ｍｏｌ％～約９０ｍｏｌ％のエポキシＰＯＳＳモノマー単位および約１０ｍｏｌ％～約５０ｍｏｌ％のＣＲＰ含有モノマー単位（すなわち１００ｍｏｌ％－エポキシＰＯＳＳモノマー単位のＸｍｏｌ％）を含み得る。そのため、樹脂前駆体のいくつかの例では、エポキシＰＯＳＳモノマー単位とＣＲＰ含有モノマー単位とのモル比または質量比は、約１：１～約９：１の範囲である。一例として、全エポキシＰＯＳＳモノマー単位（例えば、エポキシシクロヘキシルアルキルＰＯＳＳおよびグリシジルＰＯＳＳ）とエポキシ官能化ＣＲＰ剤とのモル比または質量比は、約１：１～約９：１の範囲である。これらの樹脂前駆体において、２つの異なる（未変性）エポキシＰＯＳＳモノマー単位を組み合わせて使用する場合、その２つの単位の任意の適切な質量比またはモル比を選択することができる。例えば、第１のエポキシＰＯＳＳモノマー単位（例えば、エポキシシクロヘキシルアルキルＰＯＳＳ）は、エポキシＰＯＳＳモノマー単位の総量の約１０ｍｏｌ％～約９０ｍｏｌ％の範囲の量（Ｙ）で存在してもよく、第２のエポキシＰＯＳＳモノマー単位（例えば、グリシジルＰＯＳＳ）は、全エポキシＰＯＳＳモノマー単位の残り（すなわち、１００ｍｏｌ％のエポキシＰＯＳＳモノマー単位－Ｙｍｏｌ％）を構成してもよい。他の例では、任意のエポキシＰＯＳＳモノマー単位および任意のＣＲＰ含有モノマー単位は、約１０ｍｏｌ％～約９０ｍｏｌ％の範囲の量で存在し得る。

【0159】

ルートＣを使用するいくつかの例では、樹脂前駆体は、エポキシシランまたは架橋ＰＯＳＳ樹脂マトリックスに組み込むことができる他の反応性シランも含む。エポキシシランは、その分子の一端にエポキシ基を含み、その分子の他端にシランを含む。エポキシ基は、変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４”に共有結合させることができ、シラン基は、支持体１２の表面基（例えば、－ＯＨ）に共有結合させることができる。エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４”を支持体１２に接着することができる表面活性化剤を支持体１２が含まない場合、エポキシシランを含むことができる。しかしながら、支持体１２が、エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４”を支持体１２に接着することができる適切な表面活性化剤を有するシリカ系基板である場合、エポキシシランは除外され得ることを理解されたい。

【0160】

他の例では、支持体１２が表面活性化剤を含まない場合、変性架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４”を形成するのに使用される樹脂前駆体は、エポキシシランまたは他の反応性シランを含まなくてもよい。むしろ、エポキシシランまたは他の反応性シランおよび少なくとも１つのエポキシＰＯＳＳモノマー単位を最初に堆積させて、シランを支持体１２に付着させ、次いでルートＣのための前述の樹脂前駆体（シランなし）をシランと反応させて、変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４”を形成することができる。

【0161】

ルートＣで使用される樹脂前駆体はまた、光酸発生剤（ＰＡＧ）、増感剤、溶媒、および／または湿潤剤を含み得る。これらの成分は、樹脂前駆体の重合および／または堆積を助けるために任意の適切な量で添加することができる。

【0162】

スキーム６および７は、ルートＣで使用される樹脂前駆体およびそれから形成される変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜の例を示す。これらの例は、ＣＲＰ含有非ＰＯＳＳモノマー単位の使用を説明する。

【化42】

【化43】

当業者は、スキーム６および７に示されるＰＯＳＳ樹脂膜はまた、前述のスキームに示されるように描かれてもよいこと、樹脂膜は、任意の順序またはポリマーパターン（例えばランダム、ブロック、交互、またはそれらの組み合わせ）でモノマー単位が構成されることを理解するだろう。

【0163】

これらの例では、樹脂前駆体は、増感剤およびＰＡＧの存在下で、ＣＲＰ含有非ＰＯＳＳモノマー単位（すなわち、エポキシ官能化ＲＡＦＴ剤またはエポキシ官能化ＡＴＲＰ開始剤）、エポキシシランまたは他の反応性シラン（これは、スキーム６および７に示したように酸素結合を介して支持体１２に付着し得る）、エポキシシクロヘキシルアルキルＰＯＳＳおよびグリシジルＰＯＳＳを混合することによって形成される。樹脂前駆体は、任意の適切な堆積方法を用いて、支持体１２の表面上に堆積される。樹脂前駆体の硬化（すなわち、重合および架橋）は、化学線（紫外線（ＵＶ）など）に曝露することによって行われる。このプロセスにより、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４”が得られる。最終的な架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４”内のモノマーの比率は、初めの樹脂前駆体混合物中のモノマーの化学量論に依存する。

【0164】

スキーム６および７の両方に示されるように、ＣＲＰ含有非ＰＯＳＳモノマー単位は、樹脂前駆体の硬化中に、樹脂膜１４”の架橋マトリックスのバックボーンにポリマー成長開始部位（すなわち、ＣＲＰ開始部位）を導入する。図示しないが、ＣＲＰ含有非ＰＯＳＳモノマー単位の代わりにＣＲＰ含有エポキシＰＯＳＳモノマー単位が使用される場合、架橋マトリックスのバックボーンは、ポリマー成長開始部位（すなわちＣＲＰ開始部位）が付着している、追加のＰＯＳＳかごを含むことを理解されたい。

【0165】

ルートＤは、樹脂膜１４”が硬化した後に、他の官能基によって架橋マトリックスのバックボーンにＣＲＰ剤２６を付着させることを含む。

【0166】

この例では、樹脂前駆体は、図１Ａを参照して説明したものと同様の混合物である。例えば、ルートＤの樹脂前駆体は、エポキシＰＯＳＳモノマー単位、エポキシシランまたは他の反応性シラン（例えば、支持体１２への付着が望ましい場合）、光酸発生剤（ＰＡＧ）、増感剤、溶媒および／または湿潤剤を含み得る。樹脂前駆体は、任意の適切な堆積方法を用いて，支持体１２の表面上に堆積される。樹脂前駆体の硬化（すなわち、重合および架橋）は、化学線（紫外線（ＵＶ）など）に曝露することによって行われる。このプロセスにより、先述した（例えばスキーム１参照）樹脂膜１４と同様の、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜が得られる。ハードベークは、前述のように実行することができる。ルートＤでは、エポキシシランまたは他の反応性シランおよび少なくとも１つのエポキシＰＯＳＳモノマー単位を最初に堆積させて、シランを支持体１２に付着させ、次いで、ルートＤのための前述の樹脂前駆体（シランなし）をシランと反応させて、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４を形成し得ることを理解されたい。

【0167】

次いで、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜をプラズマアッシングまたは化学処理にかけて、－ＯＨ基（例えば、ヒドロキシル（Ｃ－ＯＨまたはＳｉ－ＯＨ）および／またはカルボキシル基）を架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜に導入する（例えば、スキーム２に示すように）。

【0168】

次いで、ヒドロキシル基含有架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜をシラン化または他の化学プロセスにかけて、ヒドロキシル基に官能基を導入することができ、ここで選択された官能基は、所望のＣＲＰ剤２６に結合し得る。そのため、ルートＤにおける官能基の選択は、結合しようとするＣＲＰ剤２６に部分的には、依存し得る。例えば、末端アジド基を有するＲＡＦＴ剤は、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜のヒドロキシル基に結合しているアルキン官能基と反応することができる。

【0169】

ルートＤにおける適切な官能基の例は、以下からなる群より選択される。

【化44】

式中、---は、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜の－ＯＨ基と反応可能な種を表す。---の例は、アルキルシラン（例えば、ヒドロキシル基とトリアルコキシアルキルシランとの反応による）、ポリ（エチレングリコール）－シラン（例えば、ヒドロキシル基とトリアルコキシシランポリ（エチレングリコール）との反応による）、またはハロゲン化アルキル－シラン（例えば、ヒドロキシル基とハロゲン化アルキルとの反応による）、またはポリエチレングリコール鎖、またはヒドロキシル基と三脚接続を形成し得る任意の他のシラン、またはヒドロキシル基でＣ－Ｃ－Ｏ－接続を形成し得る他の基を含む。官能基のいくつかの具体例には、シランＰＥＧアジド（Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓ、Ｉｎｃ．）、シランＰＥＧアルキン（Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓ、Ｉｎｃ．）、３－アジドプロピルトリエトキシシラン（Ｇｅｌｅｓｔ）、または（ビシクロ［２．２．１］ヘプト－５－エン－２－イル）トリエトキシシランが含まれる。いくつかの例が提供されているが、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜のヒドロキシル基およびＣＲＰ剤２６に結合することができる任意の官能基を用いてもよいことが理解されるべきである。

【0170】

官能基を架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜のヒドロキシル基に結合させるために使用される方法は、使用される官能基に応じて変わり得る。適切な方法の例には、蒸着、ＹＥＳ法、溶液堆積方法（例えば、ダンクコーティング）、または他の堆積方法が含まれる。

【0171】

次いで、前述の任意のＣＲＰ剤２６（例えば、２－（ドデシルチオカルボノチオイルチオ）－２－メチルプロピオン酸３－アジド－１－プロパノールエステル、４－シアノ－４－［（ドデシルスルファニルチオカルボニル）スルファニル］ペンタノールなど）を架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜の官能基に結合してもよい。ＣＲＰ剤２６を架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜の官能基に結合するのに使用される方法は、使用されるＣＲＰ剤２６に応じて変わり得る。適切な方法の例には、溶液堆積法が含まれる。

【0172】

ルートＤでは、架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜を最初に変性して前述の官能基を付加し、次にＣＲＰ剤２６をその官能基の少なくとも一部に結合させて変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４”（ポリマー成長開始部位を含む）の例を形成する。

【0173】

ルートＤと同様に、ルートＥは、樹脂膜１４”が硬化した後にＣＲＰ剤２６を架橋マトリックスのバックボーンに結合させることを含む。

【0174】

ルートＥにおいて、樹脂前駆体は、エポキシＰＯＳＳモノマー単位と変性エポキシＰＯＳＳモノマー単位とを含む混合物である。この変性エポキシＰＯＳＳモノマー単位の例では、Ｒ_１～Ｒ_８またはＲ_１０またはＲ_１２の少なくとも１つはエポキシ基（エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４”に組み込むため）およびＲ_１～Ｒ_８またはＲ_１０またはＲ_１２の少なくとも１つは、ＣＲＰ剤２６に結合可能な非エポキシ官能基である（例えば、非エポキシ官能基は、アジド、チオール、ポリ（エチレングリコール）、ノルボルネンおよびテトラジンからなる群から選択され得る）。この非エポキシ官能基は、硬化中に初期変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜に組み込まれるであろう。

【0175】

ルートＥのための樹脂前駆体は、約５０ｍｏｌ％～約９０ｍｏｌ％のエポキシＰＯＳＳモノマー単位および約１０ｍｏｌ％～約５０ｍｏｌ％の変性エポキシＰＯＳＳモノマー単位（すなわち、１００ｍｏｌ％－エポキシＰＯＳＳモノマー単位のＸｍｏｌ％）を含み得る。そのため、樹脂前駆体のいくつかの例では、エポキシＰＯＳＳモノマー単位と変性エポキシＰＯＳＳモノマー単位とのモル比または質量比は、約１：１～約９：１の範囲である。これらの樹脂前駆体において、２つの異なる（未変性）エポキシＰＯＳＳモノマー単位を組み合わせて使用する場合、その２つの単位の任意の適切な質量比またはモル比を選択することができる。例えば、第１のエポキシＰＯＳＳモノマー単位（例えば、エポキシシクロヘキシルアルキルＰＯＳＳ）は、エポキシＰＯＳＳモノマー単位の総量の約１０ｍｏｌ％～約９０ｍｏｌ％の範囲の量（Ｙ）で存在してもよく、第２のエポキシＰＯＳＳモノマー単位（例えば、グリシジルＰＯＳＳ）は、全エポキシＰＯＳＳモノマー単位の残り（すなわち、１００ｍｏｌ％のエポキシＰＯＳＳモノマー単位－Ｙｍｏｌ％）を構成してもよい。他の例では、任意のエポキシＰＯＳＳモノマー単位および任意の変性モノマー単位は、約１０ｍｏｌ％～約９０ｍｏｌ％の範囲の量で存在してもよい。

【0176】

ルートＥのための樹脂前駆体はまた、エポキシシランまたは他の反応性シラン（例えば、支持体１２への結合が望ましい場合）、光酸発生剤（ＰＡＧ）、増感剤、溶媒、および／または湿潤剤を含み得る。樹脂前駆体は、任意の適切な堆積方法を用いて支持体１２の表面上に堆積される。樹脂前駆体の硬化（すなわち、重合および架橋）は、化学線（紫外線（ＵＶ）など）に曝露することによって行われる。このプロセスは、非エポキシ官能基を含む、初期変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜をもたらす。ハードベークは、前述のように実行することができる。ルートＥでは、エポキシシランまたは他の反応性シランおよび少なくとも１つのエポキシＰＯＳＳモノマー単位を最初に堆積させてシランを支持体１２に結合させ、次いでルートＥの前述の樹脂前駆体（シランなし）をシランと反応させて架橋エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４”を形成することができることを理解されたい。

【0177】

次に、所望のＣＲＰ剤２６を初期変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜に導入して、ポリマー成長開始部位を含む変性エポキシ樹脂膜１４”を形成することができる。ＣＲＰ剤２６は、本明細書で前述した任意の溶液堆積技術（例えば、ダンクコーティングなど）を使用して非エポキシ官能基に結合することができる。ＣＲＰ剤２６は、それが本明細書に開示されている任意の非エポキシ官能基（例えば、アジド、チオール、ポリ（エチレングリコール）、ノルボルネンまたはテトラジン官能基）と反応可能なように選択される。

【0178】

ルートＣ、ＤおよびＥはすべて、支持体１２上に変性エポキシ樹脂膜１４”を形成する。変性／エポキシ樹脂膜１４”は、結合／一体化したＣＲＰによってポリマー成長開始部位を含む。図２Ａに示したように、変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４”はインプリントされていない。

【0179】

次に、パターン化疎水性ポリマー層１６（その介在領域２０および窪み１８を含む）を、変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４”上に前述した方法で形成することができる。この例では、変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４”の不連続部分が窪み１８で露出している。形成されたパターン化疎水性ポリマー層１６を図２Ｂに示す。

【0180】

次に、図２Ａ～図２Ｄの方法は、ポリマー成長開始部位／ＣＲＰ剤２６からポリマーブラシ２８を成長させることを含む。成長したポリマーブラシ２８を図２Ｃに示す。ポリマー成長は、その上に層１４”および１６を有する支持体１２と、重合する適切なモノマーとを含むダンクタンク中で行ってもよい。適切なモノマーの例には、アクリルアミド（例えば、ＰＡＺＡＭモノマーまたはプライマー２４を結合可能な別のアクリルアミド）、またはアクリレートが含まれる。

【0181】

スキーム８は、ポリマーブラシ形成の一例を示す。このスキームは、ＡＴＲＰ開始剤／ＣＲＰ剤２６（すなわち以下のもの）

【化45】

から重合したアクリルアミド（左）およびアクリレート（右）の両方を示す。

【化46】

【0182】

変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４”は、シラン基と、シラン基およびＣＲＰ剤２６の間の---によって表されていることに留意されたい。エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４”がそれに結合したＲＡＦＴ ＣＲＰ剤２６を有する場合、アクリルアミドおよびアクリレートモノマーからのポリマー成長も達成され得る。

【0183】

重合条件は、変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４”のモノマーおよびＣＲＰ剤２６に依存し得る。一例として、溶液状態条件をポリマーブラシ成長に使用することができる。

【0184】

図２Ｂは、ポリマーブラシ２８が窪み１８（変性エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４”の露出した不連続領域）に形成された後のアレイ１０”を示す。

【0185】

ここで図２Ｄを参照すると、増幅プライマー２４をポリマーブラシ２８にグラフトすることができる。任意の適切な増幅プライマー２４を使用することができ、増幅プライマー２４の５’末端をポリマーブラシ２８の官能基と反応可能な基で変性することができる。例えば、ビシクロ［６．１．０］ノン－４－イン（ＢＣＮ）末端プライマーは、歪み促進触媒フリークリックケミストリーによってポリマーブラシ２８のアジドによって捕捉され得る。別の例では、アルキン末端プライマーは、銅触媒クリックケミストリーによってポリマーブラシ２８のアジドによって捕捉され得る。さらに別の例として、ノルボルネン末端プライマーは、テトラジン官能化結合ポリマーブラシ２８と無触媒環歪み促進クリック反応を受け得る。使用され得る末端プライマーの他の例としては、テトラジン末端プライマー、アジド末端プライマー、アミノ末端プライマー、エポキシまたはグリシジル末端プライマー、チオホスフェート末端プライマー、チオール末端プライマー、アルデヒド末端プライマー、ヒドラジン末端プライマー、およびトリアゾリンジオン末端プライマーが挙げられる。他の末端プライマーにはチオホスフェート末端プライマーが含まれる。

【0186】

グラフトは、例えば、ダンクコーティング、スプレーコーティング、パドルディスペンスによって、または窪み１８の少なくとも一部でプライマー２４をポリマーブラシ２８に結合させる別の適切な方法によって、前述のように達成することができる。

【0187】

グラフト後、所望の表面化学が適用されており、アレイ１０”’（図２Ｄ）は、様々な配列決定アプローチまたは技術において使用され得る。

【0188】

エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４、１４’、１４”のいくつかの例が本明細書に開示されているが、層状エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４、１４’、１４”を利用することができること、または異なるエポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４、１４’、１４”を支持体１２の異なる領域に適用／形成し得ることを理解されたい。層状バージョンでは、異なる場所でアレイの機能を変更するために、異なる領域で異なる層を露光することができる。

【0189】

本明細書に開示されたアレイ１０’、１０”’は、シーケンシング－バイ－シンセシス（ＳＢＳ）、シーケンシング－バイ－ライゲーション、パイロシーケンシングなどとしばしば呼ばれる技術を含む、様々な配列決定アプローチまたは技術において使用され得る。これらの技術のいずれにおいても、付着コーティング部分２２’またはポリマーブラシ２８および付着した配列決定プライマー２４は、介在領域２０ではなく窪み１８に存在するので、増幅は様々な窪み１８に限定されるであろう。

【0190】

簡単に説明すると、シーケンシング－バイ－シンセシス（ＳＢＳ）反応は、イルミナ（サンディエゴ、カリフォルニア州）製のＨｉＳｅｑ（登録商標）、ＨｉＳｅｑＸ（登録商標）、ＭｉＳｅｑ（登録商標）またはＮｅｘｔＳｅｑ（登録商標）シーケンサーシステムなどのシステムで実行できる。配列決定される一組の標的ＤＮＡ分子は、結合された増幅プライマー２４にハイブリダイズされ、次いで、例えば、動的排除増幅またはブリッジ増幅によって増幅される。変性によって、付着コーティング部分２２’またはポリマーブラシ２８に固定された一本鎖鋳型が残り、数百万の二本鎖ＤＮＡの密集クラスターが生成される（すなわちクラスター生成）。配列決定反応を実施する。

【0191】

本明細書に開示されているアレイ１０’、１０”’はまた、フローセルの一部として配置または形成されてもよく、これは、様々なキャリア流体、試薬などを流し得る固体表面を含むチャンバである。一例では、フローセルは、封止材料（例えば、黒色ポリイミドまたは他の適切な結合材料）によって上部基板に接着されたアレイ１０’、１０”’を含むことができる。接着は、パターン化疎水性ポリマー層１６、封止材料、および上部基板の接着領域において起こり得る。封止材料が１つの流路を隣接する流路から物理的に分離するように（交差汚染を防止するために）、接着領域を流路間に配置してもよいし、接着領域をフローセルの周囲に配置してもよい（外部汚染からフローセルを密閉するために）。しかしながら、実装に応じて、接着領域および封止材料を任意の所望の領域に配置することができることを理解されたい。接着は、レーザ接着、拡散接着、陽極接着、共晶接着、プラズマ活性化接着、ガラスフリット接着、または当技術分野で知られている他の方法によって達成することができる。

【0192】

アレイ１０’、１０”と一体化することができ、および／または本開示の方法で容易に使用することができるフローセルおよび関連する流体システムおよび検出プラットフォームの他の例は、例えば、Ｂｅｎｔｌｅｙら、Ｎａｔｕｒｅ ４５６：５３－５９（２００８）、国際公開第０４／０１８４９７；米国特許第７，０５７，０２６号；国際公開第９１／０６６７８号；国際公開第０７／１２３７４４号；米国特許第７，３２９，４９２号；米国特許第７，２１１，４１４号；米国特許第７，３１５，０１９号；米国特許第７，４０５，２８１号；および米国特許出願公開第２００８／０１０８０８２号に記載されており、これらのそれぞれは、その全体が参照により本明細書に組み入れられる。

【0193】

いくつかの用途では、フローセルを使用して、ヌクレオチドシーケンサーなどの反応自動化装置で制御された化学反応または生化学反応を実施する。ポート（図示せず）は、支持体１２、エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４、１４’、１４”、およびパターン化疎水性ポリマー層１６を貫通して穿孔することができる。あるいは、支持体１２上の層は、ポートおよび／または接着領域を形成することが望ましい領域から除去することができる。層は、ポートの穿孔および結合の前に除去されてもよい。ポートに接続することによって、反応自動化装置は、密封された流路内の試薬および生成物の流れを制御することができる。反応自動化装置は、いくつかの用途では、フローセルの圧力、温度、ガス組成および他の環境条件を調整することができる。さらに、いくつかの用途では、ポートを上部基板または上部基板と支持体１２、エポキシＰＯＳＳ樹脂膜１４、１４’、１４”、およびパターン化疎水性ポリマー層１６を通した両方を貫通させることができる。いくつかの用途では、封止された流路内で起こる反応は、熱、発光および／または蛍光の画像化または測定によって上部基板を通して監視することができる。

【0194】

追記

【0195】

前述の概念（そのような概念が互いに矛盾しないという条件で）のすべての組み合わせが、本明細書に開示されている発明の主題の一部であると考えられることを理解されたい。特に、本開示の終わりに現れる特許請求される主題の全ての組み合わせは、本明細書に開示された発明の主題の一部であると考えられる。また、参照により本明細書に組み込まれる任意の開示にも現れる可能性がある本明細書で明示的に使用される用語は、本明細書で開示される特定の概念と最も矛盾しない意味に一致するはずである。

【0196】

本明細書で引用した全ての刊行物、特許、および特許出願は、その全体が参照により本明細書に組み入れられる。

【0197】

本明細書を通して、「一例」、「他の例」、「一例」などへの言及は、その例に関連して説明された特定の要素（例えば、特徴、構造、および／または特性）が、本明細書に記載の少なくとも１つの例に含まれること、および他の例に存在してもよいし、またはしなくてもよいことを意味する。さらに、文脈が明らかにそうでないことを指示しない限り、任意の例について記載された要素は、さまざまな例において任意の適切な方法で組み合わされてもよいことを理解されたい。

【0198】

本明細書に提供される範囲は、記載された範囲、および記載された範囲内の任意の値または部分範囲を含むことを理解されたい。例えば、約１０ｋＤａ～約１５００ｋＤａの範囲は、明示的に列挙された約１０ｋＤａ～約１５００ｋＤａの限界だけでなく、約８８ｋＤａ、約３２５ｋＤａ、約４２５ｋＤａ、約９７５．５ｋＤａなど、個々の値、および約２５ｋＤａ～約９００ｋＤａ、約３３５ｋＤａ～約６８０ｋＤａなどの下位範囲も含むと解釈されたい。さらに、値を説明するために「約」が使われる場合、これは記載された値からのわずかな変動（±１０％以下）を含むことを意味する。

【0199】

いくつかの例が詳細に説明されているが、開示された例は変更されてもよいことを理解されたい。したがって、前述の説明は非限定的であると見なされるべきである。

【図1-1】

【図1-2】

【図2】