專利名稱：具有明亮的基準標記的微陣列及從其獲得光學數(shù)據(jù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的一個或多個示例性實施方式涉及用于微陣列的基底、制造該基底的方 法、包括該基底的微陣列、以及從該微陣列獲得光學數(shù)據(jù)的方法，該基底在被照射時具有明 亮的基準標記(fiducial mark)。
背景技術(shù)：
通常，在典型的微陣列中，與靶物質(zhì)結(jié)合的探針材料被固定至基底的多個確定區(qū) 域(清楚區(qū)域，distinct region)。微陣列用于通過使可能包括用熒光物質(zhì)標記的靶物質(zhì) 的樣品與該微陣列上的探針材料接觸和測量從其獲得的光而分析許多靶物質(zhì)。由于微陣列中固定探針材料的區(qū)域(在下文中也稱為樣點)通常布置以在微陣列 上具有高的密度，因此在一個實驗中所使用的照射和檢測的樣點的數(shù)量可為數(shù)千個至數(shù)萬 個；換言之，單個微陣列可含有數(shù)千或更多個設置于其上的單獨的區(qū)域。因此，對由微陣列 分析結(jié)果所獲得的圖像數(shù)據(jù)進行分析的操縱器在計算各樣點的亮度之前產(chǎn)生所述樣點的 位置的圖譜或圖案，并且在將從微陣列獲得的圖像信號量化之前產(chǎn)生局部背景，所述各樣 點的亮度是例如由于用于標記與微陣列上的樣點雜交的靶物質(zhì)的熒光物質(zhì)的熒光所致。微 陣列圖譜是由檢測軟件使用以有效地尋找所述圖案中的各樣點在微陣列上的位置的模板。 因此，由從具有許多樣點的微陣列所獲得的光學數(shù)據(jù)有效地確定各樣點的位置。確定樣點位置的典型方法包括基于已知的樣點信息手動確定光學圖像上的樣點 的方法以及使用自動點樣儀(spot placement equipment)的方法。然而，仍有待開發(fā)由從微陣列所獲得的光學數(shù)據(jù)容易地找到和分析各樣點的位置 的方法并且該方法將是有益的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個或多個示例性實施方式包括用于微陣列的基底，當該基底被照射 時，該基底具有明亮的基準標記。本發(fā)明的一個或多個示例性實施方式包括制造用于微陣列的基底的方法，當該基 底被照射時，該基底具有明亮的基準標記。本發(fā)明的一個或多個示例性實施方式包括微陣列，在該微陣列被照射時，該微陣 列具有明亮的基準標記。本發(fā)明的一個或多個示例性實施方式包括從微陣列獲得光學數(shù)據(jù)的方法。本發(fā)明的一個或多個示例性實施方式包括基底，該基底包括設置于所述基底上 的基準標記和所述基底上的探針材料配置以固定于其上的區(qū)域，所述區(qū)域與所述基準標記 分離；以及設置于所述基底上的探針材料配置以固定于其上的所述區(qū)域上的探針固定化合 物，其中所述基準標記具有以比由所述基底上不對應于所述基準標記的區(qū)域所反射的照射 光的強度大的強度將照射光反射的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的一個或多個示例性實施方式包括微陣列，該微陣列包括設置于基底上的基準標記；設置于所述基底上并與所述基準標記分離的多個區(qū)域；設置于所述基底上的所述多個分離區(qū)域上的探針固定化合物；以及固定在設置于所述基底的所述多個分離區(qū)域 上的所述探針固定化合物的一部分上的至少一個探針，其中所述基準標記具有以比由不對 應于所述基準標記的區(qū)域所反射的照射光的強度大的強度將照射光反射的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的一個或多個示例性實施方式包括制造具有基準標記的基底的方法，該方 法包括提供基底；在所述基底上設置第一材料層；在所述第一材料層上設置光刻膠層；通 過掩模將所述光刻膠層曝光；將所述光刻膠層顯影；蝕刻所述第一材料層的未被所述光刻 膠層覆蓋的至少一部分以形成基準標記；以及除去所述光刻膠層，其中所述基準標記具有 以比由所述基底上未形成所述基準標記的區(qū)域所反射的照射光的強度大的強度將照射光 反射的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的一個或多個示例性實施方式包括從微陣列獲得數(shù)據(jù)的方法，該微陣列包 括在基底表面上的基準標記和固定有探針材料的多個確定區(qū)域，其中所述基準標記具有反 射向其照射的光的結(jié)構(gòu)，該方法包括使包括用發(fā)光物質(zhì)標記的靶分子的樣品與所述微陣 列接觸；將光照射到所述微陣列上；測量由所述微陣列反射的光以獲得反射光測量結(jié)果； 利用所述反射光測量結(jié)果鑒別基準標記；基于所鑒別的基準標記鑒別固定有探針材料的多 個確定區(qū)域；將激發(fā)光照射到所述微陣列上；測量由所述發(fā)光物質(zhì)發(fā)射的光以獲得發(fā)射光 測量結(jié)果；利用所述發(fā)射光測量結(jié)果通過將所述發(fā)射光測量結(jié)果與所述反射光測量結(jié)果比 較來鑒別所述基準標記和所述多個確定區(qū)域；以及從所鑒別的多個確定區(qū)域獲得光學數(shù) 據(jù)。另外的方面將在隨后的說明中部分闡述，部分從該說明中明晰，或者可通過所提 供的示例性實施方式的實踐而獲知。


從結(jié)合附圖考慮的實施方式的以下描述，這些和/或其它方面將變得明晰和更易 理解，在附圖中圖IA C是說明具有至少一個柱子的結(jié)構(gòu)的基準標記的示例性實施方式和描述 制造基準標記的所述示例性實施方式的方法的示例性實施方式的圖；圖2A是說明柱子的示例性實施方式的圖和圖2B是柱子的所述示例性實施方式的 角的放大圖；圖3A和3B是示意性地說明使用柱結(jié)構(gòu)作為基準標記的機理的圖；和圖4A D是從同樣的結(jié)構(gòu)測量的反射光圖像和熒光圖像的圖。
具體實施例方式在下文中參照其中示出了本發(fā)明的實施方式的附圖更全面地描述本發(fā)明。然而， 本發(fā)明可以許多不同的形式體現(xiàn)，并且不應理解為限于本文中所闡述的實施方式。相反，提 供這些實施方式，使得該公開內(nèi)容徹底且完整，并將本發(fā)明的范圍全面地傳達給本領(lǐng)域技 術(shù)人員。相同的附圖標記始終表示相同的元件。應理解，當一元件被稱為“在”另一元件“上”時，該元件可直接在所述另一元件上， 或者在其間可存在中間元件。相反，當一元件被稱為“直接在”另一元件“上”時，則不存在中間元件。本文中所使用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個關(guān)聯(lián)的列舉項的任何和全部組合。應理解，盡管術(shù)語第一、第二、第三等可在本文中用來描述各種元件、組分、區(qū)域、 層和/或部分，但這些元件、組分、區(qū)域、層和/或部分不應被這些術(shù)語所限制。這些術(shù)語僅 用來使一個元件、組分、區(qū)域、層或部分區(qū)別于另一元件、組分、區(qū)域、層或部分。因此，在不 背離本發(fā)明的教導的情況下，可將以下討論的第一元件、組分、區(qū)域、層或部分稱為第二元 件、組分、區(qū)域、層或部分。本文中所使用的術(shù)語僅僅是為了描述具體實施方式
而并非意圖限制本發(fā)明。除非 上下文清楚地另作說明，本文中所使用的單數(shù)形式“一種”、“一個”和“該”也意圖包括復數(shù) 形式。還應理解，當用在本說明書中時，術(shù)語“包含”或“包括”表示存在所述特征、區(qū)域、整 體、步驟、操作、元件和/或組分，但不排除存在或添加一種或多種其它的特征、區(qū)域、整體、 步驟、操作、元件、組分和/或其集合。此外，在本文中可使用相對術(shù)語諸如“下部”或“底部”以及“上部”或“頂部”來描 述如圖中所示的一個元件與另外的元件的關(guān)系。應理解，除圖中所示的方位之外，相對術(shù)語 還意圖包括器件的不同方位。例如，如果附圖之一中的器件翻轉(zhuǎn)，則描述為在其它元件“下” 側(cè)的元件將定向在所述其它元件的“上”側(cè)。因此，取決于圖的具體方位，示例性術(shù)語“下部” 可包括“下部”和“上部”兩種方位。類似地，如果附圖之一中的器件翻轉(zhuǎn)，則描述為“在”其 它元件“下面”或“之下”的元件將定向在所述其它元件“上面”。因此，示例性術(shù)語“在…… 下面”或“在……之下”可包括在……上面和在……下面兩種方位。除非另外定義，在本文中所使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)和科學術(shù)語)的含義與本 發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的含義相同。還應理解，術(shù)語，例如在常用字典中定 義的那些，應被解釋為其含義與它們在相關(guān)領(lǐng)域和本公開內(nèi)容的環(huán)境中的含義一致，并且 將不對所述術(shù)語作理想化或過于形式的解釋，除非在本文中清楚地如此定義。在本文中參照作為本發(fā)明的理想化實施方式的示意圖的橫截面圖描述本發(fā)明的 示例性實施方式。照此，將預計到由于例如制造技術(shù)和/或公差而引起的所述圖的形狀變 化。因而，本發(fā)明的實施方式不應解釋為限于本文中所示區(qū)域的具體形狀，而是包括由例如 制造所造成的形狀上的偏差。例如，圖示或描述為平坦的區(qū)域通?？删哂写植诘暮?或非 線性的特征。此外，所圖示的尖銳的角可為圓形的。因而，圖中所示的區(qū)域在本質(zhì)上是示意 性的，并且它們的形狀不意示區(qū)域的精確形狀，并且不意圖限制本發(fā)明的范圍。本文中描述的所有方法均可以合適的順序進行，除非本文中另有說明或與上下文 明顯矛盾。任何和所有實施例、或示例性語言(例如，“諸如”)的使用僅用來更好地說明本 發(fā)明，而不是對本發(fā)明的范圍加以限制，除非另有說明。說明書中的語言都不應被解釋為是 在將任何非要求保護的要素指明為對于本文中所使用的本發(fā)明的實踐是必需的。在下文中，參照附圖詳細描述本發(fā)明。為了實現(xiàn)以上和/或其它方面，一個或多個示例性實施方式可包括用于微陣列的 基底，該基底包括基準標記例如參照標記、以及該基底表面上的將固定探針材料的區(qū)域，其 中該基準標記具有將照射光反射的結(jié)構(gòu)，并且探針固定化合物被固定至所述將固定探針材 料的區(qū)域的表面。本文中所使用的術(shù)語“基準標記”表示在分析由固定在微陣列樣點上的材料諸如探針材料與靶物質(zhì)相互作用的結(jié)果所獲得的光學信號諸如熒光信號時用作基準點的區(qū)域。 在該基底中，當光照射到其上時，該基準標記可提供明亮的反射光。所述“明亮的反射光”明 亮到足以考慮關(guān)于基準標記和其它區(qū)域的已知信息基于所述光鑒別所述基準標記，例如， 在一個示例性實施方式中，所述“明亮的反射光”可具有比該微陣列基底的周圍區(qū)域大的光 度。在一個示例性實施方式中，所述明亮的反射光可具有與將固定探針材料的區(qū)域類似的 光度水平。替換的示例性實施方式包括其中基準標記的反射光可為微陣列其它區(qū)域的反射 光的1. 1倍、1. 2倍、1. 3倍、1. 4倍、1. 5倍、2倍、3倍亮或更亮的配置。所述關(guān)于基準標記 和其它區(qū)域的信息包括關(guān)于在制造微陣列時所使用的位置和區(qū)域的坐標信息，例如，關(guān)于 基準標記的信息可包括相對于微陣列的位置信息。在一個示例性實施方式中，基準標記的 表面可將照射光反射而不利用另外的層作為介質(zhì)，例如，沒有額外的反射表面加到微陣列 上以形成基準標記。換言之，示例性實施方式包括其中基準標記的表面可直接將照射光反 射的配置。示例性實施方式包括其中探針固定化合物可固定或者可不固定至基準標記表面 的配置。因此，探針材料可固定或可不固定至基準標記表面。與將固定探針材料的區(qū)域相比，基準標記可以更高的比率將照射到其上的光反 射。在一個示例性實施方式中，基準標記可由與微陣列的確定區(qū)域例如微陣列的可固定探 針材料的區(qū)域的材料相同的材料形成。在一個示例性實施方式中，基準標記可具有與所述 確定區(qū)域相同的層結(jié)構(gòu)。在一個示例性實施方式中，基準標記可具有氧化層在基底上的堆 疊結(jié)構(gòu)。示例性實施方式包括其中探針固定材料可固定或可不固定至基準標記的氧化層的 配置。在一個示例性實施方式中，可經(jīng)由將基底表面圖案化來限定基準標記?？墒褂霉?知的方法進行所述圖案化。在一個示例性實施方式中，可經(jīng)由光刻法進行所述圖案化。在圖 案化過程之后，基準標記可具有通過蝕刻和除去基準標記周圍的基底表面形成的柱結(jié)構(gòu)。 從上方觀察到的柱子的形狀即柱子的頂部平面形狀的示例性實施方式可為圓形或者包括 長方形或正方形的四邊形，然而基準標記的形狀不限于此。在一個示例性實施方式中，如對 于圖2A和2B更詳細討論的，柱子的平面形狀的角可反射光。示例性實施方式包括其中所 述角可成角度或成圓形的配置。柱子的這種形狀可在蝕刻柱子的同時自然形成并且可從那 里反射光。通常，在蝕刻基底時，由于擴散或其它類似過程，正被蝕刻的該基底的角成角度 而不是直角。這樣的成角度的角可用作反射性表面。然而，一個或多個示例性實施方式不 限于此。示例性實施方式包括其中所述蝕刻可為干法蝕刻或濕法蝕刻的配置。在一個示例性實施方式中，基準標記可包括至少兩個柱子。所述兩個柱子之間的 距離可小于用于測量從所述柱子反射的光的光接收裝置的分辨率，例如，該光接收裝置的 像素的直徑。在一個示例性實施方式中，所述柱子的截面的寬度尺寸可為約0. 001 μ m 約 IOym0在一個示例性實施方式中，所述柱子之間的距離可為約0. 001 μ m 約10 μ m。在一 個示例性實施方式中，所述柱子的高度可為約0.001 μ m 約10000 μ m。如從頂部平面圖 所看到的，基準標記的平面形狀，例如，所述至少兩個柱子的平面形狀，可布置在與將固定 至基底的探針樣點的形狀基本上相同的形狀的范圍內(nèi)，例如，如從頂部平面圖所看到的，基 準標記和探針樣點可具有相同的形狀和尺寸并且可彼此對準。在一個示例性實施方式中， 如從頂部平面圖所看到的，可通過將多個柱子布置在與將固定至基底的探針樣點的形狀基本上相同的形狀的范圍內(nèi)形成基準標記，其中所述柱子的截面的尺寸為約0. οο μπι 約10 μ m，所述柱子之間的距離為約0. 001 μ m 約10 μ m，以及所述柱子的高度為約 0. OOlym 約10000 μ m。在一個示例性實施方式中，柱子的數(shù)量可為至少2個柱子、至少3 個柱子、至少4個柱子、至少5個柱子、至少6個柱子、至少7個柱子、至少8個柱子、至少9 個柱子、至少10個柱子、至少15個柱子、至少20個柱子、至少30個柱子、至少40個柱子、 至少50個柱子或至少100個柱子。柱子的數(shù)量可為約2至約1，000、約2至約800、約2至 約600、約2至約400、約2至約200、約2至約100、約3至約1，000、約5至約1，000、約10 至約1，000、約50至約1，000、約10至約100、約10至約200或約30至約500?？赏ㄟ^光源以用于檢測靶物質(zhì)與探針樣點上的探針之間的相互作用的角度照射 光。在一個示例性實施方式中，可以相對于基底表面大于約0°且小于約90°的角度照射 光，以及可相對于樣點的圓周在約0.0001° 約89. 9999°的范圍內(nèi)照射光。示例性實施 方式包括其中照射光可為其中所有光波長混合的光、或者對應于熒光物質(zhì)的預定波長的激 發(fā)光的配置?；鶞蕵擞浛稍谖㈥嚵猩喜贾贸扇魏涡螤睢；鶞蕵擞浛刹贾贸膳c微陣列上的樣點的 形狀不同的形狀?；鶞蕵擞浛稍谖㈥嚵猩喜贾贸煞栔T如十字形、或者字符諸如T。本文中所使用的“微陣列”具有本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的含義。微陣列包括固 定至基底上的多個確定區(qū)域的某種材料，諸如探針材料，其具有增強的對靶物質(zhì)的結(jié)合親 和力。在微陣列中，所述確定區(qū)域也稱為樣點，并且通常，至少兩個區(qū)域布置在基底上，具 有將它們分隔開的間隔或者沒有將它們分隔開的間隔。探針材料的示例性實施方式可包 括生物材料，諸如脫氧核糖核酸(“DNA”)、核糖核酸(“RNA”)、互補DNA( “cDNA”)、信使 RNA( “mRNA”)、蛋白質(zhì)、糖或其它類似材料?；椎氖纠詫嵤┓绞娇捎刹Ａ?、硅、塑料、陶 瓷、石英或其它具有類似特性的材料形成?；椎氖纠詫嵤┓绞娇砂ǖ谝徊牧蠈樱渲性摰谝徊牧蠈涌捎捎袡C或無機材 料形成。在一個具體的示例性實施方式中，第一材料層可為氧化物層。第一材料層可自然 地或人工地形成于基底上。當?shù)谝徊牧蠈訛檠趸飳訒r，該氧化物層可為當硅暴露于空氣 中的氧時自然形成于所述硅上的二氧化硅層，或者該氧化物層可通過在基底上堆疊氧化物 層而形成。第一材料層諸如氧化物層可具有在用于測量熒光的激發(fā)光的波長下產(chǎn)生相長干 涉的厚度。所述產(chǎn)生相長干涉的厚度可根據(jù)照射光的波長而不同，例如，可將第一材料層的 厚度預先確定以產(chǎn)生激發(fā)光的相長干涉?？赏ㄟ^蝕刻第一材料層諸如氧化物層形成基準標 記。第一材料層諸如氧化物層的折射率可小于基底的折射率。第一材料層的示例性實施方 式包括二氧化硅層和氮化硅層。探針固定化合物可固定在基底表面上。在一個示例性實施方式中，所述基底表面 可為排除基準標記表面的表面。探針固定化合物可為選自具有生物素、抗生物素蛋白、鏈霉 抗生物素蛋白、聚L-賴氨酸、氨基、醛基、硫醇基、羰基、琥珀酰亞胺基團、馬來酰亞胺基團、 環(huán)氧基團和異硫氰酸酯基團的化合物的至少一種化合物。所述具有氨基的化合物的實例 包括3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3_氨基丙基三甲氧基硅烷(“EDA”)、 三甲氧基甲硅烷基丙基二亞乙基三胺(“DETA”)、3-(2-氨基乙基氨基丙基)三甲氧基硅 烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷，以及所述具有醛基的化合物的實例包括戊二醛和其它類似 物質(zhì)。所述具有硫醇基的化合物的實例包括4(3)-巰基丙基三甲氧基硅烷(“MPTS”)。此夕卜，所述具有環(huán)氧基團的化合物的實例包括3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷，所述具有 異硫氰酸酯基團的化合物的實例包括4-亞苯基二異硫氰酸酯(“PDITC”)，以及所述具有 琥珀酰亞胺和馬來酰亞胺基團的化合物的實例包括二琥珀酰亞胺基碳酸酯(“DSC”)和琥 珀酰亞胺基4-(馬來酰亞胺苯基)丁酸酯(“SMPB”)?；卓蛇M一步包括對準標記，其為使得基底能夠容易地和可靠地放置在相對于探 針材料固定裝置的一致位置上的標記。通過使用對準標記，基底可容易地和可靠地放置在 相對于探針材料固定裝置的一致位置上，因而固定在基底上的探針材料的探針樣點的位置 即坐標變得客觀和可重復。可基于通過對準標記固定的基底的某位置給出坐標?？苫谧?為基準的對準標記使用關(guān)于y軸和χ軸的直角坐標來鑒別探針樣點的位置。對準標記可具有經(jīng)由光刻法形成的圖案化的形狀。在一個示例性實施方式中，可 以在基底上形成符號諸如十字形、或字符諸如T的方式將對準標記圖案化。一個或多個示例性實施方式可包括微陣列，該微陣列包括在上述的基底表面上將 固定探針材料的區(qū)域中的多個確定區(qū)域上固定的探針。如上所述，探針材料的示例性實施方式可包括生物材料，諸如DNA、RNA、cDNA、 mRNA、蛋白質(zhì)、糖和其它類似物質(zhì)。示例性實施方式包括其中如從頂部平面圖所看到的，所 述確定區(qū)域可具有與基準標記基本上相同的形狀的配置。本發(fā)明的一個或多個示例性實施方式包括制造上述基底的方法，該方法包括提 供基底，該基底包括在該基底的表面上的第一材料層；在該第一材料層上形成光刻膠層； 通過掩模將該光刻膠層曝光；將該光刻膠層顯影；對該第一材料層的未被該光刻膠層保護 的部分進行蝕刻以形成基準標記；以及除去該光刻膠層。所述方法包括在基底表面上提供第一材料層。示例性實施方式包括其中第一材料 層可由有機材料或無機材料形成的配置。在一個示例性實施方式中，第一材料層可為氧化 物層。示例性實施方式包括其中第一材料層可自然或人工形成的配置。在其中第一材料層 為氧化物層的示例性實施方式中，該氧化物層可為當硅暴露于空氣時在該硅上自然形成的 二氧化硅層，或者可通過在基底上堆疊氧化物而形成。替換的示例性實施方式包括其中可 通過在基底上堆疊第一材料而形成第一材料層的配置?？山?jīng)由公知的方法在基底諸如硅基 底上涂覆二氧化硅或氮化硅來形成第一材料層。示例性實施方式包括其中可經(jīng)由旋涂或化 學氣相沉積(“CVD”)或其它類似方法進行所述涂覆的配置。第一材料層可具有當如上面 詳細描述的在照射基底時產(chǎn)生從基底反射的光與從第一材料層表面反射的光之間的相長 干涉的厚度?？捎镁哂杏糜跍y量熒光的波長的激發(fā)光來照射基底。產(chǎn)生相長干涉的第一材 料層的厚度可根據(jù)照射光的波長而不同。在一個示例性實施方式中，第一材料層諸如氧化 物層的折射率可小于基底的折射率。所述方法還包括在第一材料層上形成光刻膠層。光刻膠層可通過利用任何公知的 方法形成。在一個示例性實施方式中，可經(jīng)由旋涂在基底上涂覆光刻膠，然后，可通過將涂 覆在基底上的光刻膠加熱和硬化而形成光刻膠層。光刻膠的類型的示例性實施方式不受涂 覆方法和硬化條件的限制，并且可為正型或負型。所述方法包括通過掩模將光刻膠層曝光。根據(jù)光刻膠是正型還是負型，以使 得基準標記以所需方法、形狀和間隔形成的方式制備掩模，以及通過掩模將光刻膠層曝 光。曝光條件可基于光刻膠而定。可基于掩模限定用于形成至少兩個柱子的結(jié)構(gòu)的藍圖(blueprint) 0此外，可在掩模上限定對準標記的藍圖?？山?jīng)由與基準標記基本上相同的圖 案化方法形成對準標記。在一個示例性實施方式中，可根據(jù)與形成基準標記相同的方法同 時形成對準標記。所述方法還包括將光刻膠層顯影?？赏ㄟ^用顯影劑處理光刻膠層，然后任選地對 光刻膠層進行清潔來進行光刻膠層的顯影?？苫诠饪棠z來選擇顯影劑。
所述方法還包括通過蝕刻第一材料層的未受光刻膠層保護的部分而形成基準標 記?？山?jīng)由任何公知的方法蝕刻第一材料層，其示例性實施方式包括氧化物層。示例性實 施方式包括其中可經(jīng)由干法蝕刻或濕法蝕刻來蝕刻第一材料層的配置?？墒褂梦g刻氧化物 層的蝕刻劑蝕刻第一材料層。因而，可經(jīng)由這樣的蝕刻形成具有至少兩個柱子的結(jié)構(gòu)的基 準標記。所述方法還包括除去光刻膠層?？山?jīng)由任何公知的方法除去光刻膠層。示例性實 施方式包括其中可使用溶解光刻膠的有機溶劑諸如丙酮除去光刻膠層的配置。所述方法的示例性實施方式可進一步包括在形成光刻膠層之前且在提供基底之 后，或者在除去光刻膠層之后，在第一材料層上形成探針固定層?？赏ㄟ^將探針固定化合物 固定在第一材料層上而形成探針固定層，該第一材料層的示例性實施方式包括氧化物層。 對于微陣列的基底，如上所述選擇探針固定化合物。在其中探針固定化合物為生物素的示 例性實施方式中，可通過使以氨基硅烷處理的第一材料層諸如氧化物層與生物素琥珀酰亞 胺基酯反應而形成探針固定層。當探針固定化合物為具有醛基的戊二醛時，可通過使以氨 基硅烷處理的第一材料層與戊二醛反應而形成探針固定層。本發(fā)明的一個或多個示例性實施方式包括從微陣列獲得數(shù)據(jù)的方法，該微陣列包 括在基底表面上的基準標記和固定有探針材料的多個確定區(qū)域，其中所述基準標記具有將 照射光反射的結(jié)構(gòu)，該方法包括使可能包括用發(fā)光物質(zhì)標記的靶分子的樣品與所述微陣 列接觸；將光照射到經(jīng)接觸的微陣列上和測量由所述微陣列反射的光；由所述反射光的數(shù) 據(jù)鑒別基準標記；基于所鑒別的基準標記，鑒別固定有探針材料的多個確定區(qū)域；將光照 射到經(jīng)接觸的微陣列上和測量由所述發(fā)光物質(zhì)發(fā)射的光；通過將所述發(fā)射光的數(shù)據(jù)與所述 反射光的數(shù)據(jù)比較，由所述發(fā)射光的數(shù)據(jù)鑒別所述基準標記和所述多個確定區(qū)域；以及從 所鑒別的多個確定區(qū)域獲得光學數(shù)據(jù)。所述方法包括使可能包括用發(fā)光物質(zhì)標記的靶分子的樣品與微陣列接觸，該微陣 列包括在基底表面上的基準標記和固定有探針材料的多個確定區(qū)域，其中所述基準標記具 有將照射到其上的光反射的結(jié)構(gòu)。在上面已描述了微陣列。如上所述，探針材料和/或靶物質(zhì)可為DNA、RNA、cDNA、 mRNA、蛋白質(zhì)或其它類似物質(zhì)?？山?jīng)由任何公知的方法在靶物質(zhì)上標記發(fā)光物質(zhì)，所述發(fā)光 物質(zhì)的示例性實施方式包括熒光物質(zhì)。所述樣品可經(jīng)由任何公知的方法接觸微陣列。例 如，在一個示例性實施方式中，可通過如下使DNA探針與靶DNA雜交將標記有熒光物質(zhì)的 靶DNA與雜交緩沖物混合，通過加熱所得混合物而使靶DNA變性，將所得溶液加到微陣列， 覆蓋微陣列，然后將微陣列保持在不使微陣列變干的合適溫度下，以在DNA探針與靶DNA之 間形成雜交分子。然后，使用具有受控的鹽濃度和溫度的溶液清洗微陣列以從微陣列除去 未結(jié)合的靶DNA和非特異性結(jié)合的物質(zhì)，由此剩下雜交結(jié)合的DNA探針和靶DNA。所述方法還包括將光照射到經(jīng)接觸的微陣列上和測量由所述微陣列反射的光。示例性實施方式包括其中照射光可為激光束的配置?？墒褂霉饨邮昭b置測量反射光。光接收 裝置的示例性實施方式包括光電倍增管、光電二極管、電荷耦合器件(“CCD”)以及其它類 似裝置。適于接收由熒光物質(zhì)的激發(fā)所產(chǎn)生的熒光的光接收裝置可用于測量反射光以及熒 光。在一個示例性實施方式中，所述適于接收由熒光物質(zhì)的激發(fā)所產(chǎn)生的熒光的光接收裝 置可用于同時測量反射光和熒光。在一個示例性實施方式中，反射光和熒光可使用二向色 鏡進行分解(resolve)，以及用于測量熒光的光接收裝置可與用于測量反射光的光接收裝 置分開安裝。所述用于測量熒光的光接收裝置的示例性實施方式包括光電倍增管、光電二 極管、CCD或其它類似裝置。所測量的光可為圖像形式或其中反射光或熒光的強度用數(shù)字 表示的數(shù)字化形式。照射到基底上的光例如白光可以相對于基底表面大于約0°且小于約 90°，例如，約0.0001° 約89. 9999°的角度照射。在一個示例性實施方式中，可以相對 于基底表面差不多約90°，例如，約89° 約90°的角度測量反射光。
所述方法還包括由反射光的數(shù)據(jù)鑒別基準標記。由于與微陣列的基底的其它區(qū)域 相比，基準標記可以更高的比率反射光，因此基準標記可向光接收裝置提供具有更高強度 的反射光。因此，在其中數(shù)據(jù)顯示在圖像中的示例性實施方式中，在反射光的數(shù)據(jù)中，基準 標記可為明亮的。通過由反射光的數(shù)據(jù)確定表明高的光強度的部分例如明亮的部分，可鑒 別基準標記。關(guān)于基準標記的信息包括基準標記的位置和范圍。而且，可使用關(guān)于基準標 記、固定有探針材料的區(qū)域、以及對準標記的已知信息鑒別基準標記。所述已知信息可包括 在制造微陣列時所使用的基準標記、固定有探針材料的區(qū)域、以及對準標記的相對位置即 坐標。此外，如果所鑒別的基準標記的布置形狀與已知的基準標記的布置形狀基本上相同， 則所鑒別的基準標記可原樣使用，以及如果所鑒別的基準標記的布置形狀不同于已知的基 準標記的布置形狀，則可通過調(diào)整微陣列的方位來修正所鑒別的基準標記。所述方法還包括基于所鑒別的基準標記來鑒別固定有探針材料的多個確定區(qū)域。 可參照關(guān)于基準標記、固定有探針材料的區(qū)域、以及對準標記的已知信息來鑒別所述確定 區(qū)域。所述已知信息可包括在制造微陣列時所使用的基準標記、固定有探針材料的區(qū)域、以 及對準標記的相對位置例如坐標。所述方法還包括將光照射到經(jīng)接觸的微陣列上和測量由發(fā)光物質(zhì)發(fā)射的光?？筛?據(jù)所使用的發(fā)光物質(zhì)的類型諸如熒光物質(zhì)來選擇照射光。用于測量光的光接收裝置的示例 性實施方式包括光電倍增管、光電二極管、以及CCD。所測量的光可具有圖像形式或其中熒 光強度用數(shù)字表示的數(shù)字化形式。照射光例如施加到熒光物質(zhì)上的激發(fā)光可以相對于基底 表面大于約0°且小于約90°的角度照射?？梢耘c基底表面大約垂直例如約89° 約90° 的角度測量發(fā)射光。在另一示例性實施方式中，可以相對于基底表面約45° 約135°的 角度測量發(fā)射光。當探針材料未固定至基準標記的表面時，即使是在用激發(fā)光照射時，基準 標記也不發(fā)射光，因而來自基準標記的發(fā)射光數(shù)據(jù)相對于基底表面的其它區(qū)域可為暗的部 分。換言之，可基于所述暗的部分鑒別基準標記。所述方法還包括通過將發(fā)射光的數(shù)據(jù)與反射光的數(shù)據(jù)比較，由發(fā)射光的數(shù)據(jù)鑒別 所述基準標記和所述多個確定區(qū)域。由于反射光的數(shù)據(jù)和發(fā)射光的數(shù)據(jù)是從同樣的微陣列 測量的，因此發(fā)射光的數(shù)據(jù)中所述確定區(qū)域的位置對應于反射光的數(shù)據(jù)中所述確定區(qū)域的 位置?？赏ㄟ^與發(fā)射光的數(shù)據(jù)相應地鑒別由反射光數(shù)據(jù)獲得的信息來鑒別所述確定區(qū)域。 可通過檢查數(shù)字化的坐標或通過將反射光數(shù)據(jù)的圖像與發(fā)射光數(shù)據(jù)的圖像實際上重疊來相應地鑒別所述鑒別信息。所述方法還包括從所鑒別的多個確定區(qū)域獲得光學數(shù)據(jù)。所述光學數(shù)據(jù)可包括樣點區(qū)域中的熒光的積分值、平均值、或中值。在一個示例性實施方式中，可順次獲得關(guān)于微 陣列上的每個樣點的光學數(shù)據(jù)。在所述方法的示例性實施方式中，反射光的測量和發(fā)射光的測量可同時進行?，F(xiàn)在詳細介紹示例性實施方式，其實例說明于附圖中。圖IA C是說明具有至少一個柱子的結(jié)構(gòu)的明亮的基準標記A以及用于描述制 造所述明亮的基準標記A的方法的示例性實施方式的圖。參照圖IA C，根據(jù)與制造固定 有探針的區(qū)域D基本上相同的方法制造包括至少一個柱子200’的結(jié)構(gòu)的明亮的基準標記 A。換言之，在圖案化過程中所使用的掩模不僅包括用于形成區(qū)域D的圖案，還包括用于形 成明亮的基準標記A和/或暗的基準標記(未示出)的圖案。在圖IC中，探針固定化合物 300固定在明亮的基準標記A上，然而，替換的示例性實施方式包括其中所述探針固定化合 物300可不固定在明亮的基準標記A上的配置。探針可用或者可不用探針固定化合物300 固定在明亮的基準標記A上。在圖IA中，覆蓋在基底100上的第一材料層200為氧化物層， 然而，第一材料層200可為將照射光反射的任何層。在一個示例性實施方式中，基底100可 為硅材料和第一材料層200可為二氧化硅。圖2B是圖2A的柱子200，的角的放大圖。如圖2B中所示，經(jīng)由圖案化制造的所 述角成角度或者成圓形，使得根據(jù)光波長的尺寸反射光。換言之，所述角可提供反射表面 500。當從光源以相對于基底100的表面的合適角度照射光時，反射表面500將照射光反射 并然后通過光接收裝置400測量反射光600。來自光源的光可例如以相對于基底表面大于 約0°且小于約90°的角度照射，以及可相對于樣點的圓周在約0.0001° 約89. 9999° 的范圍內(nèi)進行照射?？梢耘c基底100的表面大約垂直例如約89° 約90°的角度測量發(fā) 射光。替換的示例性實施方式包括其中可以相對于基底100約45° 約135°的角度測量 發(fā)射光的配置。用于測量熒光的光接收裝置400的示例性實施方式包括光電倍增管、光電 二極管、以及(XD。圖3A和3B是示意性地說明使用柱子作為明亮的基準標記的機理的圖。如3A和 3B中所示，當將光以相對于所述柱子的水平表面的角度θ照射到所述柱子的圓周上時，所 述柱子的角起到反射表面500的作用，以產(chǎn)生反射光600。可通過光接收裝置400諸如相 機測量反射光600。由于反射光600強于熒光，因此即使是在將光學測量裝置短時間暴露 于反射光600時也可測量強光。在一個示例性實施方式中，所測量的反射光600的強度通 常為熒光強度的約1，000倍 約10，000倍大?？蓽y量反射光600，而不使用濾光器。圖3Β 顯示具有至少兩個柱子200’的結(jié)構(gòu)的明亮的基準標記的頂部平面圖，其中該頂部平面 像是通過相對于基底100的表面從所述明亮的基準標記的上部即約89° 約90°測量反 射光600而獲得的。如圖3Β中所示，在基底100的區(qū)域、反射表面500即柱子200’的角、 以及柱子200’的平面形狀的內(nèi)部部分200中，所測量的光的強度是強的。圖4Α D是從同樣的結(jié)構(gòu)測量的反射光圖像和熒光圖像的圖。圖4Α和4Β是當 發(fā)光染料例如標記有熒光染料的物質(zhì)固定至區(qū)域A和B (通過標記為A和B的箭頭說明) 時，通過將光照射到區(qū)域A和B上測量熒光而獲得的熒光圖像。如上面的圖中所示，熒光均 勻地分布在結(jié)構(gòu)的整個表面上，如從頂部平面圖所看到的。圖4C和D是通過將光以相對于柱子的水平面約45°照射到區(qū)域A和B的圓周上并然后從區(qū)域A和B的上部測量反射光而 獲得的圖像。如下面的圖中所示，在區(qū)域A和B的圖像中，從所述結(jié)構(gòu)的平面形狀的角測量 強光。在圖4C和D中，區(qū)域A和B顯示具有分別為一個柱子和多個柱子的結(jié)構(gòu)的明亮的基 準標記。根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的用于微陣列的基底可用于制造在被照射時具有明 亮的基準標記的微陣列。根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的制造用于微陣列的基底的方法可提供在被照射時 具有明亮的基準標記的微陣列。
根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的微陣列在被照射時具有明亮的基準標記。根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的從微陣列獲得光學數(shù)據(jù)的方法可從該微陣列有效 地獲得光學數(shù)據(jù)。應理解，本文中所述的示例性實施方式應僅在描述性的意義上考慮并且不用于限 制的目的。各示例性實施方式中的特征或方面的描述通常應認為可用于其它示例性實施方 式中的其它類似特征或方面。
權(quán)利要求
基底，包括設置于所述基底上的基準標記；所述基底上的探針材料配置以固定于其上的區(qū)域，所述區(qū)域與所述基準標記分開；和設置于所述基底上的探針材料配置以固定于其上的所述區(qū)域上的探針固定化合物，其中所述基準標記具有以比由所述基底上的不對應于所述基準標記的區(qū)域所反射的照射光的強度大的強度將照射光反射的結(jié)構(gòu)。
2.權(quán)利要求1的基底，其中所述基準標記包括至少兩個柱子。
3.權(quán)利要求2的基底，其中所述至少兩個柱子之間的距離小于接收由所述基準標記所 反射的照射光的光接收裝置的分辨距離。
4.權(quán)利要求2的基底，其中所述至少兩個柱子各自的寬度為約0.001μ m 約10 μ m。
5.權(quán)利要求2的基底，其中所述至少兩個柱子之間的距離為約0.001 μ m 約10 μ m。
6.權(quán)利要求2的基底，其中所述至少兩個柱子的高度為約0.001 μ m 約10000 μ m。
7.權(quán)利要求1的基底，其中所述基準標記的表面直接從那里將照射光反射。
8.權(quán)利要求1的基底，其中所述照射光是以相對于所述基底表面大于約0°且小于約 90°的角度照射的。
9.微陣列，包括設置于基底上的基準標記；設置于所述基底上并與所述基準標記分開的多個區(qū)域； 設置于所述基底上的所述多個分開區(qū)域上的探針固定化合物；和 固定在設置于所述基底的所述多個分開區(qū)域上的所述探針固定化合物的一部分上的 至少一個探針；其中所述基準標記具有以比由不對應于所述基準標記的區(qū)域所反射的照射光的強度 大的強度將照射光反射的結(jié)構(gòu)。
10.制造具有基準標記的基底的方法，該方法包括 提供基底；在所述基底上設置第一材料層； 在所述第一材料層上設置光刻膠層； 通過掩模將所述光刻膠層曝光； 將所述光刻膠層顯影；蝕刻所述第一材料層的未被所述光刻膠層覆蓋的至少一部分以形成基準標記；和 除去所述光刻膠層，其中所述基準標記具有以比由所述基底上未形成所述基準標記的區(qū)域所反射的照射 光的強度大的強度將照射光反射的結(jié)構(gòu)。
11.權(quán)利要求10的方法，進一步包括在所述第一材料層上形成所述光刻膠層之前，在所述第一材料層上設置探針固定層。
12.權(quán)利要求10的方法，進一步包括在除去所述光刻膠層之后，在所述第一材料層上設置探針固定層。
13.權(quán)利要求11的方法，其中所述探針固定層的設置包括將固定化合物固定在所述第 一材料層上。
14.權(quán)利要求10的方法，其中所述掩模包括設置在對應于所述基準標記的區(qū)域上方的 至少一個間隙。
15.權(quán)利要求10的方法，其中所述基準標記包括至少兩個柱子。
16.從微陣列獲得數(shù)據(jù)的方法，該微陣列包括在基底表面上的基準標記和固定有探 針材料的多個確定區(qū)域，其中所述基準標記具有將照射到其上的光反射的結(jié)構(gòu)，該方法包 括使包括用發(fā)光物質(zhì)標記的靶分子的樣品與所述微陣列接觸； 將光照射到所述微陣列上；測量由所述微陣列反射的光以獲得反射光測量結(jié)果；利用所述反射光測量結(jié)果鑒別基準標記；基于所鑒別的基準標記，鑒別固定有探針材料的多個確定區(qū)域；將激發(fā)光照射到所述微陣列上；測量由所述發(fā)光物質(zhì)發(fā)射的光以獲得發(fā)射光測量結(jié)果；通過將所述發(fā)射光測量結(jié)果與所述反射光測量結(jié)果比較，利用所述發(fā)射光測量結(jié)果鑒 別所述基準標記和所述多個確定區(qū)域；和 從所鑒別的多個確定區(qū)域獲得光學數(shù)據(jù)。
17.權(quán)利要求16的方法，其中使包括用發(fā)光物質(zhì)標記的靶分子的樣品與所述微陣列接 觸包括形成所述基準標記以包括至少兩個柱子。
18.權(quán)利要求17的方法，其中所述至少兩個柱子之間的距離小于光接收裝置的分辨距罔。
19.權(quán)利要求17的方法，其中所述至少兩個柱子各自的寬度尺寸為約0.001 μ m 約 10 μ m。
20.權(quán)利要求17的方法，其中所述至少兩個柱子之間的距離為約0.001μ m 約 10 μ m。
21.權(quán)利要求17的方法，其中所述至少兩個柱子各自的高度為約0.001μ m 約 10000 μ m0
22.權(quán)利要求16的方法，其中測量由所述微陣列反射的光以獲得反射光測量結(jié)果進一 步包括以相對于所述基底表面大于約0°且小于約90°的角度照射光。
23.權(quán)利要求16的方法，其中測量由所述發(fā)光物質(zhì)發(fā)射的光以獲得發(fā)射光測量結(jié)果進 一步包括以相對于所述基底表面大于約0°且小于約90°的角度照射光。
24.權(quán)利要求16的方法，其中基于所鑒別的基準標記，鑒別固定有探針材料的多個確 定區(qū)域進一步包括基于所述反射光的亮度鑒別所述基準標記。
25.權(quán)利要求16的方法，其中測量由所述微陣列反射的反射光以獲得反射光測量結(jié)果 與測量由所述發(fā)光物質(zhì)發(fā)射的發(fā)射光以獲得發(fā)射光測量結(jié)果同時進行。
26.微陣列，包括 基底；設置于所述基底上的第一材料層；由所述第一材料層的一部分蝕刻的包括多個柱子的基準標記； 設置于所述第一材料層上的探針固定化合物；和設置于所述探針固定化合物上的多個探針，其中所述基準標記反射的照射到其上的光的強度大于所述第一材料層的剩余部分.
全文摘要
本發(fā)明提供具有明亮的基準標記的微陣列及從其獲得光學數(shù)據(jù)的方法。本發(fā)明公開了基底，包括設置于所述基底上的基準標記；所述基底上的探針材料配置以固定于其上的區(qū)域，所述區(qū)域與所述基準標記分開；以及設置于所述基底上的探針材料配置以固定于其上的所述區(qū)域上的探針固定化合物，其中所述基準標記具有以比由所述基底上不對應于所述基準標記的區(qū)域所反射的照射光的強度大的強度將照射光反射的結(jié)構(gòu)。
文檔編號G01N21/01GK101813617SQ20101010635
公開日2010年8月25日 申請日期2010年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月11日
發(fā)明者凱拉·特普里茨, 卡爾·S·布朗, 李圭祥, 趙成豪 申請人:三星電子株式會社;應用精密有限公司