具有明亮的基准标记的微阵列及从其获得光学数据的方法

专利名称：具有明亮的基准标记的微阵列及从其获得光学数据的方法
技术领域：
本发明的一个或多个示例性实施方式涉及用于微阵列的基底、制造该基底的方 法、包括该基底的微阵列、以及从该微阵列获得光学数据的方法，该基底在被照射时具有明 亮的基准标记(fiducial mark)。
背景技术：
通常，在典型的微阵列中，与靶物质结合的探针材料被固定至基底的多个确定区 域(清楚区域，distinct region)。微阵列用于通过使可能包括用荧光物质标记的靶物质 的样品与该微阵列上的探针材料接触和测量从其获得的光而分析许多靶物质。由于微阵列中固定探针材料的区域(在下文中也称为样点)通常布置以在微阵列 上具有高的密度，因此在一个实验中所使用的照射和检测的样点的数量可为数千个至数万 个；换言之，单个微阵列可含有数千或更多个设置于其上的单独的区域。因此，对由微阵列 分析结果所获得的图像数据进行分析的操纵器在计算各样点的亮度之前产生所述样点的 位置的图谱或图案，并且在将从微阵列获得的图像信号量化之前产生局部背景，所述各样 点的亮度是例如由于用于标记与微阵列上的样点杂交的靶物质的荧光物质的荧光所致。微 阵列图谱是由检测软件使用以有效地寻找所述图案中的各样点在微阵列上的位置的模板。 因此，由从具有许多样点的微阵列所获得的光学数据有效地确定各样点的位置。确定样点位置的典型方法包括基于已知的样点信息手动确定光学图像上的样点 的方法以及使用自动点样仪(spot placement equipment)的方法。然而，仍有待开发由从微阵列所获得的光学数据容易地找到和分析各样点的位置 的方法并且该方法将是有益的。

发明内容
本发明的一个或多个示例性实施方式包括用于微阵列的基底，当该基底被照射 时，该基底具有明亮的基准标记。本发明的一个或多个示例性实施方式包括制造用于微阵列的基底的方法，当该基 底被照射时，该基底具有明亮的基准标记。本发明的一个或多个示例性实施方式包括微阵列，在该微阵列被照射时，该微阵 列具有明亮的基准标记。本发明的一个或多个示例性实施方式包括从微阵列获得光学数据的方法。本发明的一个或多个示例性实施方式包括基底，该基底包括设置于所述基底上 的基准标记和所述基底上的探针材料配置以固定于其上的区域，所述区域与所述基准标记 分离；以及设置于所述基底上的探针材料配置以固定于其上的所述区域上的探针固定化合 物，其中所述基准标记具有以比由所述基底上不对应于所述基准标记的区域所反射的照射 光的强度大的强度将照射光反射的结构。本发明的一个或多个示例性实施方式包括微阵列，该微阵列包括设置于基底上的基准标记；设置于所述基底上并与所述基准标记分离的多个区域；设置于所述基底上的所述多个分离区域上的探针固定化合物；以及固定在设置于所述基底的所述多个分离区域 上的所述探针固定化合物的一部分上的至少一个探针，其中所述基准标记具有以比由不对 应于所述基准标记的区域所反射的照射光的强度大的强度将照射光反射的结构。本发明的一个或多个示例性实施方式包括制造具有基准标记的基底的方法，该方 法包括提供基底；在所述基底上设置第一材料层；在所述第一材料层上设置光刻胶层；通 过掩模将所述光刻胶层曝光；将所述光刻胶层显影；蚀刻所述第一材料层的未被所述光刻 胶层覆盖的至少一部分以形成基准标记；以及除去所述光刻胶层，其中所述基准标记具有 以比由所述基底上未形成所述基准标记的区域所反射的照射光的强度大的强度将照射光 反射的结构。本发明的一个或多个示例性实施方式包括从微阵列获得数据的方法，该微阵列包 括在基底表面上的基准标记和固定有探针材料的多个确定区域，其中所述基准标记具有反 射向其照射的光的结构，该方法包括使包括用发光物质标记的靶分子的样品与所述微阵 列接触；将光照射到所述微阵列上；测量由所述微阵列反射的光以获得反射光测量结果； 利用所述反射光测量结果鉴别基准标记；基于所鉴别的基准标记鉴别固定有探针材料的多 个确定区域；将激发光照射到所述微阵列上；测量由所述发光物质发射的光以获得发射光 测量结果；利用所述发射光测量结果通过将所述发射光测量结果与所述反射光测量结果比 较来鉴别所述基准标记和所述多个确定区域；以及从所鉴别的多个确定区域获得光学数 据。另外的方面将在随后的说明中部分阐述，部分从该说明中明晰，或者可通过所提 供的示例性实施方式的实践而获知。


从结合附图考虑的实施方式的以下描述，这些和/或其它方面将变得明晰和更易 理解，在附图中图IA C是说明具有至少一个柱子的结构的基准标记的示例性实施方式和描述 制造基准标记的所述示例性实施方式的方法的示例性实施方式的图；图2A是说明柱子的示例性实施方式的图和图2B是柱子的所述示例性实施方式的 角的放大图；图3A和3B是示意性地说明使用柱结构作为基准标记的机理的图；和图4A D是从同样的结构测量的反射光图像和荧光图像的图。
具体实施例方式在下文中参照其中示出了本发明的实施方式的附图更全面地描述本发明。然而， 本发明可以许多不同的形式体现，并且不应理解为限于本文中所阐述的实施方式。相反，提 供这些实施方式，使得该公开内容彻底且完整，并将本发明的范围全面地传达给本领域技 术人员。相同的附图标记始终表示相同的元件。应理解，当一元件被称为“在”另一元件“上”时，该元件可直接在所述另一元件上， 或者在其间可存在中间元件。相反，当一元件被称为“直接在”另一元件“上”时，则不存在中间元件。本文中所使用的术语“和/或”包括一个或多个关联的列举项的任何和全部组合。应理解，尽管术语第一、第二、第三等可在本文中用来描述各种元件、组分、区域、 层和/或部分，但这些元件、组分、区域、层和/或部分不应被这些术语所限制。这些术语仅 用来使一个元件、组分、区域、层或部分区别于另一元件、组分、区域、层或部分。因此，在不 背离本发明的教导的情况下，可将以下讨论的第一元件、组分、区域、层或部分称为第二元 件、组分、区域、层或部分。本文中所使用的术语仅仅是为了描述具体实施方式
而并非意图限制本发明。除非 上下文清楚地另作说明，本文中所使用的单数形式“一种”、“一个”和“该”也意图包括复数 形式。还应理解，当用在本说明书中时，术语“包含”或“包括”表示存在所述特征、区域、整 体、步骤、操作、元件和/或组分，但不排除存在或添加一种或多种其它的特征、区域、整体、 步骤、操作、元件、组分和/或其集合。此外，在本文中可使用相对术语诸如“下部”或“底部”以及“上部”或“顶部”来描 述如图中所示的一个元件与另外的元件的关系。应理解，除图中所示的方位之外，相对术语 还意图包括器件的不同方位。例如，如果附图之一中的器件翻转，则描述为在其它元件“下” 侧的元件将定向在所述其它元件的“上”侧。因此，取决于图的具体方位，示例性术语“下部” 可包括“下部”和“上部”两种方位。类似地，如果附图之一中的器件翻转，则描述为“在”其 它元件“下面”或“之下”的元件将定向在所述其它元件“上面”。因此，示例性术语“在…… 下面”或“在……之下”可包括在……上面和在……下面两种方位。除非另外定义，在本文中所使用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义与本 发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。还应理解，术语，例如在常用字典中定 义的那些，应被解释为其含义与它们在相关领域和本公开内容的环境中的含义一致，并且 将不对所述术语作理想化或过于形式的解释，除非在本文中清楚地如此定义。在本文中参照作为本发明的理想化实施方式的示意图的横截面图描述本发明的 示例性实施方式。照此，将预计到由于例如制造技术和/或公差而引起的所述图的形状变 化。因而，本发明的实施方式不应解释为限于本文中所示区域的具体形状，而是包括由例如 制造所造成的形状上的偏差。例如，图示或描述为平坦的区域通常可具有粗糙的和/或非 线性的特征。此外，所图示的尖锐的角可为圆形的。因而，图中所示的区域在本质上是示意 性的，并且它们的形状不意示区域的精确形状，并且不意图限制本发明的范围。本文中描述的所有方法均可以合适的顺序进行，除非本文中另有说明或与上下文 明显矛盾。任何和所有实施例、或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅用来更好地说明本 发明，而不是对本发明的范围加以限制，除非另有说明。说明书中的语言都不应被解释为是 在将任何非要求保护的要素指明为对于本文中所使用的本发明的实践是必需的。在下文中，参照附图详细描述本发明。为了实现以上和/或其它方面，一个或多个示例性实施方式可包括用于微阵列的 基底，该基底包括基准标记例如参照标记、以及该基底表面上的将固定探针材料的区域，其 中该基准标记具有将照射光反射的结构，并且探针固定化合物被固定至所述将固定探针材 料的区域的表面。本文中所使用的术语“基准标记”表示在分析由固定在微阵列样点上的材料诸如探针材料与靶物质相互作用的结果所获得的光学信号诸如荧光信号时用作基准点的区域。 在该基底中，当光照射到其上时，该基准标记可提供明亮的反射光。所述“明亮的反射光”明 亮到足以考虑关于基准标记和其它区域的已知信息基于所述光鉴别所述基准标记，例如， 在一个示例性实施方式中，所述“明亮的反射光”可具有比该微阵列基底的周围区域大的光 度。在一个示例性实施方式中，所述明亮的反射光可具有与将固定探针材料的区域类似的 光度水平。替换的示例性实施方式包括其中基准标记的反射光可为微阵列其它区域的反射 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。所述关于基准标记 和其它区域的信息包括关于在制造微阵列时所使用的位置和区域的坐标信息，例如，关于 基准标记的信息可包括相对于微阵列的位置信息。在一个示例性实施方式中，基准标记的 表面可将照射光反射而不利用另外的层作为介质，例如，没有额外的反射表面加到微阵列 上以形成基准标记。换言之，示例性实施方式包括其中基准标记的表面可直接将照射光反 射的配置。示例性实施方式包括其中探针固定化合物可固定或者可不固定至基准标记表面 的配置。因此，探针材料可固定或可不固定至基准标记表面。与将固定探针材料的区域相比，基准标记可以更高的比率将照射到其上的光反 射。在一个示例性实施方式中，基准标记可由与微阵列的确定区域例如微阵列的可固定探 针材料的区域的材料相同的材料形成。在一个示例性实施方式中，基准标记可具有与所述 确定区域相同的层结构。在一个示例性实施方式中，基准标记可具有氧化层在基底上的堆 叠结构。示例性实施方式包括其中探针固定材料可固定或可不固定至基准标记的氧化层的 配置。在一个示例性实施方式中，可经由将基底表面图案化来限定基准标记。可使用公 知的方法进行所述图案化。在一个示例性实施方式中，可经由光刻法进行所述图案化。在图 案化过程之后，基准标记可具有通过蚀刻和除去基准标记周围的基底表面形成的柱结构。 从上方观察到的柱子的形状即柱子的顶部平面形状的示例性实施方式可为圆形或者包括 长方形或正方形的四边形，然而基准标记的形状不限于此。在一个示例性实施方式中，如对 于图2A和2B更详细讨论的，柱子的平面形状的角可反射光。示例性实施方式包括其中所 述角可成角度或成圆形的配置。柱子的这种形状可在蚀刻柱子的同时自然形成并且可从那 里反射光。通常，在蚀刻基底时，由于扩散或其它类似过程，正被蚀刻的该基底的角成角度 而不是直角。这样的成角度的角可用作反射性表面。然而，一个或多个示例性实施方式不 限于此。示例性实施方式包括其中所述蚀刻可为干法蚀刻或湿法蚀刻的配置。在一个示例性实施方式中，基准标记可包括至少两个柱子。所述两个柱子之间的 距离可小于用于测量从所述柱子反射的光的光接收装置的分辨率，例如，该光接收装置的 像素的直径。在一个示例性实施方式中，所述柱子的截面的宽度尺寸可为约0. 001 μ m 约 IOym0在一个示例性实施方式中，所述柱子之间的距离可为约0. 001 μ m 约10 μ m。在一 个示例性实施方式中，所述柱子的高度可为约0.001 μ m 约10000 μ m。如从顶部平面图 所看到的，基准标记的平面形状，例如，所述至少两个柱子的平面形状，可布置在与将固定 至基底的探针样点的形状基本上相同的形状的范围内，例如，如从顶部平面图所看到的，基 准标记和探针样点可具有相同的形状和尺寸并且可彼此对准。在一个示例性实施方式中， 如从顶部平面图所看到的，可通过将多个柱子布置在与将固定至基底的探针样点的形状基本上相同的形状的范围内形成基准标记，其中所述柱子的截面的尺寸为约0. οο μπι 约10 μ m，所述柱子之间的距离为约0. 001 μ m 约10 μ m，以及所述柱子的高度为约 0. OOlym 约10000 μ m。在一个示例性实施方式中，柱子的数量可为至少2个柱子、至少3 个柱子、至少4个柱子、至少5个柱子、至少6个柱子、至少7个柱子、至少8个柱子、至少9 个柱子、至少10个柱子、至少15个柱子、至少20个柱子、至少30个柱子、至少40个柱子、 至少50个柱子或至少100个柱子。柱子的数量可为约2至约1，000、约2至约800、约2至 约600、约2至约400、约2至约200、约2至约100、约3至约1，000、约5至约1，000、约10 至约1，000、约50至约1，000、约10至约100、约10至约200或约30至约500。可通过光源以用于检测靶物质与探针样点上的探针之间的相互作用的角度照射 光。在一个示例性实施方式中，可以相对于基底表面大于约0°且小于约90°的角度照射 光，以及可相对于样点的圆周在约0.0001° 约89. 9999°的范围内照射光。示例性实施 方式包括其中照射光可为其中所有光波长混合的光、或者对应于荧光物质的预定波长的激 发光的配置。基准标记可在微阵列上布置成任何形状。基准标记可布置成与微阵列上的样点的 形状不同的形状。基准标记可在微阵列上布置成符号诸如十字形、或者字符诸如T。本文中所使用的“微阵列”具有本领域普通技术人员公知的含义。微阵列包括固 定至基底上的多个确定区域的某种材料，诸如探针材料，其具有增强的对靶物质的结合亲 和力。在微阵列中，所述确定区域也称为样点，并且通常，至少两个区域布置在基底上，具 有将它们分隔开的间隔或者没有将它们分隔开的间隔。探针材料的示例性实施方式可包 括生物材料，诸如脱氧核糖核酸(“DNA”)、核糖核酸(“RNA”)、互补DNA( “cDNA”)、信使 RNA( “mRNA”)、蛋白质、糖或其它类似材料。基底的示例性实施方式可由玻璃、硅、塑料、陶 瓷、石英或其它具有类似特性的材料形成。基底的示例性实施方式可包括第一材料层，其中该第一材料层可由有机或无机材 料形成。在一个具体的示例性实施方式中，第一材料层可为氧化物层。第一材料层可自然 地或人工地形成于基底上。当第一材料层为氧化物层时，该氧化物层可为当硅暴露于空气 中的氧时自然形成于所述硅上的二氧化硅层，或者该氧化物层可通过在基底上堆叠氧化物 层而形成。第一材料层诸如氧化物层可具有在用于测量荧光的激发光的波长下产生相长干 涉的厚度。所述产生相长干涉的厚度可根据照射光的波长而不同，例如，可将第一材料层的 厚度预先确定以产生激发光的相长干涉。可通过蚀刻第一材料层诸如氧化物层形成基准标 记。第一材料层诸如氧化物层的折射率可小于基底的折射率。第一材料层的示例性实施方 式包括二氧化硅层和氮化硅层。探针固定化合物可固定在基底表面上。在一个示例性实施方式中，所述基底表面 可为排除基准标记表面的表面。探针固定化合物可为选自具有生物素、抗生物素蛋白、链霉 抗生物素蛋白、聚L-赖氨酸、氨基、醛基、硫醇基、羰基、琥珀酰亚胺基团、马来酰亚胺基团、 环氧基团和异硫氰酸酯基团的化合物的至少一种化合物。所述具有氨基的化合物的实例 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亚乙基三胺(“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实例包括戊二醛和其它类似 物质。所述具有硫醇基的化合物的实例包括4(3)-巯基丙基三甲氧基硅烷(“MPTS”)。此夕卜，所述具有环氧基团的化合物的实例包括3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷，所述具有 异硫氰酸酯基团的化合物的实例包括4-亚苯基二异硫氰酸酯(“PDITC”)，以及所述具有 琥珀酰亚胺和马来酰亚胺基团的化合物的实例包括二琥珀酰亚胺基碳酸酯(“DSC”)和琥 珀酰亚胺基4-(马来酰亚胺苯基)丁酸酯(“SMPB”)。基底可进一步包括对准标记，其为使得基底能够容易地和可靠地放置在相对于探 针材料固定装置的一致位置上的标记。通过使用对准标记，基底可容易地和可靠地放置在 相对于探针材料固定装置的一致位置上，因而固定在基底上的探针材料的探针样点的位置 即坐标变得客观和可重复。可基于通过对准标记固定的基底的某位置给出坐标。可基于作 为基准的对准标记使用关于y轴和χ轴的直角坐标来鉴别探针样点的位置。对准标记可具有经由光刻法形成的图案化的形状。在一个示例性实施方式中，可 以在基底上形成符号诸如十字形、或字符诸如T的方式将对准标记图案化。一个或多个示例性实施方式可包括微阵列，该微阵列包括在上述的基底表面上将 固定探针材料的区域中的多个确定区域上固定的探针。如上所述，探针材料的示例性实施方式可包括生物材料，诸如DNA、RNA、cDNA、 mRNA、蛋白质、糖和其它类似物质。示例性实施方式包括其中如从顶部平面图所看到的，所 述确定区域可具有与基准标记基本上相同的形状的配置。本发明的一个或多个示例性实施方式包括制造上述基底的方法，该方法包括提 供基底，该基底包括在该基底的表面上的第一材料层；在该第一材料层上形成光刻胶层； 通过掩模将该光刻胶层曝光；将该光刻胶层显影；对该第一材料层的未被该光刻胶层保护 的部分进行蚀刻以形成基准标记；以及除去该光刻胶层。所述方法包括在基底表面上提供第一材料层。示例性实施方式包括其中第一材料 层可由有机材料或无机材料形成的配置。在一个示例性实施方式中，第一材料层可为氧化 物层。示例性实施方式包括其中第一材料层可自然或人工形成的配置。在其中第一材料层 为氧化物层的示例性实施方式中，该氧化物层可为当硅暴露于空气时在该硅上自然形成的 二氧化硅层，或者可通过在基底上堆叠氧化物而形成。替换的示例性实施方式包括其中可 通过在基底上堆叠第一材料而形成第一材料层的配置。可经由公知的方法在基底诸如硅基 底上涂覆二氧化硅或氮化硅来形成第一材料层。示例性实施方式包括其中可经由旋涂或化 学气相沉积(“CVD”)或其它类似方法进行所述涂覆的配置。第一材料层可具有当如上面 详细描述的在照射基底时产生从基底反射的光与从第一材料层表面反射的光之间的相长 干涉的厚度。可用具有用于测量荧光的波长的激发光来照射基底。产生相长干涉的第一材 料层的厚度可根据照射光的波长而不同。在一个示例性实施方式中，第一材料层诸如氧化 物层的折射率可小于基底的折射率。所述方法还包括在第一材料层上形成光刻胶层。光刻胶层可通过利用任何公知的 方法形成。在一个示例性实施方式中，可经由旋涂在基底上涂覆光刻胶，然后，可通过将涂 覆在基底上的光刻胶加热和硬化而形成光刻胶层。光刻胶的类型的示例性实施方式不受涂 覆方法和硬化条件的限制，并且可为正型或负型。所述方法包括通过掩模将光刻胶层曝光。根据光刻胶是正型还是负型，以使 得基准标记以所需方法、形状和间隔形成的方式制备掩模，以及通过掩模将光刻胶层曝 光。曝光条件可基于光刻胶而定。可基于掩模限定用于形成至少两个柱子的结构的蓝图(blueprint) 0此外，可在掩模上限定对准标记的蓝图。可经由与基准标记基本上相同的图 案化方法形成对准标记。在一个示例性实施方式中，可根据与形成基准标记相同的方法同 时形成对准标记。所述方法还包括将光刻胶层显影。可通过用显影剂处理光刻胶层，然后任选地对 光刻胶层进行清洁来进行光刻胶层的显影。可基于光刻胶来选择显影剂。
所述方法还包括通过蚀刻第一材料层的未受光刻胶层保护的部分而形成基准标 记。可经由任何公知的方法蚀刻第一材料层，其示例性实施方式包括氧化物层。示例性实 施方式包括其中可经由干法蚀刻或湿法蚀刻来蚀刻第一材料层的配置。可使用蚀刻氧化物 层的蚀刻剂蚀刻第一材料层。因而，可经由这样的蚀刻形成具有至少两个柱子的结构的基 准标记。所述方法还包括除去光刻胶层。可经由任何公知的方法除去光刻胶层。示例性实 施方式包括其中可使用溶解光刻胶的有机溶剂诸如丙酮除去光刻胶层的配置。所述方法的示例性实施方式可进一步包括在形成光刻胶层之前且在提供基底之 后，或者在除去光刻胶层之后，在第一材料层上形成探针固定层。可通过将探针固定化合物 固定在第一材料层上而形成探针固定层，该第一材料层的示例性实施方式包括氧化物层。 对于微阵列的基底，如上所述选择探针固定化合物。在其中探针固定化合物为生物素的示 例性实施方式中，可通过使以氨基硅烷处理的第一材料层诸如氧化物层与生物素琥珀酰亚 胺基酯反应而形成探针固定层。当探针固定化合物为具有醛基的戊二醛时，可通过使以氨 基硅烷处理的第一材料层与戊二醛反应而形成探针固定层。本发明的一个或多个示例性实施方式包括从微阵列获得数据的方法，该微阵列包 括在基底表面上的基准标记和固定有探针材料的多个确定区域，其中所述基准标记具有将 照射光反射的结构，该方法包括使可能包括用发光物质标记的靶分子的样品与所述微阵 列接触；将光照射到经接触的微阵列上和测量由所述微阵列反射的光；由所述反射光的数 据鉴别基准标记；基于所鉴别的基准标记，鉴别固定有探针材料的多个确定区域；将光照 射到经接触的微阵列上和测量由所述发光物质发射的光；通过将所述发射光的数据与所述 反射光的数据比较，由所述发射光的数据鉴别所述基准标记和所述多个确定区域；以及从 所鉴别的多个确定区域获得光学数据。所述方法包括使可能包括用发光物质标记的靶分子的样品与微阵列接触，该微阵 列包括在基底表面上的基准标记和固定有探针材料的多个确定区域，其中所述基准标记具 有将照射到其上的光反射的结构。在上面已描述了微阵列。如上所述，探针材料和/或靶物质可为DNA、RNA、cDNA、 mRNA、蛋白质或其它类似物质。可经由任何公知的方法在靶物质上标记发光物质，所述发光 物质的示例性实施方式包括荧光物质。所述样品可经由任何公知的方法接触微阵列。例 如，在一个示例性实施方式中，可通过如下使DNA探针与靶DNA杂交将标记有荧光物质的 靶DNA与杂交缓冲物混合，通过加热所得混合物而使靶DNA变性，将所得溶液加到微阵列， 覆盖微阵列，然后将微阵列保持在不使微阵列变干的合适温度下，以在DNA探针与靶DNA之 间形成杂交分子。然后，使用具有受控的盐浓度和温度的溶液清洗微阵列以从微阵列除去 未结合的靶DNA和非特异性结合的物质，由此剩下杂交结合的DNA探针和靶DNA。所述方法还包括将光照射到经接触的微阵列上和测量由所述微阵列反射的光。示例性实施方式包括其中照射光可为激光束的配置。可使用光接收装置测量反射光。光接收 装置的示例性实施方式包括光电倍增管、光电二极管、电荷耦合器件(“CCD”)以及其它类 似装置。适于接收由荧光物质的激发所产生的荧光的光接收装置可用于测量反射光以及荧 光。在一个示例性实施方式中，所述适于接收由荧光物质的激发所产生的荧光的光接收装 置可用于同时测量反射光和荧光。在一个示例性实施方式中，反射光和荧光可使用二向色 镜进行分解(resolve)，以及用于测量荧光的光接收装置可与用于测量反射光的光接收装 置分开安装。所述用于测量荧光的光接收装置的示例性实施方式包括光电倍增管、光电二 极管、CCD或其它类似装置。所测量的光可为图像形式或其中反射光或荧光的强度用数字 表示的数字化形式。照射到基底上的光例如白光可以相对于基底表面大于约0°且小于约 90°，例如，约0.0001° 约89. 9999°的角度照射。在一个示例性实施方式中，可以相对 于基底表面差不多约90°，例如，约89° 约90°的角度测量反射光。
所述方法还包括由反射光的数据鉴别基准标记。由于与微阵列的基底的其它区域 相比，基准标记可以更高的比率反射光，因此基准标记可向光接收装置提供具有更高强度 的反射光。因此，在其中数据显示在图像中的示例性实施方式中，在反射光的数据中，基准 标记可为明亮的。通过由反射光的数据确定表明高的光强度的部分例如明亮的部分，可鉴 别基准标记。关于基准标记的信息包括基准标记的位置和范围。而且，可使用关于基准标 记、固定有探针材料的区域、以及对准标记的已知信息鉴别基准标记。所述已知信息可包括 在制造微阵列时所使用的基准标记、固定有探针材料的区域、以及对准标记的相对位置即 坐标。此外，如果所鉴别的基准标记的布置形状与已知的基准标记的布置形状基本上相同， 则所鉴别的基准标记可原样使用，以及如果所鉴别的基准标记的布置形状不同于已知的基 准标记的布置形状，则可通过调整微阵列的方位来修正所鉴别的基准标记。所述方法还包括基于所鉴别的基准标记来鉴别固定有探针材料的多个确定区域。 可参照关于基准标记、固定有探针材料的区域、以及对准标记的已知信息来鉴别所述确定 区域。所述已知信息可包括在制造微阵列时所使用的基准标记、固定有探针材料的区域、以 及对准标记的相对位置例如坐标。所述方法还包括将光照射到经接触的微阵列上和测量由发光物质发射的光。可根 据所使用的发光物质的类型诸如荧光物质来选择照射光。用于测量光的光接收装置的示例 性实施方式包括光电倍增管、光电二极管、以及CCD。所测量的光可具有图像形式或其中荧 光强度用数字表示的数字化形式。照射光例如施加到荧光物质上的激发光可以相对于基底 表面大于约0°且小于约90°的角度照射。可以与基底表面大约垂直例如约89° 约90° 的角度测量发射光。在另一示例性实施方式中，可以相对于基底表面约45° 约135°的 角度测量发射光。当探针材料未固定至基准标记的表面时，即使是在用激发光照射时，基准 标记也不发射光，因而来自基准标记的发射光数据相对于基底表面的其它区域可为暗的部 分。换言之，可基于所述暗的部分鉴别基准标记。所述方法还包括通过将发射光的数据与反射光的数据比较，由发射光的数据鉴别 所述基准标记和所述多个确定区域。由于反射光的数据和发射光的数据是从同样的微阵列 测量的，因此发射光的数据中所述确定区域的位置对应于反射光的数据中所述确定区域的 位置。可通过与发射光的数据相应地鉴别由反射光数据获得的信息来鉴别所述确定区域。 可通过检查数字化的坐标或通过将反射光数据的图像与发射光数据的图像实际上重叠来相应地鉴别所述鉴别信息。所述方法还包括从所鉴别的多个确定区域获得光学数据。所述光学数据可包括样点区域中的荧光的积分值、平均值、或中值。在一个示例性实施方式中，可顺次获得关于微 阵列上的每个样点的光学数据。在所述方法的示例性实施方式中，反射光的测量和发射光的测量可同时进行。现在详细介绍示例性实施方式，其实例说明于附图中。图IA C是说明具有至少一个柱子的结构的明亮的基准标记A以及用于描述制 造所述明亮的基准标记A的方法的示例性实施方式的图。参照图IA C，根据与制造固定 有探针的区域D基本上相同的方法制造包括至少一个柱子200’的结构的明亮的基准标记 A。换言之，在图案化过程中所使用的掩模不仅包括用于形成区域D的图案，还包括用于形 成明亮的基准标记A和/或暗的基准标记(未示出)的图案。在图IC中，探针固定化合物 300固定在明亮的基准标记A上，然而，替换的示例性实施方式包括其中所述探针固定化合 物300可不固定在明亮的基准标记A上的配置。探针可用或者可不用探针固定化合物300 固定在明亮的基准标记A上。在图IA中，覆盖在基底100上的第一材料层200为氧化物层， 然而，第一材料层200可为将照射光反射的任何层。在一个示例性实施方式中，基底100可 为硅材料和第一材料层200可为二氧化硅。图2B是图2A的柱子200，的角的放大图。如图2B中所示，经由图案化制造的所 述角成角度或者成圆形，使得根据光波长的尺寸反射光。换言之，所述角可提供反射表面 500。当从光源以相对于基底100的表面的合适角度照射光时，反射表面500将照射光反射 并然后通过光接收装置400测量反射光600。来自光源的光可例如以相对于基底表面大于 约0°且小于约90°的角度照射，以及可相对于样点的圆周在约0.0001° 约89. 9999° 的范围内进行照射。可以与基底100的表面大约垂直例如约89° 约90°的角度测量发 射光。替换的示例性实施方式包括其中可以相对于基底100约45° 约135°的角度测量 发射光的配置。用于测量荧光的光接收装置400的示例性实施方式包括光电倍增管、光电 二极管、以及(XD。图3A和3B是示意性地说明使用柱子作为明亮的基准标记的机理的图。如3A和 3B中所示，当将光以相对于所述柱子的水平表面的角度θ照射到所述柱子的圆周上时，所 述柱子的角起到反射表面500的作用，以产生反射光600。可通过光接收装置400诸如相 机测量反射光600。由于反射光600强于荧光，因此即使是在将光学测量装置短时间暴露 于反射光600时也可测量强光。在一个示例性实施方式中，所测量的反射光600的强度通 常为荧光强度的约1，000倍 约10，000倍大。可测量反射光600，而不使用滤光器。图3Β 显示具有至少两个柱子200’的结构的明亮的基准标记的顶部平面图，其中该顶部平面 像是通过相对于基底100的表面从所述明亮的基准标记的上部即约89° 约90°测量反 射光600而获得的。如图3Β中所示，在基底100的区域、反射表面500即柱子200’的角、 以及柱子200’的平面形状的内部部分200中，所测量的光的强度是强的。图4Α D是从同样的结构测量的反射光图像和荧光图像的图。图4Α和4Β是当 发光染料例如标记有荧光染料的物质固定至区域A和B (通过标记为A和B的箭头说明) 时，通过将光照射到区域A和B上测量荧光而获得的荧光图像。如上面的图中所示，荧光均 勻地分布在结构的整个表面上，如从顶部平面图所看到的。图4C和D是通过将光以相对于柱子的水平面约45°照射到区域A和B的圆周上并然后从区域A和B的上部测量反射光而 获得的图像。如下面的图中所示，在区域A和B的图像中，从所述结构的平面形状的角测量 强光。在图4C和D中，区域A和B显示具有分别为一个柱子和多个柱子的结构的明亮的基 准标记。根据本发明示例性实施方式的用于微阵列的基底可用于制造在被照射时具有明 亮的基准标记的微阵列。根据本发明示例性实施方式的制造用于微阵列的基底的方法可提供在被照射时 具有明亮的基准标记的微阵列。
根据本发明示例性实施方式的微阵列在被照射时具有明亮的基准标记。根据本发明示例性实施方式的从微阵列获得光学数据的方法可从该微阵列有效 地获得光学数据。应理解，本文中所述的示例性实施方式应仅在描述性的意义上考虑并且不用于限 制的目的。各示例性实施方式中的特征或方面的描述通常应认为可用于其它示例性实施方 式中的其它类似特征或方面。
权利要求
基底，包括设置于所述基底上的基准标记；所述基底上的探针材料配置以固定于其上的区域，所述区域与所述基准标记分开；和设置于所述基底上的探针材料配置以固定于其上的所述区域上的探针固定化合物，其中所述基准标记具有以比由所述基底上的不对应于所述基准标记的区域所反射的照射光的强度大的强度将照射光反射的结构。
2.权利要求1的基底，其中所述基准标记包括至少两个柱子。
3.权利要求2的基底，其中所述至少两个柱子之间的距离小于接收由所述基准标记所 反射的照射光的光接收装置的分辨距离。
4.权利要求2的基底，其中所述至少两个柱子各自的宽度为约0.001μ m 约10 μ m。
5.权利要求2的基底，其中所述至少两个柱子之间的距离为约0.001 μ m 约10 μ m。
6.权利要求2的基底，其中所述至少两个柱子的高度为约0.001 μ m 约10000 μ m。
7.权利要求1的基底，其中所述基准标记的表面直接从那里将照射光反射。
8.权利要求1的基底，其中所述照射光是以相对于所述基底表面大于约0°且小于约 90°的角度照射的。
9.微阵列，包括设置于基底上的基准标记；设置于所述基底上并与所述基准标记分开的多个区域； 设置于所述基底上的所述多个分开区域上的探针固定化合物；和 固定在设置于所述基底的所述多个分开区域上的所述探针固定化合物的一部分上的 至少一个探针；其中所述基准标记具有以比由不对应于所述基准标记的区域所反射的照射光的强度 大的强度将照射光反射的结构。
10.制造具有基准标记的基底的方法，该方法包括 提供基底；在所述基底上设置第一材料层； 在所述第一材料层上设置光刻胶层； 通过掩模将所述光刻胶层曝光； 将所述光刻胶层显影；蚀刻所述第一材料层的未被所述光刻胶层覆盖的至少一部分以形成基准标记；和 除去所述光刻胶层，其中所述基准标记具有以比由所述基底上未形成所述基准标记的区域所反射的照射 光的强度大的强度将照射光反射的结构。
11.权利要求10的方法，进一步包括在所述第一材料层上形成所述光刻胶层之前，在所述第一材料层上设置探针固定层。
12.权利要求10的方法，进一步包括在除去所述光刻胶层之后，在所述第一材料层上设置探针固定层。
13.权利要求11的方法，其中所述探针固定层的设置包括将固定化合物固定在所述第 一材料层上。
14.权利要求10的方法，其中所述掩模包括设置在对应于所述基准标记的区域上方的 至少一个间隙。
15.权利要求10的方法，其中所述基准标记包括至少两个柱子。
16.从微阵列获得数据的方法，该微阵列包括在基底表面上的基准标记和固定有探 针材料的多个确定区域，其中所述基准标记具有将照射到其上的光反射的结构，该方法包 括使包括用发光物质标记的靶分子的样品与所述微阵列接触； 将光照射到所述微阵列上；测量由所述微阵列反射的光以获得反射光测量结果；利用所述反射光测量结果鉴别基准标记；基于所鉴别的基准标记，鉴别固定有探针材料的多个确定区域；将激发光照射到所述微阵列上；测量由所述发光物质发射的光以获得发射光测量结果；通过将所述发射光测量结果与所述反射光测量结果比较，利用所述发射光测量结果鉴 别所述基准标记和所述多个确定区域；和 从所鉴别的多个确定区域获得光学数据。
17.权利要求16的方法，其中使包括用发光物质标记的靶分子的样品与所述微阵列接 触包括形成所述基准标记以包括至少两个柱子。
18.权利要求17的方法，其中所述至少两个柱子之间的距离小于光接收装置的分辨距罔。
19.权利要求17的方法，其中所述至少两个柱子各自的宽度尺寸为约0.001 μ m 约 10 μ m。
20.权利要求17的方法，其中所述至少两个柱子之间的距离为约0.001μ m 约 10 μ m。
21.权利要求17的方法，其中所述至少两个柱子各自的高度为约0.001μ m 约 10000 μ m0
22.权利要求16的方法，其中测量由所述微阵列反射的光以获得反射光测量结果进一 步包括以相对于所述基底表面大于约0°且小于约90°的角度照射光。
23.权利要求16的方法，其中测量由所述发光物质发射的光以获得发射光测量结果进 一步包括以相对于所述基底表面大于约0°且小于约90°的角度照射光。
24.权利要求16的方法，其中基于所鉴别的基准标记，鉴别固定有探针材料的多个确 定区域进一步包括基于所述反射光的亮度鉴别所述基准标记。
25.权利要求16的方法，其中测量由所述微阵列反射的反射光以获得反射光测量结果 与测量由所述发光物质发射的发射光以获得发射光测量结果同时进行。
26.微阵列，包括 基底；设置于所述基底上的第一材料层；由所述第一材料层的一部分蚀刻的包括多个柱子的基准标记； 设置于所述第一材料层上的探针固定化合物；和设置于所述探针固定化合物上的多个探针，其中所述基准标记反射的照射到其上的光的强度大于所述第一材料层的剩余部分.
全文摘要
本发明提供具有明亮的基准标记的微阵列及从其获得光学数据的方法。本发明公开了基底，包括设置于所述基底上的基准标记；所述基底上的探针材料配置以固定于其上的区域，所述区域与所述基准标记分开；以及设置于所述基底上的探针材料配置以固定于其上的所述区域上的探针固定化合物，其中所述基准标记具有以比由所述基底上不对应于所述基准标记的区域所反射的照射光的强度大的强度将照射光反射的结构。
文档编号G01N21/01GK101813617SQ20101010635
公开日2010年8月25日 申请日期2010年1月29日 优先权日2009年2月11日
发明者凯拉·特普里茨, 卡尔·S·布朗, 李圭祥, 赵成豪 申请人:三星电子株式会社;应用精密有限公司