[发明专利]一种制备图案化聚合物的方法

说明书

本发明公开了一种制备图案化聚合物的方法，涉及微流控芯片的技术领域，本发明包括以下步骤：S1.喷涂光刻胶、S2.图案转移、S3.显影液显影、S4.涂覆聚合物、S5.溶解聚合物、S6.光刻胶脱模。本发明中，聚合物与图案化光刻胶之间的分离由传统的剥离转换成溶解分离，聚合物与图案化光刻胶的分离过程更加平缓，图案化聚合物结构不易损坏，生产质量更高，且操作难度、对设备精度、操作环境要求更低，生产质量更加稳定、生产更加高效。

技术领域

本发明涉及微流控芯片的技术领域，尤其是涉及一种制备图案化聚合物的方法。

背景技术

微流控芯片技术是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。目前，微流控芯片可使用玻璃、聚合物、水凝胶、纸等材料进行加工，但最常见的材料是聚合物。其中，聚合物中广泛使用的是有机硅胶类如聚二甲基硅氧烷(PDMS)，其他类型的聚合物如聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯等也有一定的应用。

聚合物性质稳定尤其是有机硅胶类表面能低，因此难以实现高质量的直接光刻图案化加工，而且其工艺中使用大量如甲苯等有机溶剂对环境危害极大。目前的工艺多是采用倒模的间接图案加工方法，该方法首先采用标准的光刻法将图案通过掩板转移至光刻胶如SU-8上，制备出具有厚度和图案的模具。然后，将聚合物浇注在光刻胶制备的模具表面，烘干后从模具上剥离下来，便得到了图案化的聚合物。然而倒模法最后阶段需要将图案化聚合物从光刻胶模具上小心剥离下来，图案化聚合物上微结构众多，在剥离过程中容易受到损坏，对设备、环境要求很高，质量难以把控。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺流程简单、生产质量稳定的制备图案化聚合物的方法。

本发明是通过以下技术方案得以实现的：

一种制备图案化聚合物的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.喷涂光刻胶：在基底材料表面涂覆一层基底光刻胶；

S2.图案转移：制作有图案的光学掩模版，将光学掩模版放置在基底光刻胶上方并用紫外光照射至光学掩模版上的图案转移至基底光刻胶上；

S3.显影液显影：利用主要成分为碳酸钠的显影液对基底光刻胶进行显影处理，在基底材料上得到图案化光刻胶；

S4.涂覆聚合物：烘干基底材料和图案化光刻胶，在基底材料表面涂覆一层厚度小于图案化光刻胶厚度的聚合物层，静置至聚合物层充分流平；

S5.溶解聚合物：加热烘烤聚合物层至充分交联固化，再通过有机溶剂、强酸或强碱处理聚合物层,使图案化光刻胶顶面上的聚合物层在边缘处溶解破裂直至脱落；

S6.光刻胶脱模：采用主要成分为强碱的脱膜液处理图案化光刻胶和聚合物层，再冲洗、超声处理得到图案化的聚合物。

通过采用上述技术方案，步骤S2中，紫外光照射放置在基底光刻胶上的光学掩模版时，基底光刻胶的曝光区域交联固化，变成非水溶性的图案化光刻胶并在步骤S3中显影时留下，其余部分被则被冲洗掉，完成第一次图案转印。

步骤S4中在基底材料表面涂覆一层聚合物层并使聚合物层厚度小于图案化光刻胶的厚度，利用光刻胶高出聚合物的高度差，使聚合物层在重力作用下流平固化形成一个梯形的侧面，因此图案化光刻胶顶部的边缘的聚合物层厚度非常薄，再在步骤S5中通过有机溶剂、强酸或强碱处理，图案化光刻胶顶层上的聚合物层在边缘处非常薄的位置首先溶解，最后溶解破裂至整个覆盖在图案化光刻胶上顶层上的聚合物层脱离下来；在步骤S6中通过脱膜液使图案化光刻胶逐渐裂解分散，最后从基底材料上脱落，实现第二次图案转印，同时得到图案化的聚合物。