[发明专利]一种聚合物光漂白光波导与微流控免对版集成芯片及其制备方法

摘要

本发明属于聚合物光波导与微流控通道集成芯片制备技术领域，涉及微流控通道、掩膜版、光波导的制备和端面处理方法，具体包括采用纳米压印(热压印或紫外压印)的方法在聚合物基底上制备微流控凹槽，二氧化碳激光器切割贯穿注液孔，在芯片上蒸发铝掩膜，旋涂光刻胶，然后整体曝光、显影得到波导掩膜版图形，在与微流控层同种材料的另一衬底上利用光敏性聚合物制备光波导芯层薄膜，将两层芯片通过热压印封装，封装后采用上层微流控芯片作为光掩膜版，在光敏性聚合物芯层薄膜上光写入条形波导，该波导在微流控通道的正下方，避免了集成过程中上层芯片和传感窗口的对版误差，而后通过激光对样片端面切割，抛光后完成光波导微流控免对版集成芯片。

主权项

1.一种聚合物光漂白光波导与微流控免对版集成芯片的制备方法，其步骤如下所示：1)制备微流控层芯片用激光器(1)将表面抛光的聚合物基底切割为矩形结构的微流控基底(2)，然后在微流控基底(2)上采用热纳米压印法或紫外纳米压印法制备微流控通道凹槽(5或9)，微流控通道凹槽(5)由等高等宽且共线的前中后三线段式条形结构、与该条形结构中间线段的两端分别垂直连接的微流控液体的引入和引出通道组成；三线段式条形结构的前、后两线段与中间线段间具有一定的间隔；引入和引出通道为与中间线段等高等宽的条形结构，且位于中间线段的同一侧；在引入和引出通道的端口处用激光器(1)贯穿微流控基底(2)烧蚀出注液孔(6)；然后用乙醇、去离子水依次擦拭或超声清洗微流控基底(2)，微流控基底(2)、微流控通道凹槽(5或9)和注液孔(6)构成微流控层芯片；2)在微流控层芯片上制备铝掩膜将微流控层芯片带有微流控通道凹槽(5或9)的一侧蒸发铝掩膜(11)，铝掩膜(11)分布在凹槽(5或9)的底部和微流控层芯片表面，在铝掩膜(11)上旋涂正性光刻胶(12)，由于凹槽的存在，旋涂在凹槽(5或9)底部的光刻胶层的厚度大于旋涂在微流控层芯片表面的光刻胶层的厚度，对正性光刻胶(12)进行加热固化，然后根据微流控层芯片表面光刻胶层厚度所对应的曝光时间进行曝光，曝光后显影，显影后可去除微流控层芯片表面的光刻胶层；在凹槽(5或9)底部的光刻胶层由于较厚，所以有部分残留，显影后用质量分数3～5‰的氢氧化钠水溶液去除微流控层芯片表面的铝掩膜(11)，而凹槽(5或9)底部的铝掩膜(11)由于部分残留光刻胶层的存在，得以保留；然后再用去胶试剂去除凹槽(5或9)内残留的光刻胶层，从而得到微流控光漂白掩膜版(13)，其由微流控层芯片及在凹槽(5或9)内的铝掩膜(11)构成；3)制备光波导芯片在尺寸、材料与微流控基底(2)相同，玻璃态转化温度比微流控基底(2)低的波导聚合物衬底(14)的上表面靠近长边的两侧粘贴两条条形结构的胶带(15)，在两条胶带间露出的需要制备波导的矩形区域上旋涂光敏聚合物材料，固化后得到光敏聚合物薄膜(16)；而后剥离去除胶带(15)，从而得到光波导芯片(17)，由波导聚合物衬底(14)和在波导聚合物衬底(14)上的光敏聚合物薄膜(16)组成；4)封装和波导的制备将光波导芯片(17)带有光敏聚合物薄膜(16)的一侧和微流控光漂白掩膜版(13)带有微流控凹槽(5或9)的一侧放在一起进行热压印，压印后完成了芯片的封装，从而得到平板结构的聚合物平板光波导微流控集成芯片(18)；以微流控光漂白掩膜版(13)为掩膜版，在紫外光(19)作用下，从微流控光漂白掩膜版(13)一侧曝光聚合物平板光波导微流控集成芯片(18)，曝光后即在光敏聚合物薄膜(16)上得到了与微流控光漂白掩膜版(13)结构相同的波导图形，波导的厚度为光敏聚合物薄膜(16)的厚度；5)采用激光器(1)对步骤4)所得器件沿垂直于三线段式条形结构的平面进行切割，切割位置与三线段式结构的前、后两线段相交且靠近衬底边缘；最后，将得到的切割端面用乙醇和去离子水擦拭清洗，抛光处理后得到条形光波导微流控三维集成芯片(20)。