專利名稱：納米壓印光刻機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及微納加工技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及用于納米壓印光刻的設(shè)備。
背景技術(shù)：
納米壓印光刻(Nano-Imprint Lithography)是一種全新的納米圖形復(fù)制方法。它采用高分辨率電子束光刻等方法將結(jié)構(gòu)復(fù)雜的納米結(jié)構(gòu)圖案制在模具上，然后用預(yù)先圖案化的模具使聚合物材料變形從而在聚合物上形成結(jié)構(gòu)圖案。其特點是具有超高分辯率，高產(chǎn)量，低成本。高分辯率是因為它沒有光學曝光中的衍射現(xiàn)象和電子束曝光中的散射現(xiàn)象。高產(chǎn)量是因為它可以像光學曝光那樣并行處理，同時制作成百上千個器件。低成本是因為它不像光學曝光機那樣需要復(fù)雜的光學系統(tǒng)或電子束曝光機那樣需要復(fù)雜的電磁聚焦系統(tǒng)。因此納米壓印可望成為一種工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)，并已被納入2003版的國際半導體藍圖(ITRS)，與極紫外光刻(EUVL)，X射線光刻(X-rayLithography)，電子束光刻(Electron-beamLithography)，離子束光刻(Ion-beam Lithography)一起成為下一代光刻技術(shù)的強有力競爭者。
納米壓印技術(shù)已經(jīng)展示了廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。如用于制作量子磁碟，數(shù)據(jù)存儲器，DNA電泳芯片，GaAs光檢測器，波導起偏器，硅場效應(yīng)管，高密度磁結(jié)構(gòu)，GaAs量子器件，納米電機系統(tǒng)和微波集成電路等。
雖然現(xiàn)在有很多公司和科研機構(gòu)從事壓印設(shè)備的研制，并生產(chǎn)出商用的納米壓印光刻機，但這些設(shè)備非常昂貴，不適宜于科學研究。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單，便于加工且制造成本低廉的壓印設(shè)備，用于納米壓印光刻的科學研究。
為達到上述目的，本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種納米壓印光刻機，由螺栓、傳動螺栓、壓力導向桿、三層工作板和壓塊組成；其中，在兩根平行且垂直放置的螺栓上，等距水平固設(shè)三層板，三層板為底層板、中間板和上層板，各層板兩端套設(shè)于螺栓上，并由套設(shè)于螺栓上的螺母和墊圈在每層板兩端上下定位；在中間板和上層板中心部設(shè)有貫通孔，中間板的貫通孔內(nèi)套設(shè)有壓力導向桿，壓力導向桿與貫通孔內(nèi)壁動接觸，上層板的貫通孔內(nèi)套設(shè)有傳動螺栓，傳動螺栓外圓周與貫通孔內(nèi)壁動接觸；傳動螺栓上端與外接動力源相連；壓力導向桿上端與傳動螺栓下端可旋轉(zhuǎn)式連接，壓力導向桿下端設(shè)有壓塊。
所述的納米壓印光刻機，其所述壓力導向桿下端設(shè)有壓塊，其與壓塊上表面中心部固接或與壓塊上表面中心部動接觸。
所述的納米壓印光刻機，其所述傳動螺栓外圓周與貫通孔內(nèi)壁動接觸，是傳動螺栓外圓周的外螺紋與貫通孔內(nèi)壁上的內(nèi)螺紋相適配。
所述的納米壓印光刻機，其所述壓塊與底層板使用易加工且強度和硬度優(yōu)良的珠光體(KTZ700-02)材料。
本實用新型的特點是1、使用構(gòu)造新穎、穩(wěn)定的三層板結(jié)構(gòu)上層板與螺栓配合提供壓力；中間板與壓力導向桿配合傳遞壓力；底層板為壓印工件臺。三層板用螺栓、螺母連接、固定在一起。
2、采用獨特的分離式結(jié)構(gòu)傳動螺栓、壓力導向桿、壓塊和底層板彼此分離。這種結(jié)構(gòu)可以使壓印時壓塊、壓印模具、硅片和底層板之間能實現(xiàn)精確自調(diào)平衡，同時也降低了中間板、底層板和壓力導向桿之間形位配合要求，降低制造成本。
3、針對不同的零件使用不同的材料壓塊和底層板需要高的平面度和硬度以保證高的加工精度并且在高壓力下形變小，因此選用珠光體(KTZ700-02)，其余零件選用35號鋼。
本實用新型的有益效果是，用簡單的結(jié)構(gòu)和不高的形位配合精度實現(xiàn)納米壓印光刻所需要的高加工精度。


圖1是本實用新型納米壓印光刻機結(jié)構(gòu)示意圖；其中(a)為主視圖；(b)為俯視圖；(c)為A-A剖視圖；圖2是本實用新型工作原理示意圖；其中(a)為壓印前，(b)為壓印后；圖3是本實用新型壓印、脫模過程示意圖；圖4是用本實用新型納米壓印光刻機所作實驗的顯微鏡照片。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型進一步說明。
圖1為本實用新型納米壓印光刻機結(jié)構(gòu)示意圖，其中包括(a)主視圖，(b)俯視圖和(c)A-A方向視圖。本實用新型納米壓印光刻機包括螺母1，底層板2，墊圈3，螺栓4，傳動螺栓5，上層板6，中間板7，壓力導向桿8，壓塊9。其中，在兩根平行且垂直放置的螺栓4上，等距水平固設(shè)三層板，三層板為底層板2、中間板7和上層板6，各層板兩端套設(shè)于螺栓4上，并由套設(shè)于螺栓4上的螺母1和墊圈3在每層板兩端上下定位。
在中間板7和上層板6中心部設(shè)有貫通孔，中間板7的貫通孔內(nèi)套設(shè)有壓力導向桿8，壓力導向桿8與貫通孔內(nèi)壁動接觸，上層板6的貫通孔內(nèi)套設(shè)有傳動螺栓5，傳動螺栓5外圓周的陽羅紋與貫通孔內(nèi)壁上的陰羅紋相適配；傳動螺栓5上端與外接動力源相連，在旋轉(zhuǎn)外力作用下，傳動螺栓5依羅紋可緩慢上下移動。壓力導向桿8上端與傳動螺栓5下端可旋轉(zhuǎn)式連接，壓力導向桿8可隨傳動螺栓5的上下移動而上下移動；壓力導向桿8下端設(shè)有壓塊9，其與壓塊9上表面中心部固接或與壓塊9上表面中心部動接觸。
壓塊9和底層板2的相對表面需要很高的平整度和硬度，因此選用珠光體(KTZ700-02)材料，其余零件選用35號鋼。
參見圖2、圖3。圖2為該壓印光刻機工作原理圖，其中，(a)為壓印前，(b)為壓印后。圖3為壓印、脫模過程示意圖。圖2中，底層板2，壓塊9，模具10，硅片11。其工作原理是將涂有光刻膠12的硅片11和制備好的模具10依次放在底層板2上，然后在上面放上壓塊9。由于底層板2和壓塊9具有很高的面精度，因此底層板2、硅片11、模具10和壓塊9能實現(xiàn)精確的自調(diào)平衡。然后在壓塊9上施加所需大小的壓力進行壓印。
圖3中，當模具10與硅片11脫離后，在光刻膠12上存在與模具10相同的圖形，即成功實現(xiàn)了加工圖形的轉(zhuǎn)移。
圖4為用此納米壓印光刻機所作實驗的顯微鏡照片。圖中的線條尺寸為1um。壓印時圖形的尺寸主要由模具10的圖形尺寸決定，現(xiàn)在用先進的電子束光刻可以做出幾十納米的圖形，因此用本實用新型納米壓印機可以加工出100納米以下的圖形。
權(quán)利要求1.一種納米壓印光刻機，由螺栓、傳動螺栓、壓力導向桿、三層工作板和壓塊組成；其特征是在兩根平行且垂直放置的螺栓上，等距水平固設(shè)三層板，三層板為底層板、中間板和上層板，各層板兩端套設(shè)于螺栓上，并由套設(shè)于螺栓上的螺母和墊圈在每層板兩端上下定位；在中間板和上層板中心部設(shè)有貫通孔，中間板的貫通孔內(nèi)套設(shè)有壓力導向桿，壓力導向桿與貫通孔內(nèi)壁動接觸，上層板的貫通孔內(nèi)套設(shè)有傳動螺栓，傳動螺栓外圓周與貫通孔內(nèi)壁動接觸；傳動螺栓上端與外接動力源相連；壓力導向桿上端與傳動螺栓下端可旋轉(zhuǎn)式連接，壓力導向桿下端設(shè)有壓塊。
2.如權(quán)利要求1所述的納米壓印光刻機，其特征是所述壓力導向桿下端設(shè)有壓塊，其與壓塊上表面中心部固接或與壓塊上表面中心部動接觸。
3.如權(quán)利要求1所述的納米壓印光刻機，其特征是所述傳動螺栓外圓周與貫通孔內(nèi)壁動接觸，是傳動螺栓外圓周的外螺紋與貫通孔內(nèi)壁上的內(nèi)螺紋相適配。
4.如權(quán)利要求1所述的納米壓印光刻機，其特征是所述壓塊與底層板使用易加工且強度和硬度優(yōu)良的珠光體(KTZ700-02)材料。
專利摘要本實用新型一種壓印光刻機，涉及微納加工技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及用于納米壓印光刻的設(shè)備。該機主要由螺栓，上層板，中間板，傳動螺栓，傳動導向桿，壓塊和底層板組成，用螺栓、螺母連接固定。本設(shè)備結(jié)構(gòu)新穎、簡單，易于加工，并采用壓塊、導向桿和底層板分離的結(jié)構(gòu)設(shè)計，不僅實現(xiàn)了模具和硅片的自調(diào)平衡、達到很高的加工進度，而且降低了底層板，中間板與傳動導向桿之間的位置精度要求，降低了制造成本。因此，本實用新型設(shè)備可用于納米壓印光刻的科學研究。
文檔編號G03F7/20GK2783376SQ200420118110
公開日2006年5月24日 申請日期2004年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月9日
發(fā)明者康曉輝, 范東升 申請人:中國科學院微電子研究所