壓印設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于微納米級(jí)結(jié)構(gòu)材料和器件的加工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種壓印設(shè)備。本實(shí)用新型解決現(xiàn)有的壓印設(shè)備在熱壓印大面積的被壓印物時(shí)存在被壓印物成型質(zhì)量差的問題。本實(shí)用新型的壓板由加壓裝置驅(qū)動(dòng)，支撐板被彈性元件頂?shù)智蚁拗圃趯?dǎo)柱的長度范圍內(nèi)移動(dòng)，壓板上固定有由壓模與被壓印物貼合形成的壓印組件，只要使用加壓裝置，再配合彈性元件，即可讓支撐板與壓板實(shí)現(xiàn)靠近或分離，而壓模與被壓印物相抵實(shí)現(xiàn)壓印。該壓印設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、操作方便而且成型質(zhì)量好，能夠?qū)崿F(xiàn)特征尺寸20nm到2000nm的圖形轉(zhuǎn)移，適于大量制備各種納米電子器件、光學(xué)器件、存儲(chǔ)器、納米流體通道、生物芯片等。
【專利說明】壓印設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于微納米級(jí)結(jié)構(gòu)材料和器件的加工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種壓印設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]納米壓印技術(shù)(Nanoimprint lithography,NIL)是一種可以制造微納米級(jí)結(jié)構(gòu)的并行技術(shù)，其思想是通過壓模，將圖形轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的被壓印物上，轉(zhuǎn)移的媒介通常是一層很薄的聚合物膜，通過熱壓或者輻照等方法使其結(jié)構(gòu)硬化從而保留下轉(zhuǎn)移的圖形，從而達(dá)到量產(chǎn)化的目的。相對于傳統(tǒng)的光刻技術(shù)，納米壓印技術(shù)具有加工原理簡單、分辨率高、生產(chǎn)效率高、成本低的優(yōu)點(diǎn)。納米壓印的工藝過程包括:壓模制備、壓印過程、圖形轉(zhuǎn)移。依據(jù)不同的壓印方法，納米壓印技術(shù)分為熱壓印、紫外壓印和微接觸印刷。
[0003]然而，采用現(xiàn)有技術(shù)提供的壓印設(shè)備進(jìn)行熱壓印時(shí)，被壓印物靠近中部受到的壓力會(huì)大于靠近外緣受到的壓力，壓力分布不均勻而壓模發(fā)生變形，使得被壓印物由壓模得到的圖形成型質(zhì)量差。特別在壓制大面積的被壓印物時(shí)，被壓印物的成型質(zhì)量會(huì)更不理想。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種壓印設(shè)備，旨在解決現(xiàn)有的壓印設(shè)備在熱壓印大面積的被壓印物時(shí)存在被壓印物成型質(zhì)量差的問題。
[0005]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種壓印設(shè)備，其包括底座及與所述底座相對設(shè)置的頂板，所述壓印設(shè)備還包括固定在所述頂板的下側(cè)的導(dǎo)柱、滑動(dòng)安裝于所述導(dǎo)柱上的支撐板、壓縮設(shè)置于所述頂板與所述支撐板之間的彈性元件、設(shè)置在所述底座上的加壓裝置及由所述加壓裝置驅(qū)動(dòng)并與所述支撐板配合夾置壓印組件的壓板，所述支撐板限定在所述導(dǎo)柱的長度方向上滑動(dòng)，所述壓印組件包括壓模及與該壓模貼合的被壓印物。
[0006]進(jìn)一步地，所述彈性元件套設(shè)在所述導(dǎo)柱上且該彈性元件的相對兩端分別與所述頂板和所述支撐板相抵接。
[0007]或者，所述頂板的下側(cè)與所述支撐板的上側(cè)均開設(shè)有凹槽，所述彈性元件的一端插接在所述頂板的所述凹槽上而該彈性元件的另一端插接在所述支撐板的所述凹槽上。
[0008]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)柱的數(shù)量為若干個(gè)，若干所述導(dǎo)柱均勻分布在所述頂板上，所述彈性元件的數(shù)量為若干個(gè)，若干所述彈性元件均勻分布在所述頂板與所述支撐板之間。
[0009]進(jìn)一步地，所述加壓裝置為千斤頂，該千斤頂具有一輸出端且該輸出端與所述壓板固定連接。
[0010]進(jìn)一步地，所述壓印設(shè)備還包括安裝在所述頂板上的且用于測量所述被壓印物與所述壓模相抵時(shí)的壓印力的刻度尺且該刻度尺的零刻度與所述支撐板的一端面平齊。
[0011]進(jìn)一步地，所述壓印設(shè)備還包括能對所述壓印組件加熱的加熱裝置，所述加熱裝置安裝在所述壓板上，或者所述加熱裝置安裝在所述支撐板上，或者所述加熱裝置安裝在所述壓板上與所述支撐板上；所述壓印設(shè)備還包括用于減少所述加熱裝置產(chǎn)生的熱量傳遞到所述壓板與所述支撐板的隔熱裝置，所述隔熱裝置設(shè)置在所述壓板與所述壓印組件之間及所述支撐板與所述壓印組件之間。
[0012]本實(shí)用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)效果是:壓板由加壓裝置驅(qū)動(dòng)，支撐板被彈性元件頂?shù)智蚁拗圃趯?dǎo)柱的長度范圍內(nèi)移動(dòng)，壓板上固定有由壓模與被壓印物貼合形成的壓印組件，只要使用加壓裝置，再配合壓縮設(shè)置于頂板與支撐板之間的彈性元件，即可讓支撐板與壓板實(shí)現(xiàn)靠近或分離，而壓模與被壓印物相抵實(shí)現(xiàn)壓印。通過改變彈性元件的數(shù)量，即可改變被壓印物的壓印力。通過改變支撐板和壓板的面積，即可改變被壓印物的壓印面積。加壓裝置及彈性元件的配合，讓熱壓印中被壓印物靠近中部受到的壓力與靠近外緣受到的壓力相對接近，壓力分布變均勻，壓模保持原狀，使得被壓印物由壓模得到的圖形成型質(zhì)量變好。在熱壓印大面積的被壓印物時(shí)，被壓印物的成型質(zhì)量會(huì)得到改善。該壓印設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、操作方便而且成型質(zhì)量好，能夠?qū)崿F(xiàn)特征尺寸20nm到2000nm的圖形轉(zhuǎn)移，適于大量制備各種納米電子器件、光學(xué)器件、存儲(chǔ)器、納米流體通道、生物芯片等。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型第一實(shí)施例提供的壓印設(shè)備的正視圖。
[0014]圖2是圖1的壓印設(shè)備的沿A-A線的剖視圖。
[0015]圖3是本實(shí)用新型第二實(shí)施例提供的壓印設(shè)備的正視圖。
[0016]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的壓印設(shè)備中應(yīng)用的被壓印物與壓模在貼合時(shí)的示意圖。
[0017]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的壓印設(shè)備中應(yīng)用的被壓印物與壓模在相抵時(shí)的示意圖。
[0018]圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的壓印設(shè)備中應(yīng)用的被壓印物與壓模在分離時(shí)的示意圖。
[0019]圖7是本實(shí)用新型第一實(shí)施例提供的壓印設(shè)備的加壓方法的步驟圖。
[0020]圖8是本實(shí)用新型第二實(shí)施例提供的壓印設(shè)備的加壓方法的步驟圖。
[0021]圖9是本實(shí)用新型第三實(shí)施例提供的壓印設(shè)備的加壓方法的步驟圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0023]請參閱圖1、圖2，本實(shí)用新型第一實(shí)施例提供的一種壓印設(shè)備，其包括底座11、與底座11相對設(shè)置的頂板12及若干支撐柱13，且每一所述支撐柱13的相對兩端分別與所述底座11和所述頂板12固定連接。在本實(shí)施例中，支撐柱13的數(shù)量為四，每一支撐柱13的一端部具有螺紋，另一端部也具有螺紋；支撐柱13的一端部與底座11采用螺紋連接，每一支撐柱13的另一端部穿于頂板12上，且由兩個(gè)螺母14螺鎖于該另一端部上的螺紋上，該兩個(gè)螺母14位于頂板12的上下兩側(cè)，由此頂板12由兩個(gè)螺母14鎖緊于支撐柱13的另一端部。底座11、頂板12與支撐柱13組合形成框架，該框架結(jié)構(gòu)緊湊，在力學(xué)上是封閉的，在安裝其他零件后，該框架受力分布均勻，有利于壓制成型質(zhì)量的提高。[0024]所述壓印設(shè)備還包括固定在所述頂板12的下側(cè)的導(dǎo)柱15、滑動(dòng)安裝于所述導(dǎo)柱15上的支撐板16、壓縮設(shè)置于所述頂板12與所述支撐板16之間的彈性元件19、設(shè)置在所述底座11上的加壓裝置17及由所述加壓裝置17驅(qū)動(dòng)并與所述支撐板16配合夾置壓印組件50的壓板18，所述支撐板16限定在所述導(dǎo)柱15的長度方向上滑動(dòng)。在本實(shí)施例中，導(dǎo)柱15的數(shù)量為四，導(dǎo)柱15的底端具有限定支撐板16只能在導(dǎo)柱15的長度范圍內(nèi)移動(dòng)的限位部15a，而導(dǎo)柱15的頂端與頂板12螺紋連接。壓板18和支撐板16采用不銹鋼等高硬度材料，也可以替換為其它儲(chǔ)熱性能不一樣的材料，壓板18和支撐板16表面光滑。支撐板16與壓板18均呈矩形，支撐板16的四個(gè)角分別開設(shè)有通孔16b，四個(gè)導(dǎo)柱15分別穿過四個(gè)通孔16b，使支撐板16限定在導(dǎo)柱15的長度范圍內(nèi)移動(dòng)，該結(jié)構(gòu)容易加工與裝配。加壓裝置17放置在底座11的中心位置，壓板18由加壓裝置17驅(qū)動(dòng)，支撐板16被彈性元件19抵頂且限制在導(dǎo)柱15的長度范圍內(nèi)移動(dòng)，只要使用加壓裝置17，再配合彈性元件19，即可讓支撐板16與壓板18實(shí)現(xiàn)靠近或分離。
[0025]所述壓印組件50包括壓模51及與該壓模51貼合的被壓印物52。被壓印物52由半導(dǎo)體層(圖中未示)、絕緣層52b與基片52a貼合形成。基片52a的材料為玻璃；絕緣層52b為PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)，其厚度為500nm-1000nm ;在絕緣層52b的表面上旋涂半導(dǎo)體層，半導(dǎo)體層為ZnO (氧化鋅)或P3HT (3-己基噻吩的聚合物)，其厚度為10nm。壓印組件50可以正放或反放，均不影響壓印過程的進(jìn)行。在本實(shí)施例中，壓印組件50上的被壓印物52的一側(cè)與壓板18相抵?？梢岳斫獾?，壓印組件50上的壓模51的一側(cè)與壓板18相抵。讓支撐板16與壓板18實(shí)現(xiàn)靠近或分離，即可對壓印組件50實(shí)現(xiàn)施加壓力或消除壓力。在對壓印組件50施加壓力的過程中，壓板18和支撐板16可同時(shí)自由移動(dòng)，保證壓印組件50受力均勻。由于客戶需要壓印不同大小的材料，為保證壓印效果的良好，可改變壓板18和支撐板16自身大小且可根據(jù)需要改變適當(dāng)?shù)男螤?，從而壓印不同形狀和大小的材料。?dāng)壓印面積比較大時(shí)，可根據(jù)需要適當(dāng)增加彈性元件19的個(gè)數(shù)和分布面積，實(shí)現(xiàn)更大面積的壓印。壓模51與被壓印物52貼合形成壓印組件50，再把壓印組件50固定在壓板18上，使用加壓裝置17即可完成壓印，避免了在將壓模51與被壓印物52單獨(dú)分別設(shè)置在壓板18或支撐板16上之后，面臨壓模51與被壓印物52的不對齊問題，此時(shí)需要另外增加對準(zhǔn)裝置以保證單獨(dú)分別設(shè)置的壓模51與被壓印物52的對齊，這將會(huì)引起成本增加與操作麻煩。
[0026]熱壓印會(huì)采用鼓風(fēng)干燥箱、恒溫真空干燥箱或者在壓板18或支撐板16上設(shè)置的電氣式加熱裝置，對壓印組件50進(jìn)行加熱。在適當(dāng)?shù)膲河囟认拢瑝耗?1與被壓印物52相抵并達(dá)到適當(dāng)?shù)膲河×皖A(yù)定時(shí)間，即可實(shí)現(xiàn)熱壓印。優(yōu)選地，壓印力為0.5-2kN，壓印溫度為80-110°C，預(yù)定時(shí)間為10-30min。將壓印組件50從壓板18上取出并將壓模51與被壓印物52分離，用掃描電子顯微鏡(SEM)或原子力顯微鏡(AFM)觀察已壓制好的被壓印物52上的圖案，將看到被壓印物52再現(xiàn)了壓模51上的圖案。
[0027]壓板18由加壓裝置17驅(qū)動(dòng)，支撐板16被彈性元件19頂?shù)智蚁拗圃趯?dǎo)柱15的長度范圍內(nèi)移動(dòng)，壓板18上固定有由壓模51與被壓印物52貼合形成的壓印組件50，只要使用加壓裝置17，再配合壓縮設(shè)置于頂板12與支撐板16之間的彈性元件19，即可讓支撐板16與壓板18實(shí)現(xiàn)靠近或分離，而壓模51與被壓印物52相抵實(shí)現(xiàn)壓印。通過改變彈性元件19的數(shù)量，即可改變被壓印物52的壓印力。通過改變支撐板16和壓板18的面積，即可改變被壓印物52的壓印面積。加壓裝置17及彈性元件19的配合，讓熱壓印中被壓印物52靠近中部受到的壓力與靠近外緣受到的壓力相對接近，壓力分布變均勻，壓模51保持原狀，使得被壓印物52由壓模51得到的圖形成型質(zhì)量變好。在熱壓印大面積的被壓印物52時(shí)，被壓印物52的成型質(zhì)量會(huì)得到改善。該壓印設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、操作方便而且成型質(zhì)量好，能夠?qū)崿F(xiàn)特征尺寸20nm到2000nm的圖形轉(zhuǎn)移，適于大量制備各種納米電子器件、光學(xué)器件、存儲(chǔ)器、納米流體通道、生物芯片等。
[0028]進(jìn)一步地，所述彈性元件19套設(shè)在所述導(dǎo)柱15上且該彈性元件19的相對兩端分別與所述頂板12和所述支撐板16相抵接。在本實(shí)施例中，彈性元件19為彈簧。導(dǎo)柱15的數(shù)量為四，支撐板16與壓板18均呈矩形，四個(gè)導(dǎo)柱15中均設(shè)置有彈性元件19，而壓印組件50固定在壓板18上，使用加壓裝置17使壓板18往支撐板16的方向移動(dòng)，當(dāng)壓印組件50與支撐板16相抵時(shí)，彈性元件19逐漸壓縮，壓模51與被壓印物52相抵。使用加壓裝置17使壓板18與支撐板16相離，彈性元件19逐漸伸展，當(dāng)彈性元件19復(fù)位，壓印組件50與支撐板16分離。多個(gè)均勻分布于壓板18與支撐板16之間的彈性元件19，在壓印成型時(shí)讓支撐板16受力均勻而被壓印物52成型質(zhì)量好，而在需要分離壓印組件50與支撐板16時(shí)彈性元件19伸展實(shí)現(xiàn)支撐板16的復(fù)位。
[0029]或者，所述頂板12的下側(cè)與所述支撐板16的上側(cè)均開設(shè)有凹槽12a、16a，所述彈性元件19的一端插接在所述頂板12的所述凹槽12a上而該彈性元件19的另一端插接在所述支撐板16的所述凹槽16a上。在本實(shí)施例中，彈性元件19為彈簧。彈性元件19的數(shù)量為十二，支撐板16與壓板18均呈矩形，頂板12的下側(cè)與支撐板16的上側(cè)在上下對應(yīng)的位置上分別開設(shè)有若干凹槽12a、16a，彈性元件19的兩端分別插設(shè)在頂板12的凹槽12a上與支撐板16的凹槽16a上。而壓印組件50固定在壓板18上，使用加壓裝置17使壓板18往支撐板16的方向移動(dòng)，當(dāng)壓印組件50與支撐板16相抵時(shí)，彈性元件19逐漸壓縮，壓模51與被壓印物52相抵。使用加壓裝置17使壓板18與支撐板16相離，彈性元件19逐漸伸展，當(dāng)彈性元件19復(fù)位，壓印組件50與支撐板16分離。多個(gè)均勻分布于壓板18與支撐板16之間的彈性元件19，在壓印成型時(shí)讓支撐板16受力均勻而被壓印物52成型質(zhì)量好，而在需要分離壓印組件50與支撐板16時(shí)彈性元件19伸展實(shí)現(xiàn)支撐板16的復(fù)位。
[0030]可以理解地，一部分所述彈性元件19套設(shè)在所述導(dǎo)柱15上且該彈性元件19的相對兩端分別與所述頂板12和所述支撐板16相抵接，所述頂板12的下側(cè)與所述支撐板16的上側(cè)均開設(shè)有若干凹槽12a、16a，另一部分所述彈性元件19的一端插接在所述頂板12的所述凹槽12a上而該彈性元件19的另一端插接在所述支撐板16的所述凹槽16a上。彈性元件19為彈簧。優(yōu)選地，彈性元件19的數(shù)量為十六，支撐板16與壓板18均呈矩形，彈性元件19陣列分布于壓板18與支撐板16之間，其中四個(gè)彈性元件19套設(shè)在四個(gè)導(dǎo)柱15上，其余十二個(gè)彈性元件19分別對應(yīng)插接在頂板12的凹槽12a上與支撐板16的凹槽16a上。多個(gè)均勻分布于壓板18與支撐板16之間的彈性元件19，在壓印成型時(shí)讓支撐板16受力均勻而被壓印物52成型質(zhì)量好，而在需要分離壓印組件50與支撐板16時(shí)彈性元件19伸展實(shí)現(xiàn)支撐板16的復(fù)位。
[0031 ] 進(jìn)一步地，所述導(dǎo)柱15的數(shù)量為若干個(gè)，若干所述導(dǎo)柱15均勻分布在所述頂板12上，所述彈性元件19的數(shù)量為若干個(gè)，若干所述彈性元件19均勻分布在所述頂板12與所述支撐板16之間。均勻分布的導(dǎo)柱15容易裝配而且能讓支撐板16在導(dǎo)柱15上的運(yùn)動(dòng)保證與導(dǎo)柱15的垂直度。均勻分布的彈性元件19讓支撐板16受力均勻，讓熱壓印中被壓印物52靠近中部受到的壓力與靠近外緣受到的壓力相對接近，壓模51保持原狀，使得被壓印物52由壓模51得到的圖形成型質(zhì)量變好。
[0032]進(jìn)一步地，所述加壓裝置17為千斤頂，該千斤頂具有一輸出端17a且該輸出端17a與所述壓板18固定連接。千斤頂操作便捷，千斤頂?shù)妮敵龆?7a與壓板18固定連接，壓印組件50固定于壓板18上，再配合與彈性元件19相連接的支撐板16，容易對壓印組件50實(shí)現(xiàn)施加壓力與消除壓力的操作，保證加壓時(shí)為垂直上下且單一方向的可控運(yùn)動(dòng)，防止左右及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。熱壓印會(huì)采用鼓風(fēng)干燥箱、恒溫真空干燥箱或者在壓板18或支撐板16上設(shè)置的電氣式加熱裝置，對壓印組件50進(jìn)行加熱。千斤頂為純機(jī)械式的加壓裝置17，相比于采用電氣式的加壓裝置，避免了壓印設(shè)備在熱壓印時(shí)對加壓裝置帶來損壞?？梢岳斫獾兀趬貉b置可以采用其他能實(shí)現(xiàn)施加壓力與消除壓力功能的純機(jī)械裝置。
[0033]進(jìn)一步地，所述壓印設(shè)備還包括安裝在所述頂板12上的且用于測量所述被壓印物52與所述壓模51相抵時(shí)的壓印力的刻度尺20且該刻度尺20的零刻度21與所述支撐板16的一端面平齊。彈性元件19為彈簧，利用刻度尺20測量彈簧自身在壓縮過程中的形變量，通過胡克定律計(jì)算確定施加壓印力的大小。當(dāng)支撐板16被彈簧頂?shù)衷谙尬徊?5a上的時(shí)候，零刻度21與支撐板16的上端面平齊。當(dāng)支撐板16往上移動(dòng)而彈簧被壓縮的時(shí)候，通過支撐板16的上端面與刻度尺20上的刻度平齊，可讀出彈簧壓縮長度?？梢岳斫獾?，當(dāng)支撐板16被彈簧頂?shù)衷谙尬徊?5a上的時(shí)候，零刻度21可以與支撐板16的下端面平齊。通過更換不同彈性系數(shù)的彈簧，便可實(shí)現(xiàn)不同大小的壓印力。通常壓印時(shí)，把壓模51上的壓印力控制在從500N到3000N的范圍內(nèi)，其換算公式如下:
[0034]Ft (彈簧力)=k (彈簧系數(shù))X L (彈簧壓縮長度)
[0035]請參閱圖3，本實(shí)用新型第二實(shí)施例提供的壓印設(shè)備，與第一實(shí)施例提供的壓印設(shè)備大致相同，與第一實(shí)施例不同的是:所述壓印設(shè)備還包括能對所述壓印組件50加熱的加熱裝置30，所述加熱裝置30安裝在所述壓板18上，或者所述加熱裝置30安裝在所述支撐板16上，或者所述加熱裝置30安裝在所述壓板18上與所述支撐板16上。在壓板18或支撐板16上設(shè)置加熱裝置30，可在不同環(huán)境下對壓模51與被壓印物52實(shí)現(xiàn)多種加熱方式，該壓印設(shè)備調(diào)整方便、適應(yīng)性好。優(yōu)選地，采用由加熱板31、加熱棒32及勻熱板33組成的加熱裝置30，這是由于對加熱裝置30安裝后的剛度有要求，而且該加熱裝置30具有成本低、安裝簡單、控制簡單等優(yōu)點(diǎn)。具體地，勻熱板33作為熱量二次傳遞，可防止有加熱不均引起的圖案變形、不均勻等缺陷。只需將加熱裝置30單面或雙面安裝到壓板18或支撐板16上，即可實(shí)現(xiàn)單面或雙面加熱加壓。加熱裝置30可根據(jù)壓印條件需要，實(shí)時(shí)監(jiān)控壓模51與被壓印物52的溫度。與加熱裝置30配套使用的溫度控制裝置采用電子控溫，使壓印溫度控制在所需范圍而且滿足精度要求。在本實(shí)施例中，所述加熱裝置30安裝在所述壓板18上與所述支撐板16上，對壓印組件50能實(shí)現(xiàn)雙面加熱，確保熱壓印的進(jìn)行。
[0036]所述壓印設(shè)備還包括用于減少所述加熱裝置30產(chǎn)生的熱量傳遞到所述壓板18與所述支撐板16的隔熱裝置40，所述隔熱裝置40設(shè)置在所述壓板18與所述壓印組件50之間及所述支撐板16與所述壓印組件50之間。隔熱裝置40可選擇石棉等低導(dǎo)熱系數(shù)材料。
[0037]請參閱圖1、圖4至圖7，本實(shí)用新型第一實(shí)施例提供一種壓印設(shè)備的加壓方法，采用純機(jī)械式加壓裝置17，適用于在鼓風(fēng)干燥箱或恒溫真空干燥箱之中進(jìn)行加熱，氣氛加熱有利于被壓印物52整體受熱更均勻，包括如下步驟:[0038]SI)提供壓印設(shè)備，將所述壓印組件50固定在所述壓板18上，使用所述加壓裝置17驅(qū)動(dòng)所述壓板18朝向所述支撐板16運(yùn)動(dòng)，并使所述支撐板16與所述壓印組件50相抵，而所述壓模51與所述被壓印物52相抵并達(dá)到壓印力；
[0039]S2)提供一干燥箱，該干燥箱以設(shè)定壓印溫度運(yùn)行，當(dāng)該干燥箱達(dá)到壓印溫度后，將固定有所述壓印組件50的所述壓印設(shè)備放置于所述干燥箱內(nèi)加熱。壓印溫度一般在聚合物軟化溫度以上。加壓時(shí)如果需要抽真空可選擇恒溫真空干燥箱。加熱加壓時(shí)，壓模51與被壓印物52將會(huì)被加熱和上下加壓，其中壓印溫度和壓印力要根據(jù)壓印需要控制，例如要保證壓印溫度加熱均勻且恒定、壓印力較大且可恒定。
[0040]S3)當(dāng)所述壓印設(shè)備在所述干燥箱內(nèi)加熱至預(yù)定時(shí)間后，從所述干燥箱內(nèi)取出所述壓印設(shè)備；
[0041]S4)待所述壓印設(shè)備自然降溫，使用所述加壓裝置17驅(qū)動(dòng)所述壓板18背離所述支撐板16運(yùn)動(dòng)，并使所述支撐板16與所述壓印組件50分離，于所述壓板18上取出所述壓印組件50，并將所述壓模51與所述被壓印物52分離。
[0042]請參閱圖1、圖4至圖6、圖8，本實(shí)用新型第二實(shí)施例提供一種壓印設(shè)備的加壓方法，與第一實(shí)施例的不同之處主要體現(xiàn)在加壓方式，壓印時(shí)不再放回干燥箱中，利用設(shè)備的儲(chǔ)熱加壓，適用于研究非等溫壓印和快速壓印，而且更加環(huán)保、節(jié)能，包括如下步驟:
[0043]SI)提供一干燥箱，將所述壓印設(shè)備放置于所述干燥箱內(nèi)，該干燥箱以設(shè)定壓印溫度運(yùn)行；
[0044]S2)當(dāng)所述壓印設(shè)備在干燥箱內(nèi)加熱至預(yù)定時(shí)間后，從所述干燥箱內(nèi)取出所述壓印設(shè)備。
[0045]S3)將將所述壓印組件50固定在所述壓板18上，使用所述加壓裝置17驅(qū)動(dòng)所述壓板18朝向所述支撐板16運(yùn)動(dòng)，并使所述支撐板16與所述壓印組件50相抵，而所述壓模51與所述被壓印物52相抵并達(dá)到壓印力；
[0046]S4)當(dāng)所述壓模51與所述被壓印物52相抵至預(yù)定時(shí)間后，使用所述加壓裝置17驅(qū)動(dòng)所述壓板18背離所述支撐板16運(yùn)動(dòng)，并使所述支撐板16與所述壓印組件50分離，于所述壓板18上取出所述壓印組件50，并將所述壓模51與所述被壓印物52分離。
[0047]請參閱圖3、圖4至圖6、圖9，本實(shí)用新型第三實(shí)施例提供一種壓印設(shè)備的加壓方法，與第一實(shí)施例不同之處在于，不選用干燥箱而采用加熱裝置30設(shè)置在壓板18或支撐板16上，使用時(shí)更快速方便。優(yōu)選地，采用由加熱板31、加熱棒32及勻熱板33組成的加熱裝置30，這是由于對加熱裝置30安裝后的剛度有要求，而且該加熱裝置30具有成本低、安裝簡單、控制簡單等優(yōu)點(diǎn)。具體地，勻熱板33作為熱量二次傳遞，可防止有加熱不均引起的圖案變形、不均勻等缺陷。只需將加熱裝置30單面或雙面安裝到壓板18或支撐板16上，即可實(shí)現(xiàn)單面或雙面加熱加壓。加熱裝置30可根據(jù)壓印條件需要，實(shí)時(shí)監(jiān)控壓模51與被壓印物52的溫度。與加熱裝置30配套使用的溫度控制裝置采用電子控溫，使壓印溫度控制在所需范圍而且滿足精度要求。根據(jù)壓印實(shí)驗(yàn)需要，可在壓板18和支撐板16上設(shè)置隔熱裝置40來減少熱傳遞，隔熱裝置40可選擇石棉等低導(dǎo)熱系數(shù)材料。本實(shí)施例的加壓方法包括如下步驟:
[0048]SI)將所述壓印組件50固定在所述壓板18上，使用所述加壓裝置17驅(qū)動(dòng)所述壓板18朝向所述支撐板16運(yùn)動(dòng)，并使所述支撐板16與所述壓印組件50靠近，而所述壓模51與所述被壓印物52相抵并達(dá)到壓印力；
[0049]S2)所述加熱裝置30以設(shè)定壓印溫度運(yùn)行；
[0050]S3)當(dāng)所述壓模51與所述被壓印物52相抵至預(yù)定時(shí)間后，使用所述加壓裝置17驅(qū)動(dòng)所述壓板18背離所述支撐板16運(yùn)動(dòng)，并使所述支撐板16與所述壓印組件50分離，于所述壓板18上取出所述壓印組件50，并將所述壓模51與所述被壓印物52分離。
[0051]在以上三個(gè)實(shí)施例中，被壓印物52由半導(dǎo)體層、絕緣層52b與基片52a貼合形成?；?2a的材料為玻璃；絕緣層52b為PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)，其厚度為500nm-1000nm ；在絕緣層52b的表面上旋涂半導(dǎo)體層，半導(dǎo)體層為ZnO (氧化鋅)或P3HT (3-己基噻吩的聚合物)，其厚度為10nm。壓印組件50可以正放或反放，均不影響壓印過程的進(jìn)行。熱壓印會(huì)采用鼓風(fēng)干燥箱、恒溫真空干燥箱或者在壓板18或支撐板16上設(shè)置的電氣式加熱裝置，對壓印組件50進(jìn)行加熱。在適當(dāng)?shù)膲河囟认?，壓?1與被壓印物52相抵并達(dá)到適當(dāng)?shù)膲河×皖A(yù)定時(shí)間，即可實(shí)現(xiàn)熱壓印。優(yōu)選地，壓印力為0.5-2kN,壓印溫度為80-110°C，預(yù)定時(shí)間為10-30min。采用本實(shí)用新型的壓印設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)特征尺寸從20nm到2000nm的圖形轉(zhuǎn)移，可形成微細(xì)圖案并大量生產(chǎn)，亦可滿足研究納米結(jié)構(gòu)與器件的科研人員的需求。該壓印設(shè)備成本低廉，可用于制備各種納米電子器件、光學(xué)器件、存儲(chǔ)器、納米流體通道、生物芯片等。
[0052]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種壓印設(shè)備，其包括底座及與所述底座相對設(shè)置的頂板，其特征在于:所述壓印設(shè)備還包括固定在所述頂板的下側(cè)的導(dǎo)柱、滑動(dòng)安裝于所述導(dǎo)柱上的支撐板、壓縮設(shè)置于所述頂板與所述支撐板之間的彈性元件、設(shè)置在所述底座上的加壓裝置及由所述加壓裝置驅(qū)動(dòng)并與所述支撐板配合夾置壓印組件的壓板，所述支撐板限定在所述導(dǎo)柱的長度方向上滑動(dòng)，所述壓印組件包括壓模及與該壓模貼合的被壓印物。
2.如權(quán)利要求1所述的壓印設(shè)備，其特征在于:所述彈性元件套設(shè)在所述導(dǎo)柱上且該彈性元件的相對兩端分別與所述頂板和所述支撐板相抵接。
3.如權(quán)利要求1所述的壓印設(shè)備，其特征在于:所述頂板的下側(cè)與所述支撐板的上側(cè)均開設(shè)有凹槽，所述彈性元件的一端插接在所述頂板的所述凹槽上而該彈性元件的另一端插接在所述支撐板的所述凹槽上。
4.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的壓印設(shè)備，其特征在于:所述導(dǎo)柱的數(shù)量為若干個(gè)，若干所述導(dǎo)柱均勻分布在所述頂板上，所述彈性元件的數(shù)量為若干個(gè)，若干所述彈性元件均勻分布在所述頂板與所述支撐板之間。
5.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的壓印設(shè)備，其特征在于:所述加壓裝置為千斤頂，該千斤頂具有一輸出端且該輸出端與所述壓板固定連接。
6.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的壓印設(shè)備，其特征在于:所述壓印設(shè)備還包括安裝在所述頂板上的且用于測量所述被壓印物與所述壓模相抵時(shí)的壓印力的刻度尺且該刻度尺的零刻度與所述支撐板的一端面平齊。
7.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的壓印設(shè)備，其特征在于:所述壓印設(shè)備還包括能對所述壓印組件加熱的加熱裝置，所述加熱裝置安裝在所述壓板上，或者所述加熱裝置安裝在所述支撐板上，或者所述加熱裝置安裝在所述壓板上與所述支撐板上；所述壓印設(shè)備還包括用于減少所述加熱裝置產(chǎn)生的熱量傳遞到所述壓板與所述支撐板的隔熱裝置，所述隔熱裝置設(shè)置在所述壓板與所述壓印組件之間及所述支撐板與所述壓印組件之間。
【文檔編號(hào)】G03F7/00GK203773223SQ201420110325
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月12日
【發(fā)明者】林仕偉, 蔣夢琳, 張蕊蕊, 潘能乾, 廖建軍, 李曉靜, 張力, 劉楷, 袁麗, 楊岳, 李艷芳, 彭德華, 曾敏 申請人:海南大學(xué)