一種多頭納米壓印裝置的制造方法
【專利說明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種可用于器件制造如半導(dǎo)體器件，光學(xué)器件和生物微流控器件批量生產(chǎn)的多頭納米壓印裝置，可實(shí)現(xiàn)熱壓印、紫外壓印、熱紫外壓印等工藝過程。
【背景技術(shù)】
[0002]納米壓印光刻技術(shù)(Nanoimprint Lithography, NIL)是由美國明尼蘇達(dá)大學(xué)納米結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室Stephen Y.Zhou教授于1995年開始進(jìn)行的開創(chuàng)性研究，是一種全新微納米圖形化的方法，使用壓印模具通過抗蝕劑的受力變形實(shí)現(xiàn)其圖形化的一種新型技術(shù)。
[0003]隨著近幾年納米壓印技術(shù)的發(fā)展，越來越多的領(lǐng)域使用納米壓印設(shè)備代替電子束光刻設(shè)備。其主要應(yīng)用領(lǐng)域:高亮度光子晶體LED、高密度磁盤介質(zhì)(HDD)、光學(xué)元器件(光波導(dǎo)、微光學(xué)透鏡、光柵)、生物微流控器件等領(lǐng)域，運(yùn)用納米壓印技術(shù)可快速制備出微納米圖形結(jié)構(gòu)，避免使用昂貴的光學(xué)系統(tǒng)，可降低了設(shè)備成本，具有較高的性價(jià)比；并且納米壓印設(shè)備操作簡(jiǎn)單、性能可靠，重復(fù)性強(qiáng)。
[0004]目前納米壓印設(shè)備在LEDNPSS(藍(lán)寶石納米結(jié)構(gòu)圖形化)方面的具有強(qiáng)大的應(yīng)用前景，可提高光提取效率20% _30%，與此同時(shí)對(duì)量產(chǎn)型納米壓印設(shè)備提出要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種可用于器件制造如半導(dǎo)體器件，光學(xué)器件和生物微流控器件批量生產(chǎn)的多頭納米壓印裝置，解決了壓印設(shè)備產(chǎn)能問題。為微納結(jié)構(gòu)圖形化提供了一套低成本、工藝簡(jiǎn)單適合規(guī)?；a(chǎn)的方法。
[0006]多頭納米壓印裝置，主要包括:紫外光源系統(tǒng)，模板固定支撐板，壓印模板，襯底固定系統(tǒng)，襯底傳輸系統(tǒng)，載片系統(tǒng)，大理石減震臺(tái)，支撐系統(tǒng)，控制系統(tǒng)。其中襯底固定系統(tǒng)、襯底傳輸系統(tǒng)、載片系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)固定于大理石減震臺(tái)上，通過支撐系統(tǒng)固定模板固定支撐板、將模板固定在模板固定支撐板上，可通過控制系統(tǒng)控制整個(gè)壓印過程。
[0007]所述模板固定支撐板包括:透明可視窗口，固定框，可視窗口固定在固定框上進(jìn)行密封處理；
[0008]所述透明可視窗口材料具有透紫外線功能，可以是石英，玻璃，聚碳酸酯(PC)，對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)和有機(jī)玻璃(PMMA)中的一種，但不限于以上可作為透明可視窗口材料；
[0009]所述壓印模板主要包括旭硝子玻璃壓印復(fù)合模板、PDMS復(fù)合模板、硅模板、石英模板、Ni模板等，但不限于以上所述壓印模板；
[0010]所述襯底固定系統(tǒng)主要包括4組襯底固定組合，可實(shí)現(xiàn)4組壓印工藝；
[0011]所述襯底固定組合包括襯底固定板，加熱冷卻板，XY移動(dòng)平臺(tái)，ZT升降旋轉(zhuǎn)平臺(tái)；襯底固定系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)襯底XYZT運(yùn)動(dòng)(前后左右上下旋轉(zhuǎn)4維運(yùn)動(dòng))；
[0012]所述襯底傳輸系統(tǒng)包括取襯底R(shí)OBOT手臂可實(shí)現(xiàn)前后移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，及升降平臺(tái)；可實(shí)現(xiàn)襯底在前后上下360°旋轉(zhuǎn)三維運(yùn)動(dòng)過程；
[0013]所述整個(gè)壓印過程包括以下工藝:
[0014]I)預(yù)操作過程
[0015]首先，在裝載勻好膠的4inch襯底CSTl置于多頭壓印設(shè)備中，空CST2置于另一邊；
[0016]2)加載過程
[0017]首先，ROBOT手臂在CSTl中取片Slot25，置于襯底固定系統(tǒng)41上，襯底固定系統(tǒng)XYZT四維調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)，襯底進(jìn)行壓印過程(紫外壓印或熱壓印或紫外熱壓印)、固化、以及脫模；
[0018]與此同時(shí)，ROBOT手臂從CSTl中取片Slot24置于襯底固定系統(tǒng)42上，襯底固定系統(tǒng)XYZT四維調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)，使襯底進(jìn)行壓印過程(紫外壓印或熱壓印或紫外熱壓印)、固化、以及脫模；
[0019]以此類推，ROBOT手臂從CSTl中取片Slot23置于襯底固定系統(tǒng)43上，ROBOT手臂從CSTl中取片Slot24置于襯底固定系統(tǒng)44上，進(jìn)行壓印、固化、以及脫模過程；
[0020]3)卸載過程
[0021]通過ROBOT手臂將襯底固定系統(tǒng)41上壓印好的襯底，卸載到CST2中的Slotl中、襯底固定系統(tǒng)42上壓印好的襯底，卸載到CST2中的Slot2中，以此類推。
[0022]卸載過程和裝載過程可以通過控制系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)籌控制，當(dāng)41上襯底卸載完成，襯底固定系統(tǒng)42上襯底還沒有完成壓印工藝，可先通過ROBOT手臂從CSTl中的Slot21中將襯底固定系統(tǒng)41上壓印好的襯底，進(jìn)行壓印工藝；這樣可以節(jié)約時(shí)間成本提高效率；
[0023]以上所有動(dòng)作都通過控制系統(tǒng)去判斷執(zhí)行，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。
[0024]所述紫外光源系統(tǒng)采用強(qiáng)紫外線高壓汞燈組(UV燈)，功率密度:20-100W/cm，光譜主峰365nm，光量度范圍值:600-1000mJ/c m2，輻照距離40_120mm ；
[0025]所述熱壓印過程，采用70°C進(jìn)行熱壓印過程；
[0026]本實(shí)用新型的顯著優(yōu)勢(shì)在于:1)納米壓印實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化，避免人為影響；2)多頭納米壓印裝置，可實(shí)現(xiàn)統(tǒng)籌節(jié)約時(shí)間成本，提高生產(chǎn)效率。
【附圖說明】
[0027]附圖以提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，將其并入并構(gòu)成本實(shí)用新型的一部分，附圖用于說明本實(shí)用新型的實(shí)施例并與說明書一起用于解釋本實(shí)用新型的原理。
[0028]圖1a是本實(shí)用新型裝置主視圖結(jié)構(gòu)示意圖
[0029]圖1b是本實(shí)用新型裝置等軸測(cè)圖結(jié)構(gòu)示意圖
[0030]圖1c為多頭內(nèi)部俯視圖結(jié)構(gòu)示意圖
[0031]圖2為壓印裝置基座等軸測(cè)圖結(jié)構(gòu)示意圖
[0032]圖3為壓印傳動(dòng)裝置三維結(jié)構(gòu)示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0033]以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0034]如圖1a-1c所示，本實(shí)用新型多頭(以四頭為例)壓印裝置主要包括:紫外光源系統(tǒng)I，模板固定支撐板2，壓印模板3，襯底固定系統(tǒng)4，襯底傳輸系統(tǒng)5，載片系統(tǒng)6，大理石減震臺(tái)7，支撐系統(tǒng)8，控制系統(tǒng)9。其中襯底固定系統(tǒng)4、襯底傳輸系統(tǒng)5、載片系統(tǒng)6、支撐系統(tǒng)8固定于大理石減震臺(tái)7，通過支撐系統(tǒng)8固定模板固定支撐板2、將模板3固定在模板固定支撐板2上。通過電氣控制系統(tǒng)控制整個(gè)壓印過程。
[0035]圖1a-1c中，所述壓印模板3是具有一定韌性的透明模板，可以是具有納米結(jié)構(gòu)模板的Schott玻璃模板，厚度為200-500um，結(jié)構(gòu)層厚度100nm-10um。壓印模板尺寸200_ ；也可以復(fù)合模板，PET, PMMA, PC等透明材料為支撐層，厚度為500-1000um，結(jié)構(gòu)層為PDMS厚度100-200um ;壓印模板是以上之一但不限于以上。本實(shí)施例首選PET-PDMS復(fù)合模板，PET尺寸為200mm，厚度500um ；PDMS結(jié)構(gòu)層與PET中心對(duì)稱，其大小至少為4inch，優(yōu)選大于4inch ;軟模板的光柵幾何參數(shù):周期600nm，占空比為1:1，高度200nm。
[0036]圖2中，襯底固定系統(tǒng)4由襯底固定組合41、襯底固定組合42、襯底固定組合43、襯底固定組合44組成，同時(shí)實(shí)現(xiàn)4組壓印工藝；以襯底固定41為例:包括襯底固定板4101，加熱冷卻板4102，XY移動(dòng)平臺(tái)4103，ZT旋轉(zhuǎn)升降平臺(tái)4104 ;襯底固定系統(tǒng)4可實(shí)現(xiàn)襯底XYZT運(yùn)動(dòng)(前后左右上下旋轉(zhuǎn)4維運(yùn)動(dòng))。
[0037]圖3中，襯底傳輸系統(tǒng)5包括取襯底R(shí)OBOT手臂501可實(shí)現(xiàn)前后移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)502，及升降平臺(tái)503 ;可實(shí)現(xiàn)襯底在右后上下旋轉(zhuǎn)三維運(yùn)動(dòng)過程。
[0038]實(shí)施例中優(yōu)選紫外光源系統(tǒng)采用強(qiáng)紫外線高壓汞燈組(UV燈)，功率密度:50W/cm，光譜主峰365nm，光量度范圍值:600?1000mJ/c m2、福照距離40?120_ ；
[0039]實(shí)施例中優(yōu)選加熱溫度為70°C，進(jìn)行壓??；
[0040]I)預(yù)操作過程
[0041]在裝載勻膠完畢的4inch襯底CSTl置于多頭壓印設(shè)備中，空CST2置于另一邊；
[0042]2)加載過程
[0043]ROBOT手臂在CSTl中取片Slot25，置于襯底固定系統(tǒng)41上，襯底固定系統(tǒng)XYZT四維調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)，使襯底進(jìn)行壓印過程(紫外壓印或熱壓印或紫外熱壓印)、固化、以及脫模；
[0044]與此同時(shí)，ROBOT手臂從CSTl中取片Slot24置于襯底固定系統(tǒng)42上，襯底固定系統(tǒng)XYZT四維調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)，使樣片進(jìn)行壓印過程(紫外壓印或熱壓印或紫外熱壓印)、固化、以及脫模；
[0045]以此類推，ROBOT手臂從CSTl中取片Slot23置于襯底固定系統(tǒng)43上，ROBOT手臂從CSTl中取片Slot24置于襯底固定系統(tǒng)44上，進(jìn)行壓印、固化、以及脫模過程；
[0046]3)卸載過程
[0047]通過ROBOT手臂將襯底固定系統(tǒng)41上壓印好的襯底，卸載到CST2中的Slotl中、襯底固定系統(tǒng)42上壓印好的襯底，卸載到CST2中的Slot2中，以此類推。
[0048]卸載過程和裝載過程可以通過控制系統(tǒng)9進(jìn)行統(tǒng)籌控制，當(dāng)41上襯底卸載完成，襯底固定系統(tǒng)42上襯底還沒有完成壓印工藝，可先通過ROBOT手臂從CSTl中的Slot21中將襯底固定系統(tǒng)41上壓印好的襯底，進(jìn)行壓印工藝，這樣可以節(jié)約時(shí)間成本提高效率；
[0049]以此類推......
[0050]以上所有動(dòng)作都通過控制系統(tǒng)9去判斷執(zhí)行，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。
[0051]另外，對(duì)于領(lǐng)域的技術(shù)人員可在不脫離本發(fā)明精神和范圍內(nèi)對(duì)本發(fā)明做出各種修改和變化。因此，本發(fā)明旨在覆蓋所附權(quán)利要求及其等同物范圍內(nèi)對(duì)本發(fā)明的各種修改和變化，都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多頭納米壓印裝置，其特征在于:主要包括:紫外光源系統(tǒng)(I)，模板固定支撐板(2)，壓印模板(3)，襯底固定系統(tǒng)(4)，襯底傳輸系統(tǒng)(5)，載片系統(tǒng)(6)，大理石減震臺(tái)(7)，支撐系統(tǒng)(8)，控制系統(tǒng)(9);其中襯底固定系統(tǒng)(4)、襯底傳輸系統(tǒng)(5)、載片系統(tǒng)(6)、支撐系統(tǒng)(8)固定于大理石減震臺(tái)(7)，通過支撐系統(tǒng)(8)固定模板固定支撐板(2)、將模板(3)固定在模板固定支撐板(2)上，通過控制系統(tǒng)控制整個(gè)壓印過程。2.如權(quán)利要求1所述的一種多頭納米壓印裝置，其特征在于，多頭納米壓印裝置可實(shí)現(xiàn)4組壓印工藝。3.如權(quán)利要求1所述的一種多頭納米壓印裝置，其特征在于，所述壓印過程可以是紫外壓印、熱壓印、熱紫外壓印過程中任一種。4.如權(quán)利要求1所述的一種多頭納米壓印裝置，其特征在于，紫外光源系統(tǒng)采用強(qiáng)紫外線高壓UV燈組，功率密度:50W/cm，光譜主峰365nm，光量度范圍值:600?1000mJ/c m2、福照距離40?120mmo5.如權(quán)利要求1所述的一種多頭納米壓印裝置，其特征在于，模板固定支撐板，包括透明可視窗口，固定框，可視窗口固定在固定框上進(jìn)行密封。6.如權(quán)利要求5所述的一種多頭納米壓印裝置，其特征在于，透明可視窗口材料具有透紫外線功能，可以是石英，玻璃，聚碳酸酯PC，對(duì)苯二甲酸乙二醇酯PET和有機(jī)玻璃PMMA中的一種。7.如權(quán)利要求1所述的一種多頭納米壓印裝置，其特征在于，所述壓印模板主要包括旭硝子玻璃壓印模板、PDMS復(fù)合模板、硅模板、石英模板、Ni模板等。8.如權(quán)利要求1所述的一種多頭納米壓印裝置，其特征在于，所述控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)納米壓印裝置的自動(dòng)化生產(chǎn)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種多頭納米壓印設(shè)備，主要包括：紫外光源系統(tǒng)1，模板固定支撐板2，壓印模板3，襯底固定系統(tǒng)4，襯底傳輸系統(tǒng)5，載片系統(tǒng)6，大理石減震臺(tái)7，支撐系統(tǒng)8，控制系統(tǒng)9。其中襯底固定系統(tǒng)4、襯底傳輸系統(tǒng)5、載片系統(tǒng)6、支撐系統(tǒng)8固定于大理石減震臺(tái)7，通過支撐系統(tǒng)8固定模板固定支撐板2、將模板3固定在模板固定支撐板2上，通過控制系統(tǒng)控制整個(gè)壓印過程。實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)熱壓印、紫外壓印及熱紫外壓印過程，為納米壓印襯底圖形的量產(chǎn)提供可能。
【IPC分類】G03F7/00
【公開號(hào)】CN204832765
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520436329
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請(qǐng)人】南京鵬派新材料科技有限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年6月24日