[發明專利]一種簡易紫外納米壓印光刻裝置

有效

• 申請號: 202110246076.2
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN113031391B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 蘭俊;劉錫;楊勇;陳磊;余斯洋;龔健文;趙立新;胡松
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G03F7/00
• 分類號: G03F7/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明

本發明公開了一種簡易紫外納米壓印光刻裝置，包括氣動壓印系統、紫外照明系統、氣控系統、電控系統和殼體。氣動壓印系統通過球頭緊鎖螺釘定位夾緊及彈性薄膜均勻布壓，保證了壓印過程中圖案轉移的橫縱向精準度；紫外照明系統通過紫外LED燈照明及勻光器布光實現壓印過程中光刻膠的均衡交聯固化；氣控系統用于控制壓印夾緊操作；電控系統主要用于控制曝光時間、觸控面板操作；殼體為不銹鋼材質，對整個裝置起保護集成作用。本發明可實現快速連續圖案化結構生產，加工精度不受“衍射極限限制”且結構緊湊、操作方便，具有低成本、高精度和高通量的優點。

技術領域

本發明涉及納米尺度圖形加工技術領域，尤其涉及一種簡易紫外納米壓印光刻裝置。

背景技術

納米壓印技術由美國普林斯頓大學華裔科學家周郁在1995年首次提出，作為基于機械壓印原理的非傳統光刻技術，克服了光學曝光技術中光衍射現象造成的分辨率極限問題，具備高分辨率、高效率、低成本、適合工業化生產等優勢，在眾多微納米結構制備工藝種脫穎而出，成為納米結構大規模批量化制備最有潛力的技術之一。

經過二十幾年的發展，當今常見的納米壓印方式包括熱壓印、紫外光固化壓印技術、軟印刷技術等。其中，紫外納米壓印技術由德州大學教授C?GWillson首次提出，該技術可在低溫低壓條件下工作，消除了由于熱膨脹系數差異而產生的畸變誤差，模板與基片變形小，圖形分辨率高，廣泛應用于高密度存儲、光子晶體、太陽能電池、微傳感器、生物芯片、微電子器件等領域。當前，國內已成功研制一些納米壓印裝置，但也存在氣泡排除困難而導致的結構成型缺陷問題、壓印裝置設計缺陷而導致的圖案轉移準確度和精確度不足問題、以及裝置結構復雜而導致的成本和重量問題。

發明內容

本發明目的在于提出一種簡易紫外納米壓印光刻裝置，該裝置在小型化、輕量化的同時可實現納米級圖案的精準轉移，具有結構緊湊、成本低、操作方便、模板基片對準精度高、結構成型均勻的優點。

為解決上述技術問題，本發明提供一種簡易紫外納米壓印光刻裝置，包括：氣動壓印系統、紫外照明系統、氣控系統、電控系統和殼體。所述氣動壓印系統位于紫外照明系統上方，與氣控系統相連，通過彈性薄膜均勻布壓，保證微納結構的均勻成型；所述紫外照明系統與電控系統連接，在紫外LED燈照明及勻光器作用下實現壓印膠的均勻固化；所述殼體用于整機的智能化操作與集成保護。

進一步地，所述氣動壓印系統由氣嘴、壓力腔室、壓力腔室定位槽、壓力腔室球頭緊鎖螺釘、壓力腔室螺母、壓力腔室把手、壓力腔室鉸鏈、彈性薄膜、上腔體密封壓圈組成。所述氣嘴安裝于壓力腔室頂面，與氣控系統連接，向壓力腔室輸入氣流；所述壓力腔室與LED照明腔室通過鉸鏈連接，并由壓力腔室球頭緊鎖螺釘與壓力腔室螺母配合緊鎖，確保壓印地精確夾緊定位；所述壓力腔室位槽含三個，沿徑向以120°夾角均勻分布，用于壓力腔室球頭緊鎖螺釘與壓力腔室螺母安裝；所述壓力腔室把手包含兩個，呈180⁰夾角安裝于壓力腔室頂面；所述彈性薄膜位于壓力腔室下表面，用于均布氣壓，保證壓印圖案的精準轉移；所述上腔體密封壓圈位于彈性薄膜下方，用于壓力腔室密封。

進一步地，所述彈性薄膜位于壓力腔室與上腔體密封壓圈之間；所述壓力腔室與上腔體密封壓圈邊緣設置有螺紋孔，壓力腔室通過上腔體密封壓圈突起密封環壓緊并由螺釘密封。

進一步地，所述紫外照明系統由紫外LED燈、LED轉接板、勻光器、LED照明罩殼、LED照明基板連接桿、LED照明腔室、石英基底、模板、壓印膠、基片組成。所述紫外LED燈固定于LED轉接板，與電控系統連接，為紫外壓印膠固化光源；所述勻光器安裝在LED照明罩殼內壁，均布紫外光進而保證壓印膠的均衡交聯固化；所述LED照明罩殼通過LED照明基板連接桿固定于LED照明腔室與LED轉接板之間；所述LED轉接板由螺母緊鎖，固連于LED照明罩殼下方；所述LED照明基板連接桿包含四個，呈90⁰夾角正方排列，用于照明腔室的密封和固定；所述石英基底內嵌于LED照明腔室，允許紫外光透過，作為壓印基底；所述模板為帶有轉移圖案對象；所述壓印膠為紫外固化壓印膠；所述基片為待轉移圖案對象。