一種多頭納米壓印裝置的制造方法
【專利說明】
所屬技術領域
[0001]本實用新型涉及一種可用于器件制造如半導體器件，光學器件和生物微流控器件批量生產的多頭納米壓印裝置，可實現熱壓印、紫外壓印、熱紫外壓印等工藝過程。
【背景技術】
[0002]納米壓印光刻技術(Nanoimprint Lithography, NIL)是由美國明尼蘇達大學納米結構實驗室Stephen Y.Zhou教授于1995年開始進行的開創性研究，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現其圖形化的一種新型技術。
[0003]隨著近幾年納米壓印技術的發展，越來越多的領域使用納米壓印設備代替電子束光刻設備。其主要應用領域:高亮度光子晶體LED、高密度磁盤介質(HDD)、光學元器件(光波導、微光學透鏡、光柵)、生物微流控器件等領域，運用納米壓印技術可快速制備出微納米圖形結構，避免使用昂貴的光學系統，可降低了設備成本，具有較高的性價比；并且納米壓印設備操作簡單、性能可靠，重復性強。
[0004]目前納米壓印設備在LEDNPSS(藍寶石納米結構圖形化)方面的具有強大的應用前景，可提高光提取效率20% _30%，與此同時對量產型納米壓印設備提出要求。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種可用于器件制造如半導體器件，光學器件和生物微流控器件批量生產的多頭納米壓印裝置，解決了壓印設備產能問題。為微納結構圖形化提供了一套低成本、工藝簡單適合規模化生產的方法。
[0006]多頭納米壓印裝置，主要包括:紫外光源系統，模板固定支撐板，壓印模板，襯底固定系統，襯底傳輸系統，載片系統，大理石減震臺，支撐系統，控制系統。其中襯底固定系統、襯底傳輸系統、載片系統、支撐系統固定于大理石減震臺上，通過支撐系統固定模板固定支撐板、將模板固定在模板固定支撐板上，可通過控制系統控制整個壓印過程。
[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)，對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和有機玻璃(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合模板、PDMS復合模板、硅模板、石英模板、Ni模板等，但不限于以上所述壓印模板；
[0010]所述襯底固定系統主要包括4組襯底固定組合，可實現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移動平臺，ZT升降旋轉平臺；襯底固定系統可實現襯底XYZT運動(前后左右上下旋轉4維運動)；
[0012]所述襯底傳輸系統包括取襯底ROBOT手臂可實現前后移動，旋轉平臺，及升降平臺；可實現襯底在前后上下360°旋轉三維運動過程；
[0013]所述整個壓印過程包括以下工藝:
[0014]I)預操作過程
[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41上，襯底固定系統XYZT四維調節運動，襯底進行壓印過程(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，ROBOT手臂從CSTl中取片Slot24置于襯底固定系統42上，襯底固定系統XYZT四維調節運動，使襯底進行壓印過程(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43上，ROBOT手臂從CSTl中取片Slot24置于襯底固定系統44上，進行壓印、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41上壓印好的襯底，卸載到CST2中的Slotl中、襯底固定系統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進行統籌控制，當41上襯底卸載完成，襯底固定系統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41上壓印好的襯底，進行壓印工藝；這樣可以節約時間成本提高效率；
[0023]以上所有動作都通過控制系統去判斷執行，可實現全自動化。
[0024]所述紫外光源系統采用強紫外線高壓汞燈組(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進行熱壓印過程；
[0026]本實用新型的顯著優勢在于:1)納米壓印實現全自動化，避免人為影響；2)多頭納米壓印裝置，可實現統籌節約時間成本，提高生產效率。
【附圖說明】
[0027]附圖以提供對本實用新型的進一步理解，將其并入并構成本實用新型的一部分，附圖用于說明本實用新型的實施例并與說明書一起用于解釋本實用新型的原理。
[0028]圖1a是本實用新型裝置主視圖結構示意圖
[0029]圖1b是本實用新型裝置等軸測圖結構示意圖
[0030]圖1c為多頭內部俯視圖結構示意圖
[0031]圖2為壓印裝置基座等軸測圖結構示意圖
[0032]圖3為壓印傳動裝置三維結構示意圖
【具體實施方式】
[0033]以下將結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0034]如圖1a-1c所示，本實用新型多頭(以四頭為例)壓印裝置主要包括:紫外光源系統I，模板固定支撐板2，壓印模板3，襯底固定系統4，襯底傳輸系統5，載片系統6，大理石減震臺7，支撐系統8，控制系統9。其中襯底固定系統4、襯底傳輸系統5、載片系統6、支撐系統8固定于大理石減震臺7，通過支撐系統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。通過電氣控制系統控制整個壓印過程。
[0035]圖1a-1c中，所述壓印模板3是具有一定韌性的透明模板，可以是具有納米結構模板的Schott玻璃模板，厚度為200-500um，結構層厚度100nm-10um。壓印模板尺寸200_ ；也可以復合模板，PET, PMMA, PC等透明材料為支撐層，厚度為500-1000um，結構層為PDMS厚度100-200um ;壓印模板是以上之一但不限于以上。本實施例首選PET-PDMS復合模板，PET尺寸為200mm，厚度500um ；PDMS結構層與PET中心對稱，其大小至少為4inch，優選大于4inch ;軟模板的光柵幾何參數:周期600nm，占空比為1:1，高度200nm。
[0036]圖2中，襯底固定系統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，同時實現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移動平臺4103，ZT旋轉升降平臺4104 ;襯底固定系統4可實現襯底XYZT運動(前后左右上下旋轉4維運動)。
[0037]圖3中，襯底傳輸系統5包括取襯底ROBOT手臂501可實現前后移動，旋轉平臺502，及升降平臺503 ;可實現襯底在右后上下旋轉三維運動過程。
[0038]實施例中優選紫外光源系統采用強紫外線高壓汞燈組(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]實施例中優選加熱溫度為70°C，進行壓印；
[0040]I)預操作過程
[0041]在裝載勻膠完畢的4inch襯底CSTl置于多頭壓印設備中，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41上，襯底固定系統XYZT四維調節運動，使襯底進行壓印過程(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，ROBOT手臂從CSTl中取片Slot24置于襯底固定系統42上，襯底固定系統XYZT四維調節運動，使樣片進行壓印過程(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43上，ROBOT手臂從CSTl中取片Slot24置于襯底固定系統44上，進行壓印、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41上壓印好的襯底，卸載到CST2中的Slotl中、襯底固定系統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9進行統籌控制，當41上襯底卸載完成，襯底固定系統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41上壓印好的襯底，進行壓印工藝，這樣可以節約時間成本提高效率；
[0049]以此類推......
[0050]以上所有動作都通過控制系統9去判斷執行，可實現全自動化。
[0051]另外，對于領域的技術人員可在不脫離本發明精神和范圍內對本發明做出各種修改和變化。因此，本發明旨在覆蓋所附權利要求及其等同物范圍內對本發明的各種修改和變化，都應屬于本發明的保護的范圍。
【主權項】
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(I)，模板固定支撐板(2)，壓印模板(3)，襯底固定系統(4)，襯底傳輸系統(5)，載片系統(6)，大理石減震臺(7)，支撐系統(8)，控制系統(9);其中襯底固定系統(4)、襯底傳輸系統(5)、載片系統(6)、支撐系統(8)固定于大理石減震臺(7)，通過支撐系統(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，通過控制系統控制整個壓印過程。2.如權利要求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現4組壓印工藝。3.如權利要求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，紫外光源系統采用強紫外線高壓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行密封。6.如權利要求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，對苯二甲酸乙二醇酯PET和有機玻璃PMMA中的一種。7.如權利要求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復合模板、硅模板、石英模板、Ni模板等。8.如權利要求1所述的一種多頭納米壓印裝置，其特征在于，所述控制系統可實現納米壓印裝置的自動化生產。
【專利摘要】本實用新型公開了一種多頭納米壓印設備，主要包括：紫外光源系統1，模板固定支撐板2，壓印模板3，襯底固定系統4，襯底傳輸系統5，載片系統6，大理石減震臺7，支撐系統8，控制系統9。其中襯底固定系統4、襯底傳輸系統5、載片系統6、支撐系統8固定于大理石減震臺7，通過支撐系統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，通過控制系統控制整個壓印過程。實現全自動熱壓印、紫外壓印及熱紫外壓印過程，為納米壓印襯底圖形的量產提供可能。
【IPC分類】G03F7/00
【公開號】CN204832765
【申請號】CN201520436329
【發明人】不公告發明人
【申請人】南京鵬派新材料科技有限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年6月24日