一种多头纳米压印装置的制造方法
【专利说明】
所属技术领域
[0001]本实用新型涉及一种可用于器件制造如半导体器件，光学器件和生物微流控器件批量生产的多头纳米压印装置，可实现热压印、紫外压印、热紫外压印等工艺过程。
【背景技术】
[0002]纳米压印光刻技术(Nanoimprint Lithography, NIL)是由美国明尼苏达大学纳米结构实验室Stephen Y.Zhou教授于1995年开始进行的开创性研究，是一种全新微纳米图形化的方法，使用压印模具通过抗蚀剂的受力变形实现其图形化的一种新型技术。
[0003]随着近几年纳米压印技术的发展，越来越多的领域使用纳米压印设备代替电子束光刻设备。其主要应用领域:高亮度光子晶体LED、高密度磁盘介质(HDD)、光学元器件(光波导、微光学透镜、光栅)、生物微流控器件等领域，运用纳米压印技术可快速制备出微纳米图形结构，避免使用昂贵的光学系统，可降低了设备成本，具有较高的性价比；并且纳米压印设备操作简单、性能可靠，重复性强。
[0004]目前纳米压印设备在LEDNPSS(蓝宝石纳米结构图形化)方面的具有强大的应用前景，可提高光提取效率20% _30%，与此同时对量产型纳米压印设备提出要求。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种可用于器件制造如半导体器件，光学器件和生物微流控器件批量生产的多头纳米压印装置，解决了压印设备产能问题。为微纳结构图形化提供了一套低成本、工艺简单适合规模化生产的方法。
[0006]多头纳米压印装置，主要包括:紫外光源系统，模板固定支撑板，压印模板，衬底固定系统，衬底传输系统，载片系统，大理石减震台，支撑系统，控制系统。其中衬底固定系统、衬底传输系统、载片系统、支撑系统固定于大理石减震台上，通过支撑系统固定模板固定支撑板、将模板固定在模板固定支撑板上，可通过控制系统控制整个压印过程。
[0007]所述模板固定支撑板包括:透明可视窗口，固定框，可视窗口固定在固定框上进行密封处理；
[0008]所述透明可视窗口材料具有透紫外线功能，可以是石英，玻璃，聚碳酸酯(PC)，对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和有机玻璃(PMMA)中的一种，但不限于以上可作为透明可视窗口材料；
[0009]所述压印模板主要包括旭硝子玻璃压印复合模板、PDMS复合模板、硅模板、石英模板、Ni模板等，但不限于以上所述压印模板；
[0010]所述衬底固定系统主要包括4组衬底固定组合，可实现4组压印工艺；
[0011]所述衬底固定组合包括衬底固定板，加热冷却板，XY移动平台，ZT升降旋转平台；衬底固定系统可实现衬底XYZT运动(前后左右上下旋转4维运动)；
[0012]所述衬底传输系统包括取衬底ROBOT手臂可实现前后移动，旋转平台，及升降平台；可实现衬底在前后上下360°旋转三维运动过程；
[0013]所述整个压印过程包括以下工艺:
[0014]I)预操作过程
[0015]首先，在装载匀好胶的4inch衬底CSTl置于多头压印设备中，空CST2置于另一边；
[0016]2)加载过程
[0017]首先，ROBOT手臂在CSTl中取片Slot25，置于衬底固定系统41上，衬底固定系统XYZT四维调节运动，衬底进行压印过程(紫外压印或热压印或紫外热压印)、固化、以及脱模；
[0018]与此同时，ROBOT手臂从CSTl中取片Slot24置于衬底固定系统42上，衬底固定系统XYZT四维调节运动，使衬底进行压印过程(紫外压印或热压印或紫外热压印)、固化、以及脱模；
[0019]以此类推，ROBOT手臂从CSTl中取片Slot23置于衬底固定系统43上，ROBOT手臂从CSTl中取片Slot24置于衬底固定系统44上，进行压印、固化、以及脱模过程；
[0020]3)卸载过程
[0021]通过ROBOT手臂将衬底固定系统41上压印好的衬底，卸载到CST2中的Slotl中、衬底固定系统42上压印好的衬底，卸载到CST2中的Slot2中，以此类推。
[0022]卸载过程和装载过程可以通过控制系统进行统筹控制，当41上衬底卸载完成，衬底固定系统42上衬底还没有完成压印工艺，可先通过ROBOT手臂从CSTl中的Slot21中将衬底固定系统41上压印好的衬底，进行压印工艺；这样可以节约时间成本提高效率；
[0023]以上所有动作都通过控制系统去判断执行，可实现全自动化。
[0024]所述紫外光源系统采用强紫外线高压汞灯组(UV灯)，功率密度:20-100W/cm，光谱主峰365nm，光量度范围值:600-1000mJ/c m2，辐照距离40_120mm ；
[0025]所述热压印过程，采用70°C进行热压印过程；
[0026]本实用新型的显著优势在于:1)纳米压印实现全自动化，避免人为影响；2)多头纳米压印装置，可实现统筹节约时间成本，提高生产效率。
【附图说明】
[0027]附图以提供对本实用新型的进一步理解，将其并入并构成本实用新型的一部分，附图用于说明本实用新型的实施例并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。
[0028]图1a是本实用新型装置主视图结构示意图
[0029]图1b是本实用新型装置等轴测图结构示意图
[0030]图1c为多头内部俯视图结构示意图
[0031]图2为压印装置基座等轴测图结构示意图
[0032]图3为压印传动装置三维结构示意图
【具体实施方式】
[0033]以下将结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
[0034]如图1a-1c所示，本实用新型多头(以四头为例)压印装置主要包括:紫外光源系统I，模板固定支撑板2，压印模板3，衬底固定系统4，衬底传输系统5，载片系统6，大理石减震台7，支撑系统8，控制系统9。其中衬底固定系统4、衬底传输系统5、载片系统6、支撑系统8固定于大理石减震台7，通过支撑系统8固定模板固定支撑板2、将模板3固定在模板固定支撑板2上。通过电气控制系统控制整个压印过程。
[0035]图1a-1c中，所述压印模板3是具有一定韧性的透明模板，可以是具有纳米结构模板的Schott玻璃模板，厚度为200-500um，结构层厚度100nm-10um。压印模板尺寸200_ ；也可以复合模板，PET, PMMA, PC等透明材料为支撑层，厚度为500-1000um，结构层为PDMS厚度100-200um ;压印模板是以上之一但不限于以上。本实施例首选PET-PDMS复合模板，PET尺寸为200mm，厚度500um ；PDMS结构层与PET中心对称，其大小至少为4inch，优选大于4inch ;软模板的光栅几何参数:周期600nm，占空比为1:1，高度200nm。
[0036]图2中，衬底固定系统4由衬底固定组合41、衬底固定组合42、衬底固定组合43、衬底固定组合44组成，同时实现4组压印工艺；以衬底固定41为例:包括衬底固定板4101，加热冷却板4102，XY移动平台4103，ZT旋转升降平台4104 ;衬底固定系统4可实现衬底XYZT运动(前后左右上下旋转4维运动)。
[0037]图3中，衬底传输系统5包括取衬底ROBOT手臂501可实现前后移动，旋转平台502，及升降平台503 ;可实现衬底在右后上下旋转三维运动过程。
[0038]实施例中优选紫外光源系统采用强紫外线高压汞灯组(UV灯)，功率密度:50W/cm，光谱主峰365nm，光量度范围值:600?1000mJ/c m2、福照距离40?120_ ；
[0039]实施例中优选加热温度为70°C，进行压印；
[0040]I)预操作过程
[0041]在装载匀胶完毕的4inch衬底CSTl置于多头压印设备中，空CST2置于另一边；
[0042]2)加载过程
[0043]ROBOT手臂在CSTl中取片Slot25，置于衬底固定系统41上，衬底固定系统XYZT四维调节运动，使衬底进行压印过程(紫外压印或热压印或紫外热压印)、固化、以及脱模；
[0044]与此同时，ROBOT手臂从CSTl中取片Slot24置于衬底固定系统42上，衬底固定系统XYZT四维调节运动，使样片进行压印过程(紫外压印或热压印或紫外热压印)、固化、以及脱模；
[0045]以此类推，ROBOT手臂从CSTl中取片Slot23置于衬底固定系统43上，ROBOT手臂从CSTl中取片Slot24置于衬底固定系统44上，进行压印、固化、以及脱模过程；
[0046]3)卸载过程
[0047]通过ROBOT手臂将衬底固定系统41上压印好的衬底，卸载到CST2中的Slotl中、衬底固定系统42上压印好的衬底，卸载到CST2中的Slot2中，以此类推。
[0048]卸载过程和装载过程可以通过控制系统9进行统筹控制，当41上衬底卸载完成，衬底固定系统42上衬底还没有完成压印工艺，可先通过ROBOT手臂从CSTl中的Slot21中将衬底固定系统41上压印好的衬底，进行压印工艺，这样可以节约时间成本提高效率；
[0049]以此类推......
[0050]以上所有动作都通过控制系统9去判断执行，可实现全自动化。
[0051]另外，对于领域的技术人员可在不脱离本发明精神和范围内对本发明做出各种修改和变化。因此，本发明旨在覆盖所附权利要求及其等同物范围内对本发明的各种修改和变化，都应属于本发明的保护的范围。
【主权项】
1.一种多头纳米压印装置，其特征在于:主要包括:紫外光源系统(I)，模板固定支撑板(2)，压印模板(3)，衬底固定系统(4)，衬底传输系统(5)，载片系统(6)，大理石减震台(7)，支撑系统(8)，控制系统(9);其中衬底固定系统(4)、衬底传输系统(5)、载片系统(6)、支撑系统(8)固定于大理石减震台(7)，通过支撑系统(8)固定模板固定支撑板(2)、将模板(3)固定在模板固定支撑板(2)上，通过控制系统控制整个压印过程。2.如权利要求1所述的一种多头纳米压印装置，其特征在于，多头纳米压印装置可实现4组压印工艺。3.如权利要求1所述的一种多头纳米压印装置，其特征在于，所述压印过程可以是紫外压印、热压印、热紫外压印过程中任一种。4.如权利要求1所述的一种多头纳米压印装置，其特征在于，紫外光源系统采用强紫外线高压UV灯组，功率密度:50W/cm，光谱主峰365nm，光量度范围值:600?1000mJ/c m2、福照距离40?120mmo5.如权利要求1所述的一种多头纳米压印装置，其特征在于，模板固定支撑板，包括透明可视窗口，固定框，可视窗口固定在固定框上进行密封。6.如权利要求5所述的一种多头纳米压印装置，其特征在于，透明可视窗口材料具有透紫外线功能，可以是石英，玻璃，聚碳酸酯PC，对苯二甲酸乙二醇酯PET和有机玻璃PMMA中的一种。7.如权利要求1所述的一种多头纳米压印装置，其特征在于，所述压印模板主要包括旭硝子玻璃压印模板、PDMS复合模板、硅模板、石英模板、Ni模板等。8.如权利要求1所述的一种多头纳米压印装置，其特征在于，所述控制系统可实现纳米压印装置的自动化生产。
【专利摘要】本实用新型公开了一种多头纳米压印设备，主要包括：紫外光源系统1，模板固定支撑板2，压印模板3，衬底固定系统4，衬底传输系统5，载片系统6，大理石减震台7，支撑系统8，控制系统9。其中衬底固定系统4、衬底传输系统5、载片系统6、支撑系统8固定于大理石减震台7，通过支撑系统8固定模板固定支撑板2、将模板3固定在模板固定支撑板2上，通过控制系统控制整个压印过程。实现全自动热压印、紫外压印及热紫外压印过程，为纳米压印衬底图形的量产提供可能。
【IPC分类】G03F7/00
【公开号】CN204832765
【申请号】CN201520436329
【发明人】不公告发明人
【申请人】南京鹏派新材料科技有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年6月24日