一种无残余层的卷对卷纳米压印设备的制造方法
【专利摘要】一种无残余层的卷对卷纳米压印设备，该设备包括传输机构、涂覆机构、压印机构、固化机构；传输机构包括两组进料辊/收料辊，第一组将待压印液态聚合物物送至压印机构、并携带走残余层聚合物，另一组用于接收压印机构上的成形固化聚合物；当缠绕于进料辊/收料辊上的薄膜与压印机构中的模板辊分离时，聚合物被撕裂，残余层聚合物随薄膜前进，余下聚合物正好完全充满模板辊图案；在模板辊下方完成残余层剥离的聚合物旋转到上方时，受固化机构的作用而固化成型，当模板辊与上方薄膜分离时，固化成型的聚合物完全跟随薄膜前进，得到无残余层的图案。本实用新型可以连续、高效、廉价地进行无残余层纳米尺度图案转移。
【专利说明】
一种无残余层的卷对卷纳米压印设备
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种纳米压印装备，尤其是一种可以祛除残余层的连续纳米压印设备。
【背景技术】
[0002]纳米压印是一种制造纳米器件的高效方法，具有低成本、高产量、低成本的特点。目前纳米压印技术主要包括热压印、微接触压印、和紫外压印三种。卷对卷纳米压印技术可以大面积的弹性薄膜上连续压印纳米图案，并且相对传统技术生产率大大提高。传统的压印中，大面积的压印需要施加非常大的外力，这个外力会破坏模板并且使模板和样品粘附在一起。卷对卷纳米压印技术中所需压印力量大大减小，且模板和样品的分离过程是剥离过程，力量更小，缺陷更少。
[0003]然而，对于卷对卷纳米压印技术而言，对于残余层的控制则非常困难。针对卷对卷纳米压印技术的这种缺陷，本专利提出一种无残余层的卷对卷纳米压印设备，相对于传统纳米压印技术可以实现无残余层、连续、高产率、高分辨率、低成本的图形转移。
【发明内容】
[0004]为了克服卷对卷纳米压印技术控制残余层的困难，本实用新型提出一种无残余层的卷对卷纳米压印设备，不仅实现无残余层压印，还保留了卷对卷压印连续、高产率、低成本的特点。本实用新型的无残余层卷对卷纳米压印设备既可以压印热固性聚合物材料也可以压印紫外光刻胶聚合物材料。
[0005]—种无残余层卷对卷纳米压印设备，其特征在于，该纳米压印设备包括:
[0006]—种无残余层卷对卷纳米压印设备，该纳米压印设备包括:
[0007]传输机构，包括两组进料辊/收料辊，其中一组位于另一组的下方;每组进料辊/收料辊上均缠绕有一组待压印薄膜;两组待压印薄膜反向传输;该传输机构用以控制待压印材料沿着特定方向、以特定速度传输；
[0008]涂覆机构，位于下方进料辊之后，包括点胶机、网纹辊和衬辊；点胶机位于网纹辊的前上方，向网纹辊输出液态聚合物；网纹辊和衬辊呈上下布置相互挤压，中间通过从进料辊传来的待压印薄膜，二者配合作用使点胶机中输出的待压印液态聚合物均匀涂覆于待压印薄膜上；
[0009]压印机构，位于涂覆机构之后，包括一个表层设有待转移的图案的模板辊、至少两个与模板辊的上方和下方压紧的压辊;两组待压印薄膜分别从压辊和模板辊之间穿过，从而将图案压印在位于待压印薄膜上的聚合物材料上；
[0010]固化机构，位于压印机构上方，使模板辊上方的聚合物材料固化成形;其中，
[0011]位于压印机构的下方的进料辊/收料辊，将待压印液态聚合物送至压印机构，并携带走残余层聚合物;位于压印机构的上方的进料辊/收料辊，用于接收压印机构上的成形固化聚合物;保证获得的图案无残余层保留。
[0012]所述传输机构还包括辅助辊，辅助辊位于每组进料辊和收料辊之间、与模板辊的上方和下方压紧，用于张紧每组待压印薄膜。
[0013]所述涂覆机构，点胶机的点胶速度可控，网纹辊与衬辊之间的接触压力可控，以实现对涂覆的聚合物厚度进行操控。
[0014]所述固化机构为热源，用于热固性聚合物材料的纳米压印。
[0015]所述固化机构为紫外光源，用于紫外光刻胶聚合物材料的纳米压印。
[0016]本实用新型运行过程中，压印结构上方布置有固化机构，下方则不受固化机构的影响；模板辊下方聚合物一直成液态，当薄膜和模板辊分离时，聚合物被撕裂，残余层聚合物随薄膜前进，余下聚合物正好完全充满模板辊图案;在模板辊下方完成残余层剥离的聚合物旋转到上方时，受固化机构的作用而固化成型，当模板辊与上方薄膜分离时，固化成型的聚合物完全跟随薄膜前进，得到无残余层的图案。
[0017]本实用新型有益效果是:
[0018]本实用新型应用卷对卷连续压印的技术，与传统直接压印技术相比，极大的提高了生产效率，降低了生产成本;此外，本实用新型可以解决普通卷对卷压印技术中存在的控制残余层厚度的困难;因此本实用新型可以连续、高效地进行无残余层纳米尺度图案转移。将本实用新型应用于光学器件的生产中，可以有效提高元器件的精度、透射比，降低偏差。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的整体结构示意图；
[0020]图2位本实用新型的工作流程图。
[0021 ]图中:1、1为进料辊;2为点胶机;3为网纹辊;4为衬辊;5、8、11、14为辅助辊；6、13为压辊;7为模板辊;9、15为收料辊;12为固化机构。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图，对本实用新型作进一步说明。
[0023]本实用新型提供一种无残余层的卷对卷纳米压印设备，其整体结构参见图1，包括:传输机构、涂覆机构、压印机构、固化机构。
[0024]所述传输机构包括两组进料辊/收料辊及相应辅助辊;进料辊I和收料辊9配合，将待压印液态聚合物输送至模板辊7下方压印区并回收残余层聚合物;进料辊10和收料辊15配合，与模板辊7上方固化区压紧，接收已固化无残余层的聚合物。
[0025]该传输机构还包括辅助辊5、8、11、14，分别位于整个传输路线上，这些辅助辊保证薄膜在整个工艺流程中始终保持张紧状态。所述涂覆机构包括点胶机2、网纹辊3和衬辊4，网纹辊3和衬辊4配合作用使点胶机2中输出的液态聚合物均匀涂覆于薄膜上;通过控制点胶机2的点胶速度，网纹辊3和衬辊4之间的压力，可以调节涂覆的聚合物厚度。
[0026]所述压印机构位于涂覆机构之后，包括模板辊7、压辊6、13，模板辊7外层为待转移的图案;模板辊7逆时针转动，在压辊6的配合下，与下方聚合物紧密接触使聚合物充满图案，在靠近辅助辊8时，残余层聚合物被剥离随薄膜前进，余下正好充满的图案;模板辊7在上方固化区，和压辊13配合与上方薄膜压紧，此时聚合物正好充满图案无残余并在固化机构12的作用下固化成型，随后无残余层的成形聚合物随上方薄膜前进。
[0027]所述聚合物可以采用热固性聚合物材料，也可以采用紫外光刻胶聚合物材料。
[0028]所述固化机构12在采用热固性聚合物材料时为热源;在采用紫外光刻胶聚合物材料时为紫外光源。
[0029]本实用新型的工作流程参见图2;进料辊I输送薄膜至涂覆机构，涂覆机构在其上均匀涂覆液态聚合物;液态聚合物在压印机构与模板辊紧密接触形成图案，随之聚合物分离成两部分，残余聚合物随薄膜继续前进直至被收料辊9回收，另一部分正好完全填充模板辊上的图案;在适宜的时刻，进料辊10输送薄膜至压印机构，模板辊上成形的聚合物和薄膜紧密接触，固化机构12使聚合物固化，随后固化成形聚合物完全粘附在薄膜上，跟随薄膜前进直至被收料辊15接收。
[0030]综上所述，本实用新型提出的一种无残余层的卷对卷纳米压印设备，可以实现连续、高速、廉价、高分辨率的纳米图形转移，更为突出的是本实用新型可以同步祛除压印过程中的残余层，实现无残余层的图案转移。因此，本实用新型不仅提高了纳米压印工艺的生产效率，还大大提高了压印产品的质量。
[0031]以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员的理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可根据上述揭示内容做出变更、修饰或等效，但都将落入本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种无残余层卷对卷纳米压印设备，其特征在于，该纳米压印设备包括: 传输机构，包括两组进料辊/收料辊，其中一组位于另一组的下方;每组进料辊/收料辊上均缠绕有一组待压印薄膜;两组待压印薄膜反向传输;该传输机构用以控制待压印材料沿着特定方向、以特定速度传输； 涂覆机构，位于下方进料辊之后，包括点胶机、网纹辊和衬辊；点胶机位于网纹辊的前上方，向网纹辊输出液态聚合物；网纹辊和衬辊呈上下布置相互挤压，中间通过从进料辊传来的待压印薄膜，二者配合作用使点胶机中输出的待压印液态聚合物均匀涂覆于待压印薄膜上； 压印机构，位于涂覆机构之后，包括一个表层设有待转移的图案的模板辊、至少两个与模板辊的上方和下方压紧的压辊;两组待压印薄膜分别从压辊和模板辊之间穿过，从而将图案压印在位于待压印薄膜上的聚合物材料上； 固化机构，位于压印机构上方，使模板辊上方的聚合物材料固化成形;其中， 位于压印机构的下方的进料辊/收料辊，将待压印液态聚合物物送至压印机构，并携带走残余层聚合物;位于压印机构的上方的进料辊/收料辊，用于接收压印机构上的成形固化聚合物;保证获得的图案无残余层保留。2.如权利要求1所述的无残余层卷对卷纳米压印设备，其特征在于:所述传输机构还包括辅助辊，辅助辊位于每组进料辊和收料辊之间、与模板辊的上方和下方压紧，用于张紧每组待压印薄膜。3.如权利要求1所述的无残余层卷对卷纳米压印设备，其特征在于:所述涂覆机构，点胶机的点胶速度可控，网纹辊与衬辊之间的接触压力可控，以实现对涂覆的聚合物厚度进行操控。4.如权利要求1至3任一项所述的无残余层卷对卷纳米压印设备，其特征在于:所述固化机构为热源，用于热固性聚合物材料的纳米压印。5.如权利要求1至3任一项所述的无残余层卷对卷纳米压印设备，其特征在于:所述固化机构为紫外光源，用于紫外光刻胶聚合物材料的纳米压印。
【文档编号】G03F7/00GK205485275SQ201620273593
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月5日
【发明人】郑晨居, 廖道坤, 占必红, 王春喜, 杨星星, 苏丹
【申请人】武汉大学