滚对平面光刻压印中紫外灯光源结构制造技术

本发明专利技术公开了一种滚对平面光刻压印中紫外灯光源结构，包括紫外灯光源和能够控制光源光照强度变化的控制电路，紫外灯光源包括抛物面型灯罩、紫外灯管和凸透镜柱，紫外灯管安装在所述灯罩的抛物线焦点上，凸透镜柱安装在抛物面的开口处，凸透镜柱的一个焦点在滚对平面式光刻压印的加工区域上，也就是凸透镜柱的焦点位于滚筒模具表面和衬底的切线上；紫外灯光源与滚筒模具的芯轴之间，保持位置不变；控制电路包括固定安装于滚筒模具一侧端面芯轴上的感应线圈探头，且滚筒模具端面上均匀且磁极极性交替变化地安装有多个能与感应线圈探头对应的永磁体，感应线圈探头经放大电路和整流电路与紫外灯管相连形成一闭合回路。

The structure of ultraviolet light source in roll pair lithography embossing

The invention discloses a roll of UV light source structure plane lithography imprint, including ultraviolet light source and a light source control circuit can control the change of light intensity, UV light source including parabolic lamp, ultraviolet lamp and convex lens column, UV lamp installed in the lamp cover of the parabolic focus on the convex column is arranged on the opening of dish, a convex lens focus column in hobbing machining area of the planar lithography imprint, is also the focus of the tangent convex lens column in roller mold surface and the substrate; the mandrel of UV light source and the drum of the mould, maintain the same position; the control circuit comprises an induction coil probe is fixed on one side end of the mandrel roller mold, and mold on the surface of uniform and drum pole alternating polarity are arranged a plurality of induction coils and the corresponding probe The permanent magnet, the induction coil probe is connected with the ultraviolet lamp tube through the amplifying circuit and the rectifying circuit to form a closed loop.

【技术实现步骤摘要】
滚对平面光刻压印中紫外灯光源结构
本专利技术属于微纳米制造技术，尤其是一种滚对平面光刻压印中紫外灯光源结构。
技术介绍
目前，在光刻压印技术中，不断需要减小光刻图案中的特征尺寸，以便提高在给定衬底区域内特征的密度，由于对更高几何特征密度要求的不断增长已经促进了浸没光刻和极紫外光刻技术的发展。但是它们的价格都相当昂贵。光刻压印是能够廉价获得更小几何特征的一种重要途径，它通常涉及将压印模板上的几何图案转印到衬底上。该技术的优点是特征的分辨率不受辐射源的发射波长或投影系统的孔径大小限制，其分辨率主要受限于压印模板上的特征图案的密度。平面对平面式和滚对平面式光刻压印是实现微纳米几何图案转移的两种技术，而滚对平面技术能大大提高光刻压印的效率，它通常将紫外光线可固化的压印液体介质（例如紫外线可固化的光致抗蚀剂）平铺在滚压印衬底上，然后将带有特征图案表面的辊压印模具滚过带有可压印液体介质的衬底，使得模具的图案化表面与液体介质依次接触，再把辊压印模具表面上的结构特征留在衬底上，之后再经过紫外光的照射，被压印介质就会发生固化，最后可得到自支撑的图案层。对于紫外光源的要求是：当辊压印模具滚过衬底时，紫外光源要能固化辊压印模具正在滚过的带有特征图案的压印液体介质，并且不能影响还未图形化的工作介质。目前的紫外光源由于设计结构不同，难以实现上述要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种滚对平面光刻压印中紫外灯光源结构，该光源能将紫外光聚焦在光刻压印的透明模具表面上，提高光源的利用效率；还能根据光刻压印机的工作速度，自动调整光源的光强，具有成型精度高，成型特征稳定。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种滚对平面光刻压印中紫外灯光源结构，包括紫外灯光源和能够控制所述光源光照强度变化的控制电路，所述紫外灯光源包括抛物面型灯罩、紫外灯管和凸透镜柱，所述紫外灯管安装在所述灯罩的抛物线焦点上，经过抛物面型灯罩的反射作用，就会形成一束平行光柱，凸透镜柱安装在抛物面的开口处，平行光柱经过凸透镜柱的折射作用后在其焦点处汇聚成一条直线，凸透镜柱的一个焦点在滚对平面式光刻压印的加工区域上，也就是凸透镜柱的焦点位于滚筒模具表面和衬底的切线上；所述紫外灯光源与滚筒模具的芯轴之间在辊压印模具绕芯轴旋转时，保持位置不变；所述控制电路包括固定安装于滚筒模具一端芯轴上的感应线圈探头，且前述滚筒模具端面上均匀且磁极极性交替变化地安装有多个能与感应线圈探头相对的永磁体，感应线圈探头经放大电路和整流电路与紫外灯管相连形成一闭合回路；感应电动势是由随滚筒模具同步转动的永磁体和固定不动的感应线圈探头切割磁力线产生的，当滚对平面光刻压印的滚筒转动时，线圈的闭合回路中就会产生感应电流，此电流的有效值与滚筒模具转速有关，转速越大有效值就越大，反之就越低；这样就能使得紫外灯光源的光照强度随滚筒模具的转速改变而改变，滚筒模具的转速越大光照强度就就会越强。一种滚对平面光刻压印中紫外灯光源结构，包括紫外灯光源和能够控制所述光源光照强度变化的控制电路，所述紫外灯光源包括抛物面型灯罩、紫外灯管和凸透镜柱，所述凸透镜柱的一个焦点与抛物线型灯罩共焦点，紫外光灯管安装于该共焦点上，经过抛物面型灯罩的反射作用，就会形成一束平行光柱，凸透镜柱安装在抛物面的开口处，平行光柱经过凸透镜柱的折射作用后在凸透镜柱的另一个焦点处汇聚成一条直线，该直线与滚筒模具圆柱表面和衬底平面的切线重合；所述紫外灯光源与滚筒模具的芯轴之间在辊压印模具绕芯轴旋转时，保持位置不变；所述控制电路包括固定安装于滚筒模具一端面的芯轴上的感应线圈探头，且前述滚筒模具端面上均匀安装有多个磁极极性交替变化且能与感应线圈探头对应的永磁体，感应线圈探头经放大电路和整流电路与紫外灯管相连形成一闭合回路；感应电动势是由随滚筒模具同步转动的永磁体和固定不动的感应线圈探头切割磁力线产生的，当滚对平面光刻压印的滚筒转动时，线圈的闭合回路中就会产生感应电流，此电流的有效值与滚筒模具转速有关，转速越大有效值就越大，反之就越低；这样就能使得紫外灯光源的光照强度随滚筒模具的转速改变而改变，滚筒模具的转速越大光照强度就就会越强。所述抛物面型灯罩开口的大小小于2倍滚筒模具内部半径。所述感应线圈探头中心正对永磁体。所述线圈探头的端面与永磁体相距1-2mm。所述放大电路是晶体管放大器，其输入端与感应线圈探头的输出端相连，晶体管放大器与整流电路相接，经整流后的电信号直接输入到紫外灯管中，实现紫外灯光源的光强随滚对平面光刻压印的滚筒模具转速的变化而变化，完成光源的光强随滚压印的速度自动调节功能。本专利技术中，将紫外灯管放置在抛物线型灯罩焦点的位置上，经过抛物面型灯罩的反射作用，就会形成一束平行光柱。在抛物面型灯罩的出口处加装凸透镜柱，这样平行光柱经过凸透镜柱的折射作用后就会在其焦点处汇聚成一条直线。汇聚成直线的光能依次扫过带有辊压印模具图案特征的工作液体，使其固化，同时非加工区的工作液体不会受到任何影响。此种灯的设计不仅能满足滚对平面光刻压印中光源的要求，由于紫外光经过反射和凸透镜柱折射交汇使得紫外光源的光能利用率大大提高。将紫外光灯管同时放在抛物面型灯罩和凸透镜柱的一个焦点上，而凸透镜柱的另一个焦点应在滚对平面式光刻压印的工作界面（即辊压印模具与工作介质的压印成型区），其紫外灯光源能量利用率就会更高。精确地讲，实际应用时，还应考虑石英滚筒、粘结层和滚印模具对光的折射作用，对整个光源位置加以微调（这种微调对本领域技术人员来说是公知常识，在此不再赘述），确保光源输出的光线在滚对平面式光刻压印的加工区域上，而且凸透镜柱的一个焦点与抛物线型灯罩要共焦点，这样光源的光能利用效率会更高。抛物面型灯罩开口的大小D要根据滚筒内径、凸透镜柱和紫外灯管的大小而定（这里确定抛物面型灯罩开口的大小D对本领域技术人员来说是常识，不需要创造性劳动，在此不再赘述），一般D<2R(R是石英滚筒内部半径)，抛物线焦点f的选择要能够使得紫外灯管放在抛物面型灯罩的焦点线上。由开口D、抛物线焦点f和凸透镜柱尺寸以及其焦距长短来确定抛物面型灯罩的具体形状和尺寸（物面型灯罩的具体形状和尺寸的确定对于本领域技术人员来说是常规设计，不需要额外付出创造性劳动，在此不再赘述）。紫外光线要正好照射在石英滚筒正在滚压印的紫外可固化的液体上，不能照射在还未滚压印的工作介质上，正常情况下经凸透镜柱折射汇聚成的紫外光在衬底上留下的面积越小越好，所以凸透镜柱焦距的长短基本等于凸透镜柱到衬底的距离（同时要考虑到石英滚筒、粘结层和滚印模具对光的折射作用，这些因素的考虑是对本领域技术人员来说是常规技术，在此不再赘述），这样使得紫外光经过凸透镜柱折射在焦点处形成的直线正好落在衬底平面上。这样能够保证在滚压印的第一时间紫外光能第一时间照射在要固化的液体介质上，当滚筒完成滚压印后就能尽快的形成可自支撑的图案层。紫外光源放在辊压印模具内，即置于石英滚筒的内部。紫外光线能够透过石英滚筒照射到衬底上，滚印模具材质和粘结层也应该是透光材料，在辊压印模具绕芯轴旋转时，紫外光源位置相对于芯轴轴心线不发生相对运动，这样就能使得石英滚筒在滚压印过程中紫外光源始终能照射到模具正在滚压印的工作介质上，而不影响未滚压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滚对平面光刻压印中紫外灯光源结构，其特征是，包括紫外灯光源和能够控制所述光源光照强度变化的控制电路，所述紫外灯光源包括抛物面型灯罩、紫外灯管和凸透镜柱，所述紫外灯管安装在所述灯罩的抛物线焦点上，经过抛物面型灯罩的反射作用，就会形成一束平行光柱，凸透镜柱安装在抛物面的开口处，平行光柱经过凸透镜柱的折射作用后在其焦点处汇聚成一条直线，凸透镜柱的一个焦点在滚对平面式光刻压印的加工区域上，也就是凸透镜柱的焦点位于滚筒模具表面和衬底的切线上；凸透镜柱焦距基本等于凸透镜柱到衬底的距离，使得紫外光经过凸透镜柱折射在焦点处形成的直线正好落在衬底平面上；抛物线焦点f的选择要能够使得紫外灯管放在抛物面型灯罩的焦线上；所述紫外灯光源放在辊压印模具内，置于滚筒的内部，所述紫外灯光源与滚筒模具的芯轴之间在辊压印模具绕芯轴旋转时，保持位置不变；所述控制电路包括固定安装于滚筒模具一侧端面芯轴上的感应线圈探头，且前述滚筒模具端面上均匀且磁极极性交替变化地安装有多个能与感应线圈探头对应的永磁体，感应线圈探头经放大电路和整流电路与紫外灯管相连形成一闭合回路；感应电动势是由随滚筒模具同步转动的永磁体和固定不动的感应线圈探头切割磁力线产生的，当滚对平面光刻压印的滚筒转动时，线圈的闭合回路中就会产生感应电流，此电流的有效值与滚筒模具转速有关，转速越大有效值就越大，反之就越低；这样就能使得紫外灯光源的光照强度随滚筒模具的转速改变而改变，滚筒模具的转速越大光照强度就会越强；所述放大电路是晶体管放大器，其输入端与感应线圈探头的输出端相连，晶体管放大器与整流电路相接，经整流后的电信号直接输入到紫外灯管中，实现紫外灯光源的光强随滚对平面光刻压印的滚筒模具转速的变化而变化，完成光源的光强随滚压印的速度自动调节功能。...

【技术特征摘要】
1.一种滚对平面光刻压印中紫外灯光源结构，其特征是，包括紫外灯光源和能够控制所述光源光照强度变化的控制电路，所述紫外灯光源包括抛物面型灯罩、紫外灯管和凸透镜柱，所述紫外灯管安装在所述灯罩的抛物线焦点上，经过抛物面型灯罩的反射作用，就会形成一束平行光柱，凸透镜柱安装在抛物面的开口处，平行光柱经过凸透镜柱的折射作用后在其焦点处汇聚成一条直线，凸透镜柱的一个焦点在滚对平面式光刻压印的加工区域上，也就是凸透镜柱的焦点位于滚筒模具表面和衬底的切线上；凸透镜柱焦距基本等于凸透镜柱到衬底的距离，使得紫外光经过凸透镜柱折射在焦点处形成的直线正好落在衬底平面上；抛物线焦点f的选择要能够使得紫外灯管放在抛物面型灯罩的焦线上；所述紫外灯光源放在辊压印模具内，置于滚筒的内部，所述紫外灯光源与滚筒模具的芯轴之间在辊压印模具绕芯轴旋转时，保持位置不变；所述控制电路包括固定安装于滚筒模具一侧端面芯轴上的感应线圈探头，且前述滚筒模具端面上均匀且磁极极性交替变化地安装有多个能与感应线圈探头对应的永磁体，感应线圈探头经放大电路和整流电路与紫外灯管相连形成一闭合回路；感...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁森，王东山，李雪，张术国，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37