一种可制备复杂微结构的纳米压印装置制造方法及图纸

一种可制备复杂微结构的纳米压印装置，首先放卷辊放出衬底，涂胶辊将光刻胶涂在衬底上，将衬底传送到压印装置下方，加热辊将光刻胶加热到玻璃化温度，压印辊一进行压印，然后固化，之后通过刻蚀装置清除残余层，衬底再次回到压印装置下方，再进行加热，旋转盘将压印辊二转至第一次压印后的光刻胶上方，压印辊二进行压印，压印辊二压印完成后,重复以上步骤至压印辊三压印完成后，再将得到的复杂微结构的衬底通过收卷辊收集起来。本实用新型专利技术通过多辊压印制备复杂微结构，能够在较低成本下快速有效的制备复杂微纳结构，方法简单，装置及加工实现成本相对较低，且制备图案精度较高，减少了误差，避免了对衬底上图案和模板损伤及更换模板成本问题。

【技术实现步骤摘要】
一种可制备复杂微结构的纳米压印装置
本技术涉及纳米压印光刻领域，尤其是一种可制备复杂微结构的纳米压印装置。
技术介绍
随着半导体技术的不断发展，人们对电子产品的规格要求也越来越高，在摩尔定律的指引下，大规模IC技术已经进入了纳米时代。其中广泛应用到的技术是光刻，有极紫外光刻、电子束直写、浸入式光刻等，由于光刻技术固有的缺陷，而且成本较高，不适用于大规模电子芯片的批量生产。在下一代的图形转移技术中，x射线曝光、电子束直写和纳米压印占有重要的地位。其中纳米压印技术是在20世纪末期，由普林斯顿大学StephenY.Chou教授提出，其具有产量高，成本低，工艺简单的特点已经被各大高校和研究机构广泛研究。其原理是将印有纳米微结构的模板对衬底上的光刻胶通过机械压印的方式在光刻胶上复刻出与其互补的纳米微结构，然后再对衬底上的纳米图案进行后处理，最终制成具有纳米结构的半导体结构。在纳米技术的推动下，复杂微结构的制备已经成为各大高校的研究热潮，目前复杂纳米微结构广泛应用于生物医学、表面等离子体共振等方面。制备复杂纳米微结构，多采用化学合成技术和纳米球光刻等技术，表面附着物的存在严重阻碍了化学合成技术对于复杂微结构的制备，纳米球光刻则耗时较长。BrandonD.Lucas等人在《NanoimprintLithographyBasedApproachfortheFabricationofLarge-Area，UniformlyOrientedPlasmonicArrays》提出了一种方法，通过平面压平面的方法首先在光刻胶上压出一个栅型结构，其次通过刻蚀去除残留的胶层，然后使掩膜板在水平面上旋转一个角度，该角度大于0度小于90度，加热栅型结构，再在栅型结构上进行一次压印，最后得到了菱形的复杂微结构。BrandonD.Lucas等人通过纳米压印技术制备了复杂微纳图案，但平面压印的效率远低于辊式压印，且BrandonD.Lucas等人所提出的方法需要模板的多次对齐，易产生误差，多次的对齐也会严重的制约微纳结构的制备效率。若制备具有复杂微结构的压印辊进行纳米压印，一则费时费力，二则具有复杂微结构的图案在脱模过程时较为困难，脱模失败将会导致衬底污染，使得压印不准确，严重的将会对压印辊进行损伤。在压印过程中，压印辊的损伤在所难免，但具有复杂微结构的模板损伤后重新制造将会耗费大量的经费与人力。
技术实现思路
为解决复杂微结构的制备问题，本技术提出了一种可制备复杂微结构的纳米压印装置。根据本技术的目的提供一种可制备复杂微结构的纳米压印装置，其特征在于：一种可制备复杂微结构的纳米压印装置包括机架、载物块一、底板、调节装置、涂胶装置、压印装置、衬底、放卷辊、加热辊、支撑辊、收卷辊、伺服电机一、伺服电机二、刻蚀装置，所述机架通过螺钉连接在底板上，放卷辊、加热辊、支撑辊、收卷辊均通过轴承配合在机架上，所述伺服电机一通过螺钉固定在机架上，并且伺服电机一的轴与放卷辊连接，伺服电机二通过螺钉固定在机架上，且伺服电机二的轴与收卷辊连接，涂胶装置通过螺钉固定在机架上，压印装置通过螺钉连接在底板上的载物块一上，调节装置通过螺钉固定在载物块二上，衬底由放卷辊、加热辊、支撑辊、收卷辊支撑，所述刻蚀装置均通过螺钉固定于机架上，载物块一通过螺钉固定在底板上。根据本技术的目的提供一种可制备复杂微结构的纳米压印装置，其特征在于：所述的压印装置包括连接块、机箱、旋转盘、压印辊一、压印辊二、压印辊三，伺服电机三、伺服电机四、伺服电机五、伺服电机六、工作台后盖，其中，压印装置通过螺钉固定在载物块一上，伺服电机三通过螺钉固定于机箱上，压印辊一、压印辊二、压印辊三均通过轴承配合到连接块上，连接块通过轴承连接在机架上，伺服电机四、伺服电机五、伺服电机六均通过螺钉固定在旋转盘上，其中伺服电机四的轴与压印辊一连接，伺服电机五的轴与压印辊二连接，伺服电机六的轴与压印辊三连接，工作台后盖通过螺钉固定在机箱上。根据本技术的目的提供一种可制备复杂微结构的纳米压印装置，其特征在于：所述的压印辊一、压印辊二、压印辊三上分别有微纳结构不同的模板图案，其中压印辊一上的模板一为横向光栅结构，压印辊二上的模板二为纵向光栅结构，压印辊三上的模板三为圆柱结构,所述模板的特征层是模板中的空腔部分。根据本技术的目的提供一种可制备复杂微结构的纳米压印装置，其特征在于：所述的调节装置由滑台外壳，调节辊，滚珠丝杠，滑块，导轨，伺服电机七，载物块二，微调装置，联轴器，所述的载物块二与底板通过螺钉连接，导轨通过螺钉固定于滑台外壳上，滑块套在导轨上，微调装置通过螺钉固定于滑块上，伺服电机七通过螺钉连接在滑台外壳上，调节辊通过轴承配合在微调装置上，滚珠丝杠一端与联轴器连接，另一端与滑台外壳的连接。根据本技术的目的提供一种可制备复杂微结构的纳米压印装置，其特征在于：所述的涂胶装置包括涂胶箱和涂胶辊，其中，涂胶辊与涂胶箱通过轴承配合于涂胶箱上，涂胶箱与机架通过螺钉连接，其中涂胶装置中有光刻胶。根据本技术的目的提供一种可制备复杂微结构的纳米压印装置其特征在于：所述的加热辊，可以调节温度。根据本技术的目的提供一种可制备复杂微结构的纳米压印装置其特征在于：所述的微调装置由固定框、固定块，音圈电机定子、音圈电机动子、连接盘、螺钉一、固定支座、螺钉二、螺钉三、柔性铰链组成，其中音圈电机动子与连接盘固连，连接盘与固定框固连，固定块通过螺钉二固定于固定支座上，固定支座通过螺钉一固定在滑块上，音圈电机定子通过螺钉三与固定支座相连，固定框通过柔性铰链与固定块连接。本技术具有以下明显优点：1．通过多辊压印制备复杂微结构，相较于平面多次压印，减少了对齐所需的时间，减少了对齐和装卸误差，大大的提高了生产效率;2.通过多辊压印制备复杂微结构，可以进行分段压印，避免了复杂微结构脱模时的困难，易对衬底上图案和模板造成损伤的问题;3.通过多辊压印制备复杂微结构，在一块模板损坏时只需更换其中一块模板，相较于更换具有复杂微结构的模板，所需成本大大降低。附图说明图1是一种可制备复杂微结构的纳米压印装置的结构示意图；图2是一种可制备复杂微结构的纳米压印装置的侧视图；图3是一种可制备复杂微结构的纳米压印装置的前视图；图4是压印装置的结构示意图；图5是调节装置的结构示意图；图6是微调装置的结构示意图；图7是微调装置的右视图；图8是整个装置的去掉左侧机架、左侧调节装置、左侧压印装置结构示意图；图9是模板一的结构示意图；图9a是模板二的结构示意图；图9b是模板三的结构示意图；图10是第一次压印的微结构的结构示意图；图10a是刻蚀后的微结构的结构示意图；图10b是第二次压印的微结构的结构示意图；图10c是第三次压印的微结构的结构示意图。附图标记说明:1-压印装置，2-衬底，3-机架，4-底板，5-调节装置，6-伺服电机一，7-收卷辊，8-刻蚀装置，9-加热辊，10-载物块一，11-支撑辊，12-涂胶装置，13-放卷辊，14-伺服电机二，101-伺服电机三，102-压印辊一，10201-模板一，103-连接块，104-压印辊二，10401-模板二，105-伺服电机四，106-工作台后盖，107-旋转盘，108-机箱，109-压印辊三本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可制备复杂微结构的纳米压印装置，其特征在于，所述的一种可制备复杂微结构的纳米压印装置包括机架、载物块一、底板、调节装置、涂胶装置、压印装置、衬底、放卷辊、加热辊、支撑辊、收卷辊、伺服电机一、伺服电机二、刻蚀装置，所述机架通过螺钉连接在底板上，放卷辊、加热辊、支撑辊、收卷辊均通过轴承配合在机架上，所述伺服电机一通过螺钉固定在机架上，并且伺服电机一的轴与放卷辊连接，伺服电机二通过螺钉固定在机架上，且伺服电机二的轴与收卷辊连接，涂胶装置通过螺钉固定在机架上，压印装置通过螺钉连接在底板上的载物块一上，调节装置通过螺钉固定在载物块二上，衬底由放卷辊、加热辊、支撑辊、收卷辊支撑，所述刻蚀装置均通过螺钉固定于机架上，载物块一通过螺钉固定在底板上。

【技术特征摘要】
1.一种可制备复杂微结构的纳米压印装置，其特征在于，所述的一种可制备复杂微结构的纳米压印装置包括机架、载物块一、底板、调节装置、涂胶装置、压印装置、衬底、放卷辊、加热辊、支撑辊、收卷辊、伺服电机一、伺服电机二、刻蚀装置，所述机架通过螺钉连接在底板上，放卷辊、加热辊、支撑辊、收卷辊均通过轴承配合在机架上，所述伺服电机一通过螺钉固定在机架上，并且伺服电机一的轴与放卷辊连接，伺服电机二通过螺钉固定在机架上，且伺服电机二的轴与收卷辊连接，涂胶装置通过螺钉固定在机架上，压印装置通过螺钉连接在底板上的载物块一上，调节装置通过螺钉固定在载物块二上，衬底由放卷辊、加热辊、支撑辊、收卷辊支撑，所述刻蚀装置均通过螺钉固定于机架上，载物块一通过螺钉固定在底板上。2.根据权利要求1中所述的一种可制备复杂微结构的纳米压印装置，其特征在于，所述的压印装置包括连接块、机箱、旋转盘、压印辊一、压印辊二、压印辊三，伺服电机三、伺服电机四、伺服电机五、伺服电机六、工作台后盖，其中，压印装置通过螺钉固定在载物块一上，伺服电机三通过螺钉固定于机箱上，压印辊一、压印辊二、压印辊三均通过轴承配合到连接块上，连接块通过轴承连接在机架上，伺服电机四、伺服电机五、伺服电机六均通过螺钉固定在旋转盘上，其中伺服电机四的轴与压印辊一连接，伺服电机五的轴与压印辊二连接，伺服电机六的轴与压印辊三连接，工作台后盖通过螺钉固定在机箱上。3.根据权利要求2中所述的一种可制备复杂微结构的纳米压印装置，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷岩，周岩，郑恭承，郑艳苹，张群，李景鹏，戴得恩，易正发，冯开拓，王点正，张哲名，苍新宇，徐梓苏，付斌，张晋，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：新型
国别省市：吉林,22