一种制备分级微结构的纳米压印装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种制备分级微结构的纳米压印装置，包括放卷辊、衬底、张紧辊、处理腔、支撑辊一、支撑辊二、支撑辊三、调节装置一、可调换式涂胶装置、红外线加热装置、调节装置二、换辊装置、背辊、刻蚀腔、导向辊和收卷辊，其中，放卷辊与收卷辊对衬底进行放卷和收卷，所有支撑辊及背辊进行支撑，调节装置一和调节装置二分别对可调换式涂胶装置及换辊装置进行调节，处理腔和刻蚀腔分别对衬底进行处理与刻蚀，红外线加热装置对光刻胶加热，导向辊对衬底进行导向，换辊装置进行压印辊的调换，共同协作完成压印流程。本实用新型专利技术解决了制备分级微结构需要多次模板对齐所需时间较长和对齐时易产生误差的问题，可以准确而又快速高效的制备分级微结构。

【技术实现步骤摘要】
一种制备分级微结构的纳米压印装置
本技术涉及纳米压印领域，尤指一种制备分级微结构的纳米压印装置。
技术介绍
纳米压印技术由华裔科学家周郁于1995提出，能够快速而又低成本的制造微纳图案，具有很大的市场前景。其中辊对辊纳米压印技术因其能够连续而又快速的制作大面积微纳图案，广泛为人们所研究。但由于纳米压印本身的固有限制，在进行高深宽比图案时压印时，应力过大易导致图案的破坏，因此，常规纳米压印难以进行分级微结构的制备。目前多采用光刻与刻蚀的方法来制备分级微结构，费时费力。《Fabricationof3Dnano-structuresusingreverseimprintlithography》（Kang-SooHan等人）、《DirectPatterningofRobustOne-Dimensional,Two-Dimensional,andThree-DimensionalCrystallineMetalOxideNanostructuresUsingImprintLithographyandNanoparticleDispersionInks》（RohitKothari在等人）均提及了制备三维微结构的方法，通过涂抹类似平坦层的方法以制备多层次的栅型微结构，但大多需要模板的旋转并对齐，而每次对模板进行旋转都需要再次进行模板与衬底的精准对齐，费时费力。在制备分级微结构的过程中，对齐显得更为重要，但也将更为耗时耗力，《Fabricationoffillablemicroparticlesandothercomplex3Dmicrostructures》（KevinJ.McHugh等人）在制备复杂微结构的过程中使用了掩模对准器来制备复杂的三维微结构。每次对模板进行调换都需要再次进行模板与衬底的精准对齐。因为如果发生错位将导致第二层微结构难以构筑到已经压印完毕的微结构上，从而导致压印失败，难以制备分级微结构。但频繁的精准对齐所需时间较长，且对齐期间易产生误差，难以准确而又快速高效的制备分级微结构，严重的制约的其发展。对于大面积的连续压印来说，对准则是动态的，这种动态对准的难度将比静态的难度高得多，所耗费的时间也相对较长，误差也更大，精度难以达到50μm以下。
技术实现思路
本技术目的是为了解决制备分级微结构需要多次的模板对齐，模板对齐所需时间较长和对齐期间易所产生的误差，难以准确而又快速高效的制备分级微结构的问题，提供一种制备分级微结构的纳米压印装置。根据本技术的目的提出一种制备分级微结构的纳米压印装置，其特征在于，包括：放卷辊，所述的放卷辊由伺服电机进行控制，衬底包裹在放卷辊上，能够在放卷辊的带动下进行运动；张紧辊，所述的张紧辊用于控制衬底的张紧程度；支撑辊一、支撑辊二、支撑辊三，所述的支撑辊一、支撑辊二、支撑辊三用于对衬底进行支撑；处理腔，所述的处理腔置于可调换式涂胶装置和放卷辊之间，用于将涂有平坦层的衬底平坦化；可调换式涂胶装置，所述的可调换式涂胶装置固定在调节装置一上，可以用于在衬底上涂抹光刻胶和平坦层；调节装置一，所述的调节装置一用于调节可调换式涂胶装置的高度以便于可调换式涂胶装置对涂胶装置一和涂胶装置二的相互调换，并使得涂胶装置可以涂抹指定的的胶层厚度；红外线加热装置，所述的红外线加热装置用于将光刻胶加热至玻璃化温度；换辊装置，所述的换辊装置固定于调节装置二上，可以用于在衬底的胶层上压印出不同形状的微纳图案；调节装置二，所述的调节装置二用于调节换辊装置的高度以便于换辊装置进行换辊，并可以使得压印辊下压指定的位移以施加相应的压印力；背辊，所述的背辊用于对压印部分的衬底及压印辊进行支撑；刻蚀腔，所述的刻蚀腔用于对压印完毕的图案进行刻蚀，取出残余胶层；导向辊，所述的导向辊用于对衬底进行导向；收卷辊，所述的收卷辊通过同步齿形带与放卷辊相连，衬底包裹在放卷辊上，收卷辊与放卷辊始终保持同步运动，使得衬底平稳运动。根据本技术的目的提出的一种制备分级微结构的纳米压印装置，其特征在于，所述的可调换式涂胶装置包括：涂胶装置一、涂胶装置二和转盘，其中，转盘与伺服电机相连，通过控制伺服电机使得转盘旋转180°进行涂胶装置的调换，涂胶装置一和涂胶装置二通过轴承固定于转盘上，在圆盘旋转时始终保持水平。根据本技术的目的提出的一种制备分级微结构的纳米压印装置，其特征在于，所述的涂胶装置一中储放有光刻胶。根据本技术的目的提出的一种制备分级微结构的纳米压印装置，其特征在于，所述的涂胶装置一中储放有平坦层材料，所述的平坦层材料为PVA。根据本技术的目的提出的一种制备分级微结构的纳米压印装置，其特征在于，所述的换辊装置包括：压印辊一、压印辊二、压印辊三和支撑架，其中，支撑架与伺服电机相连，通过控制伺服电机使得支撑架旋转120°可进行压印辊的换辊，压印辊一、压印辊二、压印辊三通过轴承固定于支撑架上，并作为主动辊，由伺服电机控制其转动，压印辊一、压印辊二、压印辊三始终保持同步转动。根据本技术的目的提出的一种制备分级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、压印辊三在初始装配时便已对齐完毕，且压印辊一、压印辊二、压印辊三上的图案阵列角度相同，且压印辊在支撑架上不产生相对滑动。根据本技术的目的提出的一种制备分级微结构的纳米压印装置，其特征在于，所述的调节装置由高精度一维电控位移平台构成。附图说明图1是本技术的一种制备分级微结构的纳米压印装置的装置示意图；图2a是本技术的一种制备分级微结构的纳米压印装置的工艺步骤示意图；图2b是本技术的一种制备分级微结构的纳米压印装置的工艺步骤示意图；图2c是本技术的一种制备分级微结构的纳米压印装置的工艺步骤示意图；图2d是本技术的一种制备分级微结构的纳米压印装置的工艺步骤示意图；图2e是本技术的一种制备分级微结构的纳米压印装置的工艺步骤示意图；图2f是本技术的一种制备分级微结构的纳米压印装置的工艺步骤示意图；图2g是本技术的一种制备分级微结构的纳米压印装置的工艺步骤示意图；图2h是本技术的一种制备分级微结构的纳米压印装置的工艺步骤示意图；图2i是本技术的一种制备分级微结构的纳米压印装置的工艺步骤示意图；图2j是本技术的一种制备分级微结构的纳米压印装置的工艺步骤示意图；图2k是本技术的一种制备分级微结构的纳米压印装置的工艺步骤示意图；图2l是本技术的一种制备分级微结构的纳米压印装置的工艺步骤示意图；图2m是本技术的一种制备分级微结构的纳米压印装置的工艺步骤示意图；图2n是本技术的一种制备分级微结构的纳米压印装置的工艺步骤示意图；图2o是本技术的一种制备分级微结构的纳米压印装置的工艺步骤示意图。附图标记说明：1-放卷辊，2-衬底，3-张紧辊，4-支撑辊一，5-处理腔，6-可调换式涂胶装置，7-调节装置一，8-支撑辊二，9-红外线加热装置，10-调节装置二，11-换辊装置，12-背辊，13-刻蚀腔，14-支撑辊三，15-导向辊，16-收卷辊，601-涂胶装置一，602-涂胶装置二，603-转盘，1101-压印辊一，1102-压印辊二，1103-压印辊三，1104-支撑架，60101-光刻胶，60本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备分级微结构的纳米压印装置，其特征在于，包括：放卷辊，所述的放卷辊由伺服电机进行控制，衬底包裹在放卷辊上，能够在放卷辊的带动下进行运动；张紧辊，所述的张紧辊用于控制衬底的张紧程度；支撑辊一、支撑辊二、支撑辊三，所述的支撑辊一、支撑辊二、支撑辊三用于对衬底进行支撑；处理腔，所述的处理腔置于可调换式涂胶装置和放卷辊之间，用于将涂有平坦层的衬底平坦化；可调换式涂胶装置，所述的可调换式涂胶装置固定在调节装置一上，可以用于在衬底上涂抹光刻胶和平坦层；调节装置一，所述的调节装置一用于调节可调换式涂胶装置的高度以便于可调换式涂胶装置对涂胶装置一和涂胶装置二的相互调换，并使得涂胶装置可以涂抹指定的胶层厚度；红外线加热装置，所述的红外线加热装置用于将光刻胶加热至玻璃化温度；换辊装置，所述的换辊装置固定于调节装置二上，可以用于在衬底的胶层上压印出不同形状的微纳图案；调节装置二，所述的调节装置二用于调节换辊装置的高度以便于换辊装置进行换辊，并可以使得压印辊下压指定的位移以施加相应的压印力；背辊，所述的背辊用于对压印部分的衬底及压印辊进行支撑；刻蚀腔，所述的刻蚀腔用于对压印完毕的图案进行刻蚀，取出残余胶层；导向辊，所述的导向辊用于对衬底进行导向；收卷辊，所述的收卷辊通过同步齿形带与放卷辊相连，衬底包裹在放卷辊上，收卷辊与放卷辊始终保持同步运动，使得衬底平稳运动。...

【技术特征摘要】
1.一种制备分级微结构的纳米压印装置，其特征在于，包括：放卷辊，所述的放卷辊由伺服电机进行控制，衬底包裹在放卷辊上，能够在放卷辊的带动下进行运动；张紧辊，所述的张紧辊用于控制衬底的张紧程度；支撑辊一、支撑辊二、支撑辊三，所述的支撑辊一、支撑辊二、支撑辊三用于对衬底进行支撑；处理腔，所述的处理腔置于可调换式涂胶装置和放卷辊之间，用于将涂有平坦层的衬底平坦化；可调换式涂胶装置，所述的可调换式涂胶装置固定在调节装置一上，可以用于在衬底上涂抹光刻胶和平坦层；调节装置一，所述的调节装置一用于调节可调换式涂胶装置的高度以便于可调换式涂胶装置对涂胶装置一和涂胶装置二的相互调换，并使得涂胶装置可以涂抹指定的胶层厚度；红外线加热装置，所述的红外线加热装置用于将光刻胶加热至玻璃化温度；换辊装置，所述的换辊装置固定于调节装置二上，可以用于在衬底的胶层上压印出不同形状的微纳图案；调节装置二，所述的调节装置二用于调节换辊装置的高度以便于换辊装置进行换辊，并可以使得压印辊下压指定的位移以施加相应的压印力；背辊，所述的背辊用于对压印部分的衬底及压印辊进行支撑；刻蚀腔，所述的刻蚀腔用于对压印完毕的图案进行刻蚀，取出残余胶层；导向辊，所述的导向辊用于对衬底进行导向；收卷辊，所述的收卷辊通过同步齿形带与放卷辊相连，衬底包裹在放卷辊上，收卷辊与放卷辊始终保持同步运动，使得衬底平稳运动。2.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷岩，周岩，李景鹏，董青青，张群，郑恭承，王点正，易正发，戴得恩，冯开拓，田旭，曹东旭，郭海龙，贾申，刘阳，孙彦东，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：新型
国别省市：吉林,22