一种在球面基底上实施软光刻技术的装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种在球面基底上实施软光刻技术的装置及其使用方法，涉及微细加工领域，包括：固定支架、固定悬梁、主腔体、主腔体高度调节部、气压表、充气接头。使用时，将PDMS软模板有微纳结构的一面朝外固定好，通过控制主腔体内气压的大小和主腔体的固定高度，使PDMS软模板与涂有固化胶的球面基底实现紧密接触，然后通过加热板固化胶体，待胶体固化后将球面基底与PDMS软模板分离，此时便在球面基底上制得微纳结构。本发明专利技术装置易于加工，操作方便，使用方法简单，能够满足在不同口径、不同曲率半径球面基底上实施软光刻技术的要求。

A device for soft lithography on spherical substrate and its application method

The invention discloses a device for implementing soft lithography technology on a spherical substrate and its application method, which relates to the field of micro-processing, including a fixed bracket, a fixed suspension beam, a main cavity, a height adjustment part of the main cavity, a barometer and an inflatable joint. When used, one side of the PDMS soft template with micro-nano structure is fixed outwards. By controlling the pressure in the main cavity and the fixed height of the main cavity, the PDMS soft template can be closely contacted with the spherical substrate coated with curing adhesive. Then the colloid is cured by heating plate. After the colloid is cured, the spherical substrate is separated from the PDMS soft template, and the micro-nano structure is prepared on the spherical substrate. \u3002 The device is easy to process, easy to operate and simple to use, and can meet the requirements of soft lithography technology on spherical substrates with different apertures and curvature radii.

【技术实现步骤摘要】
一种在球面基底上实施软光刻技术的装置及其使用方法
本专利技术涉及微细加工领域，具体涉及一种在球面基底上实施软光刻技术的装置及其使用方法。
技术介绍
软光刻技术是由哈佛大学的Whitesides.M.G研究小组在上个世纪九十年代提出的，它是一系列使用带有图案结构的弹性体作为印章或模板的微加工方法的总称。该研究小组提出了包括微接触压印，复制成型，微传递成型，毛细管微成型，溶剂辅助微成型以及相移光刻等技术，后来其他研究小组提出了包括铸塑成型技术，压花技术，以及喷射成型技术，贴花转印光刻技术等等，所有这些方法共同组成了软光刻技术。与传统光刻技术相比，软光刻技术具有许多优点。第一，软光刻技术不需要昂贵的光刻设备支持，能够极大的降低制作成本。这是因为实施软光刻技术的先决条件仅仅是一块具有微纳结构的弹性模板，一旦操作者拥有了一块具有微纳结构的母板，便可以简便地制作出这样的弹性模板（典型的材料为PDMS）。通常，软光刻母板可以通过自行制作或者购买的方法获得。第二，软光刻技术非常容易学习和操作，大多数人在第一次接触时就能够掌握。第三，软光刻技术的具有较高的分辨率，目前至少可以实现30nm纳米结构的制备。第四，软光刻技术可以用于制作球面基底（如光学镜头）上的微纳结构，这是由于软光刻技术采用的是弹性模板，本身具有很好的柔韧性，能够较为容易地与基底发生紧密接触，从而实现微纳结构的制作。然而，在实验中我们发现，将软光刻技术用于球面基底上微纳结构的制备时总会出现PDMS软模板与基底接触不紧密、产生大面积气泡、甚至软模板与基底分离的情况，最终导致在球面基底上实施软光刻技术失败。专利技术内容本专利技术是为了克服利用软光刻技术在球面基底上制备微纳结构时存在的接触不紧密、有气泡出现、PDMS软模板从基底脱落等实际问题，本专利技术提供一种在球面基底上实施软光刻技术的装置及其使用方法。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种在球面基底上实施软光刻技术的装置，包括：固定支架、固定悬梁、主腔体、主腔体高度调节部、气压表、充气接头；所述主腔体上连接气压表和充气接头；所述主腔体是由PDMS软模板承载部和PDMS软模板固定部两部分组成；所述主腔体通过背面紧固螺丝与固定悬梁连接；所述主腔体正面开有圆柱形空腔。所述主腔体能从固定支架上取下来，也能从固定悬梁上取下来；所述主腔体正面的圆柱形空腔直径大小可以根据球面基底的直径大小确定。所述PDMS软模板承载部和PDMS软模板固定部两部分使用紧固螺丝固定；所述PDMS软模板承载部上有一圈起密封作用的凸台。一种在球面基底上实施软光刻技术的装置的使用方法，包括如下步骤：步骤1：将主腔体取下，正面朝上放置，将具有微纳结构的PDMS软模板置于PDMS软模板承载部和PDMS软模板固定部之间，拧紧固定螺丝，其中PDMS软模板上有微纳结构的一面朝外；步骤2：将固定好PDMS软模板的主腔体装到固定支架上，并让主腔体正面朝下，充气接头外接充气装置，用来控制充气气压大小；步骤3：在球面基底上旋途或喷涂能够热固化的胶体后置于未启动的加热板上，将加热板放在主腔体正下方；步骤4：如果是在凹形球面基底上实施软光刻技术，则需加大充气气压，使PDMS软模板凸起，调整球面基底的位置、主腔体高度和充气压力大小，使球面基底与凸起的PDMS软模板紧密接触；如果是在凸形球面基底上实施软光刻技术，则需要施加一个较小的气压，保持PDMS软模板受到一个气体推力但并不凸起，调整主腔体高度使凸形基底和PDMS软模板紧密压在一起，此时凸形基底的凸起部分会将PDMS软模板顶到主腔体内；步骤5：球面基底与PDMS软模板紧密接触后，保持现状，启动加热板加热，等待胶体固化后将球面基底与PDMS软模板分离，此时便在球面基底上制得微纳结构。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术新颖之处在于设计了一种在球面基底上实施软光刻技术的装置及其使用方法，其PDMS软模板固定槽的口径可以根据所需球面基底的直径自行设计调整，灵活方便。主体空腔内的气体压强也可以根据实际需要进行准确控制，满足在不同曲率半径的球面基底上实施软光刻技术的需要。该装置易于加工，操作方便，使用方法简单不需要昂贵的附加设备，可以节约使用成本，具有高效、经济、简单、易用等特点。附图说明图1是本专利技术一种在球面基底上实施软光刻技术的装置结构示意图。图2是本专利技术PDMS软模板承载部结构示意图。图3是本专利技术PDMS软模板固定部结构示意图。图4是本专利技术主体腔上连接了气压表和充气接头后的结构示意图。图中：1、固定支架，2、固定悬梁，3、主腔体，4、主腔体高度调节部，5、气压表，6、充气接头，7、PDMS软模板承载部，8、PDMS软模板固定部，9、凸台，10、正面紧固螺丝，11、背面紧固螺丝。具体实施方式如图1所示，一种在球面基底上实施软光刻技术的装置，包括固定支架1、固定悬梁2、主腔体3、主腔体高度调节部4、气压表5、充气接头6；所述主腔体3上连接气压表5和充气接头6；所述主腔体3是由PDMS软模板承载部7和PDMS软模板固定部8两部分组成；所述主腔体3通过背面紧固螺丝11与固定悬梁2连接；所述主腔体3正面开有圆柱形空腔。所述主腔体3能从固定支架1上取下来，也能从固定悬梁2上取下来；所述主腔体3正面的圆柱形空腔直径大小可以根据球面基底的直径大小确定。所述PDMS软模板承载部7和PDMS软模板固定部8两部分使用正面紧固螺丝10固定；所述PDMS软模板承载部7上有一圈起密封作用的凸台9。本专利技术还提供了一种在球面基底上实施软光刻技术的装置的使用方法，包括如下步骤：步骤1：将主腔体取下，正面朝上放置，将具有微纳结构的PDMS软模板置于PDMS软模板承载部和PDMS软模板固定部之间，拧紧固定螺丝，其中PDMS软模板上有微纳结构的一面朝外；步骤2：将固定好PDMS软模板的主腔体装到固定支架上，并让主腔体正面朝下，充气接头外接充气装置，用来控制充气气压大小；步骤3：在球面基底上旋途或喷涂能够热固化的胶体后置于未启动的加热板上，将加热板放在主腔体正下方；步骤4：如果是在凹形球面基底上实施软光刻技术，则需加大充气气压，使PDMS软模板凸起，调整球面基底的位置、主腔体高度和充气压力大小，使球面基底与凸起的PDMS软模板紧密接触；如果是在凸形球面基底上实施软光刻技术，则需要施加一个较小的气压，保持PDMS软模板受到一个气体推力但并不凸起，调整主腔体高度使凸形基底和PDMS软模板紧密压在一起，此时凸形基底的凸起部分会将PDMS软模板顶到主腔体内；步骤5：球面基底与PDMS软模板紧密接触后，保持现状，启动加热板加热，等待胶体固化后将球面基底与PDMS软模板分离，此时便在球面基底上制得微纳结构。以上所述仅是本专利技术的实施方式，应当指出，对于本
的技术人员，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干改进，例如改变装置各部分的形状或材质，改变控制气压的方式，改变各部分的固定方式，这些改进也应视为本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在球面基底上实施软光刻技术的装置，其特征在于，包括：固定支架（1）、固定悬梁（2）、主腔体（3）、主腔体高度调节部（4）、气压表（5）、充气接头（6）；所述主腔体（3）上连接气压表（5）和充气接头（6）；所述主腔体（3）是由PDMS软模板承载部（7）和PDMS软模板固定部（8）两部分组成；所述主腔体（3）通过背面紧固螺丝（11）与固定悬梁（2）连接；所述主腔体（3）正面开有圆柱形空腔。

【技术特征摘要】
1.一种在球面基底上实施软光刻技术的装置，其特征在于，包括：固定支架（1）、固定悬梁（2）、主腔体（3）、主腔体高度调节部（4）、气压表（5）、充气接头（6）；所述主腔体（3）上连接气压表（5）和充气接头（6）；所述主腔体（3）是由PDMS软模板承载部（7）和PDMS软模板固定部（8）两部分组成；所述主腔体（3）通过背面紧固螺丝（11）与固定悬梁（2）连接；所述主腔体（3）正面开有圆柱形空腔。2.根据权利要求书1所述的一种在球面基底上实施软光刻技术的装置，其特征在于，所述主腔体（3）能从固定支架（1）上取下来，也能从固定悬梁（2）上取下来；所述主腔体（3）正面的圆柱形空腔直径大小可以根据球面基底的直径大小确定。3.根据权利要求书1所述的一种在球面基底上实施软光刻技术的装置，其特征在于，所述PDMS软模板承载部（7）和PDMS软模板固定部（8）两部分使用正面紧固螺丝（10）固定；所述PDMS软模板承载部（7）上有一圈起密封作用的凸台（9）。4.一种权利要求1-3所述的一种在球面基底上实施软光刻技术的装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：将主...

【专利技术属性】
技术研发人员：张登英，赵风周，张立春，张孟龙，黄玉鹏，
申请(专利权)人：鲁东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37