[发明专利]一种用于静电诱导技术的超精密平行度调整与检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种超精密平行度调整与检测系统，其主要用于静电场诱导聚合物薄膜产生微纳结构的微纳加工和检测，属于超精密加工和检测领域。

背景技术

聚合物微结构图形化技术是微加工和微结构制造过程中的重要工艺。在聚合物上形成的周期性微结构可以应用于多种新型材料和微器件，如光栅、光子晶体、平板显示器(OLED、LCD等)、太阳能电池和磁存储介质等。静电诱导技术是近几年出现的一种新型非接触式聚合物微结构图形化技术。它使液化的聚合物薄膜在空间调制的强电场驱动下发生定向流动，产生微纳结构，固化后形成固定微结构，从而实现对母版微结构的复制和转移。本技术对带有微纳结构的导电上基片与涂有聚合物薄膜的导电下基片之间的间距和平行度有非常高的要求。若上、下基片之间的平行度太大，在上、下基片之间施加高电压会发生局部击穿，对上基片造成不可恢复的损坏。

静电场诱导技术的实验条件必须满足以下要求：1）在诱导开始，该聚合物薄膜需要处于液化状态，在诱导后期，该聚合物薄膜需要处于固化状态。2）上、下基片之间所需加的电场强度至少为1V/μm，使之产生的电场力足以克服表面张力、范德华力、自身重力等阻力而驱动聚合物薄膜定向流动；3）所需上、下基片之间的平行度越小越好，否则会因上、下基片间距不均匀而带来局部击穿，破坏上基片微结构；4）所需上、下基片之间的距离在微纳米量级。

为了控制上、下基片之间的间距和平行度，目前较为广泛的方法是采用磁控溅射方法或化学气相沉积技术在导电上基片表面制备支架，充当间隔器并通过在上、下基片之间施加一定的压力控制上、下基片之间的平行度。但是这些方法的实现过程复杂、耗时，不容易实现上、下基片很好的平行度。更重要的是在静电场诱导过程开始后无法实现对上、下基片的间距和平行度的实时检测和精确控制。

发明内容

本发明提供一种用于静电场诱导技术的超精密平行度调整与检测系统，用以解决现有技术中的缺陷，实现下基片聚合物薄膜的液化、固化，上、下两基片之间的强电场的安全施加，上、下两基片之间间距和平行度的精密检测与实时调节，实现了对静电场诱导过程中关键参数的精确控制。

一种用于静电场诱导技术的超精密平行度调整与检测系统，该系统包括：基片间距及平行度检测与调整机构和基片固定制动装置；所述基片间距及平行度检测与调整机构包括至少一个距离传感器、距离传感器前置放大器及A/D转换器、模块化压电陶瓷数字控制器和压电陶瓷；所述根据反馈的距离传感器信号经过距离传感器前置放大器及A/D转换器和模块化压电陶瓷数字控制器控制压电陶瓷的位移量，从而实现对基片固定制动装置上升、下降及偏转的控制。

本发明的有益效果：该系统为静电场诱导过程提供强电场、薄膜液化、固化条件。通过基片间距及平行度检测与调整机构实时检测上、下基片之间的间距和平行度，并与外部输入条件进行比较、矩阵处理，产生控制信号，控制下基片的上、下移动或偏转，从而实现对上、下基片的间距和平行度的精确控制，从而实现了对静电场诱导过程中关键参数的精确控制。

附图说明

图1为本发明用于静电场诱导技术的超精密平行度调整与检测系统实施方式原理示意图；

图2为本发明提供的基片间距及平行度检测与调整机构实施方式原理示意图；

图3为本发明基片间距及平行度检测及调整机构基片固定制动装置结构示意图；

图4为本发明下基片固定装置及微动平台的正面结构示意图；

图5为本发明上基片固定装置的正面结构示意图；

图6为本发明提供的基片电压施加方式示意图；

具体实施方式

图1所示为本发明用于静电场诱导技术的超精密平行度调整与检测系统实施方式原理示意图。该系统包括基片固定制动装置1、基片间距及平行度检测与调整机构2、液化固化系统3和基片电压施加装置4。基片固定制动装置1固定在四个高度可调的立柱上，通过调节四个立柱高度使平台表面与地面的平行度为0。另外，基片固定制动装置1中的减震平台16采用铁磁不锈钢表面，蜂窝状支撑内芯的结构，固体复合阻尼材料，抗振性能优良，为整个系统的高精度提供了良好的外部条件。