[发明专利]一种二维振动辅助的辊对平面热压印装置及方法

说明书

本发明公开了一种二维振动辅助的辊对平面热压印装置及方法，调节X‑Y工作平台，使衬底位于压印辊正下方，启动加热装置对衬底进行预热，再由Z轴位移平台调控升降平台使压印装置向下运动，直至压印辊与衬底微接触，并进行压印，在压印的同时使用二维振动平台对衬底进行二维振动，压印完成后进行冷却固化并使用二维振动辅助脱模，最后控制升降装置上升，压印结束。本发明采用二维振动平台带动衬底实现压印时X‑Y方向振动，使压印过程模具与固态胶层之间产生剪切变形，使固态胶非弹性变形或流动，图案根部有残留应力，使高深宽比图案不坍塌，并通过振动振散分子结构以减少粘附力，从而减少模板与聚合物脱离时造成的损伤与毁坏，增大微纳图案的效率与保真度。

技术领域

本发明涉及纳米压印光刻领域，尤指一种二维振动辅助的辊对平面热压印装置及方法。

背景技术

纳米压印技术由华裔科学家周郁教授于1995年提出，因其相较于传统光刻技术，能够实现廉价、快速的制造微纳图案，因此在半导体、生物工程等方面具有很大的市场前景，纳米压印技术具有分辨率高、成本低、操作简单，可大面积实现图形转移的特点而被认为是最具有前景的微纳制造技术之一，从提出至今一直受到学术界和产业界的高度重视。2003年，MIT Technology Review将其列为将会改变世界的十大新兴技术之一。

现如今在纳米压印技术领域中，图案的填充不满与脱模困难是制约纳米压印技术发展的重大问题。在聚合物填充至特征层的过程中，仅仅依靠压力难以将聚合物压入特征层，这导致了聚合物填充不满的现象，如果聚合物填充不满，将会影响微纳米图案的精度，甚至会直接导致压印失败。在脱模过程中，模具与聚合物的接触面之间存在粘附力，脱模时会导致微纳图案变形、撕裂，甚至是导致整个纳米压印失败。在公布号CN 101863122 A的发明专利公布了一种超声辅助微纳压印成型装置，通过超声波压印省去了抽真空的过程，提高了压印成型效率。公布号为CN 105372931 A的发明专利公布了一种纳米压印方法，通过施加超声波降低了压印力，大大的提高了聚合物的填充率，进而提高压印的成功率。公布号为CN 105319838 A的发明公布了一种纳米压印技术过程中的脱模方法，通过施加超声波以降低脱模力和粘附力。超声波压印技术广泛应用于热压印中，在以上的专利中采用超声波辅助压印通过施加纵向超声波引发聚合物与模板侧壁产生粘弹产热，从而达到将聚合物快速加热至玻璃化温度之上的目的，并能够在压印过程中有效的减少气泡以提高压印精度，并能够振散分子结构以减少粘附力对脱模的影响，以提高图案精度。但该方式仍具有一定的缺陷，一者无法避开热压印过程中将聚合物加热后压印再冷却脱模的流程，使得压印的效率无法有显著的提升，二者加工高深宽比微结构时易对模板及图案造成损伤，难以制备高精度的高深宽比图案。除此之外，纵向超声波压印本质上还是通过压力将粘弹态聚合物压入模腔，难以使得粘弹态聚合物填充完毕。

发明内容

本发明的目的是为了解决振动辅助纳米压印过程中难以制备高精度高深宽比图案、效率低下和填充率不高的问题，我们提供了一种二维振动辅助的辊对平面热压印装置及方法。

根据本发明的目的提供一种二维振动辅助的辊对平面热压印装置，其特征在于，包括支撑装置、X-Y工作平台、加热装置、二维振动平台、载物台、衬底卡盘、衬底、压印装置、升降装置、Z轴位移平台。其中支撑装置水平的放置在水平面，X-Y工作平台通过螺钉固定在支撑装置中的底板上，Z轴位移平台由四个结构完全相同的一维位移平台组成并且均通过螺钉固定在支撑装置上，加热装置通过螺钉固定在X-Y工作平台中滑块上，二维振动平台通过螺钉固定在加热装置上方，载物台通过螺钉固定在二维振动平台中心，衬底卡盘固定在载物台上，衬底装卡在衬底卡盘上，升降装置通过螺钉固定在Z轴位移平台的滑块上，压印装置通过螺钉固定在升降装置下方中心。

根据本发明的目的提供一种二维振动辅助的辊对平面热压印装置，其特征在于，所述的X-Y工作平台,包括X轴工作平台、Y轴工作平台、滑块一、滑块二，其中X轴工作平台通过螺钉固定在支撑装置中的底板上，滑块一装卡在X轴工作平台上，Y轴工作平台通过螺钉固定在滑块一上，滑块二装卡在Y轴工作平台上。