專利名稱：一種納米壓印機及其加壓方法
技術領域：
本發(fā)明涉及納米級結構和器件的加工技術領域，尤其涉及一種納米壓印機及其加壓方法。
背景技術：
“納米壓印”是一種全新的納米圖形復制方法。在納米壓印中，壓印模具就是納米壓印的模板，凸凹結構的尺寸在納米量級，將具有凸凹納米結構的模板通過一定的壓力壓入高分子薄膜內，并保壓，通過加溫冷卻或紫外曝光等方法使納米結構定型，之后移去模板，再通過其它工藝將納米結構轉移至半導體硅片上。此過程稱為納米壓印。納米壓印技術的難點在于提供納米級壓平裝置，及最合理的驅動方式及可操作性，目前，傳統(tǒng)的納米壓印機普遍存在壓力分布不均，只能進行一種形式的固化成形，適應性差的缺點。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種納米壓印機及其加壓方法，其具有壓力分布均勻，壓印壓力、保壓時間和壓印速度可自行控制和設置以及可適用熱固化成形和紫外固化成形的特點，以解決現(xiàn)有技術中納米壓印機存在的問題。為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案:一種納米壓印機，其包括真空腔、驅動裝置、加壓盤、承壓平臺和固化成形裝置，所述承壓平臺設置于真空腔內的底部，所述壓盤設置于真空腔內承壓平臺的上方，且所述壓盤連接驅動裝置，其中，所述加壓盤包括上、下加壓盤，所述上加壓盤連接驅動裝置，且所述上、下壓盤之間布置有滾動摩擦圓珠，所述固化成形裝置包括設置于承壓平臺上的加熱裝置和設置于承壓平臺底部的紫外光源。特別地，所述驅動裝置包括由伺服電機和滾珠絲杠組成的直驅式伺服電動缸，所述伺服電動缸的缸體內設置有高靈敏壓力傳感器，所述上加壓盤連接滾珠絲杠。特別地，所述承壓平臺由不銹鋼或石英玻璃的任一種制成。特別地，所述加熱裝置為內置有水冷循環(huán)系統(tǒng)的電加熱爐。特別地，所述紫外光源的波長為375nm。一種納米壓印機的加壓方法:其包括以下步驟:步驟一:設定其壓印壓力，保壓時間和壓印速度；步驟二:啟動伺服電動缸，對基片進行首次施壓至設定壓力值的三分之一，然后撤壓；步驟三:再次啟動伺服電動缸，對基片進行再次施壓至設定壓力值的三分之二，然后撤壓；步驟四:最后啟動伺服電動缸，對基片進行 施壓至到設定壓力值并保壓。本發(fā)明的有益效果為，與現(xiàn)有技術相比所述納米壓印機及其加壓方法具有如下優(yōu)
占-
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I)納米級壓平是納米壓印過程中至為關鍵的一個環(huán)節(jié)。本發(fā)明采用自適應找平原理在壓印盤設置有滾動摩擦半球，經(jīng)精密研磨至鏡面，其滾動摩擦系數(shù)小于0.01，在加載貼合過程中自適應找平。經(jīng)實驗驗證在直徑為IOcm專用納米壓印試紙上壓印，壓力分布均勻，無壓印缺陷。2)納米壓印驅動力，設計為伺服電機和滾珠絲杠組成的電動伺服缸直驅，缸內設置有高靈敏壓力傳感器(最小壓力感知可達IN)，其壓印壓力、保壓時間、壓印速度均可控，可設置。整個壓印施壓過程分三段執(zhí)行，有利于自適應壓印平臺徹底找平。由于采用伺服電機為動力源，在軟件上很容易實現(xiàn)。實驗驗證，該項發(fā)明可控、有效，在納米壓印被動找平技術上是一種突破。3)承壓平臺設計為不銹鋼平臺上置電爐(含水冷循環(huán))和石英玻璃平臺二種形式，前一種形式適用于熱固化成形，加熱溫度可達350°C，內置密封水冷循環(huán)裝置。后一種形式結合真空腔底部設置的紫外燈源(波長為375nm)，可用于紫外固化成形。(石英玻璃透過紫外線吸收紅外線有利于固化成形)作為實驗室裝備，這種組合形式滿足了不同實驗種類的需求，具有很強的適應性。


圖1是本發(fā)明具體實施方式
I提供的納米壓印機的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖并通過具體實施方式
來進一步說明本發(fā)明的技術方案。請參閱圖1所示，圖1是本發(fā)明具體實施方式
I提供的納米壓印機的結構示意圖。本實施例中，一種納米壓印機包括真空腔1，所述真空腔I內的底部設置有承壓平臺2，所述承壓平臺2由不銹鋼或石英玻璃的任一種制成，且所述承壓平臺2上設置有內置有水冷循環(huán)系統(tǒng)的電加熱爐3，且其底部設置有波長為375nm紫外光源4，可根據(jù)不同的實驗需求，選擇熱固化成形或紫外固化成形的任一種成形方式，所述真空腔I內承壓平臺I的上方設置有加壓盤5，所述加壓盤5包括上加壓盤6和下加壓盤7，所述上加壓盤6連接伺服電動缸9，且所述上加壓盤6和下加壓盤7之間布置有多數(shù)個滾動摩擦圓珠8，所述滾動摩擦圓珠8經(jīng)精密研磨至鏡面，其滾動摩擦系數(shù)小于0.01，在加載貼合過程中具有自適應找平的作用。所述伺服電動缸9為直驅式，由伺服電機和滾珠絲杠10組成，所述伺服電動缸9的缸體內設置有高靈敏壓力傳感器11，所述上加壓盤連接滾珠絲杠10。壓印時，第一步:先將待壓印基片12放置在承壓平臺2上。(當紫外固化壓印時平臺為石英玻璃，加熱固化時平臺為不銹鋼)。第二步:將真空腔I抽真空至lX10_2Pa。第三步:伺服電動缸9驅動加壓盤5緩慢下行貼緊被施壓基片12進行施壓，第四步:壓力傳感器11感知壓力到設定值，保壓。第五步:紫外曝光固化或加熱固化。第六步:真空腔I充氣至一個大氣壓。第七步:伺服電動缸9帶動加壓盤5上行，取出壓印樣品即可。上述納米壓印機的伺服電動缸9對待壓印基片12進行加壓的方法包括以下步驟:步驟一:設定其壓印壓力，保壓時間和壓印速度；
步驟二:啟動伺服電動缸9，對待壓印基片12進行首次施壓至設定壓力值的三分之一，然后撤壓；步驟三:再次啟動伺服電動缸9，對待壓印基片12進行再次施壓至設定壓力值的三分之二，然后撤壓；步驟四:最后啟動伺服電動缸9，對待壓印基片12進行施壓至到設定壓力值并保壓。以上實施例只是闡述了本發(fā)明的基本原理和特性，本發(fā)明不受上述事例限制，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還有各種變化和改變，這些變化和改變都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
權利要求
1.一種納米壓印機，其包括真空腔、驅動裝置、加壓盤、承壓平臺和固化成形裝置，所述承壓平臺設置于真空腔內的底部，所述壓盤設置于真空腔內承壓平臺的上方，且所述壓盤連接驅動裝置，其特征在于，所述加壓盤包括上、下加壓盤，所述上加壓盤連接驅動裝置，且所述上、下壓盤之間布置有滾動摩擦圓珠，所述固化成形裝置包括設置于承壓平臺上的加熱裝置和設置于承壓平臺底部的紫外光源。
2.根據(jù)權利要求1所述的納米壓印機，其特征在于，所述驅動裝置包括由伺服電機和滾珠絲杠組成的直驅式伺服電動缸，所述伺服電動缸的缸體內設置有高靈敏壓力傳感器，所述上加壓盤連接滾珠絲杠。
3.根據(jù)權利要求1所述的納米壓印機，其特征在于，所述承壓平臺由不銹鋼或石英玻璃的任一種制成。
4.根據(jù)權利要求1所述的納米壓印機，其特征在于，所述加熱裝置為內置有水冷循環(huán)系統(tǒng)的電加熱爐。
5.根據(jù)權利要求1所述的納米壓印機，其特征在于，所述紫外光源的波長為375nm。
6.一種納米壓印機的加壓方法:其特征在于:包括以下步驟: 步驟一:設定其壓印壓力，保壓時間和壓印速度； 步驟二:啟動伺服電動缸，對基片進行首次施壓至設定壓力值的三分之一，然后撤壓； 步驟三:再次啟動伺服電動缸，對基片進行再次施壓至設定壓力值的三分之二，然后撤壓； 步驟四:最后啟動伺服電動缸，對基片進行施壓至到設定壓力值并保壓。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種納米壓印機及其加壓方法，該壓印機包括真空腔、驅動裝置、加壓盤、承壓平臺和固化成形裝置，所述承壓平臺設置于真空腔內的底部，所述壓盤設置于真空腔內承壓平臺的上方，且所述壓盤連接驅動裝置，所述驅動裝置包括由伺服電機和滾珠絲杠組成的直驅式伺服電動缸，所述伺服電動缸的缸體內設置有高靈敏壓力傳感器，所述加壓盤包括上、下加壓盤，所述上加壓盤連接滾珠絲杠，且所述上、下壓盤之間布置有滾動摩擦圓珠，所述承壓平臺上設置有加熱裝置，且其底部設置有紫外光源。上述納米壓印機具有壓力分布均勻，壓印壓力、保壓時間和壓印速度可自行控制和設置以及可適用熱固化成形和紫外固化成形的優(yōu)點。
文檔編號G03F7/00GK103149797SQ201310053828
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月19日 優(yōu)先權日2013年2月19日
發(fā)明者唐瑞蓀 申請人:無錫市正先自動化設備有限公司