CN106773531B - 一种纳米压印装置中的压印滚轮及纳米压印装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种纳米压印装置中的压印滚轮及纳米压印装置，涉及纳米压印技术领域，该压印滚轮的滚轮体中充有气体且施压面为柔性材质，能够减小在压印的过程中，压印模板受压不均匀的问题。该纳米压印装置中的压印滚轮，包括滚轮轴以及套在滚轮轴上的滚轮体，该滚轮体包括：与滚轮轴连接的内侧面、用于与待压对象接触的施压面、以及连接内侧面和施压面的连接面，内侧面、连接面以及施压面构成的腔室中充有气体，施压面为柔性材质。

Description

一种纳米压印装置中的压印滚轮及纳米压印装置

技术领域

本发明涉及纳米压印技术领域，尤其涉及一种纳米压印装置中的压印滚轮及纳米压印装置。

背景技术

随着半导体行业朝着不断缩小特征尺寸方向的发展，纳米压印技术(NanoimprintLithography，NIL)越来越受到人们的关注。相比于传统的光刻方法需要昂贵的光源和投影光学系统来形成图案而言，纳米压印通过对压印模板进行加压，即可实现图案的转移，使得成本大幅降低。

现有的纳米压印技术采用的装置一般包括气压式装置和滚压式装置。其中，对于气压式装置而言，需要较大的气压，尤其是针对大尺寸的电子产品而言，一般气压所需要压力达到3.5×10⁵N左右，才能完成压印模板上图案的转移，从而对设备的要求及安全性方面的要求极高，成本相对较大。对于滚压式装置而言，由于压辊(roller)采用刚性材料，且压印模板的表面或者下方经常会存在异物颗粒等不平整的凸起，从而使得在压印过程中，压印模板受压不均，在凸起位置因受压过大容易出现压印模板受损的现象。

发明内容

本发明的实施例提供一种纳米压印装置中的压印滚轮及纳米压印装置，该压印滚轮的滚轮体中充有气体且施压面为柔性材质，能够减小在压印的过程中压印模板受压不均匀的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明实施例一方面提供一种纳米压印装置中的压印滚轮，包括滚轮轴以及套在所述滚轮轴上的滚轮体，所述滚轮体包括：与所述滚轮轴连接的内侧面、用于与待压对象接触的施压面、以及连接所述内侧面和所述施压面的连接面，所述内侧面、所述连接面以及所述施压面构成的腔室中充有气体，所述施压面为柔性材质。

进一步的，所述滚轮体所述内侧面、所述连接面以及所述施压面构成一体成型的气囊结构。

进一步的，所述连接面上设置有充气口。

进一步的，所述柔性材质为树脂或者橡胶。

进一步的，所述滚轮轴为轴芯，所述滚轮体可绕所述滚轮轴转动；或者，所述滚轮轴为轴承，所述滚轮体的所述内侧面与所述轴承的外圈固定连接。

进一步的，还包括：与所述轴芯连接或者所述轴承的内圈固定连接的支架，以及与所述支架可拆卸连接的压力件，所述压力件用于向所述滚轮轴施加重力方向上的力。

进一步的，所述压力件通过所述支架与所述滚轮轴的两个端部连接。

进一步的，所述压力件位于所述滚轮轴的上方，所述压力件平行于所述滚轮轴的方向。

进一步的，所述压力件的重心位于所述滚轮轴的中垂面上。

本方面实施例另一方面还提供一种纳米压印装置，包括上述任一种压印滚轮以及移动机构，所述移动机构与所述压印滚轮中的滚轮轴连接，以带动所述滚轮轴移动。

本发明实施例提供一种纳米压印装置中的压印滚轮及纳米压印装置，其中该压印滚轮包括滚轮轴以及套在滚轮轴上的滚轮体，通过滚轮体的滚动以进行压印作业，该滚轮体包括：与滚轮轴连接的内侧面、用于与待压对象接触的施压面、以及连接内侧面和施压面的连接面，内侧面、连接面以及施压面构成的腔室中充有气体，且施压面为柔性材质。这样一来，在压印的过程中，由于滚轮体中充有气体，且该滚轮体的施压面为柔性材料，从而使得该滚轮体与待压对象上层的压印模板的之间柔性接触，在此情况下，即使在压印模板的表面或者下方存在异物颗粒等不平整的凸起，该滚轮体的施压面会在该凸起位置发生形变，从而避免了压印模板在该位置处受压不均，使得压印模板整体受压更均匀，并且减小了压印模板在上述凸起位置容易受损的现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a为本发明实施例提供的一种压印滚轮的结构示意图；

图1b为图1a沿O-O’方向的剖面结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种压印滚轮的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的再一种压印滚轮的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种压印滚轮在压印过程中的结构示意图。

附图标记：

01-压印滚轮；02-待压对象；10-滚轮轴；101-轴承的外圈；20-滚轮体；201-内侧面；202-施压面；203-连接面；2031-充气口；30-支架；301-压力件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种纳米压印装置中的压印滚轮，如图1a以及图1b(图1a沿O-O’方向的剖面图)所示，该压印滚轮01包括滚轮轴10以及套在滚轮轴10上的滚轮体20，通过滚轮轴10推动滚轮体20滚动以进行压印作业，该滚轮体20包括：与滚轮轴10连接的内侧面201、用于与待压对象接触的施压面202、以及连接内侧面201和施压面202的连接面203，另外，该滚轮体20的内侧面201、连接面203以及施压面202构成的腔室中充有气体A，且施压面202为柔性材质。该柔性材料一般选用拉伸强度好、抗撕裂强度优、耐折叠性好、温度适应性好的材质制成，例如树脂材料或者橡胶材料中的一种或两种，本发明对此不作限定，

这样一来，在压印的过程中，由于滚轮体中充有气体，且该滚轮体的施压面为柔性材料，从而使得该滚轮体与待压对象上层的压印模板的之间柔性接触，在此情况下，即使在压印模板的表面或者下方存在异物颗粒等不平整的凸起，该滚轮体的施压面会在该凸起位置发生形变，从而避免了压印模板在该位置处受压不均，使得压印模板整体受压更均匀，并且减小了压印模板在上述凸起位置容易受损的现象。

采用本发明中的压印滚轮01，通过在滚轮体20中冲入气体以及施压面202采用柔性材料制成，以进行压印作业，一方面避免了现有技术中的气压式压印装置单纯通过气压来进行压印，而对设备的要求高以及安全性能差的弊端；另一方面，避免了采用刚性滚轮造成的压印模板受压不均，以及压印模板容易受损的现象。

同时，采用本发明中的压印滚轮01通过在滚轮体20中冲入气体以及施压面202采用柔性材料制成，相比于仅通过柔性施压面202来改善压印模板受压不均而言，由于在滚轮体20中充有气体，从而使得滚轮体20整体柔软性更佳，进一步的提高了施压面202受压时的可形变量，这样一来，在压印过程中的凸起位置，滚轮体20更容易产生形变，进而能够更好的保证压印模板整体均匀受压，减小压印模板在上述凸起位置容易受损的现象。

另外，本发明中滚轮体20的内侧面201、连接面203以及施压面202可以采用不同的材质，例如，为了保证滚轮体20相对于滚轮轴10转动的情况下，防止滚轮体20的内侧面201与滚轮轴10长时间摩擦而发生破损，该内侧面可以选用强度较大的非金属材质或金属材质，本发明对此不作限定。当然，为了便于制作加工，同时保证滚轮体20的气密性，滚轮体20的内侧面201、连接面203以及施压面202也可以采用同种材质，且一次制作成型，例如，该滚轮体20的内侧面201、连接面203以及施压面202可以采用一体成型的气囊结构。

在此基础上，为了便于对滚轮体20中冲入气体的气压大小进行调节，本发明优选的，如图2所示，在上述滚轮体20的连接面203上设置有充气口2031，以实现通过该充气口2031进行充气或排气以调整滚轮体20中的气压大小，进而实现对施压面202的柔软性进行调整的目的。

另外，以下对上述套在滚轮轴10上的滚轮体20的具体设置情况做进一步的说明。

例如，滚轮轴10可以为轴芯，滚轮体20可绕滚轮轴10转动，在此情况下，滚轮体20的内侧面201与滚轮轴10的接触面之间光滑接触，在滚轮轴10移动的过程中，滚轮体20在与待压对象之间的摩擦力的作用下发生转动，并进行压印作业；当然，也可以是滚轮体20的内侧面201与滚轮轴10的接触面之间固定连接，通过滚轮轴10的滚动带动滚轮体20的转动，以进行压印作业。

又例如，滚轮轴10可以为轴承，滚轮体20的内侧面201与轴承的外圈101固定连接，在此情况下，在滚轮轴10移动的过程中，与轴承的外圈101固定连接的滚轮体20在与待压对象之间的摩擦力的作用下发生转动，并进行压印作业。

在此基础上，为了进一步的对滚轮体20的施压面202上的压力大小进行调节，如图3所示，该压印滚轮01还包括：与上述轴芯连接或者轴承的内圈固定连接的支架30，以及与支架30可拆卸连接的压力件301，其中，压力件301用于向滚轮轴10施加重力方向上的力，这样一来，可以通过调整压力件301自身重力的大小，进而实现调节滚轮轴10受到的重力方向上力的大小，进而能够实现调节滚轮体20的施压面202上的压力的目的。

其中，上述与轴芯连接的支架30具体为：在滚轮体20与滚轮轴10的接触面之间光滑接触的情况下，滚轮轴10自身不发生转动，支架30可以直接与滚轮轴10固定连接；在滚轮体20与滚轮轴10的接触面之间固定连接的情况下，滚轮轴10自身发生转动，此时支架30应通过轴承或者其他活动连接件与支架30活动连接。

进一步的，为了使得压力件301的重力通过支架30均匀的传递至整个滚轮轴10，如图3所示，该压力件301通过支架30与滚轮轴10的两个端部连接，这样一来，压力件301的重力能够通过滚轮轴10的两个端部同时施加于该滚轮轴10上，使得滚轮轴10受压更均匀。

在此基础上，由于在压印装置中滚轮轴10的上方空间较大，同时也便于对压力件301的更换，并且进一步保证滚轮轴10受压的均匀性，如图3所示，本发明优选的，该压力件位于滚轮轴10的上方，且压力件301平行于滚轮轴10的方向。

更进一步的，为了更进一步的保证滚轮轴10受压的均匀性，如图3所示，本发明优选的，该压力件301的重心位于滚轮轴10的中垂面上，这样一来，压力件301的重力能够通过支架30施加于滚轮轴10的两个端部的力相等，使得滚轮轴10均匀受压，进而保证压印过程中待压对象受压均匀。

本发明实施例还提供一种纳米压印装置，该纳米压印装置包括上述任一种压印滚轮以及移动机构，该移动机构与压印滚轮中的滚轮轴连接，并带动滚轮轴移动，该纳米压印装置包括如上所述的压印滚轮，具有与前述实施例提供的压印滚轮相同的结构和有益效果。由于前述实施例已经对压印滚轮的结构和有益效果进行了详细的描述，此处不再赘述。

以下通过具体的实施例对该纳米压印装置的实际工作过程做进一步的说明。

如图4所示，通过压印滚轮01对待压对象02进行压印，其中待压对象02包括依次层叠设置的基板、待形成图案层、光刻胶层、压印模板，在压印的过程中，压印滚轮01中的滚轮体20的施压面202直接与待压对象02上层的压印模板柔性接触，即使在压印模板的表面或者下方存在异物颗粒等不平整的凸起，该滚轮体的柔性施压面会在该凸起位置发生形变，从而能够使得压印模板整体受压更均匀，减小了压印模板在上述凸起位置容易受损的现象，尤其是降低对软模板因局部受压不均而受损的效果更为明显。

同时，在压印过程中，通过移动机构驱动压印滚轮01中的滚轮轴10移动，并带动滚轮体20转动，以进行压印作业。此外，如图4所示，可以根据不同压印需求，通过充气口2031进行充气或排气以调整滚轮体20中的气压大小，进而调整施压面202柔软程度；以及调整通过支架30与滚轮轴10的两端连接的压力件301，以对滚轮轴10上的压力大小的调节，从而满足不同的压印需求。

另外，该纳米压印装置在压印滚轮和移动机构的后方还设置有紫外光照设备，在进行压印作业后，同时进行紫外光照射作业。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种纳米压印装置中的压印滚轮，包括滚轮轴以及套在所述滚轮轴上的滚轮体，其特征在于，所述滚轮体包括：与所述滚轮轴连接的内侧面、用于与待压对象接触的施压面、以及连接所述内侧面和所述施压面的连接面，所述内侧面、所述连接面以及所述施压面构成的腔室中充有气体，所述施压面为柔性材质；

所述滚轮体所述内侧面、所述连接面以及所述施压面构成一体成型的气囊结构；

所述连接面上设置有充气口。

2.根据权利要求1所述的压印滚轮，其特征在于，所述柔性材质为树脂或者橡胶。

3.根据权利要求1-2任一项所述的压印滚轮，其特征在于，所述滚轮轴为轴芯，所述滚轮体可绕所述滚轮轴转动；或者，所述滚轮轴为轴承，所述滚轮体的所述内侧面与所述轴承的外圈固定连接。

4.根据权利要求3所述的压印滚轮，其特征在于，还包括：与所述轴芯连接或者所述轴承的内圈固定连接的支架，以及与所述支架可拆卸连接的压力件，所述压力件用于向所述滚轮轴施加重力方向上的力。

5.根据权利要求4所述的压印滚轮，其特征在于，所述压力件通过所述支架与所述滚轮轴的两个端部连接。

6.根据权利要求5所述的压印滚轮，其特征在于，所述压力件位于所述滚轮轴的上方，所述压力件平行于所述滚轮轴的方向。

7.根据权利要求6所述的压印滚轮，其特征在于，所述压力件的重心位于所述滚轮轴的中垂面上。

8.一种纳米压印装置，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的压印滚轮以及移动机构，所述移动机构与所述压印滚轮中的滚轮轴连接，以带动所述滚轮轴移动。

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