CN109521649A - 一种用于二维材料定点转移和对准光刻的一体化系统 - Google Patents

一种用于二维材料定点转移和对准光刻的一体化系统 Download PDF

Info

Publication number
CN109521649A
CN109521649A CN201811230466.5A CN201811230466A CN109521649A CN 109521649 A CN109521649 A CN 109521649A CN 201811230466 A CN201811230466 A CN 201811230466A CN 109521649 A CN109521649 A CN 109521649A
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
displacement
platform
dimensional material
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811230466.5A
Other languages
English (en)
Inventor
陆亚林
王建林
杨萌萌
傅正平
邹维
崔佳萌
赵志博
黄浩亮
黄秋萍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology of China USTC
Original Assignee
University of Science and Technology of China USTC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology of China USTC filed Critical University of Science and Technology of China USTC
Priority to CN201811230466.5A priority Critical patent/CN109521649A/zh
Publication of CN109521649A publication Critical patent/CN109521649A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70716Stages
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C3/00Assembling of devices or systems from individually processed components
    • B81C3/001Bonding of two components
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70716Stages
    • G03F7/70725Stages control
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70733Handling masks and workpieces, e.g. exchange of workpiece or mask, transport of workpiece or mask
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70775Position control, e.g. interferometers or encoders for determining the stage position

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于二维材料定点转移和对准光刻的一体化系统,包括视觉观察系统、支撑轴、光源模块、光刻模块、基片位移模块、减震底座和控制模块;通过控制模块分别控制基片位移模块和光刻模块在X轴和Y轴方向移动,同时结合显微镜模块进行观察,使承载待转移二维材料的基片和目标基底对准后,然后控制基片位移模块和/或光刻模块在Z轴方向的高度,该种系统即可应用于二维材料的定点转移也可以应用于对准光刻过程。该一体化系统完美集成了光刻和二维材料转移的功能,可以实现二维材料的定点转移和对准光刻在原位完成,避免了二维材料的定点转移和对准光刻过程存在的成本高和效率低的问题。

Description

一种用于二维材料定点转移和对准光刻的一体化系统
技术领域
本发明涉及材料加工制作技术领域,尤其涉及一种用于二维材料定点转移和对准光刻的一体化系统。
背景技术
石墨烯和类石墨烯二维材料,如过渡金属硫族化合物,黑磷和六方氮化硼等,由于其新颖的电学、热学、磁学、光学和(或)机械性能,近年来引起了科学研究的热潮。同时,物理学家、化学家和工程师们也在不断地探索将二维材料应用于能源领域和半导体领域,以期有革命性的突破,为人类能源和信息等领域做出重要贡献。二维材料的生长、制备有很多方法,比如机械剥离方法,化学气相沉积方法(CVD),分子束外延方法(MBE),水热或溶剂热等化学溶液方法。通常,二维材料需要转移才能有效使用,主要的转移方法有旋涂聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)后化学腐蚀、静电膜辅助和热释放胶带辅助等。
目前,有多个专利公开了多种二维材料的转移方法和转移装置。如专利(CN104016340A)公开了一种直接贴合对准的石墨烯转移方法,避免了在转移过程中过渡支撑体的残留对石墨烯的污染。如专利(CN104960286A)公开了一种融化聚碳酸亚丙酯过渡支撑体的二维材料柔性转移方法。如专利(CN105908152A)公开了一种二氧化硅中间层辅助方法转移六方氮化硼薄膜。如专利(CN106298466A)公开了一种基于热释胶带的二维过渡金属硫属化合物的转移方法。另外,如专利(CN105800548A)公开了一种使用开孔弧面玻璃的二维材料定点转移装置;如专利(CN105929527A)公开了一种显微镜下精确标记和定位基片上位置点的平台用于二维材料的定点转移;再如专利(CN105933994A)公开了一种用于单层二维材料的定点转移的加热固定装置。
尽管目前有多个专利公开了多种二维材料的定点转移方法和装置,但是二维材料的转移只是二维材料测试、应用中的其中一步。要对二维材料进行应用,还需要对其进行微纳器件的加工。而目前,二维材料进行微纳器件加工,都需要在额外的设备上进行,如紫外光刻机,电子束曝光机和聚焦离子束刻蚀设备等。然而这些设备往往存在着价格高昂、操作复杂、体积庞大的问题,而且从二维材料到微纳器件加工往往需要浪费较长的时间。
综上所述,如何解决二维材料的定点转移和对准光刻过程存在成本高和效率低的问题已经成为本领域技术人员亟需解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于二维材料定点转移和对准光刻的一体化系统,以解决二维材料的定点转移和对准光刻过程存在的成本高和效率低的问题。
为了实现上述目的,本发明提供了一种用于二维材料定点转移和对准光刻的一体化系统,包括视觉观察系统、支撑轴、光源模块、光刻模块、基片位移模块、减震底座和控制模块;
所述视觉观察系统包括连接支架和固定于所述连接支架的显微镜模块,所述连接支架安装在所述支撑轴上并能绕所述支撑轴旋转以及沿所述支撑轴的轴向方向滑动;
所述光源模块包括光源支架和固定于所述光源支架上的光刻光源,所述光源支架安装在所述支撑轴上并能绕所述支撑轴旋转以及沿所述支撑轴的轴向方向滑动;
所述光刻模块包括光刻板固定架和与所述光刻板固定架相连的光刻板位移驱动模块,所述光刻板位移驱动模块安装在所述减震底座上并能沿X轴、Y轴、Z轴方向移动;
所述基片位移模块安装在减震底座上并能沿X轴、Y轴、Z轴三个方向移动;
所述控制模块用于对光源模块、光刻模块以及基片位移驱动模块的运动进行控制;
其中,X轴和Y轴为在平行于所述减震底座所在平面内构建的直角坐标系,Z轴为垂直于所述减震底座所在平面的方向。
优选地,所述显微镜模块包括目镜和物镜。
优选地,所述显微镜模块包括CCD镜头和物镜。
优选地,所述视觉观察系统还包括显微镜光源和显微镜光源控制器。
优选地,所述光刻光源是紫外面光源。
优选地,所述光刻板位移驱动模块包括光刻板X位移台、光刻板Y位移台和光刻位移模块支撑平台;所述光刻位移模块支撑平台通过限位座固定在所述减震底座上,且相对所述减震底座可做Z轴方向的移动;所述光刻板X位移台安装在所述光刻移位模块支撑平台上,并能与所述光刻位移模块支撑平台间产生X方向的相对滑动;所述光刻板Y位移台安装在所述光刻板X位移台上,并能与所述光刻板X位移台间产生Y方向的相对滑动。
优选地,所述光刻板固定架和所述光刻板位移驱动模块的连接方式为螺钉连接或焊接。
优选地,所述光刻板固定架上设有真空吸槽。
优选地,所述基片位移模块包括用于固定基片的基片平台和用于驱动所述基片平台运动的基片位移驱动模块。
优选地,所述基片位移驱动模块包括Z方向位移台、Y方向位移台和X方向位移台;所述X方向位移台安装于所述减震底座上并能与所述减震底座间产生沿X轴方向的相对滑动;所述Y方向位移台安装于所述X方向位移台上并能与所述X方向位移台间产生沿Y轴方向的相对滑动;所述Z方向位移台安装于所述Y方向位移台上并能与所述Y方向位移台间产生沿Z轴方向的相对滑动;所述基片平台与Z方向位移台固定相连。
相比于背景技术介绍内容,上述用于二维材料定点转移和对准光刻的一体化系统,包括视觉观察系统、支撑轴、光源模块、光刻模块、基片位移模块、减震底座和控制模块;视觉观察系统包括连接支架和固定于连接支架的显微镜模块,连接支架安装在支撑轴上并能绕支撑轴旋转以及沿支撑轴的轴向方向滑动;光源模块包括光源支架和固定于光源支架上的光刻光源,光源支架安装在支撑轴上并能绕支撑轴旋转以及沿支撑轴的轴向方向滑动;光刻模块包括光刻板固定架和与光刻板固定架相连的光刻板位移驱动模块,光刻板位移驱动模块安装在减震底座上并能沿X轴、Y轴、Z轴方向移动;基片位移模块安装在减震底座上并能沿X轴、Y轴、Z轴三个方向移动;控制模块用于对光源模块、光刻模块以及基片位移驱动模块的运动进行控制;其中,X轴和Y轴为在平行于减震底座所在平面内构建的直角坐标系,Z轴为垂直于减震底座所在平面的方向。上述一体化系统在应用于二维材料的转移时,将用于承载待转移二维材料的基片置于基片位移模块上,将二维材料转移的目标基底固定于光刻模块上,通过控制模块分别控制基片位移模块和光刻模块在X轴和Y轴方向移动,同时结合显微镜模块进行观察,使承载待转移二维材料的基片和目标基底对准后,然后控制基片位移模块和/或光刻模块在Z轴方向的高度,以使承载待转移二维材料的基片与目标基底完整平贴后,即完成转移过程;在应用于二维材料光刻时,将待光刻基片置于基片位移模块上,将光刻板固定于光刻板固定架上,通过视觉观察系统进行辅助观察,在光刻板位移驱动模块的驱动下光刻板在X轴和Y轴方向移动,从而找到光刻图样,在基片位移模块的驱动下待光刻基片在X轴和Y轴方向移动,从而找到待光刻基片上要光刻的区域,通过调节基片位移模块和/或光刻模块在Z轴方向的高度,使待光刻基片与光刻板完整平贴,然后利用光源模块对光刻板执行曝光操作,即可完成对准光刻过程。该一体化系统完美集成了光刻和二维材料转移的功能,可以实现二维材料的定点转移和对准光刻在原位完成,完美地缩短了环境敏感二维材料在器件制作过程中暴露于空气中的时间;且该系统体积小,便携性高,可以方便地置于各种真空或保护气氛操作环境中;此外,该系统还具有价格低廉、操作简单、通用性强、工艺稳定可靠等优势。从而避免了二维材料的定点转移和对准光刻过程存在的成本高和效率低的问题。
附图说明
图1为本发明实施例提供的用于二维材料定点转移和对准光刻的一体化系统的整体结构示意图;
图2为本发明实施例提供的视觉观察系统和光源模块的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的光刻板固定架的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的光刻板位移驱动模块的结构示意图;
图5为本发明实施例提供的基片位移模块的一种结构示意图;
图6为本发明实施例提供的基片位移模块的另一种结构示意图。
上图1-图6中,
视觉观察系统1、连接支架11、显微镜模块12、目镜121、物镜122、CCD镜头123、CCD数据采集线124、显微镜光源13、显微镜光源控制器14、支撑轴2、光源模块3、光源支架31、光刻光源32、光刻光源控制器33、光刻模块4、光刻板41、光刻板固定架42、螺纹孔421、真空吸槽422、气动接口423、光刻板位移驱动模块43、光刻板固定架安装孔431、光刻板X位移台432、光刻板Y位移台433、手动位移调节旋钮434、电动位移调节驱动接口435、光刻位移模块支撑平台436、限位座437、基片位移模块5、基片平台51、基片位移驱动模块52、Z方向位移台521、Y方向位移台522、X方向位移台523、基片加热装置53、减震底座6、控制模块7。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种用于二维材料定点转移和对准光刻的一体化系统,以解决二维材料的定点转移和对准光刻过程存在的成本高和效率低的问题。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明提供的技术方案,下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1-图6所示,本发明实施例提供的一种用于二维材料定点转移和对准光刻的一体化系统,包括视觉观察系统1、支撑轴2、光源模块3、光刻模块4、基片位移模块5、减震底座6和控制模块7;其中,
视觉观察系统1包括连接支架11和固定于连接支架11的显微镜模块12,连接支架11安装在支撑轴2上并能绕支撑轴2旋转以及沿支撑轴2的轴向方向滑动,这里需要说明的是,旋转和滑动的动作可以是手动,也可以是电动控制;
光源模块3包括光源支架31和固定于光源支架31上的光刻光源32,光源支架31安装在支撑轴2上并能绕支撑轴2旋转以及沿支撑轴2的轴向方向滑动,这里需要说明的是,旋转和滑动的动作可以是手动,也可以是电动控制;
光刻模块4包括光刻板固定架42和与光刻板固定架42相连的光刻板位移驱动模块43,光刻板位移驱动模块43安装在减震底座6上并能沿X轴、Y轴、Z轴方向移动,在本实施例中,减震底座6上设有四根支撑柱,以支撑光刻板位移驱动模块43,四根支撑柱还可以实现光刻板位移驱动模块43在Z轴方向的上下调整;
基片位移模块5安装在减震底座6上并能沿X轴、Y轴、Z轴三个方向移动;
控制模块7用于对光源模块3、光刻模块4以及基片位移驱动模块5的运动进行控制,具体包括对曝光时间、光刻板驱动位移模块43以及基片位移驱动模块5的机械运动的控制;
需要说明的是,X轴和Y轴为在平行于减震底座6所在平面内构建的直角坐标系,Z轴为垂直于减震底座6所在平面的方向。
上述一体化系统在应用于二维材料的转移时,将用于承载待转移二维材料的基片置于基片位移模块上,将二维材料转移的目标基底固定于光刻模块上,通过控制模块分别控制基片位移模块和光刻模块在X轴和Y轴方向移动,同时结合显微镜模块进行观察,使承载待转移二维材料的基片和目标基底对准后,然后控制基片位移模块和/或光刻模块在Z轴方向的高度,以使承载待转移二维材料的基片与目标基底完整平贴后,即完成转移过程;在应用于二维材料光刻时,将待光刻基片置于基片位移模块上,将光刻板固定于光刻板固定架上,通过视觉观察系统进行辅助观察,在光刻板位移驱动模块的驱动下光刻板在X轴和Y轴方向移动,从而找到光刻图样,在基片位移模块的驱动下待光刻基片在X轴和Y轴方向移动,从而找到待光刻基片上要光刻的区域,通过调节基片位移模块和/或光刻模块在Z轴方向的高度,使待光刻基片与光刻板完整平贴,然后利用光源模块对光刻板执行曝光操作,即可完成对准光刻过程。该一体化系统完美集成了光刻和二维材料转移的功能,可以实现二维材料的定点转移和对准光刻在原位完成,完美地缩短了环境敏感二维材料在器件制作过程中暴露于空气中的时间;且该系统体积小,便携性高,可以方便地置于各种真空或保护气氛操作环境中;此外,该系统还具有价格低廉、操作简单、通用性强、工艺稳定可靠等优势。从而避免了二维材料的定点转移和对准光刻过程存在的成本高和效率低的问题。
这里需要说明的是,显微镜模块12具体可以包括目镜121和物镜122,目镜121和物镜122为一体化结构;显微镜模块12还可以是包括CCD镜头123,用于采集显微镜观察的图像;CCD镜头123采集的图像可以通过CCD数据采集线124传输到电脑或其他可视化控制设备。
此外,视觉观察系统1还可以包括显微镜光源13和显微镜光源控制器14,显微镜光源控制器14用于显微镜光源13的开关控制和功率调节;也可在控制模块7中集成对于显微镜光源的控制功能。
需要说明的是,光刻光源32通常是紫外面光源,可以是紫外LED光源,也可以替换为高压汞灯光源或紫外激光光源,光源焦距和功率均可调。
光刻光源控制器33可以用于光刻光源32的开关控制、功率调节,还可以附加定时等功能;也可在控制模块7中集成对于光刻光源的控制功能。
在一些具体的实施方案中,上述光刻板固定架42的具体结构可以包括多个螺纹孔421,用于与光刻板位移驱动模块43的螺接,该连接方式也可以更换为焊接或其他固定连接方式;光刻板固定架42与光刻板位移驱动模块43也可以一体化设计。
此外,该光刻板固定架42还包括真空吸槽422和气动接口423,气动接口423可通过管路连接至真空泵,实现光刻板41与光刻板固定架42间的真空吸附;光刻板41还可以改用机械方法或粘接的方式固定于光刻板固定架42上。
在一些更具体的实施方案中,光刻板位移驱动模块43的具体结构可以包括光刻板X位移台432、光刻板Y位移台433和光刻位移模块支撑平台436。其中,光刻位移模块支撑平台436一般包括一个平台和四根支柱,每根支柱低端均设有限位座437,用于将光刻模块支撑平台436固定在减震底座6上;同时,支柱可以微调高度,使得光刻位移模块支撑平台436相对减震底座6可做Z轴方向的移动。
光刻板X位移台432安装在光刻模块支撑平台436上,并能与光刻位移模块支撑平台436间产生X方向的相对滑动;光刻板X位移台432上设有手动位移调节旋钮434以及电动位移调节驱动接口435,用于手动调节或电动调节光刻板X位移台432在X方向的相对滑动,可在控制模块7中集成对于光刻板X位移台的控制功能。
光刻板Y位移台433安装在光刻板X位移台432上,并能与光刻板X位移台432间产生Y方向的相对滑动;光刻板Y位移台433上也设有手动位移调节旋钮434以及电动位移调节驱动接口435,用于手动调节或电动调节光刻板Y位移台433在Y方向的相对滑动,可在控制模块7中集成对于光刻板Y位移台的控制功能。
光刻板位移驱动模块43中还设有光刻板固定架安装孔431,用于连接光刻板固定架42。
进一步的实施方案中,基片位移模块5的具体结构可以是包括有基片平台51和基片位移驱动模块52。其中,基片位移驱动模块52包括有Z方向位移台521、Y方向位移台522和X方向位移台523;X方向位移台523安装于减震底座6上并能与减震底座6间产生沿X轴方向的相对滑动,常用的一种连接方式是将X方向位移台523安装于固定在减震底座6上的滑轨上;Y方向位移台522安装于X方向位移台523上并能与X方向位移台523间产生沿Y轴方向的相对滑动,常用的一种连接方式是将Y方向位移台522安装于固定在X方向位移台523上的滑轨上;Z方向位移台521安装于Y方向位移台522上并能与Y方向位移台522间产生沿Z轴方向的相对滑动,常用的一种连接方式是将Z方向位移台521安装于固定在Y方向位移台522上的滑轨上;基片平台51与Z方向位移台521固定相连,可以采用焊接、螺接等固定连接方式,也可设计为一体化结构。
该位移驱动模块可以通过手动或电动方式驱动;当采用电动方式驱动时,可在控制模块7中集成对于基片位移驱动模块52的控制功能。
基片位移模块5的具体结构还可以在基片位移模块5增加基片加热装置53,加热方式通常是电加热或激光加热;加热控制的功能也可集成于控制模块7中。
为了本领域技术人员能够更好的理解本发明提供的用于二维材料定点转移和对准光刻的一体化系统,下面结合该一体化系统的具体应用过程进行举例说明:
比如应用于二维材料光刻的过程时,具体步骤如下:
步骤一、将待光刻基片置于基片平台51上;
步骤二、将光刻板41固定于光刻板固定架42上;
步骤三、移动显微镜系统12至光刻板41中心,通过显微镜系统12辅助观察,移动光刻板X位移台432和光刻板Y位移台433,找到光刻图样;
步骤四、通过显微镜辅助观察,通过调节Y方向位移台522和X方向位移台523,找到待光刻基片上要光刻的区域;
步骤五、通过显微镜辅助观察,通过调节Z方向位移台521,使待光刻基片与光刻板41完整平贴;
步骤六、移开显微镜系统12,将光刻光源32移到光刻板41中心;
步骤七、执行曝光程序;
步骤八、完成曝光后,移开光刻板41,取下光刻完成的基片。
应用于二维材料转移的过程时,具体步骤如下:
步骤一、将承载待转移二维材料的基片置于基片平台51上;
步骤二、将二维材料转移的目标基底固定于光刻板固定架42上;
步骤三、结合显微镜辅助观察,移动光刻板X位移台432和光刻板Y位移台433,调节Y方向位移台522和X方向位移台523,使承载待转移二维材料的基片和目标基底对准后,通过调节Z方向位移台521,使承载待转移二维材料的基片与目标基底完整平贴后,完成转移。
应用于转移机械剥离石墨烯样品到Si/SiO2衬底上制作霍尔测试的器件时,具体过程如下:
对Si/SiO2衬底进行涂光刻胶(型号AZ6112,转速4000转每秒,旋涂40秒),100摄氏度前烘60秒,利用本发明中提及的二维材料定点转移和对准光刻一体机系统,接触曝光30秒。接着用AZ300MIF(浓度为2.38%)室温显影60秒,去离子水漂洗30秒,再120摄氏度后烘120秒。之后用直流溅射仪蒸镀5纳米的金属钛薄膜,接着蒸镀50纳米的金属金薄膜,然后用丙酮剥离光刻胶,再后用去离子水清洗、氮气吹干得到刻有霍尔测试金电极的
Si/SiO2基底。
利用静电膜机械剥离定向热解石墨,将剥离的石墨烯样品转移到聚二甲基硅氧烷(PDMS)柔性支撑体上,将PDMS柔性支撑体固定在载玻片上,结合观察光学显微镜,找到合适的石墨烯样品,进行定点转移。
需要说明的是,本发明提供的用于二维材料定点转移和对准光刻的一体机系统,可以适用于化学气相沉积、机械剥离、溶液法等多种方法制备的二维材料;可兼容旋涂-腐蚀、静电膜和热释放胶带等多种转移二维材料的工艺方法;可适用于正型光刻胶、负型光刻胶和可反转光刻胶的对准和曝光。
以上对本发明所提供的用于二维材料定点转移和对准光刻的一体化系统进行了详细介绍。需要说明的是,本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
还需要说明的是,在本文中,诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于二维材料定点转移和对准光刻的一体化系统,其特征在于,包括视觉观察系统(1)、支撑轴(2)、光源模块(3)、光刻模块(4)、基片位移模块(5)、减震底座(6)和控制模块(7);
所述视觉观察系统(1)包括连接支架(11)和固定于所述连接支架(11)的显微镜模块(12),所述连接支架(11)安装在所述支撑轴(2)上并能绕所述支撑轴(2)旋转以及沿所述支撑轴(2)的轴向方向滑动;
所述光源模块(3)包括光源支架(31)和固定于所述光源支架(31)上的光刻光源(32),所述光源支架(31)安装在所述支撑轴(2)上并能绕所述支撑轴(2)旋转以及沿所述支撑轴(2)的轴向方向滑动;
所述光刻模块(4)包括光刻板固定架(42)和与所述光刻板固定架(42)相连的光刻板位移驱动模块(43),所述光刻板位移驱动模块(43)安装在所述减震底座(6)上并能沿X轴、Y轴、Z轴方向移动;
所述基片位移模块(5)安装在减震底座(6)上并能沿X轴、Y轴、Z轴三个方向移动;
所述控制模块(7)用于对光源模块(3)、光刻模块(4)以及基片位移驱动模块(5)的运动进行控制;
其中,X轴和Y轴为在平行于所述减震底座(6)所在平面内构建的直角坐标系,Z轴为垂直于所述减震底座(6)所在平面的方向。
2.如权利要求1所述的用于二维材料定点转移和对准光刻的一体化系统,其特征在于,所述显微镜模块(12)包括目镜(121)和物镜(122)。
3.如权利要求1所述的用于二维材料定点转移和对准光刻的一体化系统,其特征在于,所述显微镜模块(12)包括CCD镜头(123)和物镜(122)。
4.如权利要求1所述的用于二维材料定点转移和对准光刻的一体化系统,其特征在于,所述视觉观察系统(1)还包括显微镜光源(13)和显微镜光源控制器(14)。
5.如权利要求1所述的用于二维材料定点转移和对准光刻的一体化系统,其特征在于,所述光刻光源(32)是紫外面光源。
6.如权利要求1所述的用于二维材料定点转移和对准光刻的一体化系统,其特征在于,所述光刻板位移驱动模块(43)包括光刻板X位移台(432)、光刻板Y位移台(433)和光刻位移模块支撑平台(436);所述光刻位移模块支撑平台(436)通过限位座(437)固定在所述减震底座(6)上,且相对所述减震底座(6)可做Z轴方向的移动;所述光刻板X位移台(432)安装在所述光刻移位模块支撑平台(436)上,并能与所述光刻位移模块支撑平台(436)间产生X方向的相对滑动;所述光刻板Y位移台(433)安装在所述光刻板X位移台(432)上,并能与所述光刻板X位移台(432)间产生Y方向的相对滑动。
7.如权利要求1所述的用于二维材料定点转移和对准光刻的一体化系统,其特征在于,所述光刻板固定架(42)和所述光刻板位移驱动模块(43)的连接方式为螺钉连接或焊接。
8.如权利要求1所述的用于二维材料定点转移和对准光刻的一体化系统,其特征在于,所述光刻板固定架(42)上设有真空吸槽(422)。
9.如权利要求1所述的用于二维材料定点转移和对准光刻的一体化系统,其特征在于,所述基片位移模块(5)包括用于固定基片的基片平台(51)和用于驱动所述基片平台运动的基片位移驱动模块(52)。
10.如权利要求9所述的用于二维材料定点转移和对准光刻的一体化系统,其特征在于,所述基片位移驱动模块(52)包括Z方向位移台(521)、Y方向位移台(522)和X方向位移台(523);所述X方向位移台(523)安装于所述减震底座(6)上并能与所述减震底座(6)间产生沿X轴方向的相对滑动;所述Y方向位移台(522)安装于所述X方向位移台(523)上并能与所述X方向位移台(523)间产生沿Y轴方向的相对滑动;所述Z方向位移台(521)安装于所述Y方向位移台(522)上并能与所述Y方向位移台(522)间产生沿Z轴方向的相对滑动;所述基片平台(51)与Z方向位移台(521)固定相连。
CN201811230466.5A 2018-10-22 2018-10-22 一种用于二维材料定点转移和对准光刻的一体化系统 Pending CN109521649A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811230466.5A CN109521649A (zh) 2018-10-22 2018-10-22 一种用于二维材料定点转移和对准光刻的一体化系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811230466.5A CN109521649A (zh) 2018-10-22 2018-10-22 一种用于二维材料定点转移和对准光刻的一体化系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109521649A true CN109521649A (zh) 2019-03-26

Family

ID=65772853

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811230466.5A Pending CN109521649A (zh) 2018-10-22 2018-10-22 一种用于二维材料定点转移和对准光刻的一体化系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109521649A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111304738A (zh) * 2020-03-16 2020-06-19 华中科技大学 熔融盐辅助化学气相沉积生长多层二硒化钨单晶的方法
CN111624758A (zh) * 2020-06-04 2020-09-04 广州浩康生物科技有限公司 一种用于纳米材料转移的复合荧光显微系统
CN112762835A (zh) * 2021-01-18 2021-05-07 华东师范大学 一种固液法非破坏性定点转移二维材料的微控制平台

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1094827A (zh) * 1993-05-05 1994-11-09 哈尔滨工业大学 双面对版曝光机
US20010026408A1 (en) * 2000-03-21 2001-10-04 Nikon Corporation Drive apparatus, exposure apparatus, and method of using the same
CN1330292A (zh) * 2000-06-15 2002-01-09 株式会社尼康 曝光装置、基片处理单元和光刻系统及器件制造方法
CN101487989A (zh) * 2009-02-27 2009-07-22 上海微电子装备有限公司 六自由度精密定位平台
US20110032496A1 (en) * 2009-08-07 2011-02-10 Nikon Corporation Movable body apparatus, exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method
CN103226288A (zh) * 2013-04-27 2013-07-31 苏州大学 一种紫外固化微纳米结构拼版装置及拼版工艺
CN105137723A (zh) * 2015-09-27 2015-12-09 长春工业大学 一种用于双光子聚合加工的三维椭圆运动工作台
CN106430084A (zh) * 2016-11-18 2017-02-22 北京大学 一种单个微纳米结构转移装置及其转移方法
KR20170111537A (ko) * 2016-03-28 2017-10-12 삼성전자주식회사 자성 복합체, 그 제조 방법, 및 자성 복합체를 포함하는 안테나
EP3242163A1 (en) * 2016-05-06 2017-11-08 The Provost, Fellows, Foundation Scholars, & the other members of Board, of the College of the Holy & Undiv. Trinity of Queen Elizabeth near Dublin Method for structuring, patterning, and actuating devices using two-dimensional materials
CN109052315A (zh) * 2018-08-01 2018-12-21 南方科技大学 一种二维材料的转移系统

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1094827A (zh) * 1993-05-05 1994-11-09 哈尔滨工业大学 双面对版曝光机
US20010026408A1 (en) * 2000-03-21 2001-10-04 Nikon Corporation Drive apparatus, exposure apparatus, and method of using the same
CN1330292A (zh) * 2000-06-15 2002-01-09 株式会社尼康 曝光装置、基片处理单元和光刻系统及器件制造方法
CN101487989A (zh) * 2009-02-27 2009-07-22 上海微电子装备有限公司 六自由度精密定位平台
US20110032496A1 (en) * 2009-08-07 2011-02-10 Nikon Corporation Movable body apparatus, exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method
CN103226288A (zh) * 2013-04-27 2013-07-31 苏州大学 一种紫外固化微纳米结构拼版装置及拼版工艺
CN105137723A (zh) * 2015-09-27 2015-12-09 长春工业大学 一种用于双光子聚合加工的三维椭圆运动工作台
KR20170111537A (ko) * 2016-03-28 2017-10-12 삼성전자주식회사 자성 복합체, 그 제조 방법, 및 자성 복합체를 포함하는 안테나
EP3242163A1 (en) * 2016-05-06 2017-11-08 The Provost, Fellows, Foundation Scholars, & the other members of Board, of the College of the Holy & Undiv. Trinity of Queen Elizabeth near Dublin Method for structuring, patterning, and actuating devices using two-dimensional materials
CN106430084A (zh) * 2016-11-18 2017-02-22 北京大学 一种单个微纳米结构转移装置及其转移方法
CN109052315A (zh) * 2018-08-01 2018-12-21 南方科技大学 一种二维材料的转移系统

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111304738A (zh) * 2020-03-16 2020-06-19 华中科技大学 熔融盐辅助化学气相沉积生长多层二硒化钨单晶的方法
CN111304738B (zh) * 2020-03-16 2021-06-11 华中科技大学 熔融盐辅助化学气相沉积生长多层二硒化钨单晶的方法
CN111624758A (zh) * 2020-06-04 2020-09-04 广州浩康生物科技有限公司 一种用于纳米材料转移的复合荧光显微系统
CN112762835A (zh) * 2021-01-18 2021-05-07 华东师范大学 一种固液法非破坏性定点转移二维材料的微控制平台
CN112762835B (zh) * 2021-01-18 2021-10-15 华东师范大学 一种固液法非破坏性定点转移二维材料的微控制平台

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109521649A (zh) 一种用于二维材料定点转移和对准光刻的一体化系统
CN102163005B (zh) 投影曝光装置、器件制造方法以及光学部件
CN103135341B (zh) 压印装置、使用该压印装置的物品制造方法和压印方法
CN104541357A (zh) 标记及其形成方法以及曝光装置
TW201239509A (en) Apparatus and method for maintaining immersion fluid in the gap under the projection lens during wafer exchange in an immersion lithography machine
CN104024942A (zh) 装载可挠性基板的装置及微影装置
CN107109621A (zh) 用于在处理腔室中的层沉积期间支撑基板载体和掩模载体的固持布置、用于在基板上沉积层的设备、以及用于对准支撑基板的基板载体与掩模载体的方法
CN104620352A (zh) 标记形成方法和器件制造方法
US20130140269A1 (en) Method and mechanism of photoresist layer structure used in manufacturing nano scale patterns
CN100565799C (zh) 曝光装置及元件制造方法
CN101918897A (zh) 曝光方法及装置、以及元件制造方法
CN102157421B (zh) 一种硅片预对准装置及预对准方法
Huang et al. Precise fabrication of large-area microstructures by digital oblique scanning lithography strategy and stage self-calibration technique
Pham et al. A compact low-cost low-maintenance open architecture mask aligner for fabrication of multilayer microfluidics devices
US20080174758A1 (en) Replacement device for an optical element
Walker et al. Design and fabrication of adjustable x-ray optics using piezoelectric thin films
CN101655440A (zh) 纳米材料或微纳器件的显微重复定位方法
CN102495526B (zh) 光学曝光方法及其用于制备硅材料竖直中空结构的方法
CN106415396A (zh) 光源装置、放电灯及其制造方法、以及曝光装置
CN211828684U (zh) 一种二维材料转移组装系统
CN101930181B (zh) 接近式曝光装置、基板温度控制方法及面板基板制造方法
CN111710590A (zh) 一种提高钙钛矿量子点薄膜偏振度的方法
CN103748519A (zh) 曝光装置和限制液体的方法
Arcamone et al. Dry etching for the correction of gap-induced blurring and improved pattern resolution in nanostencil lithography
CN105446074B (zh) 使用激光定向自组装嵌段共聚物的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190326