CN113075861A - 一种新型纳米压印设备及其压印方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种新型纳米压印设备，包括：吸盘，支撑装置，其设置有两个，分别位于吸盘的左侧及右侧；滴胶装置，其位于左侧支撑装置与吸盘之间；涂布装置，具有可伸缩的涂布块，通过涂布块的伸缩涂布胶液；固定装置，用于固定PET；压印曝光装置，具有可伸缩的压印头，并向第二固定装置的方向伸缩，压印头上具有透光区以及与透光区对应的紫外灯；胶液回收装置，收集压印溢出的废胶液。一种新型纳米压印设备的压印方法，包括以下步骤：S1：上料；S2：点胶；S3：涂布及废胶液回收；S4：压印；S5：脱模。本发明不仅能够自动点胶、涂布、压印曝光以及脱模，无需人工干预，且压印过程中产生无气泡产生，自动化程度高。

Description

一种新型纳米压印设备及其压印方法

技术领域

本发明属于新型纳米压印设备技术领域，尤其涉及一种新型纳米压印设备及其压印方法。

背景技术

纳米压印技术，是通过光刻胶辅助，将模板上的微纳结构转移到待加工材料上的技术，其加工精度已经达到2纳米，超过了传统光刻技术达到的分辨率，有望在未来取代传统光刻技术，成为微电子、材料领域的重要加工手段。

现有的新型纳米压印设备，在压印时，当晶圆表面的纳米结构高度超过10微米，例如微透镜诊疗，匀光片等，因为紫外固化纳米胶液体要满足良好的流动性，保证结构填充完整，一般会添加溶剂导致其无法填充较深的纳米结构，所以无法旋涂匀胶的方式获得均匀的大于10微米的胶层，这种情况需要通过点胶压印的方式解决，而且，现有的新型纳米压印设备在纳米压印时，大都采用上、下点胶压印的方式，将胶体点在晶圆中心处，由于受重力等因素的影响，胶体从晶圆中心处会向四周流动，造成胶体上表面高低不平的现象，在PET和晶圆靠近的过程中，胶体会产生气泡，损坏纳米结构。

发明内容

本发明针对上述的技术问题，提出一种新型纳米压印设备及其压印方法，不仅能够自动点胶、涂布、压印曝光以及脱模，无需人工干预，且压印过程中产生无气泡产生，自动化程度高。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种新型纳米压印设备，包括：

吸盘，所述吸盘可升降，且在吸盘的上表面设置有真空槽，与所述真空槽连接有真空发生装置，以在吸盘上表面形成负压，用于吸附晶圆；

支撑装置，其设置有两个，分别位于所述吸盘的左侧及右侧，其中，左侧支撑装置上连接有可升降的第一升降块，右侧支撑装置上连接有可升降的第二升降块和第三升降块，所述左侧支撑装置以及右侧支撑装置上分别设置有两限位块，以相应的限位第一升降块、第二升降块以及第三升降块的升降位置；

滴胶装置，其位于左侧支撑装置与吸盘之间，所述滴胶装置包括移动机构，以及与所述移动机构连接有可转动的滴胶嘴组件，所述滴胶嘴组件转动至工作位置后，并通过移动机构移动，可向晶圆的不同位置滴胶；

涂布装置，与所述第三升降块连接，所述涂布装置具有可伸缩的涂布块，涂布块的宽度大于晶圆的宽度，以在所述晶圆上滴胶后，通过涂布块的伸缩涂布胶液；

固定装置，用于固定PET，包括连接于所述左侧支撑装置上的第一固定装置，以及连接于所述第二升降块上的第二固定装置，用于固定PET的两端，且所述第二固定装置的高度位于第一固定装置以上；

压印曝光装置，其与第一升降块连接，压印曝光装置具有可伸缩的压印头，压印头可与PET上表面相抵，并向第二固定装置的方向伸缩，所述压印头上具有透光区以及与透光区对应的紫外灯；

胶液回收装置，其具有收集槽，所述收集槽位于真空槽外侧，所述收集槽通过收集管连接有废液收集瓶，以收集压印溢出的废胶液。

在本发明的一些实施例中，所述真空发生装置包括设置于真空槽内的真空孔以及与真空孔连接的真空泵。

在本发明的一些实施例中，所述左侧支撑装置以及右侧支撑装置均为支撑杆，所述第一升降块、第二升降块、第三升降块均为升降电机，所述第一升降块位于所述第一固定装置上方，所述第二升降块位于所述第三升降块的下方。

在本发明的一些实施例中，所述移动机构为滑轨，所述滴胶嘴组件包括连接于滑轨上的旋转电机，与旋转电机连接的刚性胶管，以及连接于胶管两管口上的胶嘴以及胶瓶。

在本发明的一些实施例中，所述涂布块为条形，所述涂布块上设置有涂布面，所述涂布面朝向晶圆，所述涂布块的两端连接有厚度控制板，以控制胶液涂布厚度，所述涂布块通过伸缩杆第三升降块连接。

在本发明的一些实施例中，所述涂布面包括四个不相同的涂布面，所述涂布块可转动，以使不同的涂布面朝向晶圆控制不同的涂胶厚度。

在本发明的一些实施例中，所述第一固定装置包括水平设置的横向支撑杆，以及连接于横向支撑杆上用于固定PET一端的固定卡，所述横向支撑杆朝向右侧支撑装置的方向设置。

在本发明的一些实施例中，所述二固定装置包括连接于所述第二升降块上用于固定PET另一端的固定卡。

在本发明的一些实施例中，所述固定卡包括上固定板，以及与所述上固定板对应的下固定板，所述上固定板与下固定板之间可连接，以使所述PET的边缘固定于所述上固定板与下固定板之间。

一种新型纳米压印设备的压印方法，包括以下步骤：

S1：上料

将晶圆放在吸盘上，通过负压吸附固定晶圆，将PET的两端通过所述第一固定装置以及第二固定装置固定；

S2：点胶

吸盘提升至点胶位置，滴胶嘴组件转动至工作位置后，并通过移动机构移动，向晶圆的不同位置滴胶，点胶完成后，滴胶嘴组件旋转至起点位置；

S3：涂布及废胶液回收

转动涂布块，选择朝向晶圆的涂布面后，固定涂布块，涂布块伸出至胶液远离涂布方向一端对应的a位置，吸盘提升至涂布位置，涂布块逐步向涂布方向回拉至b位置；

溢出的多余胶液溢流至回收槽内，通过收集管回收至废液收集瓶；

S4：压印

吸盘提升至压印位置，以使晶圆上的胶体与靠近第一固定装置上PET的下表面接触，压印曝光装置在第一升降块的移动下向下移动，以使压印头与PET的上表面相抵，紫外灯打开，压印头向第二固定装置的方向移动的同时，第二升降块向下移动，第二固定装置在第二升降块的带动下，使PET另一端向下移动，PET自靠近左侧支撑装置一侧向右侧支撑装置一侧逐步与胶液接触，并通过压印头压印、紫外灯固化，完成压印，紫外灯关闭；

S5：脱模

压印曝光装置上的压印头回至起点，第二升降块向上移动，第二固定装置在第二升降块的带动下，使PET另一端向上移动，PET自靠近右侧支撑装置一侧向左侧支撑装置一侧逐步与固化的胶液分离，完成脱模，吸盘回至起点。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

本发明不仅结构紧凑，可自动点胶、压印曝光、分离，全程无需人工干预，同时完成母模复制和压印，实现了一机多用，通过压印头自左向右压印伸缩平行压印，可将PET与胶液之间产生的气泡推挤出压印区域，避免气泡破坏纳米结构；通过压印头以及紫外灯实现一边压印一边曝光，提高了生产效率；通过涂布块回拉过程进行胶液的涂布，保证了胶液在晶圆上的均匀性，且缩短了涂布块返回原点的时间，进一步提高了工作效率；通过在涂布块上设置多个涂布面，并配合厚度控制板，控制晶圆上胶液的涂布厚度，以使PET和晶圆之间的距离更加精确，同时保证了大面积压印的均匀性。

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1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的局部结构示意图；

图3为本发明的局部结构俯视图；

图4为涂布块与厚度控制板的连接结构示意图；

图5为固定卡的分解图；

图6为点胶与涂布的过程图组；

图7为本发明的压印过程图。

以上各图中：1、吸盘；11、真空槽；12、真空发生装置；121、真空孔；122、真空泵；2、支撑装置；21、左侧支撑装置；211、限位块；212、限位块；22、右侧支撑装置；221、限位块；222、限位块；23、第一升降块；24、第二升降块；25、第三升降块；3、滴胶装置；31、移动机构；311、滑轨；32、滴胶嘴组件；321、旋转电机；322、胶管；323、胶嘴；324、胶瓶；4、涂布装置；41、涂布块；411、涂布面；42、厚度控制板；43、连接杆；44、伸缩杆；5、固定装置；51、第一固定装置；511、横向支撑杆；512、固定卡；5121、上固定板；5122、下固定板；5123、定位销；5124、适配孔；52、第二固定装置；521、固定卡；6、压印曝光装置；61、压印头；611、透光区；62、紫外灯；63、伸缩杆；7、胶液回收装置；71、收集槽；72、收集管；73、废液收集瓶；8、晶圆；9、PET；10、伸缩轴。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

现有的新型纳米压印设备在纳米压印时，如果采用上下点胶压印的方式，将胶体点在晶圆中心处，由于受重力等因素的影响，胶体从晶圆中心处会向四周流动，造成胶体上表面高低不平的现象，在PET和晶圆靠近的过程中，胶体会产生气泡，损坏纳米结构。

一种新型纳米压印设备，参见图1至图7，包括：吸盘1、支撑装置2、滴胶装置3、涂布装置4、固定装置5、压印曝光装置6以及胶液回收装置7；其中，

吸盘1通过与伸缩轴10连接实现其可升降，且在吸盘1的上表面设置有真空槽11，真空槽11自吸盘1的中心向吸盘1的边缘设置多个大小不同的同心环形真空槽11，与真空槽11连接有真空发生装置12，以在吸盘1上表面形成负压，用于吸附晶圆8；

支撑装置2设置有两个，分别位于吸盘1的左侧及右侧，其中，左侧支撑装置21上连接有可升降的第一升降块23，右侧支撑装置22上连接有可升降的第二升降块24和第三升降块25，左侧支撑装置21上设置有两限位块211、212，右侧支撑装置22上设置有两限位块221、222，第一升降块23位于左侧的两限位块211、212之间，第二升降块24位于右侧两限位块221、222之间，第三升降块25位于右侧最低端限位块222的下方，通过限位块211、212、221、222以相应的限位第一升降块23、第二升降块24以及第三升降块25的升降位置；

滴胶装置3位于左侧支撑装置21与吸盘1之间，滴胶装置3包括移动机构31，以及与移动机构31连接有可转动的滴胶嘴组件32，滴胶嘴组件32转动至工作位置后，并通过移动机构31移动，可向晶圆8的不同位置滴胶；

涂布装置4与第三升降块25连接，涂布装置4具有可伸缩的涂布块41，涂布块41的宽度大于晶圆8的宽度，以在晶圆8上滴胶后，通过涂布块41的伸缩涂布胶液；

固定装置5用于固定PET9，其包括固定连接于左侧支撑装置21上的第一固定装置51，以及连接于第二升降块24上的第二固定装置52，用于固定PET9的两端，且第二固定装置52的高度位于第一固定装置51以上，第一固定装置51位于第一升降块23以下，且位于滴胶装置3以上；

压印曝光装置6与第一升降块23连接，压印曝光装置6具有可伸缩的压印头，其可伸缩可通过伸缩杆63实现，伸缩杆63与压印头61以及第一升降块23连接，压印头61可与PET9上表面相抵，并向第二固定装置52的方向伸缩，压印头61上具有透光区611以及与透光区对应的紫外灯62；

胶液回收装置7具有收集槽71，收集槽71位于真空槽11外侧，收集槽71通过收集管72连接有废液收集瓶73，以收集压印溢出的废胶液。

在本实施例中，真空发生装置12包括设置于真空槽11内的真空孔121以及与真空孔121通过管路连接的真空泵122。

在本实施例中，左侧支撑装置21以及右侧支撑装置22均为支撑杆，第一升降块23、第二升降块24、第三升降块25均为升降电机，第一升降块23位于第一固定装置51上方，第二升降块24位于第三升降块25的下方。

在本实施例中，移动机构31为滑轨311，滑轨311的滑动方向与涂布块41的伸缩方向垂直设置，滴胶嘴组件32包括连接于滑轨311上的旋转电机321，与旋转电机321连接的刚性胶管322，以及连接于胶管322两管口上的胶嘴323以及胶瓶324。

在本实施例中，涂布块41为条形，涂布块41上设置有涂布面411，涂布面411朝向晶圆8，涂布块41的两端连接有厚度控制板42，以控制胶液涂布厚度，涂布块41通过连接杆43以及伸缩杆44以及第三升降块25连接。

在本实施例中，涂布面411包括四个不相同的涂布面411，每个涂布面411和厚度控制板42对应距离不同，涂布块41可转动，以使不同的涂布面411朝向晶圆8控制不同的涂胶厚度。

在本实施例中，第一固定装置51包括水平设置的横向支撑杆511，以及连接于横向支撑杆511上用于固定PET9一端的固定卡512，横向支撑杆511朝向右侧支撑装置22的方向设置。

在本实施例中，第二固定装置52包括连接于第二升降块24上用于固定PET9另一端的固定卡521。

进一步的，固定卡512与固定卡521结构相同，以固定卡512为代表，具体包括上固定板5121，以及与上固定板5121对应的下固定板5122，上固定板5121与下固定板5122之间可连接，以使PET9的边缘固定于上固定板5121与下固定板5122之间，具体的在上固定板5121上朝向下固定板5122的一面设置定位销5123，在PET9上用于固定部分的两端上设置有与定位销5123适配的固定孔，在下固定板5122上设置于固定销5123适配的适配孔5124，定位销5123穿过固定孔与适配孔5124适配，以固定PET9。

一种新型纳米压印设备的压印方法，参见图1、图6、图7所示，包括以下步骤：

S1：上料

将晶圆8放在吸盘1上，通过真空泵122在真空槽11内产生负压，吸附固定晶圆8，将PET9的两端通过第一固定装置51的固定卡512以及第二固定装置52的固定卡521固定，PET9具有余量，以呈非拉进状态；

S2：点胶

吸盘1提升至点胶位置，滴胶嘴组件32转动至工作位置后，并通过移动机构31移动，向晶圆8的不同位置滴胶，点胶完成后，滴胶嘴组件32旋转至起点位置；

S3：涂布及废胶液回收

转动涂布块41，选择朝向晶圆8的涂布面411后，固定涂布块41，涂布块41伸出至胶液远离涂布方向一端对应的a位置，吸盘1提升至涂布位置，涂布块41逐步向涂布方向回拉至b位置，通过涂布面411以及厚度控制板42控制胶液厚度；

溢出的多余胶液溢流至收集槽71内，通过收集管72回收至废液收集瓶73；

S4：压印

吸盘1提升至压印位置，以使晶圆8上的胶体与靠近第一固定装置51上PET9的下表面接触，压印曝光装置6在第一升降块23的移动下向下移动，以使压印头61与PET9的上表面相抵，紫外灯62打开通过透光区611固化压印完成部分，压印头61向第二固定装置52的方向移动的同时，第二升降块24向下移动，第二固定装置52在第二升降块24的带动下，使PET9另一端向下移动，PET9自靠近左侧支撑装置21一侧向右侧支撑装置22一侧逐步与胶液接触，并通过压印头61压印、紫外灯62固化，完成压印，紫外灯62关闭；

S5：脱模

压印曝光装置6上的压印头61回至起点，第二升降块24向上移动，第二固定装置52在第二升降块24的带动下，使PET9另一端向上移动，PET9自靠近右侧支撑装置22一侧向左侧支撑装置21一侧逐步与固化的胶液分离，完成脱模，吸盘1回至起点。

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 (10)

1.一种新型纳米压印设备，其特征在于，包括：

吸盘，所述吸盘可升降，且在吸盘的上表面设置有真空槽，与所述真空槽连接有真空发生装置，以在吸盘上表面形成负压，用于吸附晶圆；

支撑装置，其设置有两个，分别位于所述吸盘的左侧及右侧，其中，左侧支撑装置上连接有可升降的第一升降块，右侧支撑装置上连接有可升降的第二升降块和第三升降块，所述左侧支撑装置以及右侧支撑装置上分别设置有两限位块，以相应的限位第一升降块、第二升降块以及第三升降块的升降位置；

滴胶装置，其位于左侧支撑装置与吸盘之间，所述滴胶装置包括移动机构，以及与所述移动机构连接有可转动的滴胶嘴组件，所述滴胶嘴组件转动至工作位置后，并通过移动机构移动，可向晶圆的不同位置滴胶；

涂布装置，与所述第三升降块连接，所述涂布装置具有可伸缩的涂布块，以在所述晶圆上滴胶后，通过涂布块的伸缩涂布胶液；

固定装置，用于固定PET，包括连接于所述左侧支撑装置上的第一固定装置，以及连接于所述第二升降块上的第二固定装置，用于固定PET的两端，且所述第二固定装置的高度位于第一固定装置以上；

压印曝光装置，其与第一升降块连接，压印曝光装置具有可伸缩的压印头，压印头可与PET上表面相抵，并向第二固定装置的方向伸缩，所述压印头上具有透光区以及与透光区对应的紫外灯；

胶液回收装置，其具有收集槽，所述收集槽位于真空槽外侧，所述收集槽通过收集管连接有废液收集瓶，以收集压印溢出的废胶液。

2.根据权利要求1所述的新型纳米压印设备，其特征在于：所述真空发生装置包括设置于真空槽内的真空孔以及与真空孔连接的真空泵。

3.根据权利要求1所述的新型纳米压印设备，其特征在于：所述左侧支撑装置以及右侧支撑装置均为支撑杆，所述第一升降块、第二升降块、第三升降块均为升降电机，所述第一升降块位于所述第一固定装置上方，所述第二升降块位于所述第三升降块的下方。

4.根据权利要求1所述的新型纳米压印设备，其特征在于：所述移动机构为滑轨，所述滴胶嘴组件包括连接于滑轨上的旋转电机，与旋转电机连接的刚性胶管，以及连接于胶管两管口上的胶嘴以及胶瓶。

5.根据权利要求1所述的新型纳米压印设备，其特征在于：所述涂布块为条形，所述涂布块上设置有涂布面，所述涂布面朝向晶圆，所述涂布块的两端连接有厚度控制板，以控制胶液涂布厚度，所述涂布块通过伸缩杆第三升降块连接。

6.根据权利要求5所述的新型纳米压印设备，其特征在于：所述涂布面包括四个不相同的涂布面，所述涂布块可转动，以使不同的涂布面朝向晶圆控制不同的涂胶厚度。

7.根据权利要求1所述的新型纳米压印设备，其特征在于：所述第一固定装置包括水平设置的横向支撑杆，以及连接于横向支撑杆上用于固定PET一端的固定卡，所述横向支撑杆朝向右侧支撑装置的方向设置。

8.根据权利要求1所述的新型纳米压印设备，其特征在于：所述二固定装置包括连接于所述第二升降块上用于固定PET另一端的固定卡。

9.根据权利要求6或7所述的新型纳米压印设备，其特征在于：所述固定卡包括上固定板，以及与所述上固定板对应的下固定板，所述上固定板与下固定板之间可连接，以使所述PET的边缘固定于所述上固定板与下固定板之间。

10.一种采用权利要求1-8任一权利要求书所述的新型纳米压印设备的压印方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：上料

将晶圆放在吸盘上，通过负压吸附固定晶圆，将PET的两端通过所述第一固定装置以及第二固定装置固定；

S2：点胶

吸盘提升至点胶位置，滴胶嘴组件转动至工作位置后，并通过移动机构移动，向晶圆的不同位置滴胶，点胶完成后，滴胶嘴组件旋转至起点位置；

S3：涂布及废胶液回收

转动涂布块，选择朝向晶圆的涂布面后，固定涂布块，涂布块伸出至胶液远离涂布方向一端对应的a位置，吸盘提升至涂布位置，涂布块逐步向涂布方向回拉至b位置；

溢出的多余胶液溢流至回收槽内，通过收集管回收至废液收集瓶；

S4：压印

吸盘提升至压印位置，以使晶圆上的胶体与靠近第一固定装置上PET的下表面接触，压印曝光装置在第一升降块的移动下向下移动，以使压印头与PET的上表面相抵，紫外灯打开，压印头向第二固定装置的方向移动的同时，第二升降块向下移动，第二固定装置在第二升降块的带动下，使PET另一端向下移动，PET自靠近左侧支撑装置一侧向右侧支撑装置一侧逐步与胶液接触，并通过压印头压印、紫外灯固化，完成压印，紫外灯关闭；

S5：脱模

压印曝光装置上的压印头回至起点，第二升降块向上移动，第二固定装置在第二升降块的带动下，使PET另一端向上移动，PET自靠近右侧支撑装置一侧向左侧支撑装置一侧逐步与固化的胶液分离，完成脱模，吸盘回至起点。

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