CN117289548B - 一种用于微细线栅制备的高精压印装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于微细线栅制备的高精压印装置及方法，属于线栅压印技术领域，一种用于微细线栅制备的高精压印装置，包括支撑箱，其特征在于：支撑箱的一端连接有数个连接板，连接板远离支撑箱的一端连接有顶板，顶板远离连接板的一端连接有输料箱，顶板靠近连接板的一端连接有纳米喷涂机构，支撑箱靠近纳米喷涂机构的一端设置有开槽，开槽处内嵌有吸附机构，连接板靠近纳米喷涂机构的一端连接有控制箱，通过设置吸附机构，顶杆能够从吸附气孔中将基片从吸附板上顶出，当吸附板需要清理更换时，推杆会将吸附板推出连接块内，工作人员可以对推出的吸附板进行清理更换，减少工作人员手动移出的工作量。
Description
技术领域
本发明涉及线栅压印技术领域，更具体地说，涉及一种用于微细线栅制备的高精压印装置及方法。
背景技术
高精压印技术是一种新型的加工技术，常用于纳米压印，该技术通过机械转移的手段，达到了超高的分辨率，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。目前，纳米压印技术在晶圆方面的应用类似于传统印刷的方法，在基底上“压印”或“印刷”出晶圆的微观结构。通过控制印刷的过程和参数，可以实现高精度、高效率的晶圆压印。
而目前在进行纳米压印的过程中，基片需要保持水平且处于固定状态，当基片固定的位置出现问题导致压印故障后，工作人员并不能够第一时间发现故障问题，需要对整体设备进行巡检，浪费了大量的人力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于微细线栅制备的高精压印装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
一种用于微细线栅制备的高精压印装置，包括支撑箱，所述支撑箱的一端连接有数个连接板，所述连接板远离所述支撑箱的一端连接有顶板，所述顶板远离所述连接板的一端连接有输料箱，所述顶板靠近所述连接板的一端连接有纳米喷涂机构，所述支撑箱靠近所述纳米喷涂机构的一端设置有开槽，开槽处内嵌有吸附机构，所述连接板靠近所述纳米喷涂机构的一端连接有控制箱；
所述吸附机构包括与所述支撑箱连接的连接块，所述连接块靠近所述顶板的一端设置有开槽，所述开槽的内侧设置有挡块。
优选的，所述连接块靠近所述挡块的一侧设置有伸缩杆一，所述伸缩杆一远离所述连接块的一端连接有推板，所述挡块靠近所述顶板的一端连接有吸附板，所述吸附板靠近所述顶板的一端与所述推板远离所述顶板的一端齐平，所述吸附板上开设有数个吸附气孔。
优选的，所述挡块的内部设置有数个推杆，所述推杆与所述吸附板连接，所述吸附板与所述连接块之间设置有空隙，空隙之间设置有数排顶杆，所述顶杆的中心轴线与所述吸附气孔的中心轴线重合，所述顶杆远离所述吸附板的一端与所述连接块连接，所述连接块远离所述吸附板的一端连接有进气管，所述进气管远离所述吸附板的一端连接有进气机构，顶杆能够通过吸附气孔将基片从吸附板上顶出，同时当吸附板需要清理更换时，挡块内的推杆会将吸附板推出连接块内，工作人员可以对推出的吸附板进行清理更换，减少工作人员手动移出的工作量。
优选的，所述纳米喷涂机构包括与所述连接板连接的移动板，所述移动板远离所述连接板的一端连接有模具，所述模具靠近所述控制箱的一端连接有固定模，所述模具与所述固定模之间设置有缝隙，所述固定模靠近所述顶板的一端连接有输料管，所述输料管贯穿所述顶板，所述输料管与所述输料箱连接，所述固定模远离所述模具的一端连接有固定板，所述固定板远离所述模具的一端连接有伸缩杆，所述伸缩杆与所述控制箱连接，通过设置纳米喷涂机构，通过模具与固定模之间的缝隙，使得纳米喷涂机构能够对基片进行狭缝式喷涂，狭缝式喷涂具有高精度和高效率的特点，且能够节约材料。
优选的，所述连接板包括开槽一，所述开槽一的内侧设置有齿条，所述开槽一的两端均设置有限位槽，所述限位槽与所述纳米喷涂机构连接。
优选的，所述移动板包括与所述模具连接的外壳，所述外壳内部设置有电机，所述电机远离模具的一端连接有转轴，所述转轴靠近所述连接板的一端设置有齿轮，所述齿轮的两侧设置有开槽二，所述开槽二的上下两端均设置有滚轮，所述滚轮与所述连接板连接。
一种用于微细线栅制备的高精压印方法，包括以下几个步骤：
S1：准备工作：在微细线栅制备之前，根据线栅的线宽比和形状选择所需要的模具，并进行模具的清洁处理，确保表面的干净和光滑，同时，准备好待制备物质并将其涂布在基片上；
S2：将吸附板放置在连接块上，将基片放置在吸附板上，通过控制箱启动吸附机构，使得吸附板与挡块紧密贴合，基片在推板的作用下与连接块的两边贴合；
S3：使用对位系统，通过激光对位，将压印模具与待制备的基片进行精确对位，确保纳米喷涂机构能够将光刻胶准确的喷涂至基片上；
S4：通过控制箱启动输料箱，使得输料箱内的光刻胶能够流入纳米喷涂机构中；
S5：通过控制箱启动纳米喷涂机构，实现在基片表面的浆料细栅的纳米压印，同时纳米喷涂机构上设置有加热机构，使得纳米喷涂机构对基片进行纳米压印后，能够同步对基片进行加热固化；
S6：后处理：压印完成后进行一些后处理步骤，包括加热固化和降低表面粗糙度。
相比于现有技术，本发明的优点在于：
（1）本发明中，通过设置吸附机构，通过吸附机构内的伸缩杆带动推板移动，能够对基片进行移动定位，使得每次进行纳米压印时基片的位置不相同，当吸附板上的某一处位置出现问题后，会使得基片纳米压印的效果不合格，工作员人通过对纳米压印后的基片进行检查能够很快的知道故障所在地，若吸附板上故障位置不大，则可以通过控制箱控制伸缩杆，使得基片不在故障位置处进行吸附，能够有效的提高工作效率，同时当纳米压印工作完成后，顶杆会通过吸附气孔将基片从吸附板上顶出，当吸附板需要清理更换时，挡块内的推杆会将吸附板推出连接块内，工作人员可以对推出的吸附板进行清理更换，减少工作人员手动移出的工作量。
（2）本发明中，通过设置纳米喷涂机构，通过模具与固定模之间的缝隙，使得纳米喷涂机构能够对基片进行狭缝式喷涂，狭缝式喷涂具有高精度和高效率的特点，且能够节约材料，可以实现对纳米级材料的精确喷涂。
（3）综上所述，通过设置吸附机构，通过吸附机构内的伸缩杆带动推板移动，能够对基片进行移动定位，使得每次进行纳米压印时基片的位置不相同，当吸附板上的某一处位置出现问题后，会使得基片纳米压印的效果不合格，工作员人通过对纳米压印后的基片进行检查能够很快的知道故障所在地，若吸附板上故障位置不大，则可以通过控制箱控制伸缩杆，使得基片不在故障位置处进行吸附，能够有效的提高工作效率，同时当纳米压印工作完成后，顶杆会通过吸附气孔将基片从吸附板上顶出，当吸附板需要清理更换时，挡块内的推杆会将吸附板推出连接块内，工作人员可以对推出的吸附板进行清理更换，减少工作人员手动移出的工作量，通过设置纳米喷涂机构，通过模具与固定模之间的缝隙，使得纳米喷涂机构能够对基片进行狭缝式喷涂，狭缝式喷涂具有高精度和高效率的特点，且能够节约材料。
附图说明
图1为本发明的整体的结构示意图；
图2为本发明的吸附机构的结构示意图；
图3为本发明的吸附机构的剖视图；
图4为本发明的纳米喷涂机构的结构示意图；
图5为本发明的连接板的结构示意图；
图6为本发明的移动板的结构示意图。
图中标号说明：1、支撑箱；2、连接板；201、开槽一；202、限位槽；3、顶板；4、纳米喷涂机构；401、模具；402、移动板；403、输料管；404、固定板；405、伸缩杆；406、缝隙；407、固定模；408、外壳；409、电机；410、转轴；411、齿轮；412、开槽二；413、滚轮；5、输料箱；6、吸附机构；601、连接块；602、挡块；603、吸附板；604、吸附气孔；605、进气管；606、进气机构；607、伸缩杆一；608、推板；609、推杆；610、顶杆；611、开槽；7、控制箱。
具体实施方式
实施例1：
请参阅图1，一种用于微细线栅制备的高精压印装置，包括支撑箱1，其特征在于：支撑箱1的一端固定连接有数个连接板2，连接板2远离支撑箱1的一端固定连接有顶板3，顶板3远离连接板2的一端固定连接有输料箱5，顶板3靠近连接板2的一端固定连接有纳米喷涂机构4，支撑箱1靠近纳米喷涂机构4的一端设置有开槽，开槽处内嵌有吸附机构6，连接板2靠近纳米喷涂机构4的一端固定连接有控制箱7。
请参阅图2和图3，作为本发明进一步方案，吸附机构6包括与支撑箱1固定连接的连接块601，连接块601靠近顶板3的一端设置有开槽611，开槽611的内侧固定设置有挡块602，连接块601靠近挡块602的一侧活动设置有伸缩杆一607，伸缩杆一607远离连接块601的一端固定连接有推板608，挡块602靠近顶板3的一端活动连接有吸附板603，吸附板603靠近顶板3的一端与推板608远离顶板3的一端齐平，吸附板603上开设有数个吸附气孔604；
挡块602的内部活动设置有数个推杆609，推杆609与吸附板603活动连接，吸附板603与连接块601之间设置有空隙，空隙之间固定设置有数排顶杆610，顶杆610的中心轴线与吸附气孔604的中心轴线重合，顶杆610远离吸附板603的一端与连接块601活动连接，连接块601远离吸附板603的一端固定连接有进气管605，进气管605远离吸附板603的一端固定连接有进气机构606。
具体的，将吸附板603放置在连接块601内，使得吸附板603与挡块602相接触，将基片放置在吸附板603上，启动吸附机构6，控制箱7控制连接块601上的伸缩杆一607带动推板608对基片进行移动定位，使得基片的两边与连接块601的两边相接触，控制箱7每次仅启动相邻的两个伸缩杆一607，使得每次进行纳米压印时基片的位置不相同，当吸附板603上的一处位置出现问题后，会使得基片纳米压印的效果不合格，工作员人通过对两片纳米压印后的基片进行检查，若两片基片均不合格则为装置问题，若仅一片不合格则为吸附板的问题，通过对纳米压印后的基片进行比对，能够很快的知道故障所在地，若吸附板603上故障位置不大，则可以通过控制箱7控制伸缩杆一607，使得基片不在故障位置处进行吸附，能够有效的提高工作效率，当基片与连接块601接触后，进气机构606会通过进气管605对吸附板603进行吸附，使得吸附板603与挡块602紧密贴合，同时还能够通过吸附板603上的吸附气孔604对基片进行吸附，防止基片在进行压印的过程中发生位移，当压印工作完成后，进气机构606会停止运行，同时顶杆610会通过吸附气孔604将基片从吸附板603上顶出，当吸附板603需要清理更换时，挡块602内的推杆609会将吸附板603推出连接块601内，工作人员可以对推出的吸附板603进行清理更换。
请参阅图4，作为本发明进一步方案，纳米喷涂机构4包括与连接板2活动连接的移动板402，移动板402远离连接板2的一端固定连接有模具401，模具401靠近控制箱7的一端固定连接有固定模407，模具401与固定模407之间设置有缝隙406，固定模407靠近顶板3的一端固定连接有输料管403，输料管403贯穿顶板3，输料管403与输料箱5固定连接，固定模407远离模具401的一端固定连接有固定板404，所固定板404远离模具401的一端活动连接有伸缩杆405，伸缩杆405与控制箱7固定连接。
具体的，输料箱5将光刻胶通过输料管403输入到纳米喷涂机构4中，光刻胶在一定压力下，会沿着模具401和固定模407之间的缝隙406压出并转移到基片上，通过模具401和固定模407之间的缝隙，使得纳米喷涂机构能够对基片进行狭缝式喷涂，狭缝式喷涂具有高精度和高效率的特点，且能够节约材料，可以实现对纳米级材料的精确喷涂，同时固定模407的下端设置有加热机构，使得纳米喷涂机构4对基片进行压印后，能够同步对基片进行加热固化。
请参阅图5，作为本发明进一步方案，连接板2包括开槽一201，开槽一201的内侧固定设置有齿条，开槽一201的两侧均设置有限位槽202，限位槽202与纳米喷涂机构4滑动连接。
请参阅图6，作为本发明进一步方案，移动板402包括与模具401固定连接的外壳408，外壳408内部固定设置有电机409，电机409远离模具401的一端固定连接有转轴410，转轴410靠近连接板2的一端固定设置有齿轮411，齿轮411的两侧设置有开槽二412，开槽二412的上下两端均活动设置有滚轮413，滚轮413与连接板2滑动连接。
具体的，移动板402上的滚轮413能够减小纳米喷涂机构4移动时的阻力，电机409带动转轴410转动，转轴410转动使得齿轮411旋转，齿轮411与连接板2上开槽一201处的齿条相啮合，使得齿轮411旋转能够带动纳米喷涂机构4移动，使得纳米喷涂机构4能够对吸附板603上的基片进行线栅的压印。
本发明工作原理：在微细线栅制备之前，根据线栅的线宽比和形状选择所需要的模具401，并进行模具401的清洁处理，确保表面的干净和光滑，同时，准备好待制备物质并将其涂布在基片上；将吸附板603放置在连接块601内，使得吸附板603与挡块602相接触，将基片放置在吸附板603上，启动吸附机构6，控制箱7控制连接块601上的伸缩杆一607带动推板608对基片进行移动定位，使得基片的两边与连接块601的两边相接触，控制箱7每次仅启动相邻的两个伸缩杆一607，使得每次进行压印时基片的位置不相同，当吸附板603上的一处位置出现问题后，会使得基片纳米压印的效果不合格，工作员人通过对纳米压印后的基片进行检查能够很快的知道故障所在地，若吸附板603上故障位置不大，则可以通过控制箱7控制伸缩杆一607，使得基片不在故障位置处进行吸附，能够有效的提高工作效率，当基片与连接块601接触后，进气机构606会通过进气管605对吸附板603进行吸附，使得吸附板603与挡块602紧密贴合，同时还能够通过吸附板603上的吸附气孔604对基片进行吸附，防止基片在进行纳米压印的过程中发生位移，当纳米压印工作完成后，进气机构606会停止运行，同时顶杆610会通过吸附气孔604将基片从吸附板603上顶出，当吸附板603需要清理更换时，挡块602内的推杆609会将吸附板603推出连接块601内，工作人员可以对推出的吸附板603进行清理更换，放置后再使用对位系统，通过激光对位，将压印模具401与待制备的基片进行精确对位，确保纳米喷涂机构4能够将光刻胶准确的喷涂至基片上，同时移动板402上的滚轮413能够减小纳米喷涂机构4移动时的阻力，控制箱7启动电机409，电机409带动转轴410转动，转轴410转动使得齿轮411旋转，齿轮411与连接板2上开槽一201处的齿条相啮合，使得齿轮411旋转能够带动纳米喷涂机构4移动，使得纳米喷涂机构4能够对吸附板603上的基片进行线栅的压印通过控制箱7启动输料箱5，使得输料箱5内的光刻胶能够流入纳米喷涂机构4中，输料箱5将光刻胶通过输料管403输入到纳米喷涂机构4中，光刻胶在一定压力下，会沿着模具401和固定模407之间的缝隙406压出并转移到基片上，通过模具401和固定模407之间的缝隙，使得纳米喷涂机构能够对基片进行狭缝式喷涂，狭缝式喷涂具有高精度和高效率的特点，且能够节约材料，可以实现对纳米级材料的精确喷涂，同时固定模407的下端设置有加热机构，使得纳米喷涂机构4对基片进行纳米压印后，能够同步对基片进行加热固化。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种用于微细线栅制备的高精压印装置，包括支撑箱（1），其特征在于：所述支撑箱（1）的一端连接有数个连接板（2），所述连接板（2）远离所述支撑箱（1）的一端连接有顶板（3），所述顶板（3）远离所述连接板（2）的一端连接有输料箱（5），所述顶板（3）靠近所述连接板（2）的一端连接有纳米喷涂机构（4），所述支撑箱（1）靠近所述纳米喷涂机构（4）的一端设置有开槽，开槽处内嵌有吸附机构（6），所述连接板（2）靠近所述纳米喷涂机构（4）的一端连接有控制箱（7）；
所述吸附机构（6）包括与所述支撑箱（1）连接的连接块（601），所述连接块（601）靠近所述顶板（3）的一端设置有开槽（611），所述开槽（611）的内侧设置有挡块（602）。
2.根据权利要求1所述的一种用于微细线栅制备的高精压印装置，其特征在于：所述连接块（601）靠近所述挡块（602）的一侧设置有伸缩杆一（607），所述伸缩杆一（607）远离所述连接块（601）的一端连接有推板（608），所述挡块（602）靠近所述顶板（3）的一端连接有吸附板（603），所述吸附板（603）靠近所述顶板（3）的一端与所述推板（608）远离所述顶板（3）的一端齐平，所述吸附板（603）上开设有数个吸附气孔（604）。
3.根据权利要求2所述的一种用于微细线栅制备的高精压印装置，其特征在于：所述挡块（602）的内部设置有数个推杆（609），所述推杆（609）与所述吸附板（603）连接，所述吸附板（603）与所述连接块（601）之间设置有空隙，空隙之间设置有数排顶杆（610），所述顶杆（610）的中心轴线与所述吸附气孔（604）的中心轴线重合，所述顶杆（610）远离所述吸附板（603）的一端与所述连接块（601）连接，所述连接块（601）远离所述吸附板（603）的一端连接有进气管（605），所述进气管（605）远离所述吸附板（603）的一端连接有进气机构（606）。
4.根据权利要求1所述的一种用于微细线栅制备的高精压印装置，其特征在于：所述纳米喷涂机构（4）包括与所述连接板（2）连接的移动板（402），所述移动板（402）远离所述连接板（2）的一端连接有模具（401），所述模具（401）靠近所述控制箱（7）的一端连接有固定模（407），所述模具（401）与所述固定模（407）之间设置有缝隙（406），所述固定模（407）靠近所述顶板（3）的一端连接有输料管（403），所述输料管（403）贯穿所述顶板（3），所述输料管（403）与所述输料箱（5）连接，所述固定模（407）远离所述模具（401）的一端连接有固定板（404），所述固定板（404）远离所述模具（401）的一端连接有伸缩杆（405），所述伸缩杆（405）与所述控制箱（7）连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于微细线栅制备的高精压印装置，其特征在于：所述连接板（2）包括开槽一（201），所述开槽一（201）的内侧设置有齿条，所述开槽一（201）的两端均设置有限位槽（202），所述限位槽（202）与所述纳米喷涂机构（4）连接。
6.根据权利要求4所述的一种用于微细线栅制备的高精压印装置，其特征在于：所述移动板（402）包括与所述模具（401）连接的外壳（408），所述外壳（408）内部设置有电机（409），所述电机（409）远离模具（401）的一端连接有转轴（410），所述转轴（410）靠近所述连接板（2）的一端设置有齿轮（411），所述齿轮（411）的两侧设置有开槽二（412），所述开槽二（412）的上下两端均设置有滚轮（413），所述滚轮（413）与所述连接板（2）连接。
7.一种用于微细线栅制备的高精压印方法，涉及权利要求1-6任意一项所述的一种用于微细线栅制备的高精压印装置，其特征在于：包括以下几个步骤：
S1：准备工作：在微细线栅制备之前，根据线栅的线宽比和形状选择所需要的模具，并进行模具的清洁处理，确保表面的干净和光滑，同时，准备好待制备物质并将其涂布在基片上；
S2：将吸附板放置在连接块上，将基片放置在吸附板上，通过控制箱启动吸附机构，使得吸附板与挡块紧密贴合，基片在推板的作用下与连接块的两边贴合；
S3：使用对位系统，通过激光对位，将压印模具与待制备的基片进行精确对位，确保纳米喷涂机构能够将光刻胶准确的喷涂至基片上；
S4：通过控制箱启动输料箱，使得输料箱内的光刻胶能够流入纳米喷涂机构中；
S5：通过控制箱启动纳米喷涂机构，实现在基片表面的浆料细栅的纳米级压印，同时纳米喷涂机构上设置有加热机构，使得纳米喷涂机构对基片进行纳米压印后，能够同步对基片进行加热固化；
S6：后处理：压印完成后进行一些后处理步骤，包括加热固化和降低表面粗糙度。
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