CN216647081U - 压印衬底 - Google Patents

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CN216647081U CN202122826474.XU CN202122826474U CN216647081U CN 216647081 U CN216647081 U CN 216647081U CN 202122826474 U CN202122826474 U CN 202122826474U CN 216647081 U CN216647081 U CN 216647081U
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徐琦
张国伟
刘博�
蒋超
田克汉
王淼
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Abstract

本实用新型提供一种压印衬底,用于固定于压印设备的载物台上,压印衬底为用于制备衍射光学元件或微透镜阵列的压印衬底,压印衬底包括:功能部和稳定部,功能部用于涂覆光固化或热固化胶水,功能部具有厚度均匀的有效区和包围有效区的无效区,有效区用于作为纳米压印图形的承载区域。稳定部固定设置于功能部的无效区上,且稳定部的厚度大于功能部的厚度。本实用新型的实施例利用稳定部的重力抵抗胶水固化过程中的内缩应力,避免了衬底翘曲变形,提高了产品的合格率,进而为选择大尺寸超薄衬底提供了条件。同时,本实用新型还提供了一种压印方法,依靠前述的压印衬底进行纳米压印。

Description

压印衬底
技术领域
本实用新型大致涉及纳米压印技术领域,尤其是一种压印衬底。
背景技术
纳米压印技术是一种通过模板将图形转移到衬底上的技术,依靠其高精度的特点能够用于加工纳米级元器件,例如制备衍射光学元件或微透镜阵列。纳米压印工艺过程是在衬底上形成一层高分子材料,依靠压印设备的机械力将模板上的图案压紧在还未固化的高分子材料层上,高分子材料层经过固化后在衬底上形成了与模板图形完全相反的结构,完成整个压印过程。高分子材料通常会选择含有光固化或热固化树脂的胶水,这类材料在固化过程中会发生收缩,而与其固定的衬底也会受到胶水内缩应力的影响。在衬底本身结构强度足够的情况下,胶水的内缩应力并不会对最终产品的质量产生严重影响,但随着技术发展和市场需求提升,对于减小衬底厚度,提高衬底尺寸的要求越来越高,尤其是在光学元件领域,大尺寸超薄元件具有更大的产品竞争力。但随着衬底厚度减薄,尺寸增大,其结构强度无法抵抗胶水的内缩应力,会造成变形和翘曲,在衬底的边缘处以及涂覆胶水的分界位置尤为明显,导致后续工艺良率降低,甚至无法正常运行,严重影响产品质量。
背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术,并不当然代表本领域的现有技术。
实用新型内容
针对现有技术中的一个或多个缺陷,本实用新型提供一种压印衬底,用于制备衍射光学元件或微透镜阵列,能够有效抵抗胶水固化过程中产生的内缩应力,防止衬底翘曲或变形,提高产品的合格率。本实用新型还提供了一种压印方法,用以配合前述的压印衬底。
为解决上述技术问题,本实用新型采用如下的技术方案:
一种压印衬底,用于固定于压印设备的载物台上,所述压印衬底为用于制备衍射光学元件或微透镜阵列的压印衬底,所述压印衬底包括:
功能部,所述功能部用于涂覆光固化或热固化胶水,所述功能部具有厚度均匀的有效区和包围有效区的无效区,所述有效区用于作为纳米压印图形的承载区域;和
稳定部,所述稳定部固定设置于所述功能部的无效区上,且稳定部突出于所述功能部,所述稳定部的重力用于抵消或部分抵消所述胶水固化变形的内缩应力。
根据本实用新型的一个方面,其中所述功能部的两面均为平整的平面,两面均可以作为承载纳米压印图形的有效区,所述稳定部设置在所述功能部的其中一个平面上或者所述功能部的两面上。
根据本实用新型的一个方面,其中所述稳定部围绕所述功能部的边缘区域设置,所述功能部的厚度不大于0.55毫米,所述稳定部的厚度为功能部厚度的1-5倍。
根据本实用新型的一个方面,其中所述功能部的厚度不大于0.3毫米。
根据本实用新型的一个方面,其中所述功能部由玻璃、石英、刚玉、多晶硅、金刚石和塑料中的一种或多种制成。
根据本实用新型的一个方面,其中所述功能部为晶圆玻璃。
根据本实用新型的一个方面,其中所述功能部的直径不小于6英寸。
根据本实用新型的一个方面,其中所述稳定部远离所述功能部的表面上开设有一个或多个放射状沟槽,用于在压印的过程中将胶水排出。
根据本实用新型的一个方面,其中所述放射状沟槽为弧形,所述沟槽的弧形弯曲方向与旋涂工艺的旋转方向一致。
根据本实用新型的一个方面,其中所述稳定部朝向压印设备的载物台放置,稳定部配置成能够保持所述功能部用于承载纳米压印图形的一面平行于所述载物台。
根据本实用新型的一个方面,其中所述功能部和所述稳定部由相同的材料一体成型。
根据本实用新型的一个方面,其中所述功能部与所述稳定部之间具有平滑的过渡区域。
根据本实用新型的一个方面,其中所述功能部和所述稳定部贴合,并经胶粘固定。
根据本实用新型的一个方面,其中所述功能部的外缘与所述稳定部的外缘基本重合。
根据本实用新型的一个方面,所述压印衬底还包括由所述稳定部围绕的垫板,所述垫板与所述功能部贴合,并置于所述功能部与所述载物台之间,用于支撑所述功能部。
根据本实用新型的一个方面,其中所述垫板具有与所述载物台上的真空线对应的通孔。
本实用新型的技术方案还包括一种压印方法,所述压印方法包括:
S101:制备压印衬底,所述压印衬底为用于制备衍射光学元件或微透镜阵列的压印衬底,所述压印衬底具有功能部和稳定部,所述功能部具有厚度均匀的有效区和包围有效区的无效区,所述有效区用于作为纳米压印图形的承载区域,所述稳定部设置于所述功能部的无效区上,且稳定部突出于所述功能部,所述稳定部的重力用于抵消或部分抵消所述胶水固化变形的内缩应力;
S102:将压印衬底的一侧固定在压印设备的载物台上;
S103:在压印衬底的另一侧上涂覆光固化或热固化胶水;
S104:利用压印设备在胶水上完成压印;
S105:固化所述胶水。
根据本实用新型的一个方面,其中所述步骤S101包括:将所述功能部和稳定部一体成型。
根据本实用新型的一个方面,其中所述步骤S101包括:分别制备所述功能部和稳定部,并将所述稳定部贴合在所述功能部上,并使用粘胶固定。
根据本实用新型的一个方面,其中所述步骤S102包括:通过真空吸附、静电吸附或胶粘固定的方式将压印衬底固定在压印设备的载物台上。
根据本实用新型的一个方面,其中所述稳定部设置于所述功能部的一侧,所述功能部不具有稳定部的一侧吸附于所述载物台上。
根据本实用新型的一个方面,其中所述稳定部远离所述功能部的一侧开设有一个或多个放射状沟槽,其中所述沟槽为弧形,所述步骤S103包括:采用旋涂工艺刷涂光固化或热固化胶水,所述沟槽的弧形弯曲方向与旋涂工艺的旋转方向一致。
根据本实用新型的一个方面,其中所述稳定部设置于所述功能部的一侧或两侧,所述功能部具有稳定部的一侧固定于所述载物台上,所述步骤S102中还包括在所述功能部与所述载物台之间放置垫板,或使用具有与所述功能部有效区相匹配的凸台的载物台承载所述压印衬底,以支撑所述功能部。
根据本实用新型的一个方面,当所述步骤S102中,采用真空吸附固定所述压印衬底时,所述垫板具有与所述载物台上的真空线对应的通孔。
与现有技术相比,本实用新型的实施例提供了一种压印衬底,用于制备衍射光学元件或微透镜阵列,利用稳定部的重力抵抗胶水固化过程中的内缩应力,避免了衬底翘曲变形,提高了产品的合格率,进而为选择大尺寸超薄衬底提供了条件。同时,本实用新型还提供了一种压印方法,依靠前述的压印衬底进行纳米压印。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
图1是本实用新型的一个实施例中稳定部朝向载物台时压印衬底与压印设备配合的剖面示意图;
图2是本实用新型的一个实施例中压印衬底的分解示意图;
图3是本实用新型的一个实施例中压印衬底的分解示意图;
图4是本实用新型的一个实施例中稳定部朝向模板时压印衬底与压印设备配合的剖面示意图;
图5是本实用新型中一个实施例的俯视图;
图6是本实用新型中一个实施例的剖面图;
图7是本实用新型的一个实施例中压印方法流程示意图;
图8是本实用新型的一个实施例中包括去除稳定部的压印方法流程示意图。
图中:1、压印衬底,10、功能部,11、有效区,12、无效区,20、稳定部,21、沟槽,30、胶水,40、载物台,41、真空线,50、模板,60、垫板,61、通孔。
具体实施方式
在下文中,仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样,在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下,可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此,附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"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实用新型和简化描述,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实用新型的限制。此外,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所述特征。在本实用新型的描述中,"多个"的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本实用新型的描述中,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:可以是机械连接,也可以是电连接或可以相互通讯;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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本实用新型。此外,本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外,本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
图1示出了根据本实用新型的一个实施例中压印衬底1与压印设备的配合关系,图2和图3示出了根据本实用新型的实施例中压印衬底1的结构示意图,下面结合图1、图2和图3详细描述。
如图1所示,本实施例中的压印衬底1用于制备衍射光学元件或微透镜阵列,压印衬底1包括功能部10和稳定部20,其中功能部10用于涂覆光固化或热固化胶水30。如图2和图3所示,功能部10具有厚度均匀的有效区11和包围有效区11的无效区12,其中有效区11用于作为纳米压印图形的承载区域,即涂覆胶水30的区域。图2和图3中的有效区11均为功能部10的中间区域,但根据设计要求的不同,有效区11也可以分布在功能部10的其他位置。无效区12分布在有效区11的四周,无效区12上无需涂覆胶水30,也不作为纳米压印制成品的工作区域,可以为功能部10与其他结构或设备配合提供连接基础,例如利用纳米压印技术制备光学元件,无效区12可以用于配合安装结构,正常工作时光线仅穿过有效区11。
稳定部20固定设置于功能部10的无效区12上,并且稳定部20突出于功能部10,例如功能部10为厚度均匀的薄片,稳定部20设置在功能部10涂覆胶水30一面的对侧,则功能部10涂覆胶水30的一面为平整的平面,另一面如图1所示,在无效区12的位置处,稳定部20突出于功能部10的平面。稳定部20的重力用于抵消或部分抵消胶水30固化变形的内缩应力。压印完成后,胶水在固化过程中会向内收缩,由于胶水与衬底粘接固定,随着胶水的收缩,衬底也会随之向上翘起变形,由硬度较高的材料制成的衬底甚至可能发生断裂。在本实施例中,利用稳定部20在功能部10的无效区12位置加厚,稳定部20的重力能够用于抵抗功能部10向上翘曲,使得压印完成后,功能部10的整体平整度满足后续加工的要求。同时,设置在无效区12的稳定部20也不会影响有效区11的使用性能,而且还可以在胶水30固化完成后对采用其他的技术手段去除稳定部20。进一步的,根据本实用新型的一个优选实施例,功能部10和稳定部20可以选择相同材料,以便于加工,并保持相同的热膨胀系数。
根据本实用新型的一个优选实施例,功能部10的两面均为平整的平面,两面均可以作为承载压印图形的有效区11,稳定部20设置在功能部10的其中一个平面上或者设置在功能部10的两面上。例如图2所示,稳定部20可以与有效区11设置在功能部10的同一侧,或如图3所示,稳定部20设置在功能部10中涂覆有胶水30的另一面,当然,稳定部20还可以设置在功能部10的两面。
发明人发现,在实际生产中,功能部10的厚度越薄,在胶水30固化后产生的翘曲变形越大,而且变形最为严重的位置主要位于功能部10的边缘处。根据本实用新型的一个优选实施例,其中稳定部20围绕功能部10的边缘区域设置,功能部10的厚度不大于0.55毫米,稳定部20的厚度为功能部10厚度的1-5倍,在功能部10材料确定的情况下,功能部10的厚度越薄,其结构强度越不足以抵抗胶水30固化过程中的内缩应力,为保证稳定部20的重力能够平衡胶水30固化的内缩应力,在本实用新型的优选实施例中,稳定部20的厚度不小于功能部10的厚度,同时,为避免加工困难和材料浪费,稳定部20的厚度不大于功能部10的厚度的5倍。进一步的,功能部10的厚度不大于0.3毫米。
本实用新型的一些实施例中选择玻璃、石英、刚玉、多晶硅、金刚石和塑料中的一种或多种作为制作功能部10的材料,例如石英玻璃、改性PET(聚对苯二甲酸类塑料)薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚碳酸酯薄膜、镀有金刚石薄膜的玻璃、蓝宝石、多晶硅片等。功能部10具体的材料选择可以根据使用要求调整,功能部10在胶水30固化时产生的变形也与功能部10材料的特性有关。根据本实用新型的一个优选实施例,功能部10可以选用晶圆玻璃,晶圆玻璃是一种加工成圆形的薄片,材料通常为石英、多晶硅或高硼硅,具有良好的平整度和光学性能。发明人还发现,晶圆玻璃的尺寸越大,在胶水30固化的过程中,其边缘变形越明显,在晶圆玻璃的直径不小于6英寸时,压印成品的良率下降严重,无法保证后续生产过程以及产品质量。
发明人通过对比测试发现,设置了稳定部20的压印衬底1与传统的衬底相比,翘曲程度明显减小。
在使用的胶水相同的情况下,压印完成后,均在100摄氏度的环境下烘烤固化100分钟,发明人在测量翘曲度最大值后得到下表:
Figure BDA0003361075200000091
上表中的翘曲度通过厚度塞尺测试,对比例1和对比例2均使用传统的衬底,不设置稳定部,实施例1-4的功能部10选择不同的材料和不同的尺寸厚度进行测试,均在功能部10的边缘位置设置了稳定部20,由上表可知,稳定部20能够大幅度降低衬底的翘曲度,完全满足后续生产工艺的需求,提高了产品的合格率。
如图5所示,稳定部20远离功能部10的表面上开设有一个或多个放射状沟槽21,用于在压印的过程中将胶水排出。当稳定部20设置在功能部10涂覆胶水30的一面时,如图4所示,在压印过程中,由于模板50的挤压以及胶水30涂覆时的冗余量,会有部分胶水向外溢流,为防止稳定部20将多余的胶水限定在功能部10的有效区11内,造成有效区11污染,本实施例在稳定部20上开设有放射状的沟槽21,利用沟槽21将多余的胶水排出,避免多余的胶水在有效区11内堆积滞留,沟槽21可以根据稳定部20的材料,采用激光或化学刻蚀工艺制作。进一步的,如图5所示,根据本实用新型的一个优选实施例,稳定部20中的放射状沟槽21为弧形,并且沟槽21的弧形弯曲方向与旋涂工艺的旋转方向一致。在功能部10的有效区11上涂覆胶水通常采用旋涂工艺,在旋涂胶水时,为防止胶水用量不足,导致压印产品残缺,需要设置一定的冗余量,为了便于胶水排出,本实施例中稳定部20的沟槽21设置成与旋涂工艺的旋转方向一致的弧形。
在利用压印衬底1进行纳米压印时,需要保证压印衬底1与压印设备的载物台40固定,传统的压印衬底都具有平整的形状,可以直接与载物台固定,本实施例中的压印衬底1包括稳定部20。为保证压印质量,当稳定部20朝向载物台40,或功能部10的两面均设有稳定部20时,如图1所示,稳定部20配置成能够保持功能部10用于承载纳米压印图形的一面平行于载物台40。例如稳定部20的不同位置厚度均匀,或者稳定部20具有多个处于同一平面的支撑点,并且该平面与功能部10中有效区11所在的平面平行,以保证当稳定部20直接接触载物台40时,载物台40所在的平面和功能部10中有效区11所在的平面平行,使模板50能够均匀地按压在胶水30上。
根据本实用新型的一个优选实施例,如图6所示,其中功能部10和稳定部20可以由相同的材料一体成型,例如功能部10和稳定部20均由玻璃制成,采用浮法工艺结合模具浇筑的方法获得如图6所示的形状,功能部10和稳定部20也可以通过CMP工艺(化学机械抛光工艺),经过化学腐蚀后进行机械摩擦得到如图6所示的形状,并满足功能部10和稳定部20的使用要求。例如功能部10为直径8英寸的晶圆玻璃,稳定部20设置在功能部10的边缘位置,可以是10-15毫米宽的环形区域,环形区域的中间位置对应功能部10的有效区11。进一步的,根据本实用新型的一个优选实施例,功能部10和稳定部20之间还具有平滑的过渡区,如图6所示,设置平滑过渡区的是为了便于加工,并防止模板50对位不准时对模板50或压印衬底1造成损坏。
除了前述实施例中提供的一体成型的方法外,根据本实用新型的一个优选实施例,功能部10和稳定部20还可以分别制作,功能部10和稳定部20贴合,并胶粘固定,这种情况下功能部10和稳定部20的材料可以相同或不相同,如图2所示,功能部10是直径为8英寸的晶圆玻璃,稳定部20为环形结构,环形的宽度可以是18-30毫米,外径也为8英寸,稳定部20中间的空间避让开功能部10的有效区11,功能部10和稳定部20的侧面贴合边缘对齐,并使用粘胶贴合在一起。发明人进行测试后发现,功能部10和稳定部20无需边缘完全对齐,偏差控制在0.2-1毫米均不影响产品使用性能,两者的外缘基本重合即可。根据本实用新型的一个优选实施例,可以使用可解离胶粘合功能部10和稳定部20,例如UV(紫外线)解离胶,以便于在胶水30上的压印图形固化完成后,实现功能部10和稳定部20分离。根据本实用新型的一个优选实施例,稳定部20可以由与功能部10相同直径的晶圆玻璃裁切制成,以简化生产过程,降低制作成本。
如图1所示,根据本实用新型的一个优选实施例,压印衬底1还包括由稳定部20围绕的垫板60,垫板60与功能部10贴合,并置于功能部10和载物台40之间,用于支撑功能部10。在纳米压印工艺中,模板50挤压涂覆在功能部10有效区11上的胶水30,当稳定部20朝向载物台40,或功能部10的两面均设有稳定部20时,功能部10涂覆有胶水30的背侧因稳定部20的存在而不与载物台40平面接触,即无法得到有效支撑,为防止功能部10在模板50的挤压作用下变形或破损,本实施例在功能部10和载物台40之间设置了垫板60,垫板60的厚度与稳定区20的厚度相近似,垫板60的尺寸和形状与稳定部20中空缺的尺寸和形状相近似。根据本实用新型的一个优选实施例,载物台40采用真空吸附的方式固定所述压印衬底1,载物台40上设置有多个真空线41,用于在压印衬底1和载物台40之间形成负压环境,为了保证压印衬底1位置固定,当功能部10和载物台40之间设置垫板60时,垫板60上开设有通孔61,并且通孔61的位置与载物台40上真空线41的位置对应。
图7示出了根据本实用新型的一个实施例的压印方法100,压印过程利用压印设备完成,压印方法100包括:
在步骤S101,制备压印衬底。其中所述压印衬底为用于制备衍射光学元件或微透镜阵列的压印衬底,所述压印衬底具有功能部和稳定部,所述功能部具有厚度均匀的有效区和包围有效区的无效区。其中所述有效区用于作为纳米压印图形的承载区域,例如是设置在功能部中心位置的圆形区域上,所述稳定部设置于所述功能部的无效区上,例如是位于功能部的边缘位置,且稳定部突出于所述功能部,所述稳定部的重力用于抵消或部分抵消所述胶水固化变形的内缩应力。
稳定部在压印完成后不作为产品的工作区域,例如在衍射光学元件或微透镜阵列中,光线仅穿过功能部,稳定部的光学性能不影响产品的功能和作用。稳定部与功能部可以是由同一种材料一体制作成型,例如是石英玻璃在预先设计的模具中利用浮法工艺制作完成。稳定部与功能部还可以分别制作,制作完成后将稳定部和功能部对应贴合在一起,并使用粘胶固定,例如使用UV解离胶粘合功能部和稳定部,仅需要在稳定部的中线均匀地滴加1-3滴UV解离胶,然后与功能部对位贴合,并加热固化即可,固化温度为80摄氏度,固化时间为10分钟。
在步骤S102,将压印衬底的一侧固定在压印设备的载物台上。为防止压印图形偏离设计位置,压印衬底需要载物台固定连接,进一步的,还可以在定位标识或定位结构的配合下,使有效区的位置与压印设备的模板位置对应。载物台和压印衬底的固定方式可以选择真空吸附、静电吸附或胶粘固定等方式,其中真空吸附是在载物台和压印衬底之间形成负压区,利用大气压力将压印衬底固定在载物台的特定位置上,载物台上设置有用于形成负压的真空线。静电吸附是利用异性电荷相互吸引的特点将压印衬底固定在载物台上,而胶粘固定是使用可解离的胶水使压印衬底与载物台吸附在一起。
当稳定部设置在功能部的一侧时,可以将功能部不具有稳定部的一侧吸附在载物台上,功能部具有均匀的厚度和平整的平面,直接采用上述的吸附方式即可。当稳定部朝向载物台,或稳定部设置在功能部的两面时,功能部和载物台的平面之间存在空腔,同时由于功能部的厚度较薄,其结构强度有限,为防止功能部受压损坏,在这种情况下,可以在功能部和载物台之间放置垫板,还可以选择具有与功能部有效区相匹配的凸台的载物台承载压印衬底,由外载物台的凸台支撑功能部。在设置垫板的情况下,当采用真空吸附的方式固定压印衬底时,为保证载物台与压印衬底之间形成有效的吸附力,垫板上开设有通孔,并且通孔的位置与载物台上真空线的位置对应,使垫板既能够为功能部提供支撑,又不会阻碍真空线在功能部与载物台之间形成负压。
在步骤S103,在压印衬底的另一侧上涂覆光固化或热固化胶水。采用纳米压印工艺制作衍射光学元件或微透镜阵列时,光固化或热固化胶水作为承载压印图形的载体,对于光学性能有更高的要求,例如胶水材料本身的折射率以及胶水层的厚度。为了保证胶水层厚度均匀,可以采用旋涂工艺在功能部的有效区涂覆胶水,例如转速设置为500-5000转/分钟,旋涂两遍胶水。同时,为了防止胶水层无法完全覆盖设计区域,旋涂胶水时一般会设置冗余量,当稳定部设置在功能部设置有效区的一面时,稳定部包围有效区,如果冗余的胶水无法排出,在固化过程中冗余胶水可能会污染压印图形,导致产品无法达到设计要求,为解决这一问题,本实施例中稳定部远离功能部的一侧开设有一个或多个放射状沟槽,沟槽的数量和宽度可以根据胶水的冗余量和胶水本身的流动性调整,沟槽的深度根据胶水层的厚度调整,例如在稳定部的一侧开设深度为1.5毫米,宽度为1.0毫米的十七个沟槽,为达到均匀迅速排出胶水余量的效果,还可以将沟槽均匀地设置在稳定部的周向。进一步的,稳定部的沟槽均设置为朝向相同的弧形,并且弧形的弯曲方向与旋涂工艺的旋转方向一致。
在步骤S104,利用压印设备在胶水上完成压印。压印设备在载物台上方固定设置有模板,将压印衬底固定在载物台上后,涂覆有胶水的有效区与模板位置对应。模板在压印设备的驱动下,压紧在还未固化的胶水上,将模板上的设计图形反向拓印在胶水上,胶水经过固化后即可在压印衬底上形成具备设计光学性能的产品。
在步骤S105,固化所述胶水。根据胶水的性能和设计要求,选择合适的环境和时间对胶水进行固化,例如在设定为100摄氏度的洁净烘箱中烘烤100分钟。待胶水固化后,即获得满足设计要求的元件,经过测试合格后即可进行后续加工或分拣包装。
图8示出了根据本实用新型的又一个实施例的压印方法200,其中步骤S201、S202、S203、S204和S205均与步骤S101、S102、S103、S104和S105基本相同,在胶水固化完成后,为便于加工使用,还可以设置步骤S206,去除稳定部,由于稳定部凸出功能部的表面,导致功能部不平整,在部分设备机构或后续加工过程中无法直接使用,因此需要去除稳定部。根据前述的实施例,功能部和稳定部可以由相同材料一体成型,在这种情况下,可以采用激光切割的方式去除稳定部,当稳定部位于功能部涂覆有胶水的一面时,为防止破坏承载有压印图形的胶水层,可以先利用真空覆膜机进行切割前覆膜,然后进行激光切割,当稳定部位于功能部涂覆有胶水的反面时,可以直接进行激光切割。由于有效区内并未设置稳定部,激光切割并不会干扰功能部的光学性能,也不会对产品的效果造成影响。功能部和稳定部还可以分别制备后粘贴固定,为了便于去除稳定部,可以选用UV解离胶粘接稳定部和功能部,在胶水固化完成后,可以迅速去除UV解离胶,取下稳定部,同样不会影响功能部的使用性能。去除稳定部后即可进行后续工序或分拣包装。
最后应说明的是:以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种压印衬底,用于固定于压印设备的载物台上,
所述压印衬底为用于制备衍射光学元件或微透镜阵列的压印衬底,
其特征在于,所述压印衬底包括:
功能部,所述功能部用于涂覆光固化或热固化胶水,所述功能部具有厚度均匀的有效区和包围有效区的无效区,所述有效区用于作为纳米压印图形的承载区域;和
稳定部,所述稳定部固定设置于所述功能部的无效区上,且稳定部突出于所述功能部,所述稳定部的重力用于抵消或部分抵消所述胶水固化变形的内缩应力。
2.根据权利要求1所述的压印衬底,其特征在于,其中所述功能部的两面均为平整的平面,两面均可以作为承载纳米压印图形的有效区,所述稳定部设置在所述功能部的其中一个平面上或者所述功能部的两面上。
3.根据权利要求1所述的压印衬底,其特征在于,其中所述稳定部围绕所述功能部的边缘区域设置,所述功能部的厚度不大于0.55毫米,所述稳定部的厚度为功能部厚度的1-5倍。
4.根据权利要求3所述的压印衬底,其特征在于,其中所述功能部的厚度不大于0.3毫米。
5.根据权利要求1所述的压印衬底,其特征在于,其中所述功能部由玻璃、石英、刚玉、多晶硅、金刚石或塑料制成。
6.根据权利要求5所述的压印衬底,其特征在于,其中所述功能部为晶圆玻璃。
7.根据权利要求6所述的压印衬底,其特征在于,其中所述功能部的直径不小于6英寸。
8.根据权利要求3或4所述的压印衬底,其特征在于,其中所述稳定部远离所述功能部的表面上开设有一个或多个放射状沟槽,用于在压印的过程中将胶水排出。
9.根据权利要求8所述的压印衬底,其特征在于,其中所述放射状沟槽为弧形,所述沟槽的弧形弯曲方向与旋涂工艺的旋转方向一致。
10.根据权利要求1所述的压印衬底,其特征在于,其中所述稳定部朝向压印设备的载物台放置,稳定部配置成能够保持所述功能部用于承载纳米压印图形的一面平行于所述载物台。
11.根据权利要求1-7中任一项所述的压印衬底,其特征在于,其中所述功能部和所述稳定部由相同的材料一体成型。
12.根据权利要求11所述的压印衬底,其特征在于,其中所述功能部与所述稳定部之间具有平滑的过渡区域。
13.根据权利要求1-7中任一项所述的压印衬底,其特征在于,其中所述功能部和所述稳定部贴合,并经胶粘固定。
14.根据权利要求13所述的压印衬底,其特征在于,其中所述功能部的外缘与所述稳定部的外缘基本重合。
15.根据权利要求3或4所述的压印衬底,其特征在于,还包括由所述稳定部围绕的垫板,所述垫板与所述功能部贴合,并置于所述功能部与所述载物台之间,用于支撑所述功能部。
16.根据权利要求15所述的压印衬底,其特征在于,所述垫板具有与所述载物台上的真空线对应的通孔。
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