CN219143276U - 一种基于软模板的微纳米压印装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于软模板的微纳米压印装置，微纳米压印装置由上至下依次包括：紫外灯、用于承载软模板的支撑环以及用于承载晶圆的压印载台，压印载台与升降驱动装置传动连接，升降驱动装置用于带动压印载台升降；支撑环和紫外灯之间设有封闭的压力调节腔体，压力调节腔体通过管路与压力调节机构连通，压力调节机构用于调节压力调节腔体内压力。本实用新型通过在支撑环和紫外灯之间加设压力调节腔体，可以有效提高软模板与晶圆的贴合性，保证压印施压均匀，进一步提升压印图形的均匀性。

Description

一种基于软模板的微纳米压印装置

技术领域

本实用新型属于纳米压印技术领域，具体涉及一种基于软模板的微纳米压印装置。

背景技术

随着微纳加工技术的不断发展和进步，纳米压印技术突破了传统光刻在特征尺寸减小过程中的难题，具有分辨率高、低成本、高产率的特点。广泛应用于半导体制造、MEMS、生物芯片等各个有涉及微纳加工之领域。

纳米压印不同于传统光学光刻，是同时利用物理和UV光照的方式进行结构复制，微纳米压印技术常见使用软模板对晶圆上的压印胶进行压印，但是现有的压印装置存在以下问题：软模板与晶圆在压印时，贴合性差，影像压印效果。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种基于软模板的微纳米压印装置。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一方面，本实用新型公开一种基于软模板的微纳米压印装置，由上至下依次包括：紫外灯、用于承载软模板的支撑环以及用于承载晶圆的压印载台，压印载台与升降驱动装置传动连接，升降驱动装置用于带动压印载台升降；

支撑环和紫外灯之间设有封闭的压力调节腔体，压力调节腔体通过管路与压力调节机构连通，压力调节机构用于调节压力调节腔体内压力。

本实用新型一种基于软模板的微纳米压印装置，通过在支撑环和紫外灯之间加设压力调节腔体，可以有效提高软模板与晶圆的贴合性，保证压印施压均匀，进一步提升压印图形的均匀性。

在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：

作为优选的方案，在压力调节腔体内还设有压力传感器，压力传感器用于采集压力调节腔体内的实时压力。

采用上述优选的方案，进一步实时监控压力调节腔体内压力，保证软模板与晶圆的贴合性佳。

作为优选的方案，在压力调节腔体上设有加压进气口和负压抽气口，加压进气口与进气装置连通，负压抽气口与抽气装置连通。

采用上述优选的方案，结构简单，安装便捷。

作为优选的方案，在压力调节腔体上还设有泄压接口。

采用上述优选的方案，实现快速泄压。

作为优选的方案，在压力调节腔体的腔体内壁的表面覆有光反射层。

采用上述优选的方案，提高紫外光的光照率。

作为优选的方案，在紫外灯与支撑环之间还设有透光板，在透光板上设有多个贯穿其厚度方向的孔道，压力调节腔体内压力能够透过孔道施加给软模板；

软模板能够通过压力调节机构调节压力调节腔体内压力，控制软模板与透光板贴合。

采用上述优选的方案，在压印前，将软模板在透光板上拉伸，拉平，保证压印图形不会发生变形。

作为优选的方案，透光板上还依次堆叠设置有：中间板和上封板，中间板和上封板均能够透光，且在中间板上设有与压力调节机构连通的通道，通道形成压力调节腔体。

采用上述优选的方案，将压力调节腔体设置于中间板上，可以有效提高气体的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的微纳米压印装置的结构示意图之一

图2为本实用新型实施例提供的软模板中心下垂的示意图。

图3为本实用新型实施例提供的软模板与透光板的示意图。

图4为本实用新型实施例提供的透光板上的圆孔分布示意图。

图5为本实用新型实施例提供的微纳米压印装置的结构示意图之二。

图6为本实用新型实施例提供的中间板上的通道分布示意图。

其中：1-紫外灯，2-软模板，3-支撑环，4-晶圆，5-压印载台，6-升降驱动装置，61-上升模组，62-运动马达，7-压力调节腔体，71-压力传感器接口，72-加压进气口，73-负压抽气口，74-泄压接口，8-透光板，81-孔道，9-中间板，91-通道，10-上封板。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施方式。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。

另外，“包括”元件的表述是“开放式”表述，该“开放式”表述仅仅是指存在对应的部件或步骤，不应当解释为排除附加的部件或步骤。

为了达到本实用新型的目的，一种基于软模板的微纳米压印装置的其中一些实施例中，如图1所示，微纳米压印装置由上至下依次包括：紫外灯1、用于承载软模板2的支撑环3以及用于承载晶圆4的压印载台5，压印载台5与升降驱动装置6传动连接，升降驱动装置6用于带动压印载台5升降；

支撑环3和紫外灯1之间设有封闭的压力调节腔体7，压力调节腔体7通过管路与压力调节机构(图中未示出)连通，压力调节机构用于调节压力调节腔体7内压力。

其中：软模板2可以但不限于为PDMS软模板2。紫外灯1为衍射性紫外灯1。

升降驱动装置6包括：上升模组61和运动马达62。

本实用新型一种基于软模板的微纳米压印装置，通过在支撑环3和紫外灯1之间加设压力调节腔体7，可以有效提高软模板2与晶圆4的贴合性，保证压印施压均匀，进一步提升压印图形的均匀性。

为了进一步地优化本实用新型的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，在压力调节腔体7内还设有压力传感器(图中未示出)，压力传感器用于采集压力调节腔体7内的实时压力。

采用上述优选的方案，进一步实时监控压力调节腔体7内压力，保证软模板2与晶圆4的贴合性佳。在具体实施例中，在压力调节腔体7上设有压力传感器接口71，压力传感器接口71用于采集压力调节腔体7内压力，便于检测。

为了进一步地优化本实用新型的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，在压力调节腔体7上设有加压进气口72和负压抽气口73，加压进气口72与进气装置连通，负压抽气口73与抽气装置连通。

采用上述优选的方案，结构简单，安装便捷。在一些具体实施例中，加压进气口72和负压抽气口73可以合并为一个接口。

为了进一步地优化本实用新型的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，在压力调节腔体7上还设有泄压接口74。

采用上述优选的方案，实现快速泄压。

为了进一步地优化本实用新型的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，在压力调节腔体7的腔体内壁的表面覆有光反射层。

采用上述优选的方案，提高紫外光的光照率。

为了进一步地优化本实用新型的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，在紫外灯1与支撑环3之间还设有透光板8，在透光板8上设有多个贯穿其厚度方向的孔道81，压力调节腔体7内压力能够透过孔道81施加给软模板2；

软模板2能够通过压力调节机构调节压力调节腔体7内压力，控制软模板2与透光板8贴合。

采用上述优选的方案，在压印前，将软模板2在透光板8上拉伸，拉平，保证压印图形不会发生变形。

在具体实施例中，透光板8可以但不限于采用石英玻璃，且孔道81可以但不限于为圆形、矩形、长条形等等。优选的，孔道81为圆孔结构，其孔径为3mm。

在现有技术中，由于软模板2由支撑环3支撑，本领域技术人员没有发现，如图2所示，在压印前，因为软模板2的自身重力，发生下垂现象，软模板2发生弯曲，造成软模板2前端图形产生外扩现象。上述下垂现象在直径为8英寸或12英寸的软模板2更为明显。

本实用新型创造性的发现技术问题，如图3所示，在紫外灯1与支撑环3之间增设透光板8，在压印初始通过负压将软模板2在透光板8上拉伸，拉平,避免中心下垂。

进一步，如图4所示，孔道81为圆孔结构，多个圆孔沿所述透光板8的径向均匀分布。

当软模板2与晶圆4完全接触之后，该些圆孔由真空吸附转变为充气压方式，充入石英玻璃与PDMS软模板2之间的间隙，此时PDMS软模板2承受气体的等均压，并转施加于晶圆4上的压印胶。

本实用新型有效解决软模板2重力下垂、弯曲接触范围大，造成压印时晶圆4向外容易呈现压力不均的问题。

进一步，在另外一些实施例中，如图5所示，透光板8上还依次堆叠设置有：中间板9和上封板10，中间板9和上封板10均能够透光，且在中间板9上设有与压力调节机构连通的通道91，如图6所示，通道91形成压力调节腔体，将压力调节腔体设置于中间板9上，可以有效提高气体的利用率，使得装置整体更紧凑。

此外，本实用新型还公开一种基于软模板的微纳米压印方法，包括以下步骤：

步骤一，将软模板2放置于支撑环3上，将涂布有压印胶的晶圆4放置于压印载台5上；

步骤二，升降驱动装置6带动压印载台5上升至晶圆4与软模板2接触，压力调节机构对支撑环3和紫外灯1之间封闭的压力调节腔体7进行充气加压；

步骤三，支撑环3上方的紫外灯1开启，紫外光透过软模板2对晶圆4上的压印胶进行曝光，固化压印胶；

步骤四，压力调节腔体7内气压恢复初始状态，压印载台5恢复初始位置，完成压印。

本实用新型一种基于软模板的微纳米压印方法，步骤简单，可以有效提高软模板2与晶圆4的贴合性，保证压印施压均匀，进一步提升压印图形的均匀性。

进一步，在紫外灯1与支撑环3之间还设有透光板8，软模板2能够通过压力调节机构调节压力调节腔体7内压力，控制软模板2与透光板8贴合；

步骤二具体为：

1)压力调节机构对压力调节腔体7进行抽气负压，使得软模板2在透光板8上拉平；

2)升降驱动装置6带动压印载台5上升，晶圆4与软模板2全面接触；

3)压力调节机构对压力调节腔体7进行充气加压，软模板2进一步与晶圆4全面与接触。

采用上述优选的方案，在压印前，将软模板2在透光板8上拉伸，拉平，保证压印图形不会发生变形。

进一步，步骤三与步骤四之间还包括以下内容：

压力调节机构对压力调节腔体7进行抽气负压，使得软模板2在透光板8上再一次拉平。

采用上述优选的方案，软模板2与晶圆4分离时，不会发生干涉影响，进一步保护晶圆4上的压印图形。

在现有技术中，由于软模板2由支撑环3支撑，本领域技术人员没有发现，脱模时软模板2与晶圆4上压印图形间形成弧面，进而形成软模板2变形、拉扯图形，造成图形缺陷的问题。

本实用新型采用压力调节机构对压力调节腔体7进行抽气负压，使得软模板2在透光板8上再一次拉平。然后，再将压印平台下降，保护晶圆4上的压印图形。

值得注意的是，本实用新型所公开的微纳米压印装置也可以由下至上依次包括：紫外灯1、支撑环3以及压印载台5，只需要在压印载台5上对晶圆4进行吸附即可，紫外灯1从下而上对压印载台5上的晶圆4进行固化。

以上多种实施方式可交叉并行实现。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，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。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点，本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型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实用新型范围内，本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

本实用新型的控制方式是通过人工启动和关闭开关来控制，动力元件的接线图与电源的提供属于本领域的公知常识，并且本实用新型主要用来保护机械装置，所以本实用新型不再详细解释控制方式和接线布置。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让本领域普通技术人员能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于软模板的微纳米压印装置，其特征在于，由上至下依次包括：紫外灯、用于承载软模板的支撑环以及用于承载晶圆的压印载台，所述压印载台与升降驱动装置传动连接，所述升降驱动装置用于带动所述压印载台升降；

所述支撑环和紫外灯之间设有封闭的压力调节腔体，所述压力调节腔体通过管路与压力调节机构连通，所述压力调节机构用于调节所述压力调节腔体内压力。

2.根据权利要求1所述的微纳米压印装置，其特征在于，在所述压力调节腔体内还设有压力传感器，所述压力传感器用于采集所述压力调节腔体内的实时压力。

3.根据权利要求1所述的微纳米压印装置，其特征在于，在所述压力调节腔体上设有加压进气口和负压抽气口，所述加压进气口与进气装置连通，所述负压抽气口与抽气装置连通。

4.根据权利要求1所述的微纳米压印装置，其特征在于，在所述压力调节腔体上还设有泄压接口。

5.根据权利要求1所述的微纳米压印装置，其特征在于，在所述压力调节腔体的腔体内壁的表面覆有光反射层。

6.根据权利要求1-5任一项所述的微纳米压印装置，其特征在于，在所述紫外灯与所述支撑环之间还设有透光板，在所述透光板上设有多个贯穿其厚度方向的孔道，所述压力调节腔体内压力能够透过孔道施加给软模板；

所述软模板能够通过所述压力调节机构调节所述压力调节腔体内压力，控制软模板与透光板贴合。

7.根据权利要求6所述的微纳米压印装置，其特征在于，所述透光板上还依次堆叠设置有：中间板和上封板，中间板和上封板均能够透光，且在所述中间板上设有与所述压力调节机构连通的通道，所述通道形成压力调节腔体。

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