專利名稱：一種整片晶圓納米壓印光刻機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種納米壓印光刻機(jī)，尤其涉及一種單步整片晶圓納米壓印光刻機(jī)，屬微納制造和光刻技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
納米壓印光刻(Nanoimprint Lithography, NIL)是一種全新微納米圖形化的方法，它是一種使用模具通過抗蝕劑的受力變形實(shí)現(xiàn)其圖形化的技術(shù)。與其它微納米制造方法相比，NIL具有高分辯率、超低成本(國際權(quán)威機(jī)構(gòu)評估同等制作水平的OTL比傳統(tǒng)光學(xué)投影光刻至少低一個(gè)數(shù)量級)和高生產(chǎn)率的特點(diǎn)，尤其在大面積微納米結(jié)構(gòu)和復(fù)雜三維微納米結(jié)構(gòu)制造方面具有突出的優(yōu)勢。隨著納米壓印光刻在高亮度光子晶體LED、高密度磁盤介質(zhì)(HDD)、光學(xué)元器件(光波導(dǎo)、微光學(xué)透鏡、光柵)、微流控器件等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用， 對于大面積、全場、整片晶圓納米壓印工藝和裝備的需求越來越迫切，同時(shí)對于壓印面積、 復(fù)型精度的要求也愈來愈高。目前實(shí)現(xiàn)大面積納米壓印的方法主要有三種第一種是采用步進(jìn)重復(fù)納米壓印工藝(St印-and-r印eat NIL)；第二種是采用滾壓印工藝(Roll NIL)； 第三種是采用單步整片晶圓納米壓印。與采用步進(jìn)重復(fù)納米壓印工藝和滾壓印工藝實(shí)現(xiàn)大面積圖形化方法相比，采用整片晶圓(晶圓尺度，晶圓級)納米壓印(Full wafer NIL, Wafer-level NIL, Wafer scale NIL)具有生產(chǎn)率高、成本低、圖形均勻和一致性好等顯著的優(yōu)點(diǎn)，以及適合各種軟和硬襯底的優(yōu)勢。但是與現(xiàn)有的納米壓印工藝方法相比，整片晶圓納米壓印目前存在以下挑戰(zhàn)性技術(shù)難題(1)大面積施加均勻一致的壓印力。壓印力分布不均勻，一方面導(dǎo)致模具與襯底無法充分接觸，影響復(fù)型精度和質(zhì)量，甚至導(dǎo)致圖形轉(zhuǎn)移失敗，另一方面對于脆性材料的模板或者襯底，壓印力的不均勻極易導(dǎo)致其碎裂。晶圓尺寸已經(jīng)從早期的4inch和6inch,發(fā)展到8inch,直至當(dāng)前的和12inch (300毫米)，以及未來的 ISinch (450毫米)，隨著晶圓尺寸的增加，意味著每單位面積的制作成本降低、總體產(chǎn)能的提升。但是隨著晶圓尺寸的不斷增大，對于納米壓印工藝，如何在大面積的晶圓上獲得均勻一致的壓印力變的愈發(fā)困難。對于承片臺和壓印機(jī)構(gòu)性能的要求越來越高；(2)減小壓印力。為了實(shí)現(xiàn)模具與整片晶圓充分、均勻性的接觸，液態(tài)抗蝕劑快速、完全充填模具微納米腔體結(jié)構(gòu)，與步進(jìn)重復(fù)納米壓印工藝和小面積壓印工藝相比，整片晶圓壓印需要更到的壓印力，大的壓印力將導(dǎo)致模具產(chǎn)生變形，對于軟模具其變形尤為嚴(yán)重，這將導(dǎo)致復(fù)型精度的降低、存在缺陷，甚至圖形復(fù)制失?。籆3)氣泡消除。消除氣泡一直是納米壓印工藝所面臨的極為棘手的問題，氣泡的存在將導(dǎo)致復(fù)制的圖形存在缺陷，嚴(yán)重影響制作圖形的質(zhì)量。大面積壓過程中印極易產(chǎn)生氣泡，然而消除氣泡卻非常難以解決；(4)脫模困難。隨著模具和襯底的接觸面積的增大，一方面包含模具微納結(jié)構(gòu)特征大大增加，另一方面模具與抗蝕劑粘附問題變得日益突出，導(dǎo)致需要很大的脫模力才能實(shí)現(xiàn)模具與晶圓的分離，大的脫模力容易損壞模具和復(fù)制的圖形；另外，若脫模力過大，則可能將已固化抗蝕劑的顆粒粘附在模具表面，并且可能造成模具表面納結(jié)構(gòu)的破壞，即壓印模具“污染” ；(5)整個(gè)壓印區(qū)域獲得均勻一致和薄的殘留層?？刮g劑上的圖形需要轉(zhuǎn)移到晶圓(襯底)上，在整片晶圓的壓印區(qū)域獲得均勻一致和薄的殘留層，對于實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的圖形轉(zhuǎn)移起到?jīng)Q定性的作用。此外，對于LED等III-V族材料和襯底的壓印，還面臨以下的難題(1)晶圓不平整，表面翹曲變形， 并且會有數(shù)微米尺寸的表面突起。例如LED外延片的幾十微米的翹曲是襯底材料膨脹系數(shù)不一致的結(jié)果，比如碳化硅或藍(lán)寶石與外延生長的半導(dǎo)體材料，如氮化鎵，其生長溫度高于 900°C。這兩層材料實(shí)際上像雙層金屬片一樣，會形成類似薯片的翹曲結(jié)構(gòu)。熱應(yīng)力也阻礙了使用更大尺寸的晶圓。表面突起是外延生長的副產(chǎn)品，如果襯底和半導(dǎo)體材料的晶格不能完全匹配，就會產(chǎn)生突起；( 晶圓面不是非常清潔，可能有污物(這對于模具極為不利)，導(dǎo)致壓印模具被“污染” ；(3)在高亮LED生產(chǎn)中，為了節(jié)省MOCVD外延生長的成本，未來的發(fā)展趨勢是使用大尺寸襯底，例如4寸或者6寸晶圓，甚至未來的12寸或者18寸。然而外延生長會導(dǎo)致大尺寸基底的彎曲則越發(fā)的明顯，在后續(xù)的光刻過程中強(qiáng)行利用真空吸附等方式補(bǔ)償這種彎曲以換取光刻中的高分辨率有可能會造成襯底斷裂。因此，大尺寸晶圓整片納米工藝和裝備的開發(fā)面臨許多技術(shù)性的難題，目前還沒有一種較為理想的解決方案。 實(shí)用新型人在2010年申請了一項(xiàng)“整片晶圓納米壓印的裝置和方法”(申請?zhí)?201010600735. X，公開號102096315A)，該方法的基本原理是引入一種三層復(fù)合結(jié)構(gòu)透明的軟模具(以低粘附性材料改型PDMS為基體)，壓印過程采用從模具(模板)中心位置向兩側(cè)方向逐漸均勻性微接觸壓印的方法，基于新的模具結(jié)構(gòu)并采用氣體輔助壓印力和毛細(xì)力共同作用下，實(shí)現(xiàn)壓印力均勻分布、消除氣泡缺陷，并在小的壓印力下實(shí)現(xiàn)圖形的復(fù)制(保證復(fù)形的精度和質(zhì)量)。脫模過程采用模具從晶圓(基片)兩側(cè)向中心連續(xù)“揭開”式脫模工藝，在真空吸力和水平力的共同作用下，采用微小的脫模力即可實(shí)現(xiàn)大面積脫模(一方面避免大面積接觸同時(shí)脫模需要較大的脫模力，導(dǎo)致對模具和復(fù)制圖形造成損傷；另一方面避免單側(cè)揭開式脫模，因模具變形大導(dǎo)致使用壽命短的缺陷)。壓印過程和脫模過程均以模板中心為對稱軸，模板均勻、對稱受力，壓印和脫模過程兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行(極大提高生產(chǎn)率和復(fù)形的質(zhì)量)。其基本過程如圖1所示。具體包括以下主要工藝步驟(1)預(yù)處理過程。 將涂鋪有抗蝕劑的整片晶圓固定在工作臺上，壓印頭與晶圓對正后，壓印機(jī)構(gòu)下降，直至壓印頭的支撐調(diào)節(jié)塊與晶圓工作臺(承片臺)相接觸。關(guān)閉壓力管路，打開真空管路，模具吸附在壓印頭工作臺面上(具體說是模具的支撐層吸附于壓印頭工作臺面中的凹槽里)。 (2)壓印過程。首先，從模板中心位置開始，將初始的真空狀態(tài)轉(zhuǎn)換至壓力狀態(tài)，在氣體輔助壓印力和毛細(xì)力共同作用下，軟模具的彈性層在中心位置縱向產(chǎn)生彎曲變形，局部開始接觸襯底上的抗蝕劑，模具中心位置的微納米結(jié)構(gòu)腔體開始被抗蝕劑所充填，如圖1(a)所示；隨后，從模具中心位置向兩側(cè)方向逐一將真空狀態(tài)轉(zhuǎn)換至壓力狀態(tài)，模具結(jié)構(gòu)層與抗蝕劑的接觸面積不斷擴(kuò)大，直至整個(gè)模具結(jié)構(gòu)層與整片晶圓上的抗蝕劑完全接觸，模具中的所有微納米結(jié)構(gòu)腔體被抗蝕劑所充填，如圖1(b)和1(c)所示；最后，所有壓力通道的壓力保持均勻一致性增大，實(shí)現(xiàn)液態(tài)抗蝕劑材料在模具微納米結(jié)構(gòu)腔體內(nèi)的完全充填，并且減薄至預(yù)定的殘留層厚度。( 固化過程。開啟紫外光光源，紫外光透過模具對抗蝕劑曝光， 充分固化液態(tài)抗蝕劑，如圖1(d)所示。(4)脫模過程。首先，從晶圓最外兩側(cè)開始，關(guān)閉壓力管路，打開真空管路，同時(shí)開啟脫模用的噴嘴。在真空吸力和噴嘴壓縮空氣產(chǎn)生水平力共同作用下，從最外側(cè)開始模具與晶圓相互分離，如圖1(e)所示；隨后，從晶圓兩側(cè)向模具中心逐一將壓力轉(zhuǎn)換回真空狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)模具從晶圓外側(cè)向中心連續(xù)“揭開”式的脫模，脫模力為真空吸力和水平力的合力，如圖1(f)所示；最后，模具中心位置與晶圓相分離，實(shí)現(xiàn)模具與晶圓的完全分離，完成脫模，如圖1(g)所示。

實(shí)用新型內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型提供了一種整片晶圓納米壓印光刻機(jī)。本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種整片晶圓納米壓印光刻機(jī)，它包括壓印頭、曝光系統(tǒng)、模板、承片臺、脫模噴嘴、機(jī)架、大理石底座、真空管路和壓力管路，其中，所述模板固定于壓印頭上，承片臺置于模板的垂直正下方，并固定在大理石底座上，承片臺周邊設(shè)有脫模噴嘴；曝光系統(tǒng)的紫外光源置于壓印頭曝光工作室，且位于模板工作臺的上部；真空管路和壓力管路與壓印頭模板工作臺兩側(cè)面的方向控制閥的進(jìn)氣孔相連；真空管路分別與承片臺上的真空吸盤和固定基座的方向控制閥進(jìn)氣孔相連；大理石底座用以固定支撐件和/或承片臺，對整個(gè)系統(tǒng)起到減震和隔振的作用。所述壓印頭的結(jié)構(gòu)為包括模板工作臺、曝光工作室、法蘭盤、滾珠絲杠、聯(lián)軸器、 伺服電機(jī)、導(dǎo)向架、導(dǎo)向桿和三個(gè)支承調(diào)節(jié)塊，其中，曝光工作室與模板工作臺通過螺釘相連，模板工作臺內(nèi)部設(shè)有水平管路和垂直管路，實(shí)現(xiàn)壓縮空氣和真空氣體在模板上的均勻分布；模板工作臺應(yīng)允許曝光工作室紫外光透過，并繼續(xù)透過連接其底部的模板，實(shí)現(xiàn)對基片上的圖形化后的抗蝕劑進(jìn)行曝光和固化；曝光工作室與滾珠絲杠通過法蘭盤相連接，曝光工作室的內(nèi)頂部均勻分布安裝紫外光源(UV LED燈)，紫外光源(UV LED燈)上連接光路通道和控制單元，組成曝光系統(tǒng)；聯(lián)軸器安裝在滾珠絲杠上，伺服電機(jī)安裝在聯(lián)軸器上，導(dǎo)向架安裝在機(jī)架下部，導(dǎo)向桿安裝在導(dǎo)向架下部；伺服電機(jī)、聯(lián)軸器、滾珠絲杠、導(dǎo)向架和導(dǎo)向桿構(gòu)成運(yùn)動(dòng)功能組件，實(shí)現(xiàn)模板工作臺和曝光工作室沿Z向上下垂直運(yùn)動(dòng)；3個(gè)支承調(diào)節(jié)塊置于模板工作臺的底部，相互呈120度角均勻分布，支承調(diào)節(jié)塊用來調(diào)節(jié)模板與基片的壓印距離；模板工作臺兩側(cè)面設(shè)有進(jìn)氣孔A、進(jìn)氣孔B、進(jìn)氣孔C。所述壓印頭中模板工作臺的內(nèi)部管路結(jié)構(gòu)為包括模板工作臺底面，模板工作臺底面上設(shè)有模板工作臺凹槽面和水平管路，模板工作臺凹槽面上設(shè)有垂直管路，垂直管路的一端與模板工作臺凹槽面相通，另一端與水平管路相通；垂直管路和水平管路均為通孔。 模板工作臺凹槽面的形狀與模板中支撐層相一致，四周尺寸比其增大2mm，模板初始位置時(shí)支撐層嵌在模板工作臺凹槽面內(nèi)。所述壓印頭中模板工作臺的外部管路結(jié)構(gòu)為包括方向控制閥A、絲堵、連接管路和方向控制閥B，其中，方向控制閥B的一端連接模板工作臺的進(jìn)氣孔A，另外一端用絲堵封堵；方向控制閥A分別連接進(jìn)氣孔B和進(jìn)氣孔C，進(jìn)氣孔B和進(jìn)氣孔C的另一端使用絲堵封堵；連接管路實(shí)現(xiàn)真空管路、壓力管路、方向控制閥A、方向控制閥B、進(jìn)氣孔A、進(jìn)氣孔B和進(jìn)氣孔C的連接。所述承片臺的結(jié)構(gòu)為包括固定基座、浮動(dòng)底座、真空吸盤和真空管路，其中，浮動(dòng)底座位于固定基座之上，真空吸盤通過螺釘固定于浮動(dòng)底座的上平面；固定基座具有凹形球形結(jié)構(gòu)，浮動(dòng)底座具有凸形球形結(jié)構(gòu)，固定基座與浮動(dòng)底座之間為半球形接觸配合；通過固定基座與浮動(dòng)底座之間為球形接觸配合實(shí)現(xiàn)模板與基片平行自適應(yīng)調(diào)整和楔形誤差的補(bǔ)償；固定基座內(nèi)設(shè)有水平管路，真空管路上設(shè)有控制閥進(jìn)氣孔I和控制閥進(jìn)氣孔II，真空吸盤上設(shè)有水平進(jìn)氣口 ；水平管路與控制閥進(jìn)氣孔I相連，水平進(jìn)氣口與控制閥進(jìn)氣孔II 相連。所述承片臺的結(jié)構(gòu)中，固定基座內(nèi)還設(shè)有垂直管路，固定基座中央設(shè)有中心圓形通孔；固定基座內(nèi)設(shè)有內(nèi)圓形通孔，內(nèi)圓形通孔分別與中心圓形通孔、水平管路以及垂直管路相通；垂直管路最上端與凹形球形結(jié)構(gòu)相通，垂直管路最下端與圓形通孔相通，水平管路與控制閥進(jìn)氣孔I相連，通過開啟與固定基座內(nèi)水平管路相連的控制閥進(jìn)氣孔I，在真空負(fù)壓的作用下，實(shí)現(xiàn)調(diào)平后浮動(dòng)底座在固定基座上的鎖緊和固定，并保持調(diào)平后基片和模板之間的相對位姿，確保在壓印過程中模板與基片之間的相互平行；真空吸盤中的水平進(jìn)氣口與控制閥進(jìn)氣孔II相連，通過開啟真空吸盤內(nèi)與水平進(jìn)氣口相連的控制閥進(jìn)氣孔II，真空吸盤在基片的上下兩個(gè)平面之間產(chǎn)生的氣體壓強(qiáng)差，在負(fù)壓作用下實(shí)現(xiàn)對基片的夾緊和固定。所述真空吸盤為凸臺結(jié)構(gòu)或平面一體結(jié)構(gòu)。所述模板的結(jié)構(gòu)為包括三層，最下層為結(jié)構(gòu)層，中間層為彈性層，最上層為支撐層，所述結(jié)構(gòu)層上設(shè)有要制造的微納米結(jié)構(gòu)圖形，彈性層位于結(jié)構(gòu)層之上，支撐層位于彈性層之上；結(jié)構(gòu)層的厚度范圍是100-200微米；彈性層的厚度范圍是400-700微米；支撐層的厚度范圍是100-200微米；結(jié)構(gòu)層、彈性層和支撐層材料均為PDMS，但其硬度不同，結(jié)構(gòu)層和支撐層的材料是硬的PDMS(聚二甲基硅氧烷)，即h-PDMS，其硬度為彈性層使用PDMS硬度的3-5倍；彈性層選用具有良好縱向彎曲變形性能軟的PDMS材料，其楊氏模量為5N/mm， 即s-PDMS ；結(jié)構(gòu)層和支撐層尺寸大小一致，彈性層比結(jié)構(gòu)層和支撐層尺寸大60-150毫米。所述真空管路的結(jié)構(gòu)為包括真空泵或真空發(fā)生器、方向控制閥、壓力控制閥和連接管路。真空度工作范圍是< -0.9bar，壓印和脫模過程使用的真空度是-5kPa -IOOkPa ；真空管路分別與連接承片臺內(nèi)部的真空吸盤、固定基座、以及壓印頭內(nèi)部的模板工作臺的方向控制閥的進(jìn)氣孔相連，實(shí)現(xiàn)基片的固定，調(diào)平后浮動(dòng)底座的鎖緊和固定，以及提供脫模時(shí)的動(dòng)力源。所述壓力管路的結(jié)構(gòu)為包括空氣壓縮機(jī)、儲氣包、方向控制閥、壓力控制閥和連接管路。壓縮管路的工作范圍是04bar ；壓印過程中的工作壓力是10-400mbar ；壓力管路與連接壓印頭內(nèi)部的模板工作臺方向控制閥的進(jìn)氣孔相連，提供壓印時(shí)的動(dòng)力源。利用上述晶圓納米壓印光刻機(jī)進(jìn)行整片晶圓納米壓印光刻的方法，步驟如下(1)納米壓印光刻機(jī)系統(tǒng)工作狀態(tài)初始化過程將涂鋪有抗蝕劑的基片置于承片臺的真空吸盤之上，開啟真空吸盤的真空管路，將基片固定在真空吸盤之上；關(guān)閉壓印頭模板工作臺的壓力管路，打開真空管路，模板彈性層吸附在壓印頭模板工作臺底面，模板支撐層吸附在模板工作臺底面的凹槽面內(nèi)；(2)調(diào)平過程首先，伺服電機(jī)通過滾珠絲杠帶動(dòng)壓印頭組件快速向下運(yùn)動(dòng)，直到固定于模板工作臺的支撐調(diào)節(jié)塊與承片臺上的真空吸盤或者浮動(dòng)底座相接觸；隨后，降低壓印頭的下壓速度，壓印頭繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，在壓印頭下壓力的作用下，通過承片臺固定基座與浮動(dòng)底座之間的球形接觸配合產(chǎn)生相對滑動(dòng)實(shí)現(xiàn)固定在壓印頭上的模板與固定在承片臺上的基片平行自適應(yīng)調(diào)整和楔形誤差的補(bǔ)償；最后，模板和基片完全調(diào)平后，開啟承片臺上的固定基座上的真空管路，在真空負(fù)壓作用下實(shí)現(xiàn)浮動(dòng)底座在固定基座上的鎖緊(夾緊)和固定，保持調(diào)平后基片和模板之間的相對位姿，確保在整個(gè)壓印、固化和脫模過程中模板與基片之間保持平行；(3)壓印過程首先，從模板工作臺中心位置開始，將初始的真空狀態(tài)轉(zhuǎn)換至壓力狀態(tài)，在氣體輔助壓印力和毛細(xì)力共同作用下，模板(軟模具)的彈性層在中心位置縱向產(chǎn)生彎曲變形，局部開始接觸基片上的抗蝕劑，模具中心位置的微納米結(jié)構(gòu)腔體開始被抗蝕劑所充填；隨后，從模板中心位置向兩側(cè)方向逐一將真空狀態(tài)轉(zhuǎn)換至壓力狀態(tài)，模板結(jié)構(gòu)層與抗蝕劑的接觸面積不斷擴(kuò)大，直至整個(gè)模板結(jié)構(gòu)層與整片晶圓上的抗蝕劑完全接觸，模板中的所有微納米結(jié)構(gòu)腔體被抗蝕劑所充填；最后，所有壓力通道的壓力保持均勻一致性增大，實(shí)現(xiàn)液態(tài)抗蝕劑材料在模具微納米結(jié)構(gòu)腔體內(nèi)的完全充填，并且減薄至預(yù)定的殘留層厚度；(4)固化過程開啟曝光工作室的紫外光源，紫外光透過模具對抗蝕劑曝光，充分固化液態(tài)抗蝕劑，固化時(shí)間5-20s (整片晶圓)；(5)脫模過程首先，從模板工作臺最外兩側(cè)開始，關(guān)閉壓力管路，打開真空管路， 同時(shí)開啟脫模用的噴嘴，在真空吸力和噴嘴壓縮空氣產(chǎn)生水平力共同作用下，從最外側(cè)開始模板與基片上的抗蝕劑相互分離；隨后，從基片兩側(cè)向模板中心逐一將壓力轉(zhuǎn)換回真空狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)模具從晶圓外側(cè)向中心連續(xù)“揭開”式的脫模，脫模力為真空吸力和水平力的合力；最后，模板中心位置與基片相分離，實(shí)現(xiàn)模板與基片的完全分離，完成脫模；(6)壓印頭復(fù)位伺服電機(jī)通過滾珠絲杠帶動(dòng)壓印頭快速向上運(yùn)動(dòng)，返回到系統(tǒng)初始位置；(7)承片臺復(fù)位首先，關(guān)閉承片臺真空吸盤上的真空管路，取下復(fù)形后的基片， 隨后，關(guān)閉承片臺固定基座的真空管路，使浮動(dòng)底座在固定基座上處于自由狀態(tài)。與現(xiàn)有納米壓印光刻機(jī)相比，本實(shí)用新型具有以下顯著的優(yōu)點(diǎn)(1)結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、成本低。(2)生產(chǎn)率高、適應(yīng)性廣、柔性好，模塊化程度高，易于晶圓尺寸的擴(kuò)展。(3)不依賴精密機(jī)械施加的平衡、均勻，與表面垂直的壓印力，簡化了設(shè)備結(jié)構(gòu)。(4)采用被動(dòng)自適應(yīng)承片臺實(shí)現(xiàn)調(diào)平和楔形誤差補(bǔ)償，調(diào)節(jié)快、操作簡單、對于大尺寸晶圓的適應(yīng)性好。(5)壓印過程采用從模板中心位置向兩側(cè)方向逐漸均勻性接觸的策略，其突出的特點(diǎn)和顯著優(yōu)勢①通過模板與基片的逐漸、均勻性微接觸，一方面減小壓印力，避免傳統(tǒng)整片晶圓壓印需要大的壓印力，導(dǎo)致軟模板產(chǎn)生較大的變形，影響復(fù)型的精度和質(zhì)量；另一方面可以適應(yīng)大面積襯底具有表面不平整度的壓印工藝要求。②消除了整片晶圓壓印“氣泡”缺陷，壓印過程所產(chǎn)生的“氣泡”可以及時(shí)排除。(6)通過氣體輔助壓印力和毛細(xì)力共同作用下，實(shí)現(xiàn)圖形的復(fù)制，其壓印力為氣體輔助壓印力和毛細(xì)力的合力，突出的特點(diǎn)和顯著優(yōu)勢①易于實(shí)現(xiàn)模板與晶圓的完全性接觸；②可以在大面積整片晶圓上確保均勻一致的壓力；③可以采用較小的壓印力，避免軟模具的變形，提高復(fù)形的質(zhì)量和精度。(7)脫模過程采用模板從晶圓兩側(cè)向中心連續(xù)“揭開”式脫模工藝。突出的特點(diǎn)和顯著優(yōu)勢①傳統(tǒng)脫模方法，直接將大面積模板與整片晶圓相互分離，一方面需要很大的脫模力，另一方面極易造成模板和所復(fù)制的圖形的損傷破壞。本實(shí)用新型使用的脫模工藝脫模力小，對于模具的損傷小，可以提高模具的使用壽命，同時(shí)對于所復(fù)制的圖形的破壞也可以降低到最??；②脫模過程中脫模力對稱分布，整個(gè)脫模過程脫模力保持均勻。相對與其它脫模工藝(模具從晶圓一側(cè)向另外一側(cè)，或者整片晶圓同時(shí)脫模)，本實(shí)用新型從晶圓兩側(cè)向中心連續(xù)“揭開”式脫模工藝可以確保模板中心(面積最大的位置)最后脫模，雖然模板與襯底此時(shí)的接觸面積最大，但兩側(cè)均已經(jīng)完成脫模，在兩側(cè)(真空吸力和水平力)的共同作用下，易于脫模。(8)通過在真空吸力和水平力(噴嘴)共同作用下，實(shí)現(xiàn)模板從晶圓外側(cè)向中心連續(xù)“揭開”式的脫模，其脫模力為真空吸力和水平力的合力。連續(xù)“揭開”式的脫模一方面避免了大的脫模力，另一方面避免脫模過程對模板和復(fù)制圖形的損傷。(9)壓印過程和脫模過程以模板中心為對稱軸，模板均勻、對稱受力，壓印和脫模過程兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行，生產(chǎn)效率高。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了整片晶圓納米壓印的低成本、高效、高精度和規(guī)?；闹圃?，本實(shí)用新型適合于高密度磁盤(HDD)、微光學(xué)器件、微流體器件等的制造，尤其適合光子晶體 LED的整片晶圓壓印(包括出光面表圖形化和襯底圖形化)。

圖Ia是整片晶圓納米壓印工作原理示意圖。圖Ib是整片晶圓納米壓印工作原理示意圖。圖Ic是整片晶圓納米壓印工作原理示意圖。圖Id是整片晶圓納米壓印工作原理示意圖。圖Ie是整片晶圓納米壓印工作原理示意圖。圖If是整片晶圓納米壓印工作原理示意圖。圖Ig是整片晶圓納米壓印工作原理示意圖。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例1整片晶圓納米壓印光刻機(jī)三維結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例1壓印頭1的三維結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例1壓印頭1中模板工作臺101的內(nèi)部管路布置結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例1壓印頭1中模板工作臺101的內(nèi)部管路布置剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例1壓印頭1中模板工作臺101的內(nèi)部管路布置剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例1壓印頭1中模板工作臺101的外部管路布置結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是本實(shí)用新型使用的透明三層復(fù)合模板3結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例1承片臺4的結(jié)構(gòu)示意圖。圖10是本實(shí)用新型實(shí)施例1承片臺4的三維結(jié)構(gòu)示意圖。圖11是本實(shí)用新型實(shí)施例1承片臺4固定基座401的三維結(jié)構(gòu)示意圖。圖12是本實(shí)用新型實(shí)施例2整片晶圓納米壓印光刻機(jī)三維結(jié)構(gòu)示意圖。圖13是本實(shí)用新型實(shí)施例2壓印頭1第一種方案的三維結(jié)構(gòu)示意圖。圖14是本實(shí)用新型實(shí)施例2壓印頭1第二種方案的三維結(jié)構(gòu)示意圖。[0055]圖15是本實(shí)用新型整片晶圓納米壓印光刻機(jī)的工作過程流程圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)用新型人依本實(shí)用新型的技術(shù)方案給出的實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。實(shí)施例1一種整片晶圓納米壓印光刻機(jī)，如圖2所示，它包括壓印頭1、曝光系統(tǒng)2、模板 3、承片臺4、脫模噴嘴5、機(jī)架6、大理石底座7、真空管路8和壓力管路9，其中，所述模板3 固定于壓印頭1上模板工作臺的底面10104，承片臺4置于模板3的垂直正下方，并固定在大理石底座7上，承片臺周邊設(shè)有脫模噴嘴5 ；曝光系統(tǒng)2的紫外光源置于壓印頭1曝光工作室102內(nèi)，并位于透明模板工作臺101的正上方；真空管路8與壓力管路9以及模板工作臺101兩側(cè)面的進(jìn)氣孔A101011、進(jìn)氣孔B101012、進(jìn)氣孔C101013相連；真空管路8與承片臺4上的真空吸盤403以及固定基座401的控制閥進(jìn)氣孔II 40402、控制閥進(jìn)氣孔I 40401 相連；壓印頭1固定在機(jī)架6的橫梁上；大理石底座7用以固定承片臺4和機(jī)架6，對整個(gè)系統(tǒng)起到減震和隔振的作用。圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例1壓印頭1三維結(jié)構(gòu)示意圖，它包括模板工作臺101、曝光工作室102、法蘭盤103、滾珠絲杠104、聯(lián)軸器105、伺服電機(jī)106、導(dǎo)向架107、導(dǎo)向桿108 和三個(gè)支承調(diào)節(jié)塊109，其中，曝光工作室102與模板工作臺101通過螺釘相連，模板工作臺 101內(nèi)部設(shè)有水平管路10103和垂直管路10102，實(shí)現(xiàn)壓縮空氣和真空氣體在模板3上的均勻分布；模板工作臺(101應(yīng)允許曝光工作室紫外光透過，并繼續(xù)透過連接其底部的模板3， 實(shí)現(xiàn)對基片上的圖形化后的抗蝕劑進(jìn)行曝光和固化；曝光工作室102與滾珠絲杠104通過法蘭盤103相連接，曝光工作室102的內(nèi)頂部10201均勻分布安裝紫外光源UV LED燈，紫外光源UV LED燈上連接光路通道和控制單元，組成曝光系統(tǒng)2 ；聯(lián)軸器105安裝在滾珠絲杠104上，伺服電機(jī)106安裝在聯(lián)軸器105上，導(dǎo)向架107安裝在機(jī)架6下部，導(dǎo)向桿108 安裝在導(dǎo)向架107內(nèi)部；伺服電機(jī)106、聯(lián)軸器105、滾珠絲杠104、導(dǎo)向架107和導(dǎo)向桿108 構(gòu)成運(yùn)動(dòng)功能組件，實(shí)現(xiàn)模板工作臺101和曝光工作室102沿Z向上下垂直運(yùn)動(dòng)；3個(gè)支承調(diào)節(jié)塊109置于模板工作臺101的底部，相互呈120度角均勻分布，支承調(diào)節(jié)塊109用來調(diào)節(jié)模板3與基片的壓印距離；模板工作臺101兩側(cè)面設(shè)有進(jìn)氣孔A101011、進(jìn)氣孔B101012、 進(jìn)氣孔C101013。圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例1壓印頭1中模板工作臺101的內(nèi)部管路布置結(jié)構(gòu)示意圖，它包括模板工作臺底面10104，模板工作臺底面10104上設(shè)有模板工作臺凹槽面10101 和水平管路10103，模板工作臺凹槽面10101上設(shè)有垂直管路10102，垂直管路10102的一端與模板工作臺凹槽面10101相通，另一端與水平管路10103相通；垂直管路10102和水平管路10103均為通孔。模板工作臺凹槽面10101的形狀與模板3中支撐層303相一致，四周尺寸比其增大2mm，模板3初始位置時(shí)支撐層303嵌在模板工作臺凹槽面10101內(nèi)。圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例1壓印頭1中模板工作臺101的內(nèi)部管路布置剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例1壓印頭1中模板工作臺101的內(nèi)部管路布置剖視結(jié)構(gòu)示意圖。[0063]圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例1壓印頭1中模板工作臺101的外部管路布置結(jié)構(gòu)示意圖，它包括方向控制閥A10106、絲堵10107、連接管路10108和方向控制閥B10109，其中，方向控制閥B10109的一端連接模板工作臺101的進(jìn)氣孔A101011，另外一端用絲堵10107封堵；方向控制閥A10106分別連接進(jìn)氣孔B101012和進(jìn)氣孔C101013，進(jìn)氣孔B101012和進(jìn)氣孔C101013的另一端使用絲堵10107封堵；連接管路10108實(shí)現(xiàn)真空管路8、壓力管路9、方向控制閥A10106、方向控制閥B10109、進(jìn)氣孔A101011、進(jìn)氣孔B101012和進(jìn)氣孔C101013 的連接。圖8是本實(shí)用新型使用的透明三層復(fù)合模板3結(jié)構(gòu)示意圖，其中，第一層最下層是結(jié)構(gòu)層301，第二層中間層是彈性層302，第三層最上層是支撐層303。所述結(jié)構(gòu)層301包含要制造的微納米結(jié)構(gòu)圖形30101，彈性層302位于結(jié)構(gòu)層301之上，支撐層303位于彈性層 302之上。結(jié)構(gòu)層301的厚度范圍是100-200微米；彈性層302的厚度范圍是400-700微米；支撐層303的厚度范圍是100-200微米。結(jié)構(gòu)層301、彈性層302和支撐層303材料均為PDMS，但其硬度不同。結(jié)構(gòu)層301和支撐層303的材料是硬的PDMS聚二甲基硅氧烷)， 即h-PDMS，其硬度為彈性層302使用PDMS硬度的3_5倍；彈性層402選用具有良好縱向彎曲變形性能軟的PDMS材料，其楊氏模量為5N/mm，即s_PDMS。結(jié)構(gòu)層301和支撐層303尺寸大小一致，彈性層302比結(jié)構(gòu)層301和支撐層303尺寸大60-150毫米。圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例1承片臺4的結(jié)構(gòu)示意圖，它包括固定基座401、浮動(dòng)底座402、真空吸盤403和真空管路404，其中，浮動(dòng)底座402位于固定基座401之上，真空吸盤 403通過螺釘405固定于浮動(dòng)底座的402的上平面；固定基座具有凹形球形結(jié)構(gòu)40101，浮動(dòng)底座具有凸形球形結(jié)構(gòu)40201，固定基座與浮動(dòng)底座之間為半球形接觸配合；通過固定基座與浮動(dòng)底座之間為球形接觸配合實(shí)現(xiàn)模板與基片平行自適應(yīng)調(diào)整和楔形誤差的補(bǔ)償； 固定基座401內(nèi)設(shè)有水平管路40103，真空管路404上設(shè)有控制閥進(jìn)氣孔I 40401和控制閥進(jìn)氣孔1140402，真空吸盤403上設(shè)有水平進(jìn)氣口 ；水平管路40103與控制閥進(jìn)氣孔140401 相連，水平進(jìn)氣口與控制閥進(jìn)氣孔II 40402相連。所述承片臺的結(jié)構(gòu)中，固定基座401內(nèi)還設(shè)有垂直管路40102，固定基座401中央設(shè)有中心圓形通孔40104 ；固定基座401內(nèi)設(shè)有內(nèi)圓形通孔40105，內(nèi)圓形通孔40105分別與中心圓形通孔40104、水平管路40103以及垂直管路40102相通；垂直管路40102最上端與凹形球形結(jié)構(gòu)40101相通，垂直管路40102最下端與圓形通孔40105相通，水平管路 40103與控制閥進(jìn)氣孔I 40401相連，通過開啟與固定基座內(nèi)401水平管路40103相連的控制閥進(jìn)氣孔I 40401，在真空負(fù)壓的作用下，實(shí)現(xiàn)調(diào)平后浮動(dòng)底座402在固定基座401上的鎖緊和固定，并保持調(diào)平后基片和模板之間的相對位姿，確保在壓印過程中模板與基片之間的相互平行；真空吸盤403中的水平進(jìn)氣口與控制閥進(jìn)氣孔II 40402相連，通過開啟真空吸盤403內(nèi)與水平進(jìn)氣口相連的控制閥進(jìn)氣孔1140402，真空吸盤403在基片的上下兩個(gè)平面之間產(chǎn)生的氣體壓強(qiáng)差，在負(fù)壓作用下實(shí)現(xiàn)對基片的夾緊和固定。圖10是本實(shí)用新型實(shí)施例1承片臺4的三維結(jié)構(gòu)示意圖。圖11是本實(shí)用新型實(shí)施例1承片臺4固定基座401的三維結(jié)構(gòu)示意圖。所述真空管路的結(jié)構(gòu)為包括真空泵或真空發(fā)生器、方向控制閥、壓力控制閥和連接管路，真空度工作范圍是< -0. 9bar，壓印和脫模過程使用的真空度是 -IOOkPa ；真空管路分別與連接承片臺內(nèi)部的真空吸盤、固定基座、以及壓印頭內(nèi)部的模板工作臺的方向控制閥的進(jìn)氣孔相連，實(shí)現(xiàn)基片的固定，調(diào)平后浮動(dòng)底座的鎖緊和固定，以及提供脫模時(shí)的動(dòng)力源。所述壓力管路的結(jié)構(gòu)為包括空氣壓縮機(jī)、儲氣包、方向控制閥、壓力控制閥和連接管路，；壓力管路的工作范圍是04bar ；壓印過程中的工作壓力是10-400mbar ；壓力管路與連接壓印頭內(nèi)部的模板工作臺方向控制閥的進(jìn)氣孔相連，提供壓印時(shí)的動(dòng)力源。實(shí)施例2圖12是本實(shí)用新型實(shí)施例2整片晶圓納米壓印光刻機(jī)三維結(jié)構(gòu)示意圖，實(shí)施例2 與實(shí)施例1的主要區(qū)別在于壓印頭1和機(jī)架6的機(jī)構(gòu)形式的不同。圖13是本實(shí)用新型實(shí)施例2壓印頭1第一種方案雙導(dǎo)軌直線導(dǎo)向三維結(jié)構(gòu)示意圖，它包括模板工作臺101、曝光工作室102、法蘭盤103、滾珠絲杠104、聯(lián)軸器105、伺服電機(jī)106、支承調(diào)節(jié)塊109、滑塊1011、小支架1012、連接件1013和導(dǎo)軌1014，其中，曝光工作室102與模板工作臺101通過螺釘相連，模板工作臺101內(nèi)部設(shè)有水平管路10103和垂直管路10102，實(shí)現(xiàn)壓縮空氣和真空氣體在模板3上的均勻分布；模板工作臺(101應(yīng)允許曝光工作室紫外光透過，并繼續(xù)透過連接其底部的模板3，實(shí)現(xiàn)對基片上的圖形化后的抗蝕劑進(jìn)行曝光和固化；曝光工作室102與滾珠絲杠104通過法蘭盤103相連接，曝光工作室102 的內(nèi)頂部10201均勻分布安裝紫外光源UV LED燈，紫外光源UV LED燈上連接光路通道和控制單元，組成曝光系統(tǒng)2 ；聯(lián)軸器105安裝在滾珠絲杠104上，伺服電機(jī)106安裝在聯(lián)軸器105上，滑塊1011通過滑軌1014安裝在機(jī)架6上，小支架1012安裝在機(jī)架6和伺服電機(jī)106之間，連接件1013安裝在機(jī)架6和聯(lián)軸器105之間；伺服電機(jī)106、聯(lián)軸器105、小支架1012、連接件1013、滾珠絲杠104、滑塊1011、導(dǎo)軌1014組成運(yùn)動(dòng)功能部件，實(shí)現(xiàn)模板工作臺101和曝光工作室102沿Z向上下垂直運(yùn)動(dòng)；3個(gè)支承調(diào)節(jié)塊109置于模板工作臺101 的底部，相互呈120度角均勻分布，支承調(diào)節(jié)塊109用來調(diào)節(jié)模板3與基片的壓印距離；模板工作臺101兩側(cè)面設(shè)有進(jìn)氣孔A101011、進(jìn)氣孔B101012、進(jìn)氣孔C101013。圖14是本實(shí)用新型實(shí)施例2壓印頭1第二種方案雙導(dǎo)桿直線導(dǎo)向三維結(jié)構(gòu)示意圖，它包括模板工作臺101、曝光工作室102、法蘭盤103、滾珠絲杠104、聯(lián)軸器105、伺服電機(jī)106、導(dǎo)向桿108、支承調(diào)節(jié)塊109、滑塊1011、小支架1012和連接件1013，其中，曝光工作室102與模板工作臺101通過螺釘相連，模板工作臺101內(nèi)部設(shè)有水平管路10103和垂直管路10102，實(shí)現(xiàn)壓縮空氣和真空氣體在模板3上的均勻分布；模板工作臺(101應(yīng)允許曝光工作室紫外光透過，并繼續(xù)透過連接其底部的模板3，實(shí)現(xiàn)對基片上的圖形化后的抗蝕劑進(jìn)行曝光和固化；曝光工作室102與滾珠絲杠104通過法蘭盤103相連接，曝光工作室 102的內(nèi)頂部10201均勻分布安裝紫外光源UV LED燈，紫外光源UV LED燈上連接光路通道和控制單元，組成曝光系統(tǒng)2 ；聯(lián)軸器105安裝在滾珠絲杠104上，伺服電機(jī)106安裝在聯(lián)軸器105上，滑塊1011安裝在機(jī)架6下部，導(dǎo)向桿108安裝在滑塊1011內(nèi)部，小支架1012 安裝在機(jī)架6和伺服電機(jī)106之間，連接件1013安裝在機(jī)架6和聯(lián)軸器105之間；伺服電機(jī)106、聯(lián)軸器105、小支架1012、連接件1013、滾珠絲杠104、滑塊1011、導(dǎo)向桿108組成運(yùn)動(dòng)功能部件，實(shí)現(xiàn)模板工作臺101和曝光工作室102沿Z向上下垂直運(yùn)動(dòng)；3個(gè)支承調(diào)節(jié)塊 109置于模板工作臺101的底部，相互呈120度角均勻分布，支承調(diào)節(jié)塊109用來調(diào)節(jié)模板 3與基片的壓印距離；模板工作臺101兩側(cè)面設(shè)有進(jìn)氣孔A101011、進(jìn)氣孔B101012、進(jìn)氣孔 C101013。[0075]圖15是本實(shí)用新型整片晶圓納米壓印光刻機(jī)的工作過程流程圖，具體工作過程如下(1)納米壓印光刻機(jī)系統(tǒng)工作狀態(tài)初始化過程。將涂鋪有抗蝕劑的基片置于承片臺4的真空吸盤403之上，開啟真空吸盤的真空管路40402，將基片固定在真空吸盤403之上；通過方向控制閥，關(guān)閉壓印頭1模板工作臺101的壓力管路，打開真空管路，模板3吸附在壓印頭1模板工作臺底面10104和模板工作臺面中的凹槽面10101上，具體說是模板3 的彈性層302的上表面與模板工作臺底面10104相接觸，模板3的支撐層303的上表面與模板工作臺面中的凹槽面10101相接觸。(2)調(diào)平過程。首先，伺服電機(jī)106通過滾珠絲杠104帶動(dòng)壓印頭1快速向下運(yùn)動(dòng)，直到固定于模板工作臺101的支撐調(diào)節(jié)塊109與承片臺4上的真空吸盤403或者浮動(dòng)底座402相接觸；隨后，降低壓印頭1的下壓速度，壓印頭繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，在壓印頭1下壓力的作用下，通過承片臺4的固定基座401與浮動(dòng)底座402之間的球形接觸配合產(chǎn)生相對滑動(dòng)實(shí)現(xiàn)固定在壓印頭1上的模板3與固定在承片臺4上的基片平行自適應(yīng)調(diào)整和楔形誤差的補(bǔ)償；最后，模板3和基片完全調(diào)平后，開啟承片臺4上的固定基座401上的真空管路 40401，在真空負(fù)壓作用下實(shí)現(xiàn)浮動(dòng)底座402在固定基座402上的夾緊和固定，保持調(diào)平后基片和模板3之間的相對位姿，確保在隨后壓印、固化和脫模過程中保持模板3與基片之間的相互平行。(3)壓印過程。首先，從模板工作臺101中心位置10109開始，將初始的真空狀態(tài)轉(zhuǎn)換至壓力狀態(tài)，在氣體輔助壓印力和毛細(xì)力共同作用下，模板3的彈性層302在中心位置縱向產(chǎn)生彎曲變形，局部開始接觸基片上的抗蝕劑，模具中心位置的微納米結(jié)構(gòu)腔體開始被抗蝕劑所充填；隨后，從模板3中心位置向兩側(cè)方向逐一將真空狀態(tài)轉(zhuǎn)換至壓力狀態(tài)(通過方向控制閥的切換實(shí)現(xiàn))，模板結(jié)構(gòu)層301與抗蝕劑的接觸面積不斷擴(kuò)大，直至整個(gè)模板結(jié)構(gòu)層301與整片晶圓上的抗蝕劑完全接觸，模板中的所有微納米結(jié)構(gòu)腔體被抗蝕劑所充填；最后，所有壓力通道的壓力保持均勻一致性增大，實(shí)現(xiàn)液態(tài)抗蝕劑材料在模具微納米結(jié)構(gòu)腔體內(nèi)的完全充填，并且減薄至預(yù)定的殘留層厚度。(4)固化過程。開啟曝光工作室101的紫外光光源，紫外光透過模具對抗蝕劑曝光，充分固化圖形化的液態(tài)抗蝕劑，固化時(shí)間5-20s (整片晶圓)。(5)脫模過程。首先，從模板工作臺101最外兩側(cè)開始，關(guān)閉壓力管路，打開真空管路，同時(shí)開啟脫模用的噴嘴5。在真空吸力和噴嘴壓縮空氣產(chǎn)生水平力共同作用下，從最外側(cè)開始模板3與晶圓相互分離；隨后，從晶圓兩側(cè)向模板3中心逐一將壓力轉(zhuǎn)換回真空狀態(tài) (通過方向控制閥的切換實(shí)現(xiàn))，實(shí)現(xiàn)模具從晶圓外側(cè)向中心連續(xù)“揭開”式的脫模，脫模力為真空吸力和水平力的合力；最后，模板中心位置與晶圓相分離，實(shí)現(xiàn)模板與晶圓的完全分離，完成脫模。(6)壓印頭1復(fù)位。伺服電機(jī)106通過滾珠絲杠104帶動(dòng)壓印頭1快速向上運(yùn)動(dòng)， 返回到系統(tǒng)初始位置。(7)承片臺4復(fù)位。首先，關(guān)閉承片臺真空吸盤上的真空管路，取下復(fù)形后的晶圓， 隨后，關(guān)閉承片臺固定基座401的真空管路40401，使浮動(dòng)底座402在固定基座401上處于自由狀態(tài)。整片晶圓納米壓印光刻機(jī)中的真空管路系統(tǒng)包括真空泵(真空發(fā)生器)、控制
13閥、連接管路；其壓印和脫模過程工作的真空度是-lOltfa _50kPa ；真空管路系統(tǒng)分別與連接承片臺內(nèi)部的真空吸盤、固定基座、以及壓印頭內(nèi)部的模板工作臺的方向控制閥的進(jìn)氣口相連，實(shí)現(xiàn)基片的固定，調(diào)平后浮動(dòng)底座的鎖緊和固定，以及提供脫模時(shí)的動(dòng)力源。
權(quán)利要求1.一種整片晶圓納米壓印光刻機(jī)，其特征是，它包括壓印頭(1)、曝光系統(tǒng)O)、模板 (3)、承片臺(4)、脫模噴嘴(5)、機(jī)架(6)、大理石底座(7)、真空管路(8)和壓力管路(9)， 其中，所述模板(3)固定于壓印頭(1)上，承片臺(4)置于模板(3)的垂直正下方，并固定在大理石底座(7)上，承片臺周邊設(shè)有脫模噴嘴(5)；曝光系統(tǒng)O)的紫外光源置于壓印頭 ⑴內(nèi)；真空管路⑶與承片臺⑷相連，真空管路⑶和壓力管路(9)分別與壓印頭⑴ 相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種整片晶圓納米壓印光刻機(jī)，其特征是所述壓印頭的結(jié)構(gòu)為包括模板工作臺(101)、曝光工作室(102)、法蘭盤(103)、滾珠絲杠(104)、聯(lián)軸器 (105)、伺服電機(jī)(106)、導(dǎo)向架(107)、導(dǎo)向桿(108)和三個(gè)支承調(diào)節(jié)塊(109)，其中，曝光工作室(102)與模板工作臺(101)通過螺釘相連，模板工作臺(101)內(nèi)部設(shè)有水平管路 (10103)和垂直管路(10102)；曝光工作室(10 與滾珠絲杠(104)通過法蘭盤(10 相連接，曝光工作室(10 的內(nèi)頂部(10201)均勻分布安裝紫外光源，紫外光源上連接光路通道和控制單元，組成曝光系統(tǒng)(2)；聯(lián)軸器(105)安裝在滾珠絲杠(104)上，伺服電機(jī)(106) 安裝在聯(lián)軸器(105)上，導(dǎo)向架(107)安裝在機(jī)架(6)下部，導(dǎo)向桿(108)安裝在導(dǎo)向架 (107)內(nèi)部；3個(gè)支承調(diào)節(jié)塊(109)置于模板工作臺(101)的底部；模板工作臺(101)兩側(cè)面設(shè)有進(jìn)氣孔A(IOlOll)、進(jìn)氣孔B(101012)、進(jìn)氣孔C(101013)；或所述壓印頭的結(jié)構(gòu)為包括模板工作臺(101)、曝光工作室(102)、法蘭盤(103)、 滾珠絲杠(104)、聯(lián)軸器(105)、伺服電機(jī)(106)、支承調(diào)節(jié)塊(109)、滑塊(1011)、小支架 (1012)、連接件(1013)和導(dǎo)軌(1014)，其中，曝光工作室(102)與模板工作臺(101)通過螺釘相連，模板工作臺(101)內(nèi)部設(shè)有水平管路(10103)和垂直管路(10102)；曝光工作室 (102)與滾珠絲杠(104)通過法蘭盤(103)相連接，曝光工作室(102)的內(nèi)頂部(10201) 均勻分布安裝紫外光源，紫外光源上連接光路通道和控制單元，組成曝光系統(tǒng)O)；聯(lián)軸器 (105)安裝在滾珠絲杠(104)上，伺服電機(jī)(106)安裝在聯(lián)軸器(105)上，滑塊(1011)通過滑軌(1014)安裝在機(jī)架(6)上，小支架(1012)安裝在機(jī)架(6)和伺服電機(jī)(106)之間，連接件(1013)安裝在機(jī)架(6)和聯(lián)軸器(105)之間；3個(gè)支承調(diào)節(jié)塊(109)置于模板工作臺 (101)的底部；模板工作臺(101)兩側(cè)面設(shè)有進(jìn)氣孔A(IOlOll)、進(jìn)氣孔B(101012)、進(jìn)氣孔 C(101013)；或所述壓印頭的結(jié)構(gòu)為包括模板工作臺(101)、曝光工作室(102)、法蘭盤(103)、 滾珠絲杠(104)、聯(lián)軸器(105)、伺服電機(jī)(106)、導(dǎo)向桿(108)、支承調(diào)節(jié)塊(109)、滑塊 (1011)、小支架(1012)和連接件(1013)，其中，曝光工作室(102)與模板工作臺(101)通過螺釘相連，模板工作臺(101)內(nèi)部設(shè)有水平管路(10103)和垂直管路(10102)；曝光工作室(10 與滾珠絲杠(104)通過法蘭盤(10 相連接，曝光工作室(10 的內(nèi)頂部(10201) 均勻分布安裝紫外光源，紫外光源上連接光路通道和控制單元，組成曝光系統(tǒng)O)；聯(lián)軸器 (105)安裝在滾珠絲杠(104)上，伺服電機(jī)(106)安裝在聯(lián)軸器(105)上，滑塊(1011)安裝在機(jī)架(6)下部，導(dǎo)向桿(108)安裝在滑塊(1011)內(nèi)部，小支架(1012)安裝在機(jī)架(6)和伺服電機(jī)(106)之間，連接件(1013)安裝在機(jī)架(6)和聯(lián)軸器(105)之間；3個(gè)支承調(diào)節(jié)塊(109)置于模板工作臺(101)的底部；模板工作臺(101)兩側(cè)面設(shè)有進(jìn)氣孔A(IOlOll)、 進(jìn)氣孔 B(101012)、進(jìn)氣孔 C(101013)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種整片晶圓納米壓印光刻機(jī)，其特征是所述壓印頭(1)中模板工作臺(101)的內(nèi)部管路結(jié)構(gòu)為包括模板工作臺底面(10104)，模板工作臺底面(10104)上設(shè)有模板工作臺凹槽面(10101)和水平管路(10103)，模板工作臺凹槽面 (10101)上設(shè)有垂直管路(10102)，垂直管路(10102)的一端與模板工作臺凹槽面(10101) 相通，另一端與水平管路(1010 相通。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種整片晶圓納米壓印光刻機(jī)，其特征是所述壓印頭(1) 中模板工作臺(101)的外部管路結(jié)構(gòu)為包括方向控制閥A(10106)、絲堵(10107)、連接管路(10108)和方向控制閥B(10109)，其中，方向控制閥B(10109)的一端連接模板工作臺 (101)的進(jìn)氣孔A(lOlOll)，另外一端用絲堵(10107)封堵；方向控制閥A(10106)分別連接進(jìn)氣孔B(101012)和進(jìn)氣孔C(101013)，進(jìn)氣孔B(101012)和進(jìn)氣孔C(101013)的另一端使用絲堵(10107)封堵；連接管路(10108)實(shí)現(xiàn)真空管路(8)、壓力管路(9)、方向控制閥 A(10106)、方向控制閥B(10109)、進(jìn)氣孔A(IOlOll)、進(jìn)氣孔B(101012)和進(jìn)氣孔C(101013) 的連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種整片晶圓納米壓印光刻機(jī)，其特征是所述承片臺的結(jié)構(gòu)為包括固定基座G01)、浮動(dòng)底座002)、真空吸盤(403)和真空管路004)，其中，浮動(dòng)底座(402)位于固定基座(401)之上，真空吸盤003)固定于浮動(dòng)底座的002)的上平面；固定基座具有凹形球形結(jié)構(gòu)G0101)，浮動(dòng)底座具有凸形球形結(jié)構(gòu)00201)，固定基座與浮動(dòng)底座之間為半球形接觸配合；固定基座G01)內(nèi)設(shè)有水平管路00103)，真空管路 (404)上設(shè)有控制閥進(jìn)氣孔I (40401)和控制閥進(jìn)氣孔II 00402)，真空吸盤(40 上設(shè)有水平進(jìn)氣口 ；水平管路G0103)與控制閥進(jìn)氣孔I (40401)相連，水平進(jìn)氣口與控制閥進(jìn)氣孔 11(40402)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種整片晶圓納米壓印光刻機(jī)，其特征是所述承片臺的結(jié)構(gòu)中，固定基座G01)內(nèi)還設(shè)有垂直管路(10102)，固定基座001)中央設(shè)有中心圓形通孔 (40104)；固定基座(401)內(nèi)設(shè)有內(nèi)圓形通孔(40105)，內(nèi)圓形通孔(40105)分別與中心圓形通孔00104)、水平管路00103)以及垂直管路(4010 相通；垂直管路(4010 最上端與凹形球形結(jié)構(gòu)(40101)相通，垂直管路(4010 最下端與圓形通孔(4010 相通，水平管路(40103)與控制閥進(jìn)氣孔I (40401)相連，真空吸盤(403)中的水平進(jìn)氣口與控制閥進(jìn)氣孔 11(40402)相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種整片晶圓納米壓印光刻機(jī)，其特征是所述模板(3)的結(jié)構(gòu)為包括三層，最下層為結(jié)構(gòu)層(301)，中間層為彈性層(302)，最上層為支撐層(303)， 所述結(jié)構(gòu)層(301)上設(shè)有要制造的微納米結(jié)構(gòu)圖形(30101)，彈性層(302)位于結(jié)構(gòu)層 (301)之上，支撐層(303)位于彈性層(302)之上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的一種整片晶圓納米壓印光刻機(jī)，其特征是所述真空管路(8)分別與承片臺(4)上的真空吸盤和固定基座的方向控制閥進(jìn)氣孔相連，真空管路(8)和壓力管路(9)與壓印頭(1)模板工作臺兩側(cè)面的方向控制閥的進(jìn)氣孔相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種整片晶圓納米壓印光刻機(jī)，它包括壓印頭、曝光系統(tǒng)、模板、承片臺、脫模噴嘴、機(jī)架、大理石底座、真空管路和壓力管路，其中，模板固定于壓印頭上，承片臺置于模板的垂直正下方，并固定在大理石底座上，承片臺周邊設(shè)有脫模噴嘴；曝光系統(tǒng)的紫外光源置于壓印頭內(nèi)；真空管路和壓力管路均與壓印頭相連；真空管路還與承片臺相連。本實(shí)用新型的整片晶圓納米壓印光刻機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡單、適應(yīng)性廣、操作方便、制造成本低和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于LED圖形化、微透鏡、微流體器件的制造，尤其適合光子晶體LED的低成本和規(guī)?；圃?。
文檔編號G03F7/00GK202205025SQ20112033681
公開日2012年4月25日 申請日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月8日
發(fā)明者丁玉成, 蘭紅波 申請人:青島理工大學(xué)