一种晶圆纳米压印装置的制作方法

1.本实用新型涉及纳米压印设备的技术领域，具体涉及一种晶圆纳米压印装置。


背景技术：

2.纳米压印的基本原理就是将制作好的模板压在一层薄的聚合物薄膜上，这层薄膜通过加热的或者化学的方法固化，从而在聚合物上可形成与模板具有1:1大小的图案。该工艺过程主要包含两个步骤:图形复制和图形转移，即在一块基片上(通常为硅片)涂上一层聚合物(通常为光刻胶)，再用已刻有特定图形的模板在一定的温度(须高于聚合物“软化”温度)和压力下去压印聚合物涂层，从而实现图形复制，然后脱模，即将模板从压印的聚合物上移除，就能够在基片形成纳米图案。原理上来看，纳米压印技术在图案制作上没有任何限制，因此它能通过电子束刻蚀和其他技术制作的模板来压印任意的图形。近十年的发展，纳米压印技术发展出很多种不同的方法，但是可以大概归纳为以下几种:热纳米压印、紫外固化纳米压印、软压印。但是，在现有的纳米压印的技术中，普遍存在着压力分布不均的问题，且在压印的过程中容易产生气泡，影响了产品的质量。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是提供一种压力均匀、脱模方便的晶圆纳米压印装置。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种晶圆纳米压印装置，其特征在于，包括：
5.下模板，所述下模板安装在底架上，所述下模板的中部设有下模腔，所述下模腔的底部设有用于安放晶圆的定位槽，所述下模板上设有用于连通下模腔与外界空气的下进气孔和下排气孔；
6.上模板，所述上模板的后端铰接在所述底架上，所述上模板和所述下模板对应形成翻转开合结构，所述上模板的中部设有与所述下模腔对应匹配的上模腔，所述上模板和下模板合膜后并通过锁止机构将两者对应扣合锁紧，同时所述上模腔和所述下模腔对应扣合形成密封的压印腔室，所述上模腔的顶部设有密封镶嵌在上模板内的密封透光板，所述上模板上设有用于连通上模腔与外界空气的上进气孔和上排气孔；
7.光源，所述光源安装在所述上模板上，所述光源通过密封透光板正射于所述压印腔室内的定位槽。
8.作为本实用新型的进一步改进，所述下模板水平固定在所述底架上，所述底架水平固定在控制箱体上。
9.作为本实用新型的进一步改进，所述下模腔设置在所述下模板的上表面，所述下模板的上表面设有一周环绕在所述下模腔外部的下密封圈，所述上模板中上模腔所在的表面设有一周环绕在所述上模腔外部的上密封圈。
10.作为本实用新型的进一步改进，所述定位槽的底部设有多个吸附孔，所述吸附孔
与所述下模板内设置的第一气室连通，所述下模板上还设有连通第一气室与外界空气的负压接孔，所述下进气孔和下排气孔均与所述下模板内设置的第二气室连通，所述第二气室与所述下模腔之间设有多个将两者连通的分压孔。
11.作为本实用新型的进一步改进，还包括两个相同的夹紧环体，两个所述夹紧环体对应叠放固定在一起且其两者之间夹紧有压印模板，所述压印模板密封夹紧在所述上模板和所述下模板之间且将上模腔和下模腔密封隔开，所述夹紧环体位于上槽体和下槽体扣合形成的定位腔室内，所述上槽体和下槽体分别设置在上模板和下模板对应的表面上。
12.作为本实用新型的进一步改进，所述光源为紫外线光源，所述光源上固定有多个支撑体，所述支撑体固定在所述上模板的侧面。
13.作为本实用新型的进一步改进，所述上模板与光源之间设有保护板，所述保护板平行固定在所述上模板的对应表面，且所述保护板正向完全覆盖所述密封透光板，所述保护板和密封透光板分别为透明的亚克力板和石英玻璃。
14.作为本实用新型的进一步改进，所述上模腔的边缘固定有一周环状的上过渡圈，所述上过渡圈的表面为平滑连接在上模腔的顶面和上模板对应表面之间的圆弧面，所述下模腔的边缘固定有一周环状的下过渡圈，所述下过渡圈的表面为平滑连接在下模腔的底面和下模板的上表面之间的圆弧面。
15.作为本实用新型的进一步改进，所述上模板的后端铰接在侧立的立板上，所述立板固定在所述底架上，所述上模板的对应表面还固定有用于限定其翻转角度的定位板，所述上模板的前端固定有翻转把手。
16.作为本实用新型的进一步改进，所述锁止机构的数量为两个，两个所述锁止机构分别位于所述下模板的两侧，所述锁止机构包括固定板、支架、导杆、手柄和锁紧块，所述固定板固定在所述底架上，所述固定板的上表面固定有支架，所述支架的外端铰接有折弯的手柄，所述支架的内端固定有水平的滑套，所述导杆匹配贯穿所述滑套且两者形成滑动副，所述手柄的折弯处铰接有连杆，所述连杆的另一端铰接在导杆的外端，摆动的手柄通过连杆驱动导杆水平滑动，所述导杆的内端固定在水平的条板上，所述条板的两端均固定有水平伸出的锁紧块，每块锁紧块均滑动贯穿对应立柱上的滑动孔，且每块锁紧块自由端的下表面设有平滑的倒斜面，所述上模板和下模板合膜后，所述锁紧块水平伸入所述上模板的上表面并将上模板和下模板夹紧在底架上。
17.本实用新型的有益效果：本实用新型是一种晶圆纳米压印装置，首先，晶圆在密封腔室内通过空气压差完成压印，相比常压下的机械压印，压印过程的压力均匀且易于控制，压印模板在人工施加负压的吸附作用下紧贴晶圆，使得光刻胶能够完全填充到压印模板上的整个图案结构里，保证压印模板上的图案结构能够完全转移到晶圆上，图案转移更加清晰完整；其次，在压差的作用下压印模板向下弯曲，这样压印模板可以从中心向四周均匀压印，保证压印过程中不会有气泡被压进去；保证产品质量，且压印过程的均匀性和稳定性更好；再者，压印完成之后通过空气压差将压印模板和晶圆自动分开，相比机械式分离，作用力的均匀性更好，气体压力可以线性控制，保证从四周向中间分离，压印模板和晶圆的结构损伤率远远低于硬力式分离，有利于保护各个部件，降低生产成本，且有利于保证产品质量，提高生产效率。
附图说明
18.图1为一种晶圆纳米压印装置的立体结构示意图；
19.图2为一种晶圆纳米压印装置去除控制箱体后的立体结构示意图；
20.图3为一种晶圆纳米压印装置(去除控制箱体)处于开模状态的立体结构示意图；
21.图4为一种晶圆纳米压印装置(去除控制箱体)处于合模状态的俯视图；
22.图5为图4中a
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a方向的剖视图；
23.图6为图5中b的放大示意图(包括晶圆且不包括压印模板)；
24.图7a为图5中b的放大示意图(包括晶圆和压印模板，且压印模板处于自然状态)；
25.图7b为图5中b的放大示意图(包括晶圆和压印模板，且压印模板处于压印状态)；
26.图8为压印模板夹紧在两个夹紧环体之间的立体结构示意图；
27.图9为锁止机构的立体结构示意图；
28.图中标号说明：11、控制箱体；12、底架；13、光源；14、支撑体；15、保护板；16、夹紧环体；17、压印模板；18、晶圆；19、上模板；20、上模腔；21、密封透光板；22、上进气孔；23、上排气孔；24、上密封圈；25、上槽体；26、上过渡圈；27、立板；28、定位板；29、翻转把手；30、下模板；31、下模腔；32、定位槽；33、下进气孔；34、下排气孔；35、吸附孔；36、第一气室；37、负压接孔；38、第二气室；39、分压孔；40、下密封圈；41、下槽体；42、下过渡圈；43、固定板；44、支架；45、导杆；46、手柄；47、锁紧块；48、倒斜面；49、滑套；50、连杆；51、条板；52、立柱。
具体实施方式
29.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
30.参照图1
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图4所示，本实用新型一种晶圆纳米压印装置的一实施例；
31.一种晶圆纳米压印装置，其特征在于，包括：
32.下模板30，所述下模板30安装在底架12上，所述下模板30的中部设有下模腔31，所述下模腔31的底部设有用于安放晶圆18的定位槽32，所述下模板30上设有用于连通下模腔31与外界空气的下进气孔33和下排气孔34；
33.上模板19，所述上模板19的后端铰接在所述底架12上，所述上模板19和所述下模板30对应形成翻转开合结构，所述上模板19的中部设有与所述下模腔31对应匹配的上模腔20，所述上模板19和下模板30合膜后并通过锁止机构将两者对应扣合锁紧，同时所述上模腔20和所述下模腔31对应扣合形成密封的压印腔室，所述上模腔20的顶部设有密封镶嵌在上模板19内的密封透光板21，所述上模板19上设有用于连通上模腔20与外界空气的上进气孔22和上排气孔23；
34.光源13，所述光源13安装在所述上模板19上，所述光源13通过密封透光板21正射于所述压印腔室内的定位槽32。压印模板17压印完成后，通过紫外线光源13对光刻胶进行固化。
35.所述下模板30水平固定在所述底架12上，所述底架12水平固定在控制箱体11上。控制箱体11作为整个装置的电气控制总成。
36.参照图5
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图6所示，所述下模腔31设置在所述下模板30的上表面，所述下模板30的上表面设有一周环绕在所述下模腔31外部的下密封圈40，所述上模板19中上模腔20所在的
表面设有一周环绕在所述上模腔20外部的上密封圈24。上模板19和下模板30合膜后，保证上模腔20和下模腔31对应扣合形成密封的压印腔室。
37.参照图5
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图7所示，所述定位槽32的底部设有多个吸附孔35，所述吸附孔35与所述下模板30内设置的第一气室36连通，所述下模板30上还设有连通第一气室36与外界空气的负压接孔37，负压接孔37与外接的抽气装置接通，抽气装置产生的负压通过第一气室36分配至各个吸附孔35，晶圆18通过多个吸附孔35处产生的负压紧紧地吸附在定位槽32内，所述下进气孔33和下排气孔34均与所述下模板30内设置的第二气室38连通，所述第二气室38与所述下模腔31之间设有多个将两者连通的分压孔39。下进气孔33和下排气孔34分别与充气装置和抽气装置接通，气体通过第二气室38分配至各个分压孔39。
38.参照图5
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图8所示，还包括两个相同的夹紧环体16，两个所述夹紧环体16对应叠放固定在一起且其两者之间夹紧有压印模板17，所述压印模板17密封夹紧在所述上模板19和所述下模板30之间且将上模腔20和下模腔31密封隔开，所述夹紧环体16位于上槽体25和下槽体41扣合形成的定位腔室内，所述上槽体25和下槽体41分别设置在上模板19和下模板30对应的表面上。压印模板17夹紧在两个夹紧环体16之间形成独立的一体式结构，方便压印模板17的安装和更换。
39.在本实用新型的以具体实施例中，所述光源13为紫外线光源13，所述光源13上固定有多个支撑体14，所述支撑体14固定在所述上模板19的侧面。
40.参照图1
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图2，图3
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图5所示，所述上模板19与光源13之间设有保护板15，保护板15作为保护结构，防止密封透光板21意外爆炸而伤害工作人员，所述保护板15平行固定在所述上模板19的对应表面，且所述保护板15正向完全覆盖所述密封透光板21，所述保护板15和密封透光板21分别为透明的亚克力板和石英玻璃。
41.参照图3，图5
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图7所示，在本实用新型的以具体实施例中，所述上模腔20的边缘固定有一周环状的上过渡圈26，所述上过渡圈26的表面为平滑连接在上模腔20的顶面和上模板19对应表面之间的圆弧面，所述下模腔31的边缘固定有一周环状的下过渡圈42，所述下过渡圈42的表面为平滑连接在下模腔31的底面和下模板30的上表面之间的圆弧面，上过渡圈26和下过渡圈42作为压印模板17的过渡支撑，防止模腔的棱角损伤压印模板17。
42.参照图2
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图3所示，所述上模板19的后端铰接在侧立的立板27上，所述立板27固定在所述底架12上，所述上模板19的对应表面还固定有用于限定其翻转角度的定位板28，同时通过定位板28定位并支撑完全开模后的上模板19，所述上模板19的前端固定有翻转把手29。通过手抓翻转把手29驱动上模板19绕铰接轴转动。
43.参照图1
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图5，图9所示，所述锁止机构的数量为两个，两个所述锁止机构分别位于所述下模板30的两侧，所述锁止机构包括固定板43、支架44、导杆45、手柄46和锁紧块47，所述固定板43固定在所述底架12上，所述固定板43的上表面固定有支架44，所述支架44的外端铰接有折弯的手柄46，所述支架44的内端固定有水平的滑套49，所述导杆45匹配贯穿所述滑套49且两者形成滑动副，所述手柄46的折弯处铰接有连杆50，所述连杆50的另一端铰接在导杆45的外端，摆动的手柄46通过连杆50驱动导杆45水平滑动，所述导杆45的内端固定在水平的条板51上，所述条板51的两端均固定有水平伸出的锁紧块47，每块锁紧块47均滑动贯穿对应立柱52上的滑动孔，且每块锁紧块47自由端的下表面设有平滑的倒斜面48，所述上模板19和下模板30合膜后，手动搬动手柄46，摆动的手柄46通过连杆50带动导杆45
滑动，导杆45带动条板51及锁紧块47移动，所述锁紧块47水平伸入所述上模板19的上表面并将上模板19和下模板30夹紧在底架12上。
44.本实用新型的工作过程：
45.首先，将实用新型装置的上模板19打开，取一片晶圆18在其上表面旋涂一层光刻胶，将旋涂有光刻胶的晶圆18放置在下模板30中下模腔31底部的定位槽32内，下模板30上的负压接孔37与外接的抽气装置接通，抽气装置产生的负压通过第一气室36分配至各个吸附孔35，晶圆18通过多个吸附孔35处产生的负压紧紧地吸附在定位槽32内；
46.其次，将夹紧在两个夹紧环体16之间的压印模板17对应放置在下模板30上，手持翻转把手29将上模板19对应扣合在下模板30上，两个夹紧环体16分别对应位于上槽体25和下槽体41内，手动搬动手柄46，摆动的手柄46通过连杆50带动导杆45滑动，导杆45带动条板51及锁紧块47移动，锁紧块47水平伸入上模板19的上表面并将上模板19和下模板30夹紧在底架12上，压印模板17通过上密封圈24和下密封圈40夹紧在上模板19和下模板30之间，且压印模板17将上模腔20和下模腔31密封隔开形成各自独立的腔室,参照图7a；
47.再者，上模板19的上进气孔22与充气装置接通，上模板19的上排气孔23密封，该充气装置通过上进气孔22向上模腔20内充气，下模板30的下进气孔33密封，下模板30的下排气孔34与抽气装置接通，该抽气装置通过下排气孔34对下模腔31抽真空，在压差的作用下，压印模板17逐渐向下弯曲，这样压印模板17上的图案可以从中心向四周均匀压印在晶圆18上表面的光刻胶上，直至压印模板17上的图案全部完整压印在晶圆18上，参照图7b；
48.最后，打开光源13，通过紫外线光对光刻胶进行照射固化，固化完成后，上模板19的上进气孔22密封，上模板19的上排气孔23与抽气装置接通，该抽气装置通过上排气孔23对上模腔20抽真空，下模板30的下进气孔33与充气装置接通，下模板30的下排气孔34密封，该充气装置通过下进气孔33向下模腔31内充气，通过空气压差将压印模板17由四周向中间逐渐与晶圆18分开，然后，开模取走压印完成的晶圆18即可。
49.以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。