一种新型的平板滚动纳米压印装置及压印方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及纳米压印技术领域，尤其涉及一种压印装置及其压印方法。
【背景技术】
[0002]在纳米技术的发展过程中，遵循摩尔定律的要求器件的尺寸越来越小，28nm技术已经被广泛应用于手机芯片和高性能计算，14nm技术正处于紧张的研发阶段，并可望于2015年中量产。为了达到纳米精度要求，光刻技术成为关键投射光刻技术是目前微纳加工工艺的主流。但随着微纳加工器件的日益精细和尺度不断缩小，光刻技术也变得越发复杂，而这也导致了器件的光刻成本不断增加。投射光刻由于受光学衍射极限的限制，要追求更高的分辨率就需要减小光刻设备中的曝光波长；而一旦改变曝光波长，就需要光刻设备的更替，这种更替所需的花费极其昂贵。目前其分辨率已经达到极限。因此，许多研宄机构都在努力寻找可替代的低成本光刻技术。
[0003]在众多传统光刻的可替代技术中，纳米压印光刻(nano-1mprint lithography,NIL)技术因其较高的分辨率和低廉的成本已成为下一代光刻技术的领跑者，它采用传统的机械模具微复型原理来代替包含光学、化学及光化学反应机理的传统投射光刻，避免了对特殊曝光源、高精度聚焦系统、极短波长透镜系统的依赖，而且分辨率也不再受光学衍射极限的限制。
[0004]总的来说目前主流纳米压印设备主要由国外生产，纳米压印技术集中在平面模板对固定定型衬底的压印，压印速度较慢，而且应用领域也集中于平板衬底材料，远远不能满足实际应用，尤其是光子学、生物技术和有机光电子方面对柔性器件的需求。针对传统纳米压印的问题，滚型纳米压印技术被提出。
[0005]滚型纳米压印采用滚轮模具，柔性衬底在滚轮模具和背部支撑滚轮的共同作用下使液态压印胶充塞到模具间隙中，然后使用紫外光曝光固化压印胶，最后利用滚轮脱模实现图形转移。虽然滚型纳米压印具有加工速度快、可持续压印，脱模容易等优点，但是由于受到加工滚轮模具的技术限制无法实现高分辨率，高深宽比的压印。而且还存在滚轮模具不容易修复，寿命短；不易对滚轮模具进行坏点检测，质量难以控制；滚轮模具控制比较复杂等问题。
【发明内容】
[0006]本发明为了解决现有技术中的不足而提供一种新型的平板滚动纳米压印技术，采用平板模具和柔性衬底滚动相结合的方式实现高精度纳米压印，该技术在提高压印精度和深宽比，方便模板修复及定时检测来延长模板寿命并限制坏点增加成品率的同时，保证了压印的速度和连续性。
[0007]为达到上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0008]一种新型的平板滚动纳米压印装置，包括:
[0009]—柔性衬底；
[0010]一传动装置，包括柔性衬底滚轮、成品滚轮，柔性衬底滚轮和成品滚轮带动柔性衬底连续滚动；
[0011]一个光刻喷胶装置，设于所述传动装置上方且与所述柔性衬底对应；
[0012]至少一个预设有纳米图形单元的平板模具，平板模具与光刻喷胶装置平行设置，且与所述柔性衬底对应；
[0013]一紫外曝光系统，对压印后的柔性衬底进行曝光；
[0014]柔性衬底从衬底滚轮上引出，光刻喷胶装置将光刻胶喷涂在柔性衬底上，平板模具进行压印，然后经紫外曝光系统曝光，曝光后的柔性衬底被成品滚轮卷起。
[0015]作为本发明所述的平板滚动纳米压印装置的一种优选方案，所述的柔性衬底还具有保护膜，保护膜与柔性衬底同轴绕制在衬底滚轮上，传动装置还包括保护膜滚轮，保护膜滚轮与衬底滚轮临近且反向转动，保护膜通过保护膜滚轮转动与柔性衬底分离，最后压印曝光后的柔性衬底与保护膜通过成品滚轮同步绕制在一起。
[0016]作为本发明所述的平板滚动纳米压印装置的一种优选方案，所述的传动装置还包括若干个传动轴，通过传动轴进一步绷紧及限定柔性衬底及保护膜的相对位置，同时调整柔性衬底及保护膜的方向。
[0017]作为本发明所述的平板滚动纳米压印装置的一种优选方案，还包括力学反馈装置，力学反馈装置设在柔性衬底滚轮与成品滚轮间，调控整个传动装置的运行速度及柔性衬底的张力。
[0018]作为本发明所述的平板滚动纳米压印装置的一种优选方案，所述的还包括压印头装置，所述的平板模具设于压印头装置内。进一步地，所述的压印头装置包括模具预设台、模具平台、驱动装置，模具预设台通过驱动装置带动上下及左右移动，所述的模具平台通过连动杆与模具预设台连接，紫外曝光系统固定在模具平台中部，在紫外曝光系统正下方固定平板模具。
[0019]作为本发明所述的平板滚动纳米压印装置的一种优选方案，所述的紫外曝光系统固定在平板模具上侧，随平板模具同步移动。
[0020]作为本发明所述的平板滚动纳米压印装置的一种优选方案，所述的光刻喷胶装置通过点滴喷墨方法将光刻胶喷涂在柔性衬底上，，形成非常薄且均匀的光刻胶层，喷涂有光刻胶层的平板模具之间通过毛细管作用力来完成图案的转移，这使得平板模板与柔性衬底间没有额外的压力，从而最大限度地减少了变形或损坏的影响。
[0021]本发明同时公开了一种利用平板滚动纳米压印装置进行压印的方法，包括如下步骤:
[0022]步骤一:提供一柔性衬底，一传动装置，包括柔性衬底滚轮、成品滚轮，至少一个预设有纳米图形单元的平板模具，紫外曝光系统及一光刻胶喷头；
[0023]步骤二:柔性衬底滚轮与成品滚轮连续转动从而带动柔性衬底连续移动；使所述的光刻胶喷头与柔性衬底对准，将设定好的光刻胶喷涂在柔性衬底上，然后将涂有光刻胶的柔性衬底与平板模具压印，随后进行紫外曝光，曝光后分离所述的柔性衬底和平板模具，完成一个压印周期；
[0024]重复所述的步骤二，使所述柔性衬底上获得若干个所述纳米图形单元形成的纳米图形阵列。
[0025]作为本发明所述的压印方法的一种优选方案，所述的步骤二还包括通过调整所述压印周期的时长，控制柔性衬底上两相邻所述纳米图形单元之间的间隔。
【附图说明】
[0026]图1是所述的平板滚动纳米压印装置截面示意图。
[0027]图2为紫外曝光系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0029]实施例1
[0030]本发明提供了一种平板滚动纳米压印装置，如图1所示，包括压印头装置1、紫外曝光系统2、传动装置3、光刻喷胶装置4、柔性衬底5、保护膜6。
[0031]压印头装置I包括内置音圈电机的驱动装置11，驱动装置11上端与承力板12连接，下端与模具预设台13连接，通过驱动装置11带动模具预设台13上下及左右移动，在模具预设台13上设有气泡水平仪14，用于调整模具预设台的水平位置，保证模具预设台始终保持水平。本实施例中用的气泡水平仪为金华市鑫龙水准仪器有限公司的ZINPUXL-JC4015气泡水平仪。在模具预设台13的下方通过连动杆15连接模具平台17，连动杆与模具预设台和模具平台均