[发明专利]一种在球面基底上实施软光刻技术的装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种在球面基底上实施软光刻技术的装置及其使用方法，涉及微细加工领域，包括：固定支架、固定悬梁、主腔体、主腔体高度调节部、气压表、充气接头。使用时，将PDMS软模板有微纳结构的一面朝外固定好，通过控制主腔体内气压的大小和主腔体的固定高度，使PDMS软模板与涂有固化胶的球面基底实现紧密接触，然后通过加热板固化胶体，待胶体固化后将球面基底与PDMS软模板分离，此时便在球面基底上制得微纳结构。本发明装置易于加工，操作方便，使用方法简单，能够满足在不同口径、不同曲率半径球面基底上实施软光刻技术的要求。

技术领域

本发明涉及微细加工领域，具体涉及一种在球面基底上实施软光刻技术的装置及其使用方法。

背景技术

软光刻技术是由哈佛大学的Whitesides. M. G研究小组在上个世纪九十年代提出的，它是一系列使用带有图案结构的弹性体作为印章或模板的微加工方法的总称。该研究小组提出了包括微接触压印，复制成型，微传递成型，毛细管微成型，溶剂辅助微成型以及相移光刻等技术，后来其他研究小组提出了包括铸塑成型技术，压花技术，以及喷射成型技术，贴花转印光刻技术等等，所有这些方法共同组成了软光刻技术。

与传统光刻技术相比，软光刻技术具有许多优点。第一，软光刻技术不需要昂贵的光刻设备支持，能够极大的降低制作成本。这是因为实施软光刻技术的先决条件仅仅是一块具有微纳结构的弹性模板，一旦操作者拥有了一块具有微纳结构的母板，便可以简便地制作出这样的弹性模板（典型的材料为PDMS）。通常，软光刻母板可以通过自行制作或者购买的方法获得。第二，软光刻技术非常容易学习和操作，大多数人在第一次接触时就能够掌握。第三，软光刻技术的具有较高的分辨率，目前至少可以实现30nm纳米结构的制备。第四，软光刻技术可以用于制作球面基底（如光学镜头）上的微纳结构，这是由于软光刻技术采用的是弹性模板，本身具有很好的柔韧性，能够较为容易地与基底发生紧密接触，从而实现微纳结构的制作。

然而，在实验中我们发现，将软光刻技术用于球面基底上微纳结构的制备时总会出现PDMS软模板与基底接触不紧密、产生大面积气泡、甚至软模板与基底分离的情况，最终导致在球面基底上实施软光刻技术失败。

发明内容

本发明是为了克服利用软光刻技术在球面基底上制备微纳结构时存在的接触不紧密、有气泡出现、PDMS软模板从基底脱落等实际问题，本发明提供一种在球面基底上实施软光刻技术的装置及其使用方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种在球面基底上实施软光刻技术的装置，包括：固定支架、固定悬梁、主腔体、主腔体高度调节部、气压表、充气接头；所述主腔体上连接气压表和充气接头；所述主腔体是由PDMS软模板承载部和PDMS软模板固定部两部分组成；所述主腔体通过背面紧固螺丝与固定悬梁连接；所述主腔体正面开有圆柱形空腔。

所述主腔体能从固定支架上取下来，也能从固定悬梁上取下来；所述主腔体正面的圆柱形空腔直径大小可以根据球面基底的直径大小确定。

所述PDMS软模板承载部和PDMS软模板固定部两部分使用紧固螺丝固定；所述PDMS软模板承载部上有一圈起密封作用的凸台。

一种在球面基底上实施软光刻技术的装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤1：将主腔体取下，正面朝上放置，将具有微纳结构的PDMS软模板置于PDMS软模板承载部和PDMS软模板固定部之间，拧紧固定螺丝，其中PDMS软模板上有微纳结构的一面朝外；

步骤2：将固定好PDMS软模板的主腔体装到固定支架上，并让主腔体正面朝下，充气接头外接充气装置，用来控制充气气压大小；

步骤3：在球面基底上旋途或喷涂能够热固化的胶体后置于未启动的加热板上，将加热板放在主腔体正下方；