[发明专利]一种匀强电场辅助纳米压印成型装置及方法

说明书

一种匀强电场辅助纳米压印成型装置及方法通过调节压印装置的上、下两电极板之间的电压来控制极板之间产生的匀强电场力，并以匀强电场力作为压印力进行压印，脱模时向两电极板之间反复施加正反两方向的等大可调电压，形成正反向的匀强电场力并以此作为脱模力，使压印模具与衬底分离。本发明采用匀强电场力作为压印力，使得压印模具受到均匀的力可使模具上的微结构更好的转印至基板上，同时以反复的正反两方向的匀强电场力作为脱模力，保证在脱模过程中图案的完整性，并且在脱模过程中通过调节水平调节装置，调节得到适宜的脱模角度，提高压印图案精度及分辨率。

技术领域

本发明涉及纳米压印领域，尤其涉及一种匀强电场辅助纳米压印成型装置及方法。

背景技术

1995年，普林斯顿大学的Stephen Y.Chou（周郁）教授提出了纳米压印光刻技术，其相较于传统的光刻技术、刻蚀技术，纳米压印技术不受光学光刻波长的限制，且其能够实现廉价、快速的制造微纳图案。由于纳米压印技术的应用具有很大的发展前景，故自从其被提出以来就受到了学术界和实业界的格外重视，十几年来纳米压印技术迅速发展，今已成为当下热门研究领域之一。

目前，纳米压印技术已经形成了热压印、紫外压印等两种主要的类型。热压印相对于传统的纳米加工方法，具有方法灵活、成本低廉和生物相容的特点，并且可以得到高分辨率、高深宽比结构。紫外纳米压印相较于传统的加工方法具有能在室温、低压环境下工作等优点。

但以上两种技术都仍存在着一些问题，例如，在压印过程中施加压印力时，很难保证压印模具受到均匀的压印力，以至于模具上的微结构无法更好的转印至基板上。脱模时，当脱模力过大时，会使得压印成形的图案受损，脱模力过小时，存在压印材料的残留，导致纳米微结构图案精度不够，即无法较准确的施加脱模力，在公布号10100986 A的发明专利公布了一种从衬底分离纳米压印模板的方法：使模具和衬底相对于彼此移动，以产生施加到模具和衬底的张力，通过测量施加到模具和衬底的张力，判定施加到模具和衬底的压力大小，以便确定应施加的张力的大小；通过将判定了大小的压力施加到模具和衬底来减小施加到模具或者衬底的张力；然后重复上述步骤，直到模具完全从固化图案层分离，该方法降低了分离缺陷。但该方式仍具有一定的缺陷，一者在进行脱模时，无法保证模具和衬底之间受到均匀的张力、压力，故无法保证图案的完整性，二者其在脱模时始终以固定的脱模角度进行脱模，故无法有效的减少脱模力和脱模角度对脱模效果的影响，将会导致微纳图案的破坏或衬底材料边界的损伤，从而使得图案成形率降低。

综上所述，目前纳米压印主要存在以下问题：

压印时，压印力不均导致模具上的微结构无法更好的转印至基板上;

脱模时，脱模力的大小无法控制从而影响图案的完整性;

脱模时，脱模角度会影响脱模后得到的纳米微结构图案精度与分辨率。

发明内容

本发明是为了解决纳米压印在压印过程中因压印力不均以及在脱模过程中，因脱模力大小无法准确控制，脱模角度的不适，影响压印图案精度及分辨率的问题。我们提供了一种匀强电场辅助纳米压印成型装置及方法。

根据本发明的目的提供一种匀强电场辅助纳米压印成型装置，其特征在于：该装置包括机架、X向工作平台、Z向工作平台、固化装置、水平调节装置、压印装置、冷却板、隔热陶瓷垫片、衬底卡盘、模具卡盘、底座架，其中，机架水平放置在水平面上，X向工作平台通过螺钉固定在机架中的上支撑板上，Z向工作平台通过螺钉固定在X向工作平台中的X向位移滑台上，固化装置通过螺钉固定连接在水平装置中的可视玻璃与Z向工作平台中的Z向位移滑块之间，压印装置通过焊接的方式与水平调节装置中的角度调整球相连接，冷却板固连在隔热陶瓷垫片上，隔热陶瓷垫片固连在底座架中的底座架外框上，模具卡盘固连在压印装置中的透明玻璃板上，衬底卡盘固连在压印装置中的加热板上，底座架通过螺钉固定连接在机架中的下支撑板上。