[发明专利]用于纳米压印设备的精密对准平台的优化设计方法及装置

说明书

本发明公开了一种用于纳米压印设备的精密对准平台的优化设计方法及装置，所述方法包括：获取符合设计要求的并联机构；对并联机构的结构参数进行优化计算得到并联机构的最优结构参数；根据最优结构参数计算最优输入输出映射矩阵，并修正后得到期望映射矩阵；根据优化约束对预设的拓扑优化模型进行优化求解，得到精密对准平台单元密度分布图；最后对单元密度分布图进行边界线绘制，获得由所述边界线所围成的精密对准平台加工模型。通过实施本发明能够制备出符合精度要求的精密对准平台，从而有效提高了纳米压印光刻设备精密对准平台的定位精度以及增强其平行度调整能力。

技术领域

本发明涉及纳米压印技术领域，尤其是涉及一种用于纳米压印设备的精密对准平台的优化设计方法及装置。

背景技术

纳米压印技术是一种利用“图章”转印，实现批量纳米图形复制的方法，相比于紫外光刻、电子束光刻，纳米压印技术加工分辨率只与模板图案尺寸有关，而不受光刻的最短曝光波长的物理限制。纳米压印技术中，对准是影响压印精度的关键技术之一，合适的精密定位平台，不仅可以实现模板、基片间的均匀接触，而且能保证两者之间的定位精度。现有对准平台多由伺服电机加丝杠等机构组成，由于刚性机构之间的装配精度影响，这种结构的对准平台在达到一定定位精度之后无法继续提升。为解决刚性机构所带来的定位瓶颈问题，研究者们基于自适应原理设计了多种具有自适应模板姿态变化能力的精密对准平台，这些平台通过压印过程中，压印力作用在基片上，对准平台通过自身的柔性被动适应模板的姿态，但是其定位精度较低而且平行度调整能力较弱。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种用于纳米压印设备的精密对准平台的优化设计方法及装置，能够制备出符合精度要求的精密对准平台，从而有效提高纳米压印光刻设备对准平台的定位精度以及增强其平行度调整能力。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于纳米压印设备的精密对准平台的优化设计方法，包括：

获取符合设计要求的并联原型机构；其中，所述设计要求包括要求所述并联原型机构具有平面三自由度运动的特性；

根据预设的实际优化目标对所述并联原型机构的结构参数进行优化计算，得到并联原型机构的最优结构参数；

根据所述最优结构参数计算最优输入输出映射矩阵，并根据预设的修正系数对所述最优输入输出映射矩阵进行修正，得到期望映射矩阵；

以所述最优输入输出映射矩阵与所述期望映射矩阵的差值作为优化约束，对预设的拓扑优化模型进行优化求解，得到精密对准平台单元密度分布图；

根据预设的单元密度许可阈值对所述精密对准平台单元密度分布图进行边界线绘制，获得由所述边界线所围成的精密对准平台加工模型。

进一步地，所述设计要求还包括要求所述并联原型机构以移动副为主动副。

进一步地，所述预设的实际优化目标为最大化并联机构工作空间或最大化并联机构负载。

进一步地，所述预设的拓扑优化模型的构建方法包括：

以机构运动学特征为优化设计目标，以所述最优输入输出映射矩阵与所述期望映射矩阵的差值作为优化约束，采用拓扑优化方法中的SIMP法建立所述拓扑优化模型。

进一步地，所述预设的拓扑优化模型为：

find x_e＝(x₁,x₂,...,x_n)

max f_Hz

V/V₀≤f_v

F＝KU