专利名称：纳米压印光刻机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及微纳加工技术领域，具体地说，涉及用于纳米压印光刻的设备。
背景技术：
纳米压印光刻(Nano-Imprint Lithography)是一种全新的纳米图形复制方法。它采用高分辨率电子束光刻等方法将结构复杂的纳米结构图案制在模具上，然后用预先图案化的模具使聚合物材料变形从而在聚合物上形成结构图案。其特点是具有超高分辩率，高产量，低成本。高分辩率是因为它没有光学曝光中的衍射现象和电子束曝光中的散射现象。高产量是因为它可以像光学曝光那样并行处理，同时制作成百上千个器件。低成本是因为它不像光学曝光机那样需要复杂的光学系统或电子束曝光机那样需要复杂的电磁聚焦系统。因此纳米压印可望成为一种工业化生产技术，并已被纳入2003版的国际半导体蓝图(ITRS)，与极紫外光刻(EUVL)，X射线光刻(X-rayLithography)，电子束光刻(Electron-beamLithography)，离子束光刻(Ion-beam Lithography)一起成为下一代光刻技术的强有力竞争者。
纳米压印技术已经展示了广阔的应用领域。如用于制作量子磁碟，数据存储器，DNA电泳芯片，GaAs光检测器，波导起偏器，硅场效应管，高密度磁结构，GaAs量子器件，纳米电机系统和微波集成电路等。
虽然现在有很多公司和科研机构从事压印设备的研制，并生产出商用的纳米压印光刻机，但这些设备非常昂贵，不适宜于科学研究。
实用新型内容本实用新型的目的在于设计一种结构简单，便于加工且制造成本低廉的压印设备，用于纳米压印光刻的科学研究。
为达到上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种纳米压印光刻机，由螺栓、传动螺栓、压力导向杆、三层工作板和压块组成；其中，在两根平行且垂直放置的螺栓上，等距水平固设三层板，三层板为底层板、中间板和上层板，各层板两端套设于螺栓上，并由套设于螺栓上的螺母和垫圈在每层板两端上下定位；在中间板和上层板中心部设有贯通孔，中间板的贯通孔内套设有压力导向杆，压力导向杆与贯通孔内壁动接触，上层板的贯通孔内套设有传动螺栓，传动螺栓外圆周与贯通孔内壁动接触；传动螺栓上端与外接动力源相连；压力导向杆上端与传动螺栓下端可旋转式连接，压力导向杆下端设有压块。
所述的纳米压印光刻机，其所述压力导向杆下端设有压块，其与压块上表面中心部固接或与压块上表面中心部动接触。
所述的纳米压印光刻机，其所述传动螺栓外圆周与贯通孔内壁动接触，是传动螺栓外圆周的外螺纹与贯通孔内壁上的内螺纹相适配。
所述的纳米压印光刻机，其所述压块与底层板使用易加工且强度和硬度优良的珠光体(KTZ700-02)材料。
本实用新型的特点是1、使用构造新颖、稳定的三层板结构上层板与螺栓配合提供压力；中间板与压力导向杆配合传递压力；底层板为压印工件台。三层板用螺栓、螺母连接、固定在一起。
2、采用独特的分离式结构传动螺栓、压力导向杆、压块和底层板彼此分离。这种结构可以使压印时压块、压印模具、硅片和底层板之间能实现精确自调平衡，同时也降低了中间板、底层板和压力导向杆之间形位配合要求，降低制造成本。
3、针对不同的零件使用不同的材料压块和底层板需要高的平面度和硬度以保证高的加工精度并且在高压力下形变小，因此选用珠光体(KTZ700-02)，其余零件选用35号钢。
本实用新型的有益效果是，用简单的结构和不高的形位配合精度实现纳米压印光刻所需要的高加工精度。
图1是本实用新型纳米压印光刻机结构示意图；其中(a)为主视图；(b)为俯视图；(c)为A-A剖视图；图2是本实用新型工作原理示意图；其中(a)为压印前，(b)为压印后；图3是本实用新型压印、脱模过程示意图；图4是用本实用新型纳米压印光刻机所作实验的显微镜照片。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进一步说明。
图1为本实用新型纳米压印光刻机结构示意图，其中包括(a)主视图，(b)俯视图和(c)A-A方向视图。本实用新型纳米压印光刻机包括螺母1，底层板2，垫圈3，螺栓4，传动螺栓5，上层板6，中间板7，压力导向杆8，压块9。其中，在两根平行且垂直放置的螺栓4上，等距水平固设三层板，三层板为底层板2、中间板7和上层板6，各层板两端套设于螺栓4上，并由套设于螺栓4上的螺母1和垫圈3在每层板两端上下定位。
在中间板7和上层板6中心部设有贯通孔，中间板7的贯通孔内套设有压力导向杆8，压力导向杆8与贯通孔内壁动接触，上层板6的贯通孔内套设有传动螺栓5，传动螺栓5外圆周的阳罗纹与贯通孔内壁上的阴罗纹相适配；传动螺栓5上端与外接动力源相连，在旋转外力作用下，传动螺栓5依罗纹可缓慢上下移动。压力导向杆8上端与传动螺栓5下端可旋转式连接，压力导向杆8可随传动螺栓5的上下移动而上下移动；压力导向杆8下端设有压块9，其与压块9上表面中心部固接或与压块9上表面中心部动接触。
压块9和底层板2的相对表面需要很高的平整度和硬度，因此选用珠光体(KTZ700-02)材料，其余零件选用35号钢。
参见图2、图3。图2为该压印光刻机工作原理图，其中，(a)为压印前，(b)为压印后。图3为压印、脱模过程示意图。图2中，底层板2，压块9，模具10，硅片11。其工作原理是将涂有光刻胶12的硅片11和制备好的模具10依次放在底层板2上，然后在上面放上压块9。由于底层板2和压块9具有很高的面精度，因此底层板2、硅片11、模具10和压块9能实现精确的自调平衡。然后在压块9上施加所需大小的压力进行压印。
图3中，当模具10与硅片11脱离后，在光刻胶12上存在与模具10相同的图形，即成功实现了加工图形的转移。
图4为用此纳米压印光刻机所作实验的显微镜照片。图中的线条尺寸为1um。压印时图形的尺寸主要由模具10的图形尺寸决定，现在用先进的电子束光刻可以做出几十纳米的图形，因此用本实用新型纳米压印机可以加工出100纳米以下的图形。
权利要求1.一种纳米压印光刻机，由螺栓、传动螺栓、压力导向杆、三层工作板和压块组成；其特征是在两根平行且垂直放置的螺栓上，等距水平固设三层板，三层板为底层板、中间板和上层板，各层板两端套设于螺栓上，并由套设于螺栓上的螺母和垫圈在每层板两端上下定位；在中间板和上层板中心部设有贯通孔，中间板的贯通孔内套设有压力导向杆，压力导向杆与贯通孔内壁动接触，上层板的贯通孔内套设有传动螺栓，传动螺栓外圆周与贯通孔内壁动接触；传动螺栓上端与外接动力源相连；压力导向杆上端与传动螺栓下端可旋转式连接，压力导向杆下端设有压块。
2.如权利要求1所述的纳米压印光刻机，其特征是所述压力导向杆下端设有压块，其与压块上表面中心部固接或与压块上表面中心部动接触。
3.如权利要求1所述的纳米压印光刻机，其特征是所述传动螺栓外圆周与贯通孔内壁动接触，是传动螺栓外圆周的外螺纹与贯通孔内壁上的内螺纹相适配。
4.如权利要求1所述的纳米压印光刻机，其特征是所述压块与底层板使用易加工且强度和硬度优良的珠光体(KTZ700-02)材料。
专利摘要本实用新型一种压印光刻机，涉及微纳加工技术领域，具体地说，涉及用于纳米压印光刻的设备。该机主要由螺栓，上层板，中间板，传动螺栓，传动导向杆，压块和底层板组成，用螺栓、螺母连接固定。本设备结构新颖、简单，易于加工，并采用压块、导向杆和底层板分离的结构设计，不仅实现了模具和硅片的自调平衡、达到很高的加工进度，而且降低了底层板，中间板与传动导向杆之间的位置精度要求，降低了制造成本。因此，本实用新型设备可用于纳米压印光刻的科学研究。
文档编号G03F7/20GK2783376SQ200420118110
公开日2006年5月24日 申请日期2004年11月9日 优先权日2004年11月9日
发明者康晓辉, 范东升 申请人:中国科学院微电子研究所