[0091]④当整个软模具6全部与压印结构分离，软模具6完全被包裹吸附固定在滚轮7外表面701上后，即完成脱模工步。
[0092]⑤随后压印机构9带动滚轮7和软模具6快速向上移动，返回到初始工位I ;工作台2从压印工位II返回到初始工位I，卸下压印完的衬底4，放置新的衬底4，开始下一轮工作循环。
[0093](4)后处理过程；
[0094]①通过常规的各向异性刻蚀工艺等比例往下刻蚀，去除残留层，在压印材料5上复制出模具的微纳米特征结构60101 ；
[0095]②后续结合刻蚀工艺(湿法刻蚀或者ICP刻蚀)，以压印图形为掩模，将特征图形转移到GaN基LED衬底24上，实现LED外延片的图形化或者光子晶体LED制造。
[0096]本实施例所述压印机构9向滚轮施加的压印力是100N，UV灯的功率500W。
[0097]工作台的水平移动速度、滚轮的旋转速度、滚轮各个进气口顺序依次正负压转换的时间必须保持严格的同步。工作台的移动速度20mm/s，滚轮旋转线速度是20mm/s。
[0098]压印过程也可以采用如下方法(软模具铺展与压印分成两个独立步骤):
[0099]①压印机构带动滚轮和模具从初始工位移动到压印工位，先将吸附在滚轮上的软模具铺展到衬底上；
[0100]②随后压印机构带动滚轮从压印工位移动到压印工位，利用滚轮旋转和工作台水平移动，在线接触压印下完成压印。
[0101]固化过程也可以分成两步:预估化和完全固化。首先按照前面相同的操作完成预固化(一边压印，一边固化)；随后，压印机构带动滚轮向上升高50-200微米，工作台往复运动一次，实现二次完全固化。两步固化虽然降低了生产率，但是可以提高压印图形的精度和质量(软模具的变形对于压印结构的影响能够克服)。
[0102]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【主权项】
1.一种大面积微纳图形化的装置，其特征是，它包括:机架、工作台、承片台、衬底、压印材料、软模具、滚轮、紫外光光源、压印机构、真空管路和压力管路；其中，工作台固定在机架上；所述承片台固定于工作台的移动台面上；所述承片台正上方真空吸附着衬底；所述衬底上均匀涂铺液态紫外光固化型压印材料；软模具通过真空吸附的方式附着在滚轮外表面；滚轮固定于压印机构上，且滚轮位于衬底上方；紫外光光源固定于压印机构上，并置于滚轮完成压印结构的一侧，且紫外光光源位于衬底正上方；所述真空管路和压力管路均与承片台的进气口连通，真空管路和压力管路均与滚轮的进气口连通； 所述滚轮的外圆柱面上均匀布设若干个吸附槽，所述滚轮的侧面上均匀布设若干个进气孔，所述吸附槽底至滚轮内部设有若干个径向孔，径向孔将进气孔和吸附槽相连通； 所述压印机构包括驱动装置、导向杆和支架，驱动装置驱动支架沿Z轴上下运动；所述支架上连接滚轮固定连接架和紫外光光源连接架；所述导向杆置于支架的四个角上，导向杆与支架采用直线轴承连接。2.如权利要求1所述的大面积微纳图形化的装置，其特征是，所述进气孔的数量不少于8个；所述滚轮的外表面包裹一层弹性材料，形成软质弹性体滚轮。3.如权利要求1所述的大面积微纳图形化的装置，其特征是，所述工作台为一维或二维电动平移台；或所述工作台为传送带结构，传送带结构上放置多片衬底，所述传送带结构的正下方相对应滚轮位置处设有辅助支撑辊轮。4.如权利要求1所述的大面积微纳图形化的装置，其特征是，所述紫外光光源为紫外LED灯阵列。5.如权利要求1所述的大面积微纳图形化的装置，其特征是，所述承片台上设有真空吸盘；所述承片台上还设有电加热装置；所述压印材料是紫外光固化型液态有机聚合物材料；所述软模具为透明薄膜复合软模具，它包括图形层和支撑层，图形层位于支撑层之上，图形层包含所要复制的微纳特征结构。6.如权利要求5所述的大面积微纳图形化的装置，其特征是，所述图形层的厚度范围是10-50微米，支撑层的厚度范围是100-500微米；所述支撑层进行表面改性处理，或者涂覆一层透明的偶联剂材料。7.如权利要求1所述的大面积微纳图形化的装置，其特征是，所述压力管路的工作范围是:0-lbar ;所述真空管路工作范围是〈-0.2bar ;所述压印机构向滚轮施加的压印力是50N-500N。8.利用权利要求1-7任一项所述的大面积微纳图形化的装置制造大面积微纳结构的方法，其特征是，它包括如下步骤: 步骤(I)预处理过程； 在衬底上均匀涂铺一层液态紫外光固化型压印材料(亦称抗蚀剂，是一种低粘度快速光固化型聚合物材料)，将衬底置于承片台上，并通过真空吸附方式将涂铺压印材料的衬底吸附固定在承片台上；将软模具包裹在滚轮外表面上，用真空管路为滚轮侧面进气孔通入负压，将软模具吸附在滚轮外表面； 工作台水平移动带动承片台从初始工位移动到压印工位，压印机构带动滚轮和软模具从初始工位移动到压印工位； 步骤⑵压印和固化过程； 步骤(2-1)开启紫外光光源，开启驱动滚轮旋转的电机，使滚轮逆时针旋转，同时吸附在滚轮外表面上的软模具最下端处的进气孔从负压转换成正压，使软模具与滚轮分离，平铺展到衬底压印材料上；同时工作台以与滚轮旋转相同方向水平移动，滚轮线接触施压到已经脱离滚轮的软模具上，开始进行压印操作； 步骤(2-2)随着滚轮的旋转和工作台的水平移动，从滚轮最下端处的进气孔开始，关闭真空管路，打开压力管路，依次顺序将其他滚轮进气孔由负压转换成正压，将吸附在滚轮外表面上的软模具逐渐与滚轮分离，同时在滚轮线接触均匀施压作用下，实现将整个软模具平铺展到衬底压印，同时确保模具与衬底获得完全共形接触，并在滚轮线接触均匀压印力作用下将液态压压印材料挤压到软模具微纳特征结构型腔中，通过依次逐渐顺序线接触施压压印，完成对整片衬底大面积压印；在铺展软模具和滚轮线接触施压压印软模具的同时，开启的紫外光光源透过透明软模具对压印材料进行紫外曝光和充分完全快速固化；步骤(2-3)压印完成后，关闭紫外光光源，关闭滚轮进气孔的气路； 步骤(3)脱模过程； 步骤(3-1)压印机构带动滚轮向上升高50-200微米，使滚轮与平铺的软模具有设定的间隙； 步骤(3-2)开启驱动滚轮旋转的电机，使滚轮顺时针旋转，同时将靠近滚轮最下端的进气孔通入负压，软模具与压印结构逐渐分离，并被吸附固定在滚轮外表面上，同时随着工作台反向移动，开始进行连续脱模操作； 步骤(3-3)随着滚轮的旋转和工作台的水平移动，从滚轮最下端处的进气孔开始，打开真空管路，依次顺序将其他滚轮进气孔通入负压，软模具被依次顺序逐渐吸附固定到滚轮的外表面上，实现类似连续“揭开式”脱模； 步骤(3-4)当整个软模具全部与压印材料脱离，软模具完全被包裹吸附固定在滚轮外表面上后，即完成脱t旲工步； 步骤(3-5)随后压印机构带动滚轮和模具快速向上运动，返回到初始工位；工作台从压印工位返回到初始工位，卸下压印完成的衬底，放置新的衬底，开始下一轮工作循环；步骤(4)后处理过程； 步骤(4-1)通过各向异性刻蚀工艺等比例往下刻蚀，去除残留层，在压印材料上复制出软模具的微纳特征结构； 步骤(4-2)进一步结合刻蚀工艺，以压印材料上的图形为掩模，将特征图形转移到衬底上，实现衬底图形化；或者结合Lift-off工艺，将特征图形转移到其它功能材料上，实现功能材料图形化。9.如权利要求8所述的制造大面积微纳结构的方法，其特征是，所述压印过程也可以米用如下步骤: 首先，压印机构带动滚轮和模具从初始工位移动到压印工位，先将吸附在滚轮上的软模具铺展到衬底上； 随后，压印机构带动滚轮从压印工位移动到压印工位，利用滚轮旋转和工作台水平移动，在线接触压印下完成压印。10.如权利要求8所述的制造大面积微纳结构的方法，其特征是，所述固化过程也可以采用如下步骤:预固化和完全固化； 首先按照步骤(2)相同的方式操作，完成预固化；随后，压印机构带动滚轮向上升高50-200微米，使工作台往复运动一次，实现二次完全固化。
【专利摘要】本发明公开了一种大面积微纳图形化的方法和装置，该装置机架、工作台、承片台、衬底、压印材料、软模具、滚轮、紫外光光源、压印机构、真空管路、压力管路。基于该装置实现大面积微纳图形化的方法：(1)预处理；(2)压印和固化；(3)脱模；(4)后处理。该方法充分结合了平板型纳米压印和滚轮型纳米压印工艺的优势，通过滚轮、软模具、工作台和气路系统的密切配合，完成大面积压印和脱模操作。实现在超大尺寸、非平整刚性衬底(硬质基材或基板)、或易碎衬底上高效、低成本规模化制造大面积微纳米结构，解决了米级尺度超大尺寸刚性衬底的大面积微纳米图形化难题。具有结构和工艺简单、效率高、成本低、压印图形精度高和缺陷率低的特点。
【IPC分类】G03F7/00
【公开号】CN105159029
【申请号】CN201510654336
【发明人】兰馨然, 兰红波
【申请人】兰红波
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年10月10日