專利名稱：紫外光照微納圖形氣壓壓印和光刻兩用復(fù)制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紫外光照微納圖形氣壓壓印和光刻兩用復(fù)制裝置，屬于微納圖形壓印和光刻復(fù)制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著高科技信息技術(shù)的高速發(fā)展，用光刻制作微納圖形的方法，如深紫外光刻、極紫外光刻、X射線光刻、離子束投影光刻、以及電子束光刻等制作微納圖形結(jié)構(gòu)方法，已不能滿足需要。并且這些方法都需要極短波長光源電磁輻射系統(tǒng)及光學(xué)系統(tǒng)，在技術(shù)上十分復(fù)雜，同時投資也都十分昂貴。
近年來國際上出現(xiàn)了操作簡單、分辨力高、能用大批量壓印來制作納米圖形結(jié)構(gòu)的新技術(shù)，該技術(shù)是由包括微接觸印刷法和毛細(xì)管微模制作法的軟刻印技術(shù)發(fā)展起來的，是用有納米圖案的有彈性的印章或鑄模將自組裝單分子膜印制到基片上。壓印技術(shù)的進步，使該軟刻印技術(shù)又得到了進一步發(fā)展，出現(xiàn)了采用剛性壓模的硬壓印技術(shù)，在基片的聚合物薄膜上壓出納米級圖形，分兩種方法熱壓雕板壓印和步進閃光壓印。前者由于要加高溫，并加高壓，同時又要降溫到聚合物的玻璃態(tài)溫度以下，壓模和基片的膨脹系數(shù)不同，在壓印過程中的變形使圖形的對準(zhǔn)套印帶來了困難而顯得不足；后者步進閃光壓印，避免了前者的不足，盡管已研制出設(shè)備，也能大批量壓印，但結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，價格很昂貴，設(shè)備技術(shù)還不完善，存在著壓力不好控制，控制精度不高，加上由于基片的不平，對壓印的成品率有較大影響，并且有效工作面積也較小等不足，即便有這些不足，也需要專門研制這樣的壓印設(shè)備裝置，不利于推廣應(yīng)用。在通常的微納圖形結(jié)構(gòu)制作實驗室，為了復(fù)作微納圖形一般都需要光刻設(shè)備，如能將光刻和壓印兩種功能都集合在一個設(shè)備裝置上那就更好了，可以節(jié)減設(shè)備成本，有利于推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種紫外光照微納圖形氣壓壓印和光刻兩用復(fù)制裝置，該裝置壓力控制方便，精度也較高，且可克服基片不平，帶來壓印的圖形質(zhì)量不好的問題，操作使用方便。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是紫外光照微納圖形氣壓壓印和光刻兩用復(fù)制裝置，其特征在于它包括主機大基板、壓模移動臺系統(tǒng)、均勻照明系統(tǒng)、壓模架、壓?；蜓谀?、基片或硅片、對準(zhǔn)系統(tǒng)、照明均勻性檢測系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；在主機大基板上分別固定有壓模移動臺系統(tǒng)和位于壓模移動臺系統(tǒng)一側(cè)的照明均勻性檢測系統(tǒng)，其中照明均勻性檢測系統(tǒng)通過支架與大基板連接；壓模移動臺系統(tǒng)安放于主機大基板的中心，由位于底層的XY手動臺和通過連接座與XY手動臺連接的XY壓模移動臺組成，XY壓模移動臺上支撐了壓模架，壓模架通過花樣鏡或壓鏡可以吸附住壓?；蜓谀＃粔耗；蜓谀Ｒ参挥赬Y壓模移動臺和XY手動臺兩工作臺上，并隨著它們的運動而移動，壓模或掩模的中心位于均勻照明系統(tǒng)的照明光軸的下方，調(diào)節(jié)XY手動臺用于對壓模或掩模觀察對準(zhǔn)調(diào)整；基片或硅片被吸附于位于壓模移動臺系統(tǒng)內(nèi)腔的基片升降系統(tǒng)的承片調(diào)平臺系統(tǒng)上，其中心也正對照明系統(tǒng)的照明光軸；均勻照明系統(tǒng)通過垂直旋轉(zhuǎn)軸和支撐座與主機大基板連接，其照明光軸正位于壓模架、壓?；蜓谀＜盎蚬杵恼戏剑瑢?zhǔn)系統(tǒng)連接在均勻照明系統(tǒng)的一側(cè)，均勻照明系統(tǒng)和對準(zhǔn)系統(tǒng)整體可繞垂直旋轉(zhuǎn)軸在水平方向旋轉(zhuǎn)，同時對準(zhǔn)系統(tǒng)還可以前后移動，控制系統(tǒng)分別與XY壓模移動臺、均勻照明系統(tǒng)、照明均勻性檢測系統(tǒng)相接，用于移動、光刻和測試的控制。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(1)本發(fā)明克服了原壓印制作設(shè)備昂貴、壓力控制復(fù)雜、控制精度不高，效率低的缺點。原壓印制作設(shè)備不僅需要有一套類似于光刻機的紫外光照明系統(tǒng)、粗精移動臺系統(tǒng)、承片臺系統(tǒng)、調(diào)平系統(tǒng)、對準(zhǔn)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等，還要有一套帶粗精壓力傳感伺服機構(gòu)與控制系統(tǒng)、位置檢測限位和壓印移動導(dǎo)向與控制等系統(tǒng)，這些系統(tǒng)都比較復(fù)雜，要求也都比較高，同時目前壓力傳感精度較低，帶來壓力控制精度和效率都偏低；而本發(fā)明的氣壓法壓印結(jié)構(gòu)簡單，壓力控制方便，只需要精密壓力表，可預(yù)先通過精密調(diào)好，調(diào)整的壓力精度也較高，都有利提高壓印圖形質(zhì)量和效率。
(2)本發(fā)明由于采用氣壓傳遞壓力復(fù)制納米圖形，不是同原壓印設(shè)備一樣用機械機構(gòu)把壓力傳遞給壓模周邊，壓模周邊受到很大的向下壓印力，而壓模中間部分沒有直接受到向下壓印力，所以在壓模上受到的壓印力是不均勻的，特別在基片(或壓模)不平，或壓模(或基片)又較薄時影響了壓印圖形的質(zhì)量和效果；而本發(fā)明氣壓法壓印，在壓模上所加的各處壓力很均勻，在基片(或壓模)較薄即使有些不平，也能使基片(或壓模)自動變形，達(dá)到和壓模(或基片)的面形一致完全貼合，克服由于基片(或壓模)的面形不好帶來壓印的圖形質(zhì)量不好的問題。
(3)本發(fā)明裝置與接觸接近式紫外光刻機相類似，具有氣壓壓印和光刻兩用的微納圖形復(fù)制功能，很多系統(tǒng)都為共用的系統(tǒng)，加上氣壓法壓印結(jié)構(gòu)簡單，因此制作成本低，有利于大批量生產(chǎn)和推廣應(yīng)用。
(4)現(xiàn)有技術(shù)的壓印和光刻大多數(shù)是由兩種設(shè)備分別進行的，本發(fā)明實現(xiàn)了壓印和光刻兩用，因此節(jié)省了設(shè)備成本，便于推廣應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明紫外光照微納圖形氣壓壓印和光刻兩用復(fù)制裝置結(jié)構(gòu)的主視圖；圖2為本發(fā)明圖1主機結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；圖3為本發(fā)明圖1主機結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖4為本發(fā)明圖1主機結(jié)構(gòu)中的壓模移動臺系統(tǒng)的剖視圖；圖5為本發(fā)明圖1主機結(jié)構(gòu)中的壓模移動臺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)俯視圖；圖6為本發(fā)明基片升降系統(tǒng)和承片調(diào)平系統(tǒng)兼壓印腔室實施例1結(jié)構(gòu)剖視圖；圖7為本發(fā)明實施例1壓印腔室花樣鏡剖面放大結(jié)構(gòu)圖；圖8為本發(fā)明實施例1圖7結(jié)構(gòu)M向視圖；圖9為本發(fā)明實施例1壓印腔室壓鏡剖面放大結(jié)構(gòu)圖；圖10為本發(fā)明實施例1圖9結(jié)構(gòu)N向視圖；圖11為本發(fā)明實施例2壓印腔室結(jié)構(gòu)剖視圖；圖12為本發(fā)明實施例3光刻腔室結(jié)構(gòu)剖視圖；圖13為本發(fā)明控制系統(tǒng)的原理圖；圖14為本發(fā)明計算機控制系統(tǒng)用于紫外光照壓印和光刻軟件流程圖。
具體實施例方式
如圖1所示，為本發(fā)明紫外光照微納圖形氣壓壓印和光刻兩用復(fù)制裝置結(jié)構(gòu)的主視圖，它包括主機大基板1、壓模移動臺系統(tǒng)2、均勻照明系統(tǒng)3、壓模架4、壓模5或掩模5′、基片6或硅片6′、對準(zhǔn)系統(tǒng)7、照明均勻性檢測系統(tǒng)8和控制系統(tǒng)9，主機大基板1安放在由氣足組成的能起隔振作用的隔振臺兼控制機柜14上，使本發(fā)明主機在進行壓印或光刻時，不受外界環(huán)境振動的影響。在主機大基板1上分別固定有壓模移動臺系統(tǒng)2和照明均勻性檢測系統(tǒng)8，其中照明均勻性檢測系統(tǒng)8通過支架13與大基板1連接，壓模移動臺系統(tǒng)2由位于底層的XY手動臺21和通過連接座10與XY手動臺21連接的XY壓模移動臺22組成，安放于主機大基板1的中心，XY壓模移動臺22上支撐了壓模架4，壓模架4通過花樣鏡15或壓鏡15′吸附住壓模5或掩模5′，因此壓模5或掩模5′也位于XY壓模移動臺22和XY手動臺21兩工作臺上，并隨著它們的運動而移動，其中心正位于均勻照明系統(tǒng)3的照明光軸下方，基片6或硅片6′被吸附于位于壓模移動臺系統(tǒng)2內(nèi)腔的基片升降系統(tǒng)23的承片調(diào)平臺系統(tǒng)24上，其中心也正對照明系統(tǒng)3的照明光軸。XY手動臺21用于對壓模5或掩模5′觀察對準(zhǔn)調(diào)整。均勻照明系統(tǒng)3通過垂直旋轉(zhuǎn)軸12和支撐座11(見圖2)與主機大基板1連接，其照明光軸正位于壓模架4和壓模5或掩模5′的上方，對準(zhǔn)系統(tǒng)7通過固定有Y向一維運動外導(dǎo)軌704的彎板703連接在均勻照明系統(tǒng)3的一側(cè)，均勻照明系統(tǒng)3和對準(zhǔn)系統(tǒng)7整體可繞垂直旋轉(zhuǎn)軸12在水平方向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)開照明頭可有利對裝卸壓模5或掩模5′操作，也有利壓印、光刻和測試可分別操作不受影響，對準(zhǔn)系統(tǒng)7還可以前后移動。XY壓模移動臺22、均勻照明系統(tǒng)3和照明均勻性檢測系統(tǒng)8的探測輸出信號送入至控制系統(tǒng)9進行處理，同時控制系統(tǒng)9的控制信號輸出至XY壓模移動臺22和均勻照明系統(tǒng)3用于壓模移動、Hg燈燈源恒光強和光強積分快門的控制，在控制系統(tǒng)9控制下進行掩模移動和積分快門的開啟與關(guān)閉，完成壓印和曝光光刻。
在進行壓印時，手動翻開壓模架4，在壓模架4的花樣鏡15或壓鏡15′上吸上壓模5或基片6，同時在承片臺24上吸上基片6或壓模5，放下壓模架4并打開壓模架4真空使壓模架4吸緊在壓模移動臺系統(tǒng)2上，讓承片臺24上升使基片6和壓模5貼緊，進行對準(zhǔn)后然后開通花樣鏡15或壓鏡15′壓力空氣進行壓印。在進行光刻時，翻開壓模架4后，在壓模架4上的花樣鏡15或壓鏡15′或直接在壓模架4上吸上掩模5’，在承片臺24上吸上硅片6’，放下壓模架4并打開壓模架4真空使壓模架4吸緊在壓模移動臺系統(tǒng)2上，讓承片臺24上升使硅片6’和掩模5’貼緊或分離一定間隙，進行對準(zhǔn)后然后開快門306進行靜態(tài)或移動曝光光刻。
如圖2和圖3所示，為本發(fā)明圖1主機結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖和俯視圖，本發(fā)明的均勻照明系統(tǒng)3為壓印固化和光刻提供紫外光照明光源，它由橢球鏡300、Hg燈301、第一反射鏡302、光欄303、集光鏡組304、濾光片305、積分快門306、勻光器307、第二反射鏡308、光強積分探測器309和聚光鏡310組成，Hg燈301安放于橢球鏡300的第一焦點上，通過橢球鏡300大包角的集光，把光經(jīng)第一反射鏡302反射聚集于橢球鏡300的第二焦點F上，再依次通過光欄303、集光鏡組304會聚擴束，濾光片305濾光后射于勻光器307的前端面，經(jīng)過勻光器307從后端面射出的多點光再通過第二反射鏡308反射和聚光鏡310聚光，疊加形成均勻照明的光照射到壓模5或掩模5′上，光強積分探測器309位于第二反射鏡308和聚光鏡310之間，將探測到的光強信號輸入至控制系統(tǒng)9，用于恒光強燈源控制，同時控制系統(tǒng)9根據(jù)光強積分設(shè)定的要求，控制電磁閥M使積分快門306的開啟與關(guān)閉。排氣管道17內(nèi)安裝軸流風(fēng)機，它把Hg燈301工作時產(chǎn)生的熱量連同廢氣沿排氣管道17排出室外，起凈化環(huán)境的同時又冷卻整個均勻照明系統(tǒng)3。
如圖1、2、3所示，在本發(fā)明均勻照明系統(tǒng)3的一側(cè)還連接固定有對準(zhǔn)系統(tǒng)7，它包括連接固定彎板703、外導(dǎo)軌704和內(nèi)導(dǎo)軌706的一維運動導(dǎo)軌，以及包括物鏡701和目鏡702的雙目觀察對準(zhǔn)系統(tǒng)，彎板703和一維外導(dǎo)軌704連接，內(nèi)導(dǎo)軌706和觀察對準(zhǔn)系統(tǒng)7連接，內(nèi)導(dǎo)軌706通過精密滾珠705可在外導(dǎo)軌704中移動，因此觀察對準(zhǔn)系統(tǒng)7可以相對照明系統(tǒng)3作前后手動移動，為壓印和光刻提供壓模5或掩模5′和基片6或硅片6′的觀察和初始位置對準(zhǔn)。對準(zhǔn)系統(tǒng)7是一分裂視場的雙目分裂視場顯微鏡系統(tǒng)，目鏡702位于物鏡701的遠(yuǎn)心光路上，顯微物鏡701為平像場物鏡，倍率為10×和20×，NA為0.25和0.4。
如圖1、2、3所示，照明均勻性檢測系統(tǒng)8由與支架13連接并可繞支架13轉(zhuǎn)動和定位的軸架81、水平放置在軸架81上的一維移動導(dǎo)軌82和固定在一維移動導(dǎo)軌82內(nèi)導(dǎo)軌上并可沿一維移動導(dǎo)軌82的外導(dǎo)軌移動和定位的光強探測器83組成，光強探測器83的光強接收面與壓模5或掩模5′的下表面等高，當(dāng)均勻照明系統(tǒng)3繞垂直旋轉(zhuǎn)軸12旋轉(zhuǎn)并位于照明均勻性檢測系統(tǒng)8正上方時，均勻照明系統(tǒng)3可定位不轉(zhuǎn)動，光強探測器83可沿一維移動導(dǎo)軌82移動和在一定位置定位，同時和軸架81一起還可繞支架13轉(zhuǎn)動和定位，并按預(yù)定坐標(biāo)位置分別測定均勻照明系統(tǒng)3的照明面的各位置處光強數(shù)據(jù)，送入控制系統(tǒng)計算機9，由控制系統(tǒng)9計算出照明均勻性。如果檢測計算出照明均勻性數(shù)據(jù)因更換Hg燈301等原因達(dá)不到要求，可對Hg燈301的位置進行重新調(diào)整，達(dá)到照明均勻為止。
如圖4所示，為本發(fā)明圖1主機結(jié)構(gòu)中壓模移動臺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)剖視圖，XY手動臺21是一側(cè)V形滾動導(dǎo)軌微調(diào)系統(tǒng)，用于對壓模5或掩模5′和基片6或硅片6′的觀察與初始位置對準(zhǔn)，它由一維Y外移動導(dǎo)軌210、一維Y內(nèi)移動導(dǎo)軌211、一維X外移動導(dǎo)軌212、一維X內(nèi)移動導(dǎo)軌213組成，一維Y外移動導(dǎo)軌210與主機大基板1緊密連接，一維Y內(nèi)移動導(dǎo)軌211與大連接板215連接，并通過精密滾珠214在一維Y外移動導(dǎo)軌210內(nèi)移動；一維X外移動導(dǎo)軌212固定在大連接板215上，和連接座10相連的一維X內(nèi)移動導(dǎo)軌213可通過精密滾珠216在一維X外移動導(dǎo)軌212內(nèi)移動，這樣通過連接座10、XY壓模移動臺22和壓模架4，壓模5或掩模5可相對主機大基板1作XY二維移動，通過觀察對準(zhǔn)系統(tǒng)7對壓模5或掩模5′的觀察對準(zhǔn)，以運動壓模5或掩模5′到需要壓印的位置。在連接座10上還固定有鎖緊把手16，推動鎖緊把手16，XY手動臺21則推動壓模5或掩模5′移動，經(jīng)觀察對準(zhǔn)系統(tǒng)7對壓模5或掩模5′和基片6或硅片6′的觀察與對準(zhǔn)后，開起鎖緊把手16的真空電磁閥通真空吸附，將鎖緊把手16真空吸附在主機大基板1上，此時也鎖定了XY手動臺21上的壓模5或掩模5′和基片6或硅片6′的初始位置。
如圖4、5所示，XY壓模移動臺22也是一側(cè)V形滾動導(dǎo)軌系統(tǒng)，它由一維Y外移動導(dǎo)軌2201、一維Y內(nèi)移動導(dǎo)軌2202、Y向絲桿螺母2203、Y向驅(qū)動電機2204、Y向探測器2205、一維X外移動導(dǎo)軌2206、一維X內(nèi)移動導(dǎo)軌2207、X向絲桿螺母2208、X向驅(qū)動電機2209、X向探測器2210組成，一維Y外移動導(dǎo)軌2201固定在連接座10上，一維Y內(nèi)移動導(dǎo)軌2202與小連接板2211連接，一維Y內(nèi)移動導(dǎo)軌2202通過滾珠2212在一維Y外移動導(dǎo)軌2201內(nèi)移動，一維Y內(nèi)移動導(dǎo)軌2202和一維Y外移動導(dǎo)軌2201之間裝有絲桿螺母2203，絲桿螺母2203的螺母固定在小連接板2211上，絲桿螺母2203的絲桿與固定在連接座10上的Y向驅(qū)動電機2204的軸相連，絲桿螺母2203的絲桿與Y向驅(qū)動電機2204的軸之間不能相互轉(zhuǎn)動但可沿軸向移動，Y向驅(qū)動電機2204的轉(zhuǎn)動帶動和絲桿螺母2203的螺母嚙合的絲桿轉(zhuǎn)動，絲桿螺母2203的絲桿推動與一維Y向內(nèi)移動導(dǎo)軌2202連接的小連接板2211移動，從而帶動上方包括一維X導(dǎo)軌和壓模架4在內(nèi)的壓模5或掩模5′作Y向來去移動，移動測量由Y向探測器2205探測，探測的移動距離信號經(jīng)處理后送入控制系統(tǒng)9，再由控制系統(tǒng)9閉環(huán)控制Y向驅(qū)動電機2204轉(zhuǎn)動；一維X外移動導(dǎo)軌2206固定在小連接板2211上，一維X內(nèi)移動導(dǎo)軌2207與連接上板2215固定，一維X內(nèi)移動導(dǎo)軌2207通過滾珠2216在一維X外移動導(dǎo)軌2206內(nèi)移動，一維X內(nèi)移動導(dǎo)軌2207和一維X外移動導(dǎo)軌2206之間裝有絲桿螺母2208，絲桿螺母2208的螺母固定在連接上板2215上，絲桿螺母2208的絲桿與固定在小連接板2211上X向驅(qū)動電機2209的軸相連，絲桿螺母2208的絲桿與X向驅(qū)動電機2209的軸之間不能相互轉(zhuǎn)動但可沿軸向移動，X向驅(qū)動電機2209的轉(zhuǎn)動帶動和絲桿螺母2208的螺母嚙合的絲桿轉(zhuǎn)動，絲桿再推動與X向內(nèi)移動導(dǎo)軌2207連接的連接上板2215移動，從而帶動上方包括壓模架4在內(nèi)的壓模5或掩模5′作X向來去移動，其移動測量靠X向探測器2210探測，探測的移動距離信號經(jīng)處理后送入控制系統(tǒng)9，由控制系統(tǒng)9控制X向驅(qū)動電機2209轉(zhuǎn)動，達(dá)到XY壓模移動臺22對壓模5或掩模5′作XY二維移動或二維微調(diào)整。
如圖4、5所示，固定于XY壓模移動臺2的上面有連接上板2215，壓模架4被用真空吸附在連接上板2215上，在壓模架4的提手端下面安有一安裝在連接座10外側(cè)面的氣缸401，氣缸401的頂桿凸頭正靠壓模架4的提手下端面，由氣缸電磁閥N控制，打開電磁閥N時氣缸401的頂桿凸頭上升，壓模架4在未被真空吸緊的情況下會被往上頂起，壓模架4離開XY壓模移動臺2的上表面，使壓模5在完成壓印固化后完成和基片6脫模。在壓模架4無真空吸緊時，壓模架4可帶著被它吸附的壓模5或掩模5′過O3點繞Y軸(即水平軸2221)作100-110°角向上翻轉(zhuǎn)。固定于連接上板2215上的支座架2218裝有帶精密螺紋絲桿旋扭2219，連接上板2215上裝有垂直軸2220，垂直軸2220的另一端和裝有垂直軸套的雙軸架2222的軸套相連，雙軸架2222上還裝有水平軸2221，雙軸架2222的兩端水平軸與壓模架4的水平軸套相連，于是壓模架4通過自身的水平軸套和在雙軸架2222中的兩端水平軸2221可繞水平軸2221向上翻起作100-110°旋轉(zhuǎn)，可以方便進行壓模5或掩模5′的裝卸，同時用手旋動旋扭2219可推動雙軸架2222繞在其上的垂直軸套和固定在連接上板2215上的垂直軸2220在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，于是就帶動了壓模架4和在其上的壓模5或掩模5′在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，進行壓模5或掩模5′在水平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)調(diào)整。同時，手動拔出水平軸2221可很方便更換不同尺寸的壓模架4，以安裝不同的花樣鏡15或壓鏡15′。
如圖4、6所示，基片升降系統(tǒng)23安于承片調(diào)平系統(tǒng)24的下面，位于壓模移動臺2內(nèi)部正中央。基片升降系統(tǒng)23由底座2301、軸底板2302、鋼球2303、軸套座2304、調(diào)整底板2305、隔離架2306、軸2307、修調(diào)板2308、壓軸2309、手扭2310、球頭微動桿2311、螺母2312、螺母座2313、杠桿軸支架2314、杠桿轉(zhuǎn)軸2315、螺母軸壓板2316、螺母軸2317、微調(diào)座2318、杠桿2319和絲桿螺旋扭2320組成，整個基片升降系統(tǒng)23通過調(diào)整底板2305由安裝于主機大基板1上的底座2301支撐，在調(diào)整底板2305上安裝了軸套座2304，軸2307通過鋼球2303和隔離架2306可在軸套座2304內(nèi)沿水平方向轉(zhuǎn)動和作Z向H上下移動，連接板2308和軸2307上端面連接，再通過連接板2308和修調(diào)板2318與在上面安放的承片調(diào)平系統(tǒng)24的限位套2309連接，沿水平方向旋轉(zhuǎn)可通過旋轉(zhuǎn)絲桿螺旋扭2320推動或拉動撥桿2402，使整個調(diào)平系統(tǒng)連同軸2307在軸套座2304中繞Z軸旋轉(zhuǎn)，因此，基片升降系統(tǒng)23的軸2307的轉(zhuǎn)動和H上下移動帶動了基片6(或硅片6′)作轉(zhuǎn)動和H上下移動，滿足基片6或硅片6′因厚度不同需上下移動，以及和壓模5或掩模5′對準(zhǔn)需作轉(zhuǎn)動。軸2307的上下移動是由固定在杠桿2319長端上的壓軸2309推動，而壓軸2309為水平放置，它的兩端穿在軸2307對稱的兩個長方形孔中，壓軸2309和軸2307兩個長方形孔的上下是動配合，但又沒有多余的空隙，壓軸2309可在兩個長方形孔中繞Y軸作微轉(zhuǎn)動和沿X向微移動，而軸2307可繞Z軸作水平方向轉(zhuǎn)動而不受到壓軸2309的干涉，杠桿2319長端沿H上下移動是由它短端方向固定在微調(diào)座2318上的微動手扭2310和球頭微動桿2311轉(zhuǎn)動，推動和它嚙合的螺母軸2317作上下移動，使杠桿2319短端作上下移動而推動的。杠桿2319由安裝在調(diào)整底板2305的另一端上的杠桿軸支架2314通過杠桿轉(zhuǎn)軸2315支撐，裝有螺母座2313的微調(diào)座2318也安在調(diào)整底板2305的另一端上，球頭微動桿2311裝在相互旋緊的螺母2312和螺母座2313的球腔中間，上下沒有多余間隙，球頭微動桿2311只能在此球腔內(nèi)作繞Z軸旋轉(zhuǎn)和作微擺，不能自身作Z向上下移動，因固定螺母座2313的微調(diào)座2318固定在調(diào)整底板2305上，所以，微動手扭2310和球頭微動桿2311的微調(diào)旋轉(zhuǎn)就推動了和它嚙合的螺母軸2317作上下移動，螺母軸2317被壓在螺母軸壓板2316和杠桿2319的兩半圓柱槽內(nèi)，螺母軸2317在兩半圓柱槽內(nèi)只能作微轉(zhuǎn)動，由于沒有多余間隙，不能在兩半圓柱槽內(nèi)作上下移動，不能繞Z軸在水平面內(nèi)作轉(zhuǎn)動，螺母軸2317的上下移動就帶動了杠桿2319短端的上下移動，杠桿2319中的旋轉(zhuǎn)支點O1的位置以及球頭微動桿2311和螺母軸2317的螺距是根據(jù)基片6或硅片6′需要上下的行程和微調(diào)精度要求來決定的，本發(fā)明中旋轉(zhuǎn)支點比例為2-3∶1。
如圖4、6所示，承片調(diào)平系統(tǒng)24由限位套2401、撥桿2402、真空軟鎖緊套2403、下板2404、承片臺2405、真空套2406、上圓弧導(dǎo)軌座2407、鋼球2408、上圓弧導(dǎo)軌2409、中間圓弧導(dǎo)軌2410和下圓弧導(dǎo)軌2411組成，該圓弧導(dǎo)軌系統(tǒng)都是側(cè)V型圓弧滾動導(dǎo)軌系統(tǒng)，與限位套2401底面連接的下圓弧導(dǎo)軌2411通過鋼球2408與中間圓弧導(dǎo)軌2410的下面圓弧導(dǎo)軌連接，構(gòu)成的圓弧運動導(dǎo)軌可使中間圓弧導(dǎo)軌2410沿著過O點繞Y軸作α微轉(zhuǎn)動，中間圓弧導(dǎo)軌2410的上面圓弧導(dǎo)軌通過鋼球2408與上圓弧導(dǎo)軌2409連接，構(gòu)成的圓弧運動導(dǎo)軌可使中間圓弧導(dǎo)軌2410沿著過O點繞X軸作β微轉(zhuǎn)動，因此，它是一個可繞α、β方向轉(zhuǎn)動的萬向微滾動轉(zhuǎn)動機構(gòu)，其轉(zhuǎn)動中心點都在O點，而O點又位于基片6或硅片6′上表面的中心點，上圓弧導(dǎo)軌2409與固定在上圓弧導(dǎo)軌座2407上的下板2404連接，下板2404和可放置基片6或硅片6′的承片臺2405連接，因此放置在承片臺2405上的基片6或硅片6′可作自動調(diào)平，滿足基片6或硅片6′和壓模5或掩模5′的自動完全貼平，但該承片調(diào)平系統(tǒng)不能自身繞Z軸轉(zhuǎn)動也不能自己上升和下降。該調(diào)平系統(tǒng)中，在承片臺2405的下板2404的B入口處通真空，可將基片6或硅片6′緊緊吸附在承片臺2405上，反之如通壓力空氣則可將基片6或硅片6′向上吹起，如向通向圓弧導(dǎo)軌腔的下板2404C入口處通壓力空氣，真空軟鎖緊套2403的上端被氣沖張開，調(diào)平系統(tǒng)可輕松進行自動調(diào)平，反之通真空，真空軟鎖緊套2403的上端被吸緊，使已進行完成的自動調(diào)平狀態(tài)得到鎖緊。該基片升降系統(tǒng)和承片調(diào)平系統(tǒng)由于調(diào)平旋轉(zhuǎn)是側(cè)V型圓弧滾動導(dǎo)軌系統(tǒng)，在上下升降調(diào)整中又沒有空隙，再加上球頭微動桿2311和螺母軸2317之間是螺紋嚙合推動，沒有空隙又有自鎖功能，使該系統(tǒng)能用于前面已敘述的氣缸401頂起壓模架4，實現(xiàn)壓模5和基片6的氣壓脫模。
如圖7所示，為本發(fā)明實施例1壓印腔室花樣鏡剖面放大結(jié)構(gòu)圖。花樣鏡15由花樣鏡座1501、花樣鏡透明環(huán)1502、花樣鏡透明體1503組成，其中花樣鏡透明環(huán)1502和花樣鏡透明體1503由膠合而成，并裝于花樣鏡座1501內(nèi)由壓圈1506壓緊，周圍用膠密封，防止漏氣，花樣鏡透明體1503的下表面作有等間隔通光圓柱形花樣1505，該花樣1505是由兩個相互垂直方向組成，花樣鏡透明環(huán)1502和花樣鏡透明體1503之間作有通氣孔道1504，從花樣鏡15的D入口處通入的壓力空氣通過通氣孔道1504可進入到圓柱形花樣1505的每一個角落。對于這樣的花樣鏡15，在同時使用進入花樣鏡15的D入口的真空和壓力空氣，可適用于吸緊和推壓厚度很薄的壓模。
如圖8所示，為本發(fā)明實施例1壓印腔室花樣鏡圖7結(jié)構(gòu)M向視圖，花樣鏡透明體1503上布滿了互為垂直兩個方向的等間隔通光圓柱形花樣1505，使它與壓模5(或掩模5′)吸緊接觸時，只是其中的小方塊列陣1508緊密接觸。
如圖9所示，為本發(fā)明實施例1壓印腔室壓鏡15′放大結(jié)構(gòu)圖。壓鏡15′由花樣鏡座1501、壓鏡透明環(huán)1502、壓鏡透明體1503′組成，其中壓鏡透明環(huán)1502和壓鏡透明體1503′由膠合而成，并裝于花樣鏡座1501內(nèi)由壓圈1506壓緊，周圍用膠密封，防止漏氣，壓鏡透明體1503′的下表面相對壓鏡透明環(huán)1502低0.03-0.1mm，壓鏡透明環(huán)1502和壓鏡透明體1503′之間作有通氣孔道1504，從壓鏡15′的D入口處通入的壓力空氣通過通氣孔道1504可進入到壓鏡透明體1503′下表面下凹0.03-0.1mm的空間中。對于這樣的壓鏡15′，在同時使用進入壓鏡15′的D入口的真空和壓力空氣，可適用于吸緊和推壓壓?；蜓谀！?br> 如圖10所示，為本發(fā)明實施例1壓印腔室壓鏡15′結(jié)構(gòu)圖9的N向視圖，壓鏡透明體1503′上是一平面，比壓鏡透明環(huán)1502的下表面低，它與壓模5或掩模5′吸緊時，壓鏡透明體1503′的表面不接觸，只是壓鏡透明環(huán)1502的下表面緊密接觸，所以在此場合不能使用厚度很薄的壓模5或掩模5′。
由圖6-10所示，承片調(diào)平系統(tǒng)24與花樣鏡15或壓鏡15′之間形成了實施例1的壓印腔室結(jié)構(gòu)，又因為下表面作有通光的圓柱形花樣1505或壓鏡透明體1503′下凹的空間，從花樣鏡15或壓鏡15′的D入口處通入真空，可將壓模5或掩模5′吸緊在花樣鏡透明體1503或壓鏡透明環(huán)1502上，反之通壓力空氣時可將壓模5或掩模5′推向下方壓緊基片6或硅片6′，當(dāng)基片6或硅片6′隨著承片調(diào)平系統(tǒng)24的上升與壓模5或掩模5接近接觸時，真空套2406的上端與花樣鏡座1501的下端面接觸，圍在中間的部分(包括壓模5或掩模5′和基片6或硅片6′)形成了實施例1的壓印腔室，在承片臺的A入口處接通真空時真空套2406自動與花樣鏡座1501的下端面貼緊，使壓印腔室形成局部真空，壓模5或掩模5′和基片6或硅片6′之間的空氣立即被抽走，減小被壓印或光刻圖形中由于有空氣或未貼緊而形成缺陷。
如圖11所示，為本發(fā)明實施例2壓印腔室結(jié)構(gòu)剖視圖，該壓印腔室結(jié)構(gòu)是由承片調(diào)平系統(tǒng)24與花樣鏡15或壓鏡15′形成的，其中花樣鏡15或壓鏡15′同樣由花樣鏡座1501、花樣鏡透明環(huán)1502或壓鏡透明環(huán)1502’、花樣鏡透明體1503或壓鏡透明體1503′組成，花樣鏡透明環(huán)1502或壓鏡透明環(huán)1502’和花樣鏡透明體1503或壓鏡透明體1503′膠合，裝于花樣鏡座1501內(nèi)，周圍用膠密封，花樣鏡透明環(huán)1502或壓鏡透明環(huán)1502’和花樣鏡透明體1503或壓鏡透明體1503′之間作有通氣孔道1504，從花樣鏡15或壓鏡15′的D入口處接入的真空時可經(jīng)過通氣孔道到達(dá)花樣鏡透明體1503的下表面，將壓模5或掩模5′吸緊在花樣鏡透明體1503或壓鏡透明環(huán)1502’上，反之通壓力空氣時可將壓模5或掩模5′推向基片6或硅片6′。下面的承片臺由外承片臺2406″和內(nèi)承片臺2406′組成，它們之間壓了一層橡皮薄膜1507，外承片臺2406″通過G入口處孔通真空可將基片6或硅片6′吸緊，解除通真空并在承片臺2405下板2404的B入口處通壓力空氣可將基片6或硅片6′壓向壓模5或掩模5′，在基片6或硅片6′隨著承片調(diào)平系統(tǒng)24的上升與壓模5或掩模5′接近接觸，真空套2405的上端與花樣鏡座1501的下端面接觸，圍在中間的部分(包括壓模5和基片6，或掩模5′和硅片6′)形成了實施例2的壓印腔室，在外承片臺2406″A入口處接通真空時真空套2405自動與花樣鏡座1501的下端面貼緊，使壓印腔室形成局部真空，壓模5和基片6或掩模5′和硅片6′之間的空氣立即被抽走，可減小被壓印或光刻圖形中由于有空氣而形成的缺陷。
如圖12所示，為本發(fā)明實施例3光刻腔室結(jié)構(gòu)剖視圖，承片調(diào)平系統(tǒng)24與掩模5′之間形成了本發(fā)明實施例3的光刻腔室結(jié)構(gòu)，其中掩模5′被壓模架4由于E入口處通真空而吸緊，下面由承片臺下板2404的B入口處通真空被承片臺2406吸緊的硅片6′隨著承片調(diào)平系統(tǒng)24的上升與掩模5′接近接觸，真空套2405的上端與壓模架4的下端面接觸，圍在中間的部分(包括掩模5′和硅片6′)形成了實施例3的光刻腔室，在承片臺2406的A處接通真空時真空套2405自動與壓模架4的下端面貼緊，使光刻腔室形成局部真空，掩模5′和硅片6′之間的空氣立即被抽走，使掩模5′和硅片6′緊密貼合。
如圖13所示，為本發(fā)明控制系統(tǒng)的原理框圖，控制系統(tǒng)9由計算機微處理器901、包括XY位置傳感906和XY驅(qū)動電機907的XY壓模移動臺控制系統(tǒng)902、包括HG燈909、快門氣缸電磁閥910、真空電磁閥911和氣壓電磁閥912的恒光強燈源控制與電磁閥控制系統(tǒng)903、總線接口905和包括光強探測908的A/D轉(zhuǎn)換電路904組成。在計算機中預(yù)置的壓印或光刻控制信息，經(jīng)總線接口電路905送入XY壓模移動臺控制系統(tǒng)902，XY壓模移動臺控制系統(tǒng)902采集XY位置傳感器906的XY位置數(shù)據(jù)，并根據(jù)要求驅(qū)動XY驅(qū)動電機907移動到達(dá)目標(biāo)位置，同時通過總線接口電路905返回計算機微處理器901，進行移動閉環(huán)控制。恒光強燈源控制與電磁閥驅(qū)動控制系統(tǒng)903，根據(jù)經(jīng)總線接口電路905送來的在計算機中預(yù)置的壓印和曝光參數(shù)，以及通過總線接口電路905和光強探測908不斷采集光強信息，進行A/D轉(zhuǎn)換904，在對HG燈909進行恒光強閉環(huán)控制保持光強恒定的同時，還進行光強積分快門電磁閥910的開啟和關(guān)閉控制，以及根據(jù)壓印或光刻的動作進行真空電磁閥911和氣壓電磁閥912的開啟關(guān)閉控制，完成微納圖形的壓印和光刻控制。
如圖14所示，為本發(fā)明計算機控制系統(tǒng)用于紫外光照壓印和光刻軟件流程圖。共分紫外光照第一種壓印方式和第二種壓印方式，及第一種光刻方式、第二種光刻方式和第三種光刻方式，其中第一種光刻方式和第二種光刻方式為靜態(tài)光刻，第三種光刻方式為掩模移動式光刻，均可分別選擇。當(dāng)選擇第一種壓印方式時，該流程只適用于在壓模架上的花樣鏡或壓鏡吸附厚度大于2.5mm的厚石英壓模或石英基片，承片臺對應(yīng)吸附厚度0.2-1mm的薄石英基片(也可以是0.2-1mm的薄硅片)或者0.2-1mm的薄石英壓模(也可以是0.2-1mm的薄硅片壓模)的壓印。在該方式中，首先對計算機預(yù)置紫外光照參數(shù)，計算機自動控制移動臺歸零，把厚石英壓?；蚝袷⒒没隅R或壓鏡吸住，再在承片臺上裝上薄石英(硅片)基片或裝上薄石英(硅片)的壓模，并讓基片或壓模貼近上方的壓?；蚧玫秸{(diào)平，對準(zhǔn)鎖緊后，在壓印腔室A入口處接通抽真空，然后在承片臺B入口處接通壓力空氣加壓，進行圖形的壓印，由計算機控制電磁閥M打開積分快門，紫外光照使壓印膠固化，固化后計算機控制電磁閥關(guān)閉快門，此時在承片臺B入口關(guān)閉壓力空氣并聯(lián)通真空，壓印腔室A入口開通大氣，使壓印腔室恢復(fù)大氣常壓，控制電磁閥N開氣缸，氣缸的凸頭上移頂開壓模架，壓模和基片分離，完成脫離，關(guān)去承片臺B入口與花樣鏡D入口的真空，取下壓模和基片，壓印結(jié)束。
當(dāng)選擇第二種壓印方式時，該流程只適用于在壓模架上的花樣鏡(或壓鏡)吸附厚度0.2-1mm的薄石英壓?；蚴⒒?，承片臺對應(yīng)吸附任意厚度的石英基片和硅片基片或者任意厚度的石英壓模和硅片壓模的壓印。在該方式中，首先對計算機預(yù)置紫外光照參數(shù)，計算機自動控制移動臺歸零，把薄石英壓?；虮∈⒒没隅R(或壓鏡)吸住，再在承片臺上裝上任意厚度的石英(硅片)基片或裝上任意厚度的石英(硅片)的壓模，并讓基片或壓模貼近上方的壓?；蚧玫秸{(diào)平，對準(zhǔn)鎖緊后，在壓印腔室A入口處接通抽真空，然后在承片臺B入口和壓鏡D入口處接通壓力空氣加壓，進行圖形的壓印，由計算機控制電磁閥M打開積分快門，紫外光照使壓印膠固化，固化后計算機控制電磁閥M關(guān)閉快門，此時在承片臺B入口和壓鏡D入口處關(guān)閉壓力空氣并聯(lián)通真空，壓印腔A入口開通大氣，使壓印腔室恢復(fù)常壓，控制電磁閥N開氣缸，氣缸的凸頭上移頂開壓模架，壓模和基片分離，完成脫離，關(guān)去承片臺B入口與壓鏡D入口的真空，取下壓模和基片，壓印結(jié)束。
當(dāng)選擇第一種光刻方式時，該流程只適用于在花樣鏡或壓鏡吸附厚度薄尺寸小掩模進行靜態(tài)掩模與硅片貼緊式靜態(tài)光刻。在該方式中，在手動進行上片(含掩模和硅片)、調(diào)平、對準(zhǔn)和預(yù)置參數(shù)中，吸附掩模是花樣鏡或壓鏡，上下吹氣使掩模和硅片貼緊，控制系統(tǒng)軟件自動將操作者預(yù)置的曝光時間、光強數(shù)，讓恒光強控制達(dá)到預(yù)置光強值，打開快門曝光，到時間則關(guān)閉曝光快門，告知曝光結(jié)束，取出硅片，在此過程中移動臺22鎖緊不動。
當(dāng)選擇第二種光刻方式時，該流程只適用于在壓模架4吸附掩模進行靜態(tài)掩模與硅片貼緊式靜態(tài)光刻，此方式適用于用大尺寸(75×75-150×150mm)掩模。在該方式中，在手動進行上片、調(diào)平、對準(zhǔn)和預(yù)置參數(shù)中，吸附掩模是壓模架4，上下吹氣使掩模和硅片貼緊，控制系統(tǒng)軟件自動將操作者預(yù)置的曝光時間、光強數(shù)，讓恒光強控制達(dá)到預(yù)置光強值，打開快門曝光，到時間則關(guān)閉曝光快門，告知曝光結(jié)束，取出硅片，在此過程中移動臺22鎖緊不動。
當(dāng)選擇第三種光刻方式時，該流程只適用于在壓模架4吸附掩模進行移動掩模曝光光刻，此方式適用于用大尺寸(50×50-150×150mm)掩模。在該方式中，在手動進行上片、調(diào)平、對準(zhǔn)、分離間隙和預(yù)置參數(shù)后，控制系統(tǒng)軟件自動將操作者預(yù)置的移動曝光距離、速度、光強數(shù)，以及根據(jù)采集的當(dāng)前位置計算出曝光終點位置，讓恒光強控制達(dá)到預(yù)置光強數(shù)，在光刻腔A入口接通壓力空氣，令XY移動臺22開始以預(yù)置的速度勻速移動，同時打開快門曝光，在工作臺勻速移動中，不斷地采集移動臺移動位置信息進行判別，如果判別未到達(dá)終點，工作臺繼續(xù)移動，如果判別到達(dá)終點位置，則命令關(guān)閉曝光快門，同時停止驅(qū)動工作臺移動，移動曝光結(jié)束，取出硅片。
權(quán)利要求
1.紫外光照微納圖形氣壓壓印和光刻兩用復(fù)制裝置，其特征在于它包括主機大基板(1)、壓模移動臺系統(tǒng)(2)、均勻照明系統(tǒng)(3)、壓模架(4)、壓模(5)或掩模(5’)、基片(6)或硅片(6’)、對準(zhǔn)系統(tǒng)(7)、照明均勻性檢測系統(tǒng)(8)、花樣鏡(15)或壓鏡(15′)和控制系統(tǒng)(9)；在主機大基板(1)上分別固定有壓模移動臺系統(tǒng)(2)和位于壓模移動臺系統(tǒng)一側(cè)的照明均勻性檢測系統(tǒng)(8)，其中照明均勻性檢測系統(tǒng)(8)通過支架(13)與大基板(1)連接；壓模移動臺系統(tǒng)(2)安放于主機大基板(1)的中心，由位于底層的XY手動臺(21)和通過連接座(10)與XY手動臺(21)連接的XY壓模移動臺(22)組成，XY壓模移動臺(22)上支撐和吸附了壓模架(4)，壓模架(4)通過花樣鏡(15)或壓鏡(15’)吸附著壓模(5)或掩模(5’)；壓模(5)或掩模(5’)也位于XY壓模移動臺(22)和XY手動臺(21)兩工作臺上，并隨著它們的運動而移動，壓模(5)或掩模(5’)的中心位于均勻照明系統(tǒng)(3)的照明光軸的下方，調(diào)節(jié)XY手動臺(21)用于對壓模(5)或掩模(5’)觀察對準(zhǔn)調(diào)整；基片(6)或硅片(6’)被吸附于位于壓模移動臺系統(tǒng)(2)內(nèi)腔的基片升降系統(tǒng)(23)的承片調(diào)平臺系統(tǒng)(24)上，其中心也正對照明系統(tǒng)(3)的照明光軸；均勻照明系統(tǒng)(3)通過垂直旋轉(zhuǎn)軸(12)和支撐座(11)與主機大基板(1)連接，其照明光軸正位于壓模架(4)、壓模(5)或掩模(5’)及基片(6)或硅片(6’)的正上方，對準(zhǔn)系統(tǒng)(7)連接在均勻照明系統(tǒng)(3)的一側(cè)，均勻照明系統(tǒng)(3)和對準(zhǔn)系統(tǒng)(7)整體可繞垂直旋轉(zhuǎn)軸(12)在水平方向旋轉(zhuǎn)，對準(zhǔn)系統(tǒng)(7)可以前后移動，XY壓模移動臺(22)、均勻照明系統(tǒng)(3)和照明均勻性檢測系統(tǒng)(8)的探測輸出信號送入至控制系統(tǒng)(9)進行處理，同時控制系統(tǒng)(9)控制信號輸出至XY壓模移動臺(22)和均勻照明系統(tǒng)(3)用于壓模移動、Hg燈恒光強和光強積分快門的控制，在控制系統(tǒng)(9)控制下進行掩模移動和積分快門的開啟與關(guān)閉，完成壓印和曝光光刻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外光照微納圖形氣壓壓印和光刻兩用復(fù)制裝置，其特征在于在所述的連接座(10)側(cè)面安有氣缸(401)，氣缸(401)的頂桿凸頭正靠壓模架(4)的下端面，頂桿凸頭上升可使壓模(5)在壓印固化后和基片(6)脫離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外光照微納圖形氣壓壓印和光刻兩用復(fù)制裝置，其特征在于所述的基片升降系統(tǒng)(23)由底座(2301)、軸底板(2302)、鋼球(2303)、軸套座(2304)、調(diào)整底板(2305)、隔離架(2306)、軸(2307)、修調(diào)板(2308)、壓軸(2309)、手扭(2310)、球頭微動桿(2311)、螺母(2312)、螺母座(2313)、杠桿軸支架(2314)、杠桿轉(zhuǎn)軸(2315)、螺母軸壓板(2316)、螺母軸(2317)、微調(diào)座(2318)、杠桿(2319)和絲桿螺旋扭(2320)組成，調(diào)整底板(2305)通過底座(2301)安裝于主機大基板(1)上，在調(diào)整底板(2305)上安裝了軸套座(2304)，軸(2307)通過鋼球(2303)可在軸套座(2304)內(nèi)作水平方向旋轉(zhuǎn)和作Z向上下移動，連接板(2308)連接下面的軸(2307)上端面與上方承片調(diào)平系統(tǒng)(24)，通過旋轉(zhuǎn)絲桿螺旋扭(2320)推拉撥桿(2402)使軸(2307)旋轉(zhuǎn)而帶動承片調(diào)平系統(tǒng)(24)旋轉(zhuǎn)，軸(2307)的上下移動由固定在杠桿(2319)長端上兩端穿在軸(2307)兩個長方形孔中的壓軸(2309)推動，壓軸(2309)能在兩個長方形孔中繞Y軸作微轉(zhuǎn)動和沿X向微移動，而軸(2307)可繞Z軸作水平方向轉(zhuǎn)動而不受到壓軸(2309)的干涉，杠桿(2319)長端沿Z上下移動是由它的短端固定在微調(diào)座(2318)上的微動手扭(2310)連同球頭微動桿(2311)轉(zhuǎn)動推動和它嚙合的螺母軸(2317)作上下移動而推動的，杠桿(2319)由安裝在調(diào)整底板(2305)的另一端上的杠桿軸支架(2314)通過杠桿轉(zhuǎn)軸(2315)支撐，裝有螺母座(2313)的微調(diào)座(2318)也安在調(diào)整底板(2305)的另一端上，球頭微動桿(2311)裝在相互旋緊的螺母(2312)和螺母座(2313)的球腔中間，球頭微動桿(2311)只能在此球腔內(nèi)作繞Z軸旋轉(zhuǎn)和作微擺，螺母軸(2317)被壓在螺母軸壓板(2316)和杠桿(2319)的兩半圓柱槽內(nèi)，螺母軸(2317)在兩半圓柱槽內(nèi)只能作微轉(zhuǎn)動，不能繞Z軸在水平面內(nèi)作轉(zhuǎn)動，螺母軸(2317)的上下移動帶動了杠桿(2319)短端的上下移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外光照微納圖形氣壓壓印和光刻兩用復(fù)制裝置，其特征在于所述的安裝于基片升降系統(tǒng)(23)上方的承片調(diào)平系統(tǒng)(24)由限位套(2401)、撥桿(2402)、真空軟鎖緊套(2403)、下板(2404)、承片臺(2405)、真空套(2406)、上圓弧導(dǎo)軌座(2407)、鋼球(2408)、上圓弧導(dǎo)軌(2409)、中間圓弧導(dǎo)軌(2410)和下圓弧導(dǎo)軌(2411)組成，底部限位套(2401)與下面的基片升降系統(tǒng)(23)連接，與限位套(2401)連接的下圓弧導(dǎo)軌(2411)通過鋼球(2408)與中間圓弧導(dǎo)軌(2410)的下面圓弧導(dǎo)軌連接，構(gòu)成的圓弧運動導(dǎo)軌可使中間圓弧導(dǎo)軌(2410)沿著過O點繞Y軸作α微轉(zhuǎn)動，中間圓弧導(dǎo)軌(2410)的上面圓弧導(dǎo)軌通過鋼球(2408)與上圓弧導(dǎo)軌(2409)連接，構(gòu)成的圓弧運動導(dǎo)軌使中間圓弧導(dǎo)軌(2410)沿著過O點繞X軸作β微轉(zhuǎn)動，O點位于基片(6)或硅片(6′)的上表面中心點，上圓弧導(dǎo)軌(2409)與固定在上圓弧導(dǎo)軌座(2407)上的下板(2404)連接，下板(2404)和放置基片(6)或硅片(6′)的承片臺(2405)連接，放置在承片臺(2405)上的基片(6)或硅片(6′)可作過O點作αβ微轉(zhuǎn)動，自動調(diào)平，在承片臺通真空，可將基片(6)或硅片(6′)緊緊吸附在承片臺(2405)上，反之可向上吹起，向圓弧導(dǎo)軌腔通真空，進行自動調(diào)平鎖緊，該基片升降系統(tǒng)和承片調(diào)平系統(tǒng)可用于氣缸(401)頂起壓模架(4)，實現(xiàn)壓模(5)和基片(6)的氣壓脫模。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外光照微納圖形氣壓壓印和光刻兩用復(fù)制裝置，其特征在于所述的裝于壓模架(4)上的花樣鏡(15)由花樣鏡座(1501)、花樣鏡透明環(huán)(1502)、花樣鏡透明體(1503)組成，其中花樣鏡透明環(huán)(1502)和花樣鏡透明體(1503)是膠合件，并位于花樣鏡座(1501)內(nèi)由壓圈(1506)壓緊且周圍膠封，花樣鏡透明體1503)的下表面有相互垂直等間隔通光圓柱形花樣(1505)，花樣鏡透明環(huán)(1502)和花樣鏡透明體(1503)之間有通氣孔道(1504)，從花樣鏡(15)通入的壓力空氣通過通氣孔道(1504)可進入到圓柱形花樣(1505)的每一個角落，采用花樣鏡(15)可吸緊和推壓厚度很薄的壓?；蚧?。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外光照微納圖形氣壓壓印和光刻兩用復(fù)制裝置，其特征在于所述的裝于壓模架(4)上的壓鏡(15′)由花樣鏡座(1501)、壓鏡透明環(huán)(1502)、壓鏡透明體(1503′)組成，其中壓鏡透明環(huán)(1502)和壓鏡透明體(1503′)是膠合件，裝于花樣鏡座(1501)內(nèi)由壓圈(1506)壓緊且用膠封，壓鏡透明體(1503′)的下表面相對壓鏡透明環(huán)(1502)低0.03-0.1mm，壓鏡透明環(huán)(1502)和壓鏡透明體(1503′)之間作有通氣孔道(1504)，從壓鏡(15′)通入的壓力空氣通過通氣孔道(1504)可進入到壓鏡透明體(1503′)下表面下凹0.03-0.1mm的空間中，用這樣的壓鏡(15′)吸緊和氣壓壓模(5)或掩模(5’)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外光照微納圖形氣壓壓印和光刻兩用復(fù)制裝置，其特征在于在承片調(diào)平系統(tǒng)(24)與花樣鏡(15)或壓鏡(15′)之間形成壓印腔室，從花樣鏡(15)或壓鏡(15′)通入真空，可將壓模(5)或掩模(5′)吸緊在花樣鏡透明體(1503)或壓鏡透明環(huán)(1502)上，反之通壓力空氣可將壓模(5)或掩模(5′)推向下方壓緊基片(6)或硅片(6′)，當(dāng)基片(6)或硅片(6′)隨著承片調(diào)平系統(tǒng)(24)的上升與壓模(5)或掩模(5′)接近接觸時，真空套(2406)的上端與花樣鏡座(1501)的下端面接觸，在承片臺通真空，真空套(2406)自動與花樣鏡座(1501)的下端面貼緊，使壓印腔室形成局部真空，壓模(5)或掩模(5′)和基片(6)或硅片(6′)之間的空氣立即被抽走。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外光照微納圖形氣壓壓印和光刻兩用復(fù)制裝置，其特征在于由承片調(diào)平系統(tǒng)(24)與花樣鏡(15)或壓鏡15′之間形成的壓印腔室，下面的承片臺由外承片臺(2406″)和內(nèi)承片臺(2406′)組成，它們之間壓了一層橡皮薄膜(1507)，外承片臺(2406″)通過外承片臺(2406″)通真空可將基片(6)或硅片(6′)吸緊，解除該真空并在承片臺通壓力空氣可將基片(6)或硅片(6′)壓向壓模(5)或掩模(5′)，在基片(6)或硅片(6′)隨著承片調(diào)平系統(tǒng)(24)的上升與壓模(5)或掩模(5′)接觸，真空套(2405)的上端與花樣鏡座(1501)的下端面接觸，壓印腔室接通真空時真空套(2405)自動與花樣鏡座(1501)的下端面貼緊，使壓印腔室形成局部真空，壓模(5)和基片(6)或掩模(5′)和硅片(6′)之間的空氣立即被抽走。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外光照微納圖形氣壓壓印和光刻兩用復(fù)制裝置，其特征在于由承片調(diào)平系統(tǒng)(24)與掩模(5′)之間形成的光刻腔室，掩模(5′)被壓模架(4)吸緊，下面由承片臺通真空被承片臺(2406)吸緊的硅片(6′)隨著承片調(diào)平系統(tǒng)(24)的上升與掩模(5′)接近接觸，真空套(2405)的上端與壓模架(4)的下端面接觸，形成的光刻腔室接通真空時，真空套(2405)自動與壓模架(4)的下端面貼緊，使光刻腔室形成局部真空，掩模(5′)和硅片(6′)之間的空氣立即被抽走。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外光照微納圖形氣壓壓印和光刻兩用復(fù)制裝置，其特征在于所述的控制系統(tǒng)(9)包括計算機微處理器(901)、XY壓模移動臺控制系統(tǒng)(902)、恒光強燈源控制與電磁閥控制系統(tǒng)(903)及A/D轉(zhuǎn)換電路(904)、總線接口(905)、XY位置傳感器(906)、XY驅(qū)動電機(907)、光強探測器(908)、HG燈(909)、快門氣缸電磁閥(910)、真空電磁閥(911)和氣壓電磁閥(912)，在計算機微處理器(901)中預(yù)置的壓印或光刻控制信息，經(jīng)總線接口電路(905)送入XY壓模移動臺控制系統(tǒng)(902)，XY壓模移動臺控制系統(tǒng)(902)采集XY位置傳感器(906)的XY位置數(shù)據(jù)，并根據(jù)要求驅(qū)動XY驅(qū)動電機(907)移動到達(dá)目標(biāo)位置，同時將上述的數(shù)據(jù)通過總線接口電路(905)返回計算機微處理器(901)，進行移動閉環(huán)控制；光強探測(908)采集光強信息進行A/D轉(zhuǎn)換(904)后經(jīng)過總線接口電路(905)送至計算機微處理器(901)中，由恒光強燈源控制與電磁閥驅(qū)動控制系統(tǒng)(903)對HG燈(909)進行恒光強控制，保持HG燈(909)光強恒定，在計算機微處理器(901)中預(yù)置的壓印和曝光參數(shù)，經(jīng)總線接口電路(905)，由恒光強燈源控制與電磁閥驅(qū)動控制系統(tǒng)(903)對快門氣缸電磁閥(910)的開啟和關(guān)閉進行控制，以及根據(jù)壓印或光刻的動作進行真空電磁閥(911)和氣壓電磁閥(912)的開啟和關(guān)閉控制，完成微納圖形的壓印和光刻控制。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外光照微納圖形氣壓壓印和光刻兩用復(fù)制裝置，其特征在于所述的控制系統(tǒng)(9)的控制方式分為兩種氣壓壓印方式和三種光刻方式，使用時可分別選擇以下之一第一種壓印方式1適用于在壓模架(4)上的花樣鏡(15)或壓鏡(15’)吸附厚度大于2.5mm的厚石英壓?；蚴⒒?；承片臺(24)對應(yīng)吸附厚度為0.2-1mm的薄石英或薄硅片的基片，或者對應(yīng)吸附厚度為0.2-1mm的薄石英或薄硅片的壓模，其流程是首先預(yù)置紫外光照參數(shù)，自動控制移動臺歸零，裝厚石英壓模或石英基片，裝薄石英基片或薄硅片，或薄石英壓模或薄硅片，調(diào)平，對準(zhǔn)鎖緊，在壓印腔抽真空，然后在承片臺通壓力空氣加壓，壓印，打開積分快門，紫外光照固化，固化后關(guān)閉快門，最后在承片臺關(guān)閉壓力空氣并聯(lián)通真空，壓印腔開通大氣，控制電磁閥N開氣缸，氣缸的頂桿凸頭上移頂開壓模架，壓模和基片分離脫模，關(guān)承片臺與花樣鏡的真空，壓印結(jié)束；第二種壓印方式是適用于在壓模架上的花樣鏡或壓鏡吸附厚度0.2-1mm的薄石英壓?；蚴⒒?，承片臺對應(yīng)吸附任意厚度的石英基片和硅片基片或者石英壓模和硅片壓模，其流程是首先預(yù)置紫外光照參數(shù)，控制移動臺歸零，裝薄石英壓?；蚴⒒?，再對應(yīng)裝任意厚度的石英或硅片的基片，或者石英或硅片的壓模，調(diào)平，對準(zhǔn)鎖緊，在壓印腔通真空，然后在承片臺和花樣鏡接通壓力空氣加壓，壓印，打開積分快門，紫外光照固化，關(guān)閉快門，最后在承片臺和花樣鏡關(guān)壓力空氣并通真空，壓印腔開大氣，控制電磁閥N開氣缸，氣缸的頂桿凸頭上移頂開壓模架，壓模和基片分離脫模，關(guān)承片臺與花樣鏡真空，壓印結(jié)束；第一種光刻方式是適用于在花樣鏡或壓鏡吸厚度薄尺寸小掩模進行靜態(tài)掩模與硅片貼緊式靜態(tài)光刻，其流程是手動上片，即含掩模和硅片、調(diào)平、對準(zhǔn)和預(yù)置參數(shù)，上下吹氣使掩模和硅片貼緊，控制系統(tǒng)打開快門曝光，到時間關(guān)閉快門，靜態(tài)光刻結(jié)束；第二種光刻方式是適用于用大尺寸掩模進行靜態(tài)光刻，其流程是在上片、調(diào)平、對準(zhǔn)和預(yù)置參數(shù)后，上下吹氣掩模和硅片貼緊，控制系統(tǒng)打開快門曝光，到時間關(guān)閉快門，靜態(tài)光刻結(jié)束；第三種光刻方式是適用于大尺寸移動掩模曝光光刻，其流程是在手動上片、調(diào)平、對準(zhǔn)、分離間隙和預(yù)置參數(shù)后，在光刻腔通壓力空氣，控制系統(tǒng)令XY移動臺(22)移動，同時打開快門曝光，在工作臺移動中不斷采集移動臺位置信息，判別直移動到終點，關(guān)閉曝光快門，同時停止驅(qū)動工作臺移動，移動曝光結(jié)束。
全文摘要
紫外光照微納圖形氣壓壓印和光刻兩用復(fù)制裝置，包括主機大基板、壓模移動臺系統(tǒng)、均勻照明系統(tǒng)、壓模架、壓模、基片、對準(zhǔn)系統(tǒng)、基片升降系統(tǒng)、承片調(diào)平臺系統(tǒng)、花樣鏡、壓鏡和控制系統(tǒng)，在主機大基板上固定有壓模移動臺系統(tǒng)和在其內(nèi)部的承片調(diào)平臺系統(tǒng)，XY壓模移動臺上支撐有壓模架和花樣鏡或壓鏡，吸附著壓模或掩模，基片或硅片被吸附于承片調(diào)平臺系統(tǒng)上，均勻照明系統(tǒng)位于壓模的上方，對準(zhǔn)系統(tǒng)連接在均勻照明系統(tǒng)的一側(cè)，工作臺系統(tǒng)和均勻照明系統(tǒng)的探測輸出信號送至控制系統(tǒng)進行處理，用于控制。本發(fā)明具有微納圖形氣壓壓印和光刻兩方面的功能，且操作使用方便。
文檔編號H01L21/02GK101063810SQ20071009970
公開日2007年10月31日 申請日期2007年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月29日
發(fā)明者陳旭南, 羅先剛, 胡承剛 申請人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所