CN109656097B - 纳米压印装置及纳米压印方法 - Google Patents

Abstract

一种纳米压印装置及纳米压印方法，用于将纳米压印组件中模板上的纳米图案印制于纳米压印组件的基片上，纳米压印装置包括密封工作室，所述密封工作室上开设有吸气孔及进气孔；真空泵，所述真空泵通过吸气孔与密封工作室相连通；柔性透明覆盖膜，所述柔性透明覆盖膜盖设于所述纳米压印组件上，并跨过所述纳米压印组件的边缘后与所述密封工作室的底板接触，使所述柔性透明覆盖膜与所述密封工作室的底板之间形成一容置所述纳米压印组件的容置腔。该纳米压印装置无需使用高压气体和额外的加压装置，结构简单，操作简便。

Description

纳米压印装置及纳米压印方法

技术领域

本发明涉及机械领域，尤其是一种纳米压印装置及纳米压印方法。

背景技术

纳米压印是一种不同于传统光刻技术的全新图形转移技术，其能够把纳米图形从模板“复制”到基片上，具有产量高、成本低和工艺简单的优点。其制作过程为：在模板上形成有纳米尺度的微结构，在基片上涂有可流动的纳米压印胶，将模板与基片叠在一起，通过压力使基片上的纳米压印胶进入模板的纳米结构内，再通过加热或紫外曝光的方法使纳米压印胶固化成型，就可以使模板上的微结构“复制”到基片上。紫外纳米压印通常在紫外纳米压印设备中完成，这类设备包括对准系统、真空系统、驱动系统、紫外曝光系统及控制系统等。这些设备结构复杂、售价昂贵，不利于纳米压印技术的广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米压印装置及纳米压印方法，该纳米压印装置无需使用高压气体和额外的加压装置，结构简单，操作简便。

本发明提供一种纳米压印装置，用于将纳米压印组件中模板上的纳米图案印制于纳米压印组件的基片上，包括

密封工作室，所述密封工作室上开设有吸气孔及进气孔；

真空泵，所述真空泵通过吸气孔与密封工作室相连通；

柔性透明覆盖膜，所述柔性透明覆盖膜盖设于所述纳米压印组件上，并跨过所述纳米压印组件的边缘后与所述密封工作室的底板接触，使所述柔性透明覆盖膜与所述密封工作室的底板之间形成一容置所述纳米压印组件的容置腔。

进一步地，密封工作室的底板为弹性底板，所述柔性透明覆盖膜盖设于所述纳米压印组件上，并跨过所述纳米压印组件的边缘后与所述弹性底板相接触。

进一步地，所述柔性透明覆盖膜及所述弹性底板均为硅胶片。

进一步地，还包括固化装置，用于为所述纳米压印装置提供固化条件。

进一步地，所述固化装置包括紫外线光源，所述紫外线光源设置于所述密封工作室的上方，所述密封工作室的顶部为透明盖板。

进一步地，所述纳米压印组件中的基片及模板的其中任一设置于所述纳米压印组件朝向所述紫外线光源所在的一侧，所述纳米压印组件中朝向所述紫外线光源所在一侧的所述基片或所述模板呈透明状。

进一步地，所述固化装置为加热装置，所述加热装置设置于所述密封工作室的底部。

本发明还提供了一种纳米压印方法，包括如下步骤：

提供一模板及一基片，在所述模板上设置有预先成型的纳米压印结构，在所述基片上涂布有纳米压印层；

将所述基片与所述模板叠设于一起，并使所述纳米压印层与所述纳米压印结构接触，以形成纳米压印组件；

将所述纳米压印组件放置于一密封工作室内；

提供一柔性透明覆盖膜，将所述柔性透明覆盖膜盖设于所述纳米压印组件上，所述柔性透明覆盖膜跨过所述纳米压印组件的边缘后与所述密封工作室的底板接触，使所述柔性透明覆盖膜与所述密封工作室的底板之间形成一容置所述纳米压印组件的容置腔；

降低所述密封工作室内的气压，使所述容置腔内的气压大于所述密封工作室内的气压，但小于大气压小于初始状态下密封工作室内的气压；

增加所述密封工作室内的气压，使所述密封工作室内的气压大于所述容置腔内的气压。

进一步地，在降低所述密封工作室内的气压的步骤中，使所述密封工作室内的气压降低至5Pa至100Pa。

进一步地，在增加所述密封工作室内的气压的步骤中，使所述密封工作室的内部与外部连通。

进一步地，还包括以下步骤：使所述纳米压印层固化。

进一步地，通过紫外线照射和/或加热的方法对所述纳米压印组件进行固化。

综上所述，通过将柔性透明覆盖膜盖设于纳米压印组件上，并跨过纳米压印组件的边缘后与密封工作室的底板接触，使柔性透明覆盖膜与密封工作室的底板之间形成一容置纳米压印组件的容置腔。所述纳米压印装置及纳米压印方法无需再向密封工作室内施加高压气体，也无需再增加额外的加压装置，即可完成压印的过程，因此，该纳米压印装置无需使用高压气体和额外的加压装置，结构简单，操作简便。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明实施例提供的纳米压印装置的结构示意图。

图2为图1中纳米压印组件的结构示意图。

图3为图1中基片的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如下。

本发明的目的在于提供一种纳米压印装置及纳米压印方法，该纳米压印装置无需使用高压气体和额外的加压装置，结构简单，操作简便。

图1为本发明实施例提供的纳米压印装置的结构示意图，图2为图1中纳米压印组件的结构示意图，图3为图1中基片的结构示意图。如图1至图3所示，本发明实施例提供的纳米压印装置用于将纳米压印组件20中模板21上的纳米图案印制于纳米压印组件20的基片22上，包括密封工作室10、柔性透明覆盖膜40、真空泵60及固化装置50。密封工作室10上开设有吸气孔11及进气孔12，吸气孔11通过导管31与真空泵60相连通，柔性透明覆盖膜40盖设于纳米压印组件20上，并跨过纳米压印组件20的边缘后与密封工作室10的底板13接触，使柔性透明覆盖膜40与密封工作室10的底板13之间形成一容置纳米压印组件20的容置腔14，固化装置50为纳米压印组件20提供固化条件。

在本实施例中，纳米压印组件20包括基片22及模板21，在模板21上形成有预先成型的纳米压印结构211，在基片22上旋涂有纳米压印层221，在组装时，将基片22与模板21叠设于一起，并使纳米压印层221与纳米压印结构211相对设置。通过将柔性透明覆盖膜40盖设于纳米压印组件20上，并跨过纳米压印组件20的边缘后与密封工作室10的底板13接触，使柔性透明覆盖膜40与密封工作室10的底板13之间形成一容置纳米压印组件20的容置腔14。

在进行纳米压印时，首先通过真空泵60对密封工作室10进行抽真空处理，使得密封工作室10内的气压降低，由于密封工作室10内的气压较低，且柔性透明覆盖膜40与底板13仅为接触，因此，容置腔14内的气体会在气压的作用下溢出到密封工作室10内，使得容置腔14内的气压变小，此时气压大小的关系为：大气压>容置腔14内的气压>密封工作室10内的气压。然后，关闭吸气孔11，打开进气孔12的阀门，密封工作室10内的气压升高到与大气压相等，由于此时容置腔14内的气压较低，外界大气压会压迫柔性透明覆盖膜40，外界的空气不会进入容置腔14内，因此，柔性透明覆盖膜40会给纳米压印组件20压力，继而使得纳米压印组件20中模板21上的纳米压印结构211印制到基片22上，在基片22上形成纳米压印图案。

在本发明中，由于柔性透明覆盖膜40的设置，可以利用柔性透明覆盖膜40的性质，在抽真空时，容置腔14内的气压减小，而在密封工作室10内气压增高时，容置腔14内的气压又不会发生变化，容置腔14的内外就会形成一气压差，该气压差就会通过柔性透明覆盖膜40向纳米压印组件20施加作用力，继而完成压印。

在上述过程中，无需再向密封工作室10内施加高压气体，也无需再增加额外的加压装置，即可完成压印的过程，因此，该纳米压印装置无需使用高压气体和额外的加压装置，结构简单，操作简便。

进一步地，在本实施例中，密封工作室10的底板13可以为弹性底板13，柔性透明覆盖膜40盖设于纳米压印组件20上，并跨过纳米压印组件20的边缘后与弹性底板13相接触，通过弹性底板13的设置，可以使得密封工作室10内的气压在降低时，容置腔14的气体更容易从容置腔14溢出，以及在密封工作室10内的气压增高时，更易隔绝外界气体进入容置腔14内。

在本实施例中，柔性透明覆盖膜40及弹性底板13优选为同种材质，均可以为硅胶片。

进一步地，为了控制密封工作室10内的气压，纳米压印装置还包括压力表32，在抽真空阶段，利用真空泵60将密封工作室10内的气压抽至5Pa至100Pa，以便于使容置腔14内的气压与大气压之间形成气压差。

进一步地，在吸气孔11与进气孔12上分别设置有吸气阀门111及进气阀门121，以对进气及吸气进行控制。

在进行纳米压印时，可以通过多种方法对纳米压印胶上的纳米压印结构211进行固化，在本实施例中，固化装置50包括紫外线光源51，通过紫外线的照射使得纳米压印层221上的纳米压印结构211固化。紫外线光源51设置于密封工作室10的上方，为了便于紫外线光源51的设置，在本实施例中，密封工作室10的顶部可以为透明盖板15，以便于紫外线的射入，优选地，透明盖板15为石英玻璃的盖板。

在本实施例中，纳米压印组件20的基片22及模板21的安放位置不限，也即在纳米压印组件20中，基片22可以设置于纳米压印组件20朝向紫外线光源的一侧，同样地模板21也可以设置于纳米压印组件20朝向紫外线光源的一侧，但不论基片22及模板21哪个设置于纳米压印组件20朝向紫外线光源的一侧，为了不对紫外线进行遮挡，其需要为透明的基片22或模板21。基片22和/或模板21可以为透明的石英片、玻璃片或塑料片等，远离紫外线光源一侧的基片22或模板21也可以为非透明的硅片。

在另一实施例中，固化装置50包括加热装置52，通过加热将纳米压印层221上的纳米压印组件20进行固化。优选地，加热装置52设置于密封工作室10的底部，以便于热量的传导。

综上所述，通过将柔性透明覆盖膜40盖设于纳米压印组件20上，并跨过纳米压印组件20的边缘后与密封工作室10的底板13接触，使柔性透明覆盖膜40与密封工作室10的底板13之间形成一容置纳米压印组件20的容置腔14。无需再向密封工作室10内施加高压气体，也无需再增加额外的加压装置，即可完成压印的过程，因此，该纳米压印装置无需使用高压气体和额外的加压装置，结构简单，操作简便。

本发明还提供了一种纳米压印方法，该方法包括如下步骤：

提供一模板21及一基片22，在模板21上设置有预先成型的纳米压印结构211，在基片22上涂布有纳米压印层221；

将基片22与模板21叠设于一起，并使纳米压印层221与纳米压印结构211接触，以形成纳米压印组件20；

将纳米压印组件20放置于一密封工作室10内；

提供一柔性透明覆盖膜40，将柔性透明覆盖膜40盖设于纳米压印组件20上，并跨过纳米压印组件20的边缘后与密封工作室10的底板13接触，使柔性透明覆盖膜40与密封工作室10的底板13之间形成一容置纳米压印组件20的容置腔14；

降低密封工作室10内的气压，使容置腔14内的气压小于初始状态下密封工作室10内的气压；

增加密封工作室10内的气压，使密封工作室10内的气压大于容置腔14内的气压，也即未降低气压前的密封工作室10内的气压；

使纳米压印层221固化。

在本实施例中，通过在纳米压印组件20上覆盖一柔性透明覆盖膜40，并使该覆盖膜跨过纳米压印组件20的边缘后与密封工作室10的底板13接触，使柔性透明覆盖膜40与密封工作室10的底板13之间形成一容置纳米压印组件20的容置腔14；先通过真空泵60降低密封工作室10内的气压，使容置腔14内的气体溢出，继而使容置腔14内的气压小于未降低气压前的密封工作室10内的气压；然后使密封工作室10内的气压升高，使密封工作室10内的气压大于容置腔14内的气压，柔性透明覆盖膜40能够传导密封工作室10内气体的压力，继而对纳米压印组件20施加作用力，纳米压印结构211即可在纳米压印层221上形成纳米压印图案。

进一步地，在降低密封工作室10内的气压的步骤中，可以通过真空泵60将密封工作室10内的气压抽至5Pa至100Pa。

进一步地，在增加密封工作室10内的气压的步骤中，使密封工作室10的内部与外部连通，也即，此时密封工作室10内的气压与大气压基本相等。

进一步地，在本实施例中，可以通过紫外线对纳米压印组件20进行固化，和/或通过加热对纳米压印组件20进行固化。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (11)

1.一种纳米压印装置，用于将纳米压印组件中模板上的纳米图案印制于纳米压印组件的基片上，其特征在于：包括

密封工作室，所述密封工作室上开设有吸气孔及进气孔，所述密封工作室的底板为弹性底板；

真空泵，所述真空泵通过吸气孔与密封工作室相连通；

柔性透明覆盖膜，所述柔性透明覆盖膜盖设于所述纳米压印组件上，并跨过所述纳米压印组件的边缘后与所述弹性底板接触，使所述柔性透明覆盖膜与所述弹性底板之间形成一容置所述纳米压印组件的容置腔；

所述吸气孔位于所述容置腔外，所述容置腔的设置，使得在所述真空泵降低所述密封工作室内的气压时，所述容置腔内的气体从所述柔性透明覆盖膜与所述弹性底板接触处溢出到所述密封工作室内，以使所述容置腔内的气压大于所述密封工作室内的气压，且小于大气压；

在打开所述进气孔后，所述密封工作室内的气压升高至与大气压相等，外界大气压会压迫所述柔性透明覆盖膜，使外界空气不会进入所述容置腔，所述柔性透明覆盖膜给所述纳米压印组件压力，使得所述纳米压印组件中的模板上的纳米压印结构印制到所述基片上。

2.根据权利要求1所述的纳米压印装置，其特征在于：所述柔性透明覆盖膜及所述弹性底板均为硅胶片。

3.根据权利要求1所述的纳米压印装置，其特征在于：还包括固化装置，用于为所述纳米压印装置提供固化条件。

4.根据权利要求3所述的纳米压印装置，其特征在于：所述固化装置包括紫外线光源，所述紫外线光源设置于所述密封工作室的上方，所述密封工作室的顶部为透明盖板。

5.根据权利要求4所述的纳米压印装置，其特征在于：所述纳米压印组件中的基片及模板的其中任一设置于所述纳米压印组件朝向所述紫外线光源所在的一侧，所述纳米压印组件中朝向所述紫外线光源所在一侧的所述基片或所述模板呈透明状。

6.根据权利要求3所述的纳米压印装置，其特征在于：所述固化装置为加热装置，所述加热装置设置于所述密封工作室的底部。

7.一种纳米压印方法，其特征在于：包括如下步骤：

提供一模板及一基片，在所述模板上设置有预先成型的纳米压印结构，在所述基片上涂布有纳米压印层；

将所述基片与所述模板叠设于一起，并使所述纳米压印层与所述纳米压印结构接触，以形成纳米压印组件；

将所述纳米压印组件放置于一密封工作室内；

提供一柔性透明覆盖膜，将所述柔性透明覆盖膜盖设于所述纳米压印组件上，所述柔性透明覆盖膜跨过所述纳米压印组件的边缘后与所述密封工作室的弹性底板接触，使所述柔性透明覆盖膜与所述密封工作室的弹性底板之间形成一容置所述纳米压印组件的容置腔；

通过设置于所述容置腔外的吸气孔降低所述密封工作室内的气压，所述容置腔内的气体从所述柔性透明覆盖膜与所述密封工作室的弹性底板接触处溢出到所述密封工作室内，使所述容置腔内的气压小于初始状态下所述密封工作室内的气压；

增加所述密封工作室内的气压，使所述密封工作室内的气压升高至与大气压相等，外界大气压会压迫所述柔性透明覆盖膜，使外界空气不会进入所述容置腔，所述柔性透明覆盖膜给所述纳米压印组件压力，使得所述纳米压印组件中的模板上的纳米压印结构印制到所述基片上。

8.根据权利要求7所述的纳米压印方法，其特征在于：在降低所述密封工作室内的气压的步骤中，使所述密封工作室内的气压降低至5Pa至100Pa。

9.根据权利要求7所述的纳米压印方法，其特征在于：在增加所述密封工作室内的气压的步骤中，使所述密封工作室的内部与外部连通。

10.根据权利要求7所述的纳米压印方法，其特征在于，还包括以下步骤：使所述纳米压印层固化。

11.根据权利要求10所述的纳米压印方法，其特征在于：通过紫外线照射和/或加热的方法对所述纳米压印组件进行固化。