RU183906U1 - Устройство для формирования планарной микроструктуры с рельефной поверхностью из фотоотверждаемой полимерной композиции методом контактного копирования - Google Patents
Устройство для формирования планарной микроструктуры с рельефной поверхностью из фотоотверждаемой полимерной композиции методом контактного копирования Download PDFInfo
- Publication number
- RU183906U1 RU183906U1 RU2018110328U RU2018110328U RU183906U1 RU 183906 U1 RU183906 U1 RU 183906U1 RU 2018110328 U RU2018110328 U RU 2018110328U RU 2018110328 U RU2018110328 U RU 2018110328U RU 183906 U1 RU183906 U1 RU 183906U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- base
- clamp plate
- press clamp
- polymer composition
- relief
- Prior art date
Links
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 26
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- IJOOHPMOJXWVHK-UHFFFAOYSA-N chlorotrimethylsilane Chemical compound C[Si](C)(C)Cl IJOOHPMOJXWVHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000001127 nanoimprint lithography Methods 0.000 description 2
- URDOJQUSEUXVRP-UHFFFAOYSA-N 3-triethoxysilylpropyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCOC(=O)C(C)=C URDOJQUSEUXVRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- LIKFHECYJZWXFJ-UHFFFAOYSA-N dimethyldichlorosilane Chemical compound C[Si](C)(Cl)Cl LIKFHECYJZWXFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- XTUSEBKMEQERQV-UHFFFAOYSA-N propan-2-ol;hydrate Chemical compound O.CC(C)O XTUSEBKMEQERQV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 229920000260 silastic Polymers 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 239000005051 trimethylchlorosilane Substances 0.000 description 1
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области получения полимерных микроэлементов методом контактного копирования и может быть использована для повышения качества изготовления планарных микроструктур, в том числе, и многослойных планарных систем, с рельефной поверхностью из фотоотверждаемых полимеров. Установка для формирования планарной микроструктуры с рельефной поверхностью из фотоотверждаемой полимерной композиции включает основание, на котором расположена подложка с нанесенным фотополимеризуемым составом фотоотверждаемой полимерной композиции, верхнюю плиту пресс-прижима, установленную в закрепленной на основании направляющей втулке и снабженную приводом вертикального перемещения параллельно основанию, на которой закреплена матрица-штамп с формообразующей поверхностью в виде «зеркальной» копии формируемого рельефа микроструктуры, и УФ-источник света, расположенный над верхней плитой пресс-прижима, причем плита пресс-прижима и матрица-штамп выполнены из оптически прозрачного материала. При этом привод вертикального перемещения плиты пресс-прижима выполнен в виде трех равномерно расположенных на основании компактных моторизованных приводов с шаговым двигателем, на выдвижных штоках которых установлена плита пресс-прижима. Технический результат заключается в создании конструктивно простого устройства для точного механического формирования микроструктуры. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Полезная модель относится к области получения полимерных микроэлементов методом контактного копирования (наноимпринтинга) и может быть использована для повышения качества изготовления планарных микроструктур, в том числе, и многослойных планарных систем, с рельефной поверхностью из фотоотверждаемых полимеров.
Из уровня техники известно формирования планарных микроструктур методом контактного копирования (наноимпринта) из фотоотверждаемой полимерной композиции, которую наносят на подложку и прижимают штампом с последующей фотополимеризацией полимера под действием света - облучения ультрафиолетовым УФ - излучением (Otto М., Bender М. Reproducibility and homogeneity in step and repeat UV-nanoimprint lithography // Microelectronic Engineering. 2004. N 73-74. P. 152-156; Фокина М.И., Денисюк И.Ю., Бурункова Ю.Э. Полимеры в интегральной оптике - физика, технология и применение. Учебное пособие. С-Петербург, СПб ГИТМО (ТУ), 2007, с 80-89; Арефьева Н.Н., Денисюк И.Ю. Применение наноимпринт-литографии для получения нано- и микроэлементов фотоники // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. №3(53), 2010). Основной недостаток известного решения заключается в том, что технологические операции, необходимые для формирования отвержденной микроструктуры с требуемой конфигурацией производят вручную, что не обеспечивает высокой точности изготовления планарных микроэлементов.
Технический результат, на получение которого направлена полезная модель, заключается в создании конструктивно простого устройства для точного механического формирования планарной микроструктуры с заданной рельефной поверхностью из фотоотверждаемой полимерной композиции.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что устройство для формирования планарной микроструктуры с рельефной поверхностью из фотоотверждаемой полимерной композиции путем контактного копирования рельефа матрицы в процессе фотополимеризации, согласно полезной модели, включает основание, на котором расположена подложка с нанесенным фотополимеризуемым составом фотоотверждаемой полимерной композиции, верхнюю плиту пресс-прижима, установленную в закрепленной на основании направляющей втулке и снабженную приводом вертикального перемещения параллельно основанию, на которой закреплена матрица-штамп с формообразующей поверхностью в виде „зеркальной" копии формируемого рельефа микроструктуры, и источник света, расположенный над верхней плитой пресс-прижима, при этом верхняя плита пресс-прижима и матрица-штамп выполнены из оптически прозрачного материала.
Предпочтительно, привод вертикального перемещения плиты пресс-прижима выполнен в виде трех равномерно расположенных на основании компактных моторизованных приводов с шаговым двигателем, на выдвижных штоках которых установлена плита пресс-прижима.
Кроме того, устройство может быть снабжено дополнительным механическим прессом, давящий шток которого воздействует - передает осевое усилие на плиту пресс-прижима.
Плита пресс-прижима, предпочтительно, выполнена с цилиндрической боковой поверхностью и в плане имеет овалообразную форму, а направляющая втулка выполнена в виде закрепленного на основании цилиндрического стакана, внутренняя боковая поверхность которого выполнена сопряженной с боковой поверхностью плиты пресс-прижима.
Кроме того, основание снабжено вакуумным прижимом для закрепления-фиксирования подложки.
Предпочтительно, рабочая поверхность матрицы-штампа выполнена с антиадгезионным покрытием по отношению к материалу фотоотверждаемой полимерной композиции.
Предпочтительно, что источник света выполнен в виде источника ультрафиолетового излучения.
Заявленная конструкция устройства, включающая плиту пресс-прижима, установленную в направляющей втулке параллельно основанию и снабженную приводом вертикального перемещения, на которой закреплена матрица-штамп с формообразующей поверхностью в виде „зеркальной" копии формируемого рельефа микроструктуры, обеспечивает возможность точного многократного, в том числе, и многослойного, формирования (копирования) планарной нано-микроструктуры с рельефной поверхностью из фотоотверждаемой полимерной композиции за счет автоматизированного прецизионного позиционирование плиты пресс-прижима с матрицей-штампом в вертикальном направлении относительно основания и, соответственно, параллельно подложки посредством привода, который, предпочтительно, выполнен в виде трех равномерно расположенных компактных моторизованных микроприводов с шаговым двигателем, подключенных к автоматизированной системе управления. Наличие дополнительного пресса, например винтового, давящий шток которого воздействует - передает осевое усилие на верхнюю плиту пресс-прижима, обеспечивает дополнительное к весу плиты пресс-прижима усилие продавливания фотополимеризуемой полимерной композиции и надежное заполнение объема, определяемого рельефом поверхности матрицы-штампа, что повышает точность воспроизведения - формирования заданной планарной микроструктуры.
При этом заявленное устройство расширяет арсенал технических средств, предназначенных для автоматизированного формирования планарной микроструктуры с рельефной поверхностью из фотоотверждаемой полимерной композиции.
На чертеже схематично представлен общий вид заявленного устройства для формирования планарной микроструктуры с рельефной поверхностью.
Устройство для формирования планарной микроструктуры с рельефной поверхностью из фотоотверждаемой полимерной композиции путем контактного копирования рельефа матрицы в процессе фотополимеризации включает горизонтальное основание 1, на котором посредством вакуумного прижима 2 закрепляют-фиксируют подложку 3 (например, из плавленого кварца или стекла К8), верхнюю оптически прозрачную плиту 4 пресс-прижима (например, из стекла К8), которая установлена с возможностью вертикального перемещения в закрепленной на основании 1 направляющей втулке 5 и свободно оперта (или шарнирно закреплена) на выдвижные штоки 6 (при этом концы штоков 6 вставлены в лунки, выполненные в плите 4 пресс-прижима) трех компактных моторизованных приводов 7 с шаговым двигателем (например, моторизованных приводов 8СМА28-10 фирмы Standa), образующих единый привод вертикального перемещения, которые равномерно закреплены на основании 1. На верхней плите 4 пресс-прижима закрепляют гибкую оптически прозрачную силоксановую матрицу-штамп 8 с формообразующей поверхностью в виде „зеркальной" копии оригинала с формируемым рельефом микроструктуры, выполненную, например, из «Силастика Т-4», представляющего собой вязкую текучую прозрачную композицию на основе силиконового каучука, способную переходить в резиноподобное состояние после смешивания с отвердителем при комнатной температуре. Над верхней плитой 4 пресс-прижима, расположен источник света 9, предпочтительно, в виде источника ультрафиолетового УФ -излучения.
При этом верхняя плита 4 пресс-прижима, предпочтительно, выполнена с цилиндрической боковой поверхностью и в плане имеет овалообразную форму, а направляющая втулка 5 выполнена в виде закрепленного на основании 1 цилиндрического стакана, внутренняя боковая поверхность которого выполнена сопряженной с овалообразной боковой поверхностью плиты 4 пресс-прижима.
Предпочтительно, рабочая поверхность гибкой матрицы-штампа 8 может быть выполнена с антиадгезионным покрытием по отношению к материалу фотоотверждаемой полимерной композиции (на чертеже не показано).
Кроме того, на основании 1 может быть установлен дополнительный, например, механический пресс 10, давящий шток которого воздействует - передает осевое усилие на плиту пресс-прижима.
Автоматизированное плоскопараллельное позиционирование
формообразующей поверхности матрицы-штампа 8 при перемещении в вертикальном направлении относительно горизонтального основания 1 и подложки 3 обеспечивает программный блок управления, например, на основе компьютера, (на чертеже не показано), к которому подключены контроллеры шаговых двигателей моторизованных приводов 7.
Заявленное устройство для формирования планарной микроструктуры с рельефной поверхностью работает следующим образом.
Рабочую поверхность подложки 3 покрывают адгезионным слоем на основе 0,1% (вес.) водно-изопропанольного (50/50) раствора метакрилоилоксипропилтриэтоксисилана толщиной не более 250 нм, помещают подложку 3 на вакуумный прижим 2 горизонтального основания 1, включают вакуумный насос 11 и надежно фиксируют подложку 3 на горизонтальном основании 1. Формообразующую поверхность оптически прозрачной силоксановой матрицы-штампа 8 обрабатывают антиадгезионным составом на основе паров смеси диметилдихлорсилана и триметилхлорсилана с последующей гидролизацией в парах воды. На подложку 3 помещают 25÷33 мкл предварительно приготовленной фотоотверждаемой полимерной композиции на основе полимеризующегося компонента олигокарбонатметакрилата Д-1 (97% вес.) и фотоинициатора 2,2-диметокси-2-ацетофенона (3% вес.).
С помощью программного блока управления, к которому подключены контроллеры шаговых двигателей моторизованных приводов 7, производят автоматизированное плоскопараллельное перемещении - опускание плиты 4 пресс-прижима с матрицей-штампом 8, установленной на выдвижных штоках 6 трех компактных моторизованных приводов 7, в вертикальном направлении относительно горизонтального основания 1 до заданного расстояния между подложкой 3 и формообразующей поверхностью матрицы-штампа 8, равного, например, 50 мкм. При этом жидкая фотополимерная композиция прижимается матрицей-штампом 8, полимер растекается, заполняя объем, определяемый рельефом формообразующей поверхности матрицы-штампа 8. Для лучшего затекания полимера в мелкие элементы структуры формообразующей поверхности плиту 4 пресс-прижима с матрицей-штампом 8 можно дополнительно прижать с помощью механического пресса 10.
Включают источник света 9 и воздействуют ультрафиолетовым УФ-излучением на фотоотверждаемую полимерную композицию через оптически прозрачные верхнюю плиту 4 пресс-прижима и матрицу-штамп 8, предпочтительно, в течение 30 минут, инициируя процесс фотополимеризации до полного распада фотоинициатора. При этом рельеф формообразующей поверхности матрицы-штампа 8 переносится на подложку 3. После выключения источника света 9 с помощью программного блока управления, воздействуя на шаговые двигатели моторизованных приводов 7, производят подъем плиты 4 пресс-прижима с матрицей-штампом 8, при этом формообразующая поверхность матрицы-штампа 8 с антиадгезионным покрытием легко отделяется от подложки 3 с нанесенным рельефным полимерным слоем. Выключают вакуумный насос 11 вакуумного прижима 2 и снимают подложку 3 с приготовленной планарной микроструктурой с основания 1.
Claims (6)
1. Установка для формирования планарной микроструктуры с рельефной поверхностью из фотоотверждаемой полимерной композиции путем контактного копирования рельефа матрицы, включающая основание, на котором расположена подложка с нанесенным фотополимеризуемым составом фотоотверждаемой полимерной композиции, верхнюю плиту пресс-прижима, установленную в закрепленной на основании направляющей втулке и снабженную приводом вертикального перемещения параллельно основанию, на которой закреплена матрица-штамп с формообразующей поверхностью в виде "зеркальной" копии формируемого рельефа микроструктуры, и источник света, расположенный над верхней плитой пресс-прижима, при этом плита пресс-прижима и матрица-штамп выполнены из оптически прозрачного материала, отличающаяся тем, что привод вертикального перемещения плиты пресс-прижима выполнен в виде трех равномерно расположенных на основании компактных моторизованных приводов с шаговым двигателем, на выдвижных штоках которых установлена плита пресс-прижима.
2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что на основании закреплен дополнительный механический пресс-прижим, давящий шток которого воздействует - передает осевое усилие на плиту пресс-прижима.
3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что плита пресс-прижима выполнена с цилиндрической боковой поверхностью и в плане имеет овалообразную форму, а направляющая втулка выполнена в виде закрепленного на основании цилиндрического стакана, внутренняя боковая поверхность которого выполнена сопряженной с боковой поверхностью плиты пресс-прижима.
4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что основание снабжено вакуумным прижимом для закрепления-фиксирования подложки.
5. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что рабочая поверхность матрицы-штампа выполнена с антиадгезионным покрытием по отношению к материалу фотоотверждаемой полимерной композиции.
6. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что источник света выполнен в виде источника ультрафиолетового излучения.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018110328U RU183906U1 (ru) | 2018-03-23 | 2018-03-23 | Устройство для формирования планарной микроструктуры с рельефной поверхностью из фотоотверждаемой полимерной композиции методом контактного копирования |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018110328U RU183906U1 (ru) | 2018-03-23 | 2018-03-23 | Устройство для формирования планарной микроструктуры с рельефной поверхностью из фотоотверждаемой полимерной композиции методом контактного копирования |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU183906U1 true RU183906U1 (ru) | 2018-10-08 |
Family
ID=63794072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018110328U RU183906U1 (ru) | 2018-03-23 | 2018-03-23 | Устройство для формирования планарной микроструктуры с рельефной поверхностью из фотоотверждаемой полимерной композиции методом контактного копирования |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU183906U1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5597613A (en) * | 1994-12-30 | 1997-01-28 | Honeywell Inc. | Scale-up process for replicating large area diffractive optical elements |
| RU2119430C1 (ru) * | 1995-12-26 | 1998-09-27 | Ижевский государственный технический университет | Стереолитографическая установка |
| US6190838B1 (en) * | 1998-04-06 | 2001-02-20 | Imation Corp. | Process for making multiple data storage disk stampers from one master |
| US20060279025A1 (en) * | 2005-06-10 | 2006-12-14 | Babak Heidari | Pattern replication with intermediate stamp |
-
2018
- 2018-03-23 RU RU2018110328U patent/RU183906U1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5597613A (en) * | 1994-12-30 | 1997-01-28 | Honeywell Inc. | Scale-up process for replicating large area diffractive optical elements |
| RU2119430C1 (ru) * | 1995-12-26 | 1998-09-27 | Ижевский государственный технический университет | Стереолитографическая установка |
| US6190838B1 (en) * | 1998-04-06 | 2001-02-20 | Imation Corp. | Process for making multiple data storage disk stampers from one master |
| US20060279025A1 (en) * | 2005-06-10 | 2006-12-14 | Babak Heidari | Pattern replication with intermediate stamp |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7972553B2 (en) | Method for imprint lithography at constant temperature | |
| US7704425B2 (en) | Pattern replication with intermediate stamp | |
| Dendukuri et al. | Modeling of oxygen-inhibited free radical photopolymerization in a PDMS microfluidic device | |
| KR101358255B1 (ko) | 광경화 타입 소수성 몰드 및 그 제조방법 | |
| US8147235B2 (en) | Device and method for large area lithography | |
| JP4879511B2 (ja) | リソグラフィのための装置および方法 | |
| JP2008542081A5 (ru) | ||
| CN108761600A (zh) | 一种预应力辅助纳米压印制作高密度衍射光栅的方法 | |
| JP2005534063A (ja) | ３ｄ光重合デバイスの製造 | |
| RU183906U1 (ru) | Устройство для формирования планарной микроструктуры с рельефной поверхностью из фотоотверждаемой полимерной композиции методом контактного копирования | |
| CN100594137C (zh) | 图案形成方法和图案形成装置 | |
| JP2023107840A (ja) | スタンプの製造方法 | |
| JP7333676B2 (ja) | マイクロナノ構造の製造方法 | |
| RU187667U1 (ru) | Устройство для формирования планарной микроструктуры с рельефной поверхностью из термоотверждаемой полимерной композиции методом контактного копирования | |
| JP7419516B2 (ja) | マイクロパターンおよび／またはナノパターンをエンボス加工する装置および方法 | |
| CN109656097B (zh) | 纳米压印装置及纳米压印方法 | |
| KR20230131108A (ko) | 고점성 물질을 이용한 미세패턴 제조방법 및 이를 위한 미세패턴 제조장치 | |
| Chen et al. | Design of a Vacuum-Assisted Soft UV-Imprint System for Micro-Nano Structures Patterning on Nonplanar Surfaces | |
| KR100699270B1 (ko) | 패턴형성장치 | |
| CN102053489B (zh) | 基于硫醇-烯的连续浮雕微光学元件高精度紫外压印方法 |