[发明专利]大尺寸晶圆级纳米图形化蓝宝石衬底压印装置及方法

权利要求书

1.一种大尺寸晶圆级纳米图形化蓝宝石衬底压印装置，其特征 是，它包括：承载蓝宝石衬底的在x-y方向运动的工作台，在工作台 上设有涂铺了抗蚀剂的蓝宝石衬底，在蓝宝石衬底上方设有沿z轴纵 向压印用的滚轮型压印模具，滚轮型压印模具与压印机构连接；同时 与滚轮型压印模具相配合的还设有曝光用的紫外光光源。

2.如权利要求1所述的大尺寸晶圆级纳米图形化蓝宝石衬底压印 装置，其特征是，所述工作台设有真空吸盘，蓝宝石衬底通过真空吸 盘附着在工作台上；滚轮型压印模具与压印机构采用弹性浮动连接结 构。

3.如权利要求1所述的大尺寸晶圆级纳米图形化蓝宝石衬底压印 装置，其特征是，所述紫外光光源置于滚轮型压印模具已经完成压印 结构的一侧，垂直于蓝宝石衬底的正上方。

4.如权利要求1所述的大尺寸晶圆级纳米图形化蓝宝石衬底压印 装置，其特征是，所述滚轮型压印模具为圆柱滚轮型结构，特征图形 位于圆柱滚轮的外表面，材料为金属镍、铜、Cr、PDMS、PET、钢 中的一种。

5.如权利要求1所述的大尺寸晶圆级纳米图形化蓝宝石衬底压印 装置，其特征是，所述滚轮型压印模具与工作台在压印过程中，运动 方向保持一致，并且工作台的运动速度v与滚轮型压印模具的转速n 保持如下关系：n＝1000v/πd；其中d为滚轮型压印模具的直径；n、v 和d的单位分别为：r/min；m/min；mm，二者必须保持同步运动。

6.采用权利要求1所述的大尺寸晶圆级纳米图形化蓝宝石衬底压 印装置的压印方法，其特征是，它的步骤为：

(1)预处理过程；

工作台运动到放置蓝宝石衬底的工位，将涂铺有抗蚀剂的整片蓝 宝石衬底置于工作台的真空吸盘之上，通过真空吸盘固定在工作台上； 工作台运动到纳米压印的初始工位，压印机构带动滚轮型压印模具下 降到纳米压印工位；采用超声波雾化工艺在滚轮型压印模具表面涂覆 一层脱模剂；

(2)压印和固化过程；

首先，开启紫外光光源；随后，滚轮型压印模具以转速n做旋转 运动，然后使工作台以速度v做匀速直线运动，两者方向保持一致， 且二者保持以下关系：n＝1000v/πd；工作台以工进的速度完成整片蓝 宝石衬底的图形化；

(3)复位过程；

整片蓝宝石衬底完成图形化后，工作台以快速进给的方式移动到 放置/卸下蓝宝石衬底的工位，取下完成图形化的蓝宝石衬底，同时 放置新的蓝宝石衬底；此外，压印机构带动滚轮型的压印模具复位； 开始下一个工作循环。

7.如权利要求6所述的采用大尺寸晶圆级纳米图形化蓝宝石衬底 压印装置的压印方法，其特征是，所述图形化蓝宝石衬底的制备方 法为：

(1)在蓝宝石衬底之上沉积一层硬的掩模层；

(2)在硬掩模层之上旋涂一层纳米压印用抗蚀剂；

(3)采用滚对平面纳米压印工艺和装置，在整片蓝宝石衬底的 抗蚀剂上制造出纳米特征图形；

(4)去除残留层；

(5)采用刻蚀工艺将抗蚀剂的上的图形转移到硬掩模层；

(6)以硬掩模层为掩模，采用刻蚀工艺将硬掩模层上的图纳米 特征形转移到蓝宝石衬底上；

(7)去除抗蚀剂和硬掩模层；

(8)清洗图形化后的蓝宝石衬底。

8.如权利要求7所述的采用大尺寸晶圆级纳米图形化蓝宝石衬底 压印装置的压印方法，其特征是，所述在蓝宝石衬底之上沉积的硬掩 模层为二氧化硅、氮化硅或镍层。

9.如权利要求7所述的采用大尺寸晶圆级纳米图形化蓝宝石衬 底压印装置的压印方法，其特征是，所述图形化蓝宝石衬底的图形几 何形状为：棒形、半球形、柱状、圆孔形、六边形孔形、U形、金字 塔形、六边形、V字型脊状或者光子晶体结构。

10.如权利要求7所述的采用大尺寸晶圆级纳米图形化蓝宝石衬 底压印装置的压印方法，其特征是，所述纳米图形化蓝宝石衬底制造 方法中涉及的刻蚀工艺为湿法刻蚀、反应离子刻蚀或者等离子体刻蚀。