纳米压印机

摘要

本发明提供了一种纳米压印机，包括X-Y粗动工作台、找平装置、X-Y微动工作台、承片板、转动工作台；X-Y粗动工作台由二个步进电机带动，实现模板和承片板上的样品水平方向的粗定位；找平装置中的压力传感器用于压印和分离过程中，对压力进行测量和控制，控制直流伺服电机带动模板实现上、下运动；X-Y微动工作台由二个压电陶管驱动，调节模板和样品之间水平方向的精定位；转动工作台由二个步进电机驱动，分别实现模板和样品之间转角的精定位、粗定位。本发明具有优于20nm定位对准精度，能满足特征尺度在100纳米以下、多层图案的低成本、大批量的制作；能工作于冷压印和热压印两种压印模式，具有较好的灵活性。

主权项

1.一种纳米压印机，其特征在于：在基座(10)上依次安装有X-Y粗动工作台(9)、找平装置(11)、X-Y微动工作台(12)、承片板(13)，转动工作台(8)安装在找平装置(11)的侧面上；支架(4)的下端与基座(10)相固定、支架(4)的上端与横梁(3)相固定，直流伺服电机Z(1)与行星齿轮减速器Z(2)相固定，行星齿轮减速器Z(2)固定在支座(19)上，支座(19)固定在横梁(3)上，联轴器Z(18)将行星齿轮减速器Z(2)的输出轴与滚珠丝杠Z(17)的一端相连，传动螺母Z(16)与滚珠丝杠Z(17)相配合；导轨Z(7)的上端固定在横梁(3)上，直线轴承(6)的内孔与导轨Z(7)外径配合，直线轴承(6)和传动螺母Z(16)均安装在固定板(5)上；模板装夹装置(15)与传动螺母Z(16)相固定；所述X-Y粗动工作台(9)中X向粗动工作台的结构为，步进电机X(20)固定在支撑板(28)上，行星齿轮减速器X(21)固定在步进电机X(20)上，联轴器X(22)将行星齿轮减速器X(21)的输出轴与滚珠丝杠X(23)的一端相连，传动螺母X(25)与滚珠丝杠X(23)相配合；直线导轨X(24)固定在支撑板(28)上，滑块X(27)和传动螺母X(25)固定在平板X(26)上，滑块X(27)沿直线导轨X(24)运动；所述X-Y粗动工作台(9)中Y向粗动工作台(29)的结构为，步进电机Y(32)固定在基座(10)上，行星齿轮减速器Y(33)固定在步进电机Y(32)上，联轴器Y(34)将行星齿轮减速器Y(33)的输出轴与滚珠丝杠Y(35)的一端相连，传动螺母Y(36)与滚珠丝杠Y(35)相配合；直线导轨Y(31)固定在基座(10)上，滑块Y(30)和传动螺母Y(36)固定在平板Y(37)上，滑块Y(30)沿直线导轨Y(31)运动；所述找平装置(11)的结构为，三个压力传感器(43)固定在基板(44)上，拖板(42)固定在三个压力传感器(43)上，转轴(46)安装在拖板(42)的中心孔中，转轴(46)的下部安装套筒(47)，并用螺母(45)将套筒(47)固定在转轴(46)上，用角接触滚子轴承(48)将转动台(49)支承在拖板(42)上，转动台(49)随转轴(46)的转动而转动，在转动台(49)上开有底端封闭的销孔，第一弹簧(40)置入销孔中，圆柱销(38)压在第一弹簧(40)的上面，在销孔的侧面安装有紧定螺钉(50)，X-Y微动工作台(12)由圆柱销(38)支撑，转动杆(39)的一端固定在转动台(49)上，固定板(41)固定在拖板(42)上，转动工作台(8)的底部固定在固定板(41)上；所述转动工作台(8)的结构为，步进电机A(56)固定在导轨A(58)上，联轴器(55)将步进电机A(56)的轴和滚珠丝杠A(62)的一端相连，滚珠丝杠A(62)的另一端由固定座A(63)支承，固定座A(63)固定在导轨A(58)上，与滚珠丝杠A(62)相配合的传动螺母A(61)固定在滑块A(57)上，楔形块(59)固定在滑块A(57)上，滑块A(57)沿导轨A(58)滑动；第一固定座(51)固定在固定板(41)上，第二固定座(54)固定在导轨A(58)上，圆杆(52)的二端分别由第一固定座(51)、第二固定座(54)支承，上述转动杆(39)的另一端与圆杆(52)相接，在圆杆(52)的一端上装有第二弹簧(53)，粗转动工作台(60)位于导轨A(58)的下面；粗转动工作台(60)的结构为，电机固定座(71)固定在导轨B(65)上，步进电机B(72)固定在电机固定座(71)上，联轴器B(70)将步进电机B(72)的轴和滚珠丝杠B(66)的一端相连，滚珠丝杠B(66)的另一端由固定座B(64)支承，固定座B(64)固定在导轨B(65)上，与滚珠丝杠B(66)相配合的传动螺母B(69)固定在滑块B(67)上，滑块B(67)沿导轨B(65)滑动；拖板B(68)固定在滑块B(67)上，上述导轨A(58)固定在拖板B(68)上；所述X-Y微动工作台(12)的结构为，在底板(76)上安装X-Y微动机构(75)，承片板(13)固定在X-Y微动机构(75)上；X-Y微动机构(75)的结构为，在一个平面上布置两层柔性铰支放大机构，一层为X向微动机构，另一层为Y向微动机构，X-Y微动机构(75)沿X、Y方向的运动分别由压电陶管PZTX(73)、PZTY(74)经两级杠杆放大驱动。