本發明涉及納米壓印技術領域，尤其涉及一種納米壓印裝置中的壓印滾輪及納米壓印裝置。

背景技術：

隨著半導體行業朝著不斷縮小特征尺寸方向的發展，納米壓印技術(Nanoimprint Lithography，NIL)越來越受到人們的關注。相比于傳統的光刻方法需要昂貴的光源和投影光學系統來形成圖案而言，納米壓印通過對壓印模板進行加壓，即可實現圖案的轉移，使得成本大幅降低。

現有的納米壓印技術采用的裝置一般包括氣壓式裝置和滾壓式裝置。其中，對于氣壓式裝置而言，需要較大的氣壓，尤其是針對大尺寸的電子產品而言，一般氣壓所需要壓力達到3.5×10⁵N左右，才能完成壓印模板上圖案的轉移，從而對設備的要求及安全性方面的要求極高，成本相對較大。對于滾壓式裝置而言，由于壓輥(roller)采用剛性材料，且壓印模板的表面或者下方經常會存在異物顆粒等不平整的凸起，從而使得在壓印過程中，壓印模板受壓不均，在凸起位置因受壓過大容易出現壓印模板受損的現象。

技術實現要素：

本發明的實施例提供一種納米壓印裝置中的壓印滾輪及納米壓印裝置，該壓印滾輪的滾輪體中充有氣體且施壓面為柔性材質，能夠減小在壓印的過程中壓印模板受壓不均勻的問題。

為達到上述目的，本發明的實施例采用如下技術方案：

本發明實施例一方面提供一種納米壓印裝置中的壓印滾輪，包括滾輪軸以及套在所述滾輪軸上的滾輪體，所述滾輪體包括：與所述滾輪軸連接的內側面、用于與待壓對象接觸的施壓面、以及連接所述內側面和所述施壓面的連接面，所述內側面、所述連接面以及所述施壓面構成的腔室中充有氣體，所述施壓面為柔性材質。

進一步的，所述滾輪體所述內側面、所述連接面以及所述施壓面構成一體成型的氣囊結構。

進一步的，所述連接面上設置有充氣口。

進一步的，所述柔性材質為樹脂或者橡膠。

進一步的，所述滾輪軸為軸芯，所述滾輪體可繞所述滾輪軸轉動；或者，所述滾輪軸為軸承，所述滾輪體的所述內側面與所述軸承的外圈固定連接。

進一步的，還包括：與所述軸芯連接或者所述軸承的內圈固定連接的支架，以及與所述支架可拆卸連接的壓力件，所述壓力件用于向所述滾輪軸施加重力方向上的力。

進一步的，所述壓力件通過所述支架與所述滾輪軸的兩個端部連接。

進一步的，所述壓力件位于所述滾輪軸的上方，所述壓力件平行于所述滾輪軸的方向。

進一步的，所述壓力件的重心位于所述滾輪軸的中垂面上。

本方面實施例另一方面還提供一種納米壓印裝置，包括上述任一種壓印滾輪以及移動機構，所述移動機構與所述壓印滾輪中的滾輪軸連接，以帶動所述滾輪軸移動。

本發明實施例提供一種納米壓印裝置中的壓印滾輪及納米壓印裝置，其中該壓印滾輪包括滾輪軸以及套在滾輪軸上的滾輪體，通過滾輪體的滾動以進行壓印作業，該滾輪體包括：與滾輪軸連接的內側面、用于與待壓對象接觸的施壓面、以及連接內側面和施壓面的連接面，內側面、連接面以及施壓面構成的腔室中充有氣體，且施壓面為柔性材質。這樣一來，在壓印的過程中，由于滾輪體中充有氣體，且該滾輪體的施壓面為柔性材料，從而使得該滾輪體與待壓對象上層的壓印模板的之間柔性接觸，在此情況下，即使在壓印模板的表面或者下方存在異物顆粒等不平整的凸起，該滾輪體的施壓面會在該凸起位置發生形變，從而避免了壓印模板在該位置處受壓不均，使得壓印模板整體受壓更均勻，并且減小了壓印模板在上述凸起位置容易受損的現象。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1a為本發明實施例提供的一種壓印滾輪的結構示意圖；

圖1b為圖1a沿O-O’方向的剖面結構示意圖；

圖2為本發明實施例提供的另一種壓印滾輪的結構示意圖；

圖3為本發明實施例提供的再一種壓印滾輪的結構示意圖；

圖4為本發明實施例提供的一種壓印滾輪在壓印過程中的結構示意圖。

附圖標記：

01-壓印滾輪；02-待壓對象；10-滾輪軸；101-軸承的外圈；20-滾輪體；201-內側面；202-施壓面；203-連接面；2031-充氣口；30-支架；301-壓力件。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明實施例提供一種納米壓印裝置中的壓印滾輪，如圖1a以及圖1b(圖1a沿O-O’方向的剖面圖)所示，該壓印滾輪01包括滾輪軸10以及套在滾輪軸10上的滾輪體20，通過滾輪軸10推動滾輪體20滾動以進行壓印作業，該滾輪體20包括：與滾輪軸10連接的內側面201、用于與待壓對象接觸的施壓面202、以及連接內側面201和施壓面202的連接面203，另外，該滾輪體20的內側面201、連接面203以及施壓面202構成的腔室中充有氣體A，且施壓面202為柔性材質。該柔性材料一般選用拉伸強度好、抗撕裂強度優、耐折疊性好、溫度適應性好的材質制成，例如樹脂材料或者橡膠材料中的一種或兩種，本發明對此不作限定，

這樣一來，在壓印的過程中，由于滾輪體中充有氣體，且該滾輪體的施壓面為柔性材料，從而使得該滾輪體與待壓對象上層的壓印模板的之間柔性接觸，在此情況下，即使在壓印模板的表面或者下方存在異物顆粒等不平整的凸起，該滾輪體的施壓面會在該凸起位置發生形變，從而避免了壓印模板在該位置處受壓不均，使得壓印模板整體受壓更均勻，并且減小了壓印模板在上述凸起位置容易受損的現象。

采用本發明中的壓印滾輪01，通過在滾輪體20中沖入氣體以及施壓面202采用柔性材料制成，以進行壓印作業，一方面避免了現有技術中的氣壓式壓印裝置單純通過氣壓來進行壓印，而對設備的要求高以及安全性能差的弊端；另一方面，避免了采用剛性滾輪造成的壓印模板受壓不均，以及壓印模板容易受損的現象。

同時，采用本發明中的壓印滾輪01通過在滾輪體20中沖入氣體以及施壓面202采用柔性材料制成，相比于僅通過柔性施壓面202來改善壓印模板受壓不均而言，由于在滾輪體20中充有氣體，從而使得滾輪體20整體柔軟性更佳，進一步的提高了施壓面202受壓時的可形變量，這樣一來，在壓印過程中的凸起位置，滾輪體20更容易產生形變，進而能夠更好的保證壓印模板整體均勻受壓，減小壓印模板在上述凸起位置容易受損的現象。

另外，本發明中滾輪體20的內側面201、連接面203以及施壓面202可以采用不同的材質，例如，為了保證滾輪體20相對于滾輪軸10轉動的情況下，防止滾輪體20的內側面201與滾輪軸10長時間摩擦而發生破損，該內側面可以選用強度較大的非金屬材質或金屬材質，本發明對此不作限定。當然，為了便于制作加工，同時保證滾輪體20的氣密性，滾輪體20的內側面201、連接面203以及施壓面202也可以采用同種材質，且一次制作成型，例如，該滾輪體20的內側面201、連接面203以及施壓面202可以采用一體成型的氣囊結構。

在此基礎上，為了便于對滾輪體20中沖入氣體的氣壓大小進行調節，本發明優選的，如圖2所示，在上述滾輪體20的連接面203上設置有充氣口2031，以實現通過該充氣口2031進行充氣或排氣以調整滾輪體20中的氣壓大小，進而實現對施壓面202的柔軟性進行調整的目的。

另外，以下對上述套在滾輪軸10上的滾輪體20的具體設置情況做進一步的說明。

例如，滾輪軸10可以為軸芯，滾輪體20可繞滾輪軸10轉動，在此情況下，滾輪體20的內側面201與滾輪軸10的接觸面之間光滑接觸，在滾輪軸10移動的過程中，滾輪體20在與待壓對象之間的摩擦力的作用下發生轉動，并進行壓印作業；當然，也可以是滾輪體20的內側面201與滾輪軸10的接觸面之間固定連接，通過滾輪軸10的滾動帶動滾輪體20的轉動，以進行壓印作業。

又例如，滾輪軸10可以為軸承，滾輪體20的內側面201與軸承的外圈101固定連接，在此情況下，在滾輪軸10移動的過程中，與軸承的外圈101固定連接的滾輪體20在與待壓對象之間的摩擦力的作用下發生轉動，并進行壓印作業。

在此基礎上，為了進一步的對滾輪體20的施壓面202上的壓力大小進行調節，如圖3所示，該壓印滾輪01還包括：與上述軸芯連接或者軸承的內圈固定連接的支架30，以及與支架30可拆卸連接的壓力件301，其中，壓力件301用于向滾輪軸10施加重力方向上的力，這樣一來，可以通過調整壓力件301自身重力的大小，進而實現調節滾輪軸10受到的重力方向上力的大小，進而能夠實現調節滾輪體20的施壓面202上的壓力的目的。

其中，上述與軸芯連接的支架30具體為：在滾輪體20與滾輪軸10的接觸面之間光滑接觸的情況下，滾輪軸10自身不發生轉動，支架30可以直接與滾輪軸10固定連接；在滾輪體20與滾輪軸10的接觸面之間固定連接的情況下，滾輪軸10自身發生轉動，此時支架30應通過軸承或者其他活動連接件與支架30活動連接。

進一步的，為了使得壓力件301的重力通過支架30均勻的傳遞至整個滾輪軸10，如圖3所示，該壓力件301通過支架30與滾輪軸10的兩個端部連接，這樣一來，壓力件301的重力能夠通過滾輪軸10的兩個端部同時施加于該滾輪軸10上，使得滾輪軸10受壓更均勻。

在此基礎上，由于在壓印裝置中滾輪軸10的上方空間較大，同時也便于對壓力件301的更換，并且進一步保證滾輪軸10受壓的均勻性，如圖3所示，本發明優選的，該壓力件位于滾輪軸10的上方，且壓力件301平行于滾輪軸10的方向。

更進一步的，為了更進一步的保證滾輪軸10受壓的均勻性，如圖3所示，本發明優選的，該壓力件301的重心位于滾輪軸10的中垂面上，這樣一來，壓力件301的重力能夠通過支架30施加于滾輪軸10的兩個端部的力相等，使得滾輪軸10均勻受壓，進而保證壓印過程中待壓對象受壓均勻。

本發明實施例還提供一種納米壓印裝置，該納米壓印裝置包括上述任一種壓印滾輪以及移動機構，該移動機構與壓印滾輪中的滾輪軸連接，并帶動滾輪軸移動，該納米壓印裝置包括如上所述的壓印滾輪，具有與前述實施例提供的壓印滾輪相同的結構和有益效果。由于前述實施例已經對壓印滾輪的結構和有益效果進行了詳細的描述，此處不再贅述。

以下通過具體的實施例對該納米壓印裝置的實際工作過程做進一步的說明。

如圖4所示，通過壓印滾輪01對待壓對象02進行壓印，其中待壓對象02包括依次層疊設置的基板、待形成圖案層、光刻膠層、壓印模板，在壓印的過程中，壓印滾輪01中的滾輪體20的施壓面202直接與待壓對象02上層的壓印模板柔性接觸，即使在壓印模板的表面或者下方存在異物顆粒等不平整的凸起，該滾輪體的柔性施壓面會在該凸起位置發生形變，從而能夠使得壓印模板整體受壓更均勻，減小了壓印模板在上述凸起位置容易受損的現象，尤其是降低對軟模板因局部受壓不均而受損的效果更為明顯。

同時，在壓印過程中，通過移動機構驅動壓印滾輪01中的滾輪軸10移動，并帶動滾輪體20轉動，以進行壓印作業。此外，如圖4所示，可以根據不同壓印需求，通過充氣口2031進行充氣或排氣以調整滾輪體20中的氣壓大小，進而調整施壓面202柔軟程度；以及調整通過支架30與滾輪軸10的兩端連接的壓力件301，以對滾輪軸10上的壓力大小的調節，從而滿足不同的壓印需求。

另外，該納米壓印裝置在壓印滾輪和移動機構的后方還設置有紫外光照設備，在進行壓印作業后，同時進行紫外光照射作業。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。