專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種X射線衍射光學(xué)元件-高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作方法，這種X射線衍射光學(xué)元件主要用于X射線波段的譜學(xué)診斷。它的特點(diǎn)采用電子束光刻技術(shù)手段制作一塊X射線掩模，然后以并行的X射線光刻為手段進(jìn)行復(fù)制，從而制作出自支撐全鏤空透射光柵，這種制作方法具有分辨率高、生產(chǎn)效率高，工藝穩(wěn)定的特點(diǎn)，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。
背景技術(shù)：
高分辨率自支撐全鏤空透射光柵是一種方便使用的中、高等級(jí)別能量分辨水平X光分光元件，主要應(yīng)用于極端高溫物質(zhì)輻射特性的測(cè)量。高分辨率自支撐全鏤空透射光柵傳統(tǒng)制作方法主要有機(jī)械刻劃、激光全息光刻、電子束直寫(xiě)等三種。機(jī)械刻劃條件極為苛刻，不僅時(shí)間長(zhǎng)而且精度不高，很難刻劃出亞微米的線條。激光全息光刻雖然能夠制作出深亞微米水平的自支撐全鏤空透射光柵，但是它的控制精度和分辨率是不能夠與電子束直寫(xiě)相比較的。目前世界上主要利用電子束直寫(xiě)來(lái)制作高分辨率自支撐全鏤空透射光柵。電子束制作可以制作出納米級(jí)的高分辨率圖形，但是效率非常低，而且不能夠制作高高寬比的圖形。
X射線光刻能在很厚的材料上定義出分辨率非常高的圖形，能得到非常大的光刻線條高寬比，這對(duì)滿(mǎn)足后步光刻圖形的轉(zhuǎn)移及加工的要求非常重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作方法它采用電子束光刻技術(shù)手段制作一塊X射線掩模，然后并行的以X射線光刻為手段進(jìn)行復(fù)制，從而制作出自支撐全鏤空透射光柵，這種制作方法具有分辨率高、生產(chǎn)效率高，工藝穩(wěn)定的特點(diǎn)，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是提供一種高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作方法，其制作過(guò)程是它采用電子束光刻技術(shù)手段制作一塊X射線掩模，然后并行的以X射線光刻為手段進(jìn)行復(fù)制，從而制作出自支撐全鏤空透射光柵。
所述的一種高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作方法，其步驟如下步驟1、在自支撐X射線掩模襯基上淀積薄鉻薄金層，作為電鍍襯基；步驟2、在薄鉻薄金層表面上甩電子束光刻膠，并進(jìn)行電子束光刻，得到高分辨率光柵圖形，形成電鍍模子；步驟3、將步驟2所得片子放在金電鍍液中電鍍出X射線掩模吸收體金圖形；步驟4、對(duì)步驟3所得片子去除電子束光刻膠；步驟5、再去除電子束光刻膠圖形下的薄鉻薄金層，完成高分辨率光柵X射線掩模的制作；步驟6、玻璃上旋涂聚酰亞胺，并固化；步驟7、在聚酰亞胺表面上淀積金；步驟8、在金表面旋涂X射線光刻膠，用步驟5完成的高分辨率光柵X射線掩模進(jìn)行X射線光刻并顯影；步驟9、對(duì)X射線光刻后的片子進(jìn)行金去除；步驟10、去除聚酰亞胺；步驟11、去除X射線光刻膠；步驟12、背面腐蝕透玻璃；完成高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作。
所述的高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作方法，其所述步驟1中，薄鉻薄金層是用電子束蒸發(fā)方法得到，總厚度為10～30nm。
所述的高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作方法，其所述步驟2中，電子束光刻膠的厚度為250～500nm，在進(jìn)行電子束光刻前，將片子放在100℃～110℃熱板上前烘≤2分鐘。
所述的高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作方法，其所述步驟3中，電鍍出X射線掩模吸收體金厚度為250～500nm。
所述的高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作方法，其所述步驟4中的去除電子束光刻膠，方法是采用丙酮濕法去除或者氧氣等離子體去除。
所述的高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作方法，其所述步驟5中的去底鉻底金，方法是采用首先離子束刻蝕底金再用去鉻液濕法腐蝕底鉻完成的。
所述的高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作方法，其所述步驟6中的聚酰亞胺并固化溫度是250℃～380℃，可以采用烘箱烘半小時(shí)～2小時(shí)或者熱板烘10分鐘～半小時(shí)。
所述的高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作方法，其所述步驟7中的淀積金是用電子束蒸發(fā)或者濺射方法得到，總厚度為200～400nm。
所述的一種高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作方法，其所述步驟8中的金表面旋涂X射線光刻膠，其厚度為200～800nm，在進(jìn)行X射線光刻前，將片子放在100℃～110℃熱板上前烘≤2分鐘。
所述的高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作方法，其所述步驟9中的金去除是通過(guò)氬離子束刻蝕進(jìn)行的。
所述的高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作方法，，其所述步驟10中的去除聚酰亞胺是通過(guò)氧等離子體反應(yīng)刻蝕進(jìn)行的。
所述的高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作方法，其所述步驟11中的去除X射線光刻膠，方法是采用丙酮濕法去除或者氧氣等離子體去除。
所述的高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作方法，其所述步驟12中的背面腐蝕透玻璃，方法是采用氫氟酸和硝酸混合溶液濕法去除的。
本發(fā)明方法制備的高分辨率自支撐全鏤空透射光柵適用于批量生產(chǎn)。


為了更進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例子，對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)描述，其中圖1-1至圖1-12是本發(fā)明的流程圖；圖2-1至圖2-14是本發(fā)明實(shí)施例子的流程圖。
具體實(shí)施例方式
附圖中所用的黑色表示不透明部分，灰色表示半透明部分。符合微電子技術(shù)領(lǐng)域慣用的表示方法。
1、如圖1-1所示，在自支撐X射線掩模襯基101、102上淀積薄鉻薄金層103，作為電鍍襯基；薄鉻薄金薄膜103厚度是10～30nm，是采用電子束蒸發(fā)的方法獲得的；2、如圖1-2所示，在薄鉻薄金層103表面上甩電子束光刻膠，并進(jìn)行電子束光刻，得到高分辨率光柵圖形104；3、如圖1-3所示，以光柵圖形104作為電鍍模子，將片子放在金電鍍液中電鍍出X射線掩模吸收體金圖形105；4、如圖1-4所示，采用丙酮濕法或者氧氣等離子體的方法去除電子束光刻膠光柵圖形104；5、如圖1-5所示，首先采用離子束刻蝕底金，再用硝酸鈰胺∶高氯酸∶去離子水＝240克∶50毫升∶1000毫升的去鉻液濕法腐蝕底鉻，完成高分辨率光柵X射線掩模的制作；6、如圖1-6所示，在玻璃106上旋涂聚酰亞胺107，并固化，固化溫度是250℃～380℃，可以采用烘箱烘半小時(shí)～2小時(shí)或者熱板烘10分鐘～半小時(shí)完成；7、如圖1-7所示，在聚酰亞胺表面107上用電子束蒸發(fā)或者濺射方法淀積金薄膜108；金薄膜厚度為200～400nm；8、如圖1-8所示，在金薄膜108表面旋涂X射線光刻膠，用高分辨率光柵X射線掩模進(jìn)行X射線光刻并顯影，在金薄膜108表面上形成高分辨率光柵X射線光刻膠圖形109；9、如圖1-9所示，以高分辨率光柵X射線光刻膠圖形109作為掩蔽，用氬離子體刻蝕的方法對(duì)金薄膜108進(jìn)行刻蝕；10、如圖1-10所示，采用氧氣等離子體刻蝕的方法對(duì)聚酰亞胺107進(jìn)行刻蝕；11、如圖1-11所示，采用丙酮濕法或者氧氣等離子體的方法去除射線光刻膠圖形109；12、如圖1-12所示，將片子放入氫氟酸和硝酸體積比小于＝1∶2的混合溶液中，背面腐蝕透玻璃，完成高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作。
實(shí)施例子1、如圖2-1所示，在自支撐X射線掩模襯基201、202上淀積薄鉻薄金層203，作為電鍍襯基；薄鉻薄金薄膜203厚度是10～30nm，是采用電子束蒸發(fā)的方法獲得的；2、如圖2-2所示，在薄鉻薄金層203表面上甩電子束光刻膠204，3、如圖2-3所示，對(duì)電子束光刻膠204進(jìn)行電子束光刻，得到高分辨率光柵圖形205；4、如圖2-4所示，以光柵圖形205作為電鍍模子，將片子放在金電鍍液中電鍍出X射線掩模吸收體金圖形206；5、如圖2-5所示，采用丙酮濕法或者氧氣等離子體的方法去除電子束光刻膠光柵圖形205；6、如圖2-6所示，首先采用離子束刻蝕底金，再用硝酸鈰胺∶高氯酸∶去離子水＝240克∶50毫升∶1000毫升的去鉻液濕法腐蝕底鉻，完成高分辨率光柵X射線掩模的制作；7、如圖2-7所示，在玻璃207上旋涂聚酰亞胺208，并固化，固化溫度是250℃～380℃，可以采用烘箱烘半小時(shí)～2小時(shí)或者熱板烘10分鐘～半小時(shí)完成；8、如圖2-8所示，在聚酰亞胺表面208上用電子束蒸發(fā)或者濺射方法淀積金薄膜209；金薄膜厚度為200～400nm；9、如圖2-9所示，在金薄膜209表面旋涂X射線光刻膠210；10、如圖2-10所示，用高分辨率光柵X射線掩模對(duì)X射線光刻膠210進(jìn)行X射線光刻并顯影，在金薄膜209表面上形成高分辨率光柵X射線光刻膠圖形211；11、如圖2-11所示，以高分辨率光柵X射線光刻膠圖形211作為掩蔽，用氬離子體刻蝕的方法對(duì)金薄膜209進(jìn)行刻蝕；12、如圖2-12所示，采用氧氣等離子體刻蝕的方法對(duì)聚酰亞胺208進(jìn)行刻蝕；13、如圖2-13所示，采用丙酮濕法或者氧氣等離子體的方法去除射線光刻膠圖形211；14、如圖2-14所示，將片子放入氫氟酸和硝酸體積比小于＝1∶2的混合溶液中，背面腐蝕透玻璃，完成高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作。
權(quán)利要求
1.一種X射線衍射光學(xué)元件-高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作方法，這種X射線衍射光學(xué)元件主要用于X射線波段的譜學(xué)診斷，它的特點(diǎn)采用電子束光刻技術(shù)手段制作一塊X射線掩模，然后并行的以X射線光刻為手段進(jìn)行復(fù)制，從而制作出自支撐全鏤空透射光柵，其步驟如下步驟1、在自支撐X射線掩模襯基上淀積薄鉻薄金層，作為電鍍襯基；步驟2、在薄鉻薄金層表面上甩電子束光刻膠，并進(jìn)行電子束光刻，得到高分辨率光柵圖形，形成電鍍模子；步驟3、將步驟2所得片子放在金電鍍液中電鍍出X射線掩模吸收體金圖形；步驟4、對(duì)步驟3所得片子去除電子束光刻膠；步驟5、再去除電子束光刻膠圖形下的薄鉻薄金層，完成高分辨率光柵X射線掩模的制作；步驟6、玻璃上旋涂聚酰亞胺，并固化；步驟7、在聚酰亞胺表面上淀積金；步驟8、在金表面旋涂X射線光刻膠，用步驟5完成的高分辨率光柵X射線掩模進(jìn)行X射線光刻并顯影；步驟9、對(duì)X射線光刻后的片子進(jìn)行金去除；步驟10、去除聚酰亞胺；步驟11、去除X射線光刻膠；步驟12、背面腐蝕透玻璃；完成高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作方法，其特征在于，其中所述的在自支撐X射線掩模襯基上淀積薄鉻薄金層是作為電鍍襯基使用的；該薄鉻薄金可以使用電子束蒸發(fā)方法得到，總厚度為10～30nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作方法，其特征在于，其中所述的電鍍的模子是通過(guò)在薄鉻薄金表面上甩電子束膠，電子束曝光、顯影獲得的電子束光刻膠的厚度為250～500nm，在進(jìn)行電子束光刻前，將片子放在100℃～110℃熱板上前烘≤2分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作方法，其特征在于，X射線掩模吸收體金圖形是通過(guò)電鍍的方法得到，電鍍出的X射線掩模吸收體金厚度為250～500nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作方法，其特征在于，去除電子束光刻膠方法是采用丙酮濕法去除或者氧氣等離子體去除。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作方法，其特征在于，去底鉻底金方法是采用首先離子束刻蝕底金再用去鉻液濕法腐蝕底鉻完成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作方法，其特征在于，所述的玻璃上旋涂的聚酰亞胺固化溫度是250℃～380℃，可以采用烘箱烘半小時(shí)～2小時(shí)或者熱板烘10分鐘～半小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作方法，其特征在于，所述的聚酰亞胺表面上淀積的金是用電子束蒸發(fā)或者濺射方法得到，總厚度為200～400nm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作方法，其特征在于，所述的金表面旋涂的X射線光刻膠厚度為200～800nm，在進(jìn)行X射線光刻前，將片子放在100℃～110℃熱板上前烘≤2分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作方法，其特征在于，所述的金去除是通過(guò)氬離子束刻蝕進(jìn)行的。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作方法，其特征在于，所述的去除聚酰亞胺是通過(guò)氧等離子體反應(yīng)刻蝕進(jìn)行的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作方法，其特征在于，所述的去除X射線光刻膠方法是采用丙酮濕法去除或者氧氣等離子體去除。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作方法，其特征在于，所述的背面腐蝕透玻璃方法是采用氫氟酸和硝酸混合溶液濕法去除的。
全文摘要
一種X射線衍射光學(xué)元件—高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作方法，步驟如下1.在自支撐X射線掩模襯基上淀積薄鉻薄金層；2.在薄鉻薄金層表面上甩電子束光刻膠，得到光柵圖形；3.所得片子放在電鍍液中電鍍出X射線掩模吸收體金圖形；4.所得片子去除電子束光刻膠；5.再去除電子束光刻膠圖形下的薄鉻薄金層；6.玻璃上旋涂聚酰亞胺，并固化；7.在聚酰亞胺表面上淀積金；8.在金表面旋涂X射線光刻膠，完成的高分辨率光柵X射線掩模進(jìn)行X射線光刻并顯影；9.對(duì)X射線光刻后的片子進(jìn)行金去除；10.去除聚酰亞胺；11.去除X射線光刻膠；12.背面腐蝕透玻璃；完成高分辨率自支撐全鏤空透射光柵的制作。
文檔編號(hào)G03F7/26GK101017214SQ20061000306
公開(kāi)日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2006年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月8日
發(fā)明者謝常青, 葉甜春 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所