[发明专利]一种制作大高宽比X射线衍射光栅的方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米尺度元件技术领域，尤其涉及一种制作大高宽比X射线衍射光栅的方法。

背景技术

众所周知，随着纳米加工领域的不断发展，所需要的元件越来越精密，并且高宽比要求越来越大。通常情况下，在整个器件中特征图形尺寸的高宽比大于4的衍射光学元件被称作大高宽比衍射光学元件。

使用普通的制作工艺，很难制作出高宽比大于4的大高宽比的X射线衍射光栅，其原因在于表面张力的影响使得细线条的光刻胶极易倒塌，大高宽比的光刻胶，其表面张力大于光刻胶的内部应力，很容易粘黏到一块，从而限制了其工艺的进一步发展。

因此，如何克服表面张力的影响，制作出大高宽比的X射线衍射光栅就成为了迫切需要解决的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对大高宽比的光刻胶容易产生倒塌、粘黏的问题，本发明的主要目的在于提供一种制作大高宽比X射线衍射光栅的方法。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种制作大高宽比X射线衍射光栅的方法，该方法采用电子束蒸发的方法来制作大高宽比X射线衍射光栅，包括：制作掩模A；制作X射线光刻的基底B；以及将掩模板A与基底B进行键合，形成大高宽比的X射线衍射光栅。

上述方案中，所述制作掩模A具体包括：在硅衬底正面旋涂一层聚酰亚胺PI，从该硅衬底背面对该硅衬底进行湿法腐蚀，直至该聚酰亚胺PI，形成镂空的聚酰亚胺PI薄膜，然后在该聚酰亚胺PI薄膜上蒸发Cr/Au层，形成掩模板A的基片；在该掩模板A的基片正面旋涂一层电子束光刻胶，对该电子束光刻胶进行电子束光刻并显影，形成由该电子束光刻胶构成的光刻胶线条；在形成光刻胶线条的掩模板A的基片的正面电镀金属，在光刻胶线条之间形成金属电极；以及去除电子束光刻胶，形成掩模板A。

上述方案中，所述在聚酰亚胺PI薄膜上蒸发的Cr/Au层中，Cr的厚度为5nm，Au的厚度为10nm。所述在掩模板A的基片正面旋涂的电子束光刻胶为ZEP-520，厚度为500nm，所述光刻胶线条的宽度为100nm。所述在掩模板A的基片的正面电镀金属为金，在光刻胶线条之间形成的电极为金电极。所述电镀金的厚度能挡住X射线即可，占空比要大于1∶1。

上述方案中，所述制作X射线光刻的基底B具体包括：在硅片正面旋涂一层聚酰亚胺PI，在该聚酰亚胺PI上蒸发一层Cr/Au层，然后在Cr/Au层之上旋涂一层光刻胶，之后刻蚀该光刻胶形成一个电极及该电极两侧的显影区域；在形成电极及其两侧显影区域的光刻胶上蒸发Au层，接着在该Au层上旋涂一层光刻胶，形成包含双层光刻胶和双层电镀层的基底B。

上述方案中，所述在聚酰亚胺PI上蒸发的Cr/Au层中，Cr的厚度为5nm，Au的厚度为50nm。所述在Cr/Au层之上旋涂的光刻胶为光刻胶PMMA，厚度为500nm；所述在形成电极及其两侧显影区域的光刻胶上蒸发Au层，其厚度为20nm；所述在Au层上旋涂一层光刻胶为光刻胶PMMA，厚度为700nm。

上述方案中，所述将掩模板A与基底B进行键合，形成大高宽比的X射线衍射光栅具体包括：将掩模板A倒扣于基底B上，使用X射线从掩模板A背面进行曝光，然后移除掩模板A，对基底B进行显影，吹干后形成由光刻胶PMMA形成的光刻胶线条；刻蚀光刻胶PMMA中间的金层，在光刻胶形成的图形正面镀金，直至金层与光刻胶齐平，最后去除电子束光刻胶PMMA；从该基底B的硅衬底背面对该硅衬底进行湿法腐蚀，直至聚酰亚胺PI，接着使用氧气刻蚀背面的支撑薄膜聚酰亚胺PI，采用干法刻蚀聚酰亚胺PI上的Cr/Au层，使得金层成为镂空，并从该基底B的正面采用干法刻蚀聚酰亚胺PI上的Cr/Au层，完成器件的制作。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、相对于普通的光栅，本发明提供的制作大高宽比X射线衍射光栅的方法，能制造出大高宽比的X射线衍射光栅。

2、本发明提供的制作大高宽比X射线衍射光栅的方法，制作工艺简单，成本低廉，能大批量制作。

3、本发明提供的制作大高宽比X射线衍射光栅的方法，避免了二次电子束直写的复杂，避免了对准不精确问题，能更好的形成精确的大高宽比光栅线条。

附图说明

图1为依照本发明实施例掩模A的基片示意图；

图2为依照本发明实施例电子束光刻后的图形示意图；

图3为依照本发明实施例电镀后掩模A示意图；

图4为依照本发明实施例第一层光刻胶图形；

图5为依照本发明实施例X射线光刻基底B示意图；