一种X射线波带片的制备方法技术

本发明专利技术提供一种X射线波带片的制备方法，包括如下步骤：根据所需波带片的厚度和直径制备带有圆孔的支撑体；在所述支撑体上制备掩模板，所述掩模板为直径比所述支撑体的圆孔直径稍大的圆形结构；在支撑体两面旋涂光刻胶或者采用喷胶的方式进行旋涂，进行曝光显影，所述支撑体上的圆孔部分光刻胶被显影；在带有圆孔的所述支撑体表面采用原子层沉积技术交替沉积第一薄膜材料和第二薄膜材料作为波带片逐层递减的薄膜环带结构；将所述支撑体边缘沉积的薄膜材料刻蚀掉；清洗所述支撑体上的光刻胶；将所述支撑体上圆孔附近多余的薄膜材料刻蚀掉。本发明专利技术采用原子层沉积技术可以获得小的最外环宽度，控制精度可以达到纳米级别。

【技术实现步骤摘要】
一种X射线波带片的制备方法
本专利技术涉及微电子和光学
，尤其涉及一种X射线波带片的制备方法。
技术介绍
X射线波长短、穿透深度大，可以对厚物质的内部三维结构进行观察，具有对厚样品进行纳米分辨成像的潜力。菲涅耳波带片是X射线显微成像技术的核心元件，其成像分辨率由最外环宽度决定。对能量很高的硬X射线，要获得比较高的衍射效率，需要波带片具有足够的厚度才能使X射线产生π位相移动，所以制备大高宽比的波带片具有重要意义。近十几年来，人们一直采用将电子束曝光与X射线光刻技术相结合的技术路线制备高分辨率的硬X射线波带片，目前波带片的最外环宽度可以减小到20nm，长径比接近30：1左右。现有技术不仅制作工艺复杂，周期长，制作难度大，价格昂贵，而且进一步减小最外环宽度与提高长径比存在较大的难度，限制了硬X射线聚焦成像的应用潜力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种X射线波带片的制备方法，以解决现有技术加工所得波带片小的最外环宽度和大的长径比无法兼顾的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种X射线波带片的制备方法，具体包括如下步骤：根据所需波带片的厚度和直径制备带有圆孔的支撑体；在所述支撑体上制备掩模板，所述掩模板为直径比所述支撑体的圆孔直径稍大的圆形结构；在支撑体两面旋涂光刻胶或者采用喷胶的方式进行旋涂，进行曝光显影，所述支撑体上的圆孔部分光刻胶被显影；在带有圆孔的所述支撑体表面采用原子层沉积技术交替沉积第一薄膜材料和第二薄膜材料作为波带片逐层递减的薄膜环带结构；将所述支撑体边缘沉积的薄膜材料刻蚀掉；清洗所述支撑体上的光刻胶；将所述支撑体上圆孔附近多余的薄膜材料刻蚀掉。进一步地，所述支撑体的厚度大于1μm。进一步地，所述支撑体上的圆孔的孔径即为波带片的直径，所述圆孔的孔径大于30μm。进一步地，所述制备带有圆孔的支撑体，具体包括如下步骤：采用聚焦离子束、激光或电化学工艺对所述支撑体进行打孔抛光，形成若干随机分布的圆孔。进一步地，所述支撑体为金属或陶瓷。进一步地，所述第一薄膜材料和所述第二薄膜材料为氧化物、氮化物或金属。进一步地，所述第一薄膜材料的折射率与所述第二薄膜材料的折射率差值能够引起π位相差，可以实现大于10％的衍射效率；衍射效率计算公式为：其中，δ和β为两种材料的折射率系数中，分别称为折射率的消耗和系数因子；k为2π/λ，λ为X射线的波长，t为波带片的厚度。进一步地，交替沉积的所述第一薄膜材料和所述第二薄膜材料的厚度根据设计要求递增，沉积的第一层薄膜材料厚度与最外环宽度相等，且大于1nm。进一步地，所述将所述支撑体边缘沉积的薄膜材料刻蚀掉，具体包括如下步骤：采用聚焦离子束、反应离子刻蚀或等离子体刻蚀技术将所述支撑体边缘沉积的薄膜材料刻蚀掉。本专利技术提供的技术方案，具有如下技术效果或优点：1、本专利技术采用原子层沉积技术可以获得小的最外环宽度，控制精度可以达到纳米级别；2、本专利技术支撑体的厚度近似等于波带片的厚度，可以沉积足够高度的波带片，获得大高宽比的波带片；3、本专利技术可以同时沉积多个支撑体，同一个支撑体表面可以有多个圆孔，每一个圆孔可对应制备出一个波带片，因此可以大批量制备波带片；4、本专利技术制作高宽比很大的波带片的成功率高，极大的降低了生产成本，有广泛的应用前景。任意大的高宽比在能量很高的射线领域具有更大的应用前景。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种X射线波带片制备方法的工艺流程图；图2为本专利技术实施例中波带片的支撑体的结构示意图；图3为本专利技术实施例中掩模板的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的制备方法中在支撑体上进行曝光显影后的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的制备方法中在支撑体上进行原子层沉积后的结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的制备方法中刻蚀掉支撑体边缘沉积薄膜材料的结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的制备方法中清洗掉支撑体上光刻胶后的结构示意图；图8为本专利技术实施例提供的制备方法中刻蚀掉支撑体上圆孔附近多余薄膜材料后的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术实施例提供一种X射线波带片的制备方法，具体包括如下步骤：步骤110，根据所需波带片的厚度和直径制备带有圆孔的支撑体；本实施例中，如图2所示，所述支撑体的厚度大于1μm。所述支撑体上的圆孔的孔径即为波带片的直径，所述圆孔的孔径大于30μm。所述制备带有圆孔的支撑体，具体包括如下步骤：采用聚焦离子束、激光或电化学工艺对所述支撑体进行打孔抛光，形成若干随机分布的圆孔。本实施例中，所述支撑体为金属或陶瓷。具体地，所述支撑体可以为钨、金、银、铜、镍、铂等金属，也可以为氧化铝、氮化铝等陶瓷；优选地，所述支撑体为铜薄片。步骤120，在所述支撑体上制备掩模板，所述掩模板为直径比所述支撑体的圆孔直径稍大的圆形结构，如图3所示；步骤130，在支撑体1两面旋涂光刻胶6或者采用喷胶的方式进行旋涂，进行曝光显影，所述支撑体上的圆孔部分光刻胶被显影，如图4所示；步骤140，在带有圆孔的所述支撑体1表面采用原子层沉积技术交替沉积第一薄膜材料2和第二薄膜材料3作为波带片逐层递减的薄膜环带结构，如图5所示；本实施例中，所述第一薄膜材料和所述第二薄膜材料为氧化物、氮化物或金属。具体地，所述第一薄膜材料和所述第二薄膜材料可以为氧化铝、氧化铪、氧化钽、氧化硅、氮化铝、氮化硅、碳、铱、铂、铜、钯等材料，所述第一薄膜材料和所述第二薄膜材料对预设波长光的折射率差值较大，容易引起π位相差。优选地，所述第一薄膜材料和所述第二薄膜材料分别为氧化铝和氧化铪。以所述第一薄膜材料为氧化铝、所述第二薄膜材料为氧化铪为例，在所述支撑体上进行原子层沉积的过程为：将支撑体放置于原子层沉积的腔室内，抽真空、加热、通工艺气体，待沉积条件稳定后，开始氧化铝和氧化铪的交替沉积，并且膜厚按照设计需求逐层递增。具体地，所述第一薄膜材料的折射率与所述第二薄膜材料的折射率差值能够引起π位相差，可以实现大于10％的衍射效率；衍射效率计算公式为：其中，δ和β为两种材料的折射率系数中，分别称为折射率的消耗和系数因子；k为2π/λ，λ为X射线的波长，t为波带片的厚度。本实施例中，交替沉积的所述第一薄膜材料和所述第二薄膜材料的厚度根据设计要求递增，沉积的第一层薄膜材料厚度与最外环宽度相等，且大于1nm。步骤150，将所述支撑体边缘沉积的薄膜材料刻蚀掉，如图6所示；本实施例中，所述将所述支撑体边缘沉积的薄膜材料刻蚀掉，具体包括如下步骤：采用聚焦离子束、反应离子刻蚀或等离子体刻蚀技术将所述支撑体边缘沉积的薄膜材料刻蚀掉。步骤160，清洗所述支撑体上的光刻胶；本实施例中，清洗支撑体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种X射线波带片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：根据所需波带片的厚度和直径制备带有圆孔的支撑体；在所述支撑体上制备掩模板，所述掩模板为直径比所述支撑体的圆孔直径稍大的圆形结构；在支撑体两面旋涂光刻胶或者采用喷胶的方式进行旋涂，进行曝光显影，所述支撑体上的圆孔部分光刻胶被显影；在带有圆孔的所述支撑体表面采用原子层沉积技术交替沉积第一薄膜材料和第二薄膜材料作为波带片逐层递减的薄膜环带结构；将所述支撑体边缘沉积的薄膜材料刻蚀掉；清洗所述支撑体上的光刻胶；将所述支撑体上圆孔附近多余的薄膜材料刻蚀掉。

【技术特征摘要】
1.一种X射线波带片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：根据所需波带片的厚度和直径制备带有圆孔的支撑体；在所述支撑体上制备掩模板，所述掩模板为直径比所述支撑体的圆孔直径稍大的圆形结构；在支撑体两面旋涂光刻胶或者采用喷胶的方式进行旋涂，进行曝光显影，所述支撑体上的圆孔部分光刻胶被显影；在带有圆孔的所述支撑体表面采用原子层沉积技术交替沉积第一薄膜材料和第二薄膜材料作为波带片逐层递减的薄膜环带结构；将所述支撑体边缘沉积的薄膜材料刻蚀掉；清洗所述支撑体上的光刻胶；将所述支撑体上圆孔附近多余的薄膜材料刻蚀掉。2.如权利要求1所述的X射线波带片的制备方法，其特征在于：所述支撑体的厚度大于1μm。3.如权利要求1所述的X射线波带片的制备方法，其特征在于：所述支撑体上的圆孔的孔径即为波带片的直径，所述圆孔的孔径大于30μm。4.如权利要求1所述的X射线波带片的制备方法，其特征在于：所述制备带有圆孔的支撑体，具体包括如下步骤：采用聚焦离子束、激光或电化学工艺对所述支撑体进行打孔抛光，形成若干随机...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢维尔，夏洋，孔祥东，韩立，李艳丽，门勇，
申请(专利权)人：嘉兴科民电子设备技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33