制备X射线衍射光学元件的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备X射线衍射光学元件的方法。该方法包括：制备掩模基片A，掩模基片A上具有对应待制备X射线衍射光学元件形状的分离的多个条纹状凸起；在纳米压印基底B上旋涂感光光刻胶；以掩膜基片A为掩膜，在感光光刻胶中压印形成与多个条纹状凸起互补的条纹状凹槽；在纳米压印基底B上衍射光学元件形状的条纹状凹槽内沉积第二金属材料；去除纳米压印基底B上残余的感光光刻胶，从而在纳米压印基底B上形成由第二金属材料构成的衍射光学元件。本发明专利技术降低了制备X射线衍射光学元件的成本，缩短了其制备周期。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电子行业纳米及光学
，尤其涉及一种制备X射线衍射光学元件的方法。
技术介绍
随着衍射光学领域的发展，对于光学元件的需求也越来越多，而传统的X射线衍射光学元件的制备技术是采用电子束光刻和X射线光刻技术结合的方法制备X射线衍射光学元件。由于X射线光学光刻成本高，周期长，并伴有一定的辐射。这给实验人员带来的了一定的影响，并制约了 X射线衍射光学元件的大批量制作。而且X射线光刻的光刻胶经过高温的固化，显影，会造成侧壁的不均勻，且胶厚不均勻，在图形顶端的光刻胶呈现显影后的弧形。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决上述的一个或多个技术问题，本专利技术提出了一种制备X射线衍射光学元件的方法，以降低制备X射线衍射光学元件的成本，缩短其制备周期，提高其性能质量。( 二 )技术方案根据本专利技术的一个方面，提供了一种制备X射线衍射光学元件的方法。该方法包括制备掩模基片A，掩模基片A上具有对应待制备X射线衍射光学元件形状的分离的多个条纹状凸起；在纳米压印基底B上旋涂感光光刻胶；以掩膜基片A为掩膜，在感光光刻胶中压印形成与多个条纹状凸起互补的条纹状凹槽；在纳米压印基底B上衍射光学元件形状的条纹状凹槽内沉积第二金属材料；去除纳米压印基底B上残余的感光光刻胶，从而在纳米压印基底B上形成由第二金属材料构成的衍射光学元件。(三)有益效果本专利技术制备X射线衍射光学元件的方法具有以下有益效果(1)本专利技术中，纳米压印技术所采用的UV紫外固化消除了辐射的影响，并且使用的是低分子的光刻胶，减少了成本；(2)UV紫外固化是在常温下进行固化，消除了高温后显影造成图形的坍塌，边缘粗糙等缺陷，可以制备出高精度的X射线衍射光学元件；(3)相对于传统的衍射光学元件的制备技术，能实现高效率，低成本，无辐射的光学元件的制备。附图说明图1-图7本专利技术实施例制备X射线衍射光学元件方法中执行各步骤后的晶片结构示意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。随着纳米压印技术的发展，其成本低，精确度也能达到要求，为微电子行业提供了一个很好的借鉴平台，从而可以利用纳米压印技术实现X射线衍射光学元件的制备。在本专利技术的一示例性实施例中，公开了一种制备X射线衍射光学元件的方法，其基本步骤如下步骤A、选择用于纳米压印的掩模基片A的衬底，其中该衬底的材料优选为石英片，以满足了纳米压印技术对掩模的硬度要求；步骤B、在衬底上旋涂一层电子束光刻胶，厚度为a，利用电子束光刻技术对上述电子束光刻胶进行光刻，显影，在电子束光刻胶上形成对应衍射光学元件形状的分离的多个凹槽；步骤C、刻蚀电子束光刻图形底部残余的胶，在衬底边缘刻蚀光刻胶，形成电极，然后衬底的图形区域置于电镀溶液中，进行电镀，形成镍、金或者钨层，去胶，从而在石英片上露出由第一金属材料形成对应衍射光学元件形状的分离的多个凸起，形成所需的掩模基片 A；步骤D、制作纳米压印基底B ；步骤E、在纳米压印基底B上旋涂一层感光光刻胶，厚度为b ；其中，掩模基片A的电子束光刻胶厚度a比纳米压印基底B的感光光刻胶厚度b 大，从而掩模基片A上制作完成的镍、金或者钨的厚度比纳米压印基底B的光刻胶厚度大， 从而纳米压印基底B上的感光光刻胶不会影响掩模基片A。步骤F、将掩模基片A置于纳米压印基底B上，施加5到20个PSI的压力使掩模基片A上的多个凸起压入纳米压印基底B上的感光光刻胶中，用紫外线光照固化，移除掩模基片A;使用的紫外线固化技术是在常温常压下进行，不需要进行高温，在光刻后，将掩模基片A与纳米压印基底B分开是在两者之间通入氮气，从而使其自动分开，消除了机械移动对图形的影响。步骤G、刻蚀纳米压印基底B上的残余光刻胶，并刻蚀电极，然后进行电镀镍、金或者钨，去胶；步骤H、湿法腐蚀纳米压印基底B背面的硅，完成最终器件。以下将在上述实施例的基础上，给出本专利技术的具体场景下的实施例。需要说明的， 该些实施例仅用于理解本专利技术，并不用于限制本专利技术的保护范围。并且，在相同或不同实施例中出现的技术特征在不相互冲突的情况下可以组合使用。图1-图7本专利技术实施例制备X射线衍射光学元件方法中执行各步骤后的晶片结构示意图。如图所示，本实施例包括步骤S102，在光滑的石英片6丨02片)上蒸发Cr/Au层作为电镀种子层，如图1所示；步骤S104，在电镀种子层上再旋涂一层电子束光刻胶(ZEP-520A)，厚度为a，利用电子束进行光刻，显影，如图2所示；步骤S106，刻蚀石英片底部残余的电子束光刻胶，并刻蚀电极，然后进行电镀镍， 去胶，形成所需的掩模基片A，如图3所示；步骤S106，在光滑的硅片上旋涂一层聚酰亚胺(PI)，形成支撑薄膜，然后蒸发一层Cr/Au层作为电镀种子层，作为纳米压印基底B，如图4所示；步骤S108，在纳米压印基底B上旋涂一层感光光刻胶(S9920NX-H)，厚度为b ；步骤S110，将掩模基片A置于纳米压印基底B上，如图5所示，施加一定的压力(5 到20个PSI)，用紫外线(波长范围315-400nm)光照固化；步骤S112，然后在纳米压印基底B和掩模基片A中间缓慢通入氮气，并固定其平行方向，使得掩模基片A向上移除；步骤S114，刻蚀纳米压印基底B上的残余光刻胶，并刻蚀电极，然后进行电镀镍， 如图6所示；步骤S116，将纳米压印基底B依次置于丙酮、酒精、水溶液中，从而去除光刻胶，然后将其置于固定的卡具内，置于浓硝酸和氢氟酸比例为1 12的溶液中，从而腐蚀掉纳米压印基底B背面的硅，露出聚酰亚胺支撑薄膜，刻蚀底部蒸发的Cr/Au电镀种子层，完成最终器件，如图7所示。本专利技术制备X射线衍射光学元件的方法具有以下有益效果(1)本专利技术中，纳米压印技术所采用的紫外线光照固化消除了辐射的影响，并且使用的是低分子的光刻胶，减少了成本；(2)本专利技术中，紫外线光照固化是在常温下进行固化，消除了高温后显影造成图形的坍塌，边缘粗糙等缺陷，可以制备出高精度的X射线衍射光学元件；(3)相对于传统的衍射光学元件的制备技术，能实现高效率，低成本，无辐射的光学元件的制备。以上的具体实施例，对本专利技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本专利技术的具体实施例而已，并不用于限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。权利要求1.一种制备X射线衍射光学元件的方法，其特征在于，包括制备掩模基片A，所述掩模基片A上具有对应待制备X射线衍射光学元件形状的分离的多个条纹状凸起；在纳米压印基底B上旋涂感光光刻胶；以所述掩膜基片A为掩膜，在所述感光光刻胶中压印形成与所述多个条纹状凸起互补的条纹状凹槽；在纳米压印基底B上所述衍射光学元件形状的条纹状凹槽内沉积第二金属材料；去除所述纳米压印基底B上残余的感光光刻胶，从而在所述纳米压印基底B上形成由第二金属材料构成的衍射光学元件。2.根据权利要求1的制备X射线衍射光学元件的方法，其特征在于，所述以掩膜基片A 为掩膜，在所述感光光刻胶中压印形成与所述多个条纹状凸起互补的条纹状凹槽的步骤包括将所述掩模基片A置于所述纳米压印基底B上，所述掩模基片A上对应衍射光学元件形状的分离的多个条纹状本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢常青，方磊，朱效立，李冬梅，刘明，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：