[發明專利]制備X射線衍射光學元件的方法

無效

• 申請號: 201110379973.7
• 申請日: 2011-11-25
• 公開（公告）號: CN102402118A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 謝常青;方磊;朱效立;李冬梅;劉明
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G03F1/22
• 分類號: G03F1/22;G03F7/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明涉及微電子行業納米及光學技術領域，尤其涉及一種制備X射線衍射光學元件的方法。

背景技術

隨著衍射光學領域的發展，對于光學元件的需求也越來越多，而傳統的X射線衍射光學元件的制備技術是采用電子束光刻和X射線光刻技術結合的方法制備X射線衍射光學元件。由于X射線光學光刻成本高，周期長，并伴有一定的輻射。這給實驗人員帶來的了一定的影響，并制約了X射線衍射光學元件的大批量制作。而且X射線光刻的光刻膠經過高溫的固化，顯影，會造成側壁的不均勻，且膠厚不均勻，在圖形頂端的光刻膠呈現顯影后的弧形。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為了解決上述的一個或多個技術問題，本發明提出了一種制備X射線衍射光學元件的方法，以降低制備X射線衍射光學元件的成本，縮短其制備周期，提高其性能質量。

(二)技術方案

根據本發明的一個方面，提供了一種制備X射線衍射光學元件的方法。該方法包括：制備掩模基片A，掩模基片A上具有對應待制備X射線衍射光學元件形狀的分離的多個條紋狀凸起；在納米壓印基底B上旋涂感光光刻膠；以掩膜基片A為掩膜，在感光光刻膠中壓印形成與多個條紋狀凸起互補的條紋狀凹槽；在納米壓印基底B上衍射光學元件形狀的條紋狀凹槽內沉積第二金屬材料；去除納米壓印基底B上殘余的感光光刻膠，從而在納米壓印基底B上形成由第二金屬材料構成的衍射光學元件。

(三)有益效果

本發明制備X射線衍射光學元件的方法具有以下有益效果：

(1)本發明中，納米壓印技術所采用的UV紫外固化消除了輻射的影響，并且使用的是低分子的光刻膠，減少了成本；

(2)UV紫外固化是在常溫下進行固化，消除了高溫后顯影造成圖形的坍塌，邊緣粗糙等缺陷，可以制備出高精度的X射線衍射光學元件；

(3)相對于傳統的衍射光學元件的制備技術，能實現高效率，低成本，無輻射的光學元件的制備。

附圖說明

圖1-圖7本發明實施例制備X射線衍射光學元件方法中執行各步驟后的晶片結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。

隨著納米壓印技術的發展，其成本低，精確度也能達到要求，為微電子行業提供了一個很好的借鑒平臺，從而可以利用納米壓印技術實現X射線衍射光學元件的制備。

在本發明的一示例性實施例中，公開了一種制備X射線衍射光學元件的方法，其基本步驟如下：

步驟A、選擇用于納米壓印的掩模基片A的襯底，其中該襯底的材料優選為石英片，以滿足了納米壓印技術對掩模的硬度要求；

步驟B、在襯底上旋涂一層電子束光刻膠，厚度為a，利用電子束光刻技術對上述電子束光刻膠進行光刻，顯影，在電子束光刻膠上形成對應衍射光學元件形狀的分離的多個凹槽；

步驟C、刻蝕電子束光刻圖形底部殘余的膠，在襯底邊緣刻蝕光刻膠，形成電極，然后襯底的圖形區域置于電鍍溶液中，進行電鍍，形成鎳、金或者鎢層，去膠，從而在石英片上露出由第一金屬材料形成對應衍射光學元件形狀的分離的多個凸起，形成所需的掩模基片A；

步驟D、制作納米壓印基底B；

步驟E、在納米壓印基底B上旋涂一層感光光刻膠，厚度為b；

其中，掩模基片A的電子束光刻膠厚度a比納米壓印基底B的感光光刻膠厚度b大，從而掩模基片A上制作完成的鎳、金或者鎢的厚度比納米壓印基底B的光刻膠厚度大，從而納米壓印基底B上的感光光刻膠不會影響掩模基片A。

步驟F、將掩模基片A置于納米壓印基底B上，施加5到20個PSI的壓力使掩模基片A上的多個凸起壓入納米壓印基底B上的感光光刻膠中，用紫外線光照固化，移除掩模基片A；

使用的紫外線固化技術是在常溫常壓下進行，不需要進行高溫，在光刻后，將掩模基片A與納米壓印基底B分開是在兩者之間通入氮氣，從而使其自動分開，消除了機械移動對圖形的影響。

步驟G、刻蝕納米壓印基底B上的殘余光刻膠，并刻蝕電極，然后進行電鍍鎳、金或者鎢，去膠；

步驟H、濕法腐蝕納米壓印基底B背面的硅，完成最終器件。

以下將在上述實施例的基礎上，給出本發明的具體場景下的實施例。需要說明的，該些實施例僅用于理解本發明，并不用于限制本發明的保護范圍。并且，在相同或不同實施例中出現的技術特征在不相互沖突的情況下可以組合使用。