[發(fā)明專(zhuān)利]高開(kāi)口面積臨界角透射光柵的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811592328.1
• 申請(qǐng)日: 2018-12-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109782382B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 焦慶斌;譚鑫;李文昊;宋瑩;姜珊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G02B5/18
• 分類(lèi)號(hào): G02B5/18
• 代理公司: 深圳市科進(jìn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44316
• 代理人: 吳乃壯

本發(fā)明公開(kāi)了一種高開(kāi)口面積臨界角透射光柵的制備方法，包括以下步驟：S1、制備掩模板；S2、在單晶硅基底雙面沉積氮化硅層，然后在氮化硅層表面旋涂光刻膠，將掩膜板對(duì)準(zhǔn)單晶硅基底，分別經(jīng)兩面曝光顯影后，將掩模板中的圖形轉(zhuǎn)移到單晶硅基底上得到基準(zhǔn)光柵；S3、在單晶硅基底遠(yuǎn)離基準(zhǔn)光柵的區(qū)域雙面鍍鉻，再雙面旋涂光刻膠，曝光顯影后得到支撐結(jié)構(gòu)；S4、將單晶硅基底的支撐結(jié)構(gòu)雙面旋涂光刻膠后，然后雙面曝光；S5、然后經(jīng)干法刻蝕氮化硅層，濕法刻蝕單晶硅，最后去除氮化硅層，即得透射光柵。本發(fā)明的制備方法，通過(guò)掃描干涉場(chǎng)曝光方法，可實(shí)現(xiàn)高精度的雙面曝光，為雙面刻蝕制備相位雙面匹配精度高的掩模圖形，從而減小了展寬面積。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光柵制備技術(shù)領(lǐng)域。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種高開(kāi)口面積臨界角透射光柵的制備方法。

背景技術(shù)

自支撐透射類(lèi)光柵的主要制作工藝為Bosch深反應(yīng)離子刻蝕和110硅片的各向異性濕法腐蝕。Bosch工藝對(duì)保護(hù)掩模要求高、制作工藝復(fù)雜、側(cè)壁粗糙度差等原因已被110單晶硅各向異性濕法刻蝕工藝所替代。但因各向異性濕法刻蝕獲得的臨界角透射光柵線條和自支撐結(jié)構(gòu)均依賴于單晶硅晶向，自支撐結(jié)構(gòu)隨著刻蝕深度的增大而向底部展寬而占據(jù)大部分面積，導(dǎo)致光柵有效面積減小，目前僅占光柵口徑的30％左右。以臨界角透射為核心元器件的X射線透射空間望遠(yuǎn)鏡需大的光柵總有效面積(IXO總有效面積＞1000cm²)來(lái)提高整體的信噪比和靈敏度，這就需要更多數(shù)量的光柵，造成望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)整體體積、重量的大幅增加，加大制造難度及發(fā)射成本。因此，減小自支撐結(jié)構(gòu)的尺寸，增大光柵有效面積，對(duì)于臨界角透射光柵的應(yīng)用具有重大意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問(wèn)題，并提供至少后面將說(shuō)明的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種高開(kāi)口面積臨界角透射光柵的制備方法，先通過(guò)制備掩模板，將掩模板上的掩模圖形單晶硅基底上，制得基準(zhǔn)光柵，然后經(jīng)紫外曝光、顯影后制得支撐結(jié)構(gòu)，經(jīng)掃描干涉場(chǎng)曝光系統(tǒng)雙面曝光，且在曝光過(guò)程中調(diào)整工作臺(tái)使兩束曝光光束形成的干涉條紋與基準(zhǔn)光柵柵線平行實(shí)現(xiàn)高精度的雙面曝光，經(jīng)干法刻蝕氮化硅層，濕法刻蝕單晶硅，最后去除氮化硅層，即得透射光柵，通過(guò)該工藝制得的透射光柵的展寬面積縮小為傳統(tǒng)工藝的50％。

為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種高開(kāi)口面積臨界角透射光柵的制備方法，包括以下步驟：

S1、制備掩模板；

S2、在單晶硅基底雙面沉積氮化硅層，然后在部分區(qū)域的氮化硅層表面旋涂光刻膠，將掩膜板對(duì)準(zhǔn)單晶硅基底，分別經(jīng)兩面曝光顯影后，將掩模板中的圖形轉(zhuǎn)移到單晶硅基底上，再經(jīng)干法刻蝕氮化硅層、濕法刻蝕單晶硅后，即得基準(zhǔn)光柵；

S3、在單晶硅基底遠(yuǎn)離基準(zhǔn)光柵的區(qū)域雙面沉積氮化硅層，然后雙面鍍鉻，再雙面旋涂光刻膠，經(jīng)紫外曝光、顯影后，濕法刻蝕鉻，得到支撐結(jié)構(gòu)；

S4、將單晶硅基底的支撐結(jié)構(gòu)雙面旋涂光刻膠后，然后雙面曝光，每面曝光具體為：將硅基底單晶硅基底固定在掃描干涉場(chǎng)曝光系統(tǒng)工作臺(tái)上，使掃描干涉場(chǎng)曝光系統(tǒng)的兩束曝光光束入射至基準(zhǔn)光柵上，調(diào)整工作臺(tái)使兩束曝光光束形成的干涉條紋與基準(zhǔn)光柵柵線方向平行，保持曝光光束入射基準(zhǔn)光柵狀態(tài)不變，將掃描干涉場(chǎng)曝光系統(tǒng)中的相位鎖定切換為動(dòng)態(tài)相位鎖定模式，然后對(duì)旋涂光刻膠的區(qū)域進(jìn)行曝光；

S5、然后S4中曝光后的單晶硅基底顯影后，經(jīng)干法刻蝕氮化硅層，濕法刻蝕單晶硅，最后去除氮化硅層，即得透射光柵。

優(yōu)選的是，所述的高開(kāi)口面積臨界角透射光柵的制備方法，S1中制備掩模板具體包括；在玻璃基板上制作多個(gè)均勻分布的矩形圖形，任意相鄰兩個(gè)矩形圖形之間的夾角為0.05°。

優(yōu)選的是，所述的高開(kāi)口面積臨界角透射光柵的制備方法，S3、S5中濕法刻蝕單晶硅所用刻蝕液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)40～50％的KOH溶液，刻蝕溫度為20～25℃。