[發明專利]用于同步輻射軟X射線聚焦成像的Kinoform介質透鏡及其制備方法

在審

• 申請號: 202110058816.X
• 申請日: 2021-01-17
• 公開（公告）號: CN112885499A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 陳宜方;童徐杰;韋璐
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: G21K1/06
• 分類號: G21K1/06;G03F7/20
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

1.一種用于同步輻射軟X射線聚焦成像的Kinoform介質透鏡，其特征在于，其結構從下到上依次為：硅基底，薄膜窗口，具有斜面形貌的二維或者三維的介質材料Kinoform透鏡；其中，硅基底、薄膜窗口分別起支撐和透光作用，介質材料Kinoform透鏡正面放置在薄膜上；所述透鏡的匯聚方向垂直于薄膜窗口；軟X射線透過薄膜與透鏡之后聚焦；低吸收系數的介質材料的kinoform結構能夠實現軟X射線的高效率聚焦。

2.根據權利要求1所述的Kinoform介質透鏡，其特征在于，所述透鏡材料使用對能量為200~2000eV的軟X射線有較高透過率的材料，吸收系數小于10^-2，該材料包括但不限于HSQ或PMMA。

3.根據權利要求1所述的Kinoform介質透鏡，其特征在于，所述透鏡材料使用對電子敏感的材料，以便用于電子束灰度光刻以及顯影，該材料包括但不限于HSQ或PMMA。

4.根據權利要求1所述的Kinoform介質透鏡，其特征在于，所述透鏡為長條形或圓形，其變周期結構具有傾斜形貌，對X射線具有匯聚作用；單個周期的截面形貌為直角三角形、直角梯形或月牙形，或其中多種形狀的混合。

5.根據權利要求1所述的Kinoform介質透鏡，其特征在于，所述薄膜窗口材料選擇氮化硅、二氧化硅或硅；所述薄膜窗口為正方形，厚度為100 nm~300 nm，窗口邊長為1 mm ~2mm。

6.根據權利要求1所述的Kinoform介質透鏡，其特征在于，對于280~530eV水窗口能量范圍的聚焦效率大于10%，對于500~2000eV能量范圍的聚焦效率大于15%。

7.如權利要求1-6之一所述Kinoform介質透鏡的制備得到，其特征在于，具體步驟為：

（1）在有薄膜窗口的襯底上旋涂HSQ光刻膠；

（2）利用電子束灰度光刻的方法在光刻膠上形成Kinoform透鏡的光刻膠圖形；

（3）對步驟（2）得到的樣品進行顯影；

（4）對步驟（3）得到的樣品進行反應離子束刻蝕。

8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中， HSQ光刻膠厚度為300 nm~4000 nm；并烘烤使之硬化，烘烤溫度為150℃到180℃，時間為2 min~30 min。

9.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，所述電子束灰度光刻是根據Kinoform透鏡的三維形貌進行曝光版圖劃分和曝光劑量分配，曝光基礎劑量為500~3000μC/cm²，曝光相對劑量為0.05~2；所述的電子束灰度光刻的曝光區域為圓形或者矩形；圓形直徑為20μm~1mm；矩形短邊長為20μm~5mm，長邊長為100μm~5mm。

10.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟（3）中所述的顯影液配比為TMAH：H₂O=1:3，顯影溫度為40~60 ℃，顯影時間為1~10min；步驟（4）中所述離子束刻蝕的氣體為O₂，O₂氣體流量為10sccm ~30sccm，功率為20 W~ 100 W，時間為1 min ~3 min。