高線密度X射線自支撐閃耀透射光柵的制作.pdf

1、作為X射線波段的一種重要色散元件，X射線透射光柵廣泛應(yīng)用于激光等離子體診斷和天文物理領(lǐng)域。為實(shí)現(xiàn)高能X射線波段能譜分辨，提高透射光柵譜儀的分辨率，需要制備高線密度、高衍射效率的X射線透射光柵。新型自支撐閃耀透射光柵能夠解決傳統(tǒng)金自支撐透射光柵存在的衍射效率低的不足，因而成為X射線透射光柵領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。本課題的目的是探究和掌握完整的高線密度X射線自支撐閃耀透射光柵的制作工藝，為我國(guó)以后在激光慣性約束核聚變(ICF)、天文觀測(cè)等重要領(lǐng)域需

2、要的高性能X射線透射光柵發(fā)展必要的技術(shù)儲(chǔ)備，成果如下:
　　1、對(duì)勞埃鏡全息光刻和納米壓印技術(shù)制作5000 l/mm光柵掩模的方法進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。在勞埃鏡全息光刻中，通過提高干涉條紋的穩(wěn)定性、分析干涉條紋的對(duì)比度以及控制曝光顯影條件制作出了合格的光柵掩模。在納米壓印方法中，通過引入中間柔性印模，將紫外固化納米壓印和熱壓納米壓印結(jié)合在一起，解決了脫模困難和壓印均勻性的問題，得到了高保真度的PMMA光柵掩模。
　　2、分別開發(fā)

3、了適用于勞埃鏡全息光刻和納米壓印制作光柵掩模的對(duì)準(zhǔn)方法。對(duì)于勞埃鏡全息光刻，對(duì)準(zhǔn)流程分為四步:(1)利用改進(jìn)的扇形標(biāo)定法定位<110>硅片的垂直{111}面;(2)制作與垂直{111}面平行的參考光柵;(3)優(yōu)化勞埃鏡全息光路以減小干涉條紋的彎曲誤差;(4)在勞埃鏡全息曝光中使參考光柵與干涉條紋對(duì)準(zhǔn)。對(duì)于納米壓印制作光柵掩模方法，對(duì)準(zhǔn)流程分為三步:(1)利用改進(jìn)的扇形標(biāo)定法定位<110>硅片的垂直{111}面;(2)制作與垂直{111}

4、面平行的參考光柵;(3)在納米壓印中使參考光柵與印模光柵對(duì)準(zhǔn)。其中，用于勞埃鏡全息光刻制作光柵掩模的對(duì)準(zhǔn)方法的對(duì)準(zhǔn)誤差僅為±0.033°，用于納米壓印制作光柵掩模的對(duì)準(zhǔn)方法的對(duì)準(zhǔn)誤差為±0.067°。
　　3、各向異性濕法刻蝕工藝的研究。建立了各向異性濕法刻蝕模型，改善了濕法刻蝕的均勻性，確定了能夠滿足各向異性濕法刻蝕工藝寬容度的刻蝕條件。
　　4、對(duì)高線密度自支撐閃耀透射光柵的其他制作工藝進(jìn)行了詳細(xì)的研究，包括對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志的制

5、作、光柵樣品單元及自支撐結(jié)構(gòu)掩模的制作、氮化硅濕法保護(hù)掩模的制作、背面去襯底和正面高高寬比硅光柵的干燥。
　　5、得到了3000 l/mm和5000 l/mm的自支撐閃耀透射光柵樣品。3000 l/mm自支撐閃耀透射光柵樣品由四個(gè)5 mm×5 mm方框組成，光柵線條高度為5μm，頂端寬約65 nm、底端寬約80 nm。5000 l/mm自支撐閃耀透射光柵樣品由四個(gè)5 mm×5 mm方框組成，光柵線條高度為1.6μm，平均寬度為40