軟X射線透射光柵制作.pdf

1、作為X射線波段的一種重要色散元件，金透射光柵主要用于激光慣性約束核聚變(ICF)實驗中的等離子體診斷，以及X射線天體物理研究的高能透射光柵光譜儀中。使用全息光刻技術(shù)制作金透射光柵工藝復(fù)雜，尤其是制作具有高線密度的自支撐金透射光柵。因此，對其制作工藝進行系統(tǒng)化的研究十分必要。 本課題的目的是要掌握軟X射線透射光柵的制作工藝，并制作出高線密度自支撐金透射光柵。論文的主要內(nèi)容包括： 1.對全息光刻制作光刻膠掩模工藝進行了深入的

2、研究。建立了曝光監(jiān)測與顯影監(jiān)測系統(tǒng)，通過大量的實驗與分析，能夠根據(jù)監(jiān)測曲線的變化趨勢，較為準確地確定不同基片所需要的最佳曝光量及最佳顯影時間，實現(xiàn)了對曝光及顯影過程的控制。 2.對兩種光刻膠掩模圖形轉(zhuǎn)移工藝技術(shù)--離子束刻蝕與電鍍工藝，從實驗上進行了探索。嘗試了消除金再沉積現(xiàn)象的兩種常見方法--傾斜旋轉(zhuǎn)刻蝕與使用薄掩模，并取得了顯著的效果。對電鍍沉積金的工藝，從實驗上探討了電鍍液的溫度、pH值以及電流密度對電鍍沉積制作的金光柵質(zhì)

3、量的影響，根據(jù)對實驗結(jié)果的比較與分析獲得了較為合適的電鍍條件。 3.計算并模擬了全息曝光過程中光刻膠內(nèi)的光強分布，計算與實驗結(jié)果證實了來自基底的反射光將與入射光干涉，從而使光強分布出現(xiàn)明顯的駐波效應(yīng)。進一步的分析與實驗結(jié)果表明，隨著基底反射率的增加，駐波效應(yīng)變得越來越嚴重，進而給全息光刻制作的光刻膠光柵掩模的槽形、占寬比帶來不利影響，并減小對曝光光束光強偏差的寬容度。因此，基底的高反射率將給光柵掩模的制作帶來麻煩，尤其是利用全息

4、光刻制作具有較窄線寬的高線密度光刻膠光柵掩模。最后提出了通過在基底與光刻膠之間增加一層減反射膜(ARC)的辦法吸收來自基底的反射光強度，以減弱駐波效應(yīng)的辦法。實驗結(jié)果表明這種方法效果顯著。 4.設(shè)計并制作了位相型金透射光柵，光柵的周期1μm，槽深約200nm，占寬比約0.55，面積5mm×15mm。在中國科技大學(xué)國家同步輻射實驗室的光譜輻射標準與計量站測量了它在5-12nm波段的各級透射衍射效率，結(jié)果表明，在7.425nm波長處