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用于激光等離子體診斷和天文物理領域。為實現(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射線透射光柵領域研究的熱點。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，為我國以后在激光慣性約束核聚變(ICF)、天文觀測等重要領域需

2、要的高性能X射線透射光柵發(fā)展必要的技術儲備，成果如下:
　　1、對勞埃鏡全息光刻和納米壓印技術制作5000 l/mm光柵掩模的方法進行了系統(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準方法。對于勞埃鏡全息光刻，對準流程分為四步:(1)利用改進的扇形標定法定位<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準。對于納米壓印制作光柵掩模方法，對準流程分為三步:(1)利用改進的扇形標定法定位<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準。其中，用于勞埃鏡全息光刻制作光柵掩模的對準方法的對準誤差僅為±0.033°，用于納米壓印制作光柵掩模的對準方法的對準誤差為±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、對高線密度自支撐閃耀透射光柵的其他制作工藝進行了詳細的研究，包括對準標志的制

5、作、光柵樣品單元及自支撐結構掩模的制作、氮化硅濕法保護掩模的制作、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5 mm×5 mm方框組成，光柵線條高度為1.6μm，平均寬度為40