《全息-濕法刻蝕200nm周期X射線矽透射光柵》是依託中國科學技術大學，由邱克強擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：全息-濕法刻蝕200nm周期X射線矽透射光柵
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：邱克強
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
慣性約束聚變電漿診斷與天文物理等領域需要高線密度，高高寬比透射光柵實現高能X射線光譜測量。先光刻產生光刻膠掩模圖形，再在掩模光柵槽中電鍍沉積黃金是目前X射線透射光柵製備的主要方法，金光柵線條高度、側壁陡直度與粗糙度由掩模決定。對於目前兩種常用光刻技術- - 全息干涉與電子束光刻，製作周期200nm，柵線高度1μm，側壁陡直而光滑的掩模圖形，難度大，代價高。.利用鹼性溶液（如KOH）對<110>矽片的各向異性刻蝕容易製備高高寬比透射光柵，柵線側壁陡直而光滑，且所需光刻膠掩模槽深不大於100nm。本項目擬研究200nm周期的自支撐矽透射光柵的製備技術，代替傳統金透射光柵。通過全息光刻在鍍有氮化矽的矽基底上產生大面積光刻膠光柵圖形，使用反應離子刻蝕將掩模圖形轉移到氮化矽中，最後以氮化矽為掩模，使用氫氧化鉀溶液腐蝕獲得矽光柵結構。
結題摘要
為實現高能X射線波段能譜分辨，提高透射光柵譜儀的解析度，需要製備高線密度、高衍射效率的X射線透射光柵。新型閃耀透射光柵能夠解決傳統金透射光柵存在的衍射效率低的不足。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製作工藝，為我國以後在雷射慣性約束核聚變(ICF)、天文觀測等重要領域需要的高性能X射線透射光柵發展必要的技術儲備。主要研究內容及結果如下： 1. 對200nm周期自支撐矽透射光柵的結構參數及其性能模擬計算，分析了光柵線條高度、占寬比、入射角度、側壁陡直度對光柵效率的影響。 2. 對全息光刻和納米壓印技術製作200nm周期光柵掩模的方法進行了系統的研究。在全息光刻中，通過提高幹涉條紋的穩定性、分析干涉條紋的對比度以及控制曝光顯影條件製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。 3. 對全息光刻和納米壓印製作光柵掩模的對準方法進行了詳細研究，通過對方法和裝置的改進，將全息干涉條紋與矽晶向對準誤差從之前的0.1°，2014年提高到0.036°，2015年進一步降低到0.016°。 4. 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。對其他製作工藝進行了詳細的研究，包括對準圖形的製作、光柵樣品單元及自支撐結構掩模的製作、氮化矽濕法保護掩模的製作、背面去襯底和正面高高寬比矽光柵的乾燥。 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 nm。
