軟X射線(xiàn)透射光柵制作.pdf

1、作為X射線(xiàn)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(shí)驗(yàn)中的等離子體診斷，以及X射線(xiàn)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(xiàn)密度的自支撐金透射光柵。因此，對(duì)其制作工藝進(jìn)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(xiàn)透射光柵的制作工藝，并制作出高線(xiàn)密度自支撐金透射光柵。論文的主要內(nèi)容包括： 1.對(duì)全息光刻制作光刻膠掩模工藝進(jìn)行了深入的

2、研究。建立了曝光監(jiān)測(cè)與顯影監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)與分析，能夠根據(jù)監(jiān)測(cè)曲線(xiàn)的變化趨勢(shì)，較為準(zhǔn)確地確定不同基片所需要的最佳曝光量及最佳顯影時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了對(duì)曝光及顯影過(guò)程的控制。 2.對(duì)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(shí)驗(yàn)上進(jìn)行了探索。嘗試了消除金再沉積現(xiàn)象的兩種常見(jiàn)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(duì)電鍍沉積金的工藝，從實(shí)驗(yàn)上探討了電鍍液的溫度、pH值以及電流密度對(duì)電鍍沉積制作的金光柵質(zhì)

3、量的影響，根據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較與分析獲得了較為合適的電鍍條件。 3.計(jì)算并模擬了全息曝光過(guò)程中光刻膠內(nèi)的光強(qiáng)分布，計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了來(lái)自基底的反射光將與入射光干涉，從而使光強(qiáng)分布出現(xiàn)明顯的駐波效應(yīng)。進(jìn)一步的分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著基底反射率的增加，駐波效應(yīng)變得越來(lái)越嚴(yán)重，進(jìn)而給全息光刻制作的光刻膠光柵掩模的槽形、占寬比帶來(lái)不利影響，并減小對(duì)曝光光束光強(qiáng)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(lái)麻煩，尤其是利用全息

4、光刻制作具有較窄線(xiàn)寬的高線(xiàn)密度光刻膠光柵掩模。最后提出了通過(guò)在基底與光刻膠之間增加一層減反射膜(ARC)的辦法吸收來(lái)自基底的反射光強(qiáng)度，以減弱駐波效應(yīng)的辦法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這種方法效果顯著。 4.設(shè)計(jì)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(guó)科技大學(xué)國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室的光譜輻射標(biāo)準(zhǔn)與計(jì)量站測(cè)量了它在5-12nm波段的各級(jí)透射衍射效率，結(jié)果表明，在7.425nm波長(zhǎng)處