[发明专利]一种制作大高宽比X射线衍射光栅的方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米尺度元件制作技术领域，尤其涉及一种制作大高宽比X射线衍射光栅的方法，该大高宽比X射线衍射光栅的高宽比的比值范围为[10，20]。

背景技术

众所周知，随着纳米加工领域的不断发展，所需要的元件越来越精密，并且高宽比要求越来越大。而使用普通的制作工艺，很难制作出高宽比范围为[10，20]的大高宽比的X射线衍射光栅，其原因在于表面张力的影响使得细线条的光刻胶极易倒塌，大的高宽比的光刻胶，很容易粘黏到一块，从而限制了其工艺的进一步发展。

如何避免此问题，制作出高宽比范围为[10，20]的大高宽比的光栅就成为了此事迫切需要解决的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对大高宽比的光刻胶容易产生倒塌，粘黏的问题，本发明的主要目的在于提供一种制作大高宽比X射线衍射光栅的方法。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种制作大高宽比X射线衍射光栅的方法，该方法包括：将硅片制作成掩模A；在该掩模A正面中心部分形成由多个光刻胶线条构成的第一光刻胶图形；在该第一光刻胶图形的光刻胶线条之间形成金层，并用丙酮去除光刻胶线条，形成第一掩模板；将硅片制作成基底B；在该基底B上旋涂一层光刻胶，烘干，将该第一掩模板倒扣于该基底B上，使用X射线进行曝光，移除该第一掩模板，显影，在该基底B表面中心部分形成由多个光刻胶线条构成的第二光刻胶图形；在该第二光刻胶图形的光刻胶线条之间形成金层，并用丙酮去除光刻胶线条，形成第一基底；将该第一基底正面中心部分的金层制作成镂空无支撑的图形结构；在该第一基底的正面蒸发金，增加该镂空无支撑的图形结构中光栅线条的厚度，满足光栅线条高宽比要求，完成器件的制作。

上述方案中，所述大高宽比X射线衍射光栅，其高宽比的比值范围为[10，20]。

上述方案中，所述将硅片制作成掩模A包括：在硅片正面旋涂一层厚度为1μm的聚酰亚胺，湿法腐蚀硅片背面的硅，然后在硅片正面的聚酰亚胺上蒸发一层Cr/Au合金电镀种子层，其中Cr的厚度为5nm，Au的厚度为10nm，形成掩模A。

上述方案中，所述在该掩模A正面中心部分形成由多个光刻胶线条构成的第一光刻胶图形包括：在掩模A的正面旋涂一层电子束光刻胶ZEP-520，厚度为500nm，利用电子束对掩模A中心部分的电子束光刻胶ZEP-520进行光刻，并显影，在掩模A中心部分形成由多个光刻胶线条构成的第一光刻胶图形，其中光刻胶线条宽度为150nm。

上述方案中，所述在该第一光刻胶图形的光刻胶线条之间形成金层，并用丙酮去除光刻胶线条，形成第一掩模板，包括：刻蚀掩模A正面第一光刻胶图形所在区域的残胶，并在掩模A边缘刻蚀光刻胶露出Cr/Au合金电镀种子层，形成电极，然后将掩模A的第一光刻胶图形所在区域置于电镀溶液中进行电镀，在第一光刻胶图形的光刻胶线条之间形成金层，直至金层与光刻胶线条的厚度齐平，用丙酮去除光刻胶线条，形成第一掩模板。

上述方案中，所述将硅片制作成基底B，包括：在硅片正面旋涂一层厚度为1μm的聚酰亚胺，然后在聚酰亚胺上蒸发一层Cr/Au合金电镀种子层，其中Cr的厚度为5nm，Au的厚度为10nm，形成基底B。

上述方案中，所述在该基底B上旋涂一层光刻胶，是在该基底B上旋涂一层厚度为700nm的光刻胶PMMA。

上述方案中，所述在该第二光刻胶图形的光刻胶线条之间形成金层，并用丙酮去除光刻胶线条，形成第一基底，包括：刻蚀基底B表面第二光刻胶图形所在区域的残胶，并刻蚀基底B边缘的光刻胶露出Cr/Au合金电镀种子层，形成电极，然后将基底B第二光刻胶图形所在区域置于电镀溶液中进行电镀，在第二光刻胶图形的光刻胶线条之间形成金层，直至金层与光刻胶线条的厚度齐平，用丙酮去除光刻胶线条，形成第一基底。

上述方案中，所述将该第一基底正面中心部分的金层制作成镂空无支撑的图形结构，包括：湿法腐蚀该第一基底背面的硅，刻蚀该第一基底正面的Cr/Au合金电镀种子层，并在该第一基底的背面采用氧气刻蚀金层下方的聚酰亚胺，使得该第一基底正面中心部分的金层成为镂空无支撑的图形结构。

上述方案中，所述在该第一基底的正面蒸发金，增加该镂空无支撑的图形结构中光栅线条的厚度，满足光栅线条高宽比要求，包括：在该第一基底的正面电子束蒸发一层金，使得该镂空无支撑的图形结构中光栅线条的金厚度增加到3μm，光栅线条高宽比达到20∶1，满足光栅线条高宽比要求。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：