[发明专利]制备X射线衍射光学元件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子行业纳米及光学技术领域，尤其涉及一种制备X射线衍射光学元件的方法。

背景技术

随着衍射光学领域的发展，对于光学元件的需求也越来越多，而传统的X射线衍射光学元件的制备技术是采用电子束光刻和X射线光刻技术结合的方法制备X射线衍射光学元件。由于X射线光学光刻成本高，周期长，并伴有一定的辐射。这给实验人员带来的了一定的影响，并制约了X射线衍射光学元件的大批量制作。而且X射线光刻的光刻胶经过高温的固化，显影，会造成侧壁的不均匀，且胶厚不均匀，在图形顶端的光刻胶呈现显影后的弧形。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决上述的一个或多个技术问题，本发明提出了一种制备X射线衍射光学元件的方法，以降低制备X射线衍射光学元件的成本，缩短其制备周期，提高其性能质量。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种制备X射线衍射光学元件的方法。该方法包括：制备掩模基片A，掩模基片A上具有对应待制备X射线衍射光学元件形状的分离的多个条纹状凸起；在纳米压印基底B上旋涂感光光刻胶；以掩膜基片A为掩膜，在感光光刻胶中压印形成与多个条纹状凸起互补的条纹状凹槽；在纳米压印基底B上衍射光学元件形状的条纹状凹槽内沉积第二金属材料；去除纳米压印基底B上残余的感光光刻胶，从而在纳米压印基底B上形成由第二金属材料构成的衍射光学元件。

(三)有益效果

本发明制备X射线衍射光学元件的方法具有以下有益效果：

(1)本发明中，纳米压印技术所采用的UV紫外固化消除了辐射的影响，并且使用的是低分子的光刻胶，减少了成本；

(2)UV紫外固化是在常温下进行固化，消除了高温后显影造成图形的坍塌，边缘粗糙等缺陷，可以制备出高精度的X射线衍射光学元件；

(3)相对于传统的衍射光学元件的制备技术，能实现高效率，低成本，无辐射的光学元件的制备。

附图说明

图1-图7本发明实施例制备X射线衍射光学元件方法中执行各步骤后的晶片结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

随着纳米压印技术的发展，其成本低，精确度也能达到要求，为微电子行业提供了一个很好的借鉴平台，从而可以利用纳米压印技术实现X射线衍射光学元件的制备。

在本发明的一示例性实施例中，公开了一种制备X射线衍射光学元件的方法，其基本步骤如下：

步骤A、选择用于纳米压印的掩模基片A的衬底，其中该衬底的材料优选为石英片，以满足了纳米压印技术对掩模的硬度要求；

步骤B、在衬底上旋涂一层电子束光刻胶，厚度为a，利用电子束光刻技术对上述电子束光刻胶进行光刻，显影，在电子束光刻胶上形成对应衍射光学元件形状的分离的多个凹槽；

步骤C、刻蚀电子束光刻图形底部残余的胶，在衬底边缘刻蚀光刻胶，形成电极，然后衬底的图形区域置于电镀溶液中，进行电镀，形成镍、金或者钨层，去胶，从而在石英片上露出由第一金属材料形成对应衍射光学元件形状的分离的多个凸起，形成所需的掩模基片A；

步骤D、制作纳米压印基底B；

步骤E、在纳米压印基底B上旋涂一层感光光刻胶，厚度为b；

其中，掩模基片A的电子束光刻胶厚度a比纳米压印基底B的感光光刻胶厚度b大，从而掩模基片A上制作完成的镍、金或者钨的厚度比纳米压印基底B的光刻胶厚度大，从而纳米压印基底B上的感光光刻胶不会影响掩模基片A。

步骤F、将掩模基片A置于纳米压印基底B上，施加5到20个PSI的压力使掩模基片A上的多个凸起压入纳米压印基底B上的感光光刻胶中，用紫外线光照固化，移除掩模基片A；

使用的紫外线固化技术是在常温常压下进行，不需要进行高温，在光刻后，将掩模基片A与纳米压印基底B分开是在两者之间通入氮气，从而使其自动分开，消除了机械移动对图形的影响。

步骤G、刻蚀纳米压印基底B上的残余光刻胶，并刻蚀电极，然后进行电镀镍、金或者钨，去胶；

步骤H、湿法腐蚀纳米压印基底B背面的硅，完成最终器件。

以下将在上述实施例的基础上，给出本发明的具体场景下的实施例。需要说明的，该些实施例仅用于理解本发明，并不用于限制本发明的保护范围。并且，在相同或不同实施例中出现的技术特征在不相互冲突的情况下可以组合使用。