[发明专利]一种光栅刻蚀方法

说明书

本发明提供的光栅刻蚀方法，在单晶硅基底上生长抗蚀层后涂覆光刻胶并前烘；利用紫外曝光显影在单晶硅基底表面进行扇形光刻胶掩模图形的制备；利用抗蚀层腐蚀剂以及单晶硅刻蚀液将扇形光刻胶掩模图形转移至单晶硅基底上，利用扇形掩模图形内不同矩形条对应刻蚀现象不同确定单晶硅基底的晶向；确定单晶硅基底的晶向后，利用紫外曝光显影进行正式光栅光刻胶掩模图形的制作；利用抗蚀层腐蚀剂将正式光栅光刻胶掩模图形转移至抗蚀层上得到抗蚀层掩模图形并对抗蚀层掩模图形进行光刻胶去除；利用单晶硅刻蚀液将抗蚀层掩模图形转移至单晶硅基底上，对单晶硅基底进行清洁处理，有效提高光栅纵横刻蚀速率比，对制作出高深宽比的光栅具有直接的重要价值。

技术领域

本发明涉及光谱技术领域，特别涉及一种光栅刻蚀方法。

背景技术

以X射线光栅为色散元件的光栅谱仪具有质量轻、结构简单、光谱范围宽、系统对准容易等优点，近年来在激光等离子体诊断和天文物理等领域中得到了重要应用。国家将数字诊疗装备研发重点专项列入十三五重点发展中来，其中相衬CT设备用X射线光栅作为核心元器件成为重点攻克对象。

为减小X射线光栅对X射线的吸收，提高光栅衍射效率，需要所制备光栅具有较高深宽比。提高刻蚀速率比(纵横刻蚀速率比)是能够获得高深宽比的唯一有效途径。现阶段，纵横刻蚀速率比最高只能达到1：188，这一比值尚不能满足X射线光栅进一步提高深宽比的要求。所以寻求一种方法进一步提高纵横刻蚀速率比对实现高深宽比X射线的制作意义重大。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种光栅刻蚀方法，可以有效提高X射线光栅纵横刻蚀速率比，对制作出高深宽比的X射线光栅具有直接的重要价值。

本发明提供一种光栅刻蚀方法，所述方法包括：

在单晶硅基底上生长抗蚀层后涂覆光刻胶并前烘；

利用紫外曝光显影在所述单晶硅基底表面进行扇形光刻胶掩模图形的制备；

利用抗蚀层腐蚀剂以及单晶硅刻蚀液将扇形光刻胶掩模图形转移至单晶硅基底上，利用扇形掩模图形内不同矩形条对应刻蚀现象不同确定所述单晶硅基底的晶向；

确定所述单晶硅基底的晶向后，利用紫外曝光显影进行正式光栅光刻胶掩模图形的制作；

利用抗蚀层腐蚀剂将所述正式光栅光刻胶掩模图形转移至抗蚀层上得到抗蚀层掩模图形并对所述抗蚀层掩模图形进行光刻胶去除；

利用单晶硅刻蚀液将所述抗蚀层掩模图形转移至单晶硅基底上，对所述单晶硅基底进行清洁处理。

可选地，所述在单晶硅基底上生长抗蚀层后涂覆光刻胶并前烘，包括：

采用区熔法制备的单晶硅基底，对硅片利用一号标准清洗液和二号标准清洗液清洗后在单晶硅基底表面生长一层厚度为80纳米的抗蚀层；

采用旋涂法在长有抗蚀层的所述单晶硅基底表面涂覆厚为600纳米的光刻胶，旋涂速度3000rpm，旋涂时间30s；

将已涂覆光刻胶的硅基底放入烘箱进行前烘处理，烘箱温度90℃，前烘时间20mins。

可选地，所述利用紫外曝光显影在所述单晶硅基底表面进行扇形光刻胶掩模图形的制备，包括：

利用紫外曝光机将扇形掩模板图形利用曝光方式记录于光刻胶上，利用3‰的NaOH溶液对光刻胶进行显影，以实现扇形光刻胶掩模制备。

可选地，所述利用抗蚀层腐蚀剂以及单晶硅刻蚀液将扇形光刻胶掩模图形转移至单晶硅基底上，利用扇形掩模图形内不同矩形条对应刻蚀现象不同确定所述单晶硅基底的晶向，包括：

显影后利用缓冲氢氟酸刻蚀液对抗蚀层进行刻蚀，刻蚀时间60s，刻蚀温度20℃，将扇形光刻胶掩模图形转移至抗蚀层；