X射线二极管平响应滤片的制作

针对X射线二极管平响应滤片的设计要求,采用电子束蒸发生长薄金层、紫外光曝光光刻、微电镀厚金层、体硅腐蚀制作镂空结构和等离子体刻蚀去掉PI等技术,成功制备了阵列结构的圆孔直径为5μm,周期为10.854μm,金层厚度分别为50,400nm的薄、厚两种金层滤片。电镀过程中采用台阶仪多次测量图形四周电镀厚度后取均值的方法得到尽可能准确的电镀厚金层。滤片交付实验后,在X光能量0.1～4keV取得的平响应曲线标准偏差与均值之比在13%以内,可以满足相关单位的具体物理研究实验要求。     

HSQ用于电子束曝光的性能分析

作为一种非化学放大的无机负性电子束光刺抗蚀剂,HSQ(hydrogen silsesquioxane)具有极高的分辨率(约5 nm),由于灵敏度较低,限制了其在微纳米加工方面的应用.从化学结构变化的角度分析了HSQ在电子束曝光中的性能,通过实验验证了其灵敏度及对比度受前烘温度及显影液浓度的影响较大,并且其在电子束曝光中的邻近效应也可以通过改变这两个条件而得到一定的抑制.根据所得优化工艺条件,在450 nm胶层上,制作出100 nm等间距光栅结构胶层图形,且其侧壁陡直性良好.     

光子筛的超分辨聚焦特性研究

对光子筛的结构进行了优化设计,通过实验研究了光子筛对355 nm激光的聚焦特性,并与传统的聚焦元件波带片进行了比较.首先,使用自行编写的光子筛自动生成宏文件程序,优化设计了光子筛图形;制作了特征尺寸为2 μm、适用于355 nm激光的聚焦光子筛和波带片;搭建了聚焦光斑的测试光路系统,得到了光子筛和波带片对355nm激光的聚焦光斑.通过比较分析,得出光子筛具有更好的聚焦特性以及旁瓣抑制能力的结论.     

高线密度X射线双光栅的研制

研究了采用高分辨率的100 kV电子束光刻和光学光刻系统相结合制作高线密度X射线双光栅的工艺技术,并且分析了电子束邻近效应校正技术在高线密度光栅制备中的应用。首先,利用电子束曝光和纳米电镀技术在同一衬底上制备两种不同线密度光栅图形;然后,利用光学光刻在2 000 lp/mm光栅上制备了自支撑加强筋结构。通过此技术制备的X射线双光栅成功集成了高线密度5 000 lp/mm透射光栅和2 000 lp/mm自支撑透射光栅,其栅线宽度分别为100和250 nm,金吸收体厚度达到400 nm。     

3333l/mmX射线全镂空自支撑透射光栅的制备与测试

针对我国对高线密度X射线镂空透射光栅在空间环境探测和激光等离子体诊断方面的需求,将电子束光刻和X射线光刻技术相结合,制备出3333l/mmX射线全镂空透射光栅,栅线宽度接近150nm,周期300nm,栅线厚度为500nm,有效光栅面积达到60%。首先利用电子束光刻和微电镀技术在镂空聚酰亚胺薄膜底衬上制备X射线母光栅掩模,然后利用X射线光刻和微电镀技术实现了光栅图形的复制品,之后采用紫外光刻和微电镀技术制作加强筋结构,最后通过腐蚀体硅和等离子体刻蚀聚酰亚胺完成镂空透射光栅的制作。在国家同步辐射实验室光谱辐射和计量实验站上对此光栅在5～23nm波段进行了衍射效率标定。标定结果表明所制备的光栅栅线平滑,占空比合理,侧壁陡直,不同光栅之间一致性好,完全可以满足应用需求。     

90nm硅栅过刻蚀工艺中功率对等离子体性质的影响

通过实验对适用于90nm多晶硅栅刻蚀工艺中过刻蚀阶段等离子体的性质进行了研究分析.实验采用满足200mm硅晶片刻蚀的电感耦合多晶硅刻蚀设备,借助等离子体分析仪器(朗缪尔探针)进行实验数据测定,得到了等离子体性质与功率、气体流量等外部参数的关系.实验表明在射频功率增加的过程中,能量耦合系数处于一个相对稳定的常值;当等离子体处于局部加热状态时,绝大部分的电子处于附着状态,维持等离子体的电子数目相对减少.等离子体中的射频能量耦合空间随着射频功率的增加,分布状态会变得更加一致化.     

90nm硅栅过刻蚀工艺中功率对等离子体性质的影响

通过实验对适用于90nm多晶硅栅刻蚀工艺中过刻蚀阶段等离子体的性质进行了研究分析.实验采用满足200mm硅晶片刻蚀的电感耦合多晶硅刻蚀设备,借助等离子体分析仪器(朗缪尔探针)进行实验数据测定,得到了等离子体性质与功率、气体流量等外部参数的关系.实验表明在射频功率增加的过程中,能量耦合系数处于一个相对稳定的常值;当等离子体处于局部加热状态时,绝大部分的电子处于附着状态,维持等离子体的电子数目相对减少.等离子体中的射频能量耦合空间随着射频功率的增加,分布状态会变得更加一致化.     

ICP等离子体刻蚀系统射频偏压的实验研究

对于上下电极双射频源的电感耦合(ICP)等离子体刻蚀设备的关键工艺参数--下电极射频偏压的变化特性进行了实验与物理定性分析.实验以氧气作为反应气体,采用可满足300mm硅晶片刻蚀的ICP刻蚀设备的射频系统进行实验数据测定.结果表明,下电极射频偏压与其他工艺参数在可适用的工艺窗口中(改变上下电极功率和气体压力)不再是平常认为的简单的比例关系,而是随着条件的改变,对应的趋势比例关系会发生转折性变化,这种变化在高上电极射频、低下电极射频功率和低气压的条件下很容易发生.     

高高宽比硬X射线聚焦波带片的制作

相对于软X射线显微成像,硬X射线显微成像对菲涅尔波带片的吸收体厚度提出了更高的要求.采用电子束光刻和X射线光刻复制的方法,在聚酰亚胺薄膜上成功制作了高高宽比的菲涅尔波带片.首先利用电子束光刻和微电镀技术制作了X射线光刻的掩模,然后利用X射线光刻和微电镀制作了高高宽比、线条侧壁陡直的菲涅尔波带片.复制后的波带片最外环宽度500 nm,直径1 mm,吸收体金厚度为3.6μm,高宽比达到7.2,可用于10 keV～25 keV的硬X射线成像.     

高效率X射线光刻在单级光栅研制中的应用

为了满足单级衍射光栅的应用需求,在器件研制中对X射线光刻的关键技术进行优化,克服了曝光中图形畸变的问题,并利用同步辐射光源对单级衍射光栅进行了高效率的批量复制。通过对X射线光谱成分进行模拟,在X射线束线中插入铬反射镜和氮化硅滤片,得到了能量范围为0.5~2 keV的大面积均匀光斑;根据具体情况对掩模图形进行+5~+35 nm的校正,克服了X射线曝光图形扩展的问题;通过控制掩模与基片软接触产生的莫尔条纹,使曝光间隙降到3μm以下,保证了稳定的曝光结果与高分辨率;所制备的多种单级衍射光栅图形结构复杂,具有纳米尺度特征线宽,剖面陡直,满足单级衍射光栅设计对纳米加工技术的苛刻要求。