CN1614448A - 一种铝材料x射线组合透镜的制作方法 - Google Patents
一种铝材料x射线组合透镜的制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1614448A CN1614448A CN 200410084473 CN200410084473A CN1614448A CN 1614448 A CN1614448 A CN 1614448A CN 200410084473 CN200410084473 CN 200410084473 CN 200410084473 A CN200410084473 A CN 200410084473A CN 1614448 A CN1614448 A CN 1614448A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ray
- photoresist
- ray lithography
- lens
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000001015 X-ray lithography Methods 0.000 claims abstract description 30
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims abstract description 30
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 13
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 12
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 claims abstract description 11
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000011161 development Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 claims abstract description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 6
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 5
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 5
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 4
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 claims description 3
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 3
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 3
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims description 2
- 238000001459 lithography Methods 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 238000005323 electroforming Methods 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- 206010006187 Breast cancer Diseases 0.000 description 1
- 208000026310 Breast neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000012631 diagnostic technique Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000010603 microCT Methods 0.000 description 1
- 238000004452 microanalysis Methods 0.000 description 1
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Printing Plates And Materials Therefor (AREA)
Abstract
一种铝材料X射线组合透镜的制作方法，包括以下步骤：在硅衬底的表面覆涂料，烘烤固化；在样片表面生长电铸阴极薄膜；在电铸阴极薄膜表面涂覆光刻胶，进行光刻、显影、坚模；在光刻胶图形结构上生长金属薄膜；去除光刻胶及电铸阴极薄膜；背面光刻并腐蚀硅衬底形成窗口，作为X射线光刻掩模；制备钛片作为X射线光刻衬底，用NaOH/H2O2进行表面处理；在表面涂敷X射线光刻胶，对上述光刻胶进行烘烤固化，形成X射线光刻基体；在X射线光刻基体上进行X射线光刻、显影，使用X射线光刻掩模；将硅橡胶填充到样片结构中，进行固化处理；在取下的硅橡胶模具中填充铝材料，固化后分离出模具，所保留的结构包括刻度底盘，透镜主体，空气隙。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种X射线微结构光学器件，尤其是X射线组合透镜的制作工艺，适用于铝材料抛物面形X射线组合透镜制作的场合。
(二)背景技术
X射线组合透镜是A.Snigirev在1996年提出的一种适用于高能X射线波段(即X射线辐射能量超过5keV)的新型X射线微结构光学元件。X射线组合透镜具有许多优点，比如不需折转光路、高温稳定性好且易冷却、结构简单紧凑、对透镜表面粗糙度要求低。特别是它适用于X射线辐射能量超过5keV的场合，因此该元件在科学的和技术的研究中有广泛的应用前景。近年来，基于X射线组合透镜的各种X射线诊断技术研究非常活跃。比如用于样本中元素分布测量的高能X射线荧光微层析实验系统；利用铝材料X射线组合透镜的中子显微镜；以及用于单细胞检测、化学微分析、早期胸部肿瘤检测等的高能X射线实验系统等等。这些都表明了X射线组合透镜的巨大应用潜力和广泛应用前景。而铝材料X射线组合透镜因其对X射线辐射吸收较小，以及其良好的机械加工性能，得到了广泛的关注。
国际上与本发明最接近的工艺方法是采用电子束刻蚀与反应性离子束刻蚀相结合的平面微制作技术制成的Si材料抛物面形X射线组合透镜(C.Schroer，et al.，Appl.Phys.Lett.，2003，vol.82，pp1485-1487)。其制作过程是先将组合透镜用电子束刻蚀方法刻写在Cr膜上，然后再用反应性离子束刻蚀方法转写到Si材料上，完成组合透镜的制作，透镜的厚度尺寸20微米。由于采用了微细制作技术，加工精度较高，但由于组合透镜深度尺寸受制作技术的限制，致使器件在深度方向的集光口径受到很大限制，并进而地影响了X射线辐射透过率。此外这种技术对Si材料的微细制作工艺较成熟，而对于其他材料限制较大。目前国内关于X射线组合透镜的研究较少，已见报道的最接近的工艺方法(光学技术，2004，vol.30，pp20-23)是采用准LIGA技术制作的铜材料圆柱面形X射线组合透镜。由于采用三维微加工技术制作，具有加工精度高、表面粗糙度低、可加工多种几何形状和结构等优点。但由于器件材料为Cu材料，有对X射线辐射吸收大的缺点。另外由于采用了圆柱面，使得组合透镜聚焦成像时球差较大。
(三)发明内容
为了克服已有技术中透镜深度尺寸小、使用时难以对准、材料限制大的不足，本发明提供一种透镜厚度深、使用方便精准、材料限制小的X射线组合透镜的制作方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种铝材料抛物面形X射线组合透镜的制作方法，包括有X射线光刻掩模的制备、X射线光刻基体的准备和最后铝材料透镜的形成；(一)X射线光刻掩模的制备包括以下步骤：
(A)在经常规清洁处理的硅衬底的表面自旋涂覆一层聚酰亚胺涂料，烘烤固化；
(B)在固化后的样片表面生长一层金属材料的电铸阴极薄膜；
(C)在电铸阴极薄膜表面涂覆一层AZP4000光刻胶，对上述光刻胶进行光刻、显影、坚模，形成光刻胶图形结构；
(D)在光刻胶图形结构上生长一层金属薄膜，所述金属薄膜材料为金，其厚度小于光刻胶的厚度；
(E)去除光刻胶及其下面的电铸阴极薄膜；
(F)进行背面光刻并腐蚀硅衬底形成窗口，将开出窗口后的结构作为X射线光刻掩模；
(二)X射线光刻基体的准备包括以下步骤：
(G)制备一份钛片作为X射线光刻衬底，用NaOH/H2O2进行表面处理；
(I)在经处理的钛片表面涂敷PMMA作为X射线光刻胶，其厚度按所设计的X射线组合透镜的厚度设定，范围在500微米到2000微米，对上述光刻胶进行烘烤固化，形成X射线光刻基体；
(三)最后铝材料透镜的形成：
(J)在步骤(I)形成的X射线光刻基体上进行X射线光刻、显影，使用步骤(F)形成的X射线光刻掩模；
(K)将模具材料填充到步骤(J)形成的样片结构中，模具材料为硅橡胶，并进行固化处理；
(L)取下固化成型的硅橡胶模具；
(M)在硅橡胶模具中填充铝材料，固化后并分离出模具，这时所保留的结构包括有刻度底盘1，透镜主体2，以及由它们共同形成的空气隙3，即制成为铝材料X射线组合透镜。
所述的金属材料电铸阴极薄膜为铜、或钛、或镍、或金材料薄膜。
所述的步骤(F)用的腐蚀方法为湿法腐蚀方法。
本发明的有益效果主要表现在：1、组合透镜厚度尺寸较以前提高了几十倍，因此大大提高了器件在深度方向上的集光口径，从而提高了X射线辐射透过率；2、通过刻度底盘来标识组合透镜轴线的结构，在使用时易于进行光束对准；3、对材料限制小，可以一体化、一次性精密加工成型。
(四)附图说明
图1是X射线组合透镜的示意图
1-刻度底盘，2-透镜主体，3-空气隙
(五)具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
实施例1：
参照附图1，一种铝材料抛物面形X射线组合透镜的制作方法，包括有X射线光刻掩模的制备、X射线光刻基体的准备和最后铝材料透镜的形成；(一)X射线光刻掩模的制备包括以下步骤：
(A)在经常规清洁处理的硅衬底的表面自旋涂覆一层聚酰亚胺涂料，烘烤固化；
(B)在固化后的样片表面生长一层铜材料的电铸阴极薄膜；
(C)在电铸阴极薄膜表面涂覆一层AZP4000光刻胶，对上述光刻胶进行光刻、显影、坚模，形成光刻胶图形结构；
(D)在光刻胶图形结构上生长一层金属薄膜，所述金属薄膜材料为金，其厚度小于光刻胶的厚度；
(E)去除光刻胶及其下面的电铸阴极薄膜；
(F)进行背面光刻并采用湿法腐蚀硅衬底形成窗口，将开出窗口后的结构作为X射线光刻掩模；
(二)X射线光刻基体的准备包括以下步骤：
(G)制备一份钛片作为X射线光刻衬底，用NaOH/H2O2进行表面处理；
(I)在经处理的钛片表面涂敷PMMA作为X射线光刻胶，其厚度为500微米，对上述光刻胶进行烘烤固化，形成X射线光刻基体；
(三)最后铝材料透镜的形成：
(J)在步骤(I)形成的X射线光刻基体上进行X射线光刻、显影，使用步骤(F)形成的X射线光刻掩模；
(K)将模具材料填充到步骤(J)形成的样片结构中，模具材料为硅橡胶，并进行固化处理；
(L)取下固化成型的硅橡胶模具；
(M)在硅橡胶模具中填充铝材料，固化后并分离出模具，这时所保留的结构包括有刻度底盘1，透镜主体2，以及由它们共同形成的空气隙3，即制成为铝材料X射线组合透镜。
实施例2：
本实施例的技术方案在步骤(B)中所述的金属材料电铸阴极薄膜为钛材料，步骤(I)中钛片表面涂敷PMMA的厚度为1000微米，其余步骤和实施例1相同。
实施例3：
本实施例的技术方案在步骤(B)中所述的金属材料电铸阴极薄膜为镍材料，步骤(I)中钛片表面涂敷PMMA的厚度为2000微米，其余步骤和实施例1相同。
对上述3个实施例都进行了工艺测试，从测试结果可以看出都满足X射线组合透镜的结构形状和尺寸的要求，其中实施例2的工艺测试效果最好。
Claims (3)
1、一种铝材料X射线组合透镜的制作方法，其特征在于：包括有X射线光刻掩模的制备、X射线光刻基体的准备和最后铝材料透镜的形成；
(一)X射线光刻掩模的制备包括以下步骤：
(A)在经常规清洁处理的硅衬底的表面自旋涂覆一层聚酰亚胺涂料，烘烤固化；
(B)在固化后的样片表面生长一层金属材料的电铸阴极薄膜；
(C)在电铸阴极薄膜表面涂覆一层AZP4000光刻胶，对上述光刻胶进行光刻、显影、坚模，形成光刻胶图形结构；
(D)在光刻胶图形结构上生长一层金属薄膜，所述金属薄膜材料为金，其厚度小于光刻胶的厚度；
(E)去除光刻胶及其下面的电铸阴极薄膜；
(F)进行背面光刻并腐蚀硅衬底形成窗口，将开出窗口后的结构作为X射线光刻掩模；
(二)X射线光刻基体的准备包括以下步骤：
(G)制备一份钛片作为X射线光刻衬底，用NaOH/H2O2进行表面处理；
(I)在经处理的钛片表面涂敷PMMA作为X射线光刻胶，其厚度按所设计的X射线组合透镜的厚度设定，范围在500微米到2000微米，对上述光刻胶进行烘烤固化，形成X射线光刻基体；
(三)最后铝材料透镜的形成：
(J)在步骤(I)形成的X射线光刻基体上进行X射线光刻、显影，使用步骤(F)形成的X射线光刻掩模；
(K)将模具材料填充到步骤(J)形成的样片结构中，模具材料为硅橡胶，并进行固化处理；
(L)取下固化成型的硅橡胶模具；
(M)在硅橡胶模具中填充铝材料，固化后并分离出模具，这时所保留的结构包括有刻度底盘(1)，透镜主体(2)，以及由它们共同形成的空气隙(3)，即制成为铝材料X射线组合透镜。
2、如权利要求1所述的铝材料抛物面形X射线组合透镜的制作方法，其特征在于：所述的金属材料电铸阴极薄膜为铜、或钛、或镍、或金材料薄膜。
3、如权利要求1所述的铝材料抛物面形X射线组合透镜的制作方法，其特征在于：所述的步骤(F)用的腐蚀方法为湿法腐蚀方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200410084473 CN1285925C (zh) | 2004-11-18 | 2004-11-18 | 一种铝材料x射线组合透镜的制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200410084473 CN1285925C (zh) | 2004-11-18 | 2004-11-18 | 一种铝材料x射线组合透镜的制作方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1614448A true CN1614448A (zh) | 2005-05-11 |
| CN1285925C CN1285925C (zh) | 2006-11-22 |
Family
ID=34765896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 200410084473 Expired - Fee Related CN1285925C (zh) | 2004-11-18 | 2004-11-18 | 一种铝材料x射线组合透镜的制作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1285925C (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1304858C (zh) * | 2005-05-26 | 2007-03-14 | 浙江工业大学 | 一维x射线组合透镜 |
| CN1327250C (zh) * | 2005-12-07 | 2007-07-18 | 乐孜纯 | 聚甲基丙烯酸甲酯材料一维x射线折衍射微结构器件的制作方法 |
| CN100345003C (zh) * | 2005-12-07 | 2007-10-24 | 乐孜纯 | 铝材料一维x射线折衍射微结构器件的制作方法 |
| CN101221829B (zh) * | 2008-01-07 | 2010-12-08 | 浙江工业大学 | 纳米聚焦x射线组合透镜的制作方法 |
| CN101566799B (zh) * | 2008-04-23 | 2011-09-21 | 中国科学院微电子研究所 | 一种制备镂空的聚酰亚胺蒸发掩模漏版的方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101221828B (zh) * | 2008-01-07 | 2010-12-08 | 浙江工业大学 | 一种跨接式纳米聚焦x射线组合透镜 |
-
2004
- 2004-11-18 CN CN 200410084473 patent/CN1285925C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1304858C (zh) * | 2005-05-26 | 2007-03-14 | 浙江工业大学 | 一维x射线组合透镜 |
| CN1327250C (zh) * | 2005-12-07 | 2007-07-18 | 乐孜纯 | 聚甲基丙烯酸甲酯材料一维x射线折衍射微结构器件的制作方法 |
| CN100345003C (zh) * | 2005-12-07 | 2007-10-24 | 乐孜纯 | 铝材料一维x射线折衍射微结构器件的制作方法 |
| CN101221829B (zh) * | 2008-01-07 | 2010-12-08 | 浙江工业大学 | 纳米聚焦x射线组合透镜的制作方法 |
| CN101566799B (zh) * | 2008-04-23 | 2011-09-21 | 中国科学院微电子研究所 | 一种制备镂空的聚酰亚胺蒸发掩模漏版的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1285925C (zh) | 2006-11-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US12174403B2 (en) | Manufacturing method for diffraction grating waveguide of near-eye display | |
| JP4200223B2 (ja) | マイクロレンズ用金型、マイクロレンズおよびそれらの製法 | |
| CN102214493B (zh) | 金属材料抛物面型二维聚焦x射线组合折射透镜的制作方法 | |
| CN105911620A (zh) | 一种具有毫微纳三级结构复眼透镜的制造方法 | |
| CN107857236A (zh) | 一种高深宽比高保形纳米级负型结构的制备方法 | |
| Peng et al. | Continuous fabrication of multiscale compound eyes arrays with antireflection and hydrophobic properties | |
| CN101677231A (zh) | 一种采用x射线曝光制作声表面波器件的方法 | |
| CN104849783A (zh) | 基于纳米压印工艺的可见与近红外光吸收体及其加工方法 | |
| CN1614448A (zh) | 一种铝材料x射线组合透镜的制作方法 | |
| CN101515110A (zh) | 用于x射线曝光的光刻掩模结构及其制备方法 | |
| CN100476460C (zh) | 一种变焦距x射线组合透镜及其制作方法 | |
| CN100345003C (zh) | 铝材料一维x射线折衍射微结构器件的制作方法 | |
| CN1887688A (zh) | 利用纳米球反相多孔模板制备尺寸可控纳米点阵列的方法 | |
| CN101221829B (zh) | 纳米聚焦x射线组合透镜的制作方法 | |
| CN204575880U (zh) | 一种基于纳米压印工艺的可见与近红外光吸收体 | |
| CN2784948Y (zh) | 抛物面型高能x射线组合透镜 | |
| CN1811491A (zh) | 一种x射线组合透镜及其制作工艺 | |
| CN1327250C (zh) | 聚甲基丙烯酸甲酯材料一维x射线折衍射微结构器件的制作方法 | |
| CN101859066B (zh) | 一种基于生物材料表面结构的纳米压印模板及其制备方法 | |
| CN1284980C (zh) | 一种x射线组合透镜的制作方法 | |
| CN1207728C (zh) | 金属高能x射线聚焦组合透镜的制作工艺 | |
| CN2864921Y (zh) | 一维x射线折衍射微结构器件 | |
| CN111575653A (zh) | 一种x射线吸收光栅及其制作方法 | |
| CN107192598B (zh) | 一种软x射线冷冻成像样品的制备方法 | |
| CN1793892A (zh) | 基于一维纳米材料的微气体传感器的制造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20061122 Termination date: 20091218 |