一种同步辐射高分辨软X射线透镜及其制备方法与流程

技术特征：
1.一种同步辐射高分辨软x射线透镜，其特征在于，其结构从下到上依次为：硅基底，氮化硅隔膜，由模板材料与非金属介质材料组成的x射线透镜，下面简称透镜；其中，x射线透镜采用电子束光刻与ald工艺制备得到；硅基底、氮化硅隔膜分别起支撑和透光作用，x射线透镜正面放置在氮化硅隔膜上；所述透镜的汇聚方向垂直于氮化硅隔膜；软x射线透过氮化硅隔膜于透镜之后聚焦；非金属介质材料具有低吸收系数，能够实现软x射线的高分辨率聚焦。2.根据权利要求1所述的同步辐射高分辨软x射线透镜，其特征在于，制备透镜的非金属介质材料选自二氧化硅、氧化铪、氧化铝。3.根据权利要求1所述的同步辐射高分辨软x射线透镜，其特征在于，透镜的模板材料是对软x射线具有低吸收率、适用于ald工艺的光刻胶或其他材料。4.根据权利要求1所述的同步辐射高分辨软x射线透镜，其特征在于，透镜的模板材料选自hsq、硅。5.根据权利要求1所述的同步辐射高分辨软x射线透镜，其特征在于，在透镜模板的单个周期内，空隙与线条之比为2.5~4。6.根据权利要求1所述的同步辐射高分辨软x射线透镜，其特征在于，对于透镜固定采用加强筋的方式，该加强筋为蛛网式分布；加强筋的线宽与对应周期的线宽相似，同周期加强筋的相互间隔为线宽的5~15倍。7.如权利要求1-6之一所述的同步辐射高分辨软x射线透镜的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）在有氮化硅隔膜的衬底上旋涂hsq光刻胶；（2）利用电子束光刻的方法在光刻胶上形成透镜的光刻胶图形；（3）对步骤（2）得到的样品进行显影；（4）对步骤（3）得到的样品利用ald工艺生长非金属材料；（5）对步骤（4）得到的样品套刻制备光束阻挡器；（6）对步骤（5）得到的样品进行lift-off。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，涂胶前预热温度为200~280℃，预热时间为5~10min。9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，hsq光刻胶图形的最外环周期为40~240 nm，直径为50~1000 um；线条曝光剂量为4000~18000μc/cm2，透镜中央部分为4000~5000μc/cm2，中间部分为6000-12000μc/cm2，外围12000-18000μc/cm2。10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，显影液的配比tmah：h2o=1:3，显影温度为60~85℃，显影时间为2~5min；定影液为水，定影温度为60~85℃，定影时间为30s~120s。11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，ald生长非金属的厚度为10~60nm。12.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，为补偿线条至理想宽度，根据误差先利用ald补充生长二氧化硅。13.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，利用窗口套刻结合热蒸发制备光束阻挡器；pmma的厚度为2~5 μm；后烘温度为180℃，后烘时间为20~60 min；曝光
剂量为1000~2500 μc/cm2；显影液为ipa：h2o=7:3, 显影温度为20
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25℃，显影时间为2~4 min；定影液为水，定影时间为30s；热蒸发au的厚度为300~1000 nm。14.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（6）中，lift-off溶液为丙酮，lift-off温度为50~60℃；清洗液为水，清洗温度为60℃，清洗时间为25~60s。

技术总结
本发明属于同步辐射软X射线透镜技术领域，具体为一种同步辐射高分辨软X射线透镜及其制备方法。本发明的同步辐射高分辨软X射线透镜，其结构从下到上依次为：硅基底，氮化硅隔膜，由模板材料与非金属介质材料组成的X射线透镜；X射线透镜采用电子束光刻与ALD工艺制备得到，包括：在氮化硅隔膜上旋涂光刻胶，利用电子束光刻技术在光刻胶上曝光并显影形成模板结构，利用ALD工艺生长非金属介质材料，最后利用套刻与热蒸发工艺制备光束阻挡器，得到该透镜。本发明方法工艺稳定可靠、制备周期缩短、与现有的光刻工艺兼容；制备的软X射线透镜聚焦效率高、分辨率高，适合于对生物细胞、有机材料和介质材料等的X射线高衬度三维成像。和介质材料等的X射线高衬度三维成像。和介质材料等的X射线高衬度三维成像。


技术研发人员：童徐杰 陈宜方 陈秋成
受保护的技术使用者：复旦大学
技术研发日：2021.12.07
技术公布日：2022/4/5