[发明专利]一种增大光刻胶光栅掩模占宽比的加工方法

说明书

本发明适用于光栅加工技术领域，提供了一种增大光刻胶光栅掩模占宽比的加工方法，包括如下步骤：将带有光刻胶光栅掩模的基底放置于加热平台上；在光栅掩模的表面加盖PDMS垫片，并进行预热；用圆棒在PDMS垫片上朝着光栅条的延伸方向单向滚压，直至PDMS垫片与光栅掩模完全接触；在PDMS垫片上依次加盖薄纸片及玻璃基片；从上到下对玻璃基片施加载荷，对光栅基底进行加热；对光栅进行冷却，冷却至光刻胶的玻璃化转变温度以下，依次卸除载荷、玻璃基片及薄纸片；揭开PDMS垫片的一端，缓慢的揭掉整个PDMS垫片，获得占宽比增大的光刻胶光栅掩模。通过上述加工方法获取的光栅掩模占宽比明显增大的同时，光栅掩模线条粗细均匀，且光栅掩模线条表面平整，侧壁陡直。

技术领域

本发明属于光栅微纳米加工技术领域，提供了一种增大光刻胶光栅掩模占宽比的加工方法。

背景技术

X射线自支撑闪耀透射光栅因其宽带高效高分辨的优点，在惯性约束聚变等离子体诊断、天文物理和X射线相衬成像等领域有巨大的应用需求。全息光刻-单晶硅各向异性湿法刻蚀是制作X射线自支撑闪耀透射光栅的一种重要方法。大的光栅掩模占宽比可以显著增加单晶硅各向异性湿法刻蚀的工艺宽容度，提高光栅制作成功率。但因为全息光刻技术获得的光栅掩模占宽比较小，就必须在全息光刻后进行光栅掩模占宽比增大的工作。

目前在全息光刻后增大光栅掩模占宽比的方法有两种：

一是Lift-off工艺法，它的原理是对掩模图形的占宽比进行反转，将小占宽比的光刻胶光栅转化为大占宽比的金属光栅。但要求光刻胶光栅线条必须是上宽下窄的结构，这对前一步全息光刻的工艺条件要求非常高。且Lift-off方法涉及镀膜工艺，需要昂贵的镀膜设备，成本较高。

二是倾斜镀膜法，倾斜镀膜法是利用金属原子在光刻胶线条顶部沉积展宽来实现占宽比的增大。此方法金属膜倾斜附着在光栅线条顶部，极易在自身重力和外界干扰下形成坍塌，造成掩模缺陷。为避免金属膜坍塌，需要严格控制倾斜镀膜的工艺条件和样品的保存条件。另外，此方法需要昂贵的镀膜设备，成本较高。

发明内容

本发明实施例提供一种增大光刻胶光栅掩模占宽比的加工方法，旨在解决现有方法中存在的工艺条件要求较高，成本较高的问题。

本发明是这样实现的，一种增大光刻胶光栅掩模占宽比的加工方法，该方法包括如下步骤：

S1、将带有光刻胶光栅掩模的基底放置于加热平台上；

S2、在光栅掩模的表面加盖PDMS垫片，并进行预热，预热温度低于光刻胶的玻璃化转变温度；

S3、用圆棒在PDMS垫片上朝着光栅条的延伸方向单向滚压，直至PDMS垫片与光栅掩模完全接触；

S4、在PDMS垫片上依次加盖薄纸片及玻璃基片；

S5、从上到下对玻璃基片施加载荷，对光栅基底进行加热，加热至光刻胶的玻璃化转变温度以上；

S6、对光栅进行冷却，冷却至光刻胶的玻璃化转变温度以下，依次卸除载荷、玻璃基片及薄纸片；

S7、揭开PDMS垫片的一端，缓慢的揭掉整个PDMS垫片，获得占宽比增大的光刻胶光栅掩模。

进一步的，所述步骤S5中的加热温度为：140℃～180℃，加热时间为20～80分钟，对应施加的载荷大小为50kPa～500kPa。

进一步的，所述步骤S2中的预热条件为：加热温度为80℃，预热5分钟。

进一步的，所述PDMS垫片的制作工艺包括如下步骤：

S21、将预聚物SYLGARD 184 SILICONE ELASTOMER及固化剂SYLGARD 184 CURINGAGENT以10:1的体积比例充分混合，形成粘稠的混合液；