基于位相掩模的动态近场全息光刻法制作软X射线变间距光栅

发布时间：2023-11-21 20:11

　　软X射线平焦场光谱仪具有消像差、平焦场、结构紧凑等特点,广泛应用于同步辐射、强激光等领域。软X射线变间距光栅是平焦场光谱仪的核心元件。随着各种科学装置的性能提升,对高质量软X射线变间距光栅(如:高中心线密度、高线密度空间分布精度以及低杂散光)的需求越来越紧迫。常规的光栅制作方法:机械刻划和全息光刻在制备软X射线变间距光栅中各有利弊,又各具特色。针对高质量变间距光栅的迫切需求,结合传统制作方法的优势,以及目前迅速发展的电子束光刻技术,本文提出一种利用电子束光刻方法制备的位相掩模(简称位相掩模)进行全息光刻(简称近场全息)的软X射线变间距光栅制备方法,以克服常规方法的问题、满足制备高精度变间距光栅的急需。本文系统研究了近场全息法制作软X射线变间距光栅的关键问题,主要成果包括以下几方面:1、设计了用于0.3-0.6nm波段的中心线密度为3600 lines/mm的光谱仪用软X射线平焦场光栅;优化设计近场全息制作变间距光栅的曝光光路参数,设计了近场全息用位相掩模;分析确定了近场全息中主要误差因素,提出了用不同近场全息曝光参数反向匹配来降低包括电子束光刻在内的制作误差。最后提出用近场全息法翻制位...

【文章页数】：108 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 软X射线平焦场光栅光谱仪
        1.2.1 概述
        1.2.2 软X射线平焦场光谱仪的应用
    1.3 软X射线变间距光栅的研究现状
        1.3.1 软X射线变间距光栅的设计
        1.3.2 变间距光栅的研制
    1.4 选题意义与论文构成
第二章 利用近场全息方法制备软X射线变间距光栅的相关优化设计
    2.1 引言
    2.2 软X射线变间距光栅设计
        2.2.1 软X射线变间距光栅线密度分布设计
        2.2.2 软X射线变间距光栅槽形参数设计
        2.2.3 小结
    2.3 近场全息用熔石英掩模的设计
        2.3.1 熔石英掩模线密度分布设计
        2.3.2 熔石英槽形结构设计
    2.4 电子束光刻与近场全息的误差分析及补偿方法
        2.4.1 电子束光刻制备熔石英掩模的误差分析
        2.4.2 近场全息误差分析
        2.4.3 电子束光刻-近场全息过程误差补偿
    2.5 掩模翻制
    2.6 本章小结
第三章 动态近场全息曝光方法研究
    3.1 引言
    3.2 动态曝光原理
        3.2.1 动态曝光实验装置
        3.2.2 动态曝光抑制位相掩模拼接误差图形的基本原理
        3.2.3 莫尔条纹监控动态曝光原理及精度分析
    3.3 光刻胶光栅的表征结果
        3.3.1 光刻胶光栅随机缺陷抑制
        3.3.2 光刻胶光栅拼接误差抑制
        3.3.3 光刻胶光栅远场衍射图
    3.4 本章小结
第四章 近场全息制作的软X射线变间距光栅
    4.1 引言
    4.2 近场全息制作软X射线变间距光栅实验
    4.3 光栅参数设计
    4.4 镀金软X射线光栅形貌分析
        4.4.1 基于原子力显微镜图的光栅边界提取
        4.4.2 线条边沿粗糙度计算
        4.4.3 动态样品与静态样品的LER对比分析
    4.5 镀金软X射线变间距光栅制作
    4.6 同步辐射测试
        4.6.1 光栅衍射效率
        4.6.2 光栅锥角衍射峰
        4.6.3 杂散光
        4.6.4 高次谐波
    4.7 本章小结
第五章 宽光束测试变间距光栅线密度分布
    5.1 前言
    5.2 测试系统
    5.3 测试误差分析与实验结果
    5.4 适用范围
    5.5 软X射线变间距光栅线密度测试及成像模拟
        5.5.1 成像特性理论模拟
        5.5.2 光栅线密度分布测试
        5.5.3 调整光谱仪参数补偿近场全息光栅制作误差
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文工作总结
    6.2 论文创新点
    6.3 论文展望
参考文献
附录A
    程序功能说明
    Extractcode.m
    LERcode.m
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果



本文编号：3865898