本发明属于纳米加工，具体涉及一种硬x射线波带片的制备方法。
背景技术：
1、菲涅尔波带片是同步辐射x射线光学成像系统的关键聚焦和成像元件之一，波带片制备工艺通常包括电子束光刻和电镀工艺，电子束光刻是一种高分辨的曝光技术可以满足波带片精细结构的加工，结合电镀工艺实现波带片结构金属化可以提高衍射光学元件的衍射效率。波带片外环带线宽及高度是最终影响光学元件分辨率和衍射效率的关键因素也是确定因素，所以要提高波带片衍射效率，控制波带片整体金属结构高度具有十分重要意义。目前采用一步曝光和一步电镀图形转移工艺加工的难点是电镀层金属高度均匀性不好，主要由于波带片是由外到内线宽逐渐增大的同心环带结构，在电镀过程中化学传质、离子扩散会随着波带片环带线宽的变化而变化，线宽变化越大电镀后金属结构高度差越大，电镀后外环波带金属结构的高度相较内环波带金属结构高度会低20%-30%。尽管优化电镀工艺条件可以在一定程度上改善电镀层的均匀性，但对于线宽变化大的波带片改善效果有限。所以，高分辨硬x射线波带片在加工中往往很难保证金属结构高度的一致性。
技术实现思路
1、为了解决高分辨硬x射线波带片在加工中，电镀层金属高度均匀性差，内环波带和外环波带金属高度一致性难控制的问题。本发明提供一种硬x射线波带片的制备方法，此工艺将同等结构的波带片分为两步制作。具体的，在光刻时通过高精度对准技术实现外环带和内环带区域精密曝光，同时制作高精度对准游标，加工后套刻误差可以通过游标即时读取；在电镀时，将线宽变化大的外环波带与内环波带分步电镀，通过优化电镀工艺参数，独立控制内环带区域和外环带区域金属结构高度，提高镀层均匀性。目前采用本发明制备方法可满足外环波带宽度为30nm，金属高度为500-550nm的波带片加工需求。具体包括以下工艺步骤：
2、步骤1、设计波带片结构曝光版图，将版图分为外环带a区域及内环带b区域两个部分；同时在波带片结构区域四周添加套刻对准标记c，测量对准误差的游标e1和e2；
3、步骤2、制作波带片所需要的氮化硅悬膜衬底；
4、步骤3、制作外环带a区域结构，同时加工对准标记c和对准游标e1结构；
5、步骤4、使用对准标记c套刻制作内环带b区域结构，同时加工对准游标e2结构；
6、步骤5、镜检波带片加工精度。
7、本发明具有以下有益技术效果：
8、1.本发明将波带片结构分成两步光刻和电镀制作，将波带片线宽差异大的波带分开光刻和电镀，可以提高波带片整体金属结构高度均匀性，进一步提高衍射效率。采用此工艺制备金属厚度为500nm的波带片，其外环带与内环带金属高度差可减小至5%-6%，经仿真其衍射效率可以提高20%左右。
9、2.本发明将波带片结构分为两步曝光和电镀加工，考虑到精细环带加工精度对光学元件性能影响更大，先制作波带片外半环带精细结构图形，再通过高精度对准技术加工内环带图形结构。为快速检测套刻误差，在波带片版图四周区域添加高精度检测对准游标，通过读取对准游标偏移量监控对准精度。
10、3.本发明将波带片分为两步曝光和电镀加工，可提高加工工艺稳定性，满足外环波带线宽为30nm，金属高度为500nm的波带片加工需求，而采用一次光刻和一次电镀工艺制备比较困难。原因如下：单步光刻和电镀工艺制作高宽比波带片结构时，若要保证电镀时外环带金属高度达到500nm且内环带金属结构不过镀，整体电子束光刻胶厚度需要大于600nm，胶厚增加会加重电子束曝光时电子临近效应的影响，不利于30nm及以下高分辨结构加工；另一方面，在加工相同线宽波带时，增加胶厚，电子束光刻胶掩模的深宽比更大，其机械性能减弱，不利于电子束光刻胶结构在电镀液中保持完整，更容易粘连及倒伏。
1.一种硬x射线波带片的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下工艺步骤：
2.根据权利要求1所述的硬x射线波带片的制备方法，其特征在于，波带片为占空比为1：1的变间距同心圆环，圆环宽度从外环到内环依次递增，内环带b区域位于波带片的内部，从圆心开始向外延伸一定的径向宽度，外环带a区域位于内环带b区域的外部，从内环带b区域的外缘向外延伸剩余的径向宽度；外环带区域a的环带径向宽度从外至内大于或者等于完整波带片半径的一半。
3.根据权利要求1所述的硬x射线波带片的制备方法，其特征在于，步骤1中，在距离波带片圆心一定距离的垂直于x,y轴的四条直线的相交处对称设置套刻对准标记c，对准标记为“十”字形状，数量为4个；在波带片四周设置四对游标e1和e2，游标e1和游标e2均为一对垂直的具有一定宽度的直线；两对游标e1和e2的相同位置的游标沿内侧边对齐靠拢，游标用于测量x和y两个方向的误差，游标测量分辨率为5nm，游标的投影面积位于所述套刻对准标记c的投影面积的范围内，对称分布于波带片图形四周空白区域。
4.根据权利要求1所述的硬x射线波带片的制备方法，其特征在于，步骤2的具体实现方法为，在硅衬底层支撑的氮化硅悬膜层上蒸镀金属种子层，氮化硅悬膜窗口大小为2mm2mm正方形，采用电子束蒸发设备在氮化硅悬膜层上蒸镀金属种子层，金属种子层至下而上为金属铬和金，其中铬厚度为5nm，金厚度为10nm，镀膜时采用高真空环境。
5.根据权利要求3所述的硬x射线波带片的制备方法，其特征在于，步骤3包括以下实施步骤为：
6.根据权利要求5所述的硬x射线波带片的制备方法，其特征在于，步骤4包括以下实施步骤，具体为：
7.根据权利要求6所述的硬x射线波带片的制备方法，其特征在于，步骤5包括以下实施步骤，具体为，
8.根据权利要求4所述的一种硬x射线波带片的制备方法，其特征在于，步骤2中，氮化硅悬膜厚度为100-200nm，为低应力氮化硅材料。
9.根据权利要求1所述的一种硬x射线波带片的制备方法，其特征在于，步骤3中，曝光外环带a区域结构时，对电子束临近效应进行校正；在显影时使用低温显影工艺，显影液温度为0-5℃；电镀时，控制电镀工艺参数，包括采用脉冲电镀方式、合适的电流密度及电镀时间。
10.根据权利要求1所述的一种硬x射线波带片的制备方法，其特征在于，步骤4中，匀胶时将a区域被电子束胶完全覆盖；在套刻加工b区域时使用四个套刻标记c进行对准，同时控制外环带a区域金属高度和内环带b区域金属高度基本一致。
