一种多孔光阑的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于扫描电子显微材料技术领域，涉及一种多孔光阑的制备方法。
【背景技术】
[0002] 用来作为扫描电子显微镜的通电子束的光阑，需要在难熔金属钼的薄片上加工出 从数微米到300微米范围内的多个孔径大小的微孔和小孔。采用机械加工的方式对薄钼片 进行钻孔加工，这种方式不仅需要消耗昂贵的金刚石钻头，而且很难加工小于300微米的 孔径；其他加工技术如电火花加工，需要针对不同的孔径制作相应的电极，而加工电极的难 度甚至超过制作光阑的难度，同时电极也非常容易损坏，这种方案存在着效率低、成本高等 不足。
[0003] 随着电子束和离子束设备的技术进步和应用拓展，数十个微孔的光阑成为其核心 部件之一。由于该类光阑的尺寸覆盖范围广，需要几毫米到几微米尺寸的微孔，而我国在相 关领域还无可应用的电子束光阑，作为扫描电子显微系统中的常用消耗品，光阑等部件长 期依赖进口，使得研宄开发成本高。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种多孔光阑的制备方法，解决了现有技术中存在的光阑加 工效率低、成本高的技术问题。
[0005] 本发明所采用的技术方案是，一种多孔光阑的制备方法，包括以下步骤：
[0006] 步骤1，对圆形金属钼片依次使用氨水、丙酮、酒精和去离子水进行超声清洗，并使 用流量为l_2L/min的N2吹干；使用氨水、丙酮、酒精和去离子水对圆形金属钼片依次进行 超声清洗的时间均为8-15min;
[0007] 步骤2,将步骤1中经过N2吹干的圆形金属钼片进行烘干；
[0008] 步骤3,将步骤2中烘干后的圆形金属钼片使用匀胶机涂上I. 2-2um的正性光刻 胶，并依次进行前烘、曝光、显影和坚膜处理，得到光刻后的圆形金属钼片；
[0009] 步骤4,将光刻后的圆形金属钼片置于腐蚀液中搅拌60-70min，得到腐蚀后的圆 形金属钼片，所述腐蚀液由以下组分组成：10-15 %的磷酸，20-30 %的硝酸，10-15 %的乙 酸，50% -60%的去尚子水，以上各组分的质量百分比之和为100%;
[0010] 步骤5,将腐蚀后的圆形金属钼片用去离子水冲洗，然后进行刻蚀处理，得到刻蚀 后的圆形金属钼片；
[0011] 步骤6,将刻蚀后的圆形金属钼片进行双面蒸金处理，得到多孔结构光阑。
[0012] 本发明的特点还在于，
[0013] 步骤2中米用加热板进行烘干，烘干时间为2_3min，烘干温度为120_130°C。
[0014] 步骤3中匀胶机涂胶2次，匀胶机转速分别为490-510转/分、1900-2100转/分， 时间各为4-6s和84-86s;前烘时间为l-2min，前烘温度为120-130°C;曝光时间为8-12s; 坚膜时间为30_60min;
[0015] 步骤5中使用RIE反应离子刻蚀机进行刻蚀处理，刻蚀时间为45-60min。
[0016] 刻蚀过程中采用SF6作为反应气体对光孔边缘毛刺进行处理，反应功率为 110W-130W，反应时间为40-80min。
[0017] 步骤6中使用蒸发台进行表面蒸发金处理，蒸发时间为20-30min，蒸发厚度为 0? 5_2um〇
[0018] 本发明的有益效果是通过采用湿法腐蚀、反应离子刻蚀、表面蒸镀结合的方法来 制备多孔结构光阑，通过对腐蚀溶液的组分含量进行控制，选择合适的组分含量获得边缘 平整，质量较好的光阑，并且生产成本低，生产周期短，精度高。
【附图说明】
[0019] 图1是本发明一一种多孔光阑的制备方法的流程示意图；
[0020] 图2是本发明中经过光刻后的金属钼片的显微图；
[0021] 图3(a)是本发明中腐蚀液中水为30ml时的金属钼片腐蚀后的图；
[0022] 图3 (b)是本发明中腐蚀液中水为40ml时的金属钼片腐蚀后的图；
[0023] 图3(c)是本发明中腐蚀液中水为45ml时的金属钼片腐蚀后的图；
[0024] 图4是本发明中通过反应离子刻蚀后的金属钼片的显微图；
[0025] 图5是本发明中通过腐蚀后的金属钼片的表面显微图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0027] 本发明一种多孔光阑的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0028] 步骤1，对圆形金属钼片依次使用氨水、丙酮、酒精和去离子水进行超声清洗，将清 洗后的钼片放在洁净的无尘纸上，并使用流量为l_2L/min的N2吹干；使用氨水、丙酮、酒精 和去离子水对圆形金属钼片依次进行超声清洗的时间均为8-15min;
[0029] 步骤2,将步骤1中经过N2吹干的圆形金属钼片进行烘干；采用加热板进行烘干， 烘干时间为2-3min，烘干温度为120-130°C;
[0030] 步骤3,将步骤2中烘干后的圆形金属钼片使用匀胶机涂上I. 2-2um的正性光 刻胶，并依次进行前烘、曝光、显影和坚膜处理，得到光刻后的圆形金属钼片；匀胶机涂胶 2次，转速分别为490-510转/分、1900-2100转/分，时间各为4-6s和64-76s，胶厚度 为I. 2-2um;前烘时间为l-2min，前烘温度为120-130°C;曝光时间为8-12s;坚膜时间为 30-60min;光刻后的金属钼片结构如图2所示；
[0031] 步骤4,将光刻后的圆形金属钼片置于腐蚀液中搅拌60-70min，得到腐蚀后的圆 形金属钼片，所述腐蚀液由以下组分组成：10-15 %的磷酸，20-30 %的硝酸，10-15 %的乙 酸，50% -60%的去离子水，以上各组分的质量百分比之和为100%;腐蚀后其形貌如图5所 示；
[0032] 步骤5,将腐蚀后的圆形金属钼片用去离子水冲洗，然后进行刻蚀处理，得到刻蚀 后的圆形金属钼片；使用RIE反应离子刻蚀机进行刻蚀处理，刻蚀时间为45-60min;刻蚀过 程中采用SF6作为反应气体对光孔边缘毛刺进行处理；反应功率为110W-130W，反应时间为 40-80min;刻蚀后的金属钼片其形貌如图4所示；
[0033] 步骤6,将刻蚀后的圆形金属钼片进行双面蒸金处理，得到多孔结构光阑；使用蒸 发台进行表面蒸发金处理，蒸发时间为20-30min，蒸发厚度为0. 5-2um。
[0034] 实施例1
[0035] 对厚度为50um圆形金属钼片依次使用氨水、丙酮、酒精和去离子水进行超声清 洗，并使用流量为lL/min的N2吹干；使用氨水、丙酮、酒精和去离子水对圆形金属钼片依次 进行超声清洗的时间均为8min;
[0036] 将经过N2吹干的圆形金属钼片进行烘干；采用加热板进行烘干，烘干时间为 2min，烘干温度为120°C;
[0037] 将烘干后的圆形金属钼片使用匀胶机涂上I. 5um的正性光刻胶，并依次进行前 烘、曝光、显影和坚膜处理，得到光刻后的圆形金属钼片；匀胶机转速分别为490转/分、 2100转/分，时间各为6s和84s;前烘时间为I. 5min，前烘温度为125°C;曝光时间为8s; 坚膜时间为45min;
[0038] 将光刻后的圆形金属钼片置于腐蚀液中搅拌60min，腐蚀液由磷酸、硝酸、乙酸和 去离子水组成，得到腐蚀后的圆形金属钼片；腐蚀液各组分的比例为10:20:10:60 ;
[0039] 将腐蚀后的圆形金属钼片用去离子水冲洗，然后进行刻蚀处理，得到刻蚀后的圆 形金属钼片；使用RIE反应离子刻蚀机进行刻蚀处理，刻蚀时间为60min;刻蚀过程中采用 SF6作为反应气体对光孔边缘毛刺进行处理，反应功率为110W，反应时间为60min;
[0040] 将刻蚀后的圆形金属钼片进行双面蒸金处理，得到多孔结构光阑；使用蒸发台进 行表面蒸发金处理，蒸发时间为25min，蒸发厚度为I. 5um。
[0041] 实施例2
[0042] 对厚度为50um圆形金属钼片依次使用氨水、丙酮、酒精和去离子水进行超声清 洗，并使用流量为2L/min的N2吹干；使用氨水、丙酮、酒精和去离子水对圆形金属钼片依次 进行超声清洗的时间均为15min;
[0043] 将经过N2吹干的圆形金属钼片进行烘干；采用加热板进行烘干，烘干时间为 3min，烘干温度为130°C;
[0044] 将烘干后的圆形金属钼片使用匀胶机涂上I. 2um的正性光刻胶，并依次进行前 烘、曝光、显影和坚膜处理，得到光刻后的圆形金属钼片；匀胶机转速分别为500转/分、 2000转/分，时间各为5s和85s;前烘时间为lmin，前烘温度为120°C;曝光时间为12s;坚 膜时间为30min;
[0045] 将光刻后的圆形金属钼片置于腐蚀液中搅拌70min，腐蚀液由磷酸、硝酸、乙酸和 去离子水组成，得到腐蚀后的圆形金属钼片；腐蚀液各组分的比例为15:20:15:50 ;
[0046] 将腐蚀后的圆形金属钼片用去离子水冲洗