高分辨率全材料菲涅耳波带片阵列及其制造工艺的制作方法

本发明涉及一种高分辨率全材料(fullmaterial)菲涅耳波带片阵列，其制造工艺和一种生产高分辨率全材料菲涅耳波带片(fzp)阵列的装置。

背景技术：

x射线显微成像已被证明是一种重要的成像技术。在第一种方法中，显微镜的分辨率受所使用的辐射的波长限制。与可见光相比，x射线的优点在于波长更短，潜在地允许更高的分辨率。然而，传统透镜对x射线的折射或反射是非常有限的。因此，衍射的菲涅耳波带片已被视为用于聚焦x射线(尤其是在软x射线能量中)的最受欢迎和最成功的聚焦装置。(全材料)菲涅耳波带片为衍射透镜，其由至少包括两种材料的多层膜(multilayers)组成，该至少包括两种材料的多层膜作为fzp的波带(zones)。鉴于纳米级技术的快速发展及其对科学发展的重大影响，尤其是其在生物学、化学和所有生命科学和地球科学中的应用，需要进行x射线显微成像和聚焦装置(例如菲涅耳波带片)的进一步改进。此外，还需要一种相对便宜且平行的fzp生产工艺。

此外，x射线光学中的主要挑战之一是制备可将硬x射线聚焦到纳米级分辨率并具有高衍射效率的光学器件。由于这种光学器件需要具有非常高的长宽比(aspectratio)的、具有倾斜到布拉格角的波带的透镜，其制备非常困难。在可能的选择中，多层膜(全材料)菲涅耳波带片(ml-fzp)是最适合完成这一挑战的选择之一，因为如果波带可以倾斜到布拉格角，则可以制备的长宽比几乎不受限。ml-fzp的制备始于一厘米长的玻璃纤维衬底(substrate)，其直径为例如30微米。在该衬底上，通过原子层沉积技术(ald)沉积交替的多层膜。这一工艺已获得专利号为us9360603b2的专利。通过其连续的自限性表面反应，ald允许埃级精度的沉积厚度和优异的保形性(conformality)。这也使溅射切片ml-fzp所需要进行的、玻璃纤维的旋转不再必要。由于无需进行衬底的旋转，故可以提高精度且可以显著提高fzp的均匀性和分辨率。

由于可以从多个被沉积的玻璃纤维切出(例如通过聚焦离子束进行切片)具有所需的厚度的多个单个fzp，因此该工艺允许从中间产品同时生产出几乎无限量的ml-fzp。

技术实现要素：

然而，由于无法容易地控制作为衬底材料的玻璃纤维的表面粗糙度、圆度(circularity)和玻璃纤维锥角(taperangle)等性质，故需寻求制备多个这种中间产品或类似的中间产品的替代方法。因此，本发明的目的是提供一种制备多个这种中间产品或类似的中间产品的方法以及制备这种中间产品的阵列或类似的中间产品的阵列的方法，从而能够简单且廉价地生产多个具有或不具有倾斜到布拉格角的波带的菲涅耳波带片；由于高的、甚至是可选的长宽比和无差错的层膜或波带，这种菲涅耳波带片具有高分辨率和高效率。

该目的通过根据权利要求1的菲涅耳波带片阵列、根据权利要求6的制造工艺和根据权利要求15的制造装置来实现。在下文更详细地描述菲涅耳波带片阵列、其制造方法和用于制造其的装置。

本发明的一个主要方面为全材料菲涅耳波带片前体阵列，其包括布置在公共载体上的复数个全材料菲涅耳波带片前体。

在优选的实施例中，全材料菲涅耳波带片前体阵列具有受控的锥角。在进一步优选的实施例中，布置在同一公共载体上的一些菲涅耳波带片前体的这些锥角是彼此不同的。这意味着布置在同一公共载体上的至少两个菲涅耳波带片前体可以提供不同的锥角。优选地，这些菲涅耳波带片前体倾斜到针对不同能量优化的不同布拉格角。

在全材料菲涅耳波带片前体阵列的优选实施例中，全材料菲涅耳波带片前体在公共载体上彼此相间隔。

全材料菲涅耳波带片前体阵列的特征在于全材料菲涅耳波带片前体的中心轴在公共载体上彼此平行布置。

在全材料菲涅耳波带片前体阵列的优选实施例中，全材料菲涅耳波带片前体的中心轴布置为平行于公共载体的法线(surfacenormal)。因此，它们布置为垂直于公共载体的表面。更优选地，该公共载体的表面是其最上表面。

在全材料菲涅耳波带片前体阵列的优选实施例中，全材料菲涅耳波带片前体的中心轴布置为垂直于公共载体的纵向方向。该公共载体的纵向方向为载体提供最宽范围的方向。

在全材料菲涅耳波带片前体阵列的优选实施例中，全材料菲涅耳波带片前体的中心轴的材料与公共载体的材料相同。

在下文中，术语“菲涅耳波带片前体阵列”和“菲涅耳波带片阵列”同义使用；因为如下文所述，其既可整体地作为光学器件使用，也可从菲涅耳波带片前体阵列中切出一个或多个菲涅耳波带片以提供一个或多个菲涅耳波带片。菲涅耳波带片前体阵列(或菲涅耳波带片阵列)可包括复数个柱，在该柱上沉积交替的材料层。这些沉积层形成fzp的不同波带。优选地，该柱固定在公共载体上并且不可相对于彼此移动。

在优选实施例中，公共载体是晶元。然而，衬底不限于si晶元。在优选的实施方案中，该公共载体包含至少一种选自包括金属、玻璃、氧化物、合金、硫酸盐和金属氧化物的组的材料。

在另一个优选的实施方案中，该公共载体包含至少一种选自玻璃、((单)晶)硅、氧化铝或金的材料。可表明的是：相对于si衬底而言，某些衬底(尤其是au衬底)上的制造速度显著提高。

在优选的实施方案中，单晶au用作公共载体的材料。这种材料允许提高的铣削(millling)速度。与硅相比，au的溅射产率非常高。在更进一步优选的实施方案中，衬底是(111)型au单晶。已表明的是，铣削出(111)型au单晶的速度是使用(100)型au单晶时的两倍。

在优选实施例中，使用高z材料作为公共载体的材料。这种材料的一个例子是au。使用au作为衬底时不需要额外的光束截捕沉积(beam-stopdeposition)，该光束截捕沉积通过寄生沉积覆盖具有pt/c层的波带。

在优选实施例中，布置在公共载体上的全材料菲涅耳波带片前体中的至少一个与布置在同一公共载体上的至少一个另外的全材料菲涅耳波带片前体不同。与通过材料沉积在纵向的衬底(例如细丝)上制造单个fzp或多个fzp的已知方法不同，本发明允许平行地生产多个具有不同的光学特性的fzp。使用细丝(wires)作为衬底的fzp生产能够制造出多于一个的单个fzp，然而该工艺仅能生产出具有相同的直径且没有倾斜的侧壁(或不同的锥角(α))的fzp。

在另一个优选的实施方案中，材料膜沉积在透x射线载体膜上，然后用于制造fzp前体。该载体膜的材料可以是si、si3n4、碳相关材料(例如金刚石、类金刚石碳、多晶碳和厚度构造为促进给定能量的x射线的透射性的其它透x射线材料)。沉积物可以是低z或高z的金属和非金属元素或它们的化合物或合金，前提是它们为给定的x射线能量提供足够高的衍射效率。

本发明允许在同一公共载体上布置多个不同的全材料菲涅耳波带片前体，每个前体产生一个或多个不同的fzp。全材料菲涅耳波带片前体可以在参数方面彼此不同，所述的参数选自包括其直径(宽度)、锥角(α)、长度(高度)和材料的组。

本发明首次实现全材料fzp阵列。与单个fzp相比，阵列的优点在于其可以直接安装在x射线显微镜中。优选地，fzp阵列可以直接用于硬x射线fel或其它硬x射线显微镜中。当需要改变聚焦光学器件时，使用整个的阵列将是有利的；改变聚焦光学器件的原因为：将要使用不同的x射线能量；或者在fel的情况下，光学器件在即使是一次射击后(例如因强烈的热负荷)被破坏，且因光束损坏而在几次射击之后必定被破坏，故必须使用新的透镜。因此，阵列可包括不同的或类似的fzp。如果同一阵列的fzp彼此不同，则它们可以在长度、焦距、锥角和/或其它方面彼此独立地不同，并且可以针对不同的x射线能量进行优化。

对于这样的应用，所产生的fzp阵列可以原样使用或者可以进一步进行处理。在优选实施例中，改变公共载体。在这样的实施例中，可以将所有或一些fzp转移到另一个衬底或公共载体。在优选实施例中，切除柱的顶表面。在进一步优选的实施例中，对新生成的柱的顶表面进行抛光。

在优选实施例中，该柱通过其顶表面附接到另一个衬底上，且所有的柱或某些柱与其原始的衬底分离。由此，fzp相对于彼此的布置保持不变，但是它们的上表面和下表面可为易接近的(accessible)。因此，可以通过(附加的)其它工艺(例如抛光)来处理这些表面。

本发明的另一个主要方面是一种制备全材料菲涅耳波带片前体阵列的工艺。该工艺包括以下步骤：

a)提供包含复数个全材料菲涅耳波带片前体的公共载体；

b)将至少两种不同材料的交替层沉积到至少一些微柱上。

在优选的实施方案中，所述的全材料菲涅耳波带片前体是微柱。

在另一个实施例中，所述的全材料菲涅耳波带片前体是圆柱孔。类似于毛细管(capillaries)，它们优选地被铣削出或被激光写入。该实施方案所提供的优点在于可以从外向内沉积fzp层。由于对于fzp的分辨率至关重要的最外层首先被沉积，且没有任何由其他层引起的不精确性能够传到最外层，其为有利的。

在该方法的优选改进中，通过选自包括以下工艺的组中的至少一种工艺，在公共载体中生产复数个全材料菲涅耳波带片前体：

-聚焦离子束(fib)铣削；

-等离子聚焦离子束(plasma-fib)铣削；

-旋涂结合直接激光写入，或双光子聚合，或任何其它微缩印刷(microprinting)工艺；

-直接激光烧蚀；

-任何光学、电子、离子束光刻(ionbeamlithography)或任何定向自组装或自组装方法的组合，以形成掩模层，然后进行再活化离子蚀刻(rie)、深度反应离子蚀刻(drie)或化学蚀刻工艺。

已经发现，全材料菲涅耳波带片前体可以通过聚焦离子束(fib)形成于公共衬底(例如晶元)中。然而，柱的铣削不限于传统的fib。作为上述技术的替代或补充，可以使用任何最近的高能重离子fib技术。

优选地将至少一些全材料菲涅耳波带片前体生产为彼此平行。这种布置允许在公共载体上具有高密度的全材料菲涅耳波带片前体。此外，通过上述工艺可以容易地实现这种布置。

在该工艺的优选变化中，通过选择性或非选择性原子层沉积(ald)进行交替层的沉积。ald的缺点是速度很慢；然而，ald确保了最大精度的厚度控制。

在该工艺的优选变化中，同时在复数个全材料菲涅耳波带片前体上进行交替层的沉积。由于某些技术(例如ald)非常慢且耗时，因此希望克服这个缺点。已经发现，如果可以通过该工艺同时处理复数个的全材料菲涅耳波带片前体，则可以克服该缺点。由于在ald中，以气态前体的形式提供不同层的材料，其可以容易地到达公共载体的任何表面；因此如果过量地提供材料，这些前体将到达布置在由ald处理的一个或甚至更多的公共载体上所布置的所有全材料菲涅耳波带片前体。在沉积相应的材料之后，所有全材料菲涅耳波带片前体的表面将被该材料覆盖。

为了避免材料沉积在处理室中的一个或甚至更多的公共载体的所有可接触表面上，可以用保护层或涂层覆盖一些表面，其避免了(气态)前体分子的粘附。因此，在沉积步骤间材料不会沉积在这些表面上。

在该工艺的优选变化中，还包括以下步骤：

c)在全材料菲涅耳波带片前体(例如微柱)上沉积交替层之后，从公共载体上分离出至少一个这种全材料菲涅耳波带片前体(优选为微柱)。

通过该附加步骤，可以将全材料菲涅耳波带片前体从公共载体(以及布置在其上的所有其它全材料菲涅耳波带片前体)处分离并进行单独处理。这允许由该单个全材料菲涅耳波带片前体(例如微柱)产生一个或多个沉积了至少两种不同材料的交替层的菲涅耳波带片。

在该工艺的优选变化中，该工艺还包括以下步骤：

d)在将交替层沉积在全材料菲涅耳波带片前体上之后，从全材料菲涅耳波带片前体中切出全材料菲涅耳波带片。

通常，全材料菲涅耳波带片前体的纵轴远长于单个菲涅耳波带片的理想厚度。因此，可以从一个单个的全材料菲涅耳波带片前体(例如一根微柱)中切出复数个菲涅耳波带片。因此，优选地在将交替层沉积在全材料菲涅耳波带片前体或微柱上之后，从全材料菲涅耳波带片前体或微柱中切出复数个菲涅耳波带片。

在该方法的另一个优选变化中，通过离子束进行切片。

在将微柱从公共载体分离之后，优选地将分离的全材料菲涅耳波带片前体(例如微柱)结合到底座上。优选地，这种底座是tem底座。优选地，分离的全材料菲涅耳波带片前体通过离子束诱导的金属沉积结合到底座，最优选地通过离子束诱导的pt沉积结合到底座。

步骤a)和b)可以彼此独立地进行。由于步骤a)和b)的工艺彼此不同，因此可以生产和在合适的条件下储存包含复数个全材料菲涅耳波带片前体的一个或多个公共载体。如果在运输过程中可以保持合适的储存条件，甚至可以从一个生产地点运输到另一个生产地点。随后，步骤b)可以独立于步骤a)进行。最终，可以在将至少两种不同材料的交替层沉积到全材料菲涅耳波带片前体上之前清洁或预处理公共载体。

在该工艺的优选变形中，在进行步骤b)之前预处理包含全材料菲涅耳波带片前体的公共载体。优选地，该预处理包括以下步骤：对在步骤b)中不应在其上沉积材料的区域进行遮盖。如后文参考附图所述，可能仅有全材料菲涅耳波带片前体(例如微柱)的某些表面没有被遮盖。例如，微柱可以为直圆柱(rightcircularcylinder)或锥段。在这些特殊情况下，优选地仅不遮盖该圆柱或锥段的侧面的区域，使得仅在这些侧面上进行交替层的沉积。然而，对于全材料菲涅耳波带片前体或微柱的其它几何形状而言，优选仅不遮盖侧壁并在其上沉积交替层。

全材料菲涅耳波带片前体的侧壁或微柱的侧壁可以(独立于掩膜)相对于其中心轴倾斜/歪斜。因此，微柱可以是锥体或锥段。在优选实施例中，全材料菲涅耳波带片前体包括相对于其中心轴倾斜的侧壁和平坦的顶表面。因此，全材料菲涅耳波带片前体优选为锥段。

优选地，微柱包括侧壁、顶表面、下表面，该侧壁相对于其中心轴线可为倾斜的或不倾斜的，该顶表面优选为圆形的，该下表面粘附到公共载体上。

在进一步优选的实施例中，每个微柱布置在公共载体的凹部中。该凹部具有底表面。优选地，微柱粘附到该底表面。在更优选的实施例中，微柱垂直于该底表面。在甚至更优选的实施例中，微柱布置在底表面的中心。

布置微柱的凹部可具有多种形式。在优选的实施例中，凹部为圆柱。在更优选的实施例中，该圆柱为直圆柱。由于通过上述工艺在公共载体中容易形成(大致的)直圆柱，故该实施例是优选的。由于在步骤b)中，交替层理想地以相同的厚度沉积在每个微柱的所有侧壁上，所以更进一步优选地，凹部为直圆柱，微柱沿该直圆柱的中心轴布置在该直圆柱的中心。因此，微柱与周围的直圆柱的内侧壁之间的距离在所有方向上是相等的，并且可以在微柱的整个侧壁表面上沉积相同数量的层。

如果在步骤a)中使用离子束来制造凹槽和微柱，则取决于公共载体的材料、处理时间、前体高度和所需的锥形角，优选使用在1pa和1.3μa之间的离子束流，优选地使用在100pa和1μa之间的离子束流，更优选地使用在1na和700na之间的离子束流，尤其是使用约60na的离子束流，或尤其是使用约180na的离子束流，或尤其是使用约480na的离子束流。优选地，通过多步铣削工艺进行柱的制备。更优选地，在使用高电流进行的第一个所谓的“粗铣削步骤(roughmillingstep)”中，对阵列的粗糙结构进行铣削。在随后进一步的步骤中，对阵列的精细结构、凹槽和/或各个柱进行铣削。在低离子束流和/或较小的pfib光斑尺寸下执行对锥形角的特别精确的铣削。

在优选的工艺中，使用在5kev和100kev之间的离子束能量，优选使用在10kev和50kev之间的离子束能量，特别是30kev的离子束能量。

在优选的实施方案中，所产生的fzp与在150ev和900kev之间的操作能量(operationalenergy)e配合使用，更优选地与在1000ev和80kev之间的操作能量e配合使用，特别是与在1200ev到17kev之间的操作能量e配合使用。如果将菲涅耳波带片用于高能辐射(例如伽马辐射)的应用，则操作能量e甚至可以更高。

在优选的实施方案中，生产的fzp的直径为20μm至500μm，更优选为40μm至150μm，特别是60μm或100μm。

优选地，fzp的高度在100nm和5mm之间，更优选地在200nm和100μm之间，尤其为约5μm。

根据本工艺的另一个实施方案，在步骤b)中，优选在每个微柱上沉积30至50000层，优选为35至10000层，更优选为400至8000层，特别是600至6000层交替材料。每层可包括相同材料的复数层。由于在ald中，理想地在每个循环中仅沉积单层原子层，因此最终将重复执行ald工艺，以提供单个材料层或周期(period)的所需厚度。

由于fzp的最外周期的厚度对于其分辨率而言至关重要，因此最外周期或层的宽度优选在0.01nm和1μm之间，优选在1nm和250nm之间，更优选地在5nm和120nm之间，尤其是约10nm。

具有上述特性的fzp最适用于x射线辐射或极紫外辐射，尤其适用于聚焦x射线辐射或极紫外辐射；由于前述尺寸在所使用的辐射的波长范围内，因此它们适用于这些应用。

具有倾斜侧壁的fzp，无论是否改变波带的线空比(linetospaceratio)，都允许更高级次焦点(higherorderfocus)的出现；取决于衍射级，该更高级次焦点的分辨率是第一级次的多倍，因此其分辨率和效率比没有这种倾斜侧壁的fzp高。

ald还允许自由地改变线空比。其结合受控的倾斜角度和高光学厚度，可使更高的衍射级次(diffractionorder)变得极其高效；所述更高的衍射级次优选为第2级次、第3级次、第4级次、第5级次、第6级次和第12级次。可以通过这种方式实现远高于最外区宽度的分辨率。这对于具有非常高的光学厚度的fzp而言很重要；在这些fzp中，fzp在光轴上的对准是至关重要的。

优选地，本发明允许制造具有高度可控倾斜角的全材料fzp。由于以下两个原因，倾斜角至关重要：

-其极大地提高了透镜的衍射效率；以及

-其使低于10纳米的高效率聚焦成为可能。

阵列中的每个柱的倾斜角可以(优选单独地)针对入射x射线能量进行优化。因此，fzp阵列允许以快速且成本有效的方式生产复数个不同或相同的fzp。

附图说明

本发明的进一步目标、优点、特征和应用是根据本发明实施例基于附图的以下描述而产生的。因此，仅在附图中描述和示出的或以任意合理组合示出的所有特征均提供了本发明的主题，而与它们在权利要求中的结论或其依赖性无关。

图1示出了通过单晶si晶元的等离子fib铣削制造的微柱阵列的例子；

图2更详细地示出了一个单个的微柱；

图3示出了具有5°锥角的、等离子fib制造的微柱；

图4a)示出了通过旋涂光刻胶在玻璃衬底上制造的微柱；

图4b)示出了用kloedilase激光写入设备(laserwriter)，通过激光写入生产的微柱；

图5为通过区域选择性ald进行的菲涅耳波带片的制备步骤的示意图；

图6为一个ald循环的可能的单个步骤的示意图；

图7.1～7.9为从菲涅耳波带片阵列生产fzp的单独步骤的示意图；

图8示出了高分辨率全材料菲涅耳波带片阵列相对于其它工艺的优点；

图9a)和9b)为ml-fzp的sem图像；

图10a)～10d)示出了多层膜fzp波带的极高精度；

图11a)和11b)示出了al2o3-sio2多层膜的tem图像；

图12a)和12b)示出了al2o3-sio2的ml-fzp的sem图像；

图13示出了ald每循环的增长的线性相关性；

图14a)和14b)示出了在bessyii获得的直接成像结果的例子；

图15a)和15b)示出了衍射效率计算的结果。

具体实施方式

图1示出了通过等离子fib铣削公共载体(2)制造的微柱阵列(1)的实施例；该公共载体(2)在这种情况下是单晶si晶元。每个微柱(3)位于形成在公共载体(2)中的凹槽(4)中。在所示的实施例中，所述凹槽(4)是直圆柱，其在公共载体(2)上成行成列布置。在每个凹槽(4)的中心设置微柱(3)。每个微柱(3)竖立在凹槽(4)的底表面(5)上并且沿相应圆柱的中心轴定向。每个凹槽(4)的深度与每个微柱(3)的长度相等。每个微柱(3)的顶表面(6)布置在与公共载体(2)的上表面(7)相同的平面中。每个微柱(3)的锥角(图1中未示出)为1°。然而，可以通过等离子或其它fib制造具有任何其它期望的锥角的微柱阵列(1)，并且允许制备波带倾斜到布拉格角的ml-fzp，为低于10纳米的分辨率的高效聚焦铺平了道路。

图2更详细地示出了单个微柱(3)。这种柱具有光滑(侧)壁(8)，高圆度和锥角(α)。图2还示出了在微柱(3)的侧壁和凹槽/圆柱(4)的侧壁之间存在一定距离，该距离必须至少是沉积厚度的两倍，并优选为在沉积厚度的三倍和四倍之间。因此，材料层可以沉积在这些侧壁之间。在图2中，还示出了公共载体(2)和其上表面(7)。微柱(3)的上表面(6)布置在与公共载体(2)的上表面(7)相同的平面上。通过pfib生产的柱(3)在直径与圆度方面甚至可以比玻璃纤维更精确。

图3更详细地示出了另一个单独的微柱(3)，其提供了5°的、不同的锥角(α)。侧壁相对于中心轴(l)倾斜的角度为锥角(α)。该柱也是通过等离子fib制造的。还示出了凹部/圆柱(4)和公共载体(2)及其上表面。

图4a)和b)示出了通过除fib之外的其它工艺制造的微柱(3)。通过旋涂光致抗蚀剂(kcl)，在作为公共载体(2)的玻璃衬底上制造图4a)所示的柱(3)。类似于图2中所示的柱的布置，柱(3)成行成列布置。然而，支柱不位于凹槽中，而是位于公共载体(2)的上表面(7)上。在该实施例中，每个微柱(3)为垂直于公共载体(2)的上表面(7)的直圆柱。

图4b)显示了使用kloedilase激光写入装置，通过激光写入生产的微柱(3)。类似于图4a)中所示的微柱(3)，这些柱(3)成行成列布置且不位于凹槽中，而是位于公共载体(2)的上表面(7)上。

然而，优选地通过fib制造微柱(3)，因为它允许容易地通过改变溅射时间、束能量和束流来控制锥角(α)。独立于上述技术，但尤其是当使用fib时，微柱(3)的制造可以产生受控的圆度、直径、倾斜角和高表面光滑度。

在优选的实施方案中，使用等离子fib。使用等离子fib可进一步提高铣削速度。与非等离子fib相比，在使用等离子fib时，铣削出柱的速度提高了约30倍。

在优选的实施方案中，单晶au用作公共载体(2)的衬底材料。这种材料可以提高铣削速度。au的溅射产率非常高。在更进一步优选的实施方案中，衬底是(111)型au单晶。已表明的是：铣削出(111)型au单晶的速度为使用(100)型au单晶时的两倍。

无论柱(3)或圆柱孔(4)是被铣削出还是被激光写入，圆形的几何形状都是优选的。(蚀刻)结构的圆度和由于柱(3)或(圆柱)孔(4)周围的沟槽而导致的较长的裂纹扩展长度(crackpropagationlengths)可能阻碍裂纹扩展，使得能够无裂缝地完成较厚的沉积。

如上所述，制备全材料菲涅耳波带片前体阵列(1)(例如微柱阵列)的步骤之后是在其上沉积交替的材料层。该沉积优选地通过ald进行。交替层的沉积可以通过选择性或非选择性原子层沉积(ald)来进行，并且各个层作为菲涅耳波带片的波带；如下文中详述的，其可以在后面的步骤中被切片。

因此，该工艺首次允许生产不具有微纤维芯的全材料fzp(也广泛地被称为多层膜fzp或溅射切片fzp)。到目前为止，微纤维衬底可以通过其它非ald的工艺(例如pld或磁控溅射)进行沉积，尽管这些工艺更为困难。然而，通过目前公开的工艺，只能通过ald实现全材料菲涅耳波带片前体阵列(1)(例如，微柱阵列(1))上的高度保形性沉积。相对于其它工艺(例如溅射切片或pld沉积的fzp中间产品和所得的fzp)，这一特征提供了很大的优点。在此，尤其可以非常精确地控制圆度、直径和锥角。如果要将溅射技术用于fzp的波带，则必须从细线开始，因为在旋转衬底细线芯时，为了后续的材料的溅射沉积，必须最终是对称的。但是，旋转总是导致诸如材料的不均匀沉积之类的误差。

在优选实施例中，柱(3)或不同阵列(1)在衬底上的布置可以不相对于载体衬底(2)的中心轴对称。但是，每个单独的柱(3)可以相对于其中心轴对称。如果柱总体的图案不相对于中心轴(l)对称，层膜的保形性沉积的可能性是很低的。由于经常使用不相对于(全局)中心轴对称的图案，因此ald提供了将fzp的保形性层膜(或波带)沉积到这些衬底上的唯一可能性。

到目前为止，将全材料fzp沉积到除光滑玻璃纤维芯之外的任何其它材料上将导致低质量的层膜结构。与金属或陶瓷纤维相比，玻璃纤维通过其无定形性质提供高圆度和光滑表面，故主要限用玻璃纤维作为衬底。这里描述的工艺的另一个优点是它极大地扩展了可作为衬底的材料。聚合物、单晶硅和金衬底已被用于制造此处所述的柱阵列(1)。然而，人们可以设想利用大量的基于耐热聚合物、金属、非晶金属、陶瓷，玻璃、玻璃陶瓷和金刚石的材料来实现微柱(3)。当使用时，一些高z材料(例如金或铅)也可以充当中心截捕(centralstop)以改善成像对比度，从而避免在全材料fzp的中心上需要外部的光束截捕(beamstop)或光束截捕沉积，进一步增加了优势。

在优选的实施方案中，沉积工艺包括施加区域选择性ald的步骤。一种可能的方式是在衬底和微柱(3)的顶部(6)上但不在侧壁上施加疏水材料。这可以例如通过使用适当的分子，用自组装单分子层(sam)选择性地功能化所有水平面来实现。这将确保在这些表面上没有沉积，从而使沉积仅发生在微柱(3)的侧壁(8)上。图5示意性地示出了沉积过程的4个步骤。在步骤1中，提供布置在公共载体(2)上的微柱(3)，该载体优选为透x射线的衬底。在步骤2中，将涂层(9)施加到微柱(3)的表面(6)上，所述的微柱(3)的表面(6)不应有任何通过ald沉积的层。一些通常被涂覆的这种表面(6、7)为衬底表面(7)和微柱(3)的顶表面(6)。取决于前体类型，涂层(9)可以是疏水材料。通过该工艺，ald变为区域选择性ald工艺。通过在原子层沉积之前使用阻碍材料覆盖微柱(3)除了壁(8)之外的顶部(6)和衬底(7)的底部，可以仅在微柱(3)的壁(8)上进行多层膜的区域选择性沉积。到目前为止，制造多层膜ftp或溅射切片fzp的所有工艺都需要进行fib切片(或其他更粗糙的方法)并安装在网格(grid)上。选择性沉积工艺无需进行fib切片，并且可以在两步的步骤中制造成百上千的fzp。

在步骤3中，通过ald将交替层沉积到所有未涂覆的表面(8)上。ald是已知的现有技术，且将在后文对其进行更详细地描述。由于涂层，可以区域选择性地进行ald，并且fzp的多层膜波带可以选择性地沉积到微柱(3)的侧壁(8)上。在使用ald进行的层膜的沉积完成之后，可以如步骤4所示去除涂层(9)；其仍然是菲涅耳波带片阵列(1)。如果需要，可以从该阵列切下单个fzp并进行单独处理/使用。

图6示出了ald循环的单个步骤。该工艺在现有技术中是众所周知的，因此仅简要描述。在步骤1中，将第一前体(10)加入包含待覆盖的材料表面(柱(3)的侧壁(8))的反应室(未示出)。将第一前体(10)大量过量加入反应室中，从而使其吸附到整个表面上。在步骤2中从反应室中除去任何过量的第一前体(10)。第一前体(10)的分子在表面上反应。然后，在步骤3中加入第二前体(11)。其与新表面反应，以在表面上产生另一层。然后从反应室中除去第二前体(11)，且原始表面上保留均匀的层。重复该过程，直到达到各层的所需厚度。然后，改变前体并对另一种材料的下一层重复该过程。重复沉积不同材料的层膜，直到沉积完成所需数量的层膜。

ald相对于其它工艺的巨大优势在于：它是将各个层膜施加到柱的侧壁上而不用使柱(3)本身绕其中心轴(l)旋转的唯一方法，从而使此处所述的工艺成为可能。此外，由于大量过量的前体及其气体状态，即使在每个单独的柱(3)所在的孔或凹槽(4)内(通过使用fib)，各个分子也可以容易地到达每个表面区域。由于移除了过量的前体分子(图6，步骤2和4)，即使在具有尖锐边缘或窄角的区域中也可保持均匀的新表面层。本工艺允许制造最外波带宽度小于10nm，优选小于5nm且最优选小于1nm的、与通过光刻工艺制造的fzp相比高宽比极高的fzp。

因此，ald允许：

-通过互补、自限制的表面反应进行精确的和保形的沉积；

-均匀的厚度和保形的涂层；以及

-通过控制循环次数实现高精度的厚度控制；

-与x射线光学相关的大量的材料选择，如氧化物、氮化物和纯金属。

优选地，使用等离子体增强ald进行快速沉积。其允许2.6μm/天的pe-sio2生长速率和/或沉积速率。

如果不希望整体地使用fzp阵列和/或如果需要单个fzp，可以从阵列中切出具有最佳倾斜角度的单个全材料fzp并将其转移到网格上。该过程的优选实施方案示于图7中。

如图7.1所示，微操纵针(12)与微柱(3)结合。然后如图7.2所示，将柱(3)从衬底(2)上移除。在提供tem网格(13)用于安装之后，将切片的柱(3)与其结合(图7.3和7.4)。切片的柱(3)的结合可以通过例如离子束诱导的pt沉积进行。在将切片的柱(3)结合到底座(13)之后，可以拆下针。如果需要，可以在切片的柱(3)和底座(13)之间沉积另外的材料(例如pt)以改善在网格(13)上的切片的柱(3)的稳定性(图7.5)。

如图7.5所示，切片的柱(3)仍然与具有平行和平面表面的、fzp的理想几何形状相差甚远。因此，必须进一步地使其变薄。在图7.6～7.9中示出了使用离子束将fzp从柱(3)处切出的优选方法。因此，必须保护fzp，使其免受离子束损坏。因此如图7.6所示，fzp的侧面被具有所需长度的材料层(14)覆盖。然后，将柱(3)切成所需长度。如上所述，可优选地使用离子束技术。图7.7示出了已经(在左侧)进行切片的柱(3)，但是其仍然比由侧壁的覆盖物(14)所保护的、期望的fzp长得多。优选地通过离子束技术进行切片，因为也可在切割成所需长度后用离子束对fzp(15)的平行和平面表面进行抛光。图7.8示出了抛光表面(16)。图7.9示出了安装在网格(13)上的全材料fzp(15)。该fzp(15)可用于聚焦x射线。由于fzp的长度可以在其安装在网格上时或之后适应特定的需要，因此本方法允许制造不仅具有亚纳米级的最外波带宽度，还具有极高的长宽比的fzp(15)。

图8中总结了高分辨率全材料菲涅耳波带片阵列(aldml-fzp列)及其制造工艺的一些优点。

例子

图9a)和9b)中示出了一个ml-fzp(15)的sem图像。作为单片光学器件，ml-fzp(15)易于对准，具有点聚焦，且它们可以在非常宽的x射线能量范围内有效。这些层膜沉积在玻璃衬底上。中心玻璃纤维芯(17)沉积作为光束截捕的pt。所示的fzp(15)的直径d＝44μm。最外的波带(18)的宽度δr＝20nm，沉积厚度为6.5μm。利用这种ml-fzp(15)，可以实现15.5nm的半节距(half-pitch)成像分辨率。这是目前针对多层膜fzp(15)所报道的最高成像分辨率。然而，通过经fzp阵列(1)或受控的倾斜角(α)的制造路线，可实现用ml-fzp将硬和软x射线聚焦至低于10纳米的分辨率。

除了图9所示的fzp(15)之外，图10的例子还示出了多层膜fzp(15)的波带(19)的极高精度。图10a)为ald沉积的单个fzp(α)切口的sem图像。10b)～d)中更详细地示出了图10a)中矩形标记的区域。图10b)为最上方的矩形(红色)的详细视图，图10c)是右边的矩形(蓝色)的详细视图，而图10d)是最下方的矩形(绿色)的详细视图。在所有的这些详细视图10b)～d)中，可以看到各个层(19n)随着其与中心轴的距离的增加而减小的宽度。

在图11a)和b)中更好地示出了各个层膜(例如19n和19m或19a和19b)之间的尖锐边缘和低粗糙度。这些图是al2o3-sio2的多层膜的tem图像。使用目前的工艺，可在不到9天的时间内沉积20μm的al2o3-sio2多层膜。

由于每个单层膜(例如19n、19m、19a或19b)的精度非常高，因此可以在衬底上施加数以千计的、大量的层膜(19)，而不会将不规则处扩展到其它层膜(19)。因此，可以增加沉积厚度。

图12a)示出了al2o3-hfo2的ml-fzp(15)，δr＝20nm，总沉积(d)为6.5μm。

图12b)是图12a)中所示的al2o3-hfo2的ml-fzp(15)的详细视图，其示出了即使在这种极端厚度(d)下，外层(19x～19z)和最外层(18)的精度仍然非常高。

由于ald是基于循环的沉积，因此可以预期每循环的生长遵循线性曲线。尽管如此，还是检查了相关性。结果如图13所示；可以确认线性相关性。

在bessyii中获得的直接成像结果示于图14a)和b)中。图a)示出了在1kev、10nm步长和5ms像素停留时间拍摄的西门子星图(siemensstar)的stxm图像(20s)；图b)示出了用bessyue46-pgm2拍摄的baml-200样品的stxm图像(20b)，步长为4nm，停留时间为30毫秒，全节距截止分辨率(fullpitchcut-offresolution)为31nm，对应15.5nm的半节距分辨率。在图a)中，使用δr＝35nm的fzp，而图b)则使用最外波带宽度为25nm的fzp进行拍摄。

此外，已经进行了衍射效率计算。为了说明的目的，选择不同材料的fzp，结果如图15a)和b)所示。图15a)示出了通过使用耦合波理论(cwt)计算的、具有针对1kev的x射线倾斜的波带的al2o3-sio2ml-fzp的预期衍射效率对厚度图。图15b)示出了通过使用耦合波理论(cwt)计算的、具有针对10kev的x射线倾斜的波带的al2o3-sio2ml-fzp的预期衍射效率对厚度图。两个计算均使用以下参数进行：直径d＝40μm，最外波带宽度δr＝10nm，d(al2o3)＝2.99g/cm³，d(sio2)＝2.11g/cm³。

对于1至1.6kev的x射线，材料体系al2o3-hfo2/ta2o5的成像分辨率可达到15.5nm，测量效率为3％至12.5％。

对于7.9kev的x射线，材料体系al2o3-ta2o5的焦斑(focalspot)可达到30nm，测量效率为15.6％。

只要本申请文件中所公开的所有特征单独地或组合地相对于现有技术而言具有新颖性，它们都被认为是对本发明而言必不可少的。