本申請(qǐng)要求于2017年3月15日提交中國(guó)專(zhuān)利局、申請(qǐng)?zhí)枮?01710154237.9、發(fā)明名稱(chēng)為“一種極紫外高級(jí)抑制衍射光柵”的國(guó)內(nèi)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用結(jié)合在本申請(qǐng)中。

本發(fā)明涉及極紫外光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種極紫外高級(jí)抑制衍射光柵。

背景技術(shù)：

目前用于光譜儀的衍射光柵一般為傳統(tǒng)的一系列的平行溝槽和線條組成的金屬薄膜黑白光柵，用于測(cè)量x射線光譜。根據(jù)光柵方程d(sinα+sinβ)＝nλ定義可知，衍射譜與波長(zhǎng)不是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，均存在多級(jí)衍射的問(wèn)題。然而在衍射光柵普遍的衍射分析、攝譜分析等應(yīng)用中，很多情況下高級(jí)衍射會(huì)在一級(jí)衍射的光譜范圍產(chǎn)生交疊，導(dǎo)致了一個(gè)復(fù)雜的展寬結(jié)果，擾亂分析的結(jié)果，帶來(lái)不容易消除的誤差，制約其攝譜精度，降低整個(gè)系統(tǒng)性能，為極紫外光學(xué)系統(tǒng)的研究帶來(lái)了很多的困難。

因此，亟需一種能夠抑制高級(jí)衍射的光柵，以解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種極紫外高級(jí)抑制衍射光柵，以解決現(xiàn)有技術(shù)中高級(jí)衍射與一級(jí)衍射產(chǎn)生交疊，帶來(lái)誤差，導(dǎo)致分析結(jié)果不準(zhǔn)確，攝譜精度降低的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種極紫外高級(jí)抑制衍射光柵，包括：

透光襯底；

位于所述透光襯底上的不透光薄膜，所述不透光薄膜上開(kāi)設(shè)有多個(gè)形狀和面積相同的多邊形透光通孔；

其中，所述多邊形透光通孔在所述不透光薄膜上呈準(zhǔn)三角陣列隨機(jī)分布；

所述準(zhǔn)三角陣列包括多個(gè)準(zhǔn)三角形，所述多個(gè)準(zhǔn)三角形呈周期性排列，在所述不透光薄膜所在平面內(nèi)，沿第一方向上，所述多個(gè)準(zhǔn)三角形的周期為px，沿第二方向上，所述多個(gè)準(zhǔn)三角形的周期為py，所述第一方向與所述第二方向垂直。

優(yōu)選地，所述多邊形透光通孔為對(duì)稱(chēng)六邊形透光通孔。

優(yōu)選地，所述對(duì)稱(chēng)六邊形透光通孔的相對(duì)的兩邊沿所述第一方向設(shè)置，且所述對(duì)稱(chēng)六邊形透光通孔的中心以所述準(zhǔn)三角形的頂點(diǎn)為基點(diǎn)，沿所述第一方向偏移距離為f；其中，f滿足-px/10≤f≤px/10。

優(yōu)選地，所述對(duì)稱(chēng)六邊形透光通孔沿所述第一方向的邊長(zhǎng)為a1滿足a1＝px/12；

所述對(duì)稱(chēng)六邊形的其他四個(gè)邊的邊長(zhǎng)相等，且在所述第一方向上的投影長(zhǎng)度為a滿足a＝5px/12。

優(yōu)選地，所述不透光薄膜的材質(zhì)包括金、銀、鋁、鉻、硅、氮化硅或碳化硅。

優(yōu)選地，所述不透光薄膜的厚度范圍為100nm-300nm，包括端點(diǎn)值。

優(yōu)選地，所述透光襯底為熔融石英、玻璃或者有機(jī)玻璃。

經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的極紫外高級(jí)抑制衍射光柵，通過(guò)在不透光薄膜上開(kāi)設(shè)多個(gè)形狀和面積相同的多邊形透光通孔，且使多邊形透光通孔在所述不透光薄膜上呈準(zhǔn)三角陣列隨機(jī)分布。從而能夠使得光柵在可見(jiàn)光、極紫外光、紅外光各個(gè)波段都可以有效抑制高級(jí)衍射，包括2n、3n、4n、5n級(jí)的衍射(n為非零整數(shù))，消除諧波污染，完全抑制了背景噪聲，同時(shí)最大化的減少了噪點(diǎn)的影響，提高了分辨率和靈敏度，簡(jiǎn)化工藝難度，為極紫外波段的有效抑制提供了技術(shù)保證和工藝支持。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明提供的一種極紫外高級(jí)抑制衍射光柵的局部結(jié)構(gòu)圖；

圖2為圖1所示的極紫外高級(jí)抑制衍射光柵的遠(yuǎn)場(chǎng)衍射圖；

圖3為本發(fā)明提供的極紫外高級(jí)抑制衍射光柵的衍射特性圖；

圖4為本發(fā)明提供的極紫外高級(jí)抑制衍射光柵x軸方向的遠(yuǎn)場(chǎng)衍射特性圖；

圖5為本發(fā)明提供的極紫外高級(jí)抑制衍射光柵制作方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

為了抑制高級(jí)衍射帶來(lái)的光譜重疊，現(xiàn)有技術(shù)中提出了二值化正弦光柵的概念，并且通化數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)表征證實(shí)了其可抑制高級(jí)衍射的特性，隨后又設(shè)計(jì)出了量子點(diǎn)陣光柵，在不透明板上隨機(jī)鉆孔，并且控制單位面積鉆孔密度使其在一維空間上滿足正弦變化；現(xiàn)有技術(shù)中還進(jìn)一步發(fā)展了把光柵柵條分成若干小塊并沿x軸移動(dòng)，使其透射率滿足正弦變化的單級(jí)衍射光柵，以上消除高級(jí)衍射。但是現(xiàn)有技術(shù)中需要保證光柵的透射率滿足正弦變化，在工藝制作上具有較大困難。

基于此，本發(fā)明提供一種極紫外高級(jí)抑制衍射光柵，包括：

透光襯底；

位于所述透光襯底上的不透光薄膜，所述不透光薄膜上開(kāi)設(shè)有多個(gè)形狀和面積相同的多邊形透光通孔；

其中，所述多邊形透光通孔在所述不透光薄膜上呈準(zhǔn)三角陣列隨機(jī)分布；

所述準(zhǔn)三角陣列包括多個(gè)準(zhǔn)三角形，所述多個(gè)準(zhǔn)三角形呈周期性排列，在所述不透光薄膜所在平面內(nèi)，沿第一方向上，所述多個(gè)準(zhǔn)三角形的周期為px，沿第二方向上，所述多個(gè)準(zhǔn)三角形的周期為py，所述第一方向與所述第二方向垂直。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種極紫外高級(jí)抑制衍射光柵，通過(guò)在不透光薄膜上開(kāi)設(shè)多個(gè)形狀和面積相同的多邊形透光通孔，且使多邊形透光通孔在所述不透光薄膜上呈準(zhǔn)三角陣列隨機(jī)分布。從而能夠使得光柵在可見(jiàn)光、極紫外光、紅外光各個(gè)波段都可以有效抑制高級(jí)衍射，包括2n、3n、4n、5n級(jí)的衍射(n為非零整數(shù))，消除諧波污染，完全抑制了背景噪聲，同時(shí)最大化的減少了噪點(diǎn)的影響，提高了分辨率和靈敏度，簡(jiǎn)化工藝難度，為極紫外波段的有效抑制提供了技術(shù)保證和工藝支持。

下面結(jié)合附圖說(shuō)明一下本發(fā)明提供的極紫外高級(jí)抑制衍射光柵的具體結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明提供一種極紫外高級(jí)抑制衍射光柵，包括：透光襯底；位于所述透光襯底上的不透光薄膜，所述不透光薄膜上開(kāi)設(shè)有多個(gè)形狀和面積相同的多邊形透光通孔；其中，所述多邊形透光通孔在所述不透光薄膜上呈準(zhǔn)三角陣列隨機(jī)分布；所述準(zhǔn)三角陣列包括多個(gè)準(zhǔn)三角形，所述多個(gè)準(zhǔn)三角形呈周期性排列，在所述不透光薄膜所在平面內(nèi)，沿第一方向上，所述多個(gè)準(zhǔn)三角形的周期為px，沿第二方向上，所述多個(gè)準(zhǔn)三角形的周期為py，所述第一方向與所述第二方向垂直。

需要說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例不限定所述多邊形透光通孔的具體結(jié)構(gòu)，可以是正多邊形，也可以是非正多邊形，請(qǐng)參見(jiàn)圖1，圖1為本發(fā)明提供的一種極紫外高級(jí)抑制衍射光柵，其中黑色區(qū)域?yàn)椴煌腹獗∧?，白色區(qū)域?yàn)閷?duì)稱(chēng)六邊形透光通孔。其中，本實(shí)施例附圖中透光襯底并未示出。本實(shí)施例中對(duì)透光襯底的材質(zhì)不做限定，可選為熔融石英、玻璃或者有機(jī)玻璃。

本實(shí)施例中所述不透光薄膜具有吸收極紫外光的作用，只要具有較好地吸收紫外光的不透明薄膜均可，因此，本實(shí)施例中對(duì)不透光薄膜的具體材質(zhì)不進(jìn)行限定，其材質(zhì)可以包括金、銀、鋁、鉻、硅、氮化硅或碳化硅，同樣的，本實(shí)施例中對(duì)不透光薄膜的厚度也不做限定，可選的，所述不透光薄膜的厚度范圍為100nm-300nm，包括端點(diǎn)值。可選的，圖1所示極紫外單級(jí)衍射光柵的不透光薄膜的厚度為100nm，材質(zhì)為金屬鉻。

具體地，如圖1所示，所述對(duì)稱(chēng)六邊形透光通孔呈準(zhǔn)三角隨機(jī)分布方式排列，形成對(duì)稱(chēng)六邊形透光通孔陣列，其中對(duì)稱(chēng)六邊形透光通孔基元的各邊均與二維的軸線方向平行，在垂直于光柵的y方向上，周期為py，且滿足所有孔間距保持一致為d＝py-2b，在平行于光柵的x方向上，所有對(duì)稱(chēng)六邊形透光通孔以三角頂點(diǎn)為基點(diǎn)，橫向偏移距離為f，同時(shí)滿足-px/10≤f≤px/10，其中px為x方向上的周期，該范圍為根據(jù)夫瑯禾費(fèi)衍射理論推導(dǎo)極紫外高級(jí)抑制衍射光柵在ξ方向的相對(duì)衍射效率i(m)中計(jì)算得到，當(dāng)橫向偏移距離滿足上述條件時(shí)，本發(fā)明提供的極紫外高級(jí)抑制衍射光柵可以抑制5級(jí)衍射。對(duì)稱(chēng)六邊形透光通孔基元邊長(zhǎng)滿足a1＝px/12，a＝5px/12。這里，所述不透光薄膜選擇鉻，薄膜厚度為300nm，可以完全吸收極紫外光，透光薄膜為普通玻璃。

由于對(duì)稱(chēng)六邊形透光通孔有a，a1和f三個(gè)設(shè)計(jì)自由度，可以使得對(duì)稱(chēng)六邊形透光通孔相對(duì)于其他多邊形透光通孔，如方形透光通孔的光柵而言，對(duì)稱(chēng)六邊形透光通孔具有更多的設(shè)計(jì)自由度，因此，本實(shí)施例中可選地，所述多邊形透光通孔為對(duì)稱(chēng)六邊形透光通孔。

在實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)夫瑯禾費(fèi)衍射的理論進(jìn)行推導(dǎo)，因所述的極紫外高級(jí)抑制衍射光柵上所有的對(duì)稱(chēng)六邊形透光通孔都是周期準(zhǔn)三角隨機(jī)方式排列，形成對(duì)稱(chēng)六邊形透光通孔陣列，因此陣列因子為：

其中，n1和n2分別是沿x軸和y軸上的對(duì)稱(chēng)六邊形透光通孔的個(gè)數(shù)，因準(zhǔn)三角隨機(jī)分布可以抑制5級(jí)衍射，需滿足p＝5λ/px。

因此，當(dāng)所述極紫外高級(jí)抑制衍射光柵在ξ方向的相對(duì)衍射效率i(m)，根據(jù)夫瑯禾費(fèi)衍射理論推導(dǎo)可得：

其中，所述m為衍射級(jí)次。不難看出，i(m)與px和b無(wú)關(guān)，即與d無(wú)關(guān)，因此本發(fā)明提供的極紫外高級(jí)抑制衍射光柵在y方向的孔間距d并不影響在ξ方向抑制效果，可以根據(jù)實(shí)際的工藝水平及應(yīng)用進(jìn)行調(diào)整，極大的降低工藝制造上的難度，同時(shí)有利于進(jìn)一步的尺寸縮小。

可選地，本實(shí)施例中的不透光薄膜尺寸為30um×30um，px＝240nm，py＝240nm，a1＝20nm，a＝100nm，d＝40nm，n1＝4000，n2＝3500。

如圖2所示為本發(fā)明提供的極紫外高級(jí)抑制衍射光柵在極紫外照射下的衍射特性圖，圖中ξ代表衍射平面與薄膜平面的x軸平行的方向，η代表衍射平面與薄膜平面的y軸平行的方向；入射方式為正入射，入射波長(zhǎng)為13.5nm；從圖中可以直觀的看到本發(fā)明實(shí)施例提供的極紫外高級(jí)抑制衍射光柵對(duì)極紫外光的單級(jí)衍射，結(jié)果和所預(yù)期的一致，在x軸上只存在0級(jí)和±1級(jí)衍射，相對(duì)于普通光柵的多級(jí)衍射，采用這種結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)六邊形透光通孔高級(jí)抑制衍射光柵能夠抑制2n、3n、4n、5n(n為非零整數(shù))級(jí)衍射。因此，本發(fā)明實(shí)施例提供的極紫外單級(jí)衍射光柵可以作為單色儀或者光譜儀的分光元件使用，從而能夠避免諧波污染的問(wèn)題。

如圖3所示為本發(fā)明提供的極紫外高級(jí)抑制衍射光柵在波長(zhǎng)為13.5nm的極紫外光照射下ξ方向的衍射特性圖。其中，橫軸表示衍射級(jí)次，縱軸表示相對(duì)衍射效率，可以看出本發(fā)明實(shí)施例提供的極紫外高級(jí)抑制衍射光柵和正弦衍射光柵一樣，同樣具有抑制高級(jí)衍射的性質(zhì)，在平行于光柵衍射的ξ軸上，只存在明顯的0級(jí)和±1級(jí)衍射，同時(shí)1級(jí)的相對(duì)0級(jí)的衍射效率為24.4％。

如圖4所示，為本發(fā)明提供的極紫外高級(jí)抑制衍射光柵在波長(zhǎng)為13.5nm的極紫外光照射下ξ方向的衍射特性圖。其中，橫軸表示衍射級(jí)次，縱軸表示相對(duì)衍射效率的對(duì)數(shù)，從圖中可以看出，本發(fā)明提供的極紫外高級(jí)抑制衍射光柵能夠有效抑制2n、3n、4n，5n(n為非零整數(shù))級(jí)衍射。

另外，需要說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例提供的極紫外高級(jí)抑制衍射光柵制作方法簡(jiǎn)單，本實(shí)施例中公開(kāi)一種極紫外高級(jí)抑制衍射光柵的制作方法，需要說(shuō)明的是，制作方法為本領(lǐng)域公知技術(shù)，并不限于下述方法。且下述透光襯底的材質(zhì)、不透光薄膜的材質(zhì)以及不透光薄膜的厚度均僅為示例說(shuō)明，對(duì)本發(fā)明不做限定。

參見(jiàn)圖5所示，所述制作方法包括：

步驟s101：設(shè)計(jì)所述極紫外高級(jí)抑制衍射光柵的版圖；

步驟s102：根據(jù)所述極紫外高級(jí)抑制衍射光柵的版圖，制作得到光學(xué)光刻掩膜版；

步驟s103：提供透光襯底；

步驟s104：在所述透光襯底上蒸鍍一層金屬薄膜；

步驟s105：在所述透光襯底上涂覆光刻膠，用所述光學(xué)光刻掩膜版進(jìn)行光學(xué)光刻，顯影定影后，采用濕法腐蝕或者干法腐蝕的方法將光刻后暴露出來(lái)的金屬薄膜去除，即得到對(duì)稱(chēng)六邊形透光通孔高級(jí)抑制衍射光柵。

從上述制作過(guò)程可以看出，本發(fā)明提供的極紫外高級(jí)抑制衍射光柵的制作均采用現(xiàn)有技術(shù)中的工藝，制作方法簡(jiǎn)單，且能夠達(dá)到納米級(jí)，因此減小了極紫外高級(jí)抑制衍射光柵的制作成本，相對(duì)于正弦衍射光柵，更加容易制作，且并未采用昂貴的制作設(shè)備，相較于正弦衍射光柵的制作成本能夠有所降低。

另外，由于所述極紫外高級(jí)抑制衍射光柵的光柵結(jié)構(gòu)上只存在透光和不透光兩種區(qū)域，這種二值化的結(jié)構(gòu)易于加工，同時(shí)由于本發(fā)明提供的極紫外高級(jí)抑制衍射光柵在y方向的孔間距d的不約束性，大大的簡(jiǎn)化了本發(fā)明提供的極紫外高級(jí)抑制衍射光柵的制作工藝的難度，為實(shí)現(xiàn)極紫外光學(xué)的衍射提供了很大的便利條件。

需要說(shuō)明的是，本說(shuō)明書(shū)中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見(jiàn)即可。

對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。