针对惯性约束性聚变(ICF)实验中高分辨靶源辐射成像的需要, 对结合电子束光刻和X 射线光刻制作大高宽比菲涅尔波带片的制作工艺进行了研究。首先采用带有自支撑薄膜的衬底进行电子束光刻和微电镀技术来制作X射线光刻掩膜, 以此来降低电子束光刻过程中的背散射, 然后采用多次X 射线曝光和全水电镀的方法来增强大高宽比图形的抗倒性, 从而完成了大高宽比波带片结构的制作。对所制作的自支撑波带片最外环宽度为350 nm, 厚度为3.5 μm, 高宽比达到10, 侧壁陡直且具有优良的结构质量, 可用于10 keV~30 keV 波段的硬X 射线成像。

微纳光学结构制备技术一直是微纳光子学器件发展的技术瓶颈。针对微纳光学结构制备技术向小尺寸、高精度和广泛应用发展的趋势，报道了基于电子束、X射线和接近式光学的混合光刻制作微纳金属光学结构技术。针对微纳光子学器件复杂图形开发了微光刻数据处理体系，基于矢量扫描电子束光刻设备在自支撑薄膜上进行1×高分辨率图形形成，利用X射线光刻进行高高宽比微纳图形复制，再利用低成本接近式光学光刻技术进行金属加强筋制作。还报道了自支撑X射线金光栅衍射效率和抗振测试结果。

提出了一种聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微针的微细加工工艺，该工艺基于PCT技术，结合X射线以及光刻掩模制作三维微结构。通过移动LIGA掩模板曝光来加工微立体PMMA结构，其加工形状取决于X光光刻掩模板吸收体的形状。实验显示，最终的结构形状并非完全与掩模板上吸收体的形状一致。如果不对X光光刻掩模板的吸收体形状进行补偿，即会使被加工的微结构侧面变形，从而影响微针的性能。分析了微针阵列侧面变形的原因，认为这种变形是由于显影时间与曝光量之间的非线性关系导致结构形状与曝光量分布不完全一致造成的。利用PCT方法制作的PMMA微针其长度为100~750 μm，直径为30~150 μm，针尖的直径最小可达100 nm。通过对LIGA掩模板上的吸收体图形进行适当的补偿，使吸收体图形从中空的双直角三角形变为中空的半椭圆图形，增强了带沟道的微注射针阵列的强度。

对利用X 射线光刻制作大高宽比硬X 射线波带片的设计和制作工艺进行了研究。采用电子束光刻制作X射线光刻掩模,并利用X 射线光刻制作最终的硬X 射线波带片。采用对光刻胶结构加入支撑点的方法,大大提高了X 射线光刻制作硬X 射线波带片的高宽比。对所加入支撑点的布置策略进行了优化,使得支撑点所占的面积比例减小。所制作的波带片最外环宽度为200 nm,厚度为2.8 μm,具有优良的结构质量,预期可用于10 keV 到25 keV波段,并具有优于250 nm 的成像分辨率。

在满足工艺要求的前提下,通过模拟光栅衍射,设计出镂空透射光栅模型,在此基础上将电子束和X射线光刻技术相结合,研究了制造2000 l /mm X射线镂空透射光栅的新工艺技术。首先利用电子束光刻和微电镀技术在镂空聚酰亚胺薄膜底衬上制备X射线母光栅掩模,然后利用X射线光刻和微电镀技术实现了光栅图形的复制,之后采用紫外光刻和微电镀技术制作加强筋结构,最后通过腐蚀体硅和等离子体刻蚀聚酰亚胺完成镂空透射光栅的制作。从此新的制造工艺结果上来看,制备的光栅栅线平滑,占空比合理,侧壁陡直,不同光栅之间一致性好,完全可以满足应用需求,充分表明了该制造技术是透射式X射线衍射光学元件制造的良好选择。

利用电子束光刻、X射线光刻和微电镀技术,成功制作了面积为1 mm×1 mm,周期为300 nm,金吸收体厚度为1 μm的用于X射线显微成像的透射光栅。首先,利用电子束光刻和微电镀技术在Si3N4薄膜上制作周期为300 nm,厚度为250 nm的高线密度光栅掩模;然后,利用X射线光刻和微电镀技术复制厚度为1 μm,占空比接近1∶1,高宽比为7的X射线透射光栅。整个工艺流程充分利用了电子束光刻技术制作高分辨率图形和X射线光刻技术制作大高宽比结构的优点,实现了大高宽比、纳米尺度、侧壁陡直的X射线透射光栅的制作。

同步辐射光刻的三维聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate，PMMA)微结构制造对X射线光刻掩膜板的吸收体形状和PMMA所吸收的X射线能量分布有直接影响，即三维PMMA微结构形状取决于X射线光刻掩膜板的吸收体形状。如果不对X射线光刻掩膜板进行补偿，在被曝光的结构中可观察到结构侧面的变形。研究了引起这种结构侧面变形的各种原因并提出X射线剂量对刻蚀深度非线性曲线是最直接的原因。基于X射线光刻掩膜板图形形状和实际制造的三维PMMA微结构的误差，X射线光刻掩膜板从双直角三角形变为双半圆图形使得微注射针阵列的强度得到增强。为了量化实际制造的三维PMMA微结构的误差，给出了X射线吸收能量分布与微结构的结构形状数据。

针对X射线透射光栅摄谱仪中的高线密度光栅,研究了采用电子束曝光和X射线曝光技术结合制作高线密度X射线透射光栅的工艺技术。首先利用电子束曝光和微电镀技术在镂空的薄膜上制备母光栅X射线掩模版,然后利用X射线曝光和微电镀技术小批量复制光栅。在国内首次完成了3333 lp/mm X射线透射光栅的研制,栅线宽度为150 nm,周期为300 nm,金吸收体厚度为500 nm。衍射效率标定的结果表明,该光栅的占空比合理、侧壁陡直,具有良好的色散特性,能够满足空间探测、同步辐射和变等离子诊断等多个领域的应用。

给出了基于衍射理论的评价X射线聚焦组合透镜三维聚焦性能的理论方法.利用该理论方法分析得出X射线组合透镜的聚焦性能与透镜的工作波长、透镜材料、单元透镜数量及凹面半径等参数之间的关系.用LIGA技术中的软X射线光刻方法制作了PMMA材料X射线组合透镜.该组合透镜由40个平凹折射单元依次排列而成,相邻的两透镜单元彼此相切,凹面半径分别为200 μm,400 μm,500 μm,600 μm,700 μm.此外,X射线组合透镜的表面粗糙度测试结果表明,粗糙度均方根值小于50 nm.

提出了用于提高X射线光刻对准系统自动对准效率和对准精度的图像边缘增强技术,并进行了数值分析.采用先单个再整体的分析方法,通过三种不同的图像边缘增强技术,即索贝尔(SOBEL)算子、拉普拉斯(LAPLAC)算子以及卷积等方法对CCD系统采集的对准标记图像进行处理,得到了每个方法相对应的处理结果,并对于处理结果进行了比较分析.分析比较得出:采用卷积和LAPLAC算子相结合的方法,即先卷积,再利用7个算子的LAPLAC方法进行处理,可以将对准系统的自动对准效率提高约50%,使得自动对准时间由原来的20 min缩短到10 min左右;系统对准精度的方差可由0.10 μm提高至0.08 μm.