阅读说明：本技术 一种高透过率条纹变像管加速栅网制备方法 (Preparation method of high-transmittance stripe image converter tube accelerating grid mesh ) 是由 张昆林 谭何盛 杨文波 靳英坤 邓华兵 张世超 冯云祥 于 2019-10-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高透过率条纹变像管加速栅网制备方法。该制备方法包括的步骤有：1)原材料准备、2)镀膜、3)光刻、4)铬的湿法腐蚀、5)铜的湿法腐蚀、6)去铬膜、去胶和7)电镀。本发明的制备方法利用铬与铜的表面粘接性好的特点,具体采用在铜箔表面镀上一层铬、光刻并腐蚀铬做出铬金属掩膜版图案的方法,用金属掩膜图案替代光刻胶掩膜图案,用铬来做铜箔的掩膜,再腐蚀铜箔做出栅网。另外,传统的栅网开口比都在49％以下,本发明设计的栅网开口比在53.8％～68.2％之间,制备出的栅网具有更高的电子透过率。(The invention discloses a preparation method of a high-transmittance stripe image converter tube accelerating grid mesh. The preparation method comprises the following steps: 1) raw material preparation, 2) plating, 3) photoetching, 4) wet etching of chromium, 5) wet etching of copper, 6) chromium removal, photoresist removal and 7) electroplating. The preparation method of the invention utilizes the characteristic of good surface adhesion of chromium and copper, and particularly adopts a method of plating a layer of chromium on the surface of the copper foil, photoetching and corroding the chromium to make a chromium metal mask pattern, wherein the metal mask pattern is used for replacing a photoresist mask pattern, the chromium is used for making a mask of the copper foil, and then the copper foil is corroded to make a grid mesh. In addition, the opening ratio of the traditional grid is below 49%, the opening ratio of the grid designed by the invention is between 53.8% and 68.2%, and the prepared grid has higher electron transmittance.)

一种高透过率条纹变像管加速栅网制备方法

技术领域

本发明涉及光电器件技术领域，尤其涉及一种高透过率条纹变像管加速栅网制备方法。

背景技术

栅网是条纹变像管等电子光学仪器的重要组成部件，具有良好的导电、导热性能和易加工、易除气特性。

栅网安装于条纹变像管的光电阴极后面,并相距光电阴极一定距离，可以大幅度提高光电子的加速场强，降低电子因初能量弥散和空间电荷效应而引起的时间和空间上的展宽，从而将条纹变像管的时间分辨率提升到ps量级。加速栅网可以形成强大的加速电场或栅网屏蔽场，现大量应用于条纹相机、分幅相机、电子衍射仪、离子能量分析仪、扫描电子显微镜、离子加速器等电子光学仪器中。

在条纹变像管这种高时间、空间分辨率的诊断仪器中，栅网的格条通常为几到十几微米，精度要求非常高。为了增加信号电子数量，提高条纹变像管的信噪比，需要扩大栅网网孔的面积，增加开口比。加速栅网可以使用铜箔光刻后腐蚀的方法制作出来，但是由于铜箔与光刻胶之间的粘附性不强，导致光刻后腐蚀的方法无法制作出完整的加速栅网。

传统的栅网开口比都在49％以下，业界需要发明一种制备方法，使制备出的栅网开口比更大、具有更高的电子透过率。满足高透过率条纹变像管的需求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高透过率条纹变像管加速栅网制备方法，采用该方法制备出的栅网开口比在53.8％～68.2％之间，所制备出的栅网具有更高的电子透过率。

本发明的技术方案为：

一种高透过率条纹变像管加速栅网制备方法，包括以下步骤：

1)原材料准备，包括光刻掩膜版、3～6μm厚的铜箔、将铜箔用光刻胶和圆柱滚压工具平整粘覆在玻璃基底上；

2)镀膜，包括在铜箔的表面蒸镀铬和对铬的表面进行等离子体清刷；

3)光刻，包括先在铬表面涂覆一层增粘剂底胶液再均匀涂覆一层光刻胶、前烘、光刻、显影和坚膜；

4)铬的湿法腐蚀；

5)铜的湿法腐蚀；

6)去铬膜、去胶；

7)将铜栅网表面电镀一层镍。

所述步骤1)的具体步骤是：

1.1)设计并制作出栅网开口比为53.8％～68.2％时对应图案的光刻掩膜版，栅网由镂空方格A和格条B周期性重复组成，镂空方格A的尺寸范围为19～22μm，格条B的尺寸范围为4～8μm；

1.2)将3～6μm厚的双面抛光电解铜箔激光切割裁剪好，并用50ml冰醋酸、150g氯化钠、25ml盐酸、500ml去离子水配比的溶液进行酸洗，然后进行去离子水超声清洗、干燥；

1.3)用光刻胶和圆柱滚压工具将铜箔平整粘覆在玻璃基底上，称为C。

所述步骤2)的具体步骤是：

2.1)先用等离子体清刷机对C上的铜箔表面进行等离子体清刷5分钟，随后将C与特制的夹具配合水平固定在镀膜机里，在C上的铜箔的表面蒸镀一层

的铬，称为D；

2.2)将D从镀膜机里取出，用等离子体清刷机对D上的铬膜层表面进行等离子体清刷5分钟。

所述步骤3)具体步骤是：

3.1)先放置D于匀胶机上，在D的铬表面均匀涂覆一层增粘剂底胶液HMDS，再用500转/秒运行3秒，接着用5000转/秒运行30秒的匀胶速度，均匀涂覆一层光刻胶AZ6130，称为E；

3.2)前烘：将E放在热板上，用100℃烘烤2分钟后转移到光刻机上；

3.3)光刻：光刻机曝光时间设定为3.9s，曝光强度设定为30mW/cm²，对E上面的光刻胶进行曝光；

3.4)显影：将曝光好的E放置在配好的ZX238显影液里显影25s，用去离子水清洗干净，并用氮气吹干，称为F；

3.5)坚膜：将F放在热板上，用120℃烘烤3分钟，进行光刻胶坚膜处理。

所述步骤4)具体步骤是：

4.1)配置好硝酸铈铵腐蚀液，将F放置到腐蚀液中，水浴30℃条件下腐蚀90秒；

4.2)将F取出，用去离子水清洗干净，氮***吹干。

所述步骤5)具体步骤是：

5.1)配置好铜腐蚀液，将F放置到铜腐蚀液中，水浴40℃条件下腐蚀120秒；

5.2)将F取出，用去离子水清洗干净，氮***吹干，称为G。

所述步骤6)具体步骤是：

6.1)将G放置到旋转台上，均匀喷洒丙酮溶液到G表面，将G上面的光刻胶去除，称为H；

6.2)将H放置到硝酸铈铵腐蚀液中，水浴30℃条件下腐蚀10分钟，待铬全部腐蚀干净，再取出，称为I；

6.3)将I用去离子水清洗干净，氮***吹干；

6.4)将I浸泡在丙酮溶液里溶解铜箔与玻璃基底之间的光刻胶；

6.5)将铜栅网从玻璃基底上取下来，进行清洗干燥处理。

所述步骤7)具体步骤是：

7.1)将铜栅网表面电镀一层镍进行防氧化保护，完成加速栅网制作。

本发明的优点是：

1)本发明是使用在铜箔表面镀镍，光刻出镍图案作为铜箔表面掩膜的方法，解决铜箔与光刻胶之间的粘附性不强，导致无法制作出完整的加速栅网的问题；

2)本发明提供了一种满足上述要求的高透过率条纹变像管栅网及制备方法，传统的栅网开口比都在49％以下，本发明设计的栅网开口比在53.8％～68.2％之间，制备出的栅网具有更高的透过率，增加了信号电子数量，提高条纹变像管的信噪比，形状和尺寸如图2所示；

3)本发明的栅网及方法可应用于条纹相机、分幅相机、电子衍射仪、离子能量分析仪、扫描电子显微镜、离子加速器等电子光学仪器所用到的加速栅网制备中。

附图说明

图1是本发明的高透过率条纹变像管加速栅网制备方法的制备工艺流程图；

图2是本发明的高透过率条纹变像管加速栅网制备方法的光刻掩膜版的结构和尺寸示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

如图1所示，一种高透过率条纹变像管加速栅网制备方法，包括以下步骤：

1)原材料准备，包括光刻掩膜版、3～6μm厚的铜箔、将铜箔用光刻胶和圆柱滚压工具平整粘覆在玻璃基底上；

2)镀膜，包括在铜箔的表面蒸镀铬和对铬的表面进行等离子体清刷；

3)光刻，包括先在铬表面涂覆一层增粘剂底胶液再均匀涂覆一层光刻胶、前烘、光刻、显影和坚膜；

4)铬的湿法腐蚀；

5)铜的湿法腐蚀；

6)去铬膜、去胶；

7)将铜栅网表面电镀一层镍。

所述步骤1)的具体步骤是：

1.1)设计并制作出栅网开口比为53.8％～68.2％时对应图案的光刻掩膜版，结构和尺寸如附图2所示：栅网由镂空方格和格条周期性重复组成，镂空方格尺寸A的范围为19～22μm，格条尺寸B的范围为4～8μm；

1.2)将3～6μm厚的双面抛光电解铜箔激光切割裁剪好，并用50ml冰醋酸、150g氯化钠、25ml盐酸、500ml去离子水配比的溶液进行酸洗，然后进行去离子水超声清洗、干燥；

1.3)用光刻胶和圆柱滚压工具将铜箔平整粘覆在玻璃基底上，称为C。

所述步骤2)的具体步骤是：

2.1)先用等离子体清刷机对C上的铜箔表面进行等离子体清刷5分钟，随后将C与特制的夹具配合水平固定在镀膜机里，在C上的铜箔的表面蒸镀一层

的铬，称为D；

2.2)将D从镀膜机里取出，用等离子体清刷机对D上的铬膜层表面进行等离子体清刷5分钟。

所述步骤3)具体步骤是：

3.1)先放置D于匀胶机上，在D的铬表面均匀涂覆一层增粘剂底胶液HMDS，再用500转/秒运行3秒，接着用5000转/秒运行30秒的匀胶速度，均匀涂覆一层光刻胶AZ6130，称为E；

3.2)前烘：将E放在热板上，用100℃烘烤2分钟后转移到光刻机上；

3.3)光刻：光刻机曝光时间设定为3.9s，曝光强度设定为30mW/cm²，对E上面的光刻胶进行曝光；

3.4)显影：将曝光好的E放置在配好的ZX238显影液里显影25s，用去离子水清洗干净，并用氮气吹干，称为F；

3.5)坚膜：将F放在热板上，用120℃烘烤3分钟，进行光刻胶坚膜处理。

所述步骤4)具体步骤是：

4.1)配置好硝酸铈铵腐蚀液，将F放置到腐蚀液中，水浴30℃条件下腐蚀90秒；

4.2)将F取出，用去离子水清洗干净，氮***吹干。

所述步骤5)具体步骤是：

5.1)配置好铜腐蚀液，将F放置到铜腐蚀液中，水浴40℃条件下腐蚀120秒；

5.2)将F取出，用去离子水清洗干净，氮***吹干，称为G。

所述步骤6)具体步骤是：

6.1)将G放置到旋转台上，均匀喷洒丙酮溶液到G表面，将G上面的光刻胶去除，称为H；

6.2)将H放置到硝酸铈铵腐蚀液中，水浴30℃条件下腐蚀10分钟，待铬全部腐蚀干净，再取出，称为I；

6.3)将I用去离子水清洗干净，氮***吹干；

6.4)将I浸泡在丙酮溶液里溶解铜箔与玻璃基底之间的光刻胶；

6.5)将铜栅网从玻璃基底上取下来，进行清洗干燥处理。

所述步骤7)具体步骤是：

7.1)将铜栅网表面电镀一层镍进行防氧化保护，完成加速栅网制作。