本发明属于x射线成像，尤其涉及一种x射线成像设备用分辨率测试卡及其加工方法。
背景技术：
1、x射线成像作为一种有效的无损检测手段，在材料科学、工业制造、航空航天、现代医学等领域都发挥着重要作用。其中，显微 x射线断层扫描成像系统通常用于表征工程材料（如金属/合金/陶瓷/复合材料等）内部微细观结构，进而对材料内部的微细观结构特征如纤维束、复合材料基体等不同组分或孔洞、微裂纹等缺陷进行识别、提取和定量分析。
2、x射线检测设备的分辨率可利用分辨率测试卡对其进行检测，但是，目前国内所用的分辨率测试卡主要由jima(日本检测仪器制造商协会)等国外公司提供。另外，随着旋转靶x射线微焦点射线源的发展，x射线检测设备分辨率已经可达亚微米级别，国外提供的分辨率测试卡不能满足特定场合的应用且价格昂贵。为此，研制一种适用于多种检测需求的精密分辨率测试卡，对我国无损检测行业具有非常重要的意义。
3、现有专利cn113701999a公开了一种微焦点射线源用分辨率测试卡及其制备方法，该专利通过先在基体上生长一层重金属层，之后在重金属层上甩涂一层光刻胶并烘烤固形；随后经过设计分辨率测试卡图案、曝光、显影、去除多余薄膜和生长保护层，从而制备了分辨率测试卡芯片。然而，该专利存在如下缺陷：（1）分辨率测试卡图案只占重金属生长面积的绝小部分，大部分的生长重金属为无效生长，在后续步骤会被去除，造成浪费，成本过高；（2）离子束刻蚀过的光刻胶，去除难度大；（3）离子束刻蚀过程中部分颗粒会掉落在刻蚀区域附近，限制刻蚀结构的深宽比，影响分辨率测试卡的测试准确性，而且离子束刻蚀花费的时间长，导致加工效率降低。
4、因此，亟需一种成本低、步骤简便、加工效率高的分辨率测试卡的加工方法以解决上述问题。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本发明提出了一种x射线成像设备用分辨率测试卡及其加工方法。
2、为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
3、本发明提供了一种x射线成像设备用分辨率测试卡的加工方法，包括以下步骤：
4、s1在基体上旋涂光刻胶，经烘烤固形形成光刻胶层；
5、s2 设计分辨率测试卡图案，并转换成电子束光刻设备可识别的代码；
6、s3将基体置于曝光平台，通过电子束光刻使所需图案区域处的光刻胶曝光；
7、s4将曝光后的基体置于显影液中浸泡，待分辨率测试卡图像显现后，清洗并烘干；
8、s5将金属材料整面沉积到显影后基体上，并填充光刻胶缺口，形成分辨率测试卡所需图案；
9、s6剥离光刻胶层剩余的光刻胶，然后在基体表面生长保护层，得到所述x射线成像设备用分辨率测试卡。
10、本发明首先在基体上均匀旋涂光刻胶，经烘烤固形得到光刻胶层；再通过光刻技术使分辨率测试卡图案区域的光刻胶曝光，曝光后的光刻胶可溶于显影液，经显影液清洗后，在光刻胶层上形成与分辨率测试卡图案相同的缝隙；然后将金属材料沉积到缝隙处，金属材料在基体表面生长直到填充所有缝隙，金属材料与基底接触形成分辨率测试卡图案；随后剥离光刻胶层上的剩余光刻胶，去除光刻胶层；再在基体表面生长一层保护层，完成了分辨率测试卡的制备。
11、优选的，步骤s1中，所述基体为si片，厚度为250~350μm；所述基体进一步优选为三寸晶圆。
12、优选的，所述基体在旋涂光刻胶前还包括预处理步骤；所述预处理包括微粒清洗和无氧热处理。
13、进一步优选的，所述微粒清洗的方法包括高压氮气吹除、化学湿法清洗、旋转刷洗或高压水流冲洗。
14、进一步优选的，所述微粒清洗后还包括脱水处理；所述脱水处理具体为：在充满惰性气体、200~250℃的烘箱或真空烤箱中进行烘焙；所述惰性气体为氮气。
15、进一步优选的，所述无氧热处理的温度为900~1100℃，持续时间为25~35s。
16、本发明通过无氧热处理能够使基体表面的碱性化合物分解，进而在后续曝光过程中，基体表面光刻胶所产生的光酸不会与该碱性化合物进行化学反应，也就不会在光刻胶形成的沟槽底部沉积残留物。
17、优选的，步骤s1中，所述光刻胶包括正性光刻胶或负性光刻胶，所述正性光刻胶包括但不限于重氮萘醌，所述负性光刻胶包括但不限于su-8光刻胶。
18、正性光刻胶与负性光刻胶的曝光显影过程不同，正性光刻胶在曝光区间显影，负性光刻胶则相反；正性光刻胶除图形分辨率高而适应于微细图形的掩膜外，还具有图形边缘陡直，去胶容易等独特性能，比负性光刻胶更有利于金属剥离与生长工艺。
19、进一步优选的，所述光刻胶的旋涂厚度根据步骤s3中电子束光刻类型选择相应的厚度；所述光刻胶的旋涂厚度优选为1~10μm。
20、优选的，步骤s2中，所述分辨率测试卡图案为多组图案，且每组图案均包含一个横向条纹方阵和一个纵向条纹方阵或一个横向条纹方阵。
21、优选的，当每组图案均包含一个横向条纹方阵和一个纵向条纹方阵时，横向条纹方阵在纵向条纹方阵的正上方，每组图案中横向条纹和纵向条纹的刻蚀宽度和刻蚀长度均相同，刻蚀深度和刻蚀宽度的比例为（1~5）∶1；横向条纹之间或纵向条纹之间均匀平行分布，相邻两个横向条纹或相邻两个纵向条纹的间隔距离与其刻蚀宽度相同，横向条纹和纵向条纹在基体上整体呈现垂直分布。
22、进一步优选的，所述刻蚀宽度最小为1μm，最宽可根据需求进行设计；所述刻蚀长度为100μm。
23、进一步优选的，所述每组图案中横向条纹方阵和纵向条纹方阵的距离均为15~30μm，多组图案中相邻两个图案之间的横向距离和纵向距离均为15~30μm。
24、进一步优选的，当每组图案均包含一个横向条纹方阵时，相邻两个横向条纹方阵之间的距离为10μm。
25、优选的，所述多组图案为3组图案或10组图案；所述10组图案根据刻蚀宽度由小到大呈两排五列分布，所述10组图案的刻蚀宽度分别为1.5μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm。
26、进一步优选的，所述3组图案根据刻蚀宽度由大到小呈一排三列分布，所述3组图案的刻蚀宽度从右到左呈等差数列依次递增，3组图案中相邻两个横向条纹之间的距离从右到左呈等差数列依次递增；所述3组图案的刻蚀宽度为0.1~50μm；
27、进一步优选的，所述3组图案的刻蚀宽度从右到左依次为1μm、2μm、3μm，3组图案中相邻两个横向条纹之间的距离从右到左依次为2μm、4μm、6μm。
28、优选的，步骤s3中，所述电子束光刻包括极紫外光刻（euv光刻）或深紫外光刻（duv光刻）。
29、进一步优选的，所述电子束光刻的设备为高精度电子束光刻机，以达到2μm以上的精度。
30、优选的，步骤s4中，所述显影液根据步骤s1中光刻胶的正负属性选择对应的显影液。
31、进一步优选的，当光刻胶为负性光刻胶时，所述显影液为有机溶剂，所述有机溶剂包括二甲苯；当光刻胶为正性光刻胶时，所述显影液包括强碱溶液、四甲基氢氧化铵(tmah)水溶液或四丁基氢氧化铵（tbah）水溶液，更优选为四丁基氢氧化铵（tbah）水溶液；所述强碱溶液包括氢氧化钾水溶液。
32、四甲基氢氧化铵(tmah)水溶液中水的含量占99%以上，广泛用于光刻工艺中的显影，有时为了避免光刻胶线条的倒塌，还可以在tmah水溶液中添加少量的表面活化剂。tbah水溶液作为显影液能够减少显影时光刻胶的膨胀并使得光刻胶图形表面更加疏水，能有效地减少线条的倒塌，且tbah比tmah有更高的显影灵敏度。
33、优选的，步骤s5中，所述金属材料包括但不限于cr、au、pt、w中的一种或几种；所述沉积的方法包括但不限于蒸发镀膜、溅射镀膜、离子镀、常压化学气相沉积、低压化学气相沉积、超高真空化学气相沉积、激光诱导化学气相沉积、金属有机物化学气相沉积或等离子体化学气相沉积；更优选为蒸发镀膜或溅射镀膜。
34、进一步优选的，所述蒸发镀膜为电子束蒸镀。电子束蒸镀利用电磁场的配合可以精准地实现利用高能电子轰击靶材，为待蒸发的物质提供更高的热量，蒸镀的速率更快；电子束定位准确，可以避免盛放靶材的容器材料的蒸发和污染且均匀性与洁净度较好。
35、进一步优选的，所述电子束蒸镀的工艺参数包括：基体和蒸发源的距离为10~50cm，真空度p≤10-3pa，电场电压为5~10kv。
36、进一步优选的，所述溅射镀膜为磁控溅射镀膜。磁控溅射相较于普通溅射具有镀膜厚度及均匀性可控、致密性好、粘结力强及纯净度高的优点。
37、优选的，步骤s6中，所述剥离具体为：将基体置于常温去胶剂中进行剥离；所述去胶剂包括丙酮或氮乙基吡咯烷酮（nep）。
38、优选的，步骤s6中，所述保护层的材质包括二氧化硅或氧化铝。
39、进一步优选的，所述保护层生长方式为干氧化法；所述保护层的厚度为20~30μm。
40、本发明还提供了上述技术方案所述的加工方法得到的x射线成像设备用分辨率测试卡。
41、优选的，所述分辨率测试卡包括测试线组、线组边框、数字标注和bit标识；所述分辨率测试卡图案为测试线组的图案。
42、优选的，所述分辨率测试卡的长为5~10mm，宽为2~4mm。
43、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
44、本发明采取“先光刻，再生长”的加工工序，省略了离子束刻蚀步骤，仅用电子束光刻与金属生长的技术制备分辨率测试卡，金属生长直接形成分辨率测试卡图案，无需对图案进行二次处理，节省工序，提高产品合格率； 省略了离子束刻蚀步骤，可以在常温下使用去胶剂去除光刻胶，安全便捷；金属生长直接形成图案，图案条纹的深宽比还原度高，能够提高分辨率测试卡的测试准确性；省略了离子束刻蚀步骤，可以大大节省时间，提高加工效率。
45、本发明简化了分辨率测试卡的加工工序，保证安全性的同时提高了加工效率，节省了加工时间，使成本大幅降低；设计了多种分辨率测试卡图案，通过不同线宽，可满足不同的分辨率测试需求。
1.一种x射线成像设备用分辨率测试卡的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的x射线成像设备用分辨率测试卡的加工方法，其特征在于，步骤s1中，所述基体为si片，厚度为250~350μm；
3.根据权利要求1所述的x射线成像设备用分辨率测试卡的加工方法，其特征在于，步骤s1中，所述光刻胶包括正性光刻胶或负性光刻胶，所述正性光刻胶包括重氮萘醌，所述负性光刻胶包括su-8光刻胶。
4.根据权利要求1所述的x射线成像设备用分辨率测试卡的加工方法，其特征在于，步骤s2中，所述分辨率测试卡图案为多组图案，且每组图案均包含一个横向条纹方阵和一个纵向条纹方阵或一个横向条纹方阵。
5.根据权利要求4所述的x射线成像设备用分辨率测试卡的加工方法，其特征在于，当每组图案均包含一个横向条纹方阵和一个纵向条纹方阵时，横向条纹方阵在纵向条纹方阵的正上方，每组图案中横向条纹和纵向条纹的刻蚀宽度和刻蚀长度均相同，刻蚀深度和刻蚀宽度的比例为（1~5）∶1；横向条纹之间或纵向条纹之间均匀平行分布，相邻两个横向条纹或相邻两个纵向条纹的间隔距离与其刻蚀宽度相同，横向条纹和纵向条纹在基体上整体呈现垂直分布。
6.根据权利要求4所述的x射线成像设备用分辨率测试卡的加工方法，其特征在于，所述多组图案为3组图案或10组图案；所述10组图案根据刻蚀宽度由小到大呈两排五列分布，所述10组图案的刻蚀宽度分别为1.5μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm。
7.根据权利要求1所述的x射线成像设备用分辨率测试卡的加工方法，其特征在于，步骤s3中，所述电子束光刻包括极紫外光刻或深紫外光刻。
8.根据权利要求1所述的x射线成像设备用分辨率测试卡的加工方法，其特征在于，步骤s5中，所述金属材料包括cr、au、pt、w中的一种或几种；所述沉积的方法包括蒸发镀膜、溅射镀膜、离子镀、常压化学气相沉积、低压化学气相沉积、超高真空化学气相沉积、激光诱导化学气相沉积、金属有机物化学气相沉积或等离子体化学气相沉积。
9.根据权利要求1所述的x射线成像设备用分辨率测试卡的加工方法，其特征在于，步骤s6中，所述保护层的材质包括二氧化硅或氧化铝。
10.权利要求1~9任一项所述的加工方法得到的x射线成像设备用分辨率测试卡。
