基于复合涡旋双瓣聚焦光斑的激光直写装置

摘要

一种基于复合涡旋双瓣聚焦光斑的激光直写装置，主要包括：405纳米蓝光刻写光路、650纳米红光自聚焦伺服光路和控制计算机及相关控制反馈系统。其中405纳米蓝光刻写光路主要包括圆偏振镜片组、1/2波片、电控旋转台、空间光调制器、共焦透镜组、二向色性分束镜、聚焦物镜、自聚焦伺服驱动器、电控二维移动平台等；650纳米红光自聚焦伺服光路主要包括红光收集透镜、柱面镜、四象限探测器。其特点在于在传统的激光直写光路聚焦物镜入射光瞳处加入复合涡旋相位调制，从而在物镜聚焦后场实现双瓣聚焦光斑强度分布。这种双瓣聚焦光斑可以在中等数值孔径聚焦下实现百纳米量级横向分辨率，同时拥有中等数值孔径聚焦下微米级轴向焦深。

主权项

一种基于复合涡旋双瓣聚焦光斑的激光直写装置，构成包括405纳米蓝光半导体激光器(1)组成光路、650纳米红光半导体激光器(17)组成光路和控制计算机(22)及相关控制反馈系统；沿所述的405纳米蓝光半导体激光器(1)输出的光路上依次是第一准直扩束透镜(2)、圆偏振镜片组(3)、1/2波片(4)、第一分束镜(6)、空间光调制器(7)、第一透镜(801)、反射镜(9)、第二透镜(802)、二向色性分束镜(10)、第二分束镜(11)、孔径光阑(12)、聚焦物镜(13)、自聚焦伺服驱动器(14)、光刻样品(15)和电控二维移动平台(16)；沿所述的650纳米红光半导体激光器(17)输出光路方向依次是第二准直扩束透镜(18)和所述的第二分束镜(11)，入射到所述光刻样品(15)上的反射光沿原路返回，在二向色性分束镜(10)的透射红光方向依次是红光收集透镜(19)、柱面镜(20)、四象限探测器(21)；所述的圆偏振镜片组(3)包括起偏器(301)和1/4波片(302)；共焦透镜组(8)包括第一透镜(801)和第二透镜(802)；反射镜(9)在共焦透镜组(8)的第一透镜(801)的前焦面及第二透镜(802)的后焦面位置处，所述的孔径光阑(12)在第二透镜(802)的前焦面上，且第二透镜(802)的前焦面与聚焦物镜(13)的后焦面重合；所述的1/2波片(4)是固定在电控旋转台(5)上，其特征是在所述的第一分束镜(6)的反射光方向有空间光调制器(7)，所述的空间光调制器(7)与共焦透镜组(8)的第一透镜(801)的后焦面重合，所述的控制计算机(22)与所述的电控旋转台(5)、空间光调制器(7)、四象限探测器(21)、自聚焦伺服驱动器(14)和电控二维移动平台(16)控制相连。