一种用于直写加工的光束对准系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于直写加工的光束对准系统及方法，包括提供第一激光光束的第一激光单元、提供第二激光光束的第二激光单元、第一二向色镜、第二二向色镜、振镜，振镜的出射光路上设置有物镜、上转换荧光片，第一二向色镜的透射光路上设置有光电探测器；第一激光光束与第二激光光束经物镜会聚到上转换荧光片，激发荧光信号，荧光信号经第一二向色镜和第二二向色镜的透射路径被光电探测器探测，第二激光单元、第二二向色镜、振镜以及物镜的位置均可调。在直写加工过程中，通过调节振镜的偏转角度，使得对准后的光束的焦点进行移动，在进行二维和三维加工时操作起来更加便捷，效率和精度会更高。度会更高。度会更高。

【技术实现步骤摘要】
一种用于直写加工的光束对准系统及方法


[0001]本专利技术属于直写加工领域，更具体地，涉及一种用于直写加工的光束对准系统及方法。

技术介绍

[0002]电子器件的集成化和小型化已成为微电子发展的主要趋势，这就对现代微电子直写加工技术提出了越来越高的要求，目前，通过采用两条激光光束的方式对微电子器件进行直写加工，从而使直写加工线宽超越衍射极限，而在直写加工前，需要对两条光束进行严格的对准，使二者的焦点在三维空间中重合，来保证直写加工的质量。
[0003]如要需要进行二维或者三维的直写加工时，需要移动焦点的重合位置，然而，目前现有的对准系统将光束对准后，要通过挪动整个系统才能移动焦点的重合位置，或者再重复进行一次光束对准步骤，效率非常低。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种用于直写加工的光束对准系统及方法，其目的在于解决现有技术中移动焦点位置时操作不便、效率低的问题。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种用于直写加工的光束对准系统，包括提供第一激光光束的第一激光单元、提供第二激光光束的第二激光单元、位于第一激光光束路径上的第一二向色镜、位于第二激光光束路径上的第二二向色镜，还包括振镜，所述第一激光光束与所述第二激光光束平行，所述第一激光光束经第一二向色镜反射后垂直入射至振镜处，所述第二激光光束经第二二向色镜反射后也垂直入射至振镜处；
[0006]所述振镜的出射光路上设置有物镜、上转换荧光片，所述第一二向色镜的透射光路上设置有光电探测器；所述第一激光光束与所述第二激光光束经所述物镜会聚到所述上转换荧光片，激发荧光信号，所述荧光信号经所述第一二向色镜和所述第二二向色镜的透射路径被所述光电探测器探测，所述第二激光单元、所述第二二向色镜、所述振镜以及所述物镜的位置均可调。
[0007]上述技术方案中，通过监测光电探测器探测到的荧光信号的强度，来调节第二激光单元、第二二向色镜、物镜的位置，最终荧光信号的强度最强时，就是光束对准的时候。本申请中还设置有振镜，因此，可以通过调节振镜的位置使第一激光光束和第二激光光束打到上转换荧光片上，而无需给上转换荧光片再增加移动结构进行位置调节，可以精简整个系统的结构及体积，并且，在第一次光束对准后，后续的直写加工过程中，可以通过调节振镜的偏转角度，使得对准后的光束的焦点进行移动，在进行二维和三维加工时操作起来更加便捷，效率和精度会更高。与现有技术相比，简化了系统结构，然后采用可调节位置的振镜来进行高效率的直写加工。
[0008]本专利技术的另一个方面，提供了一种用于直写加工的光束对准方法，采用了上述的光束对准系统，包括以下步骤：
[0009]提供第一激光光束并调整所述振镜、物镜的位置，以使所述第一光束经所述第一二向色镜反射后，再经过振镜、物镜达到所述上转换荧光片表面，激发出荧光信号；
[0010]提供第二激光光束，保持所述第一激光光束不变，调节所述第二二向色镜的位置，以使所述第二激光光束经所述第二二向色镜反射后，再经过振镜、物镜到达所述上转换荧光片表面，激发出荧光信号，直到所述光电探测器探测到的荧光信号的强度最强时，停止调节，所述第一激光光束和所述第二激光光束的焦点共轴；
[0011]所述第二激光单元中靠近所述第二二向色镜处设置有第四透镜，调节所述第四透镜的位置，直到所述光电探测器探测到的荧光信号的强度最强时，停止调节，所述第一激光光束和所述第二激光光束的焦点重合，完成三维空间内对准；
[0012]将所述上转换荧光片换成微电子器件，调节所述振镜的位置，以使对准后的第一激光光束和第二激光光束一同移动，进行直写加工。
[0013]通过上述技术方案，可以在前述光束对准系统上对两束激光光束进行对准，并在直写加工过程中，通过振镜直接调节重合后的焦点位置，简化直写加工的流程，操作效率更高。
附图说明
[0014]图1是本专利技术中应用于双光束光刻的光束对准系统一实施方式的示意图；
[0015]图2是本专利技术中应用于双光束光刻的光束对准方法一实施方式的原理示意图。
[0016]图中，1、第一激光单元；11、第一透镜；12、第一小孔；13、第二透镜；14、第一二向色镜；2、第二激光单元；21、第三透镜；22、第二小孔；23、第四透镜；24、第二二向色镜；3、光电探测器；31、第三小孔；32、第五透镜；33、滤光片；34、分束镜；4、振镜；5、物镜；6、上转换荧光片；7、相机；8、照明光源；
具体实施方式
[0017]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0018]如图1所示，本专利技术提出一种用于直写加工的光束对准系统，包括提供第一激光光束的第一激光单元1、提供第二激光光束的第二激光单元2、位于第一激光光束路径上的第一二向色镜14、位于第二激光光束路径上的第二二向色镜24，还包括振镜4，第一激光光束与第二激光光束平行，第一激光光束经第一二向色镜14反射后垂直入射至振镜4处，第二激光光束经第二二向色镜24反射后也垂直入射至振镜4处；
[0019]振镜4的出射光路上设置有物镜5、上转换荧光片6，第一二向色镜14的透射光路上设置有光电探测器3；第一激光光束与第二激光光束经物镜5会聚到上转换荧光片6，激发荧光信号，荧光信号经第一二向色镜14和第二二向色镜24的透射路径被光电探测器3探测，第二激光单元2、第二二向色镜24、振镜4以及物镜5的位置均可调。
[0020]通过监测光电探测器3探测到的荧光信号的强度，来调节第二激光单元2、第二二向色镜24、物镜5的位置，最终荧光信号的强度最强时，就是光束对准的时候。本申请中还设
置有振镜4，因此，可以通过调节振镜4的位置使第一激光光束和第二激光光束打到上转换荧光片6上，而无需给上转换荧光片6再增加移动结构进行位置调节，可以精简整个系统的结构及体积，并且，在第一次光束对准后，后续的直写加工过程中，可以通过调节振镜4的偏转角度，使得对准后的光束的焦点进行移动，在进行二维和三维加工时操作起来更加便捷，效率和精度会更高。
[0021]具体地，上转换荧光片6具有使低光子能量激光激发出高光子能量荧光的功能，即可以用长波长的激光激发出短波长的荧光，而选用上转换荧光片6的目的在于短波长荧光更有利于高分辨率成像，以提高光束的对准精度；关于上转换荧光片6的材料选择，可选用上转换玻璃材料，包括但不限于掺铥或铒的稀土或非稀土元素，无机或有机材料，在此不作限定；第一激光光束与第二激光光束传至上转换荧光片6后激发出荧光信号，然后被光电探测器3探测到。
[0022]进一步地，在第一二向色镜14与光电探测器3之间设置有分束镜34，光电探测器3位于分束镜34的一条分光光路上，分束镜3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于直写加工的光束对准系统，其特征在于，包括提供第一激光光束的第一激光单元、提供第二激光光束的第二激光单元、位于第一激光光束路径上的第一二向色镜、位于第二激光光束路径上的第二二向色镜，还包括振镜，所述第一激光光束与所述第二激光光束平行，所述第一激光光束经第一二向色镜反射后垂直入射至振镜处，所述第二激光光束经第二二向色镜反射后也垂直入射至振镜处；所述振镜的出射光路上设置有物镜、上转换荧光片，所述第一二向色镜的透射光路上设置有光电探测器；所述第一激光光束与所述第二激光光束经所述物镜会聚到所述上转换荧光片，激发荧光信号，所述荧光信号经所述第一二向色镜和所述第二二向色镜的透射路径被所述光电探测器探测，所述第二激光单元、所述第二二向色镜、所述振镜以及所述物镜的位置均可调。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一二向色镜与所述光电探测器之间设置有分束镜，所述光电探测器位于所述分束镜的一条分光光路上，所述分束镜的另一条分光光路上则设置有相机。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述上转换荧光片远离物镜的一侧设置有照明光源。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一二向色镜与所述分束镜之间还设置有滤光片。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述光电探测器与所述分束镜之间还设置有第三小孔，所述滤光片与所述分束镜之间设置有第五透镜。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一激光单元包括第一激光发...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩道，骆志军，姜瑾，孙文娟，吕威，
申请(专利权)人：武汉光电工业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：