[发明专利]一种基于样品旋转和激光双光束干涉的微纳结构刻写装置

摘要

本发明公开了一种基于样品旋转和激光双光束干涉的微纳结构刻写装置。该装置包括He‑Cd激光器，光电快门，短焦距透镜、长焦距透镜，分束器，平面反射镜A、平面反射镜B，光刻胶样品和样品旋转控制系统。He‑Cd激光器发出的激光束经光电快门，短焦距透镜、长焦距透镜，分束器后，成为两束强度相等的激光束，并分别被平面反射镜A、平面反射镜B反射后辐照光刻胶样品进行曝光。通过对光刻胶样品的旋转和多次双光束干涉曝光，以及对激器波长的选择，可刻写制备出一维光栅，二维点阵、六边形、同心等间隔圆环以及纵横周期不同的二维矩形点阵等各种微纳结构。本发明具有结构简单、成本低廉的优势，在微纳结构制造领域具有广泛应用。

主权项

1.一种基于样品旋转和激光双光束干涉的微纳结构刻写装置，其特征在于，包括He‑Cd激光器（1）、光电快门（2）、短焦距透镜（3）、长焦距透镜（4）、分束器（5）、平面反射镜A（6）、平面反射镜B（7）、光刻胶样品（8）、样品旋转控制系统（9）：所述的光电快门（2）是控制激光束是否曝光样品以及曝光时间的开关，射出光电快门（2）的光先后经过短焦距透镜（3）、长焦距透镜（4）后被扩束，再经过分束器（5）被分为两束光强和相位均相同的相干光，并沿不同方向出射，最后通过平面反射镜A（6）、平面反射镜B（7）反射后辐照到光刻胶样品（8）上对其进行曝光，通过控制样品旋转控制系统（9）实现对光刻胶样品8不同方式的旋转，进而对光刻胶样品（8）进行不同方式的曝光，经显影、定影等后续工艺处理后即可得到相应的微纳结构；所述的He‑Cd激光器（1）作为曝光光源，其发射的激光束可以在325nm和442nm的两种不同波长之间切换，且切换前后发射的激光束的空间位置完全不变；对激光束扩束由两个焦距不同的短焦距透镜（3）、长焦距透镜（4）实现，以使He‑Cd激光器（1）发出的激光束在通过它们后被扩束，实现大面积刻写；所述的分束器（5）是把从短焦距透镜（3）、长焦距透镜（4）射出的激光束分为相位和光强均相等的两束激光，射出时沿两个方向分别射向平面反射镜A（6）、平面反射镜B（7）上；从分束器（5）射出的的两束相同的激光束被平面反射镜A（6）、平面反射镜B（7）反射到光刻胶样品（8）上，调节平面反射镜A（6）、平面反射镜B（7）的位置可以改变两束激光束的入射角，进而刻写不同周期的微纳结构；光刻胶样品（8）放置在样品旋转控制系统（9）上，在样品旋转控制系统（9）的控制下，光刻胶样品（8）可以绕其中心线旋转某一特定角度或连续旋转任意角度；光刻胶样品（8）可以绕其中心线旋转某一特定角度，对光刻胶样品（8）曝光一次可得到一维周期性光栅；对光刻胶样品（8）曝光两次，并在第二次曝光前旋转光刻胶样品（8）90°，得到二维周期性点阵结构；对光刻胶样品（8）曝光三次，每次曝光后旋转光刻胶样品（8）60°，得到六边形点阵结构；光刻胶样品（8）可以绕其中心线连续旋转任意角度，通过控制样品旋转控制系统（9）使光刻胶样品（8）以一定角速度ω0匀速旋转曝光，旋转180°后，得到同心等间隔圆环结构；通过改变He‑Cd激光器发射的激光束的波长，曝光光刻胶样品（8）两次，第一次用325nm的激光束，再旋转光刻胶样品（8）90°，使用442nm的激光束第二次曝光样品相同时间，可得到纵横周期不同的二维矩形点阵结构。