[发明专利]一种并行曝光抑制超衍射极限激光直写物镜

说明书

本发明公开了一种并行曝光抑制超衍射极限激光直写物镜。该物镜由12片正光焦度镜片，8片负光焦度镜片共20片镜片构成，其中5片镜片采用火石玻璃、15片镜片采用冕牌玻璃构，且8片为超低色散镜片。该物镜数值孔径约为1.4、波长522nm‑790nm范围内光的垂轴色差小于5.1nm、物方视场角±4.2°，像方线视场约1mm，可将用于边缘曝光抑制超衍射极限激光直写的两波长激光聚焦在直径1μm以内，且两波长焦点在全视场范围内重合，达到边缘曝光抑制的效果，最终实现特征线宽小于衍射极限的超衍射极限激光直写。利用本发明聚焦得到的激光光斑，可广泛应用于边缘曝光抑制超衍射极限激光直写。

技术领域

本发明属于超衍射极限光学领域，尤其涉及一种用于并行曝光抑制超衍射极限激光直写的物镜。

背景技术

曝光抑制超衍射极限激光直写实现了超衍射极限的直写分辨率，为微纳元件加工提供了新的方法。曝光抑制超衍射极限激光直写技术主要利用材料与光的非线性作用，如受激发射辐射、激光中间态吸收等过程，将光反应限制在光聚焦中心极小的区域，从而实现超高精密的三维加工。该技术需要两波长光束：一波长光束为曝光光，用于引发光反应；另一波长光束为抑制光，用于抑制作用点周围的曝光反应。通过两波长光束对材料的共同作用，将曝光区域限制在远小于波长的区域，实现超衍射极限激光直写。

随着激光直写分辨率的提高，直写速度成为了限制其应用的主要因素之一。并行激光直写技术采用多光束同时对光刻胶进行曝光，从而达到提高直写速度和直写面积的目的。特别的，并行曝光抑制超衍射极限激光直写对物镜提出了更高的要求，需要物镜将多角度入射的光束聚焦在焦平面上，且每束光由两个波长的光组成。在全视场范围内，每束光中两波长光焦点的中心距离不大于20nm，且光线在焦平面上近似垂直入射。

综上，目前尚无并行曝光抑制超衍射极限激光直写物镜的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种并行曝光抑制超衍射极限激光直写物镜。本发明物镜视场大，具有超低色差。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种并行曝光抑制超衍射极限激光直写物镜，包括具有负光焦度的第一镜组和具有正光焦度的第二镜组。所述第一镜组包括第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片和第六镜片。所述第二镜组包括第七镜片、第八镜片、第九镜片、第十镜片、第十一镜片、第十二镜片、第十三镜片、第十四镜片、第十五镜片、第十六镜片、第十七镜片、第十八镜片、第十九镜片和第二十镜片。

其中，第一镜片、第二镜片、第四镜片、第六镜片、第七镜片、第八镜片、第九镜片、第十镜片、第十一镜片、第十二镜片、第十三镜片、第十四镜片、第十五镜片、第十六镜片、第十七镜片均采用冕牌玻璃；第三镜片、第五镜片、第十八镜片、第十九镜片、第二十镜片均采用火石玻璃。

第一镜片、第五镜片、第六镜片、第八镜片、第九镜片、第十一镜片、第十二镜片、第十三镜片、第十四镜片、第十六镜片、第十七镜片、第十九镜片均为正光焦度透镜；第二镜片、第三镜片、第四镜片、第七镜片、第十镜片、第十五镜片、第十八镜片、第二十镜片均为负光焦度透镜。

进一步地，第一镜片、第六镜片、第八镜片、第九镜片、第十一镜、第十二镜片、第十三镜片、第十四镜片、第十七镜片均为双凸结构；第二镜片、第三镜片、第七镜片、第十镜片、第十五镜片均为双凹结构；第四镜片、第五镜片、第十八镜片均为凹凸结构且凸面朝向焦平面；第十六镜片、第十九镜片、第二十镜片均为凹凸结构且凹面朝向焦平面。

进一步地，第十四镜片、第十五镜片、第十六镜片组成消色差三胶合透镜，第十七镜片和第十八镜片组成消色差双胶合透镜。第十四镜片与第十五镜片的阿贝数之差大于40，第十六镜片与第十五镜片的阿贝数之差大于40，第十七镜片和第十八镜片阿贝数之差大于50。

进一步地，第八镜片、第九镜片、第十一镜片、第十二镜片、第十三镜片、第十四镜片、第十六镜片、第十七镜片均采用阿贝数大于90的超低色散材料。