振镜式激光直写光刻机

1.一种振镜式激光直写光刻机，其特征在于它由六个模块组成：
（1）激光扫描模块，包括可调制激光器（101）、第一偏振分光镜（102）、第一四分之一波片（103）、扩束透镜组（104）、振镜A（105）、空间变换透镜组（106）、振镜B（107）、f-θ透镜组（108）、第一光谱分光镜（109）、光强探测器（110）、物镜（111）、共聚焦探测器（112）和聚焦透镜（113）；
（2）自动聚焦模块，包括连续激光器（201）、第二偏振分光镜（202）、第二四分之一波片（203）、第二光谱分光镜（204）、压电陶瓷微动仪（205）、滤光片（206）、像散透镜组（207）和四象限探测器（208）；
（3）样品台模块，包括样品台（301）、调平电机A/B/C（302）、真空泵（303）和真空电磁阀A/B/C（304）；
（4）位移台模块，包括精密位移台A（401）和精密位移台B（402）；
（5）样片监测模块，包括照明光源（501）、光束整形透镜（502）、半反半透分光镜（503）、成像透镜组（504）和成像装置（505）；
（6）控制模块，分为主控器（601）和实时控制器（602）；
上述元器件的位置关系如下：
所述可调制激光器（101）的激光输出方向为第一偏振分光镜（102），该第一偏振分光镜（102）将入射的激光束分成反射光束和透射光束，其反射光束进入自由空间，而透射光束依次经第一四分之一波片（103）的透射、扩束透镜组（104）的透射、振镜A（105）的反射、空间变换透镜组（106）的透射、振镜B（107）的反射、f-θ透镜组（108）的透射，第一光谱分光镜（109）的反射光束经物镜（111）的透射照射到放置于样品台（301）的样片上，第一光谱分光镜（109）的透射光束射入光强探测器（110）；
放置于样品台（301）的样片的反射光束，经原路返回，进入第一四分之一波片（103），在第一四分之一波片（103）和第一偏振分光镜（102）构成的光隔离器的作用下，光束方向依次是聚焦透镜（113）和共聚焦探测器（112）；
所述连续激光器（201）的激光输出方向为第二偏振分光镜（202），该第二偏振分光镜（202）将入射的激光束分成反射光束和透射光束，其透射光束进入自由空间，而反射光束依次经第二四分之一波片（203）的透射、第二光谱分光镜（204）的反 射、第一光谱分光镜（109）的透射、物镜（111）的透射照射到放置于样品台（301）的样片上，由于样片的反射，光束经原路返回，进入第二四分之一波片（203），在第二四分之一波片（203）和第二偏振分光镜（202）构成的光隔离器的作用下，经过滤光片（206）、像散透镜组（207），由四象限探测器（208）探测；
所述的照明光源（501）发出的光束方向依次是光束整形透镜（502）和半反半透分光镜（503）、第二光谱分光镜（204）、第一光谱分光镜（109）、物镜（111），照射到所述的样品台（301）上的样片上，该照明光束被样品反射后，依次经物镜（111）、第一光谱分光镜（109）、第二光谱分光镜（204）、半反半透分光镜（503），被半反半透分光镜（503）反射后，经成像透镜组（504），由所述的成像装置（505）成像；
所述第一光谱分光镜（109）反射所述的可调制激光器（101）出射的光，透射其他波长的光；所述的第二光谱分光镜（204）反射所述的连续激光器（201）出射的光，透射其他波长的光；由于两个光谱分光镜的作用，使得三个不同波长的光路不产生相互干扰； 所述的空间变换透镜组（106）和f-θ透镜组（108）主光轴相互垂直并且均为水平方向，振镜A（105）转动轴、空间变换透镜组（106）主光轴和振镜B（107）转动轴两两相互垂直，振镜A（105）和振镜B（107）分别位于空间变换透镜组（106）的两端；振镜A（105）转动轴平行于f-θ透镜组（108）主光轴，所述的振镜A（105）、空间变换透镜组（106）、振镜B（107）和f-θ透镜组（108）的空间位置，使f-θ透镜组（108）像面上的光斑位置与振镜A（105）和振镜B（107）的转动角度呈线性对应关系；
所述激光扫描模块的物镜（111）安装在自动聚焦模块的压电陶瓷微动仪（205）上； 所述的样品台（301）放置于调平电机A/B/C（302）之上，以调平电机A/B/C（302）所在位置为顶点的三角形为等边三角形，该三角形中心与样品台中心的连线为竖直方向； 所述的调平电机A/B/C（302）固定于所述的精密位移台A（401）上；
所述的真空泵（303）与真空电磁阀A/B/C（304）之间有气管相连，真空电磁阀A/B/C（304）分别与样品台（301）的三个气阀通过气管相连；
所述的精密位移台B（402）水平放置于底座上；精密位移台A（401）水平放置，并垂直固定于精密位移台B（402）上；精密位移台A（401）和精密位移台B（402）组成运动方向相互正交的二维精密位移台；
所述主控器（601）与所述的成像装置（505）和实时控制器（602）之间通过通信电缆相连；
所述的实时控制器（602）控制所述的可调制激光器（101）、振镜A（105）、振镜B（107）、光强探测器（110）、共聚焦探测器（112）、连续激光器（201）、压电陶瓷微动仪（205）、四象限光电探测器（208）、调平电机A/B/C（302）、真空电磁阀A/B/C（304）、精密位移台A（401）和精密位移台B（402）协同工作。
2.根据权利要求1所述的振镜式激光直写光刻机，其特征在于，所述的可调制激光器（101）为可调制半导体激光器，或固体激光器与调制器的组合，或气体激光器与调制器的组合，要求激光波长适于进行激光直写光刻，其调制频率能够满足刻写速度的要求。
3.根据权利要求1所述的振镜式激光直写光刻机，其特征在于，所述的光强探测器（110），为光电探测器，能够监测光刻光路光强，为调整光路提供依据。
4.根据权利要求1所述的振镜式激光直写光刻机，其特征在于，所述激光扫描模块的共聚焦探测器（112），为高速PIN光电二级管、雪崩二极管、光电倍增管中的一种，其感光面与所述的聚焦透镜（113）焦面重合。
5.根据权利要求1所述的振镜式激光直写光刻机，其特征在于，所述激光扫描模块的聚焦透镜（113）与物镜（111）在光路中共轭对称。
6.根据权利要求1所述的振镜式激光直写光刻机，其特征在于，所述自动聚焦模块的连续激光器（201），要求出射激光不能影响刻写效果，出射光为平行光且束腰大小以稍大于物镜（111）入瞳为宜。
7.根据权利要求1所述的振镜式激光直写光刻机，其特征在于，所述的自动聚焦模块的滤光片（206），透射连续激光器（201）出射激光波长的光，吸收其他波长的光。
8.根据权利要求1所述的振镜式激光直写光刻机，其特征在于，所述自动聚焦模块的像散透镜组（207），为像散透镜和汇聚透镜的组合。
9.根据权利要求1所述的振镜式激光直写光刻机，其特征在于，所述样品台模 块的样品台（301），为带有真空吸附功能表面抛光的样品台。
10.根据权利要求1所述的振镜式激光直写光刻机，其特征在于，所述的成像装置
（505）为电荷耦合器件（CCD）成像装置或互补式金属氧化物半导体（CMOS）成像装置。

振镜式激光直写光刻机
技术领域
[0001] 本发明属于微纳加工领域，特别是一种振镜式激光直写光刻机，适用于加工二维光学元件、微机电系统、高精度印制电路板、半导体掩模等。
背景技术
[0002] 随着微纳加工领域特征尺寸的不断缩小，光刻掩模板的制造成本不断攀升，导致小批量的微纳加工成本急剧上升；对产品的个性化和差异度的需求不断增长，导致对小批量加工的需求不断增长；激光直写技术是一种无需光刻掩模板的光刻技术，小批量加工成本很低，无疑适应了这种趋势。
[0003] 激光直写技术，采用强度可变的激光直接照射样品表面，在计算机的控制下有规律的移动样片或改变激光照射位置，在样片表面形成纳米构造。激光直写技术适合小批量加工微纳结构，在制造成本、生产周期和灵活性方面有无与伦比的优势，广泛应用于加工二维光学元件、微机电系统、高精度印制电路板、半导体掩模等。
[0004] 在先技术中，有一种模块化的激光直刻装置(参见发明专利，申请号：
200710043639.8)。该系统实现了激光直写光刻，具有操作简单、易于组建等优点，但存在以下不足：
[0005] (1)该装置无激光扫描系统，靠样品台带动样品移动形成光刻，刻写速度过慢，不利于刻写大范围样品和样品的批量化制造；
[0006] (2)该装置的控制系统为非实时的计算机，对整个系统的控制和响应速度慢，同样不利于刻写大范围样品和样品的批量化制造，尤其不利于样品的批量化制造；
[0007] 在先技术中，有一种高速多光束并行激光直写装置(参见实用新型专利，申请号CN200920067227.2)，该装置克服了以上不足，但带来了新的问题：
[0008] (1)由于采用多光束刻写，多光束之间的相对位置调节难度大，降低了光束相对位置的可控性，增加了机器调整的难度；
[0009] (2)多光束刻写的调制不同步将对刻写图形产生影响，尤其是对于刻写大范围样品影响更为突出，多光束刻写适合刻写光栅，对于刻写任意图形无能为力；
[0010] (3)由于控制系统和光源输出功率的限制，光束的数目提升受到限制，速度进一步提高的难度大。
发明内容
[0011] 本发明要解决的问题是克服上述在先技术的不足，提供一种振镜式激光直写光刻机，该光刻机应能实现高速、大范围、高精度的激光直写光刻，适于快速经济地制作微纳结构。
[0012] 本发明的工作原理是：
[0013] 被调制的光刻激光经过振镜A和振镜B反射，经过物镜照射到样品表面；同步的控制振镜A和振镜B的转动角度和光刻激光光强的调制，在样品表面刻写出小范围的具有灰度分布的二维图形；通过移动两个精密位移台，在样片不同位置刻写小范围的二维灰度图形，合理控制振镜A和振镜B的转动范围与两个精密位移台的移动距离的关系，形为大范围的灰度刻写图形。
[0014] 本发明的技术方案解决如下：
[0015] 一种振镜式激光直写光刻机，其特点在于它由六个模块组成：
[0016] (1)激光扫描模块，包括可调制激光器、第一偏振分光镜、第一四分之一波片、扩束透镜组、振镜A、空间变换透镜组、振镜B、f-θ透镜组、第一光谱分光镜、光强探测器、物镜、共聚焦探测器和聚焦透镜；
[0017] (2)自动聚焦模块，包括连续激光器、第二偏振分光镜、第二四分之一波片、第二光谱分光镜、压电陶瓷微动仪、滤光片、像散透镜组、四象限探测器；
[0018] (3)样品台模块，包括样品台、调平电机A/B/C、真空泵、真空电磁阀A/B/C；
[0019] (4)位移台模块，包括精密位移台A和精密位移台B；
[0020] (5)样片监测模块，包括照明光源、光束整形透镜、半反半透分光镜、成像透镜组和成像装置；
[0021] (6)控制模块，分为主控器和实时控制器；
[0022] 上述元器件的位置关系如下：
[0023] 所述可调制激光器的激光输出方向为第一偏振分光镜，该第一偏振分光镜将入射的激光束分成反射光束和透射光束，其反射光束进入自由空间，而透射光束依次经第一四分之一波片的透射、扩束透镜组的透射、振镜A的反射、空间变换透镜组的透射、振镜B的反射、f-θ透镜组的透射，第一光谱分光镜的反射光束经物镜的透射照射到放置于样品台的样片上，第一光谱分光镜的透射光束射入光强探测器；
[0024] 放置于样品台的样片的反射光束，经原路返回，进入第一四分之一波片，在第一四分之一波片和第一偏振分光镜构成的光隔离器的作用下，光束方向依次是聚焦透镜和共聚焦探测器；
[0025] 所述连续激光器的激光输出方向为第二偏振分光镜，该第二偏振分光镜将入射的激光束分成反射光束和透射光束，其透射光束进入自由空间，而反射光束依次经第二四分之一波片的透射、第二光谱分光镜的反射、第一光谱分光镜的透射、物镜的透射照射到放置于样品台的样片上，由于样片的反射，光束经原路返回，进入第二四分之一波片，在第二四分之一波片和第二偏振分光镜构成的光隔离器的作用下，经过滤光片、像散透镜组，由四象限探测器探测；
[0026] 所述的照明光源发出的光束方向依次经光束整形透镜和半反半透分光镜、第二光谱分光镜、第一光谱分光镜、物镜，照射到所述的样品台上的样片上，该照明光束被样品反射后，依次经物镜、第一光谱分光镜、第二光谱分光镜、半反半透分光镜，被半反半透分光镜反射后，经成像透镜组，由所述的成像装置成像；
[0027] 所述第一光谱分光镜反射所述的可调制激光器出射的光，透射其他波长的光；所述的第二光谱分光镜反射所述的连续激光器出射的光，透射其他波长的光；由于两个光谱分光镜的作用，使得三个不同波长的光路不产生相互干扰；
[0028] 所述的空间变换透镜组和f-θ透镜组主光轴相互垂直并且均为水平方向，振镜A转动轴、空间变换透镜组主光轴和振镜B转动轴两两相互垂直，振镜A和振镜B分别位于空间变换透镜组的两端；振镜A转动轴平行于f-θ透镜组主光轴，所述的振镜A、空间变换透镜组、振镜B和f-θ透镜组的空间位置，使f-θ透镜组像面上的光斑位置与振镜A和振镜B的转动角度呈线性对应关系；
[0029] 所述激光扫描模块的物镜安装在自动聚焦模块的压电陶瓷微动仪上；
[0030] 所述的样品台放置于调平电机A/B/C之上，以调平电机A/B/C所在位置为顶点的三角形为等边三角形，该三角形中心与样品台中心的连线为竖直方向；
[0031] 所述的调平电机A/B/C固定于所述的精密位移台A上；
[0032] 所述的真空泵与真空电磁阀A/B/C之间有气管相连，真空电磁阀A/B/C分别与样品台的三个气阀通过气管相连；
[0033] 所述的精密位移台B水平放置于底座上；精密位移台A水平放置，并垂直固定于精密位移台B上；精密位移台A和精密位移台B组成运动方向相互正交的二维精密位移台；
[0034] 所述主控器与所述的成像装置和实时控制器之间通过通信电缆相连；
[0035] 所述的实时控制器控制所述的可调制激光器、振镜A、振镜B、光强探测器、共聚焦探测器、连续激光器、压电陶瓷微动仪、四象限光电探测器、调平电机A/B/C、真空电磁阀A/B/C、精密位移台A和精密位移台B协同工作。
[0036] 所述的可调制激光器为可调制半导体激光器，或固体激光器与调制器的组合，或气体激光器与调制器的组合；，要求激光波长适于进行激光直写光刻，其调制频率能够满足刻写速度的要求。
[0037] 所述的光强探测器为光电探测器，能够监测光刻光路光强，为调整光路提供依据。
[0038] 所述的共聚焦探测器，为高速PIN光电二级管、雪崩二极管、光电倍增管中的一种，其感光面与所述的聚焦透镜焦面重合。
[0039] 所述激光扫描模块的聚焦透镜与物镜在光路中共轭对称。
[0040] 所述的连续激光器要求出射激光不能影响刻写效果，出射光为平行光且束腰大小以稍大于物镜入瞳为宜；
[0041] 所述的滤光片，透射连续激光器出射激光波长的光，吸收其他波长的光；
[0042] 所述的像散透镜组，为像散透镜和汇聚透镜的组合。
[0043] 所述的样品台，为带有真空吸附功能表面抛光的样品台。
[0044] 所述的成像装置为电荷耦合器件(CCD)成像装置或互补式金属氧化物半导体(CMOS)成像装置。
[0045] 本发明的工作流程如下：
[0046] 实时控制器同步控制可调制激光器的调制、振镜A和振镜B的转动，在样片表面刻写出所需的二维小范围灰度刻写图形；通过移动精密位移台A和精密位移台B，控制刻写图形的位置，先后在不同位置进行光刻，形成大范围的激光直写光刻；
[0047] 在刻写过程中，为了维持光刻系统聚焦稳定性，需要自动聚焦模块的参与，自动聚集模块的工作流程为：
[0048] 实时控制器采集四象限光电探测器信号，经分析可以获知光刻系统聚焦情况，进而控制压电陶瓷微动仪调节物镜与样片的距离，达到让光刻系统处于聚焦状态的目的；
[0049] 刻写前的准备工作包括，放置样片、样片的调平和物镜的调焦，首先进行的是放置样片，然后是样片的调平，最后进行物镜的调焦；放置样片，即将样片放置在样品台上，在样片监测模块的参与下，合理调整样片姿态，然后在真空吸附装置的支持下固定样片；样片的调平，即调节样片使其上表面(刻写面)平行于物镜的焦面，此过程是通过调节调平电机A/B/C实现的；物镜的调焦，见自动聚焦模块的工作流程；
[0050] 刻写准备和刻写过程的监测需要样片监测模块的参与，样片监测模块的工作流程为：
[0051] 照明光源出射的光经光束整形透镜、半反半透分光镜、第二光谱分光镜、第一光谱分光镜、物镜的透射，照射到样片表面，带有样片表面信息的反射光经物镜、第一光谱分光镜、第二光谱分光镜的透射，半反半透分光镜的反射，成像透镜组的透射，进入成像装置，上位机监测成像装置信号，可以获得样片表面信息，达到监测的目的。
[0052] 与在先技术相比，本发明的技术效果如下：
[0053] 1、本发明承袭了在先技术的优点，具有操作简单、模块化等优点；
[0054] 2、本发明采用双振镜组成的激光扫描模块，变单光束定点刻写为光束二维扫描刻写，大大提高的刻写速度；
[0055] 3、本发明采用实时控制器，缩短了控制与数据传输所耗时间，提高了系统的运行速度；
[0056] 4、本发明采用两个高精度位移台，使得激光扫描在样片的不同位置实现光刻，达到大范围刻写的目的；
[0057] 5、本发明增加了共聚焦探测器，形成在线共聚焦显微镜，能够更加真实的反应刻写的效果；
附图说明
[0058] 图1为本发明振镜式激光直写光刻机的原理图；
[0059] 图2为本发明真空吸附装置示意图；
[0060] 图3为本发明激光直写光刻机的工作流程图；
[0061] 图4为本发明激光直写光刻机的任意图形刻写效果示意图；
[0062] 图5本发明激光直写光刻机的光栅刻写效果示意图；
[0063] 图6为本发明光栅刻写过程中样片上光斑移动示意图；
[0064] 图7为本发明激光直写光刻机的在线共聚焦显微镜的工作流程图；
具体实施方式
[0065] 请参阅附图1，由图可知，本发明的由六个模块组成：
[0066] (1)激光扫描模块，包括可调制激光器101、第一偏振分光镜102、第一四分之一波片103、扩束透镜组104、振镜A105、空间变换透镜组106、振镜B107、f-θ透镜组108、第一光谱分光镜109、光强探测器110、物镜111、共聚焦探测器112、聚焦透镜113；
[0067] (2)自动聚焦模块，包括连续激光器201、第二偏振分光镜202、第二四分之一波片
203、第二光谱分光镜204、压电陶瓷微动仪205、滤光片206、像散透镜组207、四象限探测器
208；
[0068] (3)样品台模块，包括样品台301、调平电机A/B/C302、真空泵303、真空电磁阀A/B/C304；
[0069] (4)位移台模块，包括精密位移台A401和精密位移台B402；
[0070] (5)样片监测模块，包括照明光源501、光束整形透镜502、半反半透分光镜503、成像透镜组504、成像装置505；
[0071] (6)控制模块，分为主控器601和实时控制器602；
[0072] 上述元器件的位置关系如下：
[0073] 所述可调制激光器101的激光输出方向为第一偏振分光镜102，该第一偏振分光镜102将入射的激光束分成反射光束和透射光束，其反射光束进入自由空间，而透射光束依次经第一四分之一波片103的透射、扩束透镜组104的透射、振镜A105的反射、空间变换透镜组106的透射、振镜B107的反射、f-θ透镜组108的透射，第一光谱分光镜109的反射光束经物镜111的透射照射到放置于样品台301的样片上，第一光谱分光镜109的透射光束射入光强探测器110；
[0074] 放置于样品台301的样片的反射光束，经原路返回，进入第一四分之一波片103，在第一四分之一波片103和第一偏振分光镜102构成的光隔离器的作用下，光束方向依次是聚焦透镜113和共聚焦探测器112；
[0075] 所述连续激光器201的激光输出方向为第二偏振分光镜202，该第二偏振分光镜
202将入射的激光束分成反射光束和透射光束，其透射光束进入自由空间，而反射光束依次经第二四分之一波片203的透射、第二光谱分光镜204的反射、第一光谱分光镜109的透射、物镜111的透射照射到放置于样品台301的样片上，由于样片的反射，光束经原路返回，进入第二四分之一波片203，在第二四分之一波片203和第二偏振分光镜202构成的光隔离器的作用下，经过滤光片206、像散透镜组207，照射到四象限探测器208；
[0076] 所述的照明光源501发出的光束方向依次是光束整形透镜502和半反半透分光镜503、第二光谱分光镜204、第一光谱分光镜109、物镜111，照射到所述的样品台301上的样片上，该照明光束被样品反射后，依次经物镜111、第一光谱分光镜109、第二光谱分光镜
204、半反半透分光镜503，被半反半透分光镜503反射后，经成像透镜组504，由所述的成像装置505成像；
[0077] 所述第一光谱分光镜109，要求反射激光扫描模块的可调制激光器101出射的光，透射其他波长的光；所述的第二光谱分光镜204，要求反射自动聚焦模块的连续激光器201出射的光，透射其他波长的光；由于两个光谱分光镜的作用，使得三个不同波长的光路不产生相互干扰；
[0078] 所述激光扫描模块的空间变换透镜组106和f-θ透镜组108主光轴相互垂直并且均为水平方向，振镜A105转动轴、空间变换透镜组106主光轴、振镜B107转动轴两两相互垂直，振镜A105和振镜B107分别位于空间变换透镜组106的两端；振镜A105转动轴平行于f-θ透镜组108主光轴，合理设计振镜A105、空间变换透镜组106、振镜B107和f-θ透镜组108的空间位置，能够使f-θ透镜组108像面上的光斑位置与振镜A105和振镜B107的转动角度呈线性对应关系；
[0079] 所述激光扫描模块的物镜111安装在自动聚焦模块的压电陶瓷微动仪205上；
[0080] 所述的样品台301，放置于调平电机A/B/C302之上，以调平电机A/B/C302所在位置为顶点的三角形为等边三角形，该三角形中心与样品台中心的连线为竖直方向；
[0081] 所述样品台模块调平电机A/B/C302固定于位移台模块的精密位移台A401上；
[0082] 所述样品台模块的真空泵303与真空电磁阀A/B/C304之间有气管相连，真空电磁阀A/B/C304分别与样品台301的三个气阀通过气管相连；
[0083] 所述位移台模块的精密位移台B402水平放置于底座上；精密位移台A401水平放置，并垂直固定于精密位移台B402上；精密位移台A401和精密位移台B402组成运动方向相互正交的二维精密位移台；
[0084] 所述主控器601，与所述的成像装置505和实时控制器602之间通过通信电缆相连；
[0085] 所述实时控制器602，控制着可调制激光器101、振镜A105、振镜B107、光强探测器
110、共聚焦探测器112、连续激光器201、压电陶瓷微动仪205、四象限光电探测器208、调平电机A/B/C302、真空电磁阀A/B/C304、精密位移台A401和精密位移台B402。
[0086] 所述可调制激光器101，为可调制半导体激光器，或固体激光器与调制器的组合，或气体激光器与调制器的组合，要求激光波长适于进行激光直写光刻，其调制频率能够满足刻写速度的要求；
[0087] 所述第一偏振分光镜102和第一四分之一波片103，构成光隔离器，使样片反射光透过聚焦透镜113照射到共聚焦探测器112上；
[0088] 所述的空间变换透镜组106，功能为将振镜A105反射的激光进行空间变换，精确的入射到振镜B107上，并保证振镜A105的反射光线与振镜B107的入射光线在角度上有线性对应关系；
[0089] 所述的f-θ透镜组108，功能为将光线的角度变化转化为光斑的位置变化，结果为f-θ透镜组108焦面上光斑的位置与振镜A105、振镜B107转动的角度呈线性对应关系；
[0090] 所述的光强探测器110，为一种光电探测器，能够监测光刻光路光强，为调整光路提供依据；
[0091] 所述的共聚焦探测器112，为高速PIN光电二级管、雪崩二极管、光电倍增管中的一种，其感光面与聚焦透镜113焦面重合；
[0092] 所述激光扫描模块的聚焦透镜113与物镜111在光路中共轭对称；
[0093] 所述的连续激光器201，要求出射激光不能影响刻写效果，出射光为平行光且束腰大小以稍大于物镜111入瞳为宜；
[0094] 所述第二偏振分光镜202和第二四分之一波片203，构成光隔离器，使样片反射光透过滤光片206、像散透镜组207，照射到四象限探测器208上，而非连续激光器201；
[0095] 所述的滤光片206，透射连续激光器201出射激光波长的光，吸收其他波长的光； 所述的像散透镜组207，为像散透镜和汇聚透镜的组合，功能为将样片反射的光进行空间变换，使其光斑形状随着物镜111聚焦情况变化而变化；
[0096] 所述的样品台301，为带有真空吸附功能表面抛光的样品台；
[0097] 所述的照明光源501，要求出射光不影响光刻效果，且不同于连续激光器201出射激光波长；
[0098] 所述的成像装置505为电荷耦合器件CCD成像装置或互补式金属氧化物半导体(CMOS)成像装置；
[0099] 参阅图2，图2是样品台真空吸附装置示意图，该图为样品台上表面气孔布局和周边气阀位置示意图，图中气阀A、B、C分别与样品台区域A、B、C中气孔相通；参阅图1和图
2，样品台301的气阀A、B、C分别与真空电磁阀A/B/C304通过气管相通；合理控制三个真空电磁阀的通断，使样品台301适合吸附不同大小的样片。
[0100] 实施例1
[0101] 实施例1，为一激光直写光刻机，可以刻写光栅、任意图形，刻写形式可以为聚焦激光直写和变焦激光直写，主要工作流程如图3所示。
[0102] 首先，将样片放置于样品台301上，在样片监测模块的帮助下，调整样片的姿态；
当样片处于合适姿态以后，运行样品台模块进行样片的调平，即使样片平行于物镜焦面；进行样片调平的依据来源于自动聚焦模块，故样片的调平过程伴随着物镜的调焦；当样片上表面与物镜焦面重合时，开启真空吸附装置，固定样片与样品台301上，然后打开光刻激光器101；开启自动聚焦模块，使系统处于聚焦状态，然后关闭自动聚焦模块，进行激光扫描光刻，移动样品台(带动样片)到下一次激光扫描刻写位置，重复进行系统聚焦、激光扫描光刻和样品台移动，直至所设计的刻写图形刻写完毕；图4为重复进行16次激光扫描光刻的刻写效果示意图，其中A-P分别为一次激光扫描光刻图形；刻写完毕后，关闭光刻激光器；最后，将光刻样片保存；如需刻写其他样片，重复以上过程，否则，关机。
[0103] 实验中，激光扫描模块的可调制激光器101采用出射波长为405nm的可调制半导体激光器；振镜A105和振镜B107均采用转动幅度达±5°，频率达1.5kHz的振镜；位移台模块的精密位移台A40)和精密位移台B402均采用移动范围达100mm，精度为2nm的高精度长程位移台。经实验验证，本发明有高精度、高速度、大范围的刻写特点；经实验验证的可分辨的像素点为500nm*500nm，提高振镜转动的稳定性，分辨率有望进一步提高；经实验验证的刻写速度达每秒3×106刻写点，限制因素为振镜的转动频率和转动范围；刻写范围取决于精密位移台的移动范围。
[0104] 将激光扫描光刻中的扫描改由振镜A105和振镜B107中的一个与精密位移台A401和精密位移台B402中的一个完成，使二者在样片表面形成的扫描方向相互垂直，可以刻写光栅；另外的振镜起调节作用；样品台(带动样片)移动由另一精密位移台实现。图5为刻写的光栅效果示意图，图中A-D的标号表示了刻写的次第，其中振镜转动形成的光扫描为x方向，形成扫描的精密位移台的位移方向为y方向，移动样片的方向为x方向，样片上光斑的移动顺序如图6所示。
[0105] 通过调节系统对焦状态，本发明可以适合不同需求；其原理为，通过改变系统对焦状态，可以影响样片表面的光场分布，达到不同的刻写效果；实现变焦可以通过改变自动聚焦参数实现。
[0106] 本发明安装了在线共聚焦显微镜，主要工作流程如图7所示，原理为通过观测样片反射光刻激光，探测样片表面信息，优点为光路与光刻系统为同一光路，在刻写的过程中就可观测刻写效果，直接方便，为在线分析刻写效果提供了可能。如图1，共聚焦探测器112能够探测样片表面反射光，该反射光携带了样片表面物镜聚焦点的信息，与激光直写光刻机不同的是，激光扫描光刻是同步控制振镜A105、振镜B107的转动和可调制激光器101的调制，而激光扫描成像是同步控制振镜A105、振镜B107的转动和共聚焦探测器112对反射光信号的采集。