DE102012011343A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Interferenzstrukturierung von Proben sowie dergestalt strukturierte Proben - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Interferenzstrukturierung von Proben sowie dergestalt strukturierte Proben Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Vorrichtung (sowie ein Verfahren und eine entsprechende Probenstruktur) zur Interferenzstrukturierung einer bevorzugt flächigen Probe mit einem Laser, einer im Strahlengang des Lasers positionierten Fokussieranordnung, mit der die Laserstrahlung in einer ersten Raumrichtung fokussiert in ein Probenvolumen, in dem die Probe positionierbar ist oder positioniert ist, abbildbar ist, einer im Strahlengang des Lasers angeordneten Auftrennanordnung, mit der die Laserstrahlung in einer zweiten, zur ersten Raumrichtung nicht parallelen, bevorzugt zur ersten Raumrichtung orthogonalen Raumrichtung mit zwei Strahlenbündeln so auf das Probenvolumen richtbar ist, dass die beiden Strahlenbündel innerhalb des Probenvolumens in einem Interferenzbereich interferieren, und mindestens einer im Strahlengang des Lasers positionierten Projektionsmaske.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Strukturierung von bevorzugt flächigen Proben mit Lasersystemen.
  • Aus dem Stand der Technik sind zum einen Vorrichtungen und Verfahren zur Interferenzstrukturierung bekannt, die auf Basis von Prismen arbeiten: R. Sidharthan et al. „Periodic Patterning Using Multi-Facet Prism-Based Laser Interference Lithography", Laser Physics 19, 2009, S. 505 bis 510 sowie N. Rizvi et al. „Production of Submicrometer Period Bragg Gratings in Optical Fibers Using Wavefront Division With a Bi-Prism and an Excemer Laser Source", Appl. Phys. Lett. 67 (6), 7, 739. Die auftreffende Laserstrahlung L des Lasers wird mit Hilfe eines Biprismas in zwei Teilstrahlen, die auf dem Substrat P überlagert werden, aufgeteilt.
  • Zum anderen ist aus dem Stand der Technik der Einsatz von diffraktiven optischen Elementen (Gittern) bekannt, um eine Interferenzstrukturierung von Proben zu bewirken. Siehe beispielsweise T. Kondo et al. „Femtosecond laser interference technique with diffractive beam splitter for fabrication of three-dimensional photonic crystals", Applied Physics Letters 79 (2001), 725–727. Die Laserstrahlung wird mit Hilfe einer Iris-Blende homogenisiert und auf das diffraktive optische Element geführt und die durch Diffraktion entstehenden Teilstrahlen werden mit Hilfe eines Linsensystems zur Interferenzstrukturierung auf die Probe P abgebildet.
  • Die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und Verfahren haben insbesondere den Nachteil, dass die pro Zeiteinheit strukturierbare Fläche sehr begrenzt ist. Zudem benötigen diese Vorrichtungen eine vergleichsweise große Baulänge und insbesondere die prismenbasierten Vorrichtungen weisen lediglich eine geringe Variabilität hinsichtlich der Einstellmöglichkeiten der Interferenzstrukturen auf.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ausgehend vom Stand der Technik Vorrichtungen und Verfahren zur Laserinterferenzstrukturierung von Proben sowie interferenzstrukturierte Proben (nachfolgend alternativ auch als Probensubstrate bezeichnet) zur Verfügung zu stellen, mit denen auch große flächige Proben einfach, zuverlässig und mit einer erhöhten Bearbeitungsgeschwindigkeit strukturiert werden können. Aufgabe ist es darüberhinaus, Vorrichtungen und Verfahren zur Verfügung zu stellen, die die Interferenzstrukturierung auf kompaktem Raum und mit hoher Variabilität beim Einstellen der Interferenzstrukturen (z. B. Einstellen deren Periode) realisieren. Schließlich ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung das Aufbringen großflächiger geometrischer Strukturen (also Strukturen nahezu beliebiger Form), wobei diese Strukturen insbesondere auch auf polierten Metalloberflächen aufbringbar sein sollen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, durch ein Verfahren gemäß Anspruch 13 sowie durch ein interferenzstrukturiertes Probensubstrat gemäß Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsvarianten lassen sich jeweils den abhängigen Ansprüchen entnehmen. Erfindungsgemäße Verwendungen sind in Anspruch 16 beschrieben.
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung zunächst allgemein, dann anhand mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben. Die in den einzelnen Ausführungsbeispielen in Kombination miteinander verwirklichten Merkmale bzw. Abfolgen optischer Bauelemente müssen im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht in genau den in den Ausführungsbeispielen auftretenden Kombinationen bzw. Abfolgen verwirklicht sein, sondern können auch auf andere Art und Weise realisiert werden. Insbesondere können einzelne der in den Ausführungsbeispielen gezeigten optischen Bauelemente auch weggelassen werden oder mit den anderen optischen Bauelementen desselben oder eines anderen Ausführungsbeispiels auch auf andere Art und Weise kombiniert werden. Zudem kann jedes einzelne der in den Ausführungsbeispielen gezeigten Merkmale bereits für sich eine Verbesserung des Standes der Technik darstellen.
  • Die Grundidee der erfindungsgemäßen Lösung basiert darauf, unterschiedliche optische Elemente, insbesondere Zylinderlinsen, Strahlteiler und Spiegel, jedoch auch weitere Linsen, Polarisatoren usw. in die Laserstrahlung eines vorzugsweise gepulsten Lasers einzubringen, um eine Fokussierung der Laserstrahlung in einer ersten Raumrichtung und eine Strahlauftrennung und bevorzugt auch eine sehr große Strahlaufweitung (bis etwa 20 bis 60 cm) in einer zweiten Raumrichtung zu ermöglichen. Unterschiedliche Kombinationen der einzelnen optischen Elemente ermöglichen dabei die gewünschte Verformung, Auftrennung und Ausrichtung des Laserstrahls. Insbesondere werden vorteilhafterweise Zylinderlinsen im Aufbau der Erfindung zur Strahlaufweitung und/oder zur Fokussierung eingesetzt.
  • Wird nachfolgend von einer Anordnung als Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung gesprochen, so kann diese Anordnung aus einem oder auch aus mehreren einzelnen optischen Elementen (Spiegeln, Linsen, Strahlteiler, ...) bestehen. Auch die einzelnen optischen Elemente können selbst wiederum aus mehreren Teilen bestehen, also mehrteilig ausgebildet sein.
  • Damit im Bereich der Interferenzmaxima der Laserstrahlung im Probenvolumen ein Materialabtrag, eine Materialaufschmelzung, eine Phasenumwandlung, eine Photopolymerisierung oder eine andere lokale Änderung der chemischen Eigenschaften (also eine Strukturierung) an der Probe erfolgen kann, muss die in den Interferenzmaxima am Ort der Probe vorliegende Energiedichte der Laserstrahlung geeignet gewählt werden, beispielsweise zwischen 0,1 und 10 J/cm2. Dies kann durch geeignete Wahl des Lasers und der optischen Anordnungen der Vorrichtung (insbesondere: Erzielen einer möglichst kleinen Fokusgröße in Richtung der ersten Raumrichtung bei möglichst großer Ausdehnung des Strahls in der zweiten Raumrichtung) realisiert werden.
  • Die einzelnen optischen Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung (insbesondere: Die Zylinderlinse(n), Strahlteiler, Reflexionselemente, ...) können relativ zueinander verschieblich sein und/oder rotierbar ausgebildet sein, so dass die Parameter (insbesondere: die Periode) der Interferenzstrukturen in Abhängigkeit von den Eigenschaften des verwendeten Lasers und/oder der zu strukturierenden Probe variabel eingestellt werden können.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Interferenzstrukturierung einer Probe (bevorzugt handelt es sich hierbei um eine flächige Probe z. B. in Form einer Platte oder einer Scheibe) umfasst: einen Laser, eine im Strahlengang des Lasers positionierte Fokussieranordnung, eine im Strahlengang des Lasers angeordnete Auftrennanordnung und mindestens eine im Strahlengang des Lasers positionierte Projektionsmaske. Mit der Fokussieranordnung ist die Laserstrahlung in einer ersten Raumrichtung fokussiert in ein Probevolumen, in dem die Probe positionierbar ist oder positioniert ist, abbildbar. Mit der Auftrennanordnung ist die Laserstrahlung in einer zweiten Raumrichtung mit zwei Strahlenbündeln so auf das Probevolumen richtbar, dass die beiden Strahlenbündel innerhalb des Probenvolumens in einem Interferenzbereich interferieren. Die zweite Raumrichtung ist dabei nicht parallel zur ersten Raumrichtung, vorzugsweise senkrecht zur ersten Raumrichtung. Die erfindungsgemäß verwendete Projektionsmaske ist vorzugsweise so in den Strahlengang des Lasers eingebracht, dass Teile der Laserstrahlung (bzw. eines der beiden Strahlenbündel oder beider Strahlenbündel) absorbiert werden und andere Teile der Laserstrahlung (bzw. des/der Strahlenbündel) durch die Maske transmittiert werden. Beispielsweise kann/können die Projektionsmaske(n) hierzu aus einem die Laserstrahlung vollständig (oder zumindest teilweise) absorbierenden Material bestehen, wobei dann in einer Fläche senkrecht zur Laserstrahllängsachse gesehen Abschnitte aus diesem Material z. B. zur Ausbildung einer abzubildenden geometrischen Struktur entfernt worden sind. In besagter Ebene senkrecht zur Laserstrahllängsachse gesehen werden somit Teile der Laserstrahlung absorbiert, wohingegen (in den aus der Maske herausgelösten Bereichen) Teile der Laserstrahlung unbeeinflusst durch die Maske transmittiert werden.
  • In einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist die Vorrichtung so ausgebildet, dass mit ihr mehr als zwei, bevorzugt drei, vier oder fünf, Strahlenbündel so auf das Probenvolumen gerichtet werden können (die beispielsweise mittels der Auftrennanordnung aus dem Laserstrahl eines Lasers erzeugt werden können), dass die mehr als zwei Strahlenbündel innerhalb des Probenvolumens in dem Interferenzbereich interferieren. Die Ausgangspunkte der Strahlenbündel müssen dabei nicht in einer Raumebene liegen. Die Strahlenbündel können z. B. sternförmig auf den Interferenzbereich einfallen und dort interferieren.
  • Auch können die Fokussieranordnung und die Auftrennanordnung im Strahlengang mehrerer Laser positioniert sein. Die Fokussieranordnung und die Auftrennanordnung sowie die mehreren Laser sind dann so ausgebildet und positioniert, dass eine fokussierte Abbildung der Laserstrahlung der mehreren Laser in der ersten Raumrichtung in das Probenvolumen erfolgt und dass die durch die Auftrennanordnung aus der Mehrzahl von Laserstrahlen (der mehreren Laser) erzeugte Vielzahl von Strahlenbündel innerhalb des Probenvolumens im Interferenzbereich interferiert.
  • Erfindungsgemäß können der Probe oder der Oberfläche derselben Linien(abschnitte), Löcher, ... als Interferenzstrukturen einstrukturiert werden. Auch ein mehrfaches Bestrahlen ein und derselben Probe bzw. Oberfläche derselben ist (z. B. unter Drehen der Probe zwischen zwei Bestrahlungsdurchgängen) möglich (mehrfaches Strukturieren der Probe). Auf diese Art und Weise können der Probe oder der Oberfläche derselben nahezu beliebige Strukturformen und -varianten (z. B. auch Kreuzstrukturen) einstrukturiert werden.
  • In einer vorteilhaften Variante der Erfindung umfasst die Auftrennanordnung eine Aufweit- und Auftrennanordnung (oder ist als solche ausgebildet), mit der die Laserstrahlung unter Beibehaltung der fokussierten Abbildung in das Probenvolumen in der ersten Raumrichtung in der zweiten Raumrichtung aufgeweitet, in die zwei Strahlenbündel aufgetrennt und in Gestalt dieser beiden Strahlenbündel so auf das Probenvolumen gerichtet werden kann, dass die beiden Strahlenbündel innerhalb des Probenvolumens in dem Interferenzbereich interferieren.
  • Alternativ zu dieser vorzugsweisen Ausführungsform (oder ggf. auch in Kombination damit) kann die Auftrennanordnung ein im Strahlengang des Lasers angeordnetes Prisma (insbesondere ein Biprisma) umfassen. Dieses Prisma ist so angeordnet und ausgebildet, dass mit ihm die Laserstrahlung in die beiden Strahlenbündel aufgetrennt werden kann und so auf das Probenvolumen gerichtet werden kann, dass die beiden Strahlenbündel innerhalb des Probenvolumens im Interferenzbereich interferieren.
  • In Verbindung damit kann die Fokussieranordnung ein oder mehrere Fokussierelement(e) in Form einer/von Zylinderlinse(n), einer/von Zylinderlinse(n) mit im Strahlengang danach angeordnetem/n F-Theta-Objektiv/en oder eines/von zylindrischen F-Theta-Objektivs/en umfassen.
  • Die im Strahlengang des Lasers positionierte(n) Projektionsmaske(n) kann/können vorzugsweise wie folgt positioniert sein (dabei können auch mehrere beliebige der nachfolgend beschriebenen einzelnen Positionsmerkmale verwirklicht sein):
    • • Sie kann/können zwischen der Auftrennanordnung einerseits und dem Probenvolumen und/oder der Probe anderseits positioniert sein.
    • • Sie kann/können im Probenvolumen sowie einerseits auf der der Auftrennanordnung zugewandten Seiten der Probe und anderseits unmittelbar angrenzend an die Probe und/oder in Strahlrichtung der Laserstrahlung (also längs der Strahlachse und in Strahlrichtung) gesehen unmittelbar vor der Probe positioniert sein.
    • • Sie kann/können orthogonal zur Probennormalen, orthogonal zur Hauptachse des Strahlengangs des Lasers vor der Auftrennung in die beiden Strahlenbündel und/oder orthogonal zur Hauptachse eines der beiden Strahlenbündel (nach der Auftrennung in diese beiden Strahlenbündel durch die Auftrennanordnung) positioniert sein.
    • • Sie kann/können parallel zu einer, mit den beiden interferierenden Strahlenbündeln bestrahlten und hierdurch zu strukturierenden Oberfläche der Probe positioniert sein.
  • Bei jeder der vorbeschriebenen (und auch nachfolgend noch beschriebenen) Varianten können die beiden Strahlenbündel durch die einzelnen optischen Elemente so ausgeformt werden, dass sie in der zweiten Raumrichtung divergent sind. Der Divergenzwinkel (nachfolgend auch mit θ bezeichnet) kann dabei vorzugsweise ≥ 5°, besonders bevorzugt ≥ 10° (oder auch ≥ 15°) sein. Auch größere Divergenzwinkel von z. B. 20° oder 25° sind denkbar. Eine solche Divergenz ist jedoch nicht notwendig, die Strahlenbündel können auch (in der zweiten Raumrichtung gesehen) parallele Strahlenbündel – siehe das nachfolgende Ausführungsbeispiel mit Prisma – oder ggf. sogar konvergente Strahlenbündel sein.
  • In allen beschriebenen Varianten kann die Auftrennanordnung im Strahlengang des Lasers und in Strahlrichtung gesehen nach der Fokussieranordnung und vor dem Probenvolumen (und/oder der Probe) positioniert sein.
  • Vorzugsweise weisen die vorbeschriebenen Varianten der Erfindung eine Bewegungseinheit auf. Bei dieser kann es sich um einen Verschiebetisch, einen Drehtisch, ein Förderband oder auch um eine rollenbasierte Transportvorrichtung (Rolle-zu-Rolle-System) handeln. Die die Probe muss aber nicht flächig sein. Es können auch zylinder- oder walzenförmig ausgebildete Proben direkt mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung strukturiert werden, indem z. B. die Zylinderachse parallel zur fokussierten Linie der Laserstrahlung, also parallel zur ersten Raumrichtung positioniert wird.
  • Mit der Bewegungseinheit kann die Probe (oder können Abschnitte derselben) relativ zum Laserstrahl und/oder relativ zu den beiden Strahlenbündeln nach der Auftrennung des Laserstrahls bewegt werden. Alternativ dazu, bevorzugt in Kombination damit, kann/können mit der Bewegungseinheit auch die Projektionsmaske(n) relativ zum Strahlengang des Lasers (und/oder relativ zu den beiden Strahlenbündeln strahlausgangsseitig der Auftrennanordnung) bewegt werden. Die Bewegung(en) erfolgt/erfolgen dabei vorzugsweise parallel zur ersten Raumrichtung. Die Bewegung erfolgt somit vorzugsweise senkrecht zur Auftrenn- und/oder Aufweitungsrichtung (also zur zweiten Raumrichtung), also in der Regel in die erste Raumrichtung. Dies hat den Vorteil, dass die Vorrichtung zur Interferenzstrukturierung (beispielsweise in einem Bearbeitungskopf) kompakt, also mit vergleichsweise geringen Außenmaßen realisiert werden kann. Werden die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele in dieser Form realisiert, so sind die einzelnen optischen Elemente der Vorrichtung während der Bearbeitung der Probe fest im kartesischen Weltkoordinatensystem x, y, z angeordnet (y ist dabei als erste Raumrichtung gewählt, x bildet die zweite Raumrichtung) und die Probe und/oder die Maske(n) wird/werden relativ zu diesem Weltkoordinatensystem bewegt.
  • Die Probe oder Abschnitte derselben und mindestens eine der, vorzugsweise mehrere der Projektionsmasken können mittels der Bewegungseinheit parallel zueinander und entweder mit derselben Bewegungsgeschwindigkeit oder mit zumindest teilweise unterschiedlichen Bewegungsgeschwindigkeiten bewegt werden. So können beispielsweise sowohl die Probe als auch zwei verwendete Projektionsmasken gleichzeitig von der Bewegungseinheit mit derselben Geschwindigkeit (oder auch mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten) in die erste Raumrichtung oder entgegen derselben bewegt werden.
  • Alternativ dazu (oder insbesondere in Kombination damit) ist es auch möglich, die Fokussieranordnung und/oder die Auftrennanordnung (oder zumindest Teile mindestens einer dieser beiden Anordnungen) so auszubilden, dass die Laserstrahlung (insbesondere: die beiden nach dem Auftrennen resultierenden Strahlenbündel) relativ zur feststehend (im Weltkoordinatensystem x, y, z) angeordneten Probe und relativ zu der/den feststehend (im Weltkoordinatensystem x, y, z) angeordneten Projektionsmaske(n) ausgelenkt wird (vorzugsweise parallel zur ersten Raumrichtung ausgelenkt wird). Diese Auslenkung kann beispielsweise durch translatierbare und/oder rotierbare Reflexionselemente, Strahlteiler und/oder Linsen, beispielsweise in einer geeigneten Galvanoscannerkonfiguration, erfolgen. So kann beispielsweise die Auftrennanordnung ein oder mehrere im Strahlengang des Lasers angeordnete(s) bewegliche(s), insbesondere dreh- und/oder schwenkbare(s), Strahlum-lenkelement(e), insbesondere Spiegel und/oder Spiegelprisma/men umfassen, mit dem/denen die Laserstrahlung und/oder die beiden Strahlenbündel derselben auslenkbar ist/sind.
  • Insbesondere die Variante der feststehenden Anordnungen (Fokussieranordnung und Auftrennanordnung samt Laser) mit relativ dazu bewegter(n) Probe und/oder Maske(n) eignet sich zur Integration in eine Fertigungsanlage oder Fertigungsstraße.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei der Fokussieranordnung um eine strahlquerschnittverändernde Fokussieranordnung, mit der die Laserstrahlung nicht nur in der ersten Raumrichtung fokussiert in das Probevolumen abgebildet werden kann, sondern darüberhinaus auch noch hinsichtlich ihres Strahlquerschnitts verändert werden kann. Die Fokussieranordnung kann hierzu insbesondere als Teleskop ausgebildet sein; vorzugsweise erfolgt die Veränderung des Strahlquerschnitts in Form einer Aufweitung desselben (es ist jedoch auch möglich, den Strahlquerschnitt zu verengen). Die Fokussieranordnung kann aber auch so ausgebildet werden, dass sie den Strahlquerschnitt nicht verändert (im einfachsten Fall: Verwendung einer einzelnen Sammellinse).
  • Vorteilhafterweise kann der Laserstrahl mit der Fokussieranordnung in zwei zueinander nicht parallele, bevorzugt zueinander orthogonale Raumrichtungen querschnittverändert (vorzugsweise aufgeweitet) werden, die dann vorzugsweise mit der ersten und der zweiten Raumrichtung übereinstimmen, bevor die fokussierten Abbildung in der ersten Raumrichtung erfolgt.
  • Die Auftrennanordnung kann eine oder mehrere Zylinderlinse(n) aufweisen, mit der/denen ein Aufweiten der Laserstrahlung (oder der beiden Strahlenbündel) in der zweiten Raumrichtung bewirkt werden kann/können. Auch kann die Auftrennanordnung einen Strahlteiler (z. B. halbdurchlässigen Spiegel) aufweisen, um ein Auftrennen der Laserstrahlung in die zwei Strahlenbündel in der zweiten Raumrichtung zu bewirken. Schließlich kann/können ein oder mehrere Reflexionselement(e) (beispielsweise: Planspiegel) vorgesehen sein, um die beiden Strahlenbündel so auf das Probenvolumen zu richten, dass sie innerhalb des Probenvolumens in dem Interferenzbereich interferieren.
  • Der Laser kann im Ultravioletten, im Sichtbaren oder im Infraroten emittieren. Beispielsweise kann ein Nd:YAG-Laser mit einer Wellenlänge von 355 nm eingesetzt werden. Die Energie des Lasers kann je Laserpuls zwischen 1 nJ und 50 J liegen. Die Pulswiederholrate des gepulsten Lasers kann ≥ 1 Hz und/oder ≤ 100 MHz sein. Vorzugsweise liegt die Pulswiederholrate zwischen 1 KHz und 50 KHz. Bevorzugte Pulshalbwertsbreiten liegen zwischen 1 Femtosekunde und 100 Millisekunden. Die Pulsdauer kann zwischen 0.01 μs und 1000 μs, bevorzugt zwischen 6 μs und 100 μs liegen.
  • Die vorliegende Erfindung beschreibt somit den Aufbau einer Vorrichtung bzw. eines optischen Systems (und ein diesem System gemäß durchgeführtes Bestrahlungsverfahren) zum Erzeugen von ein- oder zweidimensionalen Interferenzmustern für die direkte Strukturierung unterschiedlicher Probenmaterialien sowie Probenmaterialien (Substrate), die entsprechend strukturiert sind.
  • Ein interferenzstrukturiertes Probensubstrat, insbesondere ein Metall-, Keramik- oder Kunststoffsubstrat, ist dabei erfindungsgemäß hergestellt durch Bestrahlung des Probensubstrats in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß des dazugehörigen, nachfolgend in an den Ausführungsbeispielen geschilderten erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Wie nachfolgend noch beschrieben wird, kann die Periode der in das Probensubstrat eingebrachten Interferenzstruktur in Richtung der zweiten Raumrichtung gesehen konstant oder näherungsweise konstant sein. Diese eingebrachte Interferenzstruktur kann relativ zu der Senkrechten auf die durch die erste Raumrichtung und die zweite Raumrichtung aufgespannte Strukturierungsebene gesehen zumindest abschnittsweise eine Verkippung aufweisen, bevorzugt eine lokal variierende Verkippung aufweisen, bevorzugt eine hinsichtlich ihres Verkippungswinkels relativ zur Senkrechten auf die Strukturierungsebene in Richtung der zweiten Raumrichtung variierende Verkippung aufweisen.
  • Im Vergleich zu den Strukturierungssystemen aus dem Stand der Technik ermöglicht die vorliegende Erfindung eine einfache und schnelle Strukturierung von Substraten, wie beispielsweise Metalloberflächen (durch lokales Umschmelzen, also teilweises Verdampfen der Oberfläche) z. B. auch in einer Rolle-zu-Rolle-Konfiguration.
  • In Abhängigkeit von der maximalen Pulsenergie des verwendeten Lasersystems (die Vorrichtung kann auch zur flexiblen Verwendung unterschiedlicher Lasersysteme bzw. zum Austausch derselben ausgebildet werden), können/kann die Form des Laserstrahls und/oder der Interferenzwinkel (nachfolgend auch als Einstrahlwinkel bezeichnet und mit φ bezeichnet) der beiden Teilstrahlen variabel eingestellt werden, so dass je nach zu bearbeitender Oberfläche die notwendige Energie zum Strukturieren variabel gewählt werden kann. Dabei kann in jedem Fall eine sehr große Ausdehnung der eingestrahlten Strahlung in eine Projektionsrichtung (zweite Raumrichtung) erzielt werden. Somit kann eine hohe Laserenergie pro Fläche gewonnen werden, gleichzeitig kann die Strukturierung von großen Substraten unter Verwendung von nur einer Bewegungsrichtung durchgeführt werden.
  • Durch einen ersten Aufweitungsschritt (in einer strahlquerschnittaufweitenden Fokussieranordnung, insbesondere in einem entsprechenden Teleskop) kann, z. B. durch Variation des Abstandes zweier Linsen im Teleskop, mit der vorliegenden Erfindung eine hohe Flexibilität für verschiedene Lasersysteme erreicht werden, d. h. die erfindungsgemäße Vorrichtung an den verwendeten Laser angepasst werden, bevor dann in einem zweiten Aufweitungsschritt (mit der Aufweit- und Auftrennanordnung) eine sehr große Ausdehnung des Laserstrahlbündels in die zweite Raumrichtung erreicht werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung hat insbesondere auch den Vorteil, dass der für die Periode der zu erzielenden Struktur entscheidende Interferenz- bzw. Einstrahlwinkel φ der beiden Teilstrahlen praktisch frei wählbar ist. Die entsprechende Bearbeitung ist preisgünstig und mit einem kompakteren Aufbau möglich.
  • Aufgrund einer Homogenisierung des Laserstrahls wegen der starken Fokussierung in einer Richtung (erste Raumrichtung) ist in Verbindung mit den/der eingesetzten Projektionsmaske(n) erfindungsgemäß auch eine hohe Ästhetik der strukturierten Bauteile möglich, so dass die Nutzung der Erfindung insbesondere auch zum Strukturieren dekorativer Elemente möglich ist. Die Erfindung ermöglicht insbesondere das Strukturieren unterschiedlichster Metalloberflächen. Insbesondere können große Substrate mit vergleichsweise geringem Aufwand und schnell strukturiert werden, wobei eine Integration der erfindungsgemäßen Vorrichtung in den Inline-Betrieb ohne weiteres möglich ist. Da die Ausdehnung des Laserstrahls in die zweite Raumrichtung sehr groß sein kann, können kompakte optische Arbeitsköpfe entwickelt werden, die auf Bearbeitungsstationen fixiert sind.
  • Wenn die beiden (oder die mehr als zwei) interferierenden Strahlenbündel divergent sind, bildet sich erfindungsgemäß ein nicht konventionellperiodisches Interferenzmuster aus, dessen Periode über den strukturierten Bereich zwar konstant oder zumindest näherungsweise konstant ist, aber eine örtliche (in Richtung der zweiten Raumrichtung gesehen) Verkippung in Abhängigkeit des lokalen Werts der Winkelhalbierenden zwischen den interferierenden Laserstrahlenbündeln aufweist (vergleiche hierzu auch die parallel zur zweiten Raumrichtung gesehen sowie bezogen auf den Schnittpunkt der Zentralstrahlen der beiden (oder mehr als zwei) Strahlenbündel miteinander (bzw. der senkrechten Projektion dieses Schnittpunktes auf die Probenoberfläche) nach Außen hin zunehmende Verkippung der sinusförmigen Struktur in der untersten Zeile der 3 sowie die 7 und 8). Hierdurch können spezielle optische Eigenschaften erhalten werden, die außergewöhnliche Wiedererkennungsmerkmale aufweisen (die Fouriertransformierte der eingebrachten Interferenzstrukturen, wie sie beispielsweise bei Beugungsmustern zu beobachten ist, bildet asymmetrische Beugungsordnungen aus), wie sie z. B. bei Sicherheitsmerkmalen gefordert sind.
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben. Dabei zeigen:
  • 1: Eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung.
  • 2: Eine zweite erfindungsgemäße Vorrichtung.
  • 3: Ein Beispiel für mit den Vorrichtungen aus den 1 und 2 erzielbare Abbildungsstrukturen.
  • 4: Grundlegende Abbildungsmerkmale erfindungsgemäßer Aufbauten gemäß der 1 oder 2.
  • 5: Ein Ausführungsbeispiel für erfindungsgemäße Aufbauten mit nur einer Projektionsmaske.
  • 6: Ein Ausführungsbeispiel für erfindungsgemäße Aufbauten mit zwei Projektionsmasken.
  • 7: Ein Beispiel für die geometrischen Zusammenhänge bei einer erfindungsgemäß mit divergenten Strahlenbündeln L1, L2 eingebrachten Interferenz(tiefen)struktur.
  • 8: Beispiele für die Geometrie erfindungsgemäß mit divergenten Strahlenbündeln L1, L2 eingebrachter Interferenz(tiefen)strukturen.
  • In den nachfolgenden Figuren werden verschiedene konkrete Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Die Vorrichtungen (ohne Probe und Maske(n)) sind dabei jeweils ortsfest im kartesischen Welt-Koordinatensystem x, y, z angeordnet, wobei die y-Richtung die erste Raumrichtung ist, in der der Laserstrahl L fokussiert in das Probenvolumen 3 abgebildet wird. Die Bewegungen der Probe P und der Maske(n) 6 erfolgen jeweils in die erste Raumrichtung y oder entgegen derselben, also in die oder entgegen der Richtung, in der die Fokussierung erfolgt.
  • In den Ausführungsbeispielen ist die x-Richtung diejenige Richtung, in der der Laserstrahl in der Auftrennanordnung 4 oder in der Aufweit- und Auftrennanordnung 7 aufgeweitet wird. Die Probe P ist parallel zur xy-Ebene angeordnet.
  • Die 1 zeigt in drei Zeilen von oben nach unten die Anordnung der einzelnen Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung und die flächige Probe P in einer Ebene senkrecht zur ersten Raumrichtung y (erste Zeile) und in einer Ebene parallel zur ersten Raumrichtung y (zweite Zeile) und den Strahlquerschnitt bzw. die Strahlform des Laserstrahls an unterschiedlichen Positionen entlang der optischen Hauptstrahlachse (z-Richtung) in der dritten Zeile. Die optische Hauptachse z ist dabei senkrecht zur Oberfläche der Probe P ausgerichtet.
  • In der ersten Ausführungsform (1) wird die Laserstrahlung L eines gütegeschalteten, diodengepumpten Lasers 1 (5 kHz, Leistung 5 W, Pulsdauer 30 ns) zunächst mit einer quadratischen Blende 14 (Seitenlänge der Blendenöffnung: 5 mm) homogenisiert (Abschneiden der abfallenden Randflanken des im Wesentlichen gaußförmigen Strahlprofils) und auf ein im Strahlengang nach der Blende 14 angeordnetes Teleskop 10 als strahlquerschnittaufweitende Fokussieranordnung 2 (zu dieser gehört genauer gesagt auch die Blende 14) eingestrahlt. Das Teleskop 10 umfasst im Strahlengang L zunächst eine konkave Zerstreuungslinse 15 und dann eine konvexe Sammellinse 16. Durch Variation des Abstandes dieser Linsen 15, 16 entlang der Hauptstrahlrichtung z lässt sich das Verhältnis der Seitenlängen des quadratischen Strahls auf der Strahlausgangsseite des Teleskops 10 einerseits und auf der Strahleingangsseite des Teleskops 10 andererseits variabel einstellen, die Strahlausdehnung in den beiden Richtungen x und y senkrecht zur Einstrahlrichtung z somit variabel einstellen. Das Teleskop 10 bzw. die Brennweite der ausgangsseitigen Sammellinse 16 des Teleskops ist so ausgebildet, dass der aufgeweitete Strahl L strahlausgangsseitig des Teleskops durch dieses (bei Berücksichtigung der optischen Weglängen der beiden Teilstrahlen L1 und L2 über die nachfolgend beschriebenen weiteren optischen Elemente 11, 12, 13 im Strahlengang) sowohl in x-Richtung als auch in y-Richtung auf die zu bearbeitende Oberfläche der im Probenvolumen 3 angeordneten Probe P fokussiert wird. Die Probe P kann im Probenvolumen 3 jedoch auch außerhalb des Ortes der Fokussierung angeordnet sein.
  • Im Strahlengang hinter dem Teleskop 10 ist eine konvexe Zylinderlinse 11 mit ihrer fokussierenden Achse entlang der ersten Raumrichtung y, also so angeordnet, dass der bereits in die beiden Richtungen x und y fokussierte Laserstrahl L in die zweite Raumrichtung x erneut fokussiert wird (wobei durch dieses Ausrichten der Längsachse der Zylinderlinse 11 die Fokussierung in die erste Raumrichtung y beibehalten wird). Die Brennweite f11 der Zylinderlinse 11 ist dabei so gewählt, dass für beide Teilstrahlen bzw. Strahlenbündel (siehe nachfolgend L1 und L2) das Verhältnis der optischen Weglänge von der Zylinderlinse 11 zur zu bearbeitenden Probenoberfläche der Probe P einerseits und der Brennweite f11 andererseits deutlich größer als 2 ist, hier etwa 12 beträgt.
  • Etwa im 1,5-fachen Abstand der Brennweite f11 ist im Strahlengang hinter der Zylinderlinse ein halbdurchlässiger Spiegel 12 (Strahlteiler) angeordnet, mit dem der Strahlengang L des Lasers auf zwei Teilstrahlen L1 und L2 aufgeteilt wird. Die Zylinderlinse 11 bildet den Laserstrahl L somit so auf den halbdurchlässigen Spiegel 12 ab, dass der Fokuspunkt der Zylinderlinse in Strahlrichtung gesehen vor dem halbdurchlässigen Spiegel 12 liegt.
  • Der transmittierte Teilstrahlengang L1 des halbdurchlässigen Spiegels 12 wird an einem ersten Planspiegel 13a reflektiert, fällt auf einen zweiten Planspiegel 13b und wird von dort in das Probenvolumen 3, in dem die zu bearbeitende Probe P angeordnet ist, eingestrahlt. Der am halbdurchlässigen Spiegel 12 reflektierte Teilstrahlengang L2 fällt auf einen dritten Planspiegel 13c und wird von dort in das Probenvolumen 3 bzw. auf die zu bearbeitende Oberfläche der Probe P gelenkt. Der halbdurchlässige Spiegel 12 (Strahlteiler) sowie die drei Planspiegel 13a bis 13c sind dabei im Ortsraum x, y, z so positioniert und ausgerichtet, dass die beiden Teilstrahlen L1 und L2 unter einem Winkel φ > 0° (hier z. B. 30°) interferierend und durch die Maske 6 (siehe nachfolgend) auf die zu bearbeitende Oberfläche OP der Probe P eingestrahlt werden. In der Schnittebene zwischen dem Interferenzbereich 5 und der Probe P erfolgt somit eine Strukturierung der Probenoberfläche OP. Die beiden Teilstrahlengänge L1 und L2 sind hier – bezogen auf die jeweiligen Zentralstrahlen – vom Spiegel 12 bis zur Oberfläche OP der Probe P gleich lang (dies muss aber nicht der Fall sein).
  • Durch die erste Aufweitung mittels des Teleskops 10 in x- und y-Richtung sowie durch die weitere Aufweitung mittels der Zylinderlinse 11 in x-Richtung aufgrund der im Vergleich zur gesamten optischen Weglänge nach der Linse 11 sehr viel kleineren Brennweite f11 dieser Linse 11 erfolgt, bei Beibehaltung der Fokussierung des Laserstrahls L bzw. L1, L2 in y-Richtung (vgl. den Fokus am Auftreffpunkt von L1 und L2 auf die Oberfläche OP in der mittleren Zeile der Figur), eine Aufweitung in x-Richtung auf etwa 10 cm. Es ergibt sich somit ein großer Interferenzbereich 5 im Probenvolumen 3, so dass in x-Richtung gesehen ein vergleichsweise großer Abschnitt der Probe P auf einmal bearbeitet werden kann. Ein Weitertransport der Probe P in y-Richtung (hier nicht gezeigt) ermöglicht dann die flächige Bearbeitung der Probe (vgl. auch 3).
  • Die hier als Aufweit- und Auftrennanordnung 7 ausgebildete Auftrennanordnung 4 umfasst somit die Zylinderlinse 11, den halbdurchlässigen Spiegel 12 sowie die Reflexionselemente 13a bis 13c.
  • In einer Variante der Ausführungsform aus 1 (nicht gezeigt) ist der Aufbau zu dem in 1 gezeigten Aufbau identisch mit der Ausnahme, dass das Verhältnis der Brennweite f11 der Zylinderlinse zur optischen Weglänge von der Zylinderlinse 11 zum halbdurchlässigen Spiegel 12 größer als 1 ist. In diesem Fall erfolgt die letztendlich zur weiteren Aufweitung führende Fokussierung der Laserstrahlung in die zweite Raumrichtung x also dergestalt, dass der Fokus der Zylinderlinse 11 im Strahlengang hinter dem halbdurchlässigen Spiegel 12 liegt. Da jedoch auch hier die optische Weglänge zwischen der Zylinderlinse 11 und der zu bearbeitenden Probenoberfläche um beispielsweise den Faktor 5 oder 10, also um deutlich mehr als den Faktor 2, größer ist als die Brennweite f11, wird auch hier durch die Zylinderlinse 11 nach erfolgter Fokussierung durch die erneute Defokussierung eine starke Aufweitung der Laserstrahlung in die zweite Raumrichtung x erzielt. (Sofern die Weglänge in den beiden Teilstrahlengängen L1 und L2 nicht identisch ist, ist als optische Weglänge zwischen Zylinderlinse 11 und Probenoberfläche OP – wie auch in allen anderen Ausführungsformen – die mittlere Weglänge (L1 + L2)/2 gemeint.)
  • In einer Variante der Ausführungsform aus 1 (nicht gezeigt) ist der Aufbau zu dem in 1 gezeigten Aufbau identisch mit der Ausnahme, dass die Zylinderlinse nicht fokussierend sondern defokussierend in eine Raumrichtung parallel zur x-Richtung wirkt, also in einer Raumrichtung konkav ist.
  • In einer weiteren Variante (nicht gezeigt) kann auch jeweils eine konkave Zylinderlinsen nach dem halbdurchlässigen Spiegel 12 jeweils im Strahlengang L1 und L2 angeordnet sein, die defokussierend in eine Raumrichtung parallel zur x-Richtung wirkt.
  • In einer weiteren Ausführungsform Ausführungsform gemäß der Erfindung (nicht gezeigt) ist letztere grundsätzlich wie die in 1 gezeigte Ausführungsform ausgebildet ist, so dass hier nur die Unterschiede beschrieben werden: Es entfällt jedoch die quadratische Blende 14, so dass der Laserstrahl L des Lasers 1 ohne vorher beschnitten zu werden auf das Teleskop 10 abgebildet wird. Auch hier ist der Strahldurchmesser mit Hilfe des Teleskops (Variation des Linsenabstands im Teleskop 10) einstellbar. Der Vorteil dieser Vorrichtung ist die Vermeidung von Intensitätsverlusten durch die Beschneidung des Strahls durch die Blende 14. Demgegenüber hat die in 1 gezeigte Anordnung den Vorteil, dass die Intensität über den gesamten Strahlquerschnitt nach der Blende praktisch konstant ist, so dass sich nach der optischen Abbildung 10, 11, 12 und 13a bis 13c über die gesamte Ausdehnung des Interferenzbereichs 5 im Probenvolumen in x-Richtung eine praktisch konstante Intensität ergibt. Sämtliche Bereiche der Probe P, die durch die Interferenz strukturiert werden, werden somit auf identische Art und Weise strukturiert (so wird beispielsweise eine geringere Eindringtiefe der Strukturen zum Rand des Interferenzbereichs 5 hin, im Vergleich zur Mitte desselben, vermieden).
  • In den vorbeschriebenen (in 1 gezeigten oder auch nicht gezeigten) Beispielvarianten der Erfindung ist strahlenausgangsseitig der Reflexionselemente 13 und zwischen letzteren und der Probe P bzw. dem Probenvolumen 3 im Interferenzbereich 5 mit ihrer Hauptebene parallel zur Hauptebene der Probe P bzw. zur Probenoberfläche OP eine Projektionsmaske 6 angeordnet. Die Hauptebene der Projektionsmaske 6 liegt somit parallel zur xy-Ebene, d. h. die Maske 6 ist senkrecht zur Hauptstrahlrichtung z angeordnet. Die Projektionsmaske 6 ist dabei im gezeigten Fall auf den Zentralstrahl der Laserstrahlung L vor seiner Auftrennung bzw. auf die beiden Strahlenbündel L1 und L2 zentriert (dies muss jedoch nicht der Fall sein). Wie 1, erste Zeile, skizziert, ist die Projektionsmaske 6 aus einem laserstrahlundurchlässigen Material hergestellt (z. B. einem Metall oder Keramikkörper) und mit Ausnehmungen zum Ausbilden einer mittels der interferierenden Laserstrahlenbündel L1 und L2 auf die Probenoberfläche OP abzubildenden geometrischen Struktur versehen (siehe hierzu auch das Beispiel in 6). Die Ausnehmung sind als aus dem Maskenkörper vollständig herausgenommene Durchbrechungen ausgebildet, so dass in der xy-Ebene gesehen die Laserstrahlung in den Bereichen der Ausnehmungen vollständig, also ungeschwächt, durch die Projektionsmaske 6 hindurch transmittiert wird und in den nicht aus dem Maskenkörper herausgenommenen Bereichen (die die tragende Struktur der Maske 6 bilden) vollständig von der Maske 6 absorbiert wird.
  • Wie 3 mittlere Zeile zeigt, ist die Maske 6 unmittelbar vor der zu strukturierenden Oberfläche OP der Probe P in einem möglichst geringen Abstand d3 (von OP) in z-Richtung von hier beispielsweise 1 bis 2 mm angeordnet.
  • Der Winkel φ bezieht sich hier (wie auch in den anderen Ausführungsbeispielen), auf die Hauptstrahlachse im jeweiligen Teilstrahlengang L1, L2.
  • Die Maske 6 wird vorteilhafterweise so nahe an der Probe P wie möglich positioniert, um Beugungseffekte (und demgemäß Defekte auf der auf die Probenoberfläche OP der Probe P aufzubringende Interferenzstruktur – die nachfolgend auch als Bild oder Hologramm bezeichnet wird) zu vermeiden. Die Maske 6 kann auch direkt auf der Probe bzw. dem Substrat P aufgebracht (z. B. aufbeschichtet) werden (z. B. mittels PVD oder CVD). In diesem Falle werden dann die Maske 6 und die Probe P zwangsweise mit derselben Geschwindigkeit v (siehe auch nachfolgende Beispiele) bewegt. Auch die Dicke bzw. die Ausdehnung der Maske 6 in z-Richtung sollte so gering wie möglich sein, um unerwünschte Beugungseffekte zu vermeiden (z. B. Maskendicke zwischen 0.1 und 2 mm).
  • Der Winkel θ bezeichnet den Divergenzwinkel der beiden Teilstrahlen L1 und L2, der hier etwa 5 Grad beträgt. Siehe hierzu auch die nachfolgenden 4 und 5. Der Winkel θ wird ausgehend vom zentralen Strahl des jeweiligen Strahlenbündels L1 bzw. L2 gemessen.
  • Hier, wie auch bei den anderen Ausführungsbeispielen, sind für die Ausdehnung der Aufweitung in der zweiten Raumrichtung bzw. für das Verhältnis der Ausdehnungen des Laserstrahls in der zweiten Raumrichtung und in der ersten (fokussierten) Raumrichtung der Abstand der Linsen im Teleskop 10 (sofern vorhanden), die Brennweite der Zylinderlinse(n) und die optischen Weglängen in den beiden Teilstrahlen L1 und L2 entscheidend. Durch geeignete Variation der entsprechenden Parameter lässt sich die gewünschte Aufweitung in der zweiten Raumrichtung (samt dem Winkel φ auf einfache Art und Weise einstellen.
  • 2 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung, die ortsfest in dem Weltkoordinatensystem (kartesisches Koordinatensystem (x, y, z)) angeordnet ist. 2 links zeigt eine Aufsicht entgegen der Richtung der y-Achse (erste Raumrichtung), 2 rechts zeigt eine Seitenansicht entgegen der x-Achse (entgegen der zweiten Raumrichtung). Sofern nachfolgend nichts anderes gesagt ist, sind in den Ausführungsbeispielen sämtliche der aufgeführten optischen Elemente im Strahlengang auf der optischen Achse zentriert angeordnet (dies muss aber nicht der Fall sein). Als Laser 1 wird ein Faser-Lasersystem mit einer Pulsdauer im Bereich zwischen 1 Femtosekunde und 1000 Mikrosekunden, mit einer Wellenlänge im Bereich zwischen 150 nm und 13000 nm und mit einer Pulswiederholrate im Bereich zwischen 1 Hz und 200 MHz eingesetzt. Bevorzugt handelt es sich hierbei um ein Faserlaser-System mit 20 ns Pulsdauer, eine Wellenlänge von 1064 nm, und einem Wiederholrate von 5 KHz.
  • Im Strahlengang L des Lasers 1 ist zunächst ein Kollimator 20 zur Erzeugung eines parallelen Laserstrahlenbündels mit einem Durchmesser von 7 mm (doppelte Halbwertsbreite) angeordnet. Im Strahlengang L nach dem Kollimator folgt ein – in Strahlrichtung gesehen – zunächst eine Konkavlinse 21 (z. B. mit einer Brennweite von –150 mm) und anschließend eine Konvexlinse 22 (z. B. mit einer Brennweite von 200 mm) umfassender Strahlaufweiter 21, 22, mit dem die Strahlbreite in beide Raumrichtungen aufgeweitet wird. Nach dem Strahlaufweiter 21, 22 beträgt der mittlere Strahldurchmesser 14 mm (des nach wie vor parallelen Strahlenbündels L).
  • Im Strahlengang zwischen Kollimator 20 und Strahlaufweiter 21, 22 kann auch (hier nicht gezeigt) eine quadratische Lochblende angeordnet sein, mit der der nach dem Kollimator 20 runde Strahlquerschnitt in einen quadratischen Strahlquerschnitt umgesetzt wird. Das parallele verbreiterte Strahlbündel L der Laserstrahlung wird nach dem Strahlaufweiter 21, 22 auf eine Zylinderlinse 23, deren Zylinderachse in x-Richtung angeordnet ist, gerichtet. Die optischen Elemente 20, 21, 22 und 23 bilden die als strahlungsquerschnittsaufweitende Fokussieranordnung 10 ausgebildete Fokussieranordnung 2.
  • Die Brennweite der Zylinderlinse 23 ist so gewählt, dass sie mit dem Abstand der Zylinderlinse von dem Probenvolumen 3 bzw. von der Probe P (entlang der optischen Achse bzw. der z-Achse des Aufbaus gesehen) übereinstimmt. Die Laserstrahlung L wird somit, in y-Richtung gesehen, genau auf die zu bearbeitende Oberfläche OP der Probe P fokussiert.
  • Im Strahlengang nach der Anordnung 2, 10, also deren Zylinderlinse 23 ist ein Biprisma 8 (das hier die nicht strahlquerschnittserweiternde Auftrennanordnung 4 ausbildet) so angeordnet, dass die seinem stumpfen Winkel gegenüberliegende Oberfläche senkrecht zur optischen Achse des Aufbaus steht und dem Element 23 zugewandt ist. Der stumpfe Winkel beträgt hier 170°. Die beiden den stumpfen Winkel aufspannenden Flächen stehen senkrecht auf der x-z-Ebene. Das Biprisma 8 ist, durch geeignete Wahl des stumpfen Winkels, so ausgebildet und angeordnet, dass das einfallende Laserstrahlenbündel L durch das Biprisma in zwei Strahlenbündel L1 und L2 aufgeteilt wird, die – in Richtung der zweiten Raumrichtung x gesehen – unter dem Winkel φ überlagert werden. Im Überlappungsbereich der beiden Strahlenbündel L1, L2 tritt somit Interferenz der Laserstrahlung L auf (dieser hier schraffiert gezeichnete Überlagerungsbereich wird daher nachfolgend auch als Interferenzbereich 5 bezeichnet).
  • Innerhalb des Interferenzbereichs 5 ist eine ebene Probe P (hier eine dünne Metallplatte) senkrecht zur optischen Achse der gezeigten Vorrichtung innerhalb des Probenvolumens 3 platziert. Im gezeigten Fall kann somit der Bereich, in dem Interferenz der beiden Teilstrahlenbündel L1 und L2 auftritt (Interferenzbereich 5), als Teil des Probenvolumens 3, in dem die Probe P angeordnet ist, aufgefasst werden.
  • Durch geeignete Wahl der Laserparameter und durch Platzieren der Probe P im Brennweitenabstand der Zylinderlinse 23 kann somit in den Intensitätsmaxima der Interferenz eine lokale Energiedichte an der Probenoberfläche OP erzeugt werden, die ausreicht, Material P lokal zu verdampfen und somit, entsprechend dem Intensitätsmuster, eine Tiefenstruktur in die Plattenoberfläche P einzubringen.
  • Aus dem Brechungsgesetz folgt n8 × sin((180 – γ)/2) = nLuft × sin(φ) mit nLuft = 1 (Brechungsindex von Luft), n8 = Brechungsindex des verwendeten Glases des Biprismas 8 (hier: n = 1,45 für ein Quarzglas-Biprisma) und φ (hier: 7,2°) und γ (stumpfer Winkel, hier 170°) den vorbeschriebenen Winkeln. Für die Periode a (Periode 1, vgl. 3) der in die Probenoberfläche P eingebrannten Interferenzstrukturen ergibt sich im vorliegenden Fall gemäß a = λ / 2 × sin(φ/2) ein Wert von 13,5 μm (Bei einer Wellenlänge von 1064 nm). Die sich aufgrund der Fokussierung mit dem Element 23 ergebende Ausdehnung der Interferenzstruktur in Richtung der ersten Raumrichtung γ beträgt hier 50 μm, die durch die mittlere Strahlbreite b (Breite nach der Strahlaufweitung 21, 22) in x-Richtung und den stumpfen Winkel γ des Biprismas 8 bedingte Ausdehnung der Interferenzstruktur in Richtung der zweiten Raumrichtung x beträgt hier 7 mm. Die Parameter b, γ, φ und Brennwerte der Zylinderlinse 23 sowie die Abstände der im Strahlengang verwendeten optischen Elemente sind so eingestellt, dass genau im Fokus der Linse 23 die maximale Ausdehnung des Interferenzbereiches 5 in x-Richtung auftritt.
  • Durch entsprechende Variation der Brennweite der Zylinderlinse 23, des Winkels γ und/oder der Strahlbreite b lässt sich die Ausdehnung der die Probenoberfläche OP strukturierenden Interferenzstruktur in y-Richtung ohne weiteres im Bereich einiger Mikrometer bis einiger Millimeter und in x-Richtung ohne weiteres im Bereich einiger Millimeter bis einiger Zentimeter variieren. (Je höher die Strahlbreite b ist, desto mehr einzelne Interferenzmaxima weist die Interferenzstruktur bei gleicher Periode a auf: Mit zunehmender Breite b steigt somit die Ausdehnung der Interferenzstruktur in x-Richtung.)
  • Im Beispiel der 2 ist desweiteren eine Bewegungseinheit 9 vorgesehen, die im gezeigten Ausführungsbeispiel als x-y-Verschiebetisch (auf dem die Probe P fixiert ist und dessen Tischfläche parallel zur x-y-Ebene angeordnet ist) ausgebildet ist. Dieser Tisch ist im Probenvolumen 3 sowie im Interferenzbereich 5 angeordnet. Alternativ dazu lässt sich selbstverständlich auch z. B. ein Drehtisch, auf dem die Probe P fixiert ist und dessen Rotationsachse in z-Richtung angeordnet ist (also parallel zur optischen Achse der gezeigten Vorrichtung), verwenden. Durch entsprechende Bewegung der Probe P im Probenraum 3 (durch Bewegung des Tisches 9) zwischen den einzelnen aufeinanderfolgenden Laserpulsen lassen sich – in Abhängigkeit von der konkreten Wahl der Vorschub- oder Rotationsgeschwindigkeit des Tisches, der Pulsdauer eines Laserpulses und der Pulswiederholrate der Laserpulse – unterschiedlichste ein- oder zweidimensionale Interferenz- bzw. Hologrammstrukturen in die Oberfläche OP der Probe P einbringen. Wesentlich ist dabei stets, dass, bedingt durch die Fokussierung 23 in y-Richtung, die Energiedichte in den Maxima des Interferenzmusters 5 ausreichend hoch ist, um das Material der Probe P lokal umzuschmelzen bzw. teilweise zu verdampfen.
  • Alternativ zur in 2 gezeigten Anordnung ist es auch möglich, das Fokussierelement 23 – in Strahlrichtung L gesehen – nach dem Biprisma 8 anzuordnen. Es erfolgt dann zunächst das Zerlegen des aufgeweiteten Strahlenbündels L in die beiden Teilstrahlenbündel L1 und L2, bevor eine Fokussierung dieser beiden Strahlenbündel L1, L2 in Richtung der ersten Raumrichtung durchgeführt wird.
  • Durch geeignete Wahl des Abstandes des Faserendes des Lasers 1 vom Fokussierelement 23 (oder dem ersten Prisma 8) und durch Einsatz einer geeignet ausgebildeten Kollimatorlinse ist es auch möglich, eine Strahlaufweitung ohne Verwendung des gezeigten Strahlaufweiters 21, 22 zu erreichen.
  • Wie 2 zeigt, ist zwischen dem Biprisma 8 einerseits und der Probe P andererseits parallel zur Hauptebene (xy-Ebene) der Probe P bzw. deren Oberfläche OP eine Projektionsmaske 6 angeordnet. Diese (in Form einer flachen, dünnen Scheibe) ausgebildete Maske 6 liegt mit ihrer Hauptebene parallel zur Oberfläche OP, also ebenfalls in der bzw. parallel zur xy-Ebene. Auch hier ist die Position der Maske 6 nahe an der Probe P, um Beugungseffekte (und daraus folgende Herstellungsfehler in der in die Oberfläche OP eingebrachten Interferenzstruktur bzw. im Hologramm) zu vermeiden. Der Abstand d3 in z-Richtung zwischen der Maske 6 und der Probenoberfläche OP beträgt hier zwischen 1 und 2 mm. Die Maske 6 kann jedoch auch direkt auf die Probe P aufgelegt und an dieser fixiert werden (auch eine Aufbeschichtung der Maske 6 auf die Probenoberfläche OP mit PVD- oder CVD-Verfahren ist möglich – in diesem Fall gilt dann d3 = 0).
  • 3 zeigt ein Beispiel für erfindungsgemäß mit den Vorrichtungen aus 1 oder 2 mittels eines gepulsten Lasers auf die zu bearbeitende Oberfläche OP aufbringbare Hologramme bzw. Interferenzstrukturen. Gemäß der in 3 gezeigten Formel hängt die Periode 1 (also die Periode in der zweiten Raumrichtung x, die auch mit a bezeichnet ist), also der Abstand benachbarter Linien der Interferenzstruktur, lediglich von der Wellenlänge λ des Laserlichts L sowie vom Interferenzwinkel φ zwischen den beiden auf die Probenoberfläche OP eingestrahlten Teilstrahlen bzw. Strahlenbündeln L1 und L2 ab. Erfindungsgemäß lassen sich Perioden a im Nanometerbereich bis im Bereich einiger hundert Mikrometer erzeugen und Fokusausdehnungen in die erste Raumrichtung y im Bereich zwischen einem Mikrometer und mehreren Millimetern (vergleiche „Periode 2” in 3). Bearbeitungsausdehnungen in die zweite Raumrichtung x von einem Millimeter oder wenigen Millimetern bis zu 40 cm oder mehr (ggf. bis zu 100 cm) sind möglich, vergleiche „Abstand d5” in 3.
  • Durch geeignete Wahl des Vorschubs bzw. der Bewegungsgeschwindigkeit(en) der Probe P und/oder der Maske(n) 6 und eine daran angepasste Pulsfrequenz der einzelnen Laserpulse lassen sich nahezu beliebige punkt- oder linienförmige Interferenzstrukturen bzw. Hologrammstrukturen erzeugen. In Kombination mit der geometrischen Struktur der Maske(n) 6 bzw. der Form und der Position deren Ausnehmungen (vergleiche auch 6) lassen sich aus den in 3 gezeigten Interferenzstrukturen Bildstrukturen nahezu beliebiger Form auf OP erzeugen. Somit lassen sich nahezu beliebig makroskopische Formgebungen z. B. in Form von Buchstaben oder Bildstrukturen (Symbole, Schriftzüge oder dergleichen) in bzw. auf der Oberfläche OP erzeugen.
  • Wie 3 zeigt, können somit ganzflächig farbige Interferenzstrukturen bzw. Hologramme auf polierten Metalloberflächen OP durch lokales Umschmelzen (teilweise Verdampfen) der Oberfläche OP eingebracht werden. Werden wie in 1 gezeigt divergente θ Strahlenbündel L1 und L2 verwendet, so ändert sich das Interferenzmuster über den Abstand d5 (die Perioden 1 und 2 bleiben jedoch gleich, vergleiche hierzu auch die sinusförmige Struktur in der untersten Zeile der Figur).
  • 4a zeigt, dass eine Maske 6 mit einer Maskenöffnung bzw. Durchbrechung auch asymmetrisch zur Strahlachse des Laserstrahls L (bzw. eines der Strahlenbündel oder beider Strahlenbündel L1, L2) positioniert werden kann. Dabei ist d1 die Ausdehnung der Maskenöffnung in der xy-Ebene, d2 die Projektion der Maskenöffnung auf die Oberfläche OP durch die Laserstrahlung (im Abstand d3 von der Maske 6), d3 der Abstand zwischen Maske 6 und Probenoberfläche OP, d4 der Weg im Strahlengang von demjenigen gedachten Punkt im Raum, von dem die divergenten Strahlenbündel L1 bzw. L2 ausgehen, zur Position der Maske 6 (entlang des Hauptstrahls gesehen) und d5 die dem Divergenzwinkel θ entsprechende Ausdehnung des Laserstrahlbündels auf Höhe der Oberfläche OP in der xy-Ebene. Der Winkel α ist derjenige Winkel, der sich entsprechend der Projektion des Randes der Ausnehmung in der Maske 6 auf die Oberfläche OP ergibt.
  • 4b zeigt einen entsprechenden Fall, bei dem die Ausnehmung bzw. die Maskenöffnung symmetrisch zur Hauptstrahlachse angeordnet ist.
  • Wie die 4 zeigt, gibt es keine Abbildungsfehler, wenn die Maskenöffnung verschoben zur Hauptstrahlachse liegt. Da jedoch die Laserstrahlen L1, L2 divergent θ sind, wird die Maske 6 nicht 1:1 abgebildet. Die Abbildungsgröße d2 der Maske 6 ist eine Funktion des Divergenzwinkels θ und der Abstände d3, d4.
  • 5 zeigt ein Beispiel der Verwendung genau einer Maske im Strahlengang der beiden Teilstrahlen L1 und L2 der in 1 gezeigten Vorrichtung (eine entsprechende Positionierung genau einer Maske 6 in der in 2 gezeigten Vorrichtung ist jedoch ebenso möglich). Gleiche Bezugszeichen bzw. Abbildungsgrößen bezeichnen identische Merkmale wie in den vorhergehend beschriebenen Figuren. d6 ist der Abstand senkrecht zur Hauptstrahlrichtung z (also in der xy-Ebene) der beiden fiktiven Divergenzpunkte (Punkte im Raum, von denen die divergenten Strahlenbündel L1, L2 ausgehen) der beiden Strahlenbündel L1, L2. 5 skizziert die Abschattung auf der Probenoberfläche OP, also die Projektion der Ränder einer Ausnehmung in einer Maske 6 auf diese Oberfläche OP in Abhängigkeit des Abstandes d3 zwischen Maske 6 und Oberfläche OP sowie des Abstandes d4 der Divergenzpunkte von der Maske 6. Betrachtet man die Maskenebene xy als Interferenzebene (die gezeigte Ausnehmungsausdehnung d1 in der Maske 6 sei hier in x-Richtung angenommen), so gilt für den Interferenzwinkel φ die in 5 dargestellte Beziehung. Dieser Interferenzwinkel φ(x) ist somit abhängig von der x-Position der Projektion des Schnittpunktes der lokalen Teilstrahlen in den beiden Strahlenbündeln L1, L2 auf die Probenoberfläche OP. Der lokale Wert φ(x) dieses Interferenzwinkels entlang der x-Richtung bestimmt damit die lokale Verkippung V der ins Probensubstrat P eingebrachten Interferenz-Tiefenstruktur (Tiefe in z-Richtung gesehen), also den lokalen Verkippungswinkel Vφ der Interferenz-Tiefenstruktur relativ zur Senkrechten Sxy auf die Strukturierungsebene (xy-Ebene). Da die Probennormale(-z-Achse) nur bei y = 0 symmetrisch zu den Laserstrahlenbündeln L1, L2 ist, gilt für die Interferenzperiode die in 5 unterste Zeile dargestellte Beziehung.
  • Wie 6 (6a: Aufsicht auf die xz-Ebene, 6b: Aufsicht auf die xy-Ebene) zeigt, können im Rahmen der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung (hier am Beispiel der 1 lediglich ausschnittsweise gezeigt) auch mehrere Masken 6a, 6b verwendet werden. Im gezeigten Fall ist – beabstandet von der Oberfläche OP und zwischen der Auftrennanordnung 4 (hier nicht gezeigt) und der Probe P in jedem der beiden Strahlenbündel L1, L2 jeweils genau eine Maske 6a, 6b positioniert. Die beiden Masken 6a, 6b sind dabei jeweils orthogonal zur und zentriert auf der Zentralstrahlachse des jeweiligen Strahlenbündels L1, L2 (sowie im Wesentlichen parallel zur Oberfläche OP) positioniert.
  • Wie 6b zeigt, können die Probe P und die beiden Masken 6a, 6b zusammen mit ein und derselben Geschwindigkeit v1 = v2 (siehe Fall 1 in 6b) in y-Richtung verfahren werden. Die Laserstrahlung L ist bzw. die beiden Strahlenbündel L1, L2 sind im gezeigten Fall ortsfest (durch ortsfeste Positionierung des Lasers 1, der Fokussieranordnung 2 und der Auftrennanordnung 4) im Weltkoordinatensystem x, y, z positioniert (das Laserlichtfeld steht somit ortsunveränderlich im Raum). Die Bewegung der Probe P und der Masken 6a, 6b kann mit Hilfe der vorbeschriebenen Bewegungseinheit 9 (hier nicht gezeigt) realisiert werden.
  • Wie die Fälle 2. bis 4. in 6b skizzieren, können die beiden Masken 6a, 6b einerseits (mit ihrer hier übereinstimmenden Geschwindigkeit v1) und die Probe P andererseits (mit ihrer Geschwindigkeit v2; v1 und v2 sind jeweils in y-Richtung gerichtet) auch mit unterschiedlichen Verfahrgeschwindigkeiten verfahren werden. Je nach Relation der beiden Verfahrgeschwindigkeiten v1 und v2 lassen sich somit unterschiedliche Geometrien der Maskenabbildung auf der Probenoberfläche OP (durch die je nach Geschwindigkeitsverhältnis variierende Verzerrung der geometrischen Struktur der Masken 6a, 6b entlang der y-Richtung) erzeugen.
  • Beim in 6 gezeigten Fall kann dies ermöglicht eine einfachere Justierung und Einrichtung der Vorrichtung – eine der beiden Maske (z. B. die Maske 6b) auch weggelassen werden, so dass sich dann lediglich im Strahlengang L1 eine einzige Maske 6a befindet. Auch hier lässt sich durch die Geschwindigkeit v1 der Maske relativ zur Geschwindigkeit v2 der Probe (gemessen jeweils in y-Richtung) die Abbildungsgeometrie der auf der Oberfläche OP erzeugten Hologrammstruktur nahezu beliebig steuern. In diesem Ausführungsbeispiel bestrahlt ein Laserstrahlenbündel die Probe vollflächig (also nicht abgeschattet), während das andere Strahlenbündel lokal ausgeblendet ist. Zur Interferenz kommt es nur an Positionen, an denen beide Laserstrahlen nicht ausgeblendet sind.
  • Eine vereinfachte Justierung ergibt sich auch dadurch, dass statt der beiden Masken 6a, 6b in einem vergleichsweise großen Abstand in z-Richtung vor der Oberfläche OP lediglich eine Maske im gemeinsamen Interferenzbereich 5 nahe der Probenoberfläche OP (vergleiche hierzu auch 1) eingesetzt wird. Die einzelne Maske 6 ist dann parallel vor dem Substrat P angeordnet. Auch in diesem Fall lassen sich durch die Geschwindigkeit der Maske einerseits und die Geschwindigkeit der Probe andererseits (beide in y-Richtung) die Abbildungsgeometrien steuern.
  • In allen vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen oder Varianten kann die Maske beispielsweise aus einem Metallmaterial, aus einem Keramikmaterial oder aus einem Polymermaterial bestehen. Zur Ausbildung der Abbildungsstruktur in der Maske können entsprechende Teil aus diesem Grundmaterial herausgelöst sein (Durchbrechungsstrukturen in der Maskenebene bzw. der xy-Ebene). Die Maske kann auch durch Metall, Keramik oder Polymer (z. B. in Schichtform) auf einem transparenten Träger (transparent für die Laserwellenlänge, zum Beispiel Quarzglas) hergestellt werden. Entsprechende Schichtmaterialien können auch direkt auf der Probe aufgebracht werden, um die Maske auszubilden. Die Maskenform (bzw. die herausgelösten Abbildungsstrukturen) können nahezu beliebig sein, Symbole, Schriftzüge oder auch Barcodes können hergestellt werden.
  • Durch Variationen und Unterbrechungen der Linien (mit dem Abstand bzw. der Ausdehnung d5, vgl. 3 und 4), lassen sich nahezu beliebige makroskopische Formen, beispielsweise Buchstaben, auf der Oberfläche OP durch die Interferenzstruktur vermittels der Bewegung des Laserstrahls L/L1/L2 in y-Richtung relativ zur Maske 6 und zur Probe P oder durch Bewegung der Probe P und der Maske 6 relativ zum Laserstrahl L/L1/L2 erzeugen.
  • Durch Variation der Perioden 1 und 2 und/oder der Orientierung (Verkippung) der periodischen Strukturen auf der Oberfläche OP lassen sich (Betrachtung der Oberfläche OP unter unterschiedlichen Betrachtungs- und/oder Beleuchtungswinkeln) die Interferenzstrukturen so einbringen, dass je nach Betrachtungs- und/oder Beleuchtungswinkel ein unterschiedlicher Farbeindruck des eingebrachten Hologramms (Interferenzstruktur) entsteht. Dabei ist es möglich, dass kein Kontrastunterschied zum polierten Metall vorliegt.
  • Ein Farbeindruck entsteht in der Regel, wenn der Winkel zwischen Blickrichtung und Probennormaler gleich dem Winkel zwischen einfallendem Licht und der Probennormalen ist. Hierbei sollte die periodische Struktur (Periode 1 und/oder 2) orthogonal zur Ebene, die durch die Blickrichtung (Beobachter) und die Einstrahlrichtung des Lichtes aufgespannt wird, sein.
  • Erfindungsgemäß lassen sich beispielsweise Interferenzstrukturen bzw. Hologramme in Form von Authentifizierungsmerkmalen auf Gegenständen (Beispiel: Metallschale eines Handys, Klinge eines Messers oder auch Zifferblatt einer Uhr) einbringen.
  • Bei Betrachtung der Oberfläche OP unter diffusem Licht lassen sich nahezu beliebige gewünschte Helligkeits- und/oder Reflexionsunterschiede erzeugen.
  • Bei gerichtetem Licht lassen sich farbige Oberflächeneindrücke (auch durch Variation bzw. durch geeignete Wahl der Perioden 1 und 2 erzeugen). Entsprechend der gewählten Perioden 1 und 2 und der Orientierungen der Linien im Raum bzw. in der xy-Ebene lassen sich Oberflächenbereiche OP mit unterschiedlichen Farbeindrücken erzeugen.
  • Erfindungsgemäß sind nahezu alle Materialien strukturierbar, insbesondere Metalle (beispielsweise Edelstahl) oder auch Oxide.
  • Die eingesetzten Masken 6, 6a, 6b können dabei unterschiedliche Strukturabstände der eingebrachten Strukturen aufweisen.
  • Wie die beiden 7 und 8 zeigen, ist die Periode (gemeint ist hier die Periode 1, also die in 3 gezeigte Größe a) der in das Probensubstrat P eingebrachten Interferenzstruktur in Richtung der zweiten Raumrichtung x gesehen konstant oder zumindest nahezu konstant. In Richtung der zweiten Raumrichtung x gesehen, weist die Interferenzstruktur jedoch zu den Rändern hin (also nach außen gesehen), eine zunehmende Verkippung V auf. Der Verkippungswinkel Vφ ist dabei der Winkel zwischen der Normalen Sxy auf die Probenoberfläche OP bzw. auf die xy-Ebene einerseits und der lokalen Längsrichtung der Interferenzmusterform andererseits. Wie 7 (untere Zeile) zeigt, beträgt am Ort x der Projektion (in Richtung Sxy bzw. in z-Richtung gesehen) des Schnittpunktes der beiden Zentralstrahlen der beiden Strahlenbündel L1 und L2 (vergleiche auch 1) auf die Probenoberfläche OP, also an demjenigen Ort x, an dem die Winkelhalbierende zwischen zwei Teilstrahlen aus den beiden Strahlenbündeln L1 und L2 genau parallel zur senkrechten Sxy auf die Probenoberfläche OP ist, der Verkippungswinkel Vφ = 0°. Es liegt somit keine Verkippung V relativ zur Normalen Sxy vor (V = 0 in 8). Mit zunehmendem Abstand in x-Richtung beidseits von diesem Punkt auf der Oberfläche OP nimmt der Verkippungswinkel Vφ sukzessive zu, demgemäß ergibt sich eine wachsende Verkippung (V > 0).
  • Es gilt (vergleiche hierzu auch die geometrischen Zusammenhänge in 5): Vφ = β(x).
  • Wie die drei Zeilen in 8 (sowie die drei rechten Spalten in 7) zeigen, können erfindungsgemäß unterschiedliche Probenoberflächen bzw. Probensubstrate auf unterschiedliche Art und Weise bearbeitet werden.
  • Im Fall 1 (8 erste Zeile) wurde beispielsweise eine Polymerschicht z. B. Polyimid (es könnte sich alternativ auch um eine Oxidschicht handeln) mit einem Laser der Wellenlänge 355 nm mittels eines wie in Anspruch 1 beschriebene Interferenzaufbaus strukturiert.
  • Im Fall 2 (8 zweite Zeile) wurde beispielsweise ein Photoresist z. B. SU-8 (hierbei handelt es sich um einen negativen Photoresist) mit einem Laser der Wellenlänge 355 nm mittels eines wie in Anspruch 1 beschriebene Interferenzaufbaus belichtet. Nachfolgend wurde der Resist entwickelt, so dass unbelichtete Schichtanteile (an den Interferenzminima) ausgewaschen wurden.
  • Im Fall 3 (8 dritte Zeile) wurde beispielsweise ein Photoresist z. B. AZ-1505 (hierbei handelt es sich um einen positiven Photoresist) mit einem Laser der Wellenlänge 355 nm mittels eines wie in Anspruch 1 beschriebene Interferenzaufbaus belichtet. Nachfolgend wurde der Resist entwickelt, so dass belichtete Schichtanteile (an den Interferenzmaxima) ausgewaschen wurden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • R. Sidharthan et al. „Periodic Patterning Using Multi-Facet Prism-Based Laser Interference Lithography”, Laser Physics 19, 2009, S. 505 bis 510 [0002]
    • N. Rizvi et al. „Production of Submicrometer Period Bragg Gratings in Optical Fibers Using Wavefront Division With a Bi-Prism and an Excemer Laser Source”, Appl. Phys. Lett. 67 (6), 7, 739 [0002]
    • T. Kondo et al. „Femtosecond laser interference technique with diffractive beam splitter for fabrication of three-dimensional photonic crystals”, Applied Physics Letters 79 (2001), 725–727 [0003]

Claims (16)

  1. Vorrichtung zur Interferenzstrukturierung einer bevorzugt flächigen Probe (P) mit mindestens einem Laser (1), einer im Strahlengang des mindestens einen Lasers (1) positionierten Fokussieranordnung (2), mit der die Laserstrahlung (L) in einer ersten Raumrichtung (y) fokussiert in ein Probenvolumen (3), in dem die Probe (P) positionierbar ist oder positioniert ist, abbildbar ist, einer im Strahlengang des mindestens einen Lasers (1) angeordneten Auftrennanordnung (4), mit der die Laserstrahlung (L) in einer zweiten, zur ersten Raumrichtung (y) nicht parallelen, bevorzugt zur ersten Raumrichtung (y) orthogonalen Raumrichtung (x) mit mindestens zwei Strahlenbündeln (L1, L2) so auf das Probenvolumen (3) richtbar ist, dass die beiden Strahlenbündel (L1, L2) innerhalb des Probenvolumens (3) in einem Interferenzbereich (5) interferieren, und mindestens einer im Strahlengang des Lasers (1) positionierten Projektionsmaske (6, 6a, 6b).
  2. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als zwei, bevorzugt drei, vier oder fünf, Strahlenbündel (L1, L2, ...) so auf das Probenvolumen (3) richtbar sind, dass diese Strahlenbündel (L1, L2, ...) innerhalb des Probenvolumens (3) in dem Interferenzbereich (5) interferieren und/oder dass mehrere Laser (1, ...) vorgesehen sind, in deren jeweiligen Strahlengängen die Fokussieranordnung (2) und die Auftrennanordnung (4) so positioniert sind, dass eine fokussierte Abbildung der Laserstrahlung der mehreren Laser (1, ...) in der ersten Raumrichtung (y) ermöglicht ist und dass mehrere Strahlenbündel (L1, L2, ...) so auf das Probenvolumen (3) einstrahlbar sind, dass diese mehreren Strahlenbündel (L1, L2, ...) innerhalb des Probenvolumens (3) in dem Interferenzbereich (5) interferieren.
  3. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftrennanordnung (4) eine Aufweit- und Auftrennanordnung (7) ist oder umfasst, mit der die Laserstrahlung (L) unter Beibehaltung der fokussierten Abbildung in das Probenvolumen (3) in der ersten Raumrichtung (y) • in der zweiten Raumrichtung (x) aufweitbar ist, • in die zwei Strahlenbündel (L1, L2) auftrennbar ist und • in Gestalt dieser beiden Strahlenbündel (L1, L2) so auf das Probenvolumen (3) richtbar ist, dass die beiden Strahlenbündel (L1, L2) innerhalb des Probenvolumens (3) in dem Interferenzbereich (5) interferieren.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftrennanordnung (4) ein im Strahlengang des Lasers (1) angeordnetes Prisma (8), insbesondere ein Biprisma, umfasst, mit dem die Laserstrahlung (L) in die beiden Strahlenbündel (L1, L2) auftrennbar und so auf das Probenvolumen (3) richtbar ist, dass die beiden Strahlenbündel (L1, L2) innerhalb des Probenvolumens (3) in dem Interferenzbereich (5) interferieren.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der, mehrere der oder alle der Projektionsmasken (6, 6a, 6b) im Strahlengang des Lasers (1) • zwischen der Auftrennanordnung (4) einerseits und dem Probenvolumen (3) und/oder der Probe (P) andererseits, • im Probenvolumen (3) sowie einerseits auf der der Auftrennanordnung (4) zugewandten Seite der Probe (P) und andererseits unmittelbar angrenzend an letztere und/oder in Strahlrichtung der Laserstrahlung gesehen unmittelbar vor letzterer, • orthogonal zur Hauptachse des Strahlengangs des Lasers (1) vor der Auftrennung in die beiden Strahlenbündel (L1, L2), orthogonal zur Probennormalen und/oder orthogonal zur Hauptachse eines der beiden Strahlenbündel (L1, L2) und/oder • parallel zu einer mit den beiden interferierenden Strahlenbündeln (L1, L2) bestrahlten und hierdurch zu strukturierenden Oberfläche (OP) der Probe (P) positioniert ist/sind.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Strahlenbündel (L1, L2) in der zweiten Raumrichtung (x) divergent sind, wobei der Divergenzwinkel (θ) bevorzugt ≥ 5°, bevorzugt ≥ 10°, bevorzugt ≥ 15° ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftrennanordnung (4) im Strahlengang des Lasers (1) nicht nur nach der Fokussieranordnung (2), sondern auch vor dem Probenvolumen (3) und/oder der Probe (P) positioniert ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Bewegungseinheit (9), insbesondere einen Verschiebetisch, einen Drehtisch, ein Förderband oder eine rollenbasierte Transportvorrichtung, mit der/dem die Probe (P) oder Abschnitte derselben und/oder mindestens eine der Projektionsmasken (6, 6a, 6b) relativ zum Strahlengang des Lasers (1) und/oder relativ zu den beiden Strahlenbündeln (L1, L2) bewegbar ist/sind, bevorzugt parallel zur ersten Raumrichtung (y) bewegbar ist/sind, und/oder dadurch, dass die Fokussieranordnung (2) und/oder die Auftrennanordnung (4) oder zumindest Teile mindestens einer dieser beiden Anordnungen (2, 4) dazu ausgebildet ist/sind, die Laserstrahlung (L) und/oder die beiden aus dieser hervorgehenden Strahlenbündel (L1, L2) relativ zur feststehend angeordneten Probe (P) und relativ zu mindestens einer feststehend angeordneten Projektionsmaske (6, 6a, 6b) auszulenken, bevorzugt parallel zur ersten Raumrichtung (y) auszulenken und/oder dadurch, dass die Probe (P) nicht flächig ist, sondern zylinder- oder walzenförmig ausgebildet ist.
  9. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Probe (P) oder Abschnitte derselben und mindestens eine der, bevorzugt mehrere der Projektionsmasken (6, 6a, 6b) mittels der Bewegungseinheit (9) parallel zueinander und entweder mit derselben Bewegungsgeschwindigkeit oder mit zumindest teilweise unterschiedlichen Bewegungsgeschwindigkeiten bewegbar sind.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokussieranordnung (2) eine strahlquerschnittverändernde Fokussieranordnung (10), insbesondere ein Teleskop, ist, mit der/dem die Laserstrahlung (L) nicht nur in der ersten Raumrichtung (y) fokussiert in das Probenvolumen (3) abbildbar ist, sondern darüber hinaus auch hinsichtlich ihres Strahlquerschnitts veränderbar, bevorzugt aufweitbar ist, wobei bevorzugt die Laserstrahlung (L) mit der als strahlquerschnittverändernder Fokussieranordnung (10) ausgebildeten Fokussieranordnung (2) hinsichtlich ihres Strahlquerschnitts in zwei zueinander nicht parallelen, bevorzugt zueinander orthogonalen Raumrichtungen veränderbar, bevorzugt aufweitbar ist, wobei diese beiden Raumrichtungen bevorzugt die erste Raumrichtung (y) und die zweite Raumrichtung (x) sind.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftrennanordnung (4) • mindestens eine Zylinderlinse (11) aufweist zum Aufweiten der Laserstrahlung (L) oder der beiden Strahlenbündel (L1, L2) in der zweiten Raumrichtung (x), • einen Strahlteiler (12), insbesondere einen halbdurchlässigen Spiegel, aufweist zum Auftrennen der Laserstrahlung (L) in die zwei Strahlenbündel (L1, L2) und/oder • ein oder mehrere Reflexionselement(e) (13a, 13b, 13c), insbesondere Planspiegel, aufweist, um die beiden Strahlenbündel (L1, L2) so auf das Probenvolumen (3) zu richten, dass sie innerhalb des Probenvolumens (3) in dem Interferenzbereich (5) interferieren.
  12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen im Ultravioletten, im Sichtbaren oder im Infraroten emittierenden, gepulsten Laser (1), bevorzugt einen Festkörperlaser mit einer Wellenlänge in UV Bereich, und/oder einen Laser (1) mit einer Energie je Laserpuls zwischen 1 nJ und 50 J, mit einer Pulswiederholrate von größer gleich 1 Hz und/oder kleiner gleich 100 MHz, bevorzugt größer gleich 1 kHz und/oder kleiner gleich 50 kHz, und/oder mit einer Pulshalbwertsbreite zwischen 1 fs und 100 ms und/oder einen Laser (1) mit Pulsen mit einer Pulsdauer von größer gleich 0.01 ns und/oder kleiner gleich 1000 ns, bevorzugt größer gleich 6 ns und/oder kleiner gleich 100 ns.
  13. Verfahren zur Interferenzstrukturierung einer Probe (P), wobei das Verfahren mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchgeführt wird.
  14. Interferenzstrukturiertes Probensubstrat (P), insbesondere Metall-, Keramik- oder Kunststoffsubstrat oder Metall-, Keramik- oder Kunststoffschicht, hergestellt durch ein Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch.
  15. Interferenzstrukturiertes Probensubstrat (P) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Periode (a) der in das Probensubstrat (P) eingebrachten Interferenzstruktur in Richtung der zweiten Raumrichtung (x) gesehen zumindest abschnittsweise konstant ist und/oder dass diese eingebrachte Interferenzstruktur relativ zur Senkrechten (Sxy) auf die durch die erste Raumrichtung (y) und die zweite Raumrichtung (x) aufgespannte Strukturierungsebene (x, y) gesehen zumindest abschnittsweise eine Verkippung (V) aufweist, bevorzugt eine lokal variierende Verkippung (V) aufweist, bevorzugt eine hinsichtlich ihres Verkippungswinkels (Vφ) relativ zur Senkrechten (Sxy) auf die Strukturierungsebene (x, y) in Richtung der zweiten Raumrichtung (x) variierende Verkippung (V) aufweist.
  16. Verwendung einer Vorrichtung oder eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Interferenzstrukturieren einer Metalloberfläche oder -schicht, insbesondere einer polierten Metalloberfläche oder -schicht, insbesondere von Edelstahl, einer oxidierten Oberfläche oder einer Oxidschicht, einer Kunststoffoberfläche, insbesondere einer Polymerfolie, einer Keramik, einer Kohlenstoffschicht oder einer Photowiderstandsschicht (Photoresist).
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015215743A1 (de) * 2015-08-18 2017-02-23 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Kennzeichnungselement auf einer Oberfläche eines Bauteils
DE102016106065A1 (de) 2016-04-04 2017-10-05 Erich Utsch Ag Verfahren zur Herstellung eines retroreflektierenden Kfz-Kennzeichenschilds, retroreflektierendes Kfz-Kennzeichenschild sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
WO2018184934A1 (de) * 2017-04-06 2018-10-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Optische anordnung zur laserinterferenzstrukturierung einer probe
DE102017211511A1 (de) 2017-07-06 2019-01-10 Technische Universität Dresden Laserstrukturierte Elektroden- und Werkstückoberflächen für das Widerstandspunktschweißen
DE102018200036B3 (de) 2018-01-03 2019-01-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Optische Anordnung zur direkten Laserinterferenzstrukturierung
DE102017215025A1 (de) 2017-08-28 2019-02-28 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Formung von Laser-Strahlung für eine Materialbearbeitung
WO2019179851A1 (de) * 2018-03-20 2019-09-26 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Anordnung zum laserstrahlschneiden von werkstücken
DE102020203027A1 (de) 2020-03-10 2021-09-16 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren zum herstellen eines optischen systems

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017001658A1 (de) * 2017-02-21 2018-08-23 Precitec Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur materialbearbeitung mit einem laserstrahl entlang einer bearbeitungsrichtung und verfahren zur materialbearbeitung mit einem laserstrahl
JP6955684B2 (ja) * 2017-03-09 2021-10-27 株式会社リコー 光加工装置、及び光加工物の生産方法
DE102017206968B4 (de) * 2017-04-26 2019-10-10 4Jet Microtech Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Riblets
DE102019206976B3 (de) * 2019-05-14 2020-11-12 Trumpf Laser Gmbh Optisches System zum Erzeugen zweier Laserfokuslinien sowie Verfahren zum gleichzeitigen Bearbeiten zweier einander gegenüberliegender, paralleler Werkstückseiten eines Werkstücks

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020149751A1 (en) * 2001-02-28 2002-10-17 Bloomstein Theodore M. Interferometric projection system
US20050064297A1 (en) * 2003-09-22 2005-03-24 Koichi Wago Rotary apertured interferometric lithography (RAIL)
US20070263269A1 (en) * 2006-05-15 2007-11-15 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US20080129973A1 (en) * 2006-12-01 2008-06-05 Asml Holding N.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5072091A (en) * 1989-04-03 1991-12-10 The Local Government Of Osaka Prefecture Method and apparatus for metal surface process by laser beam
JP2006110587A (ja) * 2004-10-14 2006-04-27 Canon Inc レーザー干渉加工方法および装置
DE102009060924B4 (de) * 2009-12-18 2017-01-26 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Herstellungsverfahren für eine Festschmierstoffstruktur eine mit dem Herstellungsverfahren hergestellte Festschmierstoffstruktur sowie Verwendungen
DE102011119764B4 (de) * 2011-11-24 2015-04-30 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und Verfahren zur Interferenzstrukturierung von flächigen Proben und deren Verwendung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020149751A1 (en) * 2001-02-28 2002-10-17 Bloomstein Theodore M. Interferometric projection system
US20050064297A1 (en) * 2003-09-22 2005-03-24 Koichi Wago Rotary apertured interferometric lithography (RAIL)
US20070263269A1 (en) * 2006-05-15 2007-11-15 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US20080129973A1 (en) * 2006-12-01 2008-06-05 Asml Holding N.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
N. Rizvi et al. "Production of Submicrometer Period Bragg Gratings in Optical Fibers Using Wavefront Division With a Bi-Prism and an Excemer Laser Source", Appl. Phys. Lett. 67 (6), 7, 739
R. Sidharthan et al. "Periodic Patterning Using Multi-Facet Prism-Based Laser Interference Lithography", Laser Physics 19, 2009, S. 505 bis 510
T. Kondo et al. "Femtosecond laser interference technique with diffractive beam splitter for fabrication of three-dimensional photonic crystals", Applied Physics Letters 79 (2001), 725-727

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015215743B4 (de) 2015-08-18 2023-03-16 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Kennzeichnungselement auf einer Oberfläche eines Bauteils
DE102015215743A1 (de) * 2015-08-18 2017-02-23 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Kennzeichnungselement auf einer Oberfläche eines Bauteils
EP3659867A1 (de) 2016-04-04 2020-06-03 Erich Utsch AG Verfahren zur herstellung eines retroreflektierenden kfz-kennzeichenschilds, retroreflektierendes kfz-kennzeichenschild sowie vorrichtung zur durchführung des verfahrens
DE102016106065A1 (de) 2016-04-04 2017-10-05 Erich Utsch Ag Verfahren zur Herstellung eines retroreflektierenden Kfz-Kennzeichenschilds, retroreflektierendes Kfz-Kennzeichenschild sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
WO2017174221A1 (de) 2016-04-04 2017-10-12 Erich Utsch Ag Verfahren zur herstellung eines retroreflektierenden kfz-kennzeichenschilds, retroreflektierendes kfz-kennzeichenschild sowie vorrichtung zur durchführung des verfahrens
WO2018184934A1 (de) * 2017-04-06 2018-10-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Optische anordnung zur laserinterferenzstrukturierung einer probe
DE102017211511A1 (de) 2017-07-06 2019-01-10 Technische Universität Dresden Laserstrukturierte Elektroden- und Werkstückoberflächen für das Widerstandspunktschweißen
DE102017215025A1 (de) 2017-08-28 2019-02-28 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Formung von Laser-Strahlung für eine Materialbearbeitung
WO2019042946A1 (de) 2017-08-28 2019-03-07 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und verfahren zur formung von laser-strahlung für eine materialbearbeitung
WO2019134769A1 (de) 2018-01-03 2019-07-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Optische anordnung zur direkten laserinterferenzstrukturierung
US11370061B2 (en) 2018-01-03 2022-06-28 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forshung E.V. Optical arrangement for direct laser interference structuring
DE102018200036B3 (de) 2018-01-03 2019-01-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Optische Anordnung zur direkten Laserinterferenzstrukturierung
WO2019179851A1 (de) * 2018-03-20 2019-09-26 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Anordnung zum laserstrahlschneiden von werkstücken
DE102020203027A1 (de) 2020-03-10 2021-09-16 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren zum herstellen eines optischen systems
WO2021180394A1 (en) 2020-03-10 2021-09-16 Carl Zeiss Smt Gmbh Method for producing an optical system

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