DE102022127259A1 - Method and device for imaging a beam onto an object and method for making an opening in a workpiece by means of this method - Google Patents

Method and device for imaging a beam onto an object and method for making an opening in a workpiece by means of this method Download PDF

Info

Publication number
DE102022127259A1
DE102022127259A1 DE102022127259.1A DE102022127259A DE102022127259A1 DE 102022127259 A1 DE102022127259 A1 DE 102022127259A1 DE 102022127259 A DE102022127259 A DE 102022127259A DE 102022127259 A1 DE102022127259 A1 DE 102022127259A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
movement
imaging
optical
focus area
scanner
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102022127259.1A
Other languages
German (de)
Inventor
Andreas Boenke
Roman Ostholt
Norbert Ambrosius
Stefan Quach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LPKF Laser and Electronics AG
Original Assignee
LPKF Laser and Electronics AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LPKF Laser and Electronics AG filed Critical LPKF Laser and Electronics AG
Priority to DE102022127259.1A priority Critical patent/DE102022127259A1/en
Priority to PCT/EP2023/074035 priority patent/WO2024083393A1/en
Publication of DE102022127259A1 publication Critical patent/DE102022127259A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/362Laser etching
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10Scanning systems
    • G02B26/101Scanning systems with both horizontal and vertical deflecting means, e.g. raster or XY scanners
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10Scanning systems
    • G02B26/105Scanning systems with one or more pivoting mirrors or galvano-mirrors

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbilden wenigstens eines Strahls (1) auf ein Objekt (2), wobei der Strahl (1) über dessen Strahlengang (3) durch eine optische Anordnung (4) mittels wenigstens zwei optischen Scannern (6) zumindest zweimal den Strahlengang (3) des Strahls (1) verändernd abgelenkt wird und der Strahl (1) nach dessen Ablenkung zudem mittels einer Abbildungsoptik (7) auf das Objekt (2) abgebildet und durch das Abbilden mittels der Abbildungsoptik (7) ein Fokusbereich (8) des Strahls (1) auf und/oder in das Objekt (2) gelegt wird. Dabei wird mittels der Scanner (6) wenigstens eine Schwenkbewegung eines Strahlabschnitts (9) des Strahls (1) erzeugt, bei welcher der Pivotpunkt (10) des Strahlabschnitts (9) im Strahlengang (3) vor oder in der Abbildungsoptik (7) liegt und die Schwenkbewegung und/oder zumindest eine Drehbewegung (15) um den Pivotpunkt (10) eine Bewegung des Fokusbereichs (8) in zumindest eine Raumrichtung (X) senkrecht zur optischen Achse der Abbildungsoptik (7) bewirkt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einbringen wenigstens einer Öffnung in das als Werkstück (11) aus einem transparenten Material ausgebildete Objekt (2) mittels des vorstehend genannten Verfahrens sowie eine Vorrichtung zur Abbildung des Strahls (1) auf dem Objekt (2).The invention relates to a method for imaging at least one beam (1) onto an object (2), wherein the beam (1) is deflected at least twice along its beam path (3) by an optical arrangement (4) by means of at least two optical scanners (6), changing the beam path (3) of the beam (1), and the beam (1) is additionally imaged onto the object (2) by means of imaging optics (7) after its deflection, and a focus region (8) of the beam (1) is placed onto and/or in the object (2) by means of the imaging optics (7). In this case, at least one pivoting movement of a beam section (9) of the beam (1) is generated by means of the scanner (6), in which the pivot point (10) of the beam section (9) lies in the beam path (3) in front of or in the imaging optics (7) and the pivoting movement and/or at least one rotational movement (15) about the pivot point (10) causes a movement of the focus area (8) in at least one spatial direction (X) perpendicular to the optical axis of the imaging optics (7). The invention further relates to a method for introducing at least one opening into the object (2) formed as a workpiece (11) made of a transparent material by means of the above-mentioned method, and to a device for imaging the beam (1) on the object (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Abbilden wenigstens eines Strahls auf ein Objekt, wobei der Strahl über dessen Strahlengang durch eine optische Anordnung mittels wenigstens zwei optischen Scannern zumindest zweimal den Strahlengang des Strahls verändernd abgelenkt wird und der Strahl nach dessen Ablenkung zudem mittels einer Abbildungsoptik auf das Objekt abgebildet und durch das Abbilden mittels der Abbildungsoptik ein Fokusbereich des Strahls auf und/oder in das Objekt gelegt wird.The invention relates to a method and a device for imaging at least one beam onto an object, wherein the beam is deflected along its beam path at least twice by an optical arrangement using at least two optical scanners, changing the beam path of the beam, and the beam is also imaged onto the object after its deflection by means of imaging optics, and by imaging by means of the imaging optics a focus area of the beam is placed on and/or in the object.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einbringen wenigstens einer Öffnung in das als Werkstück aus einem transparenten Material ausgebildete Objekt mittels des vorstehend genannten Verfahrens.Furthermore, the invention relates to a method for introducing at least one opening into the object formed as a workpiece made of a transparent material by means of the above-mentioned method.

Aufgrund seiner optischen, elektrischen sowie chemischen und mechanischen Eigenschaften eignet sich Glas in sehr hohem Maße dazu, beispielsweise Silizium nicht nur als Träger, sondern auch als unmittelbar strukturiertes Volumenmaterial bei vergleichsweise geringen Kosten zu ersetzen, sodass sich eine große Breite an Anwendungsmöglichkeiten erschließt. Diese reichen dabei z. B. von der Mikro- respektive Nanoelektronik über mikroelektromechanische Systeme (MEMS) sowie der Anwendung im Bereich der Mikrofluidik bis hin zur Verwendung im Packaging von Systemen. Eine bedeutende Voraussetzung hierfür stellt jedoch die Verfügbarkeit eines Glasbearbeitungsverfahrens dar, mittels welchem eine Erzeugung präziser Strukturen sehr geringer Abmessungen im Glas und somit eine Mikrobearbeitung des Glases bei bevorzugt hoher Formfreiheit der Strukturen in Verbindung mit geringen Bearbeitungszeiten ermöglicht wird.Due to its optical, electrical, chemical and mechanical properties, glass is highly suitable for replacing silicon, for example, not only as a carrier, but also as a directly structured volume material at comparatively low cost, opening up a wide range of possible applications. These range from micro- and nanoelectronics to microelectromechanical systems (MEMS) and applications in the field of microfluidics to use in system packaging. An important prerequisite for this, however, is the availability of a glass processing method that enables the creation of precise structures of very small dimensions in the glass and thus micro-processing of the glass with preferably high freedom of shape of the structures in conjunction with short processing times.

Grundsätzlich sind aus dem Stand der Technik bereits vielfältige Glasbearbeitungsverfahren bekannt, wobei unter anderem Trennschleif-, Ätz- oder Laserablationsverfahren zur Bearbeitung des Glases eingesetzt werden. Diese Verfahren weisen nachteilig jedoch teils hohe Bearbeitungszeiten bei geringer Formfreiheit auf. Zum Teil werden durch die genannten Verfahren auch unerwünschte Defekte in das Glas eingebracht, welche beispielsweise in Form von Chipping, Mikrorissen oder thermisch induzierten Spannungen vorliegen.In principle, a wide range of glass processing methods are already known from the state of the art, with grinding, etching or laser ablation processes being used to process the glass. However, these processes have the disadvantage of long processing times and little freedom of shape. In some cases, the processes mentioned also introduce undesirable defects into the glass, for example in the form of chipping, microcracks or thermally induced stresses.

Ein darüber hinaus aus dem Stand der Technik bekanntes Verfahren, welches diese Nachteile nicht aufweist, besteht in der Mikrobearbeitung des Glases mittels eines laserinduzierten Tiefenätzens. Ein solches Verfahren ist dabei unter der Bezeichnung LIDE (Laser Induced Deep Etching) bekannt geworden. Das LIDE-Verfahren ermöglicht hierbei das Einbringen von überaus präzisen Strukturen bei äußerst geringen Bearbeitungszeiten und schafft somit die Voraussetzungen für den vermehrten Einsatz von Glas als Werkstoff in den eingangs genannten Anwendungen.Another method known from the state of the art that does not have these disadvantages is micro-machining of the glass using laser-induced deep etching. This method is known as LIDE (Laser Induced Deep Etching). The LIDE method enables extremely precise structures to be created in extremely short processing times and thus creates the conditions for the increased use of glass as a material in the applications mentioned above.

Das LIDE-Verfahren steht dabei im Kontrast zu einem als selektives laserinduziertes Ätzen auch unter der Bezeichnung ISLE (In-volume Selective Laser-induced Etching) bekannten Verfahren, welches zur Erzeugung von Strukturen aus und in transparenten Materialien geeignet ist. Hierfür wird Laserstrahlung im Inneren eines transparenten Materials wie Glas nahezu punktförmig fokussiert, wodurch das Material in einem kleinen Volumen von lediglich einigen Kubikmikrometern strukturell und/oder chemisch verändert wird. Die veränderten Volumina lassen sich anschließend mit einer um Zehnerpotenzen höheren Ätzrate ätzen als unverändertes Material. Aufgrund der durch die punktförmige Fokussierung des Laserstrahls vorliegenden, kleinen Volumina, welche verändert wurden, ist zur Strukturierung eine überaus hohe Anzahl an Pulsfolgen notwendig. Diese führen jedoch wiederum zu hohen Bearbeitungszeiten.The LIDE process is in contrast to a process known as selective laser-induced etching, also known as ISLE (In-volume Selective Laser-induced Etching), which is suitable for creating structures from and in transparent materials. For this, laser radiation is focused almost point-like inside a transparent material such as glass, whereby the material is structurally and/or chemically changed in a small volume of just a few cubic micrometers. The changed volumes can then be etched at an etching rate that is ten times higher than unchanged material. Due to the small volumes that have been changed due to the point-like focusing of the laser beam, an extremely high number of pulse sequences are necessary for structuring. However, this in turn leads to long processing times.

Hingegen wird bei dem, beispielsweise aus der WO 2014 / 161 534 A2 und der WO 2016 / 041 544 A1 bekannten, laserinduzierten Tiefenätzen ein transparentes Material, entsprechend insbesondere Glas, mittels eines Laserpulses oder einer Pulsfolge über einen länglichen Bereich entlang der Strahlachse modifiziert, sodass in einem anschließenden nasschemischen Ätzbad die Modifikation wiederum anisotrop geätzt wird. Die Modifikation erfolgt dabei häufig über die gesamte Dicke des transparenten Materials, beispielsweise über die gesamte Dicke einer Glasplatte.On the other hand, in the case of, for example, WO 2014 / 161 534 A2 and the WO 2016 / 041 544 A1 In known laser-induced deep etching, a transparent material, in particular glass, is modified by means of a laser pulse or a pulse sequence over an elongated area along the beam axis, so that the modification is again etched anisotropically in a subsequent wet-chemical etching bath. The modification often takes place over the entire thickness of the transparent material, for example over the entire thickness of a glass plate.

Aus der WO 2021 / 239 302 A1 ist zudem ein gleichartiges Verfahren zum Einbringen einer Ausnehmung, beispielsweise eines Sacklochs, in ein transparentes Material mittels eines laserinduzierten Tiefenätzens bekannt, wobei die Modifikation des Materials ebenfalls über den gesamten länglichen Bereich der zu formenden Ausnehmung erfolgt. Die Modifikation wird dabei dadurch erzielt, dass der Fokusbereich des Laserstahls, im Gegensatz zu einer punktförmigen Ausgestaltung, in Strahlrichtung eine räumliche Ausdehnung und somit eine Strahlformung aufweist. Durch diese räumliche Ausdehnung respektive Verlängerung des Fokusbereichs des Laserstrahls in Strahlrichtung, ist eine zur Modifikation eines Bereichs über dessen Länge ausreichend hohe Intensität in das transparente Material einkoppelbar.From the WO 2021 / 239 302 A1 A similar method is also known for creating a recess, for example a blind hole, in a transparent material by means of laser-induced deep etching, whereby the modification of the material also takes place over the entire elongated area of the recess to be formed. The modification is achieved by the focus area of the laser beam having a spatial extension in the beam direction and thus a beam formation, as opposed to a point-shaped design. Through this spatial extension or extension of the focus area of the laser beam in the beam direction, an intensity sufficiently high to modify an area over its length can be coupled into the transparent material.

Die vorgenannten Ausgestaltungen des laserinduzierten Tiefenätzens, insbesondere jedoch die WO 2021 / 239 302 A1 beschreiben zudem das Modifizieren mehrerer parallel zueinander ausgerichteter Bereiche, teilweise überlappend, sodass z. B. auch größere, flächige Strukturen in einem transparenten Material ausformbar sind. Hierfür wird regelmäßig ein Laserkopf, welcher den die Modifikation bewirkenden Laserstrahl emittiert, entlang zumindest einer Linearachse verfahren und während des Verfahrens an den zu modifizierenden Bereichen wenigstens ein Laserpuls emittiert. Trotz der durch das laserinduzierte Tiefenätzen bereits bereitstellbaren, geringen Bearbeitungszeiten schränkt diese Ausgestaltung erzielbare, geringere Bearbeitungszeiten in nachteiliger Weise ein, da Beschleunigungen und Geschwindigkeiten von Linearachsen, insbesondere aufgrund hoher Massen, vergleichsweise begrenzt sind.The aforementioned embodiments of laser-induced deep etching, but in particular the WO 2021 / 239 302 A1 also describe the modification of several parallel aligned areas, partially overlapping, so that, for example, larger, flat structures can also be formed in a transparent material. For this purpose, a laser head, which emits the laser beam causing the modification, is regularly moved along at least one linear axis and at least one laser pulse is emitted at the areas to be modified during the process. Despite the short processing times that can already be provided by laser-induced deep etching, this design disadvantageously limits the shorter processing times that can be achieved, since accelerations and speeds of linear axes are comparatively limited, particularly due to high masses.

In diesem Zusammenhang ist es jedoch bereits aus dem Stand der Technik bekannt, einen Laserstrahl mittels eines optischen Scannersystems, beispielsweise mittels wenigstens eines Galvanometer-Scanners, abzulenken, um die von einem Laserstrahl in kurzer Zeitspanne überstreichbare Fläche zu erhöhen.In this context, however, it is already known from the prior art to deflect a laser beam by means of an optical scanner system, for example by means of at least one galvanometer scanner, in order to increase the area that can be covered by a laser beam in a short period of time.

Die Verwendung von Scannersystemen zur Ablenkung von Laserstrahlen, welche eine zuvor genannte Strahlformung aufweisen, stellt sich jedoch, insbesondere in Kombination mit zur Abbildung des Laserstrahls auf das Material üblicherweise verwendeten Standardoptiken, als problematisch dar, da hierdurch eine Störung der Strahlformung des Laserstrahls hervorgerufen wird, sodass der verlängerte Fokusbereich nicht gewährleistet werden kann.However, the use of scanner systems for deflecting laser beams, which have the aforementioned beam shaping, is problematic, especially in combination with standard optics commonly used to project the laser beam onto the material, since this causes a disturbance in the beam shaping of the laser beam, so that the extended focus range cannot be guaranteed.

Zur Umgehung dieser Problematik werden jedoch bereits Lösungsansätze im Stand der Technik vorgeschlagen.However, state-of-the-art solutions are already being proposed to circumvent this problem.

So sind aus der US 2014 / 0 008 549 A1 ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Erstellung eines volumetrischen Bilds einer Probe mit erweiterter Schärfentiefe durch eine Laser-Scan-Bildgebung bekannt. Hierfür wird ein Laserstrahl mit im Bereich des auszunehmenden Bilds verlängertem Fokusbereich verwendet, welcher über zwei Scannerspiegel flächig, d. h. in zwei Raumrichtungen abgelenkt wird. Zur Bereitstellung des verlängerten Fokusbereichs an der Probe wird aus dem zunächst durch eine Laserquelle emittierten Laserstrahl mittels eines Axicons ein Bessel-ähnlicher, nicht beugender Strahl generiert. Dieser wird vor einer jeweiligen Ablenkung mittels eines der zwei Scannerspiegel jeweils über eine Sammellinse in einen Ringstrahl mit auf dem Scannerspiegel liegendem Fokus transformiert, um Verzerrungen des Laserstrahls bei der Ablenkung zu vermeiden. Nach jeder Ablenkung wird der Stahl über eine achromatische Linse wiederum in einen nichtbeugenden Strahl rücktransformiert. Dieser wird für die Bereitstellung des Strahls mit verlängertem Fokusbereich zur Aufnahme der Probe erneut durch eine Sammellinse zum Ringstrahl fokussiert, wobei der Fokus auf die hintere Fokusebene des den Strahl auf die Probe abbildenden Objektivs gelegt ist. Mittels des abbildenden Objektivs erfolgt die wiederholte Transformation des Strahls in einen nicht beugenden, Bessel-ähnlichen Strahl, welcher an der Probe einen verlängerten Fokusbereich aufweist. Der hierbei gewählte komplexe optische Aufbau erzeugt in nachteiliger Weise jedoch Überlagerungen von Abbildungsfehlern, welche dem Strahl durch die Vielzahl an optischen Elementen eingeprägt werden. Zudem ist der für ein Mikroskopiesystem gewählte Aufbau aufgrund der teils notwendigen optischen Elemente weithin ungeeignet für eine im Bereich der Laserbearbeitung angesiedelte Anwendung.So from the US 2014 / 0 008 549 A1 a method and a device for creating a volumetric image of a sample with an extended depth of field by means of laser scan imaging are known. For this purpose, a laser beam with an extended focus area in the area of the image to be recorded is used, which is deflected over two scanner mirrors, i.e. in two spatial directions. To provide the extended focus area on the sample, a Bessel-like, non-diffracting beam is generated from the laser beam initially emitted by a laser source using an axicon. Before each deflection, this is transformed by one of the two scanner mirrors into a ring beam with a focus on the scanner mirror using a converging lens in order to avoid distortions of the laser beam during deflection. After each deflection, the beam is again transformed back into a non-diffracting beam using an achromatic lens. To provide the beam with an extended focus area for recording the sample, this is focused again by a converging lens to form a ring beam, with the focus being placed on the rear focal plane of the objective that images the beam onto the sample. The imaging lens is used to repeatedly transform the beam into a non-diffracting, Bessel-like beam, which has an extended focus area on the sample. The complex optical structure chosen here, however, has the disadvantage of creating superpositions of imaging errors, which are impressed on the beam by the large number of optical elements. In addition, the structure chosen for a microscopy system is largely unsuitable for an application in the field of laser processing due to the optical elements that are sometimes required.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche einen zur Verwendung an eine Laserbearbeitungsanwendung angepassten und darüber hinaus vereinfachten optischen Aufbau aufweisen.Against this background, the invention is based on the object of providing a method and a device of the type mentioned at the outset, which have an optical structure adapted for use in a laser processing application and, moreover, simplified.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen der Ansprüche 1 und 2 sowie einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.This object is achieved according to the invention with a method according to the features of claims 1 and 2 and with a device according to the features of claim 12.

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.The further embodiment of the invention can be taken from the subclaims.

Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren zum Abbilden wenigstens eines Strahls einer elektromagnetischen Strahlung, insbesondere eines Laserstrahls einer Laserstrahlung, auf ein Objekt vorgesehen. Ein solcher, insbesondere gepulster Strahl würde bevorzugt zunächst durch eine Strahlquelle, insbesondere eine Laserquelle, der optischen Anordnung emittiert werden.According to the invention, a method is therefore provided for imaging at least one beam of electromagnetic radiation, in particular a laser beam of laser radiation, onto an object. Such a beam, in particular a pulsed beam, would preferably first be emitted by a beam source, in particular a laser source, of the optical arrangement.

Hierbei wird der insbesondere emittierte Strahl über dessen Strahlengang durch eine optische Anordnung mittels eines optischen Scannersystems der optischen Anordnung, den Strahlengang respektive eine Ausbreitungsrichtung des Strahls verändernd, abgelenkt. Dafür weist das Scannersystem wenigstens zwei optische Scanner auf, über welche der Strahl zumindest zweimal mit vorgegebenem und/oder vorgebbarem, variablem Winkel abgelenkt wird.In this case, the beam emitted in particular is deflected along its beam path through an optical arrangement by means of an optical scanner system of the optical arrangement, changing the beam path or a propagation direction of the beam. For this purpose, the scanner system has at least two optical scanners, via which the beam is deflected at least twice at a predetermined and/or predeterminable, variable angle.

Der Strahl respektive die Strahlung unterliegt dabei vor und/oder zwischen einer jeweiligen Ablenkung keiner weiteren Brechung. Somit durchtritt der Strahl zumindest zwischen einer jeweiligen Ablenkung kein weiteres den Strahl insbesondere brechendes optisches Element, wie z. B. eine Sammellinse, was den optischen Aufbau deutlich vereinfacht und unerwünschte Abbildungsfehler vermeidet. Eine hierdurch beim Ablenken des Strahls hervorgerufene Störung einer gegebenenfalls vorhandenen Strahlformung bedarf jedoch einer Korrektur.The beam or radiation is not subject to any further refraction before and/or between each deflection. Thus, at least between each deflection, the beam does not pass through any further optical element that refracts the beam, such as a converging lens, which significantly simplifies the optical structure. and avoids undesirable imaging errors. However, any disturbance to any existing beam formation caused by deflection of the beam requires correction.

So wird der Strahl nach dessen Ablenkung erfindungsgemäß mittels einer Abbildungsoptik auf das Objekt abgebildet, wobei durch das Abbilden mittels der Abbildungsoptik ein Fokusbereich des Strahls auf und/oder in das Objekt gelegt wird. Dabei ist erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen, dass mittels des Scannersystems wenigstens eine Schwenkbewegung eines aus dem Scannersystem austretenden Strahlabschnitts des Strahls erzeugt wird, bei welcher der Pivotpunkt oder Drehpunkt des Strahlabschnitts im Strahlengang vor oder in der Abbildungsoptik liegt. Hierbei bewirkt die Schwenkbewegung und/oder zumindest eine Drehbewegung um den Pivotpunkt eine Bewegung des Fokusbereichs in zumindest eine Raumrichtung senkrecht zur optischen Achse der Abbildungsoptik. Dadurch, dass der Pivotpunkt des Strahlabschnitts vor und/oder in der Abbildungsoptik gelegt wird, werden dem Strahl durch die Ablenkung eingeprägte, unerwünschte Abbildungsfehler gewinnbringend vermieden. Dies insbesondere ohne die Verwendung spezieller Abbildungsoptiken zur Vermeidung solch unerwünschter Abbildungsfehler. Hingegen lassen sich als Abbildungsoptik üblicherweise für die Abbildung des Strahls auf das Objekt verwendete Standardoptiken einsetzen.Thus, according to the invention, after the beam has been deflected, it is imaged onto the object by means of an imaging optic, whereby the imaging by means of the imaging optic places a focus area of the beam on and/or in the object. The invention further provides that the scanner system is used to generate at least one pivoting movement of a beam section emerging from the scanner system, in which the pivot point or rotation point of the beam section lies in the beam path in front of or in the imaging optic. The pivoting movement and/or at least one rotational movement around the pivot point causes the focus area to move in at least one spatial direction perpendicular to the optical axis of the imaging optic. By placing the pivot point of the beam section in front of and/or in the imaging optic, undesirable imaging errors introduced into the beam by the deflection are advantageously avoided. This is particularly possible without the use of special imaging optics to avoid such undesirable imaging errors. On the other hand, standard optics that are usually used for imaging the beam onto the object can be used as imaging optics.

Darüber hinaus ist erfindungsgemäß ein Verfahren zum Einbringen wenigstens einer Öffnung, insbesondere einer Ausnehmung und/oder einer Durchbrechung, in das als Werkstück, hierbei bevorzugt als ein Substrat, aus einem transparenten Material, insbesondere Glas, ausgebildete Objekt vorgesehen. Dabei wird mittels des vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahrens zum Abbilden des Strahls wenigstens im Fokusbereich des Strahls, insbesondere jedoch ausschließlich im Fokusbereich des Strahls, eine Modifikation des Materials des Werkstücks erzeugt. Dies, ohne dass es dabei zu einem Abtrag des Materials infolge des Einwirkens der Strahlung des Strahls kommt, sodass anschließend die Öffnung durch die Einwirkung eines ätzenden Mediums durch einen anisotropen Abtrag des Materials in dem jeweiligen Bereich der Modifikation in dem Werkstück erzeugt wird. Der Abtrag des Materials entsteht daher ausschließlich infolge der Ätzwirkung des ätzenden Mediums und nicht in direkter Folge der Einwirkung des Strahls respektive der Strahlung des Strahls. Obwohl die Ätzrate der Modifikation oder Modifikationen um mehrere Zehnerpotenzen höher liegt als die eines unmodifizierten Materials, kann das Werkstück zusätzlich mit einer Maskierung, insbesondere einer Ätzmaske, bevorzugt aus einem strukturierten Fotoresist, versehen sein, in welcher die zu ätzenden Bereiche freigelegt sind.In addition, the invention provides a method for introducing at least one opening, in particular a recess and/or an opening, into the object designed as a workpiece, preferably as a substrate, made of a transparent material, in particular glass. In this case, a modification of the material of the workpiece is produced by means of the above-described method according to the invention for imaging the beam at least in the focus area of the beam, but in particular exclusively in the focus area of the beam. This is done without any removal of the material as a result of the action of the radiation of the beam, so that the opening is subsequently produced in the workpiece by the action of an etching medium through an anisotropic removal of the material in the respective area of the modification. The removal of the material therefore occurs exclusively as a result of the etching effect of the etching medium and not as a direct result of the action of the beam or the radiation of the beam. Although the etching rate of the modification or modifications is several orders of magnitude higher than that of an unmodified material, the workpiece can additionally be provided with a mask, in particular an etching mask, preferably made of a structured photoresist, in which the areas to be etched are exposed.

Eine jeweilige Modifikation würde bevorzugt durch zumindest einen Puls des Strahls erzeugt werden, wobei zur Erzeugung mehrerer, z. B. an sich unterscheidenden Positionen auf dem Werkstück befindender Modifikationen der Strahl respektive der Fokusbereich des Strahls zwischen den Pulsen des Strahls durch das Ablenken über das Werkstück bewegt wird. Derart lassen sich über das Werkstück nicht zusammenhängende oder zusammenhängende, auch überlappende Modifikationen im Werkstück erzeugen, welche bei dem nachfolgenden Einwirken des Ätzmediums entfernt werden und die wenigstens eine Öffnung im Werkstück bilden. Durch das Erzeugen mehrerer zusammenhängender Modifikationen lassen sich somit, entsprechend aus einer Vielzahl an einzelnen Öffnungen zusammengesetzte, Strukturen mit hoher Formfreiheit im Werkstück formen.Each modification would preferably be generated by at least one pulse of the beam, whereby in order to generate several modifications, e.g. at different positions on the workpiece, the beam or the focus area of the beam is moved over the workpiece between the pulses of the beam by deflection. In this way, non-connected or connected, even overlapping modifications can be generated in the workpiece, which are removed during the subsequent action of the etching medium and which form at least one opening in the workpiece. By generating several connected modifications, structures with a high degree of freedom of form can be formed in the workpiece, correspondingly composed of a large number of individual openings.

Durch das zum Erzeugen einer Vielzahl an Modifikationen genutzte Bewegen des Fokusbereichs durch das Ablenken über die optischen Scanner lässt sich zudem eine deutliche Verringerung der Bearbeitungszeiten bei vorliegender, hoher Formfreiheit, insbesondere im Vergleich mit einem standardmäßigen LIDE-Verfahren, erzielen.By moving the focus area by deflecting it via the optical scanners to create a variety of modifications, a significant reduction in processing times can be achieved while maintaining a high degree of freedom of shape, especially in comparison with a standard LIDE process.

Der dabei durch die Ablenkung des Strahls und somit der Bewegung des Fokusbereichs überdeckbare Bereich je Raumrichtung, in welchem folglich auch die Modifikationen, insbesondere ohne Überlagerung einer weiteren Bewegung erzeugbar wären, kann z. B. bis zu Plus/Minus zehn Millimeter um eine Mittelachse oder einen Mittelpunkt betragen. Dies bei einem äußerst geringen Positionsfehler des Fokusbereichs und demnach der Modifikationen von weniger als zehn Mikrometern.The area that can be covered by the deflection of the beam and thus the movement of the focus area in each spatial direction, in which the modifications could also be generated, in particular without superimposing another movement, can be up to plus/minus ten millimeters around a central axis or a center point. This with an extremely small position error of the focus area and therefore of the modifications of less than ten micrometers.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird eine jeweilige Drehbewegung des Strahlabschnitts um - ausschließlich - eine Drehachse des Pivotpunkts und somit eine jeweilige lineare Bewegung des Fokusbereichs in eine - einzige - Raumrichtung über zwei zusammenwirkende und den Strahl im Strahlengang ablenkende Rotationsbewegungen zweier optischer Scanner um deren zwei zueinander parallele Rotationsachsen durchgeführt. Die beiden Scanner bilden dabei ein Scannerpaar. Durch die Verwendung zweier Scanner mit parallel zueinander ausgerichteten Rotationsachsen zur Bewegung des Fokusbereichs des Strahls in eine einzige Raumrichtung lassen sich in vorteilhaft einfacher Weise unerwünschte Abbildungsfehler des Strahls und hierbei insbesondere des Fokusbereichs, welche bei der Verwendung lediglich eines Scanners auftreten würden, gewinnbringend minimieren oder gar vermeiden.In a particularly advantageous development of the invention, a respective rotational movement of the beam section about - exclusively - one axis of rotation of the pivot point and thus a respective linear movement of the focus area in a - single - spatial direction is carried out via two interacting rotational movements of two optical scanners about their two mutually parallel rotational axes, which deflect the beam in the beam path. The two scanners form a scanner pair. By using two scanners with rotational axes aligned parallel to one another to move the focus area of the beam in a single spatial direction, undesirable imaging errors of the beam and in particular of the focus area, which would occur when using only one scanner, can be advantageously easily eliminated. den, profitably minimize or even avoid.

Überaus gewinnbringend stellt sich eine Ausführung der Erfindung zudem dann dar, wenn zur linearen Bewegung des Fokusbereichs in zwei Raumrichtungen zwei Drehbewegungen des Strahlabschnitts um, insbesondere senkrecht aufeinander stehende, Drehachsen des Pivotpunkts überlagert werden. So ließe sich der Fokusbereich des Strahls respektive der auf dem Objekt oder Werkstück auftreffende Strahl nicht nur lediglich entlang einer Linie sondern auch zweidimensional, über eine Fläche bewegen. Zur Durchführung der beiden Drehbewegungen des Strahlabschnitts um den Pivotpunkt würde der Strahl je Drehbewegung über zwei und somit insgesamt über vier Rotationsachsen zu zwei Gruppen aus zwei Rotationsachsen abgelenkt, wobei die Rotationsachsen der zwei Gruppen senkrecht zueinander ausgerichtet sind. Die Rotationsachsen würden entsprechend durch die optischen Scanner bereitgestellt, wobei eine Gruppe aus zwei Rotationsachsen folglich über ein Scannerpaar ausgebildet wäre.An embodiment of the invention is also extremely profitable if two rotational movements of the beam section around, in particular perpendicular to one another, axes of rotation of the pivot point are superimposed for the linear movement of the focus area in two spatial directions. In this way, the focus area of the beam or the beam striking the object or workpiece could not only be moved along a line but also two-dimensionally, over a surface. To carry out the two rotational movements of the beam section around the pivot point, the beam would be deflected for each rotational movement over two and thus a total of four rotational axes to two groups of two rotational axes, with the rotational axes of the two groups being aligned perpendicular to one another. The rotational axes would be provided accordingly by the optical scanners, with a group of two rotational axes consequently being formed by a pair of scanners.

Ferner ist in einer Erfolg versprechenden Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die zwei, eine Drehbewegung des Strahlabschnitts um - ausschließlich - eine Drehachse des Pivotpunkts bewirkenden, zusammenwirkenden und den Strahl im Strahlengang ablenkenden, Rotationsbewegungen eines Scannerpaars asynchron ausgebildet sind. Durch diese asynchrone Bewegung lässt sich in vorteilhafter Weise die Schwenkbewegung des Strahls um wenigstens einen Scanner des Scannerpaars, hierbei insbesondere den im Strahlengang des Strahls zweiten oder hinteren Scanner des Scannerpaars bewirken. Dabei sollte sich wenigstens eine der Größen Absolutwinkel, Winkelgeschwindigkeit und/oder Winkelbeschleunigung der Scanner, insbesondere eines Ablenkelements der Scanner voneinander unterscheiden.Furthermore, in a promising embodiment of the invention, it is provided that the two rotational movements of a scanner pair, which cause a rotational movement of the beam section around - exclusively - a rotational axis of the pivot point, interact and deflect the beam in the beam path, are designed asynchronously. This asynchronous movement can advantageously cause the pivoting movement of the beam around at least one scanner of the scanner pair, in particular the second or rear scanner of the scanner pair in the beam path of the beam. At least one of the absolute angle, angular velocity and/or angular acceleration of the scanners, in particular of a deflection element of the scanners, should differ from one another.

Es sei zudem erwähnt, dass grundsätzlich die Möglichkeit besteht, dass der im Rahmen wenigstens eines der Verfahren ausgebildete Strahl im Allgemeinen, insbesondere jedoch im Fokusbereich des Strahls am und/oder im Objekt respektive Werkstück einen Gauß'schen Fokus aufweist. Dies entspräche somit einer Ausgestaltung ohne eine Strahlformung des Strahls und somit einem verlängerten Fokusbereich. Möglicherweise auftretende Abbildungsfehler ließen sich dennoch vorteilhaft vermeiden.It should also be mentioned that there is basically the possibility that the beam formed in at least one of the methods has a Gaussian focus in general, but in particular in the focus area of the beam on and/or in the object or workpiece. This would therefore correspond to a design without beam shaping of the beam and thus an extended focus area. Any imaging errors that may occur could nevertheless be advantageously avoided.

In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass dem Strahl bei dessen Strahlengang durch die optische Anordnung mittels einer Strahlformungsoptik eine Strahlformung aufgeprägt wird, wodurch am und/oder im Objekt ein in Richtung des Strahlengangs verlängerter Fokusbereich abgebildet wird, welcher sich über zumindest einen Teil einer in Richtung des Strahlengangs ausgebildeten Abmessung des Objekts erstreckt. Mittels des verlängerten Fokusbereichs ließen sich wie bereits eingangs erwähnt, z. B. die Bearbeitungszeiten des insbesondere als Werkstück ausgebildeten Objekts im Rahmen eines somit vorliegenden LIDE-Verfahrens gegenüber einem punktförmigen Fokus deutlich verringern und somit der Durchsatz steigern.However, in a preferred development of the invention, a beam shape is imposed on the beam as it passes through the optical arrangement using beam shaping optics, whereby a focus area that is extended in the direction of the beam path is imaged on and/or in the object and extends over at least part of a dimension of the object that is formed in the direction of the beam path. As already mentioned at the beginning, the extended focus area can be used to significantly reduce the processing times of the object, which is in particular formed as a workpiece, in the context of a LIDE process compared to a point-shaped focus, and thus increase the throughput.

Die Strahlformung kann dabei durch eine Strahlformungsoptik erfolgen, welche beispielsweise als ein Axicon, ein diffraktiv-optisches Element (DOE) oder als ein räumlicher Modulator für Licht, auch als Spatial Light Modulator (SLM) bekannt, ausgeführt ist. Hierüber ließe sich der Strahl insbesondere als ein Bessel-ähnlicher Strahl ausgestalten. In weithin bevorzugter Ausführung würde die Strahlformung jedoch in einem Aufprägen einer sphärischen Aberration erfolgen, was ebenfalls einen verlängerten, insbesondere zigarrenförmigen, Fokusbereich des Strahls bewirkt. Für eine solche Strahlformung sollte das Strahlformungselement bevorzugt als eine insbesondere planparallele Quarzplatte ausgeführt sein.The beam can be shaped by beam shaping optics, which are designed, for example, as an axicon, a diffractive optical element (DOE) or as a spatial modulator for light, also known as a spatial light modulator (SLM). This would allow the beam to be designed in particular as a Bessel-like beam. In a widely preferred embodiment, however, the beam shaping would take place by imposing a spherical aberration, which also causes an extended, in particular cigar-shaped, focus area of the beam. For such beam shaping, the beam shaping element should preferably be designed as a particularly plane-parallel quartz plate.

In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung erfolgt das Aufprägen der Strahlformung mittels der Strahlformungsoptik zudem vor dem Eintritt des Strahls in das optische Scannersystem der Anordnung. Derart lässt sich die Entstehung von Abbildungsfehlern durch eine Formung eines abgelenkten und somit insbesondere unter einem Winkel auf das Strahlformungselement auftreffenden Strahls vermeiden.In a further advantageous embodiment of the invention, the beam shaping is also carried out by means of the beam shaping optics before the beam enters the optical scanner system of the arrangement. In this way, the formation of imaging errors can be avoided by shaping a deflected beam that strikes the beam shaping element at an angle.

Eine überaus praxisgerechte Gestaltung der Erfindung liegt ferner darin begründet, dass ein jeweiliger Fokusbereich des sich in seinem Strahlengang durch die optische Anordnung aufgrund der Ablenkung verändernden Strahls durch die Abbildungsoptik auf eine - einzige, insbesondere gemeinsame - Fokusebene abgebildet wird, auf der der jeweilige Fokusbereich liegt oder von der sich der jeweilige Fokusbereich in das Objekt erstreckt. Durch den somit stets auf der Fokusebene liegenden oder sich von der Fokusebene erstreckenden Fokusbereich kann vorteilhaft eine auf das Objekt und insbesondere das Material des Werkstücks einwirkende Intensität des Strahls im Fokusbereich gewährleistet werden. Dadurch bedingt sich auch ein gleichmäßiges respektive gleichartiges Erzeugen mehrerer Modifikationen im Material des Werkstücks. Hierfür sollte die Abbildungsoptik bevorzugt als wenigstens ein f-Theta Objektiv ausgeführt sein.A highly practical design of the invention is also based on the fact that a respective focus area of the beam, whose beam path changes due to the optical arrangement due to the deflection, is imaged by the imaging optics onto a single, in particular common, focus plane on which the respective focus area lies or from which the respective focus area extends into the object. The focus area, which is therefore always on the focus plane or extends from the focus plane, can advantageously ensure an intensity of the beam in the focus area that acts on the object and in particular the material of the workpiece. This also results in a uniform or similar generation of several modifications in the material of the workpiece. For this purpose, the imaging optics should preferably be designed as at least one f-theta lens.

In nicht minder gewinnbringender Ausgestaltung sieht die Erfindung darüber hinaus vor, dass das Abbilden eines jeweiligen Fokusbereichs durch die Abbildungsoptik telezentrisch erfolgt. Derart wäre der Fokusbereich des Strahls stets parallel zur optischen Achse der Abbildungsoptik ausgerichtet, wodurch sich stets gleichgerichtete und sich somit in ihrer Winkelausrichtung im Werkstück nicht unterscheidende Modifikationen im Werkstück erzeugen lassen. Dies bei entsprechender Ausrichtung des Objekts respektive des Werkstücks insbesondere senkrecht zur Oberfläche des Objekts respektive des Werkstücks. Hierfür sollte die Abbildungsoptik bevorzugt als wenigstens ein telezentrisches f-Theta Objektiv ausgeführt sein.In a no less advantageous embodiment, the invention further provides that the imaging of a respective focus area by the Imaging optics are telecentric. In this way, the focus area of the beam would always be aligned parallel to the optical axis of the imaging optics, whereby modifications in the workpiece that are always aligned in the same direction and thus do not differ in their angular orientation in the workpiece can be created. This is possible with the appropriate alignment of the object or workpiece, in particular perpendicular to the surface of the object or workpiece. For this purpose, the imaging optics should preferably be designed as at least one telecentric f-theta lens.

Ebenso wird eine besonders vielversprechende Weiterbildung der Erfindung dadurch beschrieben, dass die - lineare Bewegung des Fokusbereichs in zumindest eine Raumrichtung mit wenigstens einer zusätzlichen Bewegung, insbesondere einer Linearbewegung, einer Verfahrachse überlagert wird. Hierbei ist die Verfahrachse Teil einer Vorrichtung, wobei an der Verfahrachse wiederum wenigstens ein Teil der der Vorrichtung zugehörigen optischen Anordnung angeordnet ist. Die Verfahrachse ist dabei insbesondere als eine Linearachse ausgebildet. Durch die Kombination der Bewegung des Fokusbereichs durch das Ablenken des Strahls über insbesondere ein oder zwei Scannerpaare mit der zusätzlichen Bewegung wenigstens einer Verfahrachse lassen sich auch Werkstücke bearbeiten, deren Abmessungen über die maximal mögliche Ablenkung der Strahlen respektive den daraus resultierenden, möglichen Bewegungsabschnitt des Fokusbereichs hinausgeht und sich somit das Werkstück bevorzugt über seiner gesamte Ausdehnung mit zudem sehr hohen Bearbeitungsgeschwindigkeiten und somit niedrigen Bearbeitungszeiten bearbeiten lässt. Zudem lassen sich Modifikationen im Werkstück erzeugen, welche vereinzelt und/oder zusammenhängend einer quasi beliebigen Bahnkurve, z. B in Form eines Splines, folgen. Die jeweiligen, möglichen Bewegungsrichtungen der Bewegung des Fokusbereichs und der Verfahrachse müssen dabei nicht parallel und/oder senkrecht zueinander ausgerichtet sein. Denkbar ist hingegen eine Ausrichtung in einem quasi beliebigen Winkel, beispielsweise einem Winkel von 45 Grad.A particularly promising development of the invention is also described in that the linear movement of the focus area in at least one spatial direction is superimposed with at least one additional movement, in particular a linear movement, of a travel axis. In this case, the travel axis is part of a device, with at least part of the optical arrangement belonging to the device being arranged on the travel axis. The travel axis is in particular designed as a linear axis. By combining the movement of the focus area by deflecting the beam via in particular one or two pairs of scanners with the additional movement of at least one travel axis, workpieces can also be processed whose dimensions exceed the maximum possible deflection of the beams or the resulting possible movement section of the focus area, and the workpiece can therefore preferably be processed over its entire extent with very high processing speeds and thus short processing times. In addition, modifications can be made in the workpiece which individually and/or contiguously follow a virtually arbitrary trajectory, e.g. in the form of a spline. The respective possible directions of movement of the focus area and the travel axis do not have to be aligned parallel and/or perpendicular to each other. However, an alignment at virtually any angle is conceivable, for example an angle of 45 degrees.

Insbesondere im Zusammenhang mit der vorstehenden Weiterbildung, jedoch ebenso im Allgemeinen, ist eine Ausführung der Erfindung als mit Vorteil behaftet anzusehen, bei welcher durch die Überlagerung der - linearen - Bewegung des Fokusbereichs in zumindest eine Raumrichtung mit der wenigstens einen zusätzlichen - linearen - Bewegung der Verfahrachse, die zusätzliche Bewegung der Verfahrachse wenigstens teilweise korrigiert und/oder wenigstens teilweise kompensiert wird. Bei gleichgerichteten Bewegungsrichtungen des Fokusbereichs und der Verfahrachse ließe sich derart die Bewegung des Fokusbereichs insbesondere in Redundanz zu der Bewegung der Verfahrachse überlagern und somit beispielsweise eine Auflösung der Positionierung von Modifikationen gegenüber der durch die Verfahrachse selbst bereitgestellten Auflösung im Werkstück erhöhen. Zudem kann die Bewegung der Verfahrachse auch vollständig durch die Bewegung des Fokusbereichs kompensiert werden. Die beispielsweise dann, wenn in die Bewegungsrichtung der Verfahrachse mehrere Modifikationen an exakt gleiche Position oder an gleicher Position, jedoch mit einem Versatz z. B. quer zur Bewegungsrichtung der Verfahrachse im Werkstück erzeugt werden sollen. Eine sehr hohe Formfreiheit im Werkstück erzeugter Strukturen lässt sich somit mit herausragender Präzision gewährleisten.In particular in connection with the above development, but also in general, an embodiment of the invention is to be regarded as advantageous in which the additional movement of the travel axis is at least partially corrected and/or at least partially compensated by the superimposition of the - linear - movement of the focus area in at least one spatial direction with the at least one additional - linear - movement of the travel axis. With the same direction of movement of the focus area and the travel axis, the movement of the focus area could be superimposed in this way, in particular in redundancy to the movement of the travel axis, and thus, for example, a resolution of the positioning of modifications compared to the resolution provided by the travel axis itself in the workpiece could be increased. In addition, the movement of the travel axis can also be completely compensated by the movement of the focus area. This is the case, for example, when several modifications are to be created in the direction of movement of the travel axis in exactly the same position or in the same position but with an offset, e.g. transverse to the direction of movement of the travel axis in the workpiece. A very high degree of freedom of form of structures created in the workpiece can thus be guaranteed with outstanding precision.

Ferner ist erfindungsgemäß zudem auch eine Vorrichtung mit einer optischen Anordnung, insbesondere zur Durchführung zumindest eines der vorstehend erläuterten Verfahren angedacht. Hierbei weist die optische Anordnung der Vorrichtung eine Strahlquelle, insbesondere eine Laserquelle, zum Emittieren eines Strahls einer elektromagnetischen Strahlung, hierbei insbesondere eines Laserstrahls einer Laserstrahlung, und ein optisches Scannersystem auf. Das Scannersystem ist seinerseits über wenigstens zwei optische Scanner mit je zumindest einem rotierbaren Ablenkelement zur Ablenkung des Strahls ausgeführt. In diesem Zusammenhang ist auszuführen, dass im Strahlengang zwischen den Scannern kein weiteres, insbesondere optisch brechendes Element angeordnet ist. Darüber hinaus weist die optische Anordnung wenigstens eine Abbildungsoptik auf, durch welche der Strahl auf ein Objekt abbildbar und durch das Abbilden mittels der Abbildungsoptik ein Fokusbereich des Strahls auf und/oder in das Objekt legbar ist. Erfindungsgemäß bilden hierbei je zwei Scanner ein Scannerpaar, wobei die Rotationsachsen der einem jeweiligen Scannerpaar zugehörigen Scanner zueinander parallel ausgerichtet sind. Die optische Anordnung weist dabei wenigstens ein Scannerpaar oder zumindest zwei, bevorzugt ausschließlich zwei, Scannerpaare auf. Es ist zu beachten, dass die Rotationsachsen respektive die Gruppen der Rotationsachsen der Scanner der unterschiedlichen Scannerpaare jedoch senkrecht zueinander ausgerichtet sind. Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich vorteilhaft wenigstens ein Teil der erfindungsgemäßen Verfahren durchführen, wobei ein deutlich vereinfachter optischer Aufbau der optischen Anordnung vorliegt. So lassen sich unerwünschte Abbildungsfehler vermeiden und zugleich beim Ablenken des Strahls hervorgerufene Störungen einer gegebenenfalls vorhandenen Strahlformung korrigieren, indem ein Pivotpunkt oder Drehpunkt eines aus dem Scannersystem austretenden Strahlabschnitt des Strahls über das Scannersystem im Strahlengang vor oder in die Abbildungsoptik legbar ist. Neben der optischen Anordnung würde die Vorrichtung zudem wenigstens eine Verfahrachse aufweisen, an welcher zumindest ein Teil der optischen Anordnung angeordnet ist.Furthermore, according to the invention, a device with an optical arrangement is also envisaged, in particular for carrying out at least one of the methods explained above. The optical arrangement of the device has a beam source, in particular a laser source, for emitting a beam of electromagnetic radiation, in particular a laser beam of laser radiation, and an optical scanner system. The scanner system is in turn designed with at least two optical scanners, each with at least one rotatable deflection element for deflecting the beam. In this context, it should be noted that no further, in particular optically refractive element is arranged in the beam path between the scanners. In addition, the optical arrangement has at least one imaging optics through which the beam can be imaged onto an object and through the imaging by means of the imaging optics a focus area of the beam can be placed on and/or in the object. According to the invention, two scanners each form a scanner pair, with the rotation axes of the scanners belonging to a respective scanner pair being aligned parallel to one another. The optical arrangement has at least one scanner pair or at least two, preferably only two, scanner pairs. It should be noted that the rotation axes or the groups of rotation axes of the scanners of the different scanner pairs are aligned perpendicular to each other. Using the device according to the invention, at least some of the methods according to the invention can be carried out advantageously, with a significantly simplified optical structure of the optical arrangement. In this way, undesirable imaging errors can be avoided and at the same time disturbances caused by deflecting the beam in any beam formation can be corrected by placing a pivot point or rotation point of a beam section emerging from the scanner system in the beam path in front of or in the imaging optics via the scanner system. In addition to the optical arrangement, the device would also have at least one travel axis on which at least part of the optical arrangement is arranged.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die optische Anordnung zudem eine Strahlformungsoptik auf, mittels der dem Strahl eine Strahlformung aufprägbar ist. Die Strahlformungsoptik ist wie bereits zuvor erläutert beispielsweise als ein Axicon, ein diffraktiv-optisches Element (DOE), als ein räumlicher Modulator für Licht, auch als Spatial Light Modulator (SLM) bekannt, oder als eine insbesondere planparallele Quarzplatte ausführt und/oder bevorzugt nach der Strahlquelle und vor dem optischen Scannersystem angeordnet.In a particularly advantageous development of the invention, the optical arrangement also has beam-forming optics, by means of which beam formation can be imposed on the beam. As already explained above, the beam-forming optics are designed, for example, as an axicon, a diffractive optical element (DOE), as a spatial modulator for light, also known as a spatial light modulator (SLM), or as a particularly plane-parallel quartz plate and/or are preferably arranged after the beam source and before the optical scanner system.

Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind einige davon in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese Zeichnungen zeigen in

  • 1 eine Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 2a bis 3b Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Verfahren.
The invention allows for various embodiments. To further clarify its basic principle, some of them are shown in the drawings and are described below. These drawings show in
  • 1 a further development of a device according to the invention;
  • 2a to 3b Further developments of the inventive methods.

Die 1 zeigt eine Weiterbildung einer optischen Anordnung 4, wobei die optische Anordnung 4 die Strahlquelle 19 zum Emittieren des Strahls 1, die Strahlformungsoptik 16, das Scannersystem 5 aufweisend die zwei optischen Scanner 6 mit je einem rotierbaren Ablenkelement, hier einem Spiegel, zur Ablenkung des Strahls 1 sowie die Abbildungsoptik 7 aufweist.The 1 shows a further development of an optical arrangement 4, wherein the optical arrangement 4 has the beam source 19 for emitting the beam 1, the beam shaping optics 16, the scanner system 5 having the two optical scanners 6, each with a rotatable deflection element, here a mirror, for deflecting the beam 1, and the imaging optics 7.

Nach dem Austritt des Strahls 1 aus der Strahlquelle 19 wird dem Strahl 1 mittels der im Strahlengang 3 auf die Strahlquelle 19 folgenden Strahlformungsoptik 16 eine Strahlformung aufgeprägt.After the beam 1 exits from the beam source 19, the beam 1 is given a beam shape by means of the beam shaping optics 16 following the beam source 19 in the beam path 3.

Der Strahl 1 wird sodann durch das im Strahlengang 3 auf die Strahlformungsoptik 16 folgende optische Scannersystem 5 zweimal mit vorgegebenem, variablem Winkel, jeweils den Strahlengang 3 des Strahls 1 verändernd, abgelenkt, um an verschiedenen Positionen auf dem Werkstück 11 abgebildet zu werden und dabei im Fokusbereich 8 des Strahls 1 eine Modifikation 20 des Materials des Werkstücks 11 zu erzeugen, wobei der Fokusbereich 8 des Strahls 1 in der Weiterbildung der 1 in das Werkstück 11 gelegt ist. Die Ablenkung des Strahls 1 erfolgt dabei über die zwei Scanner 6 des Scannersystems 5.The beam 1 is then deflected twice by the optical scanner system 5 following the beam forming optics 16 in the beam path 3 at a predetermined, variable angle, each time changing the beam path 3 of the beam 1, in order to be imaged at different positions on the workpiece 11 and thereby to produce a modification 20 of the material of the workpiece 11 in the focus area 8 of the beam 1, wherein the focus area 8 of the beam 1 in the development of the 1 is placed in the workpiece 11. The deflection of the beam 1 is carried out via the two scanners 6 of the scanner system 5.

Um nunmehr eine Störung der dem Strahl 1 über die Strahlformungsoptik 16 aufgeprägte Strahlformung zu vermeiden, wird mittels des Scannersystems 5 und hierbei insbesondere mittels des im Strahlengang 3 auf den ersten Scanner 6 folgenden und vor der Abbildungsoptik 7 angeordneten Scanners 6 eine Schwenkbewegung des aus dem Scannersystem 5 austretenden Strahlabschnitts 9 des Strahls 1 erzeugt, bei welcher der Dreh- oder Pivotpunkt 10 dieses Strahlabschnitts 9 im Strahlengang 3 in der Abbildungsoptik 7 liegt. Die Schwenkbewegung resultiert somit in der Drehbewegung 15 des Strahl 1 um den Pivotpunkt 10, wodurch in dieser Weiterbildung wiederum eine Bewegung des Fokusbereichs 8 in die Raumrichtung X senkrecht zur optischen Achse der Abbildungsoptik 7 bewirkt wird.In order to avoid a disruption of the beam shaping imposed on the beam 1 via the beam shaping optics 16, a pivoting movement of the beam section 9 of the beam 1 emerging from the scanner system 5 is generated by means of the scanner system 5 and in particular by means of the scanner 6 following the first scanner 6 in the beam path 3 and arranged in front of the imaging optics 7, in which the rotation or pivot point 10 of this beam section 9 lies in the beam path 3 in the imaging optics 7. The pivoting movement thus results in the rotational movement 15 of the beam 1 about the pivot point 10, which in turn causes a movement of the focus area 8 in the spatial direction X perpendicular to the optical axis of the imaging optics 7 in this development.

Es sei in diesem Zusammenhang kurz darauf hingewiesen, dass die 1 den Strahl 1 in einer sehr stark vereinfachten Form in seinem Strahlprofil aufzeigt, wobei zudem lediglich ein Strahlengang 3 des Strahls 1 dargestellt ist.In this context, it should be noted that the 1 shows beam 1 in a very simplified form in its beam profile, whereby only one beam path 3 of beam 1 is shown.

Die Besonderheit der zuvor lediglich im Kurzen angerissenen Ablenkung des Strahls 1 über das Scannersystem 5 liegt dabei darin, dass die Drehbewegung 15 des Strahlabschnitts 9 um die Drehachse 12 des Pivotpunkts 10 und somit auch die lineare Bewegung des Fokusbereichs 8 in die Raumrichtung X über zwei zusammenwirkende und dabei den Strahl 1 im Strahlengang 3 ablenkende Rotationsbewegungen 13 der Scanner 6 um deren zwei zueinander parallele Rotationsachsen 14 durchgeführt wird. Dabei bilden die beiden Scanner 6 ein Scannerpaar, wobei die Rotationsbewegungen 13 der Scanner 6 des Scannerpaars asynchron ausgebildet sind.The special feature of the deflection of the beam 1 via the scanner system 5, which was only briefly outlined above, is that the rotational movement 15 of the beam section 9 about the axis of rotation 12 of the pivot point 10 and thus also the linear movement of the focus area 8 in the spatial direction X is carried out via two interacting rotational movements 13 of the scanners 6 about their two mutually parallel rotational axes 14, which deflect the beam 1 in the beam path 3. The two scanners 6 form a scanner pair, with the rotational movements 13 of the scanners 6 of the scanner pair being asynchronous.

Durch das Aufprägen der Strahlformung und dem Abbilden der die Strahlformung aufweisenden Strahls 1 über die Abbildungsoptik 7 wird am respektive im Werkstück 11 ein in Richtung des Strahlengangs 3 verlängerter Fokusbereich 8 abgebildet, welcher sich in dieser Weiterbildung über die gesamte, in Richtung des Strahlengangs 3 ausgebildete Abmessung, hier die Dicke des Werkstücks 11 erstreckt. Der verlängerte Fokusbereich 8 bewirkt somit eine Modifikation 20 des Materials des Werkstücks 11 über die gesamte Dicke des Werkstücks 11, sodass durch einen auf die Modifikation 20 folgenden Ätzschritt eine Öffnung, hier eine Durchbrechung des Werkstücks 11 erzeugt wird.By impressing the beam shaping and imaging the beam 1 having the beam shaping via the imaging optics 7, a focus area 8 extended in the direction of the beam path 3 is imaged on or in the workpiece 11, which in this development extends over the entire dimension formed in the direction of the beam path 3, here the thickness of the workpiece 11. The extended focus area 8 thus causes a modification 20 of the material of the workpiece 11 over the entire thickness of the workpiece 11, so that an opening, here a breakthrough in the workpiece 11, is created by an etching step following the modification 20.

Um bei mehreren, an unterschiedlichen Positionen im Werkstück 11 zu erzeugenden Modifikationen 20 eine im Wesentlichen gleichbleibende, auf das Material des Werkstücks 11 einwirkende Intensität des Strahls 1 im Fokusbereich 8 gewährleisten zu können, wird der jeweilige eine Modifikation 20 erzeugende Fokusbereich 8 des zur Positionierung abgelenkten und sich somit in seinem Strahlengang 3 verändernden Strahls 1 durch die Abbildungsoptik 7 telezentrisch auf eine einzige Fokusebene 17 abgebildet, von der sich der jeweilige Fokusbereich 8 in das Werkstück 11 erstreckt.In order to be able to ensure a substantially constant intensity of the beam 1 in the focus area 8 acting on the material of the workpiece 11 in the case of several modifications 20 to be produced at different positions in the workpiece 11, the respective focus area 8 producing a modification 20 of the beam 1 deflected for positioning and thus changing in its beam path 3 is telecentrically focused by the imaging optics 7 onto a single focus plane 17. from which the respective focus area 8 extends into the workpiece 11.

Aus den 2a und 2b sowie 3a und 3b gehen zudem Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Verfahren hervor. Diese Figuren zeigen dabei, dass die Bewegung des Fokusbereichs 8 in die Raumrichtungen X, Y mit einer zusätzlichen Bewegung der Verfahrachse 18 in die Bewegungsrichtung Y', welches sich mit der Raumrichtung Y deckt, überlagert wird. Hierüber lassen sich in den Fokusbereichen 8 Modifikationen 20 im in 1 näher dargestellten Werkstück 11 erzeugen, welche wie in den 2a und 3a vereinzelt oder wie in den 2b und 3b ausgebildet sind.From the 2a and 2 B and 3a and 3b also show further developments of the method according to the invention. These figures show that the movement of the focus area 8 in the spatial directions X, Y is superimposed with an additional movement of the travel axis 18 in the direction of movement Y', which coincides with the spatial direction Y. This allows modifications 20 to be made in the focus areas 8 in the 1 produce the workpiece 11 shown in more detail, which as shown in the 2a and 3a isolated or as in the 2 B and 3b are trained.

Dabei ist es möglich, dass die Fokusbereiche 8 und somit die Modifikationen 20 wie in den 2a und 2b dargestellt einer quasi beliebigen Bahnkurve, hier in Form eines Splines, folgen, sodass je nach Pulsfolge des in 1 dargestellten Strahls 1, wie in 2a, einzelne Öffnungen oder, wie in 2b, Schnitte durch eine Überlappung mehrerer Öffnungen im Werkstück 11 erzeugt werden. In der Weiterbildung der 2a und 2b wird dafür der Bewegung des Fokusbereichs 8 in lediglich die Raumrichtung X mit der Bewegung der Verfahrachse 18 in dessen Bewegungsrichtung Y' überlagert, wobei die Raumrichtung X und die Bewegungsrichtung Y' senkrecht aufeinander stehen.It is possible that the focus areas 8 and thus the modifications 20 as in the 2a and 2 B shown follow a virtually arbitrary trajectory, here in the form of a spline, so that depending on the pulse sequence of the 1 shown beam 1, as in 2a , individual openings or, as in 2 B , cuts are produced by overlapping several openings in the workpiece 11. In the further development of the 2a and 2 B For this purpose, the movement of the focus area 8 in only the spatial direction X is superimposed with the movement of the travel axis 18 in its direction of movement Y', whereby the spatial direction X and the direction of movement Y' are perpendicular to one another.

Durch die Überlagerung der Bewegung des Fokusbereichs 8 in die Raumrichtungen X, Y mit der zusätzlichen Bewegung der Verfahrachse 18 in dessen Bewegungsrichtung Y' lässt sich zudem die zusätzliche Bewegung der Verfahrachse 18 wenigstens teilweise korrigieren und/oder wenigstens teilweise kompensieren.By superimposing the movement of the focus area 8 in the spatial directions X, Y with the additional movement of the travel axis 18 in its direction of movement Y', the additional movement of the travel axis 18 can also be at least partially corrected and/or at least partially compensated.

So lässt sich, wie in 3a aufgezeigt, die Bewegung des Fokusbereichs 8 insbesondere in Redundanz zu der Bewegung der Verfahrachse 18 überlagern und somit beispielsweise eine Auflösung der Positionierung der Modifikationen 20 gegenüber der durch die Verfahrachse 18 selbst bereitgestellten Auflösung im Werkstück 11 erhöhen.This way, as in 3a shown, the movement of the focus area 8 is superimposed, in particular in redundancy, on the movement of the travel axis 18 and thus, for example, increases a resolution of the positioning of the modifications 20 compared to the resolution provided by the travel axis 18 itself in the workpiece 11.

Zudem kann die Bewegung der Verfahrachse 18 auch vollständig durch die Bewegung des Fokusbereichs 8 kompensiert werden. Dies insbesondere dann, wenn, wie in 3b, in die Bewegungsrichtung Y' der Verfahrachse 18 mehrere Modifikationen 20 an gleicher Position, jedoch mit einem Versatz quer zur Bewegungsrichtung Y' in die Raumrichtung X im Werkstück 11 erzeugt werden.In addition, the movement of the travel axis 18 can also be completely compensated by the movement of the focus area 8. This is particularly the case when, as in 3b , in the direction of movement Y' of the travel axis 18, several modifications 20 are generated at the same position, but with an offset transverse to the direction of movement Y' in the spatial direction X in the workpiece 11.

BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE SYMBOLS

11
Strahlbeam
22
Objektobject
33
StrahlengangBeam path
44
optische Anordnungoptical arrangement
55
Scannersystem Scanner system
66
Scannerscanner
77
AbbildungsoptikImaging optics
88th
FokusbereichFocus area
99
StrahlabschnittBeam section
1010
Pivotpunkt Pivot point
1111
Werkstückworkpiece
1212
DrehachseRotation axis
1313
RotationsbewegungRotational movement
1414
RotationsachseRotation axis
1515
Drehbewegungrotational movement
1616
StrahlformungsoptikBeam shaping optics
1717
FokusebeneFocal plane
1818
VerfahrachseTravel axis
1919
StrahlquelleBeam source
2020
Modifikation Modification
X, YX, Y
RaumrichtungSpatial direction
Y'Y'
BewegungsrichtungDirection of movement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA accepts no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2014161534 A2 [0007]WO 2014161534 A2 [0007]
  • WO 2016041544 A1 [0007]WO 2016041544 A1 [0007]
  • WO 2021239302 A1 [0008, 0009]WO 2021239302 A1 [0008, 0009]
  • US 20140008549 A1 [0013]US 20140008549 A1 [0013]

Claims (13)

Verfahren zum Abbilden wenigstens eines Strahls (1) einer elektromagnetischen Strahlung auf ein Objekt (2), wobei der Strahl (1) über dessen Strahlengang (3) durch eine optische Anordnung (4) mittels eines optischen Scannersystems (5) der optischen Anordnung (4), aufweisend wenigstens zwei optische Scanner (6), zumindest zweimal mit vorgegebenem und/oder vorgebbarem, variablem Winkel, jeweils den Strahlengang (3) des Strahls (1) verändernd, abgelenkt wird und der Strahl (1) zwischen einer jeweiligen Ablenkung keiner Brechung unterliegt, der Strahl (1) nach dessen Ablenkung zudem mittels einer Abbildungsoptik (7) auf das Objekt (2) abgebildet und durch das Abbilden mittels der Abbildungsoptik (7) ein Fokusbereich (8) des Strahls (1) auf und/oder in das Objekt (2) gelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Scannersystems (5) wenigstens eine Schwenkbewegung eines aus dem Scannersystem (5) austretenden Strahlabschnitts (9) des Strahls (1) erzeugt wird, bei welcher der Pivotpunkt (10) des Strahlabschnitts (9) im Strahlengang (3) vor oder in der Abbildungsoptik (7) liegt und die Schwenkbewegung und/oder zumindest eine Drehbewegung (15) um den Pivotpunkt (10) eine Bewegung des Fokusbereichs (8) in zumindest eine Raumrichtung (X, Y) senkrecht zur optischen Achse der Abbildungsoptik (7) bewirkt.Method for imaging at least one beam (1) of electromagnetic radiation onto an object (2), wherein the beam (1) is deflected via its beam path (3) by an optical arrangement (4) by means of an optical scanner system (5) of the optical arrangement (4), having at least two optical scanners (6), at least twice with a predetermined and/or predeterminable, variable angle, each time changing the beam path (3) of the beam (1), and the beam (1) is not subject to refraction between each deflection, the beam (1) is also imaged onto the object (2) by means of an imaging optics (7) after its deflection, and by imaging by means of the imaging optics (7) a focus area (8) of the beam (1) is placed on and/or in the object (2), characterized in that at least one pivoting movement of a beam section (9) of the beam (1) emerging from the scanner system (5) is generated by means of the scanner system (5), in which the pivot point (10) of the Beam section (9) in the beam path (3) in front of or in the imaging optics (7) and the pivoting movement and/or at least one rotational movement (15) about the pivot point (10) causes a movement of the focus area (8) in at least one spatial direction (X, Y) perpendicular to the optical axis of the imaging optics (7). Verfahren zum Einbringen wenigstens einer Öffnung in das als Werkstück (11) aus einem transparenten Material ausgebildete Objekt (2), wobei mittels des Verfahrens nach Anspruch 1 wenigstens im Fokusbereich (8) des Strahls (1) eine Modifikation (20) des Materials des Werkstücks (11) erzeugt wird, ohne dass es dabei zu einem Abtrag des Materials infolge des Einwirkens des Strahls (1) kommt, sodass anschließend die Öffnung durch die Einwirkung eines ätzenden Mediums durch einen anisotropen Abtrag des Materials in dem jeweiligen Bereich der Modifikation (20) in dem Werkstück (11) erzeugt wird.Method for introducing at least one opening into the object (2) formed as a workpiece (11) made of a transparent material, wherein by means of the method according to Claim 1 a modification (20) of the material of the workpiece (11) is produced at least in the focus region (8) of the beam (1), without any removal of the material occurring as a result of the action of the beam (1), so that the opening is subsequently produced by the action of an etching medium through an anisotropic removal of the material in the respective region of the modification (20) in the workpiece (11). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine jeweilige Drehbewegung (15) des Strahlabschnitts (9) um eine Drehachse (12) des Pivotpunkts (10) und somit eine jeweilige lineare Bewegung des Fokusbereichs (8) in eine Raumrichtung (X, Y) über zwei zusammenwirkende und den Strahl (1) im Strahlengang (3) ablenkende Rotationsbewegungen (13) zweier ein Scannerpaar bildender optischer Scanner (6) um deren zwei zueinander parallele Rotationsachsen (14) durchgeführt wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that a respective rotational movement (15) of the beam section (9) about a rotation axis (12) of the pivot point (10) and thus a respective linear movement of the focus area (8) in a spatial direction (X, Y) is carried out via two interacting rotational movements (13) of two optical scanners (6) forming a scanner pair about their two mutually parallel rotation axes (14) which deflect the beam (1) in the beam path (3). Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur linearen Bewegung des Fokusbereichs (8) in zwei Raumrichtungen (X, Y) zwei Drehbewegungen (15) des Strahlabschnitts (9) um zwei Drehachsen (12) des Pivotpunkts (10) überlagert werden.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that for the linear movement of the focus area (8) in two spatial directions (X, Y), two rotational movements (15) of the beam section (9) about two axes of rotation (12) of the pivot point (10) are superimposed. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsbewegungen (13) der Scanner (6) eines Scannerpaars asynchron ausgebildet sind.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the rotational movements (13) of the scanners (6) of a scanner pair are asynchronous. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Strahl (1) über dessen Strahlengang (3) durch die optische Anordnung (4) mittels einer Strahlformungsoptik (16) eine Strahlformung aufgeprägt wird, sodass am und/oder im Objekt (2) ein in Richtung des Strahlengangs (3) verlängerter Fokusbereich (8) abgebildet wird, welcher sich über zumindest einen Teil der in Richtung des Strahlengangs (3) ausgebildeten Abmessung des Objekts (2) erstreckt.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the beam (1) is given a beam shape via its beam path (3) by the optical arrangement (4) by means of a beam shaping optics (16), so that a focus region (8) extended in the direction of the beam path (3) is imaged on and/or in the object (2), which extends over at least part of the dimension of the object (2) formed in the direction of the beam path (3). Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufprägen der Strahlformung mittels der Strahlformungsoptik (16) vor dem Eintritt des Strahls (1) in das optische Scannersystem (5) erfolgt.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the beam shaping is applied by means of the beam shaping optics (16) before the beam (1) enters the optical scanner system (5). Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliger Fokusbereich (8) des sich in seinem Strahlengang (3) durch die optische Anordnung (4) aufgrund der Ablenkung verändernden Strahls (1) durch die Abbildungsoptik (7) auf eine Fokusebene (17) abgebildet wird, auf der der jeweilige Fokusbereich (8) liegt oder von der sich der jeweilige Fokusbereich (8) erstreckt.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a respective focus region (8) of the beam (1) changing in its beam path (3) through the optical arrangement (4) due to the deflection is imaged by the imaging optics (7) onto a focus plane (17) on which the respective focus region (8) lies or from which the respective focus region (8) extends. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbilden eines jeweiligen Fokusbereichs (8) durch die Abbildungsoptik (7) telezentrisch erfolgt.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the imaging of a respective focus area (8) by the imaging optics (7) takes place telecentrically. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Fokusbereichs (8) in zumindest eine Raumrichtung (X, Y) mit wenigstens einer zusätzlichen Bewegung einer einer Vorrichtung zugehörigen Verfahrachse (18), an welcher wenigstens ein Teil der der Vorrichtung zugehörigen optischen Anordnung (4) angeordnet ist, überlagert wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the movement of the focus region (8) in at least one spatial direction (X, Y) is superimposed with at least one additional movement of a travel axis (18) belonging to a device, on which at least part of the optical arrangement (4) belonging to the device is arranged. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Überlagerung der Bewegung des Fokusbereichs (8) in zumindest eine Raumrichtung (X, Y) mit der wenigstens einen zusätzlichen Bewegung der Verfahrachse (18), die zusätzliche Bewegung der Verfahrachse (18) wenigstens teilweise korrigiert und/oder wenigstens teilweise kompensiert wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that by superimposing the movement of the focus area (8) in at least one spatial direction (X, Y) with the at least one additional movement of the travel axis (18), the additional movement movement of the travel axis (18) is at least partially corrected and/or at least partially compensated. Vorrichtung mit einer optischen Anordnung (4), insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die optische Anordnung (4) eine Strahlquelle (19) zum Emittieren eines Strahls (1) einer elektromagnetischen Strahlung, ein Scannersystem (5) aufweisend wenigstens zwei optische Scanner (6) mit je zumindest einem rotierbaren Ablenkelement zur Ablenkung des Strahls (1) und wenigstens eine Abbildungsoptik (7) aufweist, durch welche der Strahl (1) auf ein Objekt (2) abbildbar und durch das Abbilden mittels der Abbildungsoptik (7) ein Fokusbereich (8) des Strahls (1) auf und/oder in das Objekt (2) legbar ist, wobei im Strahlengang (3) zwischen den Scannern (6) kein weiteres optisches Element angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass je zwei Scanner (6) ein Scannerpaar bilden, deren Rotationsachsen (14) zueinander parallel ausgerichtet sind und die optische Anordnung (4) wenigstens ein Scannerpaar oder zumindest zwei Scannerpaare aufweist und hierbei die Rotationsachsen (14) der Scannerpaare senkrecht zueinander ausgerichtet sind.Device with an optical arrangement (4), in particular for carrying out a method according to at least one of the preceding claims, wherein the optical arrangement (4) has a beam source (19) for emitting a beam (1) of electromagnetic radiation, a scanner system (5) having at least two optical scanners (6), each with at least one rotatable deflection element for deflecting the beam (1), and at least one imaging optics (7) by means of which the beam (1) can be imaged onto an object (2) and by imaging by means of the imaging optics (7) a focus area (8) of the beam (1) can be placed onto and/or into the object (2), wherein no further optical element is arranged in the beam path (3) between the scanners (6), characterized in that two scanners (6) each form a scanner pair, the rotation axes (14) of which are aligned parallel to one another and the optical arrangement (4) has at least one scanner pair or at least two scanner pairs and the rotation axes (14) of the scanner pairs are aligned perpendicular to one another. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Anordnung (4) eine Strahlformungsoptik (16) aufweist, mittels der dem Strahl (1) eine Strahlformung aufprägbar ist.Device according to Claim 12 , characterized in that the optical arrangement (4) has a beam-forming optics (16) by means of which a beam shape can be imposed on the beam (1).
DE102022127259.1A 2022-10-18 2022-10-18 Method and device for imaging a beam onto an object and method for making an opening in a workpiece by means of this method Pending DE102022127259A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022127259.1A DE102022127259A1 (en) 2022-10-18 2022-10-18 Method and device for imaging a beam onto an object and method for making an opening in a workpiece by means of this method
PCT/EP2023/074035 WO2024083393A1 (en) 2022-10-18 2023-09-01 Method and device for imaging a beam on an object, and method for introducing an opening in a workpiece by means of this method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022127259.1A DE102022127259A1 (en) 2022-10-18 2022-10-18 Method and device for imaging a beam onto an object and method for making an opening in a workpiece by means of this method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102022127259A1 true DE102022127259A1 (en) 2024-04-18

Family

ID=87933869

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102022127259.1A Pending DE102022127259A1 (en) 2022-10-18 2022-10-18 Method and device for imaging a beam onto an object and method for making an opening in a workpiece by means of this method

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102022127259A1 (en)
WO (1) WO2024083393A1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010069987A1 (en) 2008-12-19 2010-06-24 Deutsches Krebsforschungszentrum Method and device for dynamically shifting a light beam relative to an optic which focuses the light beam
US20140008549A1 (en) 2012-06-26 2014-01-09 Universite Laval Method and system for obtaining an extended-depth-of-field volumetric image using laser scanning imaging
WO2014161534A2 (en) 2013-04-04 2014-10-09 Lpkf Laser & Electronics Ag Method and device for providing through-openings in a substrate and a substrate produced in said manner
WO2016041544A1 (en) 2014-09-16 2016-03-24 Lpkf Laser & Electronics Ag Method for introducing at least one cutout or aperture into a sheetlike workpiece
EP3106943B1 (en) 2015-06-16 2019-06-26 Erlas Erlanger Lasertechnik GmbH Scanner device for a laser beam for laser material machining, machine tool with the scanner device and method for controlling the machine tool with the scanner device
WO2021239302A1 (en) 2020-05-27 2021-12-02 Lpkf Laser & Electronics Ag Method for introducing a recess into a substrate
DE102020131405A1 (en) 2020-11-26 2022-06-02 LANG LASER - System GmbH Device for material processing with multiple applications

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010069987A1 (en) 2008-12-19 2010-06-24 Deutsches Krebsforschungszentrum Method and device for dynamically shifting a light beam relative to an optic which focuses the light beam
US20140008549A1 (en) 2012-06-26 2014-01-09 Universite Laval Method and system for obtaining an extended-depth-of-field volumetric image using laser scanning imaging
WO2014161534A2 (en) 2013-04-04 2014-10-09 Lpkf Laser & Electronics Ag Method and device for providing through-openings in a substrate and a substrate produced in said manner
WO2016041544A1 (en) 2014-09-16 2016-03-24 Lpkf Laser & Electronics Ag Method for introducing at least one cutout or aperture into a sheetlike workpiece
EP3106943B1 (en) 2015-06-16 2019-06-26 Erlas Erlanger Lasertechnik GmbH Scanner device for a laser beam for laser material machining, machine tool with the scanner device and method for controlling the machine tool with the scanner device
WO2021239302A1 (en) 2020-05-27 2021-12-02 Lpkf Laser & Electronics Ag Method for introducing a recess into a substrate
DE102020131405A1 (en) 2020-11-26 2022-06-02 LANG LASER - System GmbH Device for material processing with multiple applications

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024083393A1 (en) 2024-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3854513B1 (en) Asymmetric optical beam forming system
DE10293414B4 (en) Lithograph with moving cylindrical lens system
DE102014116958B4 (en) Optical system for beam shaping of a laser beam, laser processing system, method for material processing and use of a common elongated focus zone for laser material processing
EP1133377B1 (en) Method and device for scanning the surface of an object with a laser beam
EP2492085A1 (en) Method and device for location-triggered application of an intensity pattern from electromagnetic radiation to a photosensitive substance and applications of same
DE102013011676A1 (en) Device and method for generative component production
DE10116059B4 (en) Moving lens lithograph and method of making digital holograms in a storage medium
EP3752314A1 (en) Method and device for inserting a separation line into a transparent, brittle-fracture material, and element that can be produced according to the method and is provided with a separation line
WO2018130448A1 (en) Device and method for working glass elements or glass-ceramic elements by means of a laser
DE102012011343A1 (en) Apparatus and method for interference structuring of samples and samples structured in this way
WO2017060251A1 (en) Method and device for the filamentation of workpieces not having a plane-parallel shape and workpiece produced by filamentation
DE102020107760A1 (en) Laser machining device and method for laser machining a workpiece
DE102022127259A1 (en) Method and device for imaging a beam onto an object and method for making an opening in a workpiece by means of this method
DE102020108247A1 (en) LARGE-VOLUME REMOVAL OF MATERIAL USING LASER-ASSISTED ETCHING
DE102014202646A1 (en) Method for producing an object from a material and / or for processing an object
DE102007057129B4 (en) Method and apparatus for high performance micromachining a body or powder layer with a high brilliance laser
DE202019004080U1 (en) Device for laser material processing of a workpiece with laser radiation of several lasers
DE102015112151A1 (en) Method and device for laser processing of a substrate with multiple deflection of a laser radiation
WO2002030610A1 (en) Method for characterizing and especially for labeling the surfaces of optical elements by means of uv light
DE102019204032B4 (en) Device for generating a spatially modulatable power density distribution from laser radiation
WO2021198835A1 (en) Method and device for the lithography-based additive manufacturing of a three-dimensional component
EP4163083B1 (en) Method and device for lithography-based generative production of a three-dimensional component
DE19808334A1 (en) Mechanism for marking technical and/or electronic components
DE10155492A1 (en) Manufacture of optical branching device, especially multiple beam splitter for optical communications, by overwriting part of first waveguide when writing branching waveguide
DE102022121239A1 (en) Beam width changing device, manufacturing device for additive manufacturing with such a beam width changing device, method for additive manufacturing using such a beam width changing device and use of such a beam width changing device for the additive manufacturing of components

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: G02B0027090000

Ipc: G02B0026100000

R016 Response to examination communication
R082 Change of representative

Representative=s name: CREUTZBURG, TOM, DIPL.-ING., DE