DE202005021172U1 - Spezialdüsensystem für Lasermicrobearbeitungsstation - Google Patents

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Abstract

Spezialdüsensystem für Laserbearbeitungsstationen, insbesondere zum Schutz eines Transmissions-Objektivs (19) vor Verschmutzung durch von der Probe abgetragenes Material, zumindest bestehend aus einer Kombination von einer koaxialer Düse konzentrisch zum Strahl, einer Crossjetdüse (Gasstrom quer zum Strahl) und einer Belüftungsdüse für die letzte Linse vor der Probe.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Spezialdüsensystem für eine Lasermikrobearbeitungsstation, die beispielsweise zumindest umfasst: einen UV-Laser mit einer Wellenlänge kleiner als 200 nm, eine Vorrichtung zur Strahlformung, eine Vorrichtung zum Abbilden des Laserstrahls auf das zu bearbeitende Substrat und ein Positioniersystem, welches in einer Bearbeitungskammer angeordnet ist.
  • Die Mikrobearbeitung verschiedenster Materialien gewinnt zunehmend an Bedeutung für Anwendungen in verschiedenen innovativen Bereichen von Forschung und Industrie, beispielsweise in der Mikrosystemtechnik, Medizintechnik und Biotechnologie.
  • Zur Mikrobearbeitung im Sinne der Erfindung zählen neben dem Materialabtrag auch Modifizierungen von Oberflächen und Materialeigenschaften durch Einwirkung von Laserstrahlen.
  • Zur Mikrobearbeitung verschiedenster Materialien werden so genannte Lasermikrobearbeitungsstationen eingesetzt, die mit Lasern unterschiedlichster Wellenlängen, beispielsweise λ = 248 nm oder λ = 193 nm, arbeiten.
  • Diese Lasermikrobearbeitungsstationen umfassen insbesondere folgende Bauteile: einen Laser, z.B.: einen Excimerlaser, eine Vorrichtung zur Strahlformung, eine Vorrichtung zum Abbilden des Laserstrahls auf das zu bearbeitende Substrat und ein Positioniersystem zur präzisen Bewegung des Substrates.
  • Die Vorrichtung zur Strahlformung dient der Erzeugung eines Flat-Top Profils in der Maskenebene. Die Maske kann beliebig geformte Öffnungen enthalten, deren maximale Ausdehnung durch die Größe des Laserstrahlquerschnitts in der Maskenebene bestimmt wird. Die Maske begrenzt die Laserstrahlung auf den gewünschten Bereich. Die Laserstrahlung soll dabei mit möglichst gleichmäßiger Energiedichteverteilung (so genannter Flat-Top Intensitätsverteilung) auf die strahlungsdurchlässigen Bereiche der Maske gelenkt werden.
  • Der von einem Excimerlaser emittierte Laserstrahl hat in der Regel keine gleichförmige Intensitätsverteilung über seinen Querschnitt. Der von einem Excimerlaser abgegebene Laserstrahl hat einen etwa rechteckförmigen Querschnitt. In Richtung der langen Achse ist das Intensitätsprofil des Laserstrahls etwa trapezförmig mit Intensitätsschwankungen. In Richtung der kurzen Achse hat der Laserstrahl ein Intensitätsprofil, welches etwa einer Gauß-Kurve entspricht. Für eine präzise Bearbeitung des Substrates ist jedoch häufig eine möglichst gleichförmige Intensitätsverteilung über einen bestimmten, häufig quadratischen Querschnitt erwünscht.
  • Der F2-Laser bietet aufgrund seiner kurzen Wellenlänge von ca. 157 nm und der damit verbundenen hohen Photonenenergie von ca. 7,9 eV eine Reihe von Möglichkeiten, die mit anderen Lasern nicht oder nur bedingt realisiert werden können. So können beispielsweise Materialien, die bei der Wellenlänge 193 nm eine zu geringe Absorption aufweisen, z.B.: Quarzglas und PTFE, in guter Qualität bearbeitet werden. Durch die kurze Wellenlänge ist zudem eine höhere Strukturauflösung im Vergleich zur Bearbeitung mit größeren Wellenlängen möglich.
  • Die Laserstrahlung der F2-Laser, d. h. die Wellenlänge beträgt ca. 157 nm, wird bei Vorhandensein von Luftsauerstoff unter Bildung von Ozon absorbiert, was die Strahlführung an Luft unmöglich macht. Schon eine Konzentration von wenigen ppm Sauerstoff führt, beispielsweise in einem ca. 4 m langen Strahlweg, zu einem spürbaren Verlust an Laserleistung.
  • Deshalb wird in entsprechenden Anlagen angestrebt, den Strahlengang von Sauerstoff möglichst frei zu halten. Diesbezüglich gibt es derzeit zwei bekannte Lösungskonzepte. Bei der ersten Lösung verläuft zumindest ein Teil des Strahlengangs des Lasers im Vakuum.
  • Beim zweiten Konzept wird der Strahlengang vor und während der Laserbearbeitung, mit Inertgas, beispielsweise mit Stickstoff, gespült, um mit dem Spülmedium auch den Luftsauerstoff aus dem Bereich des Strahlenganges auszutragen. Ein solches Spülen ist zeitaufwendig, u. a. durch das erforderliche Spülen vor Beginn der Bearbeitung, und bedarf großer Mengen des Spülmediums.
  • Ein spezielles Strahlführungssystem für Laser mit Wellenlängen kleiner als 200 nm ist aus der US 6,487,229 B2 bekannt. Dieses System ist zwischen einem F2-Laser und einer weiteren Vorrichtung, die beispielsweise zum Abbilden des Laserstrahls auf das zu bearbeitende Substrat dienen kann, angeordnet. Das Strahlführungssystem besteht insbesondere aus einer vakuumdichten Kammer, die im Bereich des Strahlengangs des Lasers Fenster besitzt, die transparent für Wellenlängen kleiner 200 nm sind. Die Kammer ist außerdem evakuierbar und nachfolgend mit einem Inertgas spülbar.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Spezialdüsensystem für eine Laserbearbeitungsstationen der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit welcher eine höhere Effizienz bezüglich der Laserfluenz bei hoher Abbildungsqualität erreichbar ist. Das Betreiben der Laserbearbeitungsstationen soll, insbesondere durch eine verlängerte Lebensdauer der Bauteile der Anlage, effizienter werden, wobei diese leicht zu handhaben sein soll.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Spezialdüsensystem für Laserbearbeitungsstationen gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Das Spezialdüsensystem für Laserbearbeitungsstationen dient insbesondere dem Schutz des Transmissions-Objektivs (19) vor Verschmutzung durch von der Probe abgetragenes Material.
  • Wesentlich ist außerdem, dass die Vorrichtung zur Strahlformung aus zumindest mehreren reflektierenden Bauteilen besteht, die Vorrichtung zur Strahlformung und die Vorrichtung zum Abbilden des Laserstrahls in einem druck- und vakuumdichten Kammersystem angeordnet sind, welches evakuierbar und mit zumindest einem Inertgas befüllbar ist, und die Bearbeitungskammer druck- und vakuumdicht ist.
  • Durch den Umstand, dass die Vorrichtung zur Strahlformung aus zumindest mehreren reflektierenden Bauteilen besteht, können Verluste bezüglich der Laserenergie, welche in Vorrichtungen zur Strahlformung, die im wesentlichen mit Linsensystemen arbeiten, nicht zu verhindern sind, stark reduziert werden. Ein geringerer Verschleiß des Lasers und der Bauelemente, die direkt nach dem Laserausgang angeordnet sind, ist zu verzeichnen. Für Linsen ist regelmäßig ein Transmissionsverhalten von ca. 85 % typisch. Die Effizienz von Spiegeln beträgt dagegen ca. 93 bis 97 %.
  • Außerdem ist durch diese Merkmalskombination ermöglicht, dass der Querschnitt der Kammer des Strahlenganges größer dimensioniert werden kann, ohne die Effizienz der Anlage zu reduzieren. Bei solchen Querschnitten, beispielsweise von 300 bis 400 mm, verringert sich die Gefahr durch unerwünschtes Beschichten der optischen Bauteile durch von den Wänden abgetragenes Material.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 6 beschrieben, wobei dies keine abschließende Darstellung der Erfindung ist.
  • Bevorzugt ist, dass die Linsen des Transmissions-Objektivs 19 in einem Gehäuse 20 angeordnet sind, welches separat evakuierbar und mit Inertgas befüllbar ist. Damit kann die Atmosphäre im Transmissions-Objektiv 19 abweichen von den entsprechenden anderen Atmosphären in der Lasermikrobearbeitungsstation, wie beispielsweise in der Bearbeitungskammer 5, gewählt werden. Beispielsweise kann ein anderes Inertgas eingesetzt werden und es muss nicht gespült werden.
  • Weiterhin bevorzugt ist, dass die Kammer 22, in welcher die Vorrichtung zum Abbilden des Laserstrahls angeordnet ist, und die Bearbeitungskammer 5 druck- und vakuumdicht voneinander getrennt sind und das Transmissions-Objektiv 19 im Bereich der Laserstrahldurchtrittsöffnung zwischen der Kammer 22 und der Bearbeitungskammer 5 angeordnet ist. Damit kann die Atmosphäre im Transmissions-Objektiv 19 abweichend von der entsprechenden Atmosphäre in der Bearbeitungskammer 5 gewählt werden. Macht sich technologisch bedingt ein Spülen der Bearbeitungskammer 5 erforderlich, trifft dies nicht in jedem Fall für die Kammer 21 und 22 zu, so dass ansonsten notwendiger Aufwand und entsprechende Kosten nicht anfallen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer F2-Lasermikrobearbeitungsstation mit de erfindungsgemäßen Spezialdüsensystem,
  • 2 eine Darstellung der Form des Laserstrahlquerschnitts beim Eintritt a.) und Verlassen b.) des Beam Combiners (Divergenzangleicher) sowie c) eine schematische Darstellung des Wirkprinzip eines Beam Combiners und
  • 3 eine schematische Darstellung eines Spezialdüsensystems.
  • Die F2-Lasermikrobearbeitungsstation 1 gemäß 1 besteht bezüglich ihrer räumlichen Anordnung aus vier Baueinheiten, nämlich die Baueinheit 2, die Baueinheit 3, die Baueinheit 4 und die Bearbeitungskammer 5.
  • In der ersten Baueinheit 2 ist insbesondere der Excimerlaser 6, beispielsweise ein handelsüblicher Excimerlaser LPF 220 (30 mJ Pulsenergie, 200 Hz Pulswiederholfrequenz), in einem Lasergehäuse untergebracht, welcher den Laserstrahl durch ein Auskoppelfenster 7 pulsförmig aussendet. Der Excimerlaserstrahl wird in einem hochvakuumdichten und druckdichten Kanal beginnend am Auskoppelfenster 7 aus dem Lasergehäuse herausgeführt. Dieser Kanal ist zum Befüllen mittels eines Inertgases, beispielsweise Stickstoff, mit einem Einlass, in 1 nicht dargestellt, versehen, welcher in üblicher Art und Weise durch Magnetventile verschlossen wird.
  • An den Strahlausgang des Excimerlasers 6 schließt sich eine weitere Baueinheit 3 an, welche insbesondere zur Aufnahme einer Vorrichtung zur Strahlformung, dient. Dieses Bauteil 3, welches auch hochvakuumdicht und druckdicht ausgeführt ist, ist mit dem Lasergehäuse über einen Faltenbalg 9 verbunden, welcher zur umgebenden Atmosphäre hochvakuumdicht und druckdicht ausgeführt ist und am Strahlaustrittsflansch des Lasers 6 angeflanscht ist.
  • Entsprechend des Verlaufes des aus dem Bauteil 3 austretenden Laserstrahls schließt sich die dritte Baueinheit 4 an. Die Verbindung zwischen den beiden Baueinheiten 3, 4, die ein gemeinsames Evakuieren und Befüllen der Kammern ermöglicht, erfolgt durch einen zur umgebenden Atmosphäre hochvakuumdichten und druckdichten Faltenbalg 10. Das Bauteil 3 ist zum Befüllen mittels eines Inertgases, beispielsweise Stickstoff, mit einem Einlass (von der Stickstoffversorgung) und einem Auslass (hin zur Umgebenden Atmosphäre) versehen, welche in üblicher Art und Weise durch Magnetventile bzw. Rückschlagventile, in 1 nicht dargestellt, verschlossen werden. Die Anbindung zum Evakuieren, in 1 nicht dargestellt, des Bauteils 3 erfolgt zur Turbomolekularpumpe über ein manuell zu betätigendes Ventil und weiter zur Vorvakuumpumpe über ein Magnetventil.
  • Entsprechend des Verlaufes des Strahlenganges des eingekoppelten Laserstrahls (innerhalb dieses Bauteils 3) sind angeordnet: ein Laserstrahl-Abschwächer 11, ein Beam Combiner 12, ein Kompressor 13, ein Homogenisierer 14, eine Fokuslinse 15 und eine Feldlinse 16.
  • Die zur Bearbeitung benötigte Laserpulsenergie wird mit Hilfe eines an sich bekannten, rechnergesteuerten Laserstrahl-Abschwächer 11, der eine Reduzierung im Bereich zwischen 0 und 75% realisiert, in üblicher Art und Weise eingestellt.
  • Der Beam Combiner 12, auch Divergenzangleicher genannt, besteht aus zwei speziellen 90° Umlenkspiegelsystemen, die jeweils aus drei treppenförmig montierten Spiegeln aufgebaut sind und den Laserstrahl somit in drei Teilstrahlen aufteilen. Die beiden 90° Umlenkspiegelsysteme bewirken eine 90° Ablenkung nach Unten (Höhenversatz von z.B. 100 mm) und eine anschließende seitliche 90° Ablenkung in Verbindung mit dem angestrebten Tausch der Divergenz der kurzen mit der der langen Achse des Strahlquerschnitts.
  • Nach der Komprimierung der langen Achse (X-Koordinate) im Kompressor 13 mit Hilfe von Zylinderspiegeln entsteht ein Strahl mit einem quadratischen Querschnitt und mit gleicher Divergenz in Richtung beider Achsen. Damit ist erreicht, dass der Laserstrahl im weiteren Strahlengang in den beiden Achsen nicht unterschiedlich behandelt werden muss.
  • Ein Homogenisierer 14, insbesondere aus zwei Spiegelarrays bestehend, sorgt zusammen mit der Fokuslinse 15 für die homogene Beleuchtung der beispielsweise 6 × 6 mm2 großen Maskenebene. Die Bestimmung von Strahlprofil und Laserleistung erfolgt über Klappspiegel in der homogenen Maskenebene. Die beiden Spiegelarrays (z.B.: aufgebaut aus je 196 konkav geformten Teilspiegeln mit einer Fläche von je (1 × 1) mm2) sind aus einem Stück gefertigt. Damit ist keine aufwändige Montage von Einzellinsen erforderlich. Im Vergleich zu oft üblichen gekreuzten Zylinderlinsenarrays (in X- und Y-Richtung), die funktionsbedingt eine höhere Anzahl von einzelnen Elementen bedürfen, treten weniger Übertragungsverluste auf.
  • In der Baueinheit 4, dort unmittelbar vor der Maske 17, befindet sich die Feldlinse 16. Über einen 45°-Spiegel 18 wird der Laserstrahl auf das Transmissions-Objektiv 19 gelenkt und mit einem Verkleinerungsmaßstab (z.B.: von 1:25) und hoher Auflösung (z.B.: 0.5 μm) auf die Probe abgebildet. Dieser Umlenkspiegel 18 reflektiert den Laserstrahl senkrecht nach unten, so dass damit grundsätzlich eine waagerechte Montage der Probe ermöglicht ist. Damit kann beispielsweise das Positioniersystem, in 1 nicht dargestellt, konstruktiv einfach gestaltet und mit diesem höhere Verfahrgeschwindigkeiten realisiert werden. Eine Kamerabeobachtung 8 durch den Spiegel hindurch ist während der Bearbeitung in einfacher Art und Weise auch ermöglicht.
  • Das Transmissions-Objektiv 19 verschließt die Öffnung zwischen der Baueinheit 4 und der Bearbeitungskammer 5 hochvakuumdicht und druckdicht. Der Zwischenraum zwischen den Linsen (z.B.: fünf Linsen) des hochvakuumdicht und druckdicht ausgeführten Transmissions-Objektivs 19 kann separat evakuiert und befüllt bzw. gespült werden.
  • Die optimale Justierbarkeit ist gewährleistet durch mehrere Handschuhflansche an der Seite der Kammern 3 und 4 sowie durch Glasdeckel, die an der Oberseite der Kammern 3 und 4 angeordnet sind.
  • Mit Hilfe einer zusätzlichen Leistungsmessung, in 1 nicht dargestellt, in der Bearbeitungskammer 5 wird die Laserfluenz unmittelbar in der Probenebene präzise ermittelt.
  • Das Transmissions-Objektiv 19, welches insbesondere aus fünf Linsen besteht, besitzt ein hochvakuumdichtes und druckdichtes Gehäuse 20, in dessen oberem Boden und unterem Boden jeweils eine Linse hochvakuumdicht und druckdicht eingepasst ist. Die Linsen sind im Strahlengang derart angeordnet, so dass der Zwischenraum zwischen den Linsen evakuierbar und spülbar ist. Die oberste Linse realisiert somit die mechanische Trennung zwischen den Kammern 4 und 5. Das Gehäuse 20 ist zum Spülen mittels eines Spülmediums, beispielsweise Stickstoff, mit einem Einlass (von der Stickstoffversorgung) und einem Auslass (hin zur Umgebung) versehen, welche in üblicher Art und Weise durch Magnetventile bzw. Rückschlagventil, in 1 nicht dargestellt, verschlossen werden. Die Leitungsanbindung zum Evakuieren des Gehäuses 20 erfolgt zur Kammer 4 über ein Magnetventil.
  • Am Transmissions-Objektiv 19 ist ein Spezialdüsensystem, in 1 nicht dargestellt, zum Schutz der Optik bei Materialabtrag mit hohen Fluenzen angeordnet.
  • Das Transmissions-Objektiv 19 ist mit einem Spezialdüsensystem zum Schutz der letzten Linse vor Verschmutzung, hervorgerufen durch von der Probe abgetragenes Material, ausgestattet.
  • Die druck- und vakuumdichten Kammersysteme mit der Vorrichtung zur Strahlformung und der Vorrichtung zum Abbilden des Laserstrahls, das Objektiv und bei Bedarf auch die Bearbeitungskammer werden zunächst evakuiert und im Anschluss mit einem Inertgas oder Inertgasgemisch befüllt, so dass eine Materialbearbeitung mit der Laserwellenlänge 157 nm über einen Zeitraum von mehreren Stunden ohne Spülen und ohne einen Abfall an Laserfluenz auf der Probenoberfläche möglich ist.
  • Die Bearbeitungskammer 5 ist ebenfalls hochvakuumdicht und druckdicht ausgeführt. Die Bearbeitungskammer 5 ist zum Befüllen bzw. Spülen mittels eines Inertgases, beispielsweise Stickstoff, mit einem Einlass (von der Stickstoffversorgung) und einem Auslass (hin zur Umgebung) versehen, welche in üblicher Art und Weise durch Magnetventile bzw. ein Rückschlagventil verschlossen werden. Die Leitungsanbindung zum Evakuieren der Bearbeitungskammer 5 erfolgt zur Vorvakuumpumpe über Magnetventil.
  • Die Bearbeitungskammer 5 und die Kammer 22 (bzw. Bauteil 4) besitzen zur Gewährleistung der notwendigen Präzision für Positionierung und Abbildung einen gemeinsamen Granitaufbau.
  • Die Bearbeitungskammer 5 besitzt zumindest eine übliche verschließbare Öffnung, die insbesondere zum Beschicken der Kammer mit dem zu bearbeitenden Substrat dient, und ein Beobachtungsfenster.
  • In der Bearbeitungskammer 5 ist ein Probenpositioniersystem, z.B.: ein XYZ-Koordinatentisch (200 mm × 200 mm × 25 mm), Genauigkeit (0.5 μm, 1 μm, 1 μm), mit einem Substratträger angeordnet. Das Positioniersystem besitzt vorteilhafterweise eine Steuerung, die über einen positionssynchronen Ausgang verfügt und damit die positionsgenaue Auslösung der Laserpulse während der Bewegung der Achsen einschließlich der Beschleunigungs- und Abbremsphasen erlaubt.
  • Die F2-Lasermikrobearbeitungsstation 1 verfügt über eine automatische Ventilsteuerung jeweils getrennt für Strahlengang, Bearbeitungskammer sowie Spülen Objektiv und Düsensystem für das Realisieren der notwendigen Schaltzustände: u. a. Vakuum, Belüften/Spülen und Ruhezustand (alle Ventile geschlossen).
  • Die Kammer 21, die Kammer 22 und die Bearbeitungskammer 5 lassen sich mittels üblicher Vakuumpumpen bis zu bis 10-5 mbar evakuieren. Nach der Evakuierung wird ein Inertgas, insbesondere Stickstoff, eingeleitet und die jeweilige Kammer bzw. die jeweiligen Kammern verschlossen. In Abhängigkeit von technologischen Vorgaben kann hochreiner Stickstoff (z.B.: 5.0 (99,999%) oder 6.0 (99,9999%)) verwendet werden. Nach dem Erreichen des gewünschten Enddruckes, beispielsweise 0,5 bar) kann ohne zusätzliches Spülen eine Materialbearbeitung durchgeführt werden. Aufgrund des leichten Überdruckes wird das unerwünschte Eindringen von Sauerstoff aus der Umgebungsatmosphäre verhindert.
  • Die Justage der Bauteile der Vorrichtung zur Strahlformung bzw. der Vorrichtung zum Abbilden des Laserstrahls erfolgt manuell unter Nutzung von Handschuhen, welche gasdicht mit der jeweiligen Kammer verbunden sind.
  • Die Auswahl der beschriebenen Bauteile, deren Dimensionierung und die Materialauswahl erfolgen in Abhängigkeit vom jeweiligen Verwendungszweck der Lasermikrobearbeitungsstation in bekannter Art und Weise.
  • Beispiele zur Materialbearbeitung mittels der F2-Lasermikrobearbeitungsstation: Mit der F2-Lasersstation wurden im Labor Bearbeitungen mit verschiedenen Masken und Materialien durchgeführt. Die Ergebnisse belegen das hohe Auflösungsvermögen der Abbildungsoptik sowie die Präzision des Positioniersystems.
  • PMMA-Proben wurden mit einer Fluenz von 130 mJ/cm2 bearbeitet. Für die Strukturierung wurden 1 bis 50 Pulse pro Position verwendet.
  • Quarzglas und Pyrexglas wurden mit einer Fluenz von 4.3 J/cm2 mit 1 bis 100 Pulsen pro Position bearbeitet. Die Abtragsrate beträgt ca. 120 nm pro Puls.
  • In 2 ist eine Darstellung der Form des Laserstrahls beim Eintritt a.) und Verlassen b.) des Beam Combiners (Divergenzangleicher) erkennbar. Dabei sind in 2 b.) die drei Strahlenteile, welche nebeneinander angeordnet sind, ersichtlich.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Spezialdüsensystems.
  • Der Aufbau des Spezialdüsensystems ist charakterisiert durch eine Kombination aus einer koaxialen Düse, die einen konzentrisch zum Laserstrahl angeordneten Gasstrom ausgehend von der kreisförmigen beispielsweise 4 mm großen Laserstrahlaustrittsöffnung des Düsensystems in Richtung Bearbeitungsposition auf der Probenoberfläche erzeugt, einer Crossjetdüse (Gasstrom quer zum Laserstrahl), welche zwischen der Öffnung der koaxialen Düse und der Probenoberfläche angeordnet ist, und einer Belüftungsdüse, die die letzte Linse 4 im Strahlengang direkt spült. Die Gasströme sind jeweils getrennt regelbar. Die Gasströme gelangen durch den Gaseinlass 1 der Belüftungsdüse, den Gasseinlass 2 der koaxialen Düse und durch den Gaseinlass 3 der Crossjetdüse in den Bereich des Strahlenganges, der hin zur Probe 5 gerichtet ist.
  • Der Gasstrom aus dem Düsensystem verdrängt zudem den Luftsauerstoff aus dem Bereich zwischen Objektiv und Düse, so dass das Evakuieren und Befüllen der Bearbeitungskammer mit Inertgas oder Inertgasgemisch je nach gewählter Betriebsart des Düsensystems entfallen kann.

Claims (10)

  1. Spezialdüsensystem für Laserbearbeitungsstationen, insbesondere zum Schutz eines Transmissions-Objektivs (19) vor Verschmutzung durch von der Probe abgetragenes Material, zumindest bestehend aus einer Kombination von einer koaxialer Düse konzentrisch zum Strahl, einer Crossjetdüse (Gasstrom quer zum Strahl) und einer Belüftungsdüse für die letzte Linse vor der Probe.
  2. Spezialdüsensystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasermikrobearbeitungsstation zumindest umfasst: einen UV-Laser mit einer Wellenlänge kleiner als 200 nm, eine Vorrichtung zur Strahlformung, eine Vorrichtung zum Abbilden des Laserstrahls auf das zu bearbeitende Substrat und ein Probenpositioniersystem, welches in einer Bearbeitungskammer (5) angeordnet ist, wobei die Vorrichtung zur Strahlformung aus zumindest mehreren reflektierenden Bauteilen besteht, die Vorrichtung zur Strahlformung und die Vorrichtung zum Abbilden des Laserstrahls in einem druck- und vakuumdichten Kammersystem angeordnet sind, welches evakuierbar und mit zumindest einem Inertgas oder Inertgasgemisch befüllbar ist, und die Bearbeitungskammer (5) druck- und vakuumdicht ist, welche ebenfalls evakuierbar und mit zumindest einem Inertgas oder Inertgasgemisch befüllbar ist.
  3. Spezialdüsensystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete Inertgas Argon oder Stickstoff ist.
  4. Spezialdüsensystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Strahlformung zumindest umfasst einen Laserstrahl-Abschwächer (11), einen Divergenzangleicher (12), einen Kompressor (13), einen Homogenisierer (14) und/oder eine Fokusslinse (15).
  5. Spezialdüsensystem, gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Abbilden des Laserstrahls zumindest umfasst eine Feldlinse (16), eine Maske (17), einen Spiegel (18) und Transmissions-Objektiv (19).
  6. Spezialdüsensystem, gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsen des Transmissions-Objektivs (19) in einem Gehäuse (20) angeordnet sind, welches separat evakuierbar und mit zumindest einem Inertgas oder Inertgasgemisch befüllbar ist.
  7. Spezialdüsensystem, gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (22), in welcher die Vorrichtung zum Abbilden des Laserstrahls angeordnet ist, und die Bearbeitungskammer (5) druck- und vakuumdicht voneinander getrennt sind und das Transmissions-Objektiv (19) im Bereich der Laserstrahldurchtrittsöffnung zwischen der Kammer (22) und der Bearbeitungskammer (5) angeordnet ist.
  8. Spezialdüsensystem, gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Divergenzangleicher (Beam Combiner) (12) zumindest aus zwei Umlenkspiegelsystemen, z.B.: 90°-Umlenkspiegelsystemen, besteht, die jeweils aus drei treppenförmig montierten Spiegeln aufgebaut sind.
  9. Spezialdüsensystem, gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Homogenisierer (14) zumindest aus zwei Spiegelarrays, beispielsweise konkav geformt und für die jeweilige Wellenlänge dielektrisch beschichtet, besteht.
  10. Spezialdüsensystem, gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser ein F2-Laser mit einer Wellenlänge von ca. 157 nm ist.
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