TW202122196A - 雷射燒蝕設備之組件與具有此組件的雷射燒蝕設備 - Google Patents

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Abstract

雷射燒蝕設備具有一組件(2)，其具有一真空腔室(3)。後者包含工件支架(7)，其用於支撐工件(9)，工件(9)將在一燒蝕區域(11)中由雷射燒蝕以加工光(10)進行加工。在加工光(10)的光束路徑中，在燒蝕區域(11)之前最後配置的光學構件(12)具有至少一光學表面(14)，其中加工光(10)通過該光學表面(14)進行傳播。真空腔室(3)具有用於一可連接的真空泵的管道通道(4)，使得進入與光學表面(14)直接相鄰的真空腔室(3)的腔室部分(17)的燒蝕粒子(16)經由管道通道(4)從真空腔室(3)排出。結果為具有組件的雷射燒蝕設備，其中避免了由燒蝕粒子引起的組件的構件的不想要的污染。

Description

雷射燒蝕設備之組件與具有此組件的雷射燒蝕設備
本發明關於雷射燒蝕設備之組件。本發明更關於具有此一組件的雷射燒蝕設備。
引言部分提出的雷射燒蝕設備類型揭露於EP 2 629 079 A2。另一種基於雷射的工件加工設備揭露於US 2006/0249480 A1。粒子束裝置揭露於DE 10 2008 001 812 A1/B4、DE 10 2008 045 336 A1、DE 10 2012 020 519 A1、DE 10 2012 010 708 A1、以及DE 10 2012 012 275 A1/B4/B9。 US 2013/0087547 A1揭露了雷射處理系統中的粒子控制。JP 2000260730 A揭露了一種雷射退火裝置。JP 62204518 A揭露了一種防止污染光學窗的方法。JP 2016.159346 A揭露了一種雷射處理裝置。 DE 10 2011 056 811 A1揭露了一種保護光學構件的表面的方法和一種用於加工工件的裝置。US 6,339,205 B1揭露了一種格柵支撐焊接設備。DE 10 2014 210 838 A1揭露了一種雷射焊接頭和一種包含真空腔室的雷射焊接裝置。
本發明的目的是以避免由燒蝕粒子對組件的構件及/或對待加工工件造成不想要的污染的方式來開發雷射燒蝕設備的組件。
根據本發明，此目的藉由具有請求項1所述特徵的雷射燒蝕設備的組件來實現。
根據本發明，已經發現，用於該組件的真空泵的管道通道的配置使得燒蝕粒子藉此從直接鄰近光學表面的腔室部分排出，係有效地防止了光學表面的污染，其中光學表面為在加工光的光束路徑中在燒蝕區域之前最後配置的光學構件的構成部分。腔室部分直接鄰近於在光束路徑中在燒蝕區域之前最後配置的光學構件的光學表面的配置，確保了燒蝕粒子在不希望地沉積在光學表面上之前，將燒蝕粒子可靠地排出。以下事實額外地導致在燒蝕區域的環境中燒蝕粒子在工件上的不希望的再沉積減少：同時從與此光學構件相鄰的腔室部分排出的結果為，燒蝕粒子在距離待加工工件的一定距離處被排出。這允許進行工件加工，在此期間可使用燒蝕產生清晰的切面。可有效地防止工件的污染。在工件加工之後，可直接看到待檢查的工件結構。另外還發現，燒蝕粒子從與在光束路徑最後配置的光學構件的光學表面緊鄰的腔室部分的排出允許省去在燒蝕區域環境中以氣體進行的抽吸及/或沖淨。
真空泵可實施為吸取泵，以使沖淨氣體(purging gas)能夠從真空腔室中排出。組件中可能還存在另一個用於將腔室抽真空的真空泵。相對於在光學表面的高度處或在該與光學表面相距不大於光學表面與燒蝕區域之間距離的50%的一距離處的加工光的光束路徑，用於可連接的真空泵的管道通道及/或沖淨氣體的至少一氣體入口係通向真空腔室，特別是通向真空腔室的腔室部分。此距離比可為至多45%、至多40%、至多35%、至多30%、至多25%、至多20%、至多15%、或至多10%。此距離比通常大於0.5%。此距離比可小於0.5%，即可在0%至0.5%之間的範圍內。這樣的距離比可確保通過管道通道將燒蝕粒子從與光學表面直接相鄰的真空腔室的腔室部分中吸走。
可避免與在工件附近吸走燒蝕粒子的相關費用。因此防止了由於在樣品附近發生的這種抽吸而導致的對易碎樣品的損壞。以此方式也可避免不希望的、沖淨氣體引起的燒蝕粒子在工件上的再沉積。
根據本發明，隨後可藉由雷射加工沿固定的雷射加工路徑移除待燒蝕的樣品體積。可使用光脈衝燒蝕大於100 µm3 的體積。燒蝕後的體積在此轉變成材料雲，其可藉由將其抽出加工腔室或真空腔室而被移除。較佳地，脈衝雷射(例如脈衝固態雷射)可用於雷射加工。固態雷射通常由摻雜有光學活性離子的晶體或玻璃組成，例如YAG(釔鋁石榴石)雷射或Nd：YLF(釹：氟化鋰釔)雷射，且在發出的單色雷射光的波長上有不同。替代地，也可考慮將不同構造類型的雷射用於雷射加工，例如氣體雷射、準分子雷射或其他適合於材料加工的雷射。由於雷射光具有相干性和定向性，因此可在很長的距離內引導雷射束並使其強烈聚焦。因此，有可能在待加工物體的表面上產生很高的功率密度(每單位面積的功率)。對於材料加工，較佳使用脈衝操作的雷射，其特徵在於參數功率(每單位時間的能量)、脈衝持續時間和脈衝頻率。
本發明的一特定具體實施例關於一飛秒雷射，其波長較佳為515 nm，且脈衝持續時間(sech2 fit)通常小於1 ps、小於500 fs或小於250 fs。然而，也可使用其他類型的雷射(例如，具有奈秒範圍的相應脈衝持續時間的奈秒雷射)。可使用具有不同波長和不同脈衝持續時間的雷射，亦即波長在可見光範圍內的雷射，也可為波長在紅外範圍內或在高能紫外(UV)光譜範圍內的雷射，取決於要燒蝕的材料類型。
根據請求項2的至少一氣體入口允許藉由沖淨氣體來幫助燒蝕粒子從與光學表面直接相鄰的腔室部分排出。燒蝕粒子與沖淨氣體粒子的碰撞降低了燒蝕粒子的動能。此外，它們在燒蝕粒子上留下了偏好方向，該偏好方向可指向遠離工件或遠離至少一光學表面，並可支持將燒蝕粒子排出到真空泵。至少一氣體入口可在光學表面的高度處或在與光學表面相距不大於光學表面和燒蝕區域之間距離的50%的一距離處，相對於加工光的光束路徑通向真空腔室。關於距離比，上述關於真空管道通道的開口的距離的內容也適用於此處。在許多情況下，不需要精確地定位為此使用的氣體入口或氣體入口噴嘴。因此，氣體入口的確切位置通常並不重要。氣體入口的至少一部分可為環形通道的形式。在此，環形平面可平行於光學表面配置及/或平行於工件支架的保持平面配置。
根據請求項3，沖淨氣體以偏好方向的流入確保了燒蝕粒子從與光學表面直接相鄰的腔室部分的特別可靠的排出。偏好方向可例如經由可設定的沖淨氣體噴嘴來指定。這種可設定的沖淨氣體噴嘴可具有例如可樞轉的設計。進入真空腔室的腔室部分及/或通過真空腔室的腔室部分的沖淨氣體流可相對於加工光的光束路徑在與最後一個光學構件的光學表面相距不大於光學表面和燒蝕區域之間距離的50%的一距離處。關於距離比，上述關於真空管道通道的開口的距離的內容也適用於此處。
沖淨可緊鄰最後一個光學構件、或可位於工件和最後一個光學構件之間的中間區域。為了減少樣品上的再沉積，已證明有利的是不將氣體沖淨放置在燒蝕區域的直接環境中。結果，燒蝕粒子在工件環境中的平均自由路徑長度有利地保持為較大，這使得燒蝕粒子在工件上的再沉積的可能性較小。
請求項4所述的複數個氣體入口已證實可用於產生定義的沖淨氣流。可直接鄰近光學表面來實現這種沖淨氣流，其從腔室部分的入口、經由腔室部分、到腔室部分的出口。這種出口可通過來自腔室部分的氣體出口管道來定義。沖淨氣體管道系統可具有環形通道或環形部件通道，以分配到複數個氣體入口。作為組件的一部分的氣體入口和出口系統的入口分配器及/或出口分配器可具有一部分環形的形狀。這樣的環形部分可為腔室部分的圓周的一部分。這種分配通道的入口通道及/或出口通道可具有各自的長度及/或橫截面積，其沿沖淨氣體路徑的彼此偏離不超過10%。特別地，這些入口通道及/或出口通道可具有相等的長度。此外，這樣的入口及/或出口通道可圍繞腔室部分的至少一部分圓周均勻地分佈。氣體入口通道及/或相應的氣體出口通道的數量可在3至30之間的範圍內，特別是在10至20之間，更特別地在13至17之間的範圍內。這種複數個氣體入口可提供沖淨氣體的均勻流動，特別是均勻的質量流率，其可確保組件在應防止污染的整個感興趣的構件區域內具有良好的去污特性。
請求項5所述的加工光入射窗代表光學構件的一示例，其在加工光的光束路徑中最後配置在燒蝕區域之前，且對於防止燒蝕粒子的沉積特別有利。或者，此一最後的光學構件也可以透鏡元件或反射鏡的形式來實現、或實現為具有至少一光學表面的另一光學功能構件。加工光入射窗的其他替代方案為過濾器或保護窗或保護膜。
根據請求項6的真空源和根據請求項7的沖淨氣體源的優點對應於前文中已結合真空構件以及氣體構件進行解釋的優點。
具有滿足請求項8的條件的長度及/或橫截面的氣體通道已證實能夠提供均勻的入口及/或出口氣流，特別是跨過腔室部分的均勻沖淨氣體質量流。所有入口通道可具有相等的長度及/或橫截面。所有出口通道可具有相等的長度及/或橫截面。均勻氣流(特別是不在最後的光學構件的光學表面處產生湍流的均勻氣流、以及不在工件處產生湍流的均勻氣流)對於保持工件、特別是最後光學構件的光學表面不受污染或少量污染是有利的。組件的入口通道數量和出口通道數量的差別可不超過10%。入口通道及/或出口通道可具有圓形及/或橢圓形及/或矩形或多角形的橫截面。
根據請求項9的出口/入口的寬度比已證實可在整個腔室部分中提供非常均勻的沖淨氣流。這樣的出口/入口寬度比可在1.1與20之間。對於個別的出口通道和入口通道，這樣的寬度比可在1.1與2之間的範圍內，特別是在1.2與1.5之間的範圍內。關於主沖淨氣體出口/入口管道，此比率可在2到20之間的範圍內，特別是在5到10之間。
根據請求項10的雷射燒蝕設備的優點對應於前文已進行解釋的組件的優點。現有技術中已知的加工雷射(例如CO2 雷射或Nd：YAG雷射)可用作加工光的雷射光源。雷射光源可為ps雷射或fs雷射。可較佳地使用脈衝持續時間至多為500 fs、至多為300 fs、或至多為250 fs的fs雷射。加工光可具有在綠色波長範圍內的波長。雷射源可特別為具有雷射介質YB：YAG的光纖固態雷射。雷射光源的基波可具有1030 nm的波長，且可倍頻或三倍頻以產生加工光。因此，雷射光源可為超短脈衝雷射，特別是具有在綠色波長範圍內的加工光。雷射波長可較佳為515 nm。也可使用其他的加工光波長，例如在IR和UV波長範圍內，這取決於要加工的工件材料以及所選擇的燒蝕應用。
氣體入口系統配置在靠近最後一個光學單元是有利的，用以減少最後一個光學構件的表面上及/或工件表面上的污染。在真空中燒蝕進一步有利於減少工件表面上的污染，並將粒子導引至遠離工件表面的方向。此外，在大氣和真空條件下可結合燒蝕程序的方法是可能的。
雷射燒蝕設備1用於結構化或準備物件，例如顯微樣品。圖1更詳細地顯示了雷射燒蝕設備的組件2。
組件2具有真空腔室，其經由管道通道4連接到真空泵5。真空腔室3的內部6可經由管道通道抽真空。
工件支架7配置在真空腔室3中。前者由調節台8所承載，工件支架7可經由調節台8以驅動的方式在至少兩個平移自由度上移動。也有可能以三個平移自由度及/或額外的旋轉自由度來移動工件支架7。
工件支架7用於支撐工件9，其將通過雷射燒蝕進行加工。此加工係使用加工光10在工件9的燒蝕區域11中進行。工件9在加工平面中的尺寸可例如高達50 mm×50 mm。
在加工光10的光束路徑中最後在燒蝕區域11之前配置的光學構件12為組件2的一部分。這以加工光的入射窗或輸入耦合窗的形式來實現。光學構件12具有光學入射表面13和光學出射表面14，加工光10撞擊於其上且其將來自雷射源15(參見圖2)的加工光10傳輸到燒蝕區域11。
真空泵5通過管道通道4連接到真空腔室3，其中管道通道4係設計使得來自燒蝕區域11並進入與光學構件12的光學出射表面直接相鄰的腔室部分17的燒蝕粒子16經由管道通道4從真空腔室3中排出。
在雷射燒蝕期間，燒蝕粒子16離開燒蝕區域11，在光學構件12的方向上在發射錐體18內進入真空腔室3的內部，從而到達鄰近光學構件12的腔室部分17。
管道通道4的管道軸19(其代表腔室部分17的高度的量測)與光學出射表面14之間的距離A不大於光學出射表面14與燒蝕區域11之間的距離B的50%。
組件2的氣體入口系統22的兩個氣體入口20、21通向真空腔室3的內部6的腔室部分17。氣體入口系統22為雷射燒蝕設備1的沖淨裝置22a的一部分。氣體入口20、21係配置為直接鄰近光學構件12，特別是相對於加工光10的光束路徑在光學出射表面14的高度處通向真空腔室3。氣體入口系統22的替代或額外的氣體入口可在相距光學出射表面14的一距離(其不大於光學出射表面14和燒蝕區域11之間的距離B的50%)處通向真空腔室3(類似於管道通道4)。
氣體入口20、21係設計使得沖淨氣體23流入真空腔室3的腔室部分17，其在偏好方向上與光學出射表面14直接相鄰。
沖淨氣體源24(參見圖2)為氣體入口系統22的一部分。
真空腔室3經由隔離閥25連接到雷射燒蝕設備1的主腔室(未示出)，這使得有可能從主腔室到真空腔室3以及從真空腔室到主腔室將工件9引入或移除。真空腔室3及/或主腔室可鄰接粒子束系統。粒子束系統可為掃描電子顯微鏡或離子束系統、或電子和離子束系統(SEM / FIB)的組合，也稱作橫樑。此類型的橫樑配置已揭露於例如DE 10 2012 020 478 A1和DE 10 2008 045 336 A1。在其中進行加工的真空或樣品腔室3也可為粒子束系統的粒子束腔室的一部分。
真空腔室3可為自動化的，且已加工的工件可從加工現場轉移到粒子束裝置的腔室中。具有可自動引入的複數個樣品/保持器的一容器可安裝到真空或加工腔室，或者真空或加工室可連接兩個粒子束系統，從而將樣品移入或移出加工腔室或在不同腔室之間移動樣品。
由於管道通道4，即與真空泵5的連接，且由氣體入口系統22支撐，因此在雷射燒蝕設備1的操作過程中，確保了在光學構件12的方向上從燒蝕區域11被輸送的燒蝕粒子16不會沉積在光學出射表面14上，而是當它們進入鄰近光學出射表面14的腔室部分17時，會沿輸送出口路徑經由管道通道4從真空腔室3中排出。進入腔室部分17的燒蝕粒子16在此由氣體入口系統22的沖淨氣體23作為支撐作用而被夾帶。由此有效地防止了光學出射表面14的不希望的污染。
在距離燒蝕區域11一距離處將燒蝕粒子16排出額外地確保了燒蝕粒子16不會在燒蝕區域11的環境中不期望地沉積在工件9上。這特別簡化了工件的製備，因為無需費力從工件9移除燒蝕粒子的沉積物。特別是如果例如藉由顯微鏡及/或其他分析方法對工件進行後續分析，這將是有利的。如果要分析由燒蝕在工件9中所產生的凹陷的側壁(也稱為燒蝕體積的橫截面)，則防止燒蝕粒子沉積在工件9上是特別有利的。
組件2不包含經由真空管道通道在工件附近藉由抽吸的移除，且不包含在工件附近的沖淨氣體。
在下文中，圖3至圖10用於描述用於雷射燒蝕設備1的沖淨裝置的氣體入口系統的其他具體實施例，其可用以代替根據圖1和圖2的氣體入口系統22。與已參照前述圖式進行解釋的構件及功能對應的構件及功能具有相同的元件符號，並且將不再詳細討論。
根據圖3的氣體入口系統27包含主沖淨氣體管道28，其與U形的部分圓柱形或完全圓柱形的沖淨氣體分配器29流體連接。獨立於三個不同的可能具體實施例「U形」、「部分圓柱形」和「完全圓柱形」，沖淨氣體分配器29具有如圖3的截面所示的倒U形。沖淨氣體分配器29的側腿或側筒壁部分30、31分別具有複數個沖淨氣體噴嘴32，其傾斜向上指向腔室部分17，且沖淨氣體23從該處向上流動，如圖3所示。以此方式流出的沖淨氣體帶走了燒蝕粒子16，朝向腔室部分17，並從那裡經由傳輸出口路徑26到達管道通道4(其未示於圖3)。
兩側腿或側筒壁部分30、31通過氣體入口系統27的水平延伸環形通道部分31a彼此連接並且連接到主沖淨氣體管道28。環形通道部分31a在腔室部分17附近或在腔室部分17中延伸。
光學構件12在根據圖3的具體實施例中包含了雷射輸入耦合窗12a和與其相對地朝向內部6偏移地配置的保護窗12b。在此根據圖3的具體實施例中的保護窗12b代表在加工光10的光束路徑中在燒蝕區域11之前最後配置的光學構件。保護窗12b由圖3所示的保護窗保持器12c所保持。
側腿/側圓柱壁部分30覆蓋了光學構件12和工件9之間的垂直距離的大部分。結果為沿垂直方向延伸的氣體入口系統27。
圖4和圖5顯示了氣體入口系統33的另一變化形式的構件，其可用以代替根據圖1和圖2的氣體入口系統22或用以代替根據圖3的氣體入口系統27。在氣體入口系統33中，半圓形環通道部分34(複數個沖淨氣體噴嘴32實施於其中)與主沖淨氣體管道28流體連通。代替半圓形環通道部分34，在未示出的具體實施例中，這種環形通道部分也可具有部分橢圓形或甚至有角的形狀。沖淨氣體噴嘴32係定向使得，沖淨氣體23在各個情況下相對於環形通道部分34的半圓形而徑向地向內流動。結果轉而為燒蝕粒子16和沖淨氣體23有效地輸送到傳輸出口路徑26。環形通道部分34又直接配置在光學構件12的附近。前文關於氣體入口系統22的氣體入口的距離所作的說明適用於此鄰接關係。
圖6和圖7顯示了氣體入口系統35的另一變化形式的構件，其可用以取代圖1和圖2所示的氣體入口系統22、取代圖3所示的氣體入口系統27、或取代圖4和圖5所示的氣體入口系統33。與主沖淨氣體管道28流體連接的環形通道36為氣體入口系統35的一部分。在氣體入口系統35中，環形通道36的沖淨氣體噴嘴32係實施使得可由樞轉作用來調整，如圖6中的雙箭頭37所示。這產生了從沖淨氣體噴嘴排出的沖淨氣體23的各個沖淨氣體偏好方向的可定型性。
圖8顯示了氣體入口系統38的另一變化形式的構件，其可用以取代根據圖1和圖2所示的氣體入口系統22、取代圖3所示的氣體入口系統27、取代圖4和圖5所示的氣體入口系統33、或取代圖6和圖7所示的氣體入口系統35。氣體入口系統38具有複數個沖淨氣體分配器管道39，其以風扇的方式分佈且在各個情況下都與主沖淨氣通道流體管道連接。經由沖淨氣體分配器管道39中的沖淨氣體出口，可在光學構件12和工件9之間以沖淨氣幕40的方式產生沖淨氣流，並再次導致燒蝕粒子16被有效地夾帶朝向傳輸出口路徑26。特別地，結果為在光學構件12和工件9之間的中間空間中對燒蝕粒子16產生了廣泛的扇形沖淨氣體作用。
圖9和圖10顯示了氣體入口系統41的另一變化形式的構件，其可用以取代根據圖1和圖2所示的氣體入口系統22、取代圖3所示的氣體入口系統27、取代圖4和圖5所示的氣體入口系統33、取代圖6和圖7所示的氣體入口系統35、或取代圖8所示的氣體入口系統38。氣體入口系統41可理解為圖6和圖7所示的氣體入口系統35以及圖8所示的氣體入口系統38的氣體入口構件的組合。氣體入口系統41除了具有環形通道36之外(其也可以氣體入口系統33的環形通道部分34的方式實施為環形通道部分)，還具有以條帶的方式(亦即特別是以行及/或列的形式)配置的沖淨氣體分配器管道42。在圖9和圖10中，該沖淨氣體分配器管道42的水平配置的沖淨氣體分配器管道係標記為42h，且垂直配置的沖淨氣體分配器管道係標記為42v。
環形通道36和沖淨氣體分配器管道42兩者都與主沖淨氣體管道28流體連接，其關於圖9和圖10中的沖淨氣體分配器管道42未詳細示出。關於沖淨氣體分配和沖淨氣體偏好方向，可經由氣體入口系統41的不同構件36、42來實現高度靈活的沖淨氣體流入。為此，一方面為沖淨氣體噴嘴32，另一方面為沖淨氣體分配器管道42h、42v，其整體上是可調節的，在圖9中用雙箭頭43表示了其中一個沖淨氣體分配器管道42h，該箭頭又用來表示樞轉的自由度。這種分佈又在光學構件12和工件9之間造成有效地夾帶燒蝕粒子16朝向傳輸出口路徑26。
圖11和圖12顯示了氣體入口和出口系統45的另一變化形式或具體實施例的構件，其可用以取代前文參考圖1至圖10描述的氣體入口系統及/或管道通道4。如果適用，在前文中已參照先前具體實施例進行描述的構件和功能具有相同的元件符號，且不再詳細描述
氣體入口系統45包含主沖淨氣體管道28，其與U形或環形部分形狀的沖淨氣體分配器46流體連接(比較圖12)。這種沖淨氣體分配器46的入口部分與通向腔室部分17的複數個沖淨氣體入口通道47流體連通。沖淨氣體分配器46被劃分成入口分配器(其在圖12中也標示為46i)及出口分配器46o。那些入口/出口分配器46i、46o可組態為沒有物理連接的構件，即完全分離的構件。
在腔室部分17周圍，入口通道47圍繞入口分配器46i的整個圓周的大約一半分佈。在朝向入口分配器46i的入口部分和朝向腔室部分17的出口部分之間，每個入口通道47沿著沖淨氣體23的流動方向具有至少近似相同的長度，這在圖12中以個別的箭頭顯示。不同入口通道47的長度及/或橫截面直徑彼此偏差不超過10%。
出口分配器46o具有與圖12中的垂直反射鏡平面48至少近似地鏡像對稱的管道形狀。這種出口分配器46o的功能對應前文關於圖1到圖10的具體實施例所描述的管道通道4的功能。氣體入口系統45的沖淨氣體分配器46的出口分配器46o具有出口通道49，其相應地配置為與入口通道47鏡像對稱，且出口通道49通向出口分配器46o的主通道部分，其與氣體入口和出口系統45的主沖淨氣體出口管道50流體連接。此主沖淨氣體出口管道50再次配置為相對於反射鏡平面48與主沖淨氣體入口管道28為鏡像對稱。主沖淨氣體出口管道50具有前文關於根據圖1至圖10的具體實施例所描述的傳輸出口路徑26的功能。出口通道49彼此的長度至少近似相等，如前文關於入口通道47所作的討論。
入口通道47及/或出口通道49的數量可在3至30之間變化，且可在10至15之間的區域中。在圖13所示的具體實施例中，存在13個這樣的入口通道47和出口通道49。
由入口通道47和出口通道49之間的管道通道51所定義的平面與光學出射表面14之間的距離A約為光學出射表面14與分別由工件支架7或工件9所定義的燒蝕區域11之間的距離B的25%。取決於相應的具體實施例，距離A可小於距離B的25%。
絕對距離A可在5 mm至10 mm之間的區域中，特別是在7 mm的區域中。
圖13顯示了氣體入口和出口系統52的另一具體實施例的構件，其可用以取代前文關於圖1至圖12所討論的系統。如果適用，在前文中已參照先前具體實施例進行描述的構件和功能具有相同的元件符號，且不再詳細描述
氣體入口和出口系統52包含L形入口分配器53i和鏡對稱的L形出口分配器53o，而不是如前文關於圖11和圖12的具體實施例所述的部分環形或U形入口和出口沖淨氣體分配器46i、46o。
系統52的主承載體54(其中沖淨氣體分配器53的分配器53i、53o被實施為管道通道)具有定義腔室部分17的圓形開口55。系統52的入口分配器53i的入口通道47與出口分配器53o的出口通道49在沖淨氣體23的路徑上的長度不相等。
入口分配器53i與主沖淨氣體管道28流體連通，且出口分配器53o與主沖淨氣體出口管道50流體連通。
系統52相對於光學構件12以及相對於工件9和工件支架7的配置位置對應於前文關於圖11和圖12所描述的系統45的位置。因此，系統52的距離比A/B對應於系統45的距離比。
在系統52中，主沖淨氣體入口管道28和主沖淨氣體出口管道50向同一側開口，其有利於配置更多的沖淨氣體管道部分。
在根據圖13的具體實施例中，在圖13中用大箭頭表示的主沖淨氣體流大致垂直於沖淨氣體進入主沖淨氣體管道28以及流出系統52的主沖淨氣體出口管道50的流動路徑方向。這不同於例如圖11和12的具體實施例中的管道通道51內的主沖淨氣體流之間的關係，其大致平行於緊鄰入口/出口分配器46i/46o的主沖淨氣體管道28、50的那些部分中的流動方向。個別入口/出口通道47、49(其可實施為噴嘴)的長度以及橫截面直徑係根據個別噴嘴相對於氣體入口管道28和氣體出口管道50的距離而變化。同樣，入口分配器53i和出口分配器53o具有不同的橫截面直徑，以調整沖淨氣體23在管道通道51中的均勻質量流，避免亂流。
圖14和圖15顯示了氣體入口系統56的另一變化形式的構件，其可用以取代前文關於圖1至圖13所描述的系統。如果適用，在前文中已參照先前具體實施例進行描述的構件和功能具有相同的元件符號，且不再詳細描述。
在系統56中，距離比A/B約為1/3。
根據圖14和圖15的系統56與根據圖11和圖12的系統45之間的主要區別為系統56的出口管道部分的通道寬度，亦即用於代替系統45的出口通道49的出口通道57的通道寬度、用於代替系統45的出口分配器46o的出口分配器58o的通道寬度、以及用於代替系統45的主沖淨氣體出口管道50的主沖淨氣體出口管道59的通道寬度。與系統45的各個構件相比，這些構件57、58o和59在系統56中具有大得多的橫截面。特別地，與主沖淨氣體入口管道28的通道寬度相比，主沖淨氣體出口管道59的通道寬度之間的比率可在2/1和20/1之間。這種通道寬度比可在10/1的範圍內。
主沖淨氣體入口管道28的內部寬度直徑可為3.5 mm。主沖淨氣體出口管道59的內部寬度直徑可為11 mm。
系統56的出口通道57與系統56的入口通道47的通道寬度(或系統45的出口通道47的通道寬度)之間的通道寬度比可在1.1/1到2/1之間的區域中。這種通道比率可特別地在1.3和1.4之間。
相應地，圖11和12的具體實施例的出口分配器58o和入口分配器46i(或出口分配器46o)的通道寬度之間的比率可在1.1/1和2/1之間的範圍內。
圖16顯示了氣體入口和出口系統60的另一具體實施例的構件，其可用以取代前文關於圖1至圖15、特別是參考根據圖14和圖15的具體實施例所討論的氣體入口系統。在前文中已參照先前具體實施例進行描述的構件和功能(如果適用的話)具有相同的元件符號，且不再詳細描述。
在系統60中，距離比A / B約為1/3。
系統60可理解為系統56關於入口和出口管道部分的不同通道寬度的特徵和系統52關於主沖淨氣體入口和出口管道對相同側的開口的特徵的組合。
此外，關於以下特徵，系統60類似於圖13的系統52：相較於鄰近圖15的入口分配器46i和出口分配器58o的主沖淨氣體入口/出口管道28和59的方向，通過管道通道51的沖淨氣體23的垂直主流動方向。
在系統60中，主體54具有傾斜的主體部分61，該主體部分61承載及/或形成主沖淨氣體入口/出口管道28和59的管道通道。
入口通道及/或出口通道可實施為具有變化的噴嘴直徑或具有變化的噴嘴橫截面積的噴嘴，以適應通過相應噴嘴的沖淨氣體的質量流率。
1:雷射燒蝕設備 2:組件 3:真空腔室 4:管道通道 5:真空泵 6:內部 7:工件支架 8:調節台 9:工件 10:加工光 11:燒蝕區域 12:光學構件 12a:雷射輸入耦合窗 12b:保護窗 12c:保護窗保持器 13:光學入射表面 14:光學出射表面 15:雷射源 16:燒蝕粒子 17:腔室部分 18:發射錐體 19:管道軸 20:氣體入口 21:氣體入口 22:氣體入口系統 22a:沖淨裝置 23:沖淨氣體 24:沖淨氣體源 25:隔離閥 26:傳輸出口路徑 27:氣體入口系統 28:主沖淨氣體管道 29:沖淨氣體分配器 30:側腿或側筒壁部分 31:側腿或側筒壁部分 31a:環形通道部分 32:沖淨氣體噴嘴 33:氣體入口系統 34:環形通道部分 35:氣體入口系統 36:環形通道 37:雙箭頭 38:氣體入口系統 39:沖淨氣體分配器管道 40:沖淨氣幕 41:氣體入口系統 42h:沖淨氣體分配器管道 42v:沖淨氣體分配器管道 43:雙箭頭 45:系統 46i :入口分配器 46o :出口分配器 47:入口通道 48:反射鏡平面 49:出口通道 50:沖淨氣體出口管道 51:管道通道 52:系統 53i :入口分配器 53o 出口分配器 54:主體 55:圓形開口 56:氣體入口系統 57:出口通道 58o :出口分配器 59:主沖淨氣體出口管道 60:系統 61:主體部分
下文將參考附圖更詳細地解釋本發明的示例性具體實施例。在該附圖中：
圖1示意性地顯示了雷射燒蝕設備的組件的截面圖；
圖2再次示意性地顯示了具有此一組件的雷射燒蝕設備的主要構件；
圖3以類似於圖1的截面圖顯示了雷射燒蝕設備的組件的變化形式的構件，其具有氣體入口和出口系統的另一具體實施例作為雷射燒蝕設備的沖淨裝置的構成部分；
圖4以類似於圖3的視圖顯示了沖淨裝置的氣體入口和出口系統的另一具體實施例；
圖5顯示了從圖4中的觀察方向V所視的圖4的氣體入口系統的視圖；
圖6以類似於圖3的視圖顯示了沖淨裝置的氣體入口和出口系統的另一具體實施例；
圖7顯示了沿圖6中的VII-VII線的截面圖；
圖8以類似於圖3的視圖顯示了沖淨裝置的氣體入口和出口系統的另一具體實施例；
圖9以類似於圖3的視圖顯示了沖淨裝置的氣體入口和出口系統的另一具體實施例；
圖10顯示了沿圖9中的X-X線的截面圖；
圖11以類似於圖3的視圖顯示了沖淨裝置的氣體入口和出口系統的另一具體實施例；
圖12顯示了從圖11中的觀察方向XII所視的圖11的氣體入口和出口系統的視圖；
圖13為沖淨裝置的氣體入口和出口系統的另一具體實施例的透視圖；
圖14以類似於圖3的視圖顯示了沖淨裝置的氣體入口和出口系統的另一具體實施例；
圖15顯示了從圖14中的觀察方向XV所視的圖11的氣體入口和出口系統的視圖；以及
圖16為沖淨裝置的氣體入口和出口系統的另一具體實施例的透視圖。
2:組件
3:真空腔室
4:管道通道
6:內部
7:工件支架
8:調節台
9:工件
10:加工光
11:燒蝕區域
12:光學構件
13:光學入射表面
14:光學出射表面
16:燒蝕粒子
17:腔室部分
18:發射錐體
19:管道軸
20:氣體入口
21:氣體入口
22:氣體入口系統
22a:沖淨裝置
23:沖淨氣體
25:隔離閥
26:傳輸出口路徑

Claims (10)

  1. 一種用於一雷射燒蝕設備的組件：具有一真空腔室，該真空腔室具有用以支撐一工件的一工件支架，該工件將在一燒蝕區域中由雷射燒蝕以加工光進行加工，具有一光學構件，該光學構件為在該燒蝕區域之前在該加工光的光束路徑中最後配置的，並具有至少一光學表面，該加工光傳播通過該光學表面，其中該真空腔室具有用於一可連接真空泵的一管道通道，使得進入該真空腔室之與該光學表面直接相鄰的一腔室部分的燒蝕粒子經由該管道通道從該真空腔室中排出，其中該管道通道相對於該加工光的該光束路徑在距該光學表面一距離處通向該真空腔室，該距離不大於該光學表面與該燒蝕區域之間的一距離的50%。
  2. 如請求項1所述之組件，其特徵在於至少一氣體入口，其通向該真空腔室之與該光學表面直接相鄰的該腔室部分。
  3. 如請求項2所述之組件，其特徵在於該氣體入口係設計使得沖淨氣體可沿一偏好方向流入該真空腔室之與該光學表面直接相鄰的該腔室部分。
  4. 如請求項2或3所述之組件，其特徵在於複數個氣體入口，其通向該真空腔室之與該光學表面直接相鄰的該腔室部分。
  5. 如請求項1到4的其中任一項所述之組件，其特徵在於在該加工光的該光束路徑中在該燒蝕區域之前最後配置的該光學構件係以該真空腔室中的一加工光入射窗的形式實現。
  6. 如請求項1到5的其中任一項所述之組件，其特徵在於一真空源，其經由該管道通道連接到該真空腔室。
  7. 如請求項2到6的其中任一項所述之組件，其特徵在於一沖淨氣體源，其經由該至少一氣體入口連接到該真空腔室。
  8. 如請求項2到7的其中任一項所述之組件，其特徵在於多個入口通道及/或多個出口通道，其為分佈在該腔室部分周圍的該氣體入口的一部分及/或為分佈在該腔室部分周圍的該管道通道的一部分，其中該等入口通道及/或該等出口通道沿該沖淨氣體的路徑在長度上及/或在橫截面上不偏差超過10%。
  9. 如請求項2到8的其中任一項所述之組件，其特徵在於該組件的一氣體出口的多個管道部分具有定義一吹淨氣體通道的一寬度，其為該組件的該氣體入口的多個管道部分的一寬度的至少1.1倍。
  10. 一種雷射燒蝕設備：具有如請求項1至9的其中一項所述的一組件，以及具有用於該加工光的一雷射光光源。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI816340B (zh) * 2021-08-31 2023-09-21 日商信越工程股份有限公司 工件分離裝置及工件分離方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022102292A1 (de) 2022-02-01 2023-05-04 Asml Netherlands B.V. Verfahren zum betrieb einer vakuumkammer und vakuumkammer hierfür

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62204518A (ja) * 1986-03-04 1987-09-09 Sanei Riken:Kk 光学窓汚れ防止法
JP2000214286A (ja) * 1999-01-27 2000-08-04 Mitsubishi Nuclear Fuel Co Ltd 支持格子溶接装置
JP2000260730A (ja) * 1999-03-08 2000-09-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd レーザアニール装置
GB2399311B (en) * 2003-03-04 2005-06-15 Xsil Technology Ltd Laser machining using an active assist gas
DE102008001812B4 (de) * 2008-05-15 2013-05-29 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Positioniereinrichtung für ein Teilchenstrahlgerät
DE102008045336B4 (de) * 2008-09-01 2022-05-25 Carl Zeiss Microscopy Gmbh System zur Bearbeitung einer Probe mit einem Laserstrahl und einem Elektronenstrahl oder einem Ionenstrahl
JP6072046B2 (ja) * 2011-10-05 2017-02-01 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ レーザ処理システム内の粒子制御
DE102011056811A1 (de) * 2011-12-21 2013-06-27 Forschungszentrum Jülich GmbH Verfahren zum Schutz der Oberfläche eines optischen Bauteils sowie Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken
DE102012202519A1 (de) * 2012-02-17 2013-08-22 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Verfahren und Vorrichtungen zur Präparation mikroskopischer Proben mit Hilfe von gepulstem Licht
DE102012010708B4 (de) * 2012-05-30 2021-12-23 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Kombiniertes bearbeitungssystem zur bearbeitung mittels laser und fokussierten ionenstrahlen
DE102012012275B9 (de) * 2012-06-21 2014-11-27 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Bearbeitungssystem zur mikro-materialbearbeitung
DE102012020478A1 (de) 2012-10-18 2014-05-08 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Teilchenstrahlsystem und Verfahren zum Bearbeiten einer TEM-Probe
DE102012020519A1 (de) * 2012-10-19 2014-04-24 Eve Ernst Vetter Gmbh Vorrichtung zum Halten eines Zahnersatzteils
DE102014210838A1 (de) * 2014-06-06 2015-12-17 Trumpf Laser Gmbh Einkoppeloptik, Laserschweißkopf und Laserschweißvorrichtung mit Vakuumkammer
JP6422372B2 (ja) * 2015-03-04 2018-11-14 住友重機械工業株式会社 レーザ加工装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI816340B (zh) * 2021-08-31 2023-09-21 日商信越工程股份有限公司 工件分離裝置及工件分離方法

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Publication number Publication date
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