Устройство для проецирования маски пучком фемтосекундного и пикосекундного лазера, содержащее ограничитель, маску и системы линз - заявка 2016147555 на патент на изобретение в РФ

1. Устройство для проецирования маски фемтосекундными или пикосекундными лазерными пучками на поверхность подложки, содержащее фемтосекундный или пикосекундный лазер, создающий импульсный лазерный пучок (2), указанное устройство дополнительно отличается тем, что
лазерный пучок (2), состоящий из импульсов лазерного пучка, сформирован таким образом, что в местоположении (Р) на оптической оси (5) обеспечено получение импульсов лазерного пучка с увеличенным поперечным сечением лазерного пучка или импульсов лазерного пучка с уменьшенным поперечным сечением лазерного пучка, а указанный лазерный пучок имеет равномерное распределение интенсивности по своему поперечному сечению;
на пути пучка в местоположении (Р) последовательно расположены ограничитель (6) с заданной геометрией апертуры ограничителя и маска (7) с заданной геометрией апертуры маски;
причем устройство дополнительно содержит полевую линзовую систему (8) и объектив (10) формирования изображения, расположенные таким образом, чтобы недифрагированные и дифрагированные компоненты лазерного пучка импульсов, прошедшие через ограничитель (6) и маску (7), были направлены в формирующий изображение объектив (10) с заданной апертурой с помощью полевой линзовой системы (8) таким образом, чтобы в поперечном сечении указанного лазерного пучка импульсов в плоскости (11) формирования изображения было создано уменьшенное изображение (14) с профилем интенсивности, созданным указанными ограничителем и маской, точное в каждой детали и имеющее заданный масштаб (V) формирования изображения;
причем в устройстве дополнительно предусмотрено, что
в 1 варианте проведения пучка дополнительная линзовая система (16), полевая линзовая система (8) и объектив (10), формирующий изображение, расположены относительно друг друга так, чтобы между объективом (10), формирующим изображение, и поверхностью (12) подложки был создан фокус 1 (19), а во 2 варианте проведения пучка дополнительная линзовая система (16), полевая линзовая система (8) и объектив (10), формирующий изображение, расположены относительно друг друга так, чтобы между полевой линзовой системой (8) и объективом (10), формирующим изображение, был создан фокус 2 (22); и
при этом имеется по меньшей мере одна вакуумная кювета, окружающая, в зависимости от варианта, область фокуса 1 (19) или фокуса 2 (22), выполненная с возможностью содержать внутри себя вакуум, требующийся для предотвращения возникновения плазмы в области фокуса.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что между полевой линзовой системой (8) и объективом (10), формирующим изображение, расположено зеркало (9) отклонения на 90°.
3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что предусмотрены средства для изменения расстояния (расстояний) между главной плоскостью (35) объектива (10), формирующего изображение, и поверхностью (12) подложки, выполненные с возможностью обеспечивать размещение заданного положения плоскости (11) формирования изображения, определяемого как расстояние (b) от главной плоскости (35) объектива (10), формирующего изображение, до изображения, по выбору - над поверхностью (12) подложки, на указанной поверхности или под ней путем изменения расстояния (расстояний) между главной плоскостью указанного объектива, формирующего изображение, и поверхностью (12) подложки.
4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что указанными средствами для изменения расстояния (расстояний) между главной плоскостью (35) объектива (10), формирующего изображение, и поверхностью (12) подложки является ось z xyz-координатного стола (32), к которому прикреплена подложка (13).
5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что указанными средствами для изменения расстояния (расстояний) между главной плоскостью (35) объектива (10), формирующего изображение, и поверхностью (12) подложки являются оси (33, 34) линейного перемещения, обеспечивающие возможность смещения линзовой системы (8), прикрепленной к этим осям линейного перемещения, и объектива (10), формирующего изображение, на заданное расстояние вдоль оптической оси (5).
6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в 1 варианте проведения пучка между по меньшей мере одной вакуумной кюветой (20) и поверхностью (12) подложки расположено сопло (21) поперечной струи инертного газа.
7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что во 2 варианте проведения пучка между объективом (10), формирующим изображение, и поверхностью (12) подложки установлена система (24) сопел инертного газа.
8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что апертуры оптических компонентов, в число которых входят по меньшей мере полевая линзовая система (8), объектив (10), формирующий изображение, и по меньшей мере одна вакуумная кювета, выбирают достаточно большими, чтобы даже компоненты лазерного пучка, претерпевшие дифракцию на заданной геометрической форме апертуры используемой маски (7) и имеющие порядок дифракции с первого до по меньшей мере третьего, также принимали участие в формировании изображения на поверхности подложки.
9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что используемый лазер (1) работает в режиме генерирования пачек импульсов.
10. Устройство по п.1, дополнительно содержащее расширитель (3) пучка или средство (3) уменьшения поперечного сечения пучка; и устройство (15), расположенное между лазером (1) и указанным расширителем (3) пучка или средством (3) уменьшения поперечного сечения пучка, предназначенное для генерирования второй гармоники (удвоения частоты, SHG) или третьей гармоники (утроения частоты, THG) или четвертой гармоники (учетверения частоты, FHG), отличающееся тем, что
фемтосекундные или пикосекундные лазерные импульсы соответственно проходят через устройство (15) для генерирования второй гармоники (удвоения частоты, SHG) или третьей гармоники (утроения частоты, THG) или четвертой гармоники (учетверения частоты, FHG) после выхода из лазера (1), при этом по меньшей мере одно из расширителя (3) пучка или средства (3) уменьшения поперечного сечения пучка, дополнительной линзовой системы (16), ограничителя (6), маски (7), полевой линзовой системы (8), объектива (10), формирующего изображение, и вакуумной кюветы (кювет) имеют конструкцию, пригодную для пропускания сгенерированного светового излучения с длиной волны, равной половине, трети или четверти основной длины волны.
Наверх