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DE102024000687B3 - Device for microstructuring at least one area of at least one surface of a body with laser radiation from at least one laser and use of a micromirror array in the beam path of a laser radiation after at least one laser - Google Patents

Device for microstructuring at least one area of at least one surface of a body with laser radiation from at least one laser and use of a micromirror array in the beam path of a laser radiation after at least one laser Download PDF

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DE102024000687B3
DE102024000687B3 DE102024000687.7A DE102024000687A DE102024000687B3 DE 102024000687 B3 DE102024000687 B3 DE 102024000687B3 DE 102024000687 A DE102024000687 A DE 102024000687A DE 102024000687 B3 DE102024000687 B3 DE 102024000687B3
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Germany
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laser
micromirror array
laser radiation
radiation
transparent mirror
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Active
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DE102024000687.7A
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German (de)
Inventor
Sebastian Büttner
Steffen Weissmantel
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Hochschule Mittweida FH
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Hochschule Mittweida FH
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Mikrostrukturierung wenigstens eines Bereichs wenigstens einer Oberfläche eines Körpers mit Laserstrahlung wenigstens eines Lasers, wobei die Mikrostruktur eine Mikrooptik ist. Die Einrichtung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass Mikrostrukturen hoher Qualität als eine Oberfläche eines Körpers realisierbar sind. Dazu befinden sich im Strahlengang der Laserstrahlung nach dem Laser nacheinander ein Teleskop, eine Einrichtung zur Homogenisierung der Laserstrahlung, ein Mikrospiegelarray, eine Tubuslinse, ein Objektiv und der Körper. Zwischen der Einrichtung zur Homogenisierung und dem Mikrospiegelarray ist ein Umlenkspiegel angeordnet. Nach dem Mikrospiegelarray und vor dem Körper befindet sich ein erster teildurchlässiger Spiegel. Die Einrichtung weist eine Digitalkamera und eine weitere Digitalkamera auf. Ein Leuchtmittel ist so angeordnet, dass dessen elektromagnetische Strahlung auf das Mikrospiegelarray und auf den Körper gelangt. Weiterhin sind ein Messlaser, ein zweiter teildurchlässiger Spiegel und ein Wellenfrontsensor zu einem Funktionstest der erzeugten Mikrooptik angeordnet.

Figure DE102024000687B3_0000
The invention relates to a device for microstructuring at least one region of at least one surface of a body with laser radiation from at least one laser, wherein the microstructure is a micro-optic device. The device is characterized in particular by the fact that high-quality microstructures can be realized as a surface of a body. For this purpose, a telescope, a device for homogenizing the laser radiation, a micro-mirror array, a tube lens, an objective lens, and the body are arranged in the beam path of the laser radiation, following the laser. A deflecting mirror is arranged between the homogenizing device and the micro-mirror array. A first semi-transparent mirror is arranged following the micro-mirror array and preceding the body. The device has a digital camera and a further digital camera. A light source is arranged such that its electromagnetic radiation reaches the micro-mirror array and the body. Furthermore, a measuring laser, a second semi-transparent mirror, and a wavefront sensor are arranged for functional testing of the generated micro-optics.
Figure DE102024000687B3_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Mikrostrukturierung wenigstens eines Bereichs wenigstens einer Oberfläche eines Körpers mit Laserstrahlung wenigstens eines Lasers, wobei die Mikrostruktur eine Mikrooptik ist, im Strahlengang der Laserstrahlung nach dem Laser ein Mikrospiegelarray so angeordnet ist, dass reflektierte Laserstrahlung wenigstens eines Mikrospiegels des Mikrospiegelarrays auf den Körper gelangt, und das Mikrospiegelarray mit einem Datenverarbeitungssystem verbunden ist.The invention relates to a device for microstructuring at least one region of at least one surface of a body with laser radiation from at least one laser, wherein the microstructure is a micro-optic device, a micro-mirror array is arranged in the beam path of the laser radiation after the laser such that reflected laser radiation from at least one micro-mirror of the micro-mirror array reaches the body, and the micro-mirror array is connected to a data processing system.

Ein Verfahren zur Herstellung von Mikrostrukturen ist die Excimerlaser-Mikrostrukturierung. Das Verfahren beruht auf dem Prinzip der Maskenprojektion, wobei eine Maske die Geometrie des Abtragsbereichs definiert. Im einfachsten Fall ist die Maske eine quadratische Lochblende, die über ein Mikroskopobjektiv auf dem Substrat abgebildet wird. Der Laser dient der Beleuchtung der Maske und wird zur gleichmäßigen Ausleuchtung der Maske homogenisiert. Das heißt die Energieverteilung ist über die gesamte Blende gleich, was auf dem Werkstück dazu führt, dass bei entsprechender Energie des Lasers ein Materialabtrag mit einer definierten Tiefe erfolgt. Die Tiefe des Abtrags kann über die Laserpulsfluenz variiert werden. Auf diese Weise können diffraktive optische Elemente in Form von Pixelstrukturen, optische Gitter und refraktive sowie diffraktive Linsen erzeugt werden. Dadurch kann beispielsweise eine transmittierende elektromagnetische Welle in ihrer Phase moduliert und dadurch gezielt die Intensitätsverteilung in einer definierten Entfernung vom optischen Element beeinflusst werden.One method for producing microstructures is excimer laser microstructuring. The process is based on the principle of mask projection, whereby a mask defines the geometry of the ablation area. In the simplest case, the mask is a square pinhole that is imaged onto the substrate using a microscope objective. The laser is used to illuminate the mask and is homogenized to ensure uniform illumination. This means that the energy distribution is uniform across the entire aperture, which means that, with the appropriate laser energy, material is ablated to a defined depth on the workpiece. The depth of ablation can be varied using the laser pulse fluence. In this way, diffractive optical elements in the form of pixel structures, optical gratings, and refractive and diffractive lenses can be created. This allows, for example, the phase of a transmitted electromagnetic wave to be modulated, thereby specifically influencing the intensity distribution at a defined distance from the optical element.

Durch die Druckschrift DE 197 01 966 C1 ist eine Maske für Laserstrahlung und ein Verfahren zur Herstellung der Maske bekannt. Die Maske besteht aus einem Glassubstrat mit einer Farbschicht mit mindestens einer Maskenöffnung.Through the printed matter DE 197 01 966 C1 A mask for laser radiation and a method for manufacturing the mask are known. The mask consists of a glass substrate with a color layer and at least one mask opening.

Die Druckschrift DE 41 14 877 A1 offenbart ein Verfahren und eine Anordnung zur Herstellung von strukturierten optischen Bauelementen. Dazu sind ein Excimerlaser, eine Maske, eine UV-optische Einheit und eine Werkstoffplatte nacheinander angeordnet. Die Maske weist laserdurchlässige und laserundurchlässige Zonen auf.The printed matter DE 41 14 877 A1 discloses a method and an arrangement for producing structured optical components. For this purpose, an excimer laser, a mask, a UV optical unit, and a material plate are arranged in sequence. The mask has laser-transparent and laser-opaque zones.

Die Druckschrift EP 2 944 413 A1 beinhaltet eine Vorrichtung zur Maskenprojektion von Femtosekunden- und Pikosekunden-Laserstrahlen mit einer Blende, einer Maske und Linsensystemen zur Mikrostrukturierung von Festkörperoberflächen. Damit sind dreidimensionale Mikrostrukturen durch einen strukturierten schichtweisen Materialabtrag erzeugbar.The printed matter EP 2 944 413 A1 It includes a device for mask projection of femtosecond and picosecond laser beams with an aperture, a mask, and lens systems for microstructuring solid surfaces. This allows three-dimensional microstructures to be created through structured layer-by-layer material removal.

Zur Realisierung einer dreidimensionalen Mikrostruktur sind so mehrere Masken und/oder eine Bewegung der Maske notwendig. Wieder abgelagertes Material kann Unregelmäßigkeiten in den Strukturierungsprozess induzieren. Weiterhin kann ein Übertrag von Inhomogenitäten in der Energieverteilung des Laserstrahls auf den Körper erfolgen, welcher stark von dem Verhältnis von applizierter Laserpulsfluenz und Schwellfluenz des Materials des Körpers abhängt.To create a three-dimensional microstructure, multiple masks and/or mask movement are necessary. Redeposited material can induce irregularities in the structuring process. Furthermore, inhomogeneities in the energy distribution of the laser beam can be transferred to the body, which strongly depends on the ratio of the applied laser pulse fluence to the threshold fluence of the body material.

Die Druckschrift CN 1 10 579 945 A betrifft eine Belichtungsmaschine, insbesondere eine visuelle Belichtungsmaschine auf der Basis eines Lichtmodulators zur Herstellung von Masken zur Verwendung in der Halbleiterindustrie zur Herstellung mikroelektronischer Bauteile. Die Maskenherstellung erfolgt mittels eines Flüssigkristalldisplays. Dazu ist das Flüssigkristalldisplay zur Ablenkung in der Laserstrahlung angeordnet, wobei die Flüssigkristalle als partiell steuerbare Rexlexionselemente in der Laserstrahlung verwendet werden.The printed matter CN 1 10 579 945 A relates to an exposure machine, in particular a visual exposure machine based on a light modulator for producing masks for use in the semiconductor industry for the production of microelectronic components. The mask is produced using a liquid crystal display. For this purpose, the liquid crystal display is arranged for deflection in the laser radiation, with the liquid crystals serving as partially controllable reflection elements in the laser radiation.

Die Druckschrift CN 1 04 820 345 offenbart ein Verfahren zur Verbesserung des Auflösungsvermögens der digitalen Fotoätzung, insbesondere auf der Grundlage einer Subpixel-Modulation durch Aufteilen des von demselben Ultraviolett-Lichtquellensystem emittierten Lichts in eine Vielzahl von ebenen Strahlen mit derselben Lichtintensität durch eine Vielzahl von skalenproportionalen Strahlteilerspiegeln.The printed matter CN 1 04 820 345 discloses a method for improving the resolution of digital photoetching, in particular based on subpixel modulation by splitting the light emitted by the same ultraviolet light source system into a plurality of plane beams having the same light intensity by a plurality of scale-proportional beam splitter mirrors.

Die Druckschrift CN 1 02 778 820 bezieht sich auf einen Bereich der Fotoätzung bei der Halbleiterherstellung und bezieht sich insbesondere auf ein maskenloses Belichtungssystem, das auf einem räumlichen Lichtmodulator basiert.The printed matter CN 1 02 778 820 refers to an area of photoetching in semiconductor manufacturing and, in particular, to a maskless exposure system based on a spatial light modulator.

Diese Druckschriften betreffen die Fotolithografie, wobei ein Bild auf einen Körper mit einem lichtempfindlichen Fotolack übertragen wird. Das erfolgt mittels Masken oder maskenlos. Zur partiellen Beaufschlagung von Körpern zur Realisierung einer Maske oder zur stellenweise Belichtung des Fotolacks auf den Körpern werden insbesondere Flüssigkristalldisplays verwendet.These publications concern photolithography, in which an image is transferred to a body using a light-sensitive photoresist. This is done using masks or maskless. Liquid crystal displays are particularly used for partial exposure of bodies to create a mask or for spot-on exposure of the photoresist on the bodies.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Oberfläche eines Körpers mit Mikrostrukturen hoher Qualität zu versehen.The invention defined in claim 1 is based on the object of providing a surface of a body with high-quality microstructures.

Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.This problem is solved by the features listed in patent claim 1.

Die Einrichtung zur Mikrostrukturierung wenigstens eines Bereichs wenigstens einer Oberfläche eines Körpers mit Laserstrahlung wenigstens eines Lasers, wobei die Mikrostruktur eine Mikrooptik ist, im Strahlengang der Laserstrahlung nach dem Laser ein Mikrospiegelarray so angeordnet ist, dass reflektierte Laserstrahlung wenigstens eines Mikrospiegels des Mikrospiegelarrays auf den Körper gelangt, und das Mikrospiegelarray mit einem Datenverarbeitungssystem verbunden ist, zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass Mikrostrukturen hoher Qualität als eine Oberfläche eines Körpers realisierbar sind.The device for microstructuring at least one area of at least one surface of a body with laser radiation from at least one laser, wherein the microstructure comprises a micro-optics is, in the beam path of the laser radiation after the laser a micromirror array is arranged so that reflected laser radiation from at least one micromirror of the micromirror array reaches the body, and the micromirror array is connected to a data processing system, is characterized in particular in that microstructures of high quality can be realized as a surface of a body.

Dazu befinden sich im Strahlengang der Laserstrahlung des Lasers nacheinander ein Teleskop, eine Einrichtung zur Homogenisierung der Laserstrahlung, das Mikrospiegelarray, eine Tubuslinse, ein Objektiv und der Körper. Im Strahlengang der Laserstrahlung ist zwischen der Einrichtung zur Homogenisierung der Laserstrahlung und dem Mikrospiegelarray ein Umlenkspiegel angeordnet. Im Strahlengang der Laserstrahlung befindet sich nach dem Mikrospiegelarray und vor dem Körper ein erster teildurchlässiger Spiegel zur Reflexion der Laserstrahlung auf den Körper, wobei der teildurchlässige Spiegel ein eine vom Körper reflektierte elektromagnetische Strahlung und eine vom Mikrospiegelarray reflektierte elektromagnetische Strahlung transmittierender teildurchlässiger Spiegel ist. Im Strahlengang der vom Körper reflektierten elektromagnetischen Strahlung sind eine mit dem Datenverarbeitungssystem verbundene Digitalkamera und im Strahlengang der vom Mikrospiegelarray reflektierten elektromagnetischen Strahlung eine mit dem Datenverarbeitungssystem verbundene weitere Digitalkamera angeordnet. Ein Leuchtmittel ist so angeordnet, dass die elektromagnetische Strahlung des Leuchtmittels über einen dritten teildurchlässigen Spiegel, eine Einrichtung zur Ablenkung der elektromagnetischen Strahlung des Leuchtmittels und den Umlenkspiegel auf das Mikrospiegelarray und über den dritten teildurchlässigen Spiegel, den ersten teildurchlässigen Spiegel und das Objektiv auf den Körper gelangt. Ein Messlaser, ein zweiter teildurchlässiger Spiegel und ein Wellenfrontsensor sind zu einem Funktionstest der erzeugten Mikrooptik so angeordnet, dass die Laserstrahlung des Messlasers über den teildurchlässigen Spiegel auf den Wellenfrontsensor gelangt. Weiterhin sind der Messlaser und der Wellenfrontsensor mit dem Datenverarbeitungssystem verbunden.For this purpose, a telescope, a device for homogenizing the laser radiation, the micromirror array, a tube lens, an objective lens, and the body are arranged in succession in the beam path of the laser radiation. A deflecting mirror is arranged in the beam path of the laser radiation between the device for homogenizing the laser radiation and the micromirror array. In the beam path of the laser radiation, after the micromirror array and before the body, there is a first semi-transparent mirror for reflecting the laser radiation onto the body, whereby the semi-transparent mirror is a semi-transparent mirror that transmits electromagnetic radiation reflected by the body and electromagnetic radiation reflected by the micromirror array. A digital camera connected to the data processing system is arranged in the beam path of the electromagnetic radiation reflected by the body, and another digital camera connected to the data processing system is arranged in the beam path of the electromagnetic radiation reflected by the micromirror array. A light source is arranged such that the electromagnetic radiation from the light source reaches the micromirror array via a third semi-transparent mirror, a device for deflecting the electromagnetic radiation from the light source, and the deflecting mirror, and then the body via the third semi-transparent mirror, the first semi-transparent mirror, and the lens. A measuring laser, a second semi-transparent mirror, and a wavefront sensor are arranged for a functional test of the produced micro-optics such that the laser radiation from the measuring laser reaches the wavefront sensor via the semi-transparent mirror. Furthermore, the measuring laser and the wavefront sensor are connected to the data processing system.

Es hat sich gezeigt, dass die Oberflächenqualität mit der Anzahl der applizierten Laserpulse zusammenhängt. Zusätzlich erfolgt ein Übertrag von Inhomogenitäten in der Energieverteilung des Laserstrahls auf den Körper, welcher stark von dem Verhältnis von applizierter Laserpulsfluenz und Schwellfluenz des Materials des Körpers abhängt. Darüber hinaus induziert wieder abgelagertes Material Unregelmäßigkeiten in den Strukturierungsprozess, insbesondere bei den Methoden, die während der Strukturierung eine Relativbewegung nutzen.It has been shown that surface quality is related to the number of applied laser pulses. In addition, inhomogeneities in the energy distribution of the laser beam are transferred to the body, which strongly depends on the ratio of the applied laser pulse fluence to the threshold fluence of the body material. Furthermore, redeposited material induces irregularities in the structuring process, especially in methods that utilize relative motion during structuring.

Die Einrichtung zur Mikrostrukturierung wenigstens eines Bereichs wenigstens einer Oberfläche eines Körpers mit Laserstrahlung wenigstens eines Lasers und die Verwendung eines Mikrospiegelarrays im Strahlengang einer Laserstrahlung nach wenigstens einem Laser führen vorteilhafterweise dazu, dass die Strukturierung vollflächig erfolgt, so dass ein Einfluss von wieder abgelagertem Material reduziert ist. Für die Herstellung einer Mikrostruktur werden so wenig Laserpulse wie möglich verwendet und alle Strukturen sind mit der Einrichtung herstellbar. Dazu wird das Mikrospiegelarray als programmierbare Maske verwendet. Das Maskenabbild und dessen Bewegung wird durch eine Sequenz von Maskenabbildern nachgebildet, so dass das Verfahren deutlich vereinfacht ist und darüber hinaus Korrekturen hinsichtlich der Strukturgeometrie im Prozess zulässt. Durch einen entsprechenden Fourier-Filter im abbildenden optischen System können Maskenabbilder erzeugt werden, die eine vollflächige Strukturierung ermöglichen. Dies wird durch gezielt steuerbare Beugungseffekte am Mikrospiegelarray realisiert, wodurch die Intensität im Bildfeld des abbildenden Systems beeinflusst werden kann. Entsprechend der eingestellten Intensität/Fluenz wird Material bis zu einer bestimmten Tiefe abgetragen. Das Mikrospiegelarray fungiert als Display. Dies ermöglicht die Herstellung höchst individueller Strukturen und Strukturkombinationen. Darüber hinaus kann die Strukturgeometrie aufgrund der Ansteuerbarkeit im Prozess korrigiert werden.The device for microstructuring at least one region of at least one surface of a body with laser radiation from at least one laser and the use of a micromirror array in the beam path of a laser radiation after at least one laser advantageously result in structuring across the entire surface, thus reducing the influence of redeposited material. As few laser pulses as possible are used to produce a microstructure, and all structures can be produced using the device. For this purpose, the micromirror array is used as a programmable mask. The mask image and its movement are simulated by a sequence of mask images, thus significantly simplifying the process and also allowing corrections to the structure geometry during the process. Using an appropriate Fourier filter in the imaging optical system, mask images can be generated that enable full-surface structuring. This is achieved through specifically controllable diffraction effects on the micromirror array, which can influence the intensity in the image field of the imaging system. Material is removed to a specific depth depending on the set intensity/fluence. The micromirror array functions as a display. This enables the production of highly customized structures and structural combinations. Furthermore, the structural geometry can be adjusted during the process thanks to the controllability.

Mittels der Einrichtung ist vorteilhafterweise eine vollflächige Strukturierung der Oberfläche des Körpers durch Materialabtrag gegeben. Ein Einfluss von wieder abgelagertem Material kann so reduziert oder weitestgehend reduziert werden. Für die Herstellung der Mikrostruktur können so wenig Laserpulse wie möglich verwendet werden. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, dass die Mikrostrukturen mit derselben Anordnung herstellbar sind.The device advantageously allows for full-surface structuring of the body's surface through material removal. The influence of redeposited material can thus be reduced or minimized. As few laser pulses as possible can be used to create the microstructure. Another significant advantage is that the microstructures can be manufactured using the same configuration.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den folgenden Weiterbildungen und Ausführungsformen aufgeführt. Diese können die Einrichtung zur Mikrostrukturierung wenigstens eines Bereichs wenigstens einer Oberfläche eines Körpers mit Laserstrahlung wenigstens eines Lasers einzeln oder in einer Kombination fortbilden.Advantageous refinements of the invention are set forth in the following developments and embodiments. These can further develop the device for microstructuring at least one region of at least one surface of a body with laser radiation from at least one laser, either individually or in combination.

Die Einrichtung zur Homogenisierung der Laserstrahlung weist in einer Ausführungsform vorteilhafterweise nacheinander ein erstes Mikrolinsenarray, ein zweites Mikrolinsenarray und eine Linse auf.In one embodiment, the device for homogenizing the laser radiation advantageously comprises, in succession, a first microlens array, a second microlens array and a lens.

Die Steuereinrichtung ist in einer Ausführungsform ein Datenverarbeitungssystem. Weiterhin befindet sich der Körper auf einem Tisch mit einer Positioniereinheit. Das Datenverarbeitungssystem ist mit der Digitalkamera, dem Laser, dem Mikrospiegelarray und der Positioniereinheit des Tisches verbunden. Die Digitalkamera nimmt wenigstens einen Bereich der Oberfläche des Körpers auf und wandelt das daraus resultierende Abbild gleichzeitig in digitale Daten. Das Datenverarbeitungssystem ermittelt aus dem Abbild jeweils wenigstens eine Kante, einen Kantenbereich und/oder eine Fläche, vergleicht die Daten der Kante, dem Kantenbereich und/oder der Fläche mit Daten eines digitalen Abbilds der Mikrostruktur und steuert bei einem Fehler den Laser, das Mikrospiegelarray und/oder die Positioniereinheit des Tisches so, dass der Fehler der Mikrostruktur korrigierbar ist und korrigiert wird.In one embodiment, the control device is a data processing system. Furthermore, the body is located on a table with a positioning unit. The data processing system is connected to the digital camera, the laser, the micromirror array, and the table's positioning unit. The digital camera records at least one area of the body's surface and simultaneously converts the resulting image into digital data. The data processing system determines at least one edge, one edge region, and/or one surface from the image, compares the data of the edge, the edge region, and/or the surface with data from a digital image of the microstructure, and, in the event of an error, controls the laser, the micromirror array, and/or the table's positioning unit so that the error in the microstructure can be corrected and is corrected.

Das Datenverarbeitungssystem ist mit der weiteren Digitalkamera verbunden, wobei die weitere Digitalkamera die Oberfläche des Mikrospiegelarrays aufnimmt und das daraus resultierende Abbild gleichzeitig in digitale Daten wandelt und das Datenverarbeitungssystem aus dem Abbild die Spiegelfläche und bei Auftreten wenigstens einer Abweichung in der Energieverteilung im Abbild der Spiegelfläche des Mikrospiegelarrays diese Abweichung ermittelt.The data processing system is connected to the further digital camera, wherein the further digital camera records the surface of the micromirror array and simultaneously converts the resulting image into digital data, and the data processing system determines the mirror surface from the image and, if at least one deviation in the energy distribution occurs in the image of the mirror surface of the micromirror array, this deviation.

Ausführungsformen von Einrichtungen zur Mikrostrukturierung sind in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.Embodiments of devices for microstructuring are shown in principle in the drawings and are described in more detail below.

Es zeigen:

  • 1 eine Einrichtung zur Mikrostrukturierung mit einem Mikrospiegelarray,
  • 2 eine Einrichtung zur Mikrostrukturierung mit einer den zu bearbeitenden Körper abbildenden Digitalkamera,
  • 3 eine Einrichtung zur Mikrostrukturierung mit einer zusätzlich das Mikrospiegelarray abbildenden weiteren Digitalkamera,
  • 4 eine Einrichtung zur Mikrostrukturierung mit einem Funktionstest,
  • 5 eine Einrichtung zur Mikrostrukturierung und
  • 6 eine Beaufschlagung des Körpers und des Mikrospiegelarrays mit elektromagnetischer Strahlung eines Leuchtmittels.
They show:
  • 1 a device for microstructuring with a micromirror array,
  • 2 a device for microstructuring with a digital camera that images the body to be processed,
  • 3 a device for microstructuring with an additional digital camera that additionally images the micromirror array,
  • 4 a microstructuring facility with a functional test,
  • 5 a facility for microstructuring and
  • 6 exposure of the body and the micromirror array to electromagnetic radiation from a light source.

Eine Einrichtung zur Mikrostrukturierung wenigstens eines Bereichs wenigstens einer Oberfläche eines Körpers 8 besteht im Wesentlichen aus einem Laser 1, einem Teleskop 2, eine Einrichtung 3 zur Homogenisierung der Laserstrahlung 10, einem Mikrospiegelarray 5, einer Tubuslinse 6, einem Objektiv 7 und einem Datenverarbeitungssystem 9 als Steuereinrichtung.A device for microstructuring at least one region of at least one surface of a body 8 essentially consists of a laser 1, a telescope 2, a device 3 for homogenizing the laser radiation 10, a micromirror array 5, a tube lens 6, an objective 7 and a data processing system 9 as a control device.

Die 1 zeigt eine Einrichtung zur Mikrostrukturierung mit einem Mikrospiegelarray 5 in einer prinzipiellen Darstellung.The 1 shows a device for microstructuring with a micromirror array 5 in a basic representation.

Im Strahlengang der Laserstrahlung 10 nach dem Laser 1 sind das Mikrospiegelarray 5 und der Körper 8 so angeordnet, dass die reflektierte Laserstrahlung 10 wenigstens eines Mikrospiegels des Mikrospiegelarrays 5 auf den Körper 8 gelangt. Dazu sind der Laser 1 als gepulster Laser 1 und das Mikrospiegelarray 5 mit dem Datenverarbeitungssystem 9 verbunden. Zur Strahlformung sind weiterhin in der Laserstrahlung 10 nach dem Laser 1 das Teleskop 2 zur Strahlaufweitung, die Einrichtung 3 zur Homogenisierung der Laserstrahlung 10 angeordnet. Zwischen dem Mikrospiegelarray 5 und dem Objektiv 7 befindet sich die Tubuslinse 6 zur Abbildung des Mikrospiegelarrays 5. Zwischen der Einrichtung 3 zur Homogenisierung der Laserstrahlung 10 und dem Mikrospiegelarray 5 kann ein Umlenkspiegel 4 angeordnet sein, so dass sich die Länge der Einrichtung zur Mikrostrukturierung verkürzt. Dazu kann dieser beispielsweise mit einem Winkel von 5° in Bezug zur Symmetrieachse der Laserstrahlung angeordnet sein. Der Laser 1 und das Mikrospiegelarray 5 sind zu deren Steuerung mit dem Datenverarbeitungssystem 9 verbunden. Das Teleskop kann vorteilhafterweise aus zwei hintereinander angeordneten Zylinderlinsen bestehen. Die Einrichtung 3 zur Homogenisierung der Laserstrahlung 10 kann hintereinander zwei Mikrolinsenarrays und eine Linse aufweisen. Der zu bearbeitende Körper 8 kann sich vorteilhafterweise auf einen Tisch 11 mit einer Positioniereinheit befinden. Letztere ist zur Steuerung in x-, y- und z-Richtung mit dem Datenverarbeitungssystem 9 verbunden.In the beam path of the laser radiation 10 downstream of the laser 1, the micromirror array 5 and the body 8 are arranged such that the reflected laser radiation 10 from at least one micromirror of the micromirror array 5 reaches the body 8. For this purpose, the laser 1 as a pulsed laser 1 and the micromirror array 5 are connected to the data processing system 9. For beam shaping, the telescope 2 for beam expansion and the device 3 for homogenizing the laser radiation 10 are also arranged downstream of the laser 1. The tube lens 6 for imaging the micromirror array 5 is located between the device 3 for homogenizing the laser radiation 10 and the micromirror array 5. A deflecting mirror 4 can be arranged between the device 3 for homogenizing the laser radiation 10 and the micromirror array 5, thereby shortening the length of the microstructuring device. For this purpose, it can be arranged, for example, at an angle of 5° with respect to the axis of symmetry of the laser radiation. The laser 1 and the micromirror array 5 are connected to the data processing system 9 for their control. The telescope can advantageously consist of two cylindrical lenses arranged one behind the other. The device 3 for homogenizing the laser radiation 10 can have two microlens arrays and one lens arranged one behind the other. The body 8 to be processed can advantageously be located on a table 11 with a positioning unit. The latter is connected to the data processing system 9 for control in the x, y, and z directions.

Die 2 zeigt eine Einrichtung zur Mikrostrukturierung mit einer den zu bearbeitenden Körper 8 abbildenden Digitalkamera 14 in einer prinzipiellen Darstellung.The 2 shows a device for microstructuring with a digital camera 14 imaging the body 8 to be processed in a basic representation.

In einer ersten Ausführungsform befindet sich im Strahlengang der Laserstrahlung 10 zwischen der Tubuslinse 6 und dem Objektiv 7 ein teildurchlässiger Spiegel 13 zur Reflexion der Laserstrahlung 10 auf den Körper 8. Gleichzeitig ist der teildurchlässige Spiegel 13 ein eine vom Körper 8 reflektierte elektromagnetische Strahlung 12 transmittierender teildurchlässiger Spiegel 13. Im Strahlengang der reflektierten elektromagnetischen Strahlung 12 ist eine mit einem Datenverarbeitungssystem 9 verbundene Digitalkamera 14 angeordnet. Das Datenverarbeitungssystem 9 kann dabei mit der Digitalkamera 14, dem Laser 1 und dem Mikrospiegelarray 5 so verbunden sein, dass die Digitalkamera 14 wenigstens einen Bereich der Oberfläche des Körpers 8 aufnimmt und das daraus resultierende Abbild gleichzeitig in digitale Daten wandelt. Weiterhin kann mittels des Datenverarbeitungssystem 9 aus dem Abbild jeweils wenigstens eine Kante, einen Kantenbereich und/oder eine Fläche ermittelt werden. Diese Daten können mit Daten aus einer rechnergestützten Konstruktion der Mikrostruktur verglichen werden. Bei einem Fehler können der Laser 1, das Mikrospiegelarray 5 und/oder die Positioniereinheit des Tisches 11 so gesteuert werden, dass der Fehler der Mikrostruktur korrigiert wird.In a first embodiment, a partially transparent mirror 13 for reflecting the laser radiation 10 onto the body 8 is located in the beam path of the laser radiation 10 between the tube lens 6 and the objective 7. At the same time, the partially transparent mirror 13 is a partially transparent mirror 13 that transmits electromagnetic radiation 12 reflected by the body 8. A digital camera 14 connected to a data processing system 9 is arranged in the beam path of the reflected electromagnetic radiation 12. The data processing system 9 can be connected to the digital camera 14, the laser 1, and the micromirror array 5 in such a way that the digital camera 14 records at least a region of the surface of the body 8 and simultaneously converts the resulting image into digital data. Furthermore, by means of the data processing system 9 At least one edge, one edge region, and/or one surface can be determined from the image. This data can be compared with data from a computer-aided design of the microstructure. In the event of an error, the laser 1, the micromirror array 5, and/or the positioning unit of the table 11 can be controlled to correct the microstructure error.

Die 3 zeigt eine Einrichtung zur Mikrostrukturierung mit einer zusätzlich das Mikrospiegelarray 5 abbildenden weiteren Digitalkamera 15 in einer prinzipiellen Darstellung.The 3 shows a device for microstructuring with an additional digital camera 15 that additionally images the micromirror array 5 in a schematic representation.

In einer zweiten Ausführungsform befindet sich im Strahlengang der Laserstrahlung 10 zwischen der Tubuslinse 6 und dem Objektiv 7 der teildurchlässige Spiegel 13 zur Reflexion der Laserstrahlung 10 auf den Körper 8. Der teildurchlässige Spiegel 13 kann ein eine vom Körper 8 reflektierte elektromagnetische Strahlung 12 und/oder eine vom Mikrospiegelarray 5 reflektierte elektromagnetische Strahlung 16 transmittierender teildurchlässiger Spiegel 13 sein. Weiterhin ist oder sind im Strahlengang der vom Körper 8 reflektierten elektromagnetischen Strahlung 12 die mit dem Datenverarbeitungssystem 9 verbundene Digitalkamera 14 und/oder im Strahlengang der vom Mikrospiegelarray 5 reflektierten elektromagnetischen Strahlung 16 eine mit einem Datenverarbeitungssystem oder dem Datenverarbeitungssystem 9 verbundene weitere Digitalkamera 15 angeordnet. Das Datenverarbeitungssystem 9 ist dazu mit der weiteren Digitalkamera 15 verbunden. Die weitere Digitalkamera 15 nimmt die Oberfläche des Mikrospiegelarrays 5 auf und wandelt das daraus resultierende Abbild gleichzeitig in digitale Daten. Damit ist mittels des Datenverarbeitungssystems 9 aus dem Abbild die Spiegelfläche des Mikrospiegelarrays 5 und bei Auftreten wenigstens einer Fehlstelle in der Spiegelfläche des Mikrospiegelarrays 5 diese Fehlstelle ermittelbar, so dass die Bearbeitung der Oberfläche des Körpers 8 korrigierbar ist.In a second embodiment, the partially transparent mirror 13 for reflecting the laser radiation 10 onto the body 8 is located in the beam path of the laser radiation 10 between the tube lens 6 and the objective 7. The partially transparent mirror 13 can be a partially transparent mirror 13 transmitting electromagnetic radiation 12 reflected by the body 8 and/or electromagnetic radiation 16 reflected by the micromirror array 5. Furthermore, the digital camera 14 connected to the data processing system 9 is or are arranged in the beam path of the electromagnetic radiation 12 reflected by the body 8 and/or a further digital camera 15 connected to a data processing system or the data processing system 9 is or are arranged in the beam path of the electromagnetic radiation 16 reflected by the micromirror array 5. The data processing system 9 is connected to the further digital camera 15 for this purpose. The further digital camera 15 records the surface of the micromirror array 5 and simultaneously converts the resulting image into digital data. Thus, by means of the data processing system 9, the mirror surface of the micromirror array 5 can be determined from the image and, if at least one defect occurs in the mirror surface of the micromirror array 5, this defect can be determined so that the processing of the surface of the body 8 can be corrected.

Die 4 eine Einrichtung zur Mikrostrukturierung mit einem Funktionstest in einer prinzipiellen Darstellung.The 4 a microstructuring device with a functional test in a schematic representation.

In einer dritten Ausführungsform kann die Mikrostruktur eine Mikrooptik sein. Ein Messlaser 17 und ein Wellenfrontsensor 19 können zu einem Funktionstest der erzeugten Mikrooptik so angeordnet sein, dass die Messlaserstrahlung 20 auf den Wellenfrontsensor 19 gelangt. Dazu ist ein teildurchlässiger Spiegel 18 angeordnet, welcher beispielsweise ein die Laserstrahlung 10 zum Werkstück 8 reflektierender und die Messlaserstrahlung 20 transmittierender teildurchlässiger Spiegel 18 sein kann. Der Messlaser 17 und der Wellenfrontsensor 19 sind zum Funktionstest der Mikrooptik mit einem Datenverarbeitungssystem oder dem Datenverarbeitungssystem 9 verbunden.In a third embodiment, the microstructure can be a micro-optic system. A measuring laser 17 and a wavefront sensor 19 can be arranged for a functional test of the generated micro-optic system such that the measuring laser radiation 20 reaches the wavefront sensor 19. For this purpose, a partially transparent mirror 18 is arranged, which can, for example, be a partially transparent mirror 18 that reflects the laser radiation 10 to the workpiece 8 and transmits the measuring laser radiation 20. The measuring laser 17 and the wavefront sensor 19 are connected to a data processing system or the data processing system 9 for the functional test of the micro-optic system.

Die 5 zeigt eine Einrichtung zur Mikrostrukturierung in einer prinzipiellen Darstellung.The 5 shows a device for microstructuring in a basic representation.

Eine Einrichtung zur Mikrostrukturierung kann in Ausführungsformen die Digitalkamera 14 und/oder die Digitalkamera 15 und/oder den Messlaser 17 in Verbindung mit dem Wellenfrontsensor 19 besitzen. Der teildurchlässige Spiegel 13 als ein erster teildurchlässiger Spiegel 13 kann ein die Laserstrahlung 10 reflektierender, die reflektierte elektromagnetische Strahlung 12 des Werkstücks 8 transmittierender, die reflektierte elektromagnetische Strahlung 16 des Mikrospiegelarrays 5 transmittierender und die Messlaserstrahlung 20 transmittierender erster teildurchlässiger Spiegel 13 sein. Der teildurchlässige Spiegel 18 als zweiter teildurchlässiger Spiegel 18 kann dann ein die reflektierte elektromagnetische Strahlung 12 des Werkstücks transmittierender und die Messlaserstrahlung 20 reflektierender zweiter teildurchlässiger Spiegel 18 sein.In embodiments, a microstructuring device can have the digital camera 14 and/or the digital camera 15 and/or the measuring laser 17 in conjunction with the wavefront sensor 19. The semi-transparent mirror 13 as a first semi-transparent mirror 13 can be a first semi-transparent mirror 13 that reflects the laser radiation 10, transmits the reflected electromagnetic radiation 12 of the workpiece 8, transmits the reflected electromagnetic radiation 16 of the micromirror array 5, and transmits the measuring laser radiation 20. The semi-transparent mirror 18 as a second semi-transparent mirror 18 can then be a second semi-transparent mirror 18 that transmits the reflected electromagnetic radiation 12 of the workpiece and reflects the measuring laser radiation 20.

Die 6 zeigt eine Beaufschlagung des Körpers 8 und des Mikrospiegelarrays 5 mit elektromagnetischer Strahlung 22 eines Leuchtmittels 21.The 6 shows the body 8 and the micromirror array 5 being exposed to electromagnetic radiation 22 from a light source 21.

In einer weiteren Ausführungsform kann die Einrichtung zur Mikrostrukturierung ein Leuchtmittel 21 zur Beaufschlagung des Mikrospiegelarrays 5 und des Körpers 8 mit elektromagnetischer Strahlung 22 besitzen. Dazu ist im Strahlengang der elektromagnetischen Strahlung 22 ein dritter teildurchlässiger Spiegel 23 angeordnet. Zum einen wird die elektromagnetische Strahlung 22 zum Körper 8 reflektiert und in Richtung Mikrospiegelarray 5 transmittiert. Im Strahlengang zum Mikrospiegelarray 5 befindet sich eine Einrichtung 24 zur Ablenkung der elektromagnetischen Strahlung 22 des Leuchtmittels 21. Diese Einrichtung zur Ablenkung der elektromagnetischen Strahlung 22 des Leuchtmittels kann ein Prisma 24 oder eine Spiegelanordnung sein. Dazu kann der Umlenkspiegel 4 als ein teildurchlässiger Spiegel 4 ausgebildet sein.In a further embodiment, the microstructuring device can have a light source 21 for exposing the micromirror array 5 and the body 8 to electromagnetic radiation 22. For this purpose, a third partially transparent mirror 23 is arranged in the beam path of the electromagnetic radiation 22. Firstly, the electromagnetic radiation 22 is reflected to the body 8 and transmitted towards the micromirror array 5. In the beam path to the micromirror array 5 there is a device 24 for deflecting the electromagnetic radiation 22 of the light source 21. This device for deflecting the electromagnetic radiation 22 of the light source can be a prism 24 or a mirror arrangement. For this purpose, the deflecting mirror 4 can be designed as a partially transparent mirror 4.

Das Teleskop 2, die Einrichtung 3 zur Homogenisierung der Laserstrahlung 10, der Umlenkspiegel 4, das Mikrospiegelarray 5, die Tubuslinse 6, das Objektiv 7, der Körper 8, der Tisch 11, der erste teildurchlässige Spiegel 13, die Digitalkamera 14, die weitere Digitalkamera 15, der zweite teildurchlässige Spiegel 18, der Wellenfrontsensor 19, der dritte teildurchlässige Spiegel 23, das Leuchtmittel 21 und die Einrichtung 24 zur Ablenkung der elektromagnetischen Strahlung 22 des Leuchtmittels 21 können so ausgebildet und/oder angeordnet sein, dass

  • - die Laserstrahlung 10 über das Teleskop 2, die Einrichtung 3 zur Homogenisierung der Laserstrahlung 10, den Umlenkspiegel 4, das Mikrospiegelarray 5, den ersten teildurchlässigen Spiegel 13, das Objektiv 7 zur Bearbeitung auf den Körper 8 gelangen kann,
  • - die vom Körper reflektierte elektromagnetische Strahlung 12 über den ersten teildurchlässigen Spiegel 13, den dritten teildurchlässigen Spiegel 23, den zweiten teildurchlässigen Spiegel 18 auf die Digitalkamera 14 gelangen kann,
  • - die vom Mikrospiegelarray 5 reflektierte elektromagnetische Strahlung 16 über die Tubuslinse 6 und den ersten teildurchlässigen Spiegel 13 auf die weitere Digitalkamera 15 gelangen kann,
  • - die elektromagnetische Strahlung 22 des Leuchtmittels 21 über den dritten teildurchlässigen Spiegel 23, die Einrichtung 24 zur Ablenkung der elektromagnetischen Strahlung 22 des Leuchtmittels 21 und den Umlenkspiegel 4 auf das Mikrospiegelarray 5 und über den dritten teildurchlässigen Spiegel 23, den ersten teildurchlässigen Spiegel 13, das Objektiv 7 auf den Körper 8 gelangen kann und/oder
  • - die Messlaserstrahlung 20 über den Tisch 11, den Körper 8, das Objektiv 7, den ersten teildurchlässigen Spiegel 13, den dritten teildurchlässigen Spiegel 23, den zweiten teildurchlässigen Spiegel 18 auf den Wellenfrontsensor 19 gelangen kann.
The telescope 2, the device 3 for homogenizing the laser radiation 10, the deflecting mirror 4, the micromirror array 5, the tube lens 6, the objective 7, the body 8, the table 11, the first partially transparent mirror 13, the digital camera 14, the further digital camera 15, the second partially transparent mirror 18, the wavefront sensor 19, the third partially transparent mirror 23, the illuminant 21 and the device 24 for deflecting the electromagnetic radiation 22 of the illuminant 21 can be designed and/or arranged such that
  • - the laser radiation 10 via the telescope 2, the device 3 for homogenizing the laser radiation 10, the deflection mirror 4, the micro mirror array 5, the first partially transparent mirror 13, the lens 7 can reach the body 8 for processing,
  • - the electromagnetic radiation 12 reflected by the body can reach the digital camera 14 via the first partially transparent mirror 13, the third partially transparent mirror 23, the second partially transparent mirror 18,
  • - the electromagnetic radiation 16 reflected by the micromirror array 5 can reach the further digital camera 15 via the tube lens 6 and the first partially transparent mirror 13,
  • - the electromagnetic radiation 22 of the illuminant 21 can reach the micromirror array 5 via the third partially transparent mirror 23, the device 24 for deflecting the electromagnetic radiation 22 of the illuminant 21 and the deflecting mirror 4 and the body 8 via the third partially transparent mirror 23, the first partially transparent mirror 13, the lens 7 and/or
  • - the measuring laser radiation 20 can reach the wavefront sensor 19 via the table 11, the body 8, the lens 7, the first partially transparent mirror 13, the third partially transparent mirror 23, the second partially transparent mirror 18.

Claims (5)

Einrichtung zur Mikrostrukturierung wenigstens eines Bereichs wenigstens einer Oberfläche eines Körpers (8) mit Laserstrahlung (10) wenigstens eines Lasers (1), wobei - die Mikrostruktur eine Mikrooptik ist, - im Strahlengang der Laserstrahlung (10) nach dem Laser (1) ein Mikrospiegelarray (5) so angeordnet ist, dass reflektierte Laserstrahlung wenigstens eines Mikrospiegels des Mikrospiegelarrays (5) auf den Körper (8) gelangt, und - das Mikrospiegelarray (5) mit einem Datenverarbeitungssystem (9) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, - dass sich im Strahlengang der Laserstrahlung (10) des Lasers (1) nacheinander ein Teleskop (2), eine Einrichtung (3) zur Homogenisierung der Laserstrahlung (10), das Mikrospiegelarray (5), eine Tubuslinse (6), ein Objektiv (7) und der Körper (8) befinden, - dass im Strahlengang der Laserstrahlung (10) zwischen der Einrichtung (3) zur Homogenisierung der Laserstrahlung (10) und dem Mikrospiegelarray (5) ein Umlenkspiegel (4) angeordnet ist, - dass sich im Strahlengang der Laserstrahlung (10) nach dem Mikrospiegelarray (5) und vor dem Körper (8) ein erster teildurchlässiger Spiegel (13) zur Reflexion der Laserstrahlung (10) auf den Körper (8) befindet, wobei der teildurchlässige Spiegel (13) ein eine vom Körper (8) reflektierte elektromagnetische Strahlung (12) und eine vom Mikrospiegelarray (5) reflektierte elektromagnetische Strahlung (16) transmittierender teildurchlässiger Spiegel (13) ist, - dass im Strahlengang der vom Körper (8) reflektierten elektromagnetischen Strahlung (12) eine mit dem Datenverarbeitungssystem (9) verbundene Digitalkamera (14) und im Strahlengang der vom Mikrospiegelarray (5) reflektierten elektromagnetischen Strahlung (16) eine mit dem Datenverarbeitungssystem (9) verbundene weitere Digitalkamera (15) angeordnet sind, - dass ein Leuchtmittel (21) so angeordnet ist, dass die elektromagnetische Strahlung (22) des Leuchtmittels (21) über einen dritten teildurchlässigen Spiegel (23), eine Einrichtung (24) zur Ablenkung der elektromagnetischen Strahlung (22) des Leuchtmittels (21) und den Umlenkspiegel (4) auf das Mikrospiegelarray (5) und über den dritten teildurchlässigen Spiegel (23), den ersten teildurchlässigen Spiegel (13) und das Objektiv (7) auf den Körper (8) gelangt, - dass ein Messlaser (17), ein zweiter teildurchlässiger Spiegel (18) und ein Wellenfrontsensor (19) zu einem Funktionstest der erzeugten Mikrooptik so angeordnet sind, dass die Laserstrahlung (20) des Messlasers (17) über den teildurchlässigen Spiegel (18) auf den Wellenfrontsensor (19) gelangt, und - dass der Messlaser (17) und der Wellenfrontsensor (19) mit dem Datenverarbeitungssystem (9) verbunden sind.Device for microstructuring at least one region of at least one surface of a body (8) with laser radiation (10) of at least one laser (1), wherein - the microstructure is a micro-optics, - a micromirror array (5) is arranged in the beam path of the laser radiation (10) downstream of the laser (1) such that reflected laser radiation from at least one micromirror of the micromirror array (5) reaches the body (8), and - the micromirror array (5) is connected to a data processing system (9), characterized in that - in the beam path of the laser radiation (10) of the laser (1) there are successively a telescope (2), a device (3) for homogenizing the laser radiation (10), the micromirror array (5), a tube lens (6), an objective (7), and the body (8), - in the beam path of the laser radiation (10) between the device (3) for homogenizing the laser radiation (10) and the micromirror array (5), - that in the beam path of the laser radiation (10) after the micromirror array (5) and in front of the body (8) there is a first partially transparent mirror (13) for reflecting the laser radiation (10) onto the body (8), wherein the partially transparent mirror (13) is a partially transparent mirror (13) transmitting electromagnetic radiation (12) reflected by the body (8) and electromagnetic radiation (16) reflected by the micromirror array (5), - that a digital camera (14) connected to the data processing system (9) is arranged in the beam path of the electromagnetic radiation (12) reflected by the body (8), and a further digital camera (15) connected to the data processing system (9) is arranged in the beam path of the electromagnetic radiation (16) reflected by the micromirror array (5), - that a lighting means (21) is arranged such that the electromagnetic radiation (22) of the lighting means (21) is directed via a third partially transparent mirror (23), a device (24) for deflecting the electromagnetic radiation (22) of the illuminant (21) and the deflecting mirror (4) reaches the micromirror array (5) and via the third semi-transparent mirror (23), the first semi-transparent mirror (13) and the lens (7) onto the body (8), - that a measuring laser (17), a second semi-transparent mirror (18) and a wavefront sensor (19) are arranged for a functional test of the produced micro-optics such that the laser radiation (20) of the measuring laser (17) reaches the wavefront sensor (19) via the semi-transparent mirror (18), and - that the measuring laser (17) and the wavefront sensor (19) are connected to the data processing system (9). Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (3) zur Homogenisierung der Laserstrahlung (10) nacheinander ein erstes Mikrolinsenarray, ein zweites Mikrolinsenarray und eine Linse aufweist.Facility according to Patent claim 1 , characterized in that the device (3) for homogenizing the laser radiation (10) comprises, in succession, a first microlens array, a second microlens array and a lens. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Körper (8) auf einem Tisch (11) mit einer Positioniereinheit befindet, dass das Datenverarbeitungssystem (9) mit der Digitalkamera (14), dem Laser (1), dem Mikrospiegelarray (5) und der Positioniereinheit des Tisches (11) verbunden ist, wobei die Digitalkamera (14) wenigstens einen Bereich der Oberfläche des Körpers (8) aufnimmt und das daraus resultierende Abbild gleichzeitig in digitale Daten wandelt, das Datenverarbeitungssystem (9) aus dem Abbild jeweils wenigstens eine Kante, einen Kantenbereich und/oder eine Fläche ermittelt und in Daten wandelt, die Daten der Kante, dem Kantenbereich und/oder der Fläche mit Daten eines digitalen Abbilds der Mikrostruktur vergleicht und bei einem Fehler den Laser (1), das Mikrospiegelarray (5) und/oder die Positioniereinheit des Tisches (11) so steuert, dass der Fehler der Mikrostruktur korrigierbar ist und korrigiert wird.Facility according to Patent claim 1 , characterized in that the body (8) is located on a table (11) with a positioning unit, that the data processing system (9) is connected to the digital camera (14), the laser (1), the micromirror array (5) and the positioning unit of the table (11), wherein the digital camera (14) records at least one area of the surface of the body (8) and simultaneously converts the resulting image into digital data, the data processing system (9) determines at least one edge, one edge area and/or one surface from the image and converts it into data, compares the data of the edge, the edge area and/or the surface with data of a digital image of the microstructure and, in the event of an error, controls the laser (1), the micromirror array (5) and/or the positioning unit of the table (11) in such a way that the error in the microstructure can be corrected and is corrected. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Datenverarbeitungssystem (9) mit der weiteren Digitalkamera (15) verbunden ist, wobei die weitere Digitalkamera (15) die Oberfläche des Mikrospiegelarrays (5) aufnimmt und das daraus resultierende Abbild gleichzeitig in digitale Daten wandelt und das Datenverarbeitungssystem (9) aus dem Abbild die Spiegelfläche des Mikrospiegelarrays (5) und bei Auftreten wenigstens einer Abweichung in der Energieverteilung im Abbild der Spiegelfläche des Mikrospiegelarrays (5) diese Abweichung ermittelt.Facility according to Patent claim 1 , characterized in that the data processing system (9) is connected to the further digital camera (15), wherein the further digital camera (15) records the surface of the micromirror array (5) and simultaneously converts the resulting image into digital data and the data processing system (9) determines the mirror surface of the micromirror array (5) from the image and, if at least one deviation in the energy distribution occurs in the image of the mirror surface of the micromirror array (5), determines this deviation. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrospiegelarray (5) als eine programmierbare Maske verwendet wird, wobei das Maskenabbild und dessen Bewegung durch eine Sequenz von Maskenabbildern nachgebildet wird und so Korrekturen hinsichtlich der Strukturgeometrie im Prozess zugelassen werden, wobei die Maskenabbilder durch einen Fourier-Filter im abbildenden optischen System erzeugt werden und so eine vollflächige Strukturierung durch gezielt steuerbare Beugungseffekte am Mikrospiegelarray (5) realisiert werden, wodurch die Intensität im Bildfeld des abbildenden Systems beeinflussbar ist und Material entsprechend der eingestellten Intensität/Fluenz bis zu einer bestimmten Tiefe abgetragen wird.Facility according to Patent claim 1 , characterized in that the micromirror array (5) is used as a programmable mask, wherein the mask image and its movement are simulated by a sequence of mask images and thus corrections with regard to the structure geometry are permitted in the process, wherein the mask images are generated by a Fourier filter in the imaging optical system and thus a full-surface structuring is realized by specifically controllable diffraction effects on the micromirror array (5), whereby the intensity in the image field of the imaging system can be influenced and material is removed down to a certain depth in accordance with the set intensity/fluence.
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4114877A1 (en) 1991-05-07 1992-11-12 Jenoptik Jena Gmbh METHOD AND ARRANGEMENT FOR THE PRODUCTION OF STRUCTURED OPTICAL COMPONENTS
DE19701966C1 (en) 1997-01-22 1998-04-09 Brocke Kg I B S Laser beam mask esp. for excimer laser beams
US20020108398A1 (en) 1995-07-17 2002-08-15 Smith James Gordon Charters Diamond etching
US20030099026A1 (en) 2001-11-28 2003-05-29 Torbjorn Sandstrom Defective pixel compensation method
US20100208327A1 (en) 1998-03-02 2010-08-19 Torbjorn Sandstrom Pattern generator
CN102778820A (en) 2012-08-17 2012-11-14 杭州士兰明芯科技有限公司 Maskless graphic exposure system based on spatial light modulator
EP2232334B1 (en) 2007-12-21 2013-02-20 Carl Zeiss SMT GmbH Illumination system for a microlithographic projection exposure apparatus
CN104820345A (en) 2015-05-23 2015-08-05 南昌航空大学 Method for improving digital photoetching resolution on basis of sub-pixel modulation
EP2944413A1 (en) 2014-05-12 2015-11-18 Boegli-Gravures S.A. Device for mask projection of femtosecond and picosecond laser beams with a blade, a mask and lenses' systems
CN109557767A (en) 2017-09-25 2019-04-02 深圳市纳姆达科技有限公司 A kind of no exposure mask projection lithography system
CN110579945A (en) 2018-06-07 2019-12-17 联士光电（深圳）有限公司 Visual exposure machine based on LCOS technique

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4114877A1 (en) 1991-05-07 1992-11-12 Jenoptik Jena Gmbh METHOD AND ARRANGEMENT FOR THE PRODUCTION OF STRUCTURED OPTICAL COMPONENTS
US20020108398A1 (en) 1995-07-17 2002-08-15 Smith James Gordon Charters Diamond etching
DE19701966C1 (en) 1997-01-22 1998-04-09 Brocke Kg I B S Laser beam mask esp. for excimer laser beams
US20100208327A1 (en) 1998-03-02 2010-08-19 Torbjorn Sandstrom Pattern generator
US20030099026A1 (en) 2001-11-28 2003-05-29 Torbjorn Sandstrom Defective pixel compensation method
EP2232334B1 (en) 2007-12-21 2013-02-20 Carl Zeiss SMT GmbH Illumination system for a microlithographic projection exposure apparatus
CN102778820A (en) 2012-08-17 2012-11-14 杭州士兰明芯科技有限公司 Maskless graphic exposure system based on spatial light modulator
EP2944413A1 (en) 2014-05-12 2015-11-18 Boegli-Gravures S.A. Device for mask projection of femtosecond and picosecond laser beams with a blade, a mask and lenses' systems
CN104820345A (en) 2015-05-23 2015-08-05 南昌航空大学 Method for improving digital photoetching resolution on basis of sub-pixel modulation
CN109557767A (en) 2017-09-25 2019-04-02 深圳市纳姆达科技有限公司 A kind of no exposure mask projection lithography system
CN110579945A (en) 2018-06-07 2019-12-17 联士光电（深圳）有限公司 Visual exposure machine based on LCOS technique

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MANN, K. [et al.]: Monitoring and shaping of excimer laser profiles. In: Proceedings of SPIE, Vol.1834 (1), 1993, S. 184-194. – ISSN 0277-786X
SHSInspect – Metrology solutions for optics. Infobroschüre 2022, OPTOCRAFTURL: https://www.optocraft.de/shsinspect/shsinspect-1xpass-module/ [abgerufen am 11.11.2024]

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