CH658753A5 - Verfahren zur behandlung bei gleichzeitiger beobachtung und registrierung eines objektes mit hilfe eines lasermediums und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung bei gleichzeitiger Beobachtung und Registrierung eines Objektes mit Hilfe eines Lasermediums mit hohem

Verstärkungsfaktor und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Behandlung verschiedener Objekte mit Lasern (unter dem Begriff «Behandlung» werden im weiteren unterschiedlich! Arten der Einwirkung von Laserstrahlung auf Objekte verstanden: thermochemische, fotochemische, mechanische und anderes mehr) findet praktisch auf allen Gebieten von Wissenschaft und Technik vielfältige Anwendung. Dabei ruft die Anwenduns von Laserbehandlung, die mit mikroskopisch kleinen Objekten zu tun hat, bestimmte Schwierigkeiten hervor, die mit hohen Anforderungen an die Genauigkeit, Lokalisation und Selektivität der Behandlung zusammenhängen.

Gegenwärtig werden verschiedene Verfahren zur Behandlung und Beobachtung von Objekten sowie Vorrichtungen für dessen Durchführung angewendet.

• Bekannte Verfahren zur Behandldung von Objekten unter Anwendung eines Lasermediums und Vorrichtungen für dessen Durchführung sehen den Einsatz einer zusätzlichen Lichtquelle für die Ausführung der Beobachtung eines Objektes während seiner Behandlung vor, was zur Notwendigkeit führt, den Energieverbrauch zu vergrössern und die Konstruktion der jeweiligen Vorrichtung zu komplizieren und zu verteuern.

Andererseits sichern die bekannten Verfahren zur Beobachtung von Objekten unter Einsatz eines Lasermediums und einer Vorrichtung zur Ausführung keine Möglichkeit für die Behandlung mit der Strahlung desselben Lasers während der Beobachtung, d.h. dass es für die Durchführung der Behandlung des zu beobachtenden Objektes notwendig ist, noch einen zweiten Laser einzusetzen, was ebenfalls die Konstruktion kompliziert und verteuert sowie einen zusätzlichen Energieaufwand verursacht. Bekannt ist beispielsweise eine Vorrichtung zur Beobachtung von Objekten (US-Patent Nr. 3 293 565), die ein Lasermedium, einen Resonator aus zwei gut reflektierenden Spiegeln und ein optisches Fokussierungssystem aufweist, das zwischen dem Lasermedium und einem der Spiegel des Resonators angeordnet wird.

Diese Vorrichtung ermöglicht die Beobachtung von Bildern verschiedener Masken und Objekte bei deren Anordnung innerhalb des Resonators.

Bekannt sind auch ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Ausführung, bei welcher entweder die Beobachtung von Objekten oder die Behandlung derselben mit Hilfe eines Lasermediums mit hohem Verstärkungsfaktor (US-Patent Nr. 3 786 366) erfolgt. Es kommen ein Lasermedium und ein optisches Fokussierungssystem zur Anwendung, das zwischen dem Objekt und dem Lasermedium für die Ausrichtung der Lichtstrahlung des Lasermediums mit hohem Verstärkungsfaktor auf das Objekt und auf ein Registrierungsmittel angebracht wird, das bezüglich der Anordnung des Objektes an der entgegengesetzten Seite des genannten Lasermediums liegt. Dabei kann als Objekt entweder ein Beobachtungsobjekt oder eine Maske dienen, die vor einem Spiegel angeordnet wird. Im ersten Fall wird am Registrierungsmittel ein vergrössertes Bild des Beobachtungsobjektes erzeugt, während im zweiten Fall auf dem Registrierungsmittel ein verkleinertes Bild des Objektes (der Maske) erzeugt wird.

Die Besonderheit des Verfahrens und der Vorrichtung für seine Ausführung besteht in einer geringen Beleuchtungsstärke des Objektes, da die Ausbildung eines Bildes in einem Durchgang der Strahlung durch das Lasermedium erreicht wird bei einer hohen Leuchtdichte des Bildes am Rcgistrierungsmittel. Eine weitere Besonderheit dieses Verfahrens und der Vorrichtung besteht darin, dass die für die vorgegebene Art der Behandlung notwendige Leuchtdichte eines Bildes am Registrierungsmittel lediglich durch die Erhöhung der Leistung, die vom Lasermedium bei einem Durchgang ausgestrahlt wird, erreicht werden kann. Dies bedeutet aber einen zusatzlichen Aufwand an Energie.

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Bekannt ist auch eine Konstruktion eines Lasermediums (US-Patent Nr. 3 576 500), die einen vakuumdichten Kanal darstellt, der innerhalb einer vakuumdichten Umhüllung eingebaut wird. Die Besonderheit einer solchen Konstruktion besteht in der Notwendigkeit, vakuumdichte Verbindungen verschiedenartiger Werkstoffe herzustellen, die einer grossen Temperaturdifferenz standhalten können, was die Kosten der Konstruktion erhöht.

Eine mögliche Lösung dieses Problems ist die Verwendung eines einzigen Lasermediums mit hohem Verstärkungsfaktor gleichzeitig für die Behandlung und für die Beobachtung von Objekten. Dabei entsteht aber als zusätzliches Problem, bei einer geringen Beleuchtungsstärke des grössten Teils des Sichtfeldes am jeweiligen Objekt lokalisierte Behandlungsflecke mit erhöhter Beleuchtungsstärke ohne zusätzlichen Energieaufwand herzustellen.

Ein weiteres Problem bildet die Gewährleistung einer hohen Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Konstruktion des Lasermediums bei nicht zu hohen Kosten. In diesem Zusammenhang werden noch die US-Patente 4 092 518, 4 048 459, 4 015 100 und 3 821 510 sowie die Veröffentlichung «Kvantovaja Elektro-nika, Band 2, Nr. 1 (1975) erwähnt, welche zum Stand der Technik gehören.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Behandlung, bei gleichzeitiger Registrierung und Beobachtung eines Objektes mit Hilfe eines Lasermediums mit hohem Verstärkungsfaktor sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorzuschlagen, die gleichzeitig die Behandlung und Beobachtung von Objekten durch eine vollständige Ausnutzung der Besetzungsinversion im Lasermedium ohne zusätzlichen Energieaufwand bei gleichzeitiger hoher Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Konstruktion des Lasermediums gewährleisten.

Die gestellte Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, welches die im unabhängigen Anspruch 1 aufgeführten Merkmale aufweist.

In dieser Weise wird ermöglicht, gleichzeitig mit der Erzeugung eines vergrösserten und in seiner Helligkeit verstärkten Objektbildes am Registrierungsmittel auch die Behandlung des Objektes (wärmephysikalische, chemische und andere Einwirkung auf das jeweilige Objekt) vorzunehmen.

Es ist möglich, die Aufspaltung des jeweiligen Lichtbündels entweder nach der Strahlungsintensität oder nach Wellenlängen, oder sowohl nach Wellenlängen als auch nach der Strahlungsintensität durchzuführen.

In Abhängigkeit von den reflektierenden Eigenschaften eines Objektes, beispielsweise von der Selektivität im Rückstrahlungsspektrum und von der Empfindlichkeit des Registrierungsmittels sowie von den fotochemischen beziehungsweise wärmephysikalischen Eigenschaften des Objektes entsteht die Notwendigkeit einer Teilung nach der Intensität beziehungsweise nach den Wellenlängen, was eine höhere Effektivität des Betriebes der Vorrichtung auf der Grundlage des erfindungsgemässen Verfahrens sichert.

Zweckmässigerweise soll die Leuchtdichte des durch das Lasermedium zum Objekt zurückzukehrenden Lichtbündels stufenlos reguliert und etwas geringer als Zerstörungsschwelle eines Teils des Objektes, der keiner Behandlung auszusetzen ist, eingestellt werden.

Die vorgeschlagene stufenlose Regulierung der Intensität des durch das Lasermedium zurückzukehrenden Lichtbündels erlaubt, verschiedenartige Behandlungen durchzuführen, beispielsweise Schmelzen und Verdampfung. Bei Intensitätswerten unter der Zerstörungsschwelle eines Teils des Objektes, der keiner Behandlung auszusetzen ist, wird eine lokalisierte und hochselektive Behandlung von Objekten gewährleistet.

Es ist zweckmässig, das durch das Lasermedium zum Objekt zurückzuführende Lichtbündel in seinen Abmessungen zu begrenzen und die Behandlung des Objektes durch Abtastung mit dem in seinen Abmessungen begrenzten Lichtbündel im Sichtfeld des optischen Fokussierungssystems durchzuführen.

Die Einschränkung des Lichtbündels ermöglicht es, ein Ob-s jekt mit einem Behandlungsbündel mit erhöhter Leuchtdichte mit Hilfe eines und desselben Lasermediums ohne zusätzlichen Energieaufwand zu behandeln.

Dabei kann die Behandlung des Objektes durch Abtastung mit dem Behandlungsbündel erhöhter Leuchtdichte im Sichtfeld io des optischen Fokussierungssystems erfolgen.

Zweckmässigerweise soll auch ein beliebiger der im Ergebnis der Aufspaltung gebildeten Teile des Lichtbündels seinerseits mindestens in zwei Teile aufgespaltet werden, wonach ein beliebiger Teil des zuletzt aufgespalteten Teils mindestens noch in 15 zwei neue Teile aufgespaltet wird, und so weiter bis zur Erzeugung von beliebig vielen Teilen.

Die Aufspaltung des Bündels in zusätzliche Teile erweitert die funktionellen Möglichkeiten des Verfahrens, da es ermöglicht, ausser der Behandlung und Beobachtung eines Bildes, m auch ein System von Präzisionsmessungen, ein System für Zusatzbelichtung eines Objektes, ein System für Erzeugung von monochromatischen Bildern und ein System monochromatischer Kanäle für die Einwirkung auf ein Objekt zu realisieren. Eine derartige Funktionsvielfalt des Verfahrens sichert für die-25 ses eine erfolgreiche Anwendung auf verschiedenen Gebieten der Wissenschaft und Technik.

Die zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung weist die im Anspruch 10 aufgeführten Merkmale auf.

Die im Anspruch 11 vorgeschlagene Ausführung ermöglicht 30 es, die Behandlung des Objektes durchzuführen, wobei im anderen Kanal die Vorrichtung zur Beobachtung ohne zusätzlichen Energieaufwand realisiert wird.

In einigen Fällen ist es zweckmässig, die Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 und 12 auszubilden.

35 Die Verwendung der Merkmale, die in den Ansprüchen 13 und 14 definiert sind, gibt die Möglichkeit, eine effektive Behandlung und Beobachtung auf verschiedenen Wellenlängen durchzuführen, darunter auch die Behandlung von schwachreflektierenden Objekten, bei einer hohen Qualität des Bil-40 des.

Dabei sollte zweckmässigerweise das reflektierende Element in einer Ebene aufgestellt sein, die mit der Ebene der Anordnung des Objektes optisch verbunden ist. Die Abmessungen des reflektierenden Elementes sollten die Abmessungen des Streu-45 fleckes, der durch das optische System in einer Ebene gebildet wird, die mit der Ebene der Anbringung des Objektes verbunden ist, nicht übersteigen.

Wünschenswert ist es, wenn in den Kanal der Behandlung eine Einrichtung für die stufenlose Regulierung der Leuchtdich-50 te der Lichtstrahlung am Objekt eingeführt ist.

Ausserdem ist es wünschenswert, dass die Vorrichtung ein Mittel zur Bestimmung der Zerstörungsschwelle des Objektes aufweist, das mit der Einrichtung für die stufenlose Regulierung der Leuchtdichte der Lichtstrahlung zu verbinden ist. 55 Für einige Fälle ist es zweckmässig, das reflektierende Element aus einzelnen Zellen auszuführen, die im Bereich des Sichtfeldes an den Stellen angeordnet werden, die optisch mit den entsprechenden Abschnitten der Objektoberfläche verbunden sind, wobei die Querabmessungen der Zellen die Abmes-60 sungen des Streufleckes des verwendeten optischen Systems in den Ebenen der Aufstellung der Zellen nicht übertreffen sollen, und das reflektierende Element mit einer Vorrichtung zu dessen Verstellung in Richtung mindestens eines der drei Koordinatenachsen zu verbinden.

65 Eine derartige Ausführung der Vorrichtung gestattet es, die Behandlung des zu beobachtenden Objektes, darunter eines dreidimensionalen, mit einem beziehungsweise mit mehreren Behandlungsflecken durchzuführen. Dabei wird eine lokalisierte

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hochselektive Behandlung eines unbeweglichen Objektes gewährleistet.

In einigen Fällen ist es notwendig, vor dem reflektierenden Element zusätzliche optische Elemente anzubringen und das reflektierende Element in Form eines sphärischen Spiegels mit ei-'nem Krümmungsmittelpunkt im Zentrum der Eintrittspupille des optischen Fokussierungssystems auszuführen.

Die Einführung zusätzlicher optischer Elemente erweitert die technologischen Möglichkeiten der Vorrichtung.

Wünschenswert ist es das reflektierende Element mit einer Einrichtung zur Begrenzung der Abmessungen seiner reflektierenden Oberfläche zu versehen und dieses in der Ebene seiner Aufstellung verstellbar auszuführen. Es soll mindestens eine Öffnung aufweisen, deren Grösse und/oder die Form veränderbar gehalten ist.

Möglich ist es, die Vorrichtung mit einem Geber für die Leuchtdichte der Strahlungsintensität und mit einer damit verbundenen Einrichtung zur Änderung der Grösse und/oder der Form der Öffnung zu versehen.

Eine derartige Ausführung der Vorrichtung erlaubt, eine hochleistungsfähige Behandlung von Objekten aufeinanderfolgend im gesamten Sichtfeld mit der vorgegebenen Intensität im jeweiligen Behandlungsfleck mit beliebiger Form und Fläche durchzuführen.

In einigen Varianten der Ausführung der Vorrichtung wird zweckmässigerweise zwischen dem Lasermedium und dem Registrierungsmittel ein zusätzliches Strahlenteilelement angeordnet und in der Richtung der Ausbreitung des mit seiner Hilfe erzeugten Lichtbündels werden ein Lichtfilter, ein optischer Verschluss und ein Reflektor angebracht, der mindestens eine Zielmarke, beispielsweise in Form eines runden Fleckes mit erhöhter Helligkeit am jeweiligen Objekt und am Leuchtschirm zur Beobachtung ausbildet, dabei soll der Reflektor zweckmässigerweise mit Ableseeinrichtungen und Elementen für seine Verschiebung in Richtung einer der Koordinatenachsen in einer Ebene, die mit der Ebene der Anordnung des Objektes optisch verbunden ist, versehen werden.

Möglich ist es auch, vor dem Reflektor, der die Zielmarke bildet, eine Blende anzubringen, die mit den Ableseeinrichtungen und Elementen für ihre Verschiebung mindestens in Richtung einer der Koordinatenachsen versehen ist.

Die Einführung zusätzlicher optischer Elemente ermöglicht es, gleichzeitig mit der Behandlung und Beobachtung auch präzise Messungen des jeweiligen Objektes beziehungsweise seiner Teile durchzuführen.

Es ist ferner möglich, dass in einem der optischen Kanäle, in welchem das Lichtbündel vom Strahlenteilelement gespalten wird, ein zusätzliches Strahlenteilelement vorhanden ist, das seinerseits die Strahlung weiter spaltet, wobei in einen der optischen Kanäle, in welche das Lichtbündel vom zusätzlichen Strahlenteilelement geteilt wird, noch ein weiteres Strahlenteil-element eingeführt ist, und im Gang der erzeugten Strahlenteil-kanäle in jedem der entsprechenden Kanäle eine Registrierungseinrichtung, ein reflektierendes Element, ein Reflektor der eine Zielmarke bildet, und ein Reflektor für die Zusatzbeleuchtung des Objektes im gesamten Sichtfeld angebracht sind.

Die aufeinanderfolgende Teilung eines der optischen Kanäle erweitert die funktionellen Möglichkeiten der Vorrichtung.

Möglich ist die Ausführung des Strahlenteilelementes in Form eines optischen Keiles.

Die Ausführung des Strahlenteilelementes in Form eines Keiles gibt die Möglichkeit, eventuelle Widerspiegelungen von der zweiten Fläche des Strahlenteilelementes zu beseitigen und dadurch die Genauigkeit der Behandlung eines Objektes zu erhöhen.

In einigen Varianten der Vorrichtung werden vorzugsweise vor der Registrierungseinrichtung zusätzliche optische Elemente aufgestellt.

Die Anbringung zusätzlicher optischer Elemente vor der Re gistrierungseinrichtung erlaubt es, die Vergrösserung des Systems zu regulieren und die Beleuchtungsstärke der Registrie-rungseinrichtung zu erhöhen.

Zweckmässig ist es, wenn das Lasermedium in der Vorrichtung als Entladungskanal mit einem wärmeisolierenden Elemer ausgebildet und mit Hilfe von Befestigungselementen innerhalt einer vakuumdichten Umhüllung montiert ist, wobei das wärmeisolierende Element als körniges hochschmelzendes Pulver mit geringer Wärmeleitfähigkeit zwischen den Wandungen der vakuumdichten Umhüllung, dem Entladungskanal und den Befestigungselementen eingebracht ist und der Entladungskanal zweckmässigerweise in den Befestigungselementen mit einem Spalt beweglich gehalten ist, der kleiner als die Körnchengrösse ist.

Bei einer solchen Variante der Vorrichtung ist es in einigen Fällen zweckmässig, dass die Befestigungselemente des Entladungskanals gleichzeitig als Elektroden für die Zuführung von Anregungsenergie an das Lasermedium dienen.

Eine derartige Ausführung des Lasermediums sichert bei niedrigen Kosten eine hohe Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Vorrichtung.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigen: _

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Vorrichtung zur allgemeinen Durchführung des Verfahrens;

Fig. 2 ein weiteres Blockschaltbild der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in Verbindung mit schlechtre-flektierenden Objekten;

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in Verbindung mit Objekten mit minimaler Anzahl von Elementen;

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer modifizierten Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens;

Fig. 5 ein Blockschaltbild der Vorrichtung zur Behandlung im gesamten Gesichtsfeld;

Fig. 6 ein Blockschaltbild der Vorrichtung in Verbindung mit der Durchführung von präzisen Messungen mit Hilfe einer Zielmarke;

Fig. 7 ein Blockschaltbild der Vorrichtung zur Durchführung von präzisen Messungen mit Hilfe einer Visiereinrichtung;

Fig. 8 ein modifiziertes Blockschaltbild der Vorrichtung, welche gleichzeitig präzise Messungen des jeweiligen Objektes und eine Zusatzbeleuchtung des gesamten Sichtfeldes gewährleistet und

Fig. 9 ein Konstruktionsschema des Lasermediums.

Bei der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung werden die folgenden Hauptaspekte berührt:

1. Das allgemeine Verfahren zur Behandlung bei gleichzeitiger Registrierung und Beobachtung eines Objektes mit Hilfe eines Lasermediums mit hohem Verstärkungsfaktor.

2. Die entsprechende Vorrichtung ohne zusätzlichen Energieaufwand.

3. Eine Variante der Vorrichtung, die eine lokalisierte und hochselektive Behandlung von Objekten gewährleistet.

4. Eine Variante der Vorrichtung, die eine zusätzliche Erhöhung der Leuchtdichte gewährleistet.

5. Eine Variante der Vorrichtung, die präzise Messungen des jeweiligen Objektes gewahrleistet.

6. Eine weitere Variante der Vorrichtung, bei der die Konstruktion des Lasermediums eine hohe Zuverlässigkeit und Lebensdauer aufweist.

Das Wesen des vorgeschlagenen Verfahrens zur Behandlung bei gleichzeitiger Beobachtung und Registrierung eines Objektes mit Hilfe eines Lasermediums wird an Beispielen der Funktionsweise der Vorrichtung erläutert.

Die vorgeschlagene Vorrichtung zur Behandlung bei gleichzeitiger Registrierung und Beobachtung eines Objektes enthält s

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ein Lasermedium 1 (Fig. 1) mit hohem Verstärkungsfaktor, an dessen einer Seite ein optisches Fokussierungssystem 2 und ein Objekt 3 und an dessen anderer Seite ehr Strahlenteilelement 4 und ein reflektierendes Element 5 mit optischem Verschluss 6 aufgestellt sind. In einer Ebene Eli, die mit einer Ebene ÏI2 verbunden ist, in der das Objekt 3 liegt, ist ein Registrierungsmittel 7, beispielsweise ein Leuchtschirm für visuelle Beobachtung, angebracht. Die Behandlung, Registrierung und Beobachtung des Objektes 3 erfolgt mit Hilfe des Lasermediums 1 vorzugsweise mit gleichartigen optischen Eigenschaften und grosser Apertur. Das Lasermedium 1 kann beispielsweise ein Gasentladungsplasma in Kupfer-, Gold-, Barium-, Blei-, Stickstoffdämpfen und anderes mehr darstellen.

Die Funktionsweise der Vorrichtung:

Die Anregung des Lasermediums 1 erfolgt in üblicher Weise, vorzugsweise mit Hilfe eines Thyratrongenerators. Ein aus dem Lasermedium 1 in Richtung des Objektes 3 austretendes Lichtbündel wird durch das optische Fokussierungssystem 2 auf das Objekt 3 gerichtet, wobei ein Lichtbündel auch in Richtung des Registrierungsmittels 7 austritt.

Das vom Objekt 2 reflektierte Lichtbündel wird mit Hilfe des optischen Fokussierungssystems 2 zum Lasermedium 1 zurückgeführt, worin es verstärkt und dann im Strahlenteilelement 4 in zwei Teile gespaltet wird. Ein Teil gelangt auf das Registrierungsmittel 7, vorzugsweise zur Erzeugung eines in seiner Leuchtdichte verstärkten und vergrösserten Bildes des Objektes 3, und der andere Teil gelangt zum reflektierenden Element 5, das mindestens ein Teil des einfallenden Lichtbündels zum Lasermediuml und weiter durch das optische Fokussierungssystem 2 zum Objekt 3 zurückführt.

Die in der gleichen optischen Achse des Objektes 3 liegenden Teile — das optische Fokussierungssystem 2, Lasermedium 1, Strahlenteilelement 4 und Registrierungsmittel 7 — bilden einen Beobachtungskanal.

Die in der gleichen optischen Achse liegenden Teile — das Objekt 3, optische Fokussierungssystem 2, Lasermedium 1, Strahlenteilelement 4 und reflektierende Element 5 mit dem optischen Verschluss 6 — bilden jeweils einen Behandlungskanal.

Wenn der Abstand zwischen dem reflektierenden Element 5 und dem Objekt 3 so ist, dass ein zum Objekt 3 zurückzuführender Teil des Lichtbündels dann zum Lasermedium 1 gelangt, wenn darin noch eine Besetzungsinversion besteht, so wird dieser Teil des Lichtbündels zusätzlich verstärkt und die Strahlungsintensität am Objekt 3 wird sich wesentlich erhöhen. Das vom Objekt 3 reflektierte Lasermedium gelangt dann wieder zum Lasermedium 1, falls die Besetzungsinversion noch existiert, so wird verstärkt und wieder in zwei Teile aufgespalten. Ein Teil gelangt zum Registrierungsmittel 7 und der andere zum reflektierenden Element 5, und so weiter so lange im Lasermedium 1 die Besetzungsinversion existiert.

Im Verlauf dieses Prozesses wird die Strahlungsintensität am Objekt 3 so hoch, dass dadurch seine Behandlung erfolgt. (Unter Behandlung soll eine wesentliche Einwirkung auf das jeweilige Objekt verstanden werden: von der Belichtung eines lichtempfindlichen Fotomaterials bis zur Verdampfung von Metallfilmen und anderes mehr.)

Hierdurch wird in der Vorrichtung gleichzeitig die Behandlung des Objektes 3 und seine Beobachtung auf dem Registrierungsmittel 7, beispielsweise an einem Lichtstreuungsschirm, der in Form einer Flüssigkristallzelle ausgeführt wird, unter Einsatz des Lasermediums I durchgeführt. Dabei übersteigt die Gesamtleistung der Lichtstrahlung in beiden Kanälen bedeutend die Leistung, die vom Lasermedium 1 unter den Bedingungen ausgestrahlt wird, wenn das Strahlenteilelement 4 und das reflektierende Element 5 fehlen. Das heisst, dass neben den offensichtlichen Vorteilen, die mit der Möglichkeit der gleichzeitigen Behandlung und Beobachtung von Objekten mit Hilfe des Lasermediums 1 zusammenhängen, eine rationellere Ausnutzung der Energie gesichert wird, die für die Anregung des Lasermediums 1 verbraucht wird. Der optische Verschluss 6, der vor dem reflektierenden Element 5 aufgestellt werden kann,

gibt die Möglichkeit, die Behandlung zum erforderlichen Zeit-5 punkt durchzuführen.

Daraus ist leicht ersichtlich, dass, im Rahmen der beschriebenen Variante der Vorrichtung, die Behandlung und Beobachtung in verschiedenen Wellenlängen der Strahlung des Lasermediums durchgeführt werden können. Hierfür ist ausreichend, 10 .das Strahlenteilelement 4 (Fig. 2) so auszuführen, dass es die Strahlungen mit Wellenlängen Xi und X2 trennt.

Als Strahlenteilelement 4 kann ein beliebiges System eingesetzt werden, das eine effektive Trennung der vorgegebenen Wellenlängen aus der Menge der vom jeweiligen Lasermedium u 1 zu verstärkenden Wellenlängen sichert, beispielsweise Systeme mit Spektralprismen, Diffraktionsgittern, Interferenzfiltern und anderes mehr.

Im Besitze der optischen Kenndatenden des Objektes 3, und der erforderlichen Genauigkeit der Behandlung beziehungsweise 20 der Wellenlänge für die Verwirklichung einer selektiven Einwirkung können die Strahlungsspektren in den Kanälen zur Behandlung und Beobachtung so ausgebildet werden, dass im ersten Kanal ein maximaler Nutzeffekt der Einwirkung der jeweiligen Strahlung auf das Objekt und im zweiten Kanal ein Beob-25 achtungskomfort erzielt werden.

In der beschriebenen Vorrichtung gemäss Fig. 1 wird der Behandlungskanal durch die Ausbildung eines optischen Resonators gebildet, bei dem einer der Reflektoren das zu behandelnde Objekt 3 und der andere das reflektierende Element 5 30 sind.

Ist das Objekt 3 schlechtreflektierend, so wird die Güte dieses Resonators schlechter und die Leistung im Behandlungskanal verringert sich, was dazu führen kann, dass das Objekt nicht behandelt wird.

35 In diesem Zusammenhang wurde in die Vorrichtung gemäss Fig. 2 ein zusätzliches reflektierendes Element 8 eingeführt, das zusammen mit dem reflektierenden Element 5 einen neuen Resonator mit der Ableitung der Strahlung in Richtung des Objektes 3 bildet. Das zusätzliche reflektierende Element 8 ist mit 40 einer Einrichtung 9 für die Änderung der optischen Kenndaten des zusätzlichen reflektierenden Elementes 8 verbunden.

In diesem Fall wird die Behandlung des Objektes 3 durch den gemeinsamen Betrieb zweier optischer Resonatoren durchgeführt: Objekt 3 — reflektierendes Element 5 und zusätzliches 45 reflektierendes Element 8 — reflektierendes Element 5. Der Anteil der Resonatoren an der Behandlung hängt von den optischen Kenndaten des Objektes 3 und des zusätzlichen reflektierenden Elementes 8 ab, dessen Reflexionskoeffizient aus der Bedingung der erwünschten Gesamteinwirkung der beiden Reso sonatoren auf das Objekt 3 gewählt wird.

Im Rahmen der vorliegenden Ausführungsvariante der Vorrichtung kann das zusätzliche reflektierende Element 8 mit vorgegebenem Durchlassvermögen für die Strahlung mit einer Wellenlänge X] und als transparent für die Strahlung mit einer Weiss lenlänge X; ausgeführt werden, wobei die Strahlung mit der Wellenlänge Xi sich im Kanal der Behandlung und mit der Wellenlänge X2 im Kanal der Beobachtung ausbreitet. Dabei wird das Strahlenteilelement 4 in Form eines Spiegels ausgeführt, das die Strahlung mit der Wellenlänge Xi durchlässt und die Strah-N) lung mit der Wellenlänge X2 reflektiert. Möglich sind auch andere Ausführungsvarianten des Strahlenteilelementes 4.

■Das Strahlenteilelement 4 kann in Form einer halbdurchlässigen Planparallel- und Keilplatte, eines Strahlenteilungswürfels, Prismas, einer Polarisationseinrichtung u.a.m. ausgeführt 65 werden.

Die aus Fig. 3 ersichtliche Ausführungsvariante der erfin-dungsgemassen Vorrichtung ist so ausgebildet, dass das Strahlenteilelement 4 in der optischen Achse aufgestellt istrund das

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von ihm reflektierte Lichtbündel zum Objekt 3 gelangt. Dies bedeutet, dass das Strahlenteilelement-4 auch die Funktion eines reflektierenden Elementes erfüllt und das durch dieses durchgegangene Lichtbündel zum Registrierungsmittel 7 geführt wird. In diesem Fall wird der optische Resonator, der die Be- " handlung des Objektes 3 gewährleistet, durch das zu behandelnde Objekt 3 selbst und durch das Strahlenteilelement 4 gebildet.

Nachfolgend wird eine Variante beschrieben, bei welcher die Aufspaltung eines Lichtbündels nach Leuchtdichte erfolgt. Es wird vorausgesetzt, dass sich alles Nachstehende im vollem Masse, beispielsweise auf die Aufspaltung nach Wellenlängen oder in beliebigen anderen Verfahren bezieht.

Eine der möglichen gegenseitigen Anordnungen des Objektes 3, des optischen Fokussierungssystems 2, des Lasermediums 1 und des reflektierenden Elementes 5 im Rahmen der vorliegenden Variante der Vorrichtung besteht darin, dass das reflektierende Element 5 (Fig. 1) in der Ebene Iii aufgestellt ist, die mit der Ebene II2 der Anordnung des Objektes 3 optisch verbunden ist. Da die Änderung der gegenseitigen Anordnung der genannten Elemente der erfindungsgemässen Vorrichtung das Wesen der physikalischen Prozesse nicht berührt, so wird im weitren zur Vereinfachung ein Fall betrachtet, wenn das reflektierende Element 5 in einer Ebene angebracht ist, die mit der Ebene der Anbringung des Objektes optisch verbunden ist, obwohl offensichtlich ist, dass sämtliche Ergebnisse auch auf andere Fälle der gegenseitigen Anordnung der genannten Elemente übertragen werden können.

Die Erhöhung der Genauigkeit und Güte der Behandlung und Erzeugung einer für das gegebene optische Fokussierungssystem minimalen Abmessung des Lichtfleckes der Behandlung werden in den früher beschriebenen Vorrichtungen erreicht, wenn das reflektierende Element 5 (zum Beispiel Fig. 1) so ausgeführt ist, dass die Abmessungen seiner Reflexionsfläche die Abmessungen des Streufleckes des optischen Fokussierungssystems 2 in der Ebene nicht übersteigen, die optisch mit der Ebene der Anbringung des Objektes verbunden ist. Die Verringerung der Abmessungen des reflektierenden Elementes bis auf die obengenannten Abmessungen erlaubt im Prinzip, die Abmessungen des Behandlungsfleckes bis auf eine Diffraktionsgrenze für das gegebene optische Fokussierungssystem 2 zu bringen. So wurde im Rahmen der vorliegenden Erfindung beim Einsatz des höchststrahlenden Lasermediums 1 auf Kupferdämpfen, eines Mikroobjektivs mit einer Vergrösserung auf das 8*fache mit einem Diffraktionsauflösevermögen von 1,3 um und der Spitze einer üblichen Nähnadel als reflektierendes Element 5 ein Behandlungsfleck mit 0 1,5 p.m auf einem Alumini-umFilm als Objekt erzeugt.

Zur Absicherung der Möglichkeit, eine Reihe von technologischen Aufgaben ausführen zu können, die eine hohe Selektivität der Behandlung von Objekten beziehungsweise dessen Einzelteilen erfordern, wurde eine Variante der Vorrichtung realisiert, die dem Wesen nach eine Modifikation der Vorrichtung für die Behandlung von Objekten mit einem Fleck darstellt, der geringere Ausmasse aufweist. Ein Blockschaltbild einer solchen modifizierten Vorrichtung ist in Fig. 4 aufgeführt.

Das Lasermedium 1, das optische Fokussierungssystem 2, das Objekt 3, das Strahlenteilelement 4 und das reflektierende Element 5 mit dem optischen Verschluss sind den obenbeschriebenen Vorrichtungen ähnlich, die in Fig. 1, 2 ausgeführt sind.

Es wird jedoch im Kanal der Behandlung zwischen dem Strahlenteilelement 4 (Fig. 4) und dem optischen Verschluss 6 eine Einrichtung 10 zur stufenlosen Regulierung der Leuchtdichte des Lichtbündels eingebaut, die beispielsweise einen beweglichen optischen Keil aus neutralgrauem Glas darstellt. Die Vorrichtung mit einer solchen Einrichtung IO realisiert das Ver-lahren zur Behandlung einer in der modernen Mikroelektronik umlassend verbreiteten Kombination von Werkstoffen, die einen gut reflektierenden Film darstellen, der auf eine Unterlage mit einem geringeren Reflexionskoeffizienten aufgetragen wird (Metall auf dem Glas, Quarz und Keramik; Metall auf SÌO2, Metall auf Si, Metall auf AI2O3 und anderes mehr). Bei der Behandlung solcher Filme ist erforderlich, eine minimale Einwir-5 kung der Strahlung auf die Unterlage abzusichern.

In der vorliegenden Erfindung wird die Lösung solcher Aufgabe durch die Einstellung mit Hilfe der Einrichtung für die stufenlose Regulierung der Leuchtdichte des jeweiligen Lichtbündels eines solchen Niveaus der Leuchtdichte erreicht, das 10 unter dem Niveau liegt, das für die Behandlung der Unterlage notwendig ist. Dann wird mittels Verschiebung des Objektes 3 in bezug auf das optische Fokussierungssystem 2 der zu bearbeitende gut reflektierende Film unter den Behandlungfleck eingeschoben. Die Leuchtdichte des Lichtbündels steigt automa-15 tisch infolge der Erhöhung der Güte des Resonators bis auf eine Grösse, die für die Behandlung dieses Filmes ausreichend ist, und verringert sich automatisch bis auf die frühere für die Behandlung der Unterlage unzureichende Grösse, sobald der gut reflektierende Film durch die Strahlung entfernt wird. 20 Der Prozess der Wahl des Behandlungsregimes kann automatisiert werden, wenn man in die beschriebene Vorrichtung ein Mittel 11 für die Ermittlung der Zerstörungsschwelle des Objektes 3 einführt und dieses Mittel durch ein Stellglied 12 mit der Einrichtung 10 zusammenkoppelt. Das Mittel 11 für die Er-25 mittlung der Zerstörungsschwelle des Objektes 3 stellt beispielsweise einen Fotoempfänger dar, der mit einem standardisierten Stellglied 12 verbunden wird, das die Einrichtung 10 in Übereinstimmung mit einem Signal des Fotoempfängers verstellt. Es können auch andere Mittel und Einrichtungen eingesetzt wer-30 den, die die Aufgabe der automatischen Regulierung der

Leuchtdichte des Lichtbündels im Rahmen der vorliegenden Erfindung lösen.

Im Rahmen der vorliegenden Variante der Ausführung der Vorrichtung wurde ein reflektierendes Element 5 vorgeschlagen 35 das einen Satz von einzelnen reflektierenden Zellen darstellt, die im Bereich des Sichtfeldes des optischen Fokussierungssystems 2 an den Stellen angebracht werden, die optisch mit den entsprechenden Abschnitten des Objektes 3 verbunden sind. In diesem Fall wird nicht nur die Erhöhung der Geschwindigkeit 4o der Behandlung infolge der Verwendung eines Satzes von Be-handlungsflecken erreicht, sondern auch die Möglichkeit gegeben, die Abschnitte des Objektes 3 in verschiedenen Ebenen zu behandeln, das heisst räumliche Objekte. Die besten Ergebnisse bezüglich Qualität und Genauigkeit der Behandlung werden, 45 genauso wie in den früher erörterten Varianten, in dem Fall erzielt, wenn die maximalen Querabmessungen jeder Zelle die Abmessungen des Streufleckes des gegebenen optischen Fokussierungssystems in den Ebenen nicht übersteigen, die mit den entsprechenden Ebenen der Objektabschnitte gekoppelt sind. 50 In allen früher beschriebenen und in Fig. 1, 2, 4 abgebildeten Varianten der Vorrichtung kann das reflektierende Element 5 mit einer Einrichtung 13 für seine Verstellung in Richtung mindestens einer der drei Koordinatenachsen gekoppelt werden. Das Vorhandensein dieser Einrichtung 13 erlaubt es, das Ver-55 fahren zur Behandlung eines in bezug auf das optische Fokussierungssystem 2 unbeweglichen Objektes 3 im Bereich des Sichtfeldes des genannten optischen Fokussierungssystems 2 mit Hilfe eines in seinen Abmessungen begrenzten Fleckes der Lichtstrahlung zu verwirklichen.

60 Dabei wird eine sehr hohe Genauigkeit der Behandlung erreicht, da der Massstab der Verstellung des reflektierenden Elementes 5 proportional der Vergrösserung des optischen Fokussierungssystems 2 ist.

Ausserdem können vor dem reflektierenden Element 5 zu-65 sätzliche optische Elemente 14 aufgestellt werden. In einem Fall bilden die zusatzlichen optischen Elemente 14 ein Objektiv mit veränderlicher Brennweite, was es gestattet, die Abmessungen des Behandlungslleckes stufenlos zu regulieren. In dem anderen

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Fall stellten die zusätzlichen optischen Elemente 14 Lichtfilter dar. Das Vorhandensein solcher Lichtfilter ermöglicht es, zusätzliche Regulierung der Strahlungsintensität am Objekt 3 durchzuführen.

Eine weitere Variante der Verwirklichung des Verfahrens gemäss der vorliegenden Erfindung, bezieht sich auf den Fall, wenn eine entsprechende Wahl der Form und der Anbringungsstelle des reflektierenden Elementes erlaubt, die Behandlung beziehungsweise die Zusatzbeleuchtung des gesamten Sichtfeldes durchzuführen.

Die Vorrichtung weist, erfindungsgemäss, wie auch in den vorhergehenden Varianten, ein Lasermedium 1 (Fig. 5), ein optisches Fokussierungssystem 2, ein Objekt 3, ein Strahlenteilelement 4 und ein reflektierendes Element 5 mit einem optischen Verschluss 6 auf. Das reflektierende Element 5, das in der mit dem Objekt gekoppelten Ebene angebracht wird, stellt einen sphärischen Spiegel 5' mit einem Krümmungsmittelpunkt im Zentrum der Austrittspupille des optischen Fokussierungssystems 2 dar. Wie auch in den früher erörterten Varianten wird das aus dem genannten Lasermedium 1 in Richtung des Objektes austretende Lichtbündel mit Hilfe des optischen Fokussierungssystems 2 auf das Objekt 3 gerichtet. Das vom Objekt 3 reflektierte und gestreute Lichtbündel wird mit Hilfe des optischen Fokussierungssystems 2 in das gleiche Lasermedium 1 geleitet, worin es verstärkt wird und dann zum Strahlenteilelement 4 gelangt, das es in zwei Teile aufspaltet, einer von denen zum Registrierungsmittel 7 gelangt und der andere Teil in das Lasermedium 1 zurückgeführt und nach Verstärkung in diesem durch das optische Fokussierungssystem 2 auf das Objekt fo-kussiert wird.

Im Rahmen der vorliegenden Variante der Vorrichtung, kann das reflektierende Element 5 (Fig. 5) mit einer Einrichtung 15 zur Begrenzung der Abmessungen seiner reflektierenden Oberfläche beispielsweise mit einer Blende in Form einer Öffnung beziehungsweise eines Spaltes versehen werden.

In dieser Weise wird die Strahlungsintensität in beliebigem Bereich des Sichtfeldes mit Hilfe des optischen Fokussierungssystems 2 lokalisiert erhöht, weil bei der Begrenzung der Abmessungen der reflektierenden Oberfläche des reflektierenden Elementes 5 in der Ebene seiner Aufstellung auch die Fläche des Behandlungsfleckes in der mit ihr gekoppelten Ebene des Objektes 3 sich verringert, und das Volumen des höchststrahlenden Lasermediums 1, das an der Verstärkung teilnimmt, in einem wesentlich geringerem Masse im Vergleich zur Verringerung der Behandlungsfläche sich verringert. Dadurch entspricht jeder Einheit der Behandlungsfläche ein grösseres Volumen des Lasermediums I als vor der Begrenzung der Abmessungen der reflektierenden Oberfläche des reflektierenden Elementes 5.

Ausserdem wird in der Vorrichtung nach Fig. 5 die Einrichtung 15 für die Begrenzung der Abmessungen des reflektierenden Elementes als Abtasteinrichtung in der Ebene seiner Aufstellung ausgeführt welche mindestens eine Öffnung aufweist. Die Einrichtung gewährleistet die Veränderung der Fläche und der Form der Öffnung und ist mit einem Geber 16 der Strahlungsintensität und einem mit diesem beispielsweise elektrisch verbundenen Mechanismus 17 für die Veränderung der Öff-nungsgrösse versehen. Der Geber 16 der Strahlungsintensität kann als Fotoempfänger ausgebildet sein und der Mechanismus 17 weist zwei gegenseitig senkrechte Spalte auf, die von einem Signal des Fotoempfängers geregelt werden.

Das optische Fokussierungssystem 2 erzeugt ein Bild der Blende an der Oberfläche des Objektes. Deshalb kann man die erforderliche Form des Behandlungsfleckes durch die Vorgabe der Form der Oberfläche der Blende erhalten. Bei der Notwendigkeit der Behandlung des Objektes im gesamten Gesichtsfeld mil einem Lichtfleck erhöhter Intensität wird die Blende in der Ebene ihrer Aufstellung verschoben. Dabei ist es zweckmässig, dem Behandlungsfleck (das heisst, der Öffnung der Blende) die

Form eines Rechteckes, vorzugsweise eines schmalen Rechtek-kes, vom Typ eines Streifens zu verleihen. Die Verwendung des Streifens ermöglicht es, die Behandlung des Objektes 3 im Bereich eines wesentlichen Teils des Sichtfeldes bei der einmaligen s Verschiebung der Blende in der zur langen Seite des Rechteckes senkrechten Richtung durchzuführen.

Die Blende kann nicht nur eine, sondern mehrere Öffnungen aufweisen, und die Strahlungsintensität hängt von ihrer Gesamtfläche ab.

io. Das Vorhandensein des Gebers 16 der Strahlungsintensität am Objekt 3 und des Mechanismus 17 für die Veränderung der Fläche des Behandlungsfleckes erlaubt es, die Aufgabe der Aufrechterhaltung einer Strahlungsintensität im Objekt 3 zu lösen, die für die vorgegebene Art der Behandlung desselben erforder-15 lieh ist. Wenn es, beispielsweise, notwendig ist, einen Teil des Objektes 3 zu verdampfen, so wird mittels des Gebers 16 und des Mechanismus 17 gleichzeitig die Zerstörungsschwelle desselben ermittelt und die für ihre Erreichung erforderliche Fläche des Behandlungsfleckes eingestellt. Alle diese umfangsmässig 2o geringe Ergänzungen, die im Rahmen der vorliegenden Variante der Verwirklichung der Erfindung liegen, ermöglichen es, wesentliche zusätzliche Vorteile zu erreichen. Diese umfassen:

die Änderung der Strahlungsintensität am Objekt in einem breiten Bereich, die verschiedene Arten der Behandlung durch-25 führen lässt;

die Herstellung von verschiedenartigen Formen des Behandlungsfleckes mit vorgegebener Intensität;

die hochleistungsfähige Behandlung des Objektes im Bereich des Sichtfeldes mit einem Fleck vorgegebener Intensität; 30 die Aufrechterhaltung der vorgegebenen Strahlungsintensität am jeweiligen Objekt.

Im Rahmen der vorliegenden Variante der Verwirklichung der Erfindung können zwischen dem Strahlenteilelement 4 und dem reflektierenden Element 5 zusätzliche optische Elemente 35 14, beispielsweise Lichtfilter aufgestellt werden.

Durch die Aufstellung der Lichtfilter kann die Strahlungsintensität am Objekt 3 zusätzlich geregelt werden.

In Fig. 6 ist ein Blockschema einer Variante der Verwirklichung des Verfahrens dargestellt, das die Durchführung präzi-40 ser Messungen des zu beobachtenden Objektes ermöglicht.

Genauso wie in den vorhergehenden Varianten, weist die Vorrichtung ein Lasermedium 1, ein optisches Fokussierungssystem 2, ein Objekt 3, ein Strahlenteilelement 4 und ein reflektierendes Element 5 mit einem optischem Verschluss 6 auf. Aus-45 serdem bildet ein zusätzliches Lichtfiiter 18, das zwischen einem zusätzlichen Strahlenteiielement 19 und einem Reflektor 20 mit optischem Verschluss 21 angeordnet wird, zusammen mit dem-letzteren mindestens eine Zielmarke. Das zusätzliche Lichtfiiter 18 schwächt die Intensität des vom Reflektor 20 zurückgestrahl-so ten Lichtes in einem solchen Masse ab, dass sie unter der Zerstörungsschwelle des Objektes 3 liegt.

Im Rahmen der vorliegenden Variante der Ausführung der Erfindung kann der Reflektor 20 mit einer Ablesevorrichtung 22 und mit Elementen 23 für ihre Verschiebung mindestens in 55 Richtung einer der Koordinatenachsen in einer Ebene versehen werden, die mit der Ebene der Anbringung des Objektes 3 gekoppelt ist.

Das Vorhandensein des Reflektors 20, der eine Zielmarke bildet und in der Ebene angeordnet ist, die mit der Ebene der 60 Anbringung des Objektes verbunden ist, ermöglicht es, präzise Messungen des Objektes (beziehungsweise dessen Teils) durch das aufeinanderfolgende Zusammenfallen der Zielmarke, die im Registrierungsmittel 7 mit grosser Vergrösserung zu beobachten ist, mit den Grenzen des Objektes (beziehungsweise eines 65 Teils desselben) und die Ablesung eines Ergebnisses von den Ablesevorrichtungen durchzuführen. Dabei stellt das Messergebnis eine Grösse der Verschiebung der Zielmarke in der Ebene deren Anbringung dar, dividiert durch die Vergrösserung des

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optischen Fokussierungssystems 2. In einer der Ausführungsvarianten der Vorrichtung wurde der Reflektor 20, der eine Zielmarke bildet, in Form eines Spiegels ausgeführt, dessen Durchmesser die Abmessungen des Streukreises des optischen Fokussierungssystems 2 in der Ebene der Anbringung des Reflektors 20 nicht übersteigt.

Die Besonderheiten der Funktionsweise der vorliegenden Ausführungsvariante der Vorrichtung für die Behandlung, Registrierung und Beobachtung von Objekten sind die folgenden. Genauso wie in den früher erörterten Ausführungsvarianten der Vorrichtung wird das aus dem Lasermedium 1 in Richtung des Objektes 1 austretende Lichtbündel mit Hilfe des optischen Fokussierungssystems 2 auf das Objekt 3 gerichtet. Dann wird das vom Objekt 3 zurückgestrahlte und gestreute Lichtbündel zum Lasermedium 1 zurückgeführt, worin es verstärkt und zum Strahlenteilelement 4 gerichtet wird, das es in zwei Teile aufspaltet. Ein Strahlenteil fällt auf das reflektierende Element 5 und bildet dadurch einen Behandlungskanal, und der ändere Teil des Lichtbündels gelangt auf das zusätzliche Strahlenteilelement 19 und wird seinerseits in zwei Teile aufgespaltet. Ein Teil wird, genauso wie in allen vorher beschriebenen Ausführungsvarianten, auf das Registrierungsmittel 7 und der andere auf den Reflektor 20 gerichtet, und auf demselben optischen Wege wieder zum Lasermedium 1 zurückgeführt, wodurch ein Bild der Zielmarke am Objekt 3 und auf dem Registrierungsmittel 7 entsteht. Im Wege der Ausbreitung dieses Bündels soll zweckmässigerweise ein abschwächendes Lichtfiiter 18 dafür vorgesehen sein, damit die Leuchtdichte der Zielmarke bis auf eine Grösse verringert wird, die die Möglichkeit der Behandlung des Objektes 3 ausschliesst. Ein optischer Verschluss 21 ermöglicht ferner, dass die Zielmarke je nach Notwendigkeit ein- und ausgeschaltet wird.

Gemäss einer Variante der Vorrichtung wird der Reflektor 20 auf einem Koordinatentisch 23 montiert, der die Verschiebung desselben in einer Ebene sichert, die mit der Ebene des Objektes 3 gekoppelt ist. Dabei stellt der Koordinatentisch 23 ein Verschiebeelement dar, welches mit einem Impulsgeber mit einer Diskretheit von 10 mkm und einem fünfstelligen Anzeigegerät mit einem Zählwerk zusammenwirkt, und ist als eine Ablesevorrichtung 22 dargestellt. Der Durchmesser des Spiegels (Reflektor 20) übersteigt nicht die Abmessungen des Streufleckes des optischen Fokussierungssystems 2 in dessen Ebene, was die Herstellung einer Zielmarke in Form eines Diffraktionsbildes eines Punktes gewährleistet. Eine derartige Zielmarke erlaubt es, sehr genau auf den Rand eines gut reflektierenden Elementes des Objektes 3 zu fokussieren. Die Vergrösserung des optischen Fokussierungssystems 2 beträgt 70x-fache, das heisst, dass der Verschiebung des Reflektors 20 in seiner Ebene um 70 Um die Verschiebung der Zielmarke am Objekt 3 um 1 um und am Leuchtschirm auch um 1 mm entspricht (bei Vergrösserung des Beobachtungskanals auf das lOOOfache).

Im Rahmen der beschriebenen Ausführungsvariante des Verfahrens, welches die Durchführung präziser Messungen eines Objektes ermöglicht, wurde eine Zielmarke in der Form eines dünnen Drahtes beziehungsweise einer dunklen Risslinie an einer Glasplatte 24 (Fig. 7) verwendet, die die Rolle einer Blende spielt, welche in der unmittelbaren Nähe vom Reflektor 20 angebracht wird. Dieser ist in Form eines sphärischen Spiegels mit einem Krümmungsmittelpunkt im Zentrum der Austrittspupille des optischen Fokussierungssystems 2 ausgeführt und mit einer Ablesevorrichtung 22 und Elementen 23 für die Verschiebung desselben in der Einstellungsebene in Richtung mindestens einer der Koordinatenachsen versehen.

In Fig. 8 ist ein modifiziertes Blockschema einer der Ausführungsvarianten des Verfahrens und der Vorrichtung dargestellt, die gleichzeitig die Möglichkeit der Durchführung präziser Messungen des Objektes 3 beziehungsweise seiner Teile sowie eine Zusatzbeleuchtung des ganzen Sichtfeldes gewahrleistet.

Wie in den vorhergehenden Varianten weist die Vorrichtunj (Fig. 8) ein Lasermedium 1, ein optisches Fokussierungssystem 2, ein Objekt 3, ein Strahlenteilelement 4, ein reflektierendes Element 5 mit einem optischen Verschluss 6 und ein Registrie-5 rungsmittel 7 auf.

Gemäss dieser Ausführung wird ein zusätzliches Strahien-teilelement 19 im Kanal der Behandlung (beziehungsweise an beliebiger anderer Stelle, ausser dem Kanal der Beobachtung) aufgestellt. In Richtung der Ausbreitung eines der mit seiner io Hilfe erzeugten zusätzlichen Lichtbündels wird noch ein weiteres Strahlenteilelement 25 angeordnet, das noch zwei Lichtbündel bildet. Im Wege der auf diese Weise gebildeten Lichtkanäle sind in jedem Kanal entsprechend je ein Registrierungsmittel 7, ein reflektierendes Element 5 mit einem optischen Verschluss 6, 15 ein Reflektor 20, der eine Zielmarke formiert, und ein Reflektor 26 für die Zusatzbeleuchtung des Objektes 3 im gesamten Sichtfeld mit einem optischen Verschluss 27 angeordnet. Vor dem Reflektor 20, genauso wie in den vorher beschriebenen Ausführungsvarianten der Vorrichtung, kann der optische Ver-20 schluss 21 und das Lichtfiiter 18 angeordnet werden.

Ausserdem können vor dem Registrierungsmittel 7 zusätzliche optische Elemente 28 angebracht werden.

Eine derartige Ausführungsvariante des Verfahrens und der Vorrichtung weist keine prinzipiellen Unterschiede gegenüber 25 den früher beschriebenen Varianten auf, sie veranschaulicht jedoch eine ganze Vielfalt der möglichen Varianten von Vorrichtungen, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung realisiert werden können.

Ein zusätzlicher Vorteil der vorliegenden Variante besteht 30 darin, dass auf das Registrierungsmittel 7 ein ganz bestimmter Teil der ganzen Lichtstrahlung gerichtet wird, die an den Prozessen der Behandlung, Beobachtung, Messung und Zusatzbelichtung und anderes mehr teilnimmt. Die Anzahl der mittels aufeinanderfolgender Aufspaltung der Strahlungskanäle zu bil-35 denden Kanäle wird praktisch lediglich durch die potentiellen Möglichkeiten eines Lasermediums und durch die Dauer einer Inversion in diesem begrenzt.

Es ist offensichtlich, dass eine beliebige Aufeinanderfolge der Kanäle möglich ist, weil keiner von ihnen irgendwelche 40 prinzipiellen Vorzüge gegenüber den anderen besitzt. Ausserdem kann die erste Aufspaltung nach Amplitude, die nächste nach Wellenlängen beziehungsweise in einem beliebigen anderen Verfahren und umgekehrt erfolgen, in Abhängigkeit von der Reflexionsfähigkeit des jeweiligen Objektes und der gestell-45 ten konkreten betriebstechnischen Aufgabe.

Die Strahlenteilelemente, nach den beschriebenen Varianten, können alle vorzugsweise zum Beispiel in Form eines optischen Keiles ausgeführt sein, damit das Eintreffen der von der zweiten Oberfläche des Strahlenteilelementes reflektierten Strahlung so in dem Lasermedium ausgeschlossen wird, was sonst die Verschlechterung der Arbeitsbedingungen sämtlicher Vorrichtungen verursachen würde.

Zusätzliche optische Elemente, gemäss den beschriebenen Varianten, sind vor dem Registrierungsmittel vorzugsweise in 55 Form von Projektionslinsen und Spiegeln, Polarisationsvorrichtungen, Lichtfiltern und anderes mehr auszuführen. Die Projektionslinsen und Spiegel erlauben beispielsweise, die vorgegebene Vergrösserung im Registrierungsmittel und die Lichtfiiter die vorgegebene Leuchtdichte des jeweiligen Bildes zu erzeugen. 6o Nachstehend wird eine der Varianten der konstruktiven Ausführung eines Lagermediums mit hohem Verstärkungsfaktor behandelt, das für die Realisierung einer beliebigen der früher beschriebenen Ausführungsvarianten der Vorrichtung verwendet werden kann, obwohl ein solches Lasermedium im Prin-65 zip beliebig anders aufgebaut werden könnte.

Die Vorrichtung gemäss einer der beliebigen Varianten (beispielsweise nach Fig. 8), weist ein Lasermedium 1, ein optisches Fokussierungssystem 2, ein Objekt 3, ein Strahlenteilelcmeiu 4

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und ein reflektierendes Element 5 auf. Das Lasermedium 1 (Fig. 9) stellt jedoch ein Entladungsplasma in einem Entladungskanal 29 mit einem wärmeisolierenden Element 30 dar, die mittels Befestigungselemente 31, die gleichzeitig als Elektroden dienen, innerhalb einer vakuumdichten Umhüllung 32 aufgestellt sind. Dabei ist das wärmeisolierende Element 30, das beispielsweise in Form von Körnern eines hochschmelzenden und niedrigwärmeleitenden Pulvers ausgeführt ist, zwischen den Wänden, der vakuumdichten Umhüllung 32, dem Entladungskanal 29 und den Befestigungselementen 31 angeordnet, und der Entladungskanal 29 ist in den Befestigungselementen 31 beweglich mit einem Spalt aufgestellt, der unter der charakteristischen Grösse der Körner des genannten wärmeisolierenden Elementes liegt»..

Das auf diese Weise ausgeführte Lasermedium 1 arbeitet wie folgt:

An die Elektroden 31 wird Spannung angelegt, die eine Entladung in dem mit einem Puffergas, vorzugsweise mit Neon gefüllten Entladungskanal 29 erzeugt. Nachdem die Spannung angelegt wurde, erfolgt eine Erwärmung des Entladungskanals 29 auf eine Temperatur, bei welcher die Dämpfe des Arbeitsstoffes im Entladungskanal 29 den erforderlichen Druck erreichen, der eine Anregung der Atome des Arbeitsstoffes bewirkt, die zur Entstehung einer Strahlung mit hohem Verstärkungsfaktor führt.

Die Betriebszuverlässigkeit und Dauerhaftigkeit des jeweiligen Lasermediums 1 wird durch eine bewegliche Befestigung des Entladungskanals 29 in den Befestigungselementen 31 gewährleistet. Die Reinheit des Kanals 29 und der Austrittsfenster s des Lasermediums 1 wird durch das Vorhandensein eines Spaltes zwischen dem Entladungskanal 29 und den Befestigungselementen 31 gesichert, der kleiner als die Körnergrösse des Pulvers des wärmeisolierenden Elementes 30 ist.

Die Lebensdauer eines solchen Lasermediums kann von 300 io bis 2000 h und darüber hinaus bei relativ niedrigen Kosten infolge der einfachen Konstruktion betragen.

Die Erfindung kann in der Elektronikindustrie, in der Biologie, Medizin und auf anderen Gebieten der Wissenschaft und Technik für die Durchführung einer lokalisierten selektiven u Einwirkung einer Laserstrahlung auf verschiedene Objekte mit der gleichzeitigen Beobachtung derselben auf einem Leuchtschirm grosser Abmessungen, beispielsweise für die Korrektur von Defekten in integrierten Schaltungen und Belichtungsschablonen bei der Kontrolle deren Herstellungsgüte; für die Anpas-20 sung der Parameter der integrierten Hybridschaltungen, Quarzresonatoren, Einrichtungen auf akustischen Oberflächenwellen; für Mikroauszeichnung von Informationen; für lokalisierte Einwirkung auf Zellen und andere biologische Objekte; für die Messung der linearen Abmessungen von Objekten beziehungs-25 weise ihren Teilen zum Einsatz kommen.

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3 Blätter Zeichnungen

Claims (35)

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1. Verfahren zur Behandlung bei gleichzeitiger Beobachtung und Registrierung eines Objektes mittels eines Lasermediums mit hohem Verstärkungsfaktor, wobei ein aus dem Lasermedium austretendes Lichtbündel mit Hilfe eines optischen Fokussierungssystems auf das Objekt gerichtet und das vom Objekt zurückgestrahlte und gestreute Lichtbündel zum Lasermedium zurückgeführt und ein Bild des Objektes in einem Registrierungsmittel für die visuelle Beobachtung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Lasermedium auf der Seite des Registrierungsmittels (7) austretende Lichtbündel in mindestens zwei Teilbündel aufgespaltet wird, von denen das eine durch das Lasermedium (1) bis zur Beendigung der Besetzungsinversion in demselben zum Objekt zurückgeworfen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufspaltung des jeweiligen Lichtbündels nach der Strahlungsintensität erfolgt.

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PATENTANSPRÜCHE

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net, dass die Grösse und/oder die Form der Öffnung der Einrichtung (15) zur Begrenzung der Abmessungen des reflektierenden Elementes (5) veränderbar gehalten ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass die Aufspaltung des jeweiligen Lichtbündels nach den Wellenlängen erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufspaltung des jeweiligen Lichtbündels sowohl nach der Strahlungsintensität als auch nach den Wellenlängen erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,

dass die Leuchtdichte des durch das Lasermedium (1) zum Objekt (3) zurückzuführenden Lichtbündels stufenlos geregelt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdichte des durch das Lasermedium (1) zum Objekt (3) zurückzuführenden Lichtbündels geringer als die Zerstörungsschwelle eines Teils des Objektes (3) eingestellt wird, der keiner Behandlung auszusetzen ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das durch das Lasermedium (1) zum Objekt (3) zurückzuführende Lichtbündel in seinen Abmessungen begrenzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung des Objektes (3) durch Abtastung mit dem in seinen Abmessungen begrenzten Lichtbündel im Sichtfeld des optischen Fokussierungssystems vorgenommen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein beliebiger der im Ergebnis der Aufspaltung gebildeten Teile des Lichtbündels seinerseits mindestens in zwei Teile aufgespalten wird, wonach ein beliebiger Teil des zuletzt aufgespalteten Teils seinerseits mindestens noch in zwei Teile aufgespaltet wird.

10 eingerichtet ist.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem einen Beobachtungskanal bildenden Lasermedium (1) mit hohem Verstärkungsfaktor, einem optischen Fokussierungssystem (2), das zwischen dem Lasermedium (1) und einem Objekt (3) zur Ausrichtung des Lichtbündels des Lasermediums auf das Objekt angeordnet ist, und mit einem Registrierungsmittel (7), das an der dem Objekt entgegengesetzten Seite des Lasermediums angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Lasermedium (1) und dem Registrierungsmittel (7) mindestens ein Strahlenteilelement (4) vorhanden ist, das das aus dem Lasermedium (1) austretende Lichtbündel in mindestens zwei Teile spaltet, von welchen eines der Teillichtbündel durch das Lasermedium (1) und das optische Fokussierungssystem (2) auf das Objekt (3) reflektiert wird, wobei das letztere als zweiter Reflektor einen Teil eines optischen Resonators bildet.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Wege eines der Teillichtbündel ein reflektierendes Element (5) angeordnet ist, mit welchem der zweite Reflektor den optischen Resonator bildet.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlenteilelement (4) selbst als reflektierendes

Element ausgeführt ist, mit welchem das Objekt (3) einen optischen Resonator bildet.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Lasermedium (1) das Lichtbündel mit s mindestens zwei Wellenlängen X\ und X2 ausstrahlt, und dem optischen Fokussierungssystem (2) ein zusätzliches reflektierendes Element (8) angeordnet ist, das Lichtstrahlen des Lasermediums (1) teilweise durchlässt, wobei das Strahlenteilelement (4) zur Trennung der Strahlungen mit den Wellenlängen Xi und

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche reflektierende Element (8) ein vorgegebenes Durchlassvermögen für die Strahlung mit einer Wellenlänge X\ und transparent für die Stahlung mit der Wellenlänge

(15) zur Begrenzung der Abmessungen seiner reflektierenden

• Oberfläche versehen ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das reflektierende Element (5) in einer Ebene (Iii) auf-

15 Xz ausgeführt ist, wobei die Strahlung mit der Wellenlänge Xi in einem Behandlungskanal und mit der Wellenlänge X2 in einem Beobachtungskanal sich ausbreitet.

16. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen des reflektierenden Elementes (5) die Abmessungen des Streufleckes nicht übersteigt, der durch

17. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in den Behandlungskanal eine Einrichtung (10) für die stufenlose Regulierung der Leuchtdichte der Lichtstrahlung am

îo Objekt (3) eingeführt ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Mittel (11) für die Ermittlung der Zerstörungsschwelle des Objektes (3) versehen ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeich-

35 net, dass das Mittel (11) für die Ermittlung der Zerstörungsschwelle des Objektes (3) mit der Einrichtung (10) für die stufenlose Regulierung der Leuchtdichte der Lichtstrahlung verbunden ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich-

40 net, dass das reflektierende Element (5) aus einzelnen Zellen ausgeführt ist, die im Bereich des Sichtfeldes an den Stellen an-

• geordnet sind, die mit den entsprechenden Abschnitten der Oberfläche des Objektes (3) optisch verbunden sind, wobei die Querabmessungen der Zellen die Abmessungen des Streuflecks

45 des zum Einsatz kommenden optischen Fokussierungssystems (2) in den Ebenen der Aufstellung der Zellen nicht übertreffen.

20 gestellt ist, die mit der Ebene (Eh) der Anordnung optisch verbunden ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das reflektierende Element (5) mit einer Einrichtung (13) für seine Verschiebung in Richtung mindestens einer der

50 drei Koordinatenachsen verbunden ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem reflektierenden Element (5) zusätzliche optische Elemente (14) angeordnet sind.

23. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich-,

55 net, dass das reflektierende Element (5) in Form eines sphärischen Spiegels (5') mit einem Krümmungsmittelpunkt im Zentrum der Austrittspupille des optischen Fokussierungssystems (2) ausgeführt ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich-

60 net, dass das reflektierende Element (5) mit einer Einrichtung

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (15) zur Begrenzung der Abmessungen

65 der Reflexionsfläche des reflektierenden Elementes (5) verschiebbar in der Ebene seiner Einstellung ausgeführt ist und mindestens eine Öffnung aufweist.

25 das optische Fokussierungssystem (2) in einer Ebene gebildet wird, die in der Ebene des Objektes (3) liegt.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeich-

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Geber (16) für die Leuchtdichte der " . Strahlungsleistung sowie mit einer mit ihm verbundenen Vorrichtung (17) zur Änderung der Grösse und/oder der Form der Öffnung versehen ist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Lasermedium (1) und dem Registrierungsmittel (7) ein zusätzliches Strahlenteilelement (19) angeordnet ist und in der Richtung der Ausbreitung eines mit seiner Hilfe erzeugten zusätzlichen Lichtbündels Lichtfilter (18), ein optischer Verschluss (21) und ein Reflektor (20) angebracht sind, der mindestens eine Zielmarke, beispielsweise in Form eines runden Fleckes mit erhöhter Leuchtdichte am Objekt (3) und am Leuchtschirm der Beobachtung bildet.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (20), der eine Zielmarke bildet, mit einer Ableseeinrichtung (22) und Elementen (23) für ihre Verschiebung mindestens in Richtung einer der Koordinatenachsen in einer Ebene versehen ist, die mit der Ebene der Anordnung des Objektes (3) optisch verbunden ist.

30. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Reflektor (20) eine Blende angeordnet ist, die mit Ableseeinrichtungen und Elementen für ihre Verschiebung mindestens in Richtung einer der Koordinatenachsen versehen ist.

31. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einen der optischen Kanäle, in welche die Strahlung vom Strahlenteilelement (4) gespaltet wird, ein zusätzliches Strahlenteilelement (19) vorhanden ist, das seinerseits die Strahlung weiter spaltet, wobei in einen der optischen Kanäle, in welche die Strahlung vom zusätzlichen Strahlenteilelement(19) geteilt wird, noch ein Strahlenteilelement (25) eingesetzt ist, und im Gang der erzeugten Strahlenteilkanäle in jedem der entsprechenden Kanäle eine Registrierungseinrichtung (7), ein reflektierendes Element (5), ein Reflektor (20), der eine Zielmarke bildet und ein Reflektor (26) zur Zusatzbeleuchtung des Objektes (3) im gesamten Sichtfeld angeordnet sind.

32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlenteilelemente (4) in Form eines optischen Keils ausgeführt sind.

33. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Registrierungseinrichtung (7) zusätzliche optische Elemente (28) aufgestellt sind.

34. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Lasermedium (1) als Entladungskanal (29) mit einem wärmeisolierenden Element (30) ausgebildet und mit Hilfe von Befestigungselementen (31) innerhalb einer vakuumdichten Umhüllung (32) montiert ist, wobei das wärmeisolierende Element (30) als körniges hochschmelzendes Pulver mit geringer Wärmeleitfähigkeit zwischen den Wandungen der vakuumdichten Umhüllung (32), dem Entladungskanal (29) und den Befestigungselementen (31) eingebracht ist, und der Entladungskanal (29) in den Befestigungselementen (31) mit einem Spalt beweglich gehalten ist, der kleiner als die Körnchengrösse des Pulvers ist.

35. Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (31) des Entladungskanals (29) gleichzeitig als Elektroden für die Zuführung von Anregungsenergie zum Lasermedium (1) dienen.