Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine EUV-Lichtquelle, umfassend: eine Bereitstellungseinrichtung zur Bereitstellung eines Targetmaterials, eine Vorpulslaserquelle zur Emission mindestens eines Vorpulslaserstrahls bei mindestens einer Vorpulswellenlänge, eine Hauptpulslaserquelle zur Emission eines Hauptpulslaserstrahls bei einer von der mindestens einen Vorpulswellenlänge abweichenden Hauptpulswellenlänge, eine Vorpulsstrahlführungseinrichtung zur Zuführung des mindestens einen Vorpulslaserstrahls von der Vorpulslaserquelle in eine Strahlungserzeugungskammer und zur fokussierten Bestrahlung des Targetmaterials innerhalb der Strahlungserzeugungskammer mit jeweils mindestens einem Vorpuls des mindestens einen Vorpulslaserstrahls, sowie eine Hauptpulsstrahlführungseinrichtung zur Zuführung des Hauptpulslaserstrahls von der Hauptpulslaserquelle in die Strahlungserzeugungskammer und zur fokussierten Bestrahlung des Targetmaterials innerhalb der Strahlungserzeugungskammer mit jeweils einem Hauptpuls des Hauptpulslaserstrahls, wobei das Targetmaterial ausgebildet ist, in Folge der Bestrahlung EUV-Strahlung zu emittieren. Eine EUV-Lichtquelle ist eine Strahlungsquelle, die zur Emission von EUV-Strahlung dient. EUV-Strahlung bezeichnet elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 5 nm und 30 nm. EUV-Strahlung findet insbesondere in der Halbleiterindustrie Anwendung. Verglichen mit derzeit verbreiteten Lithographieanlagen, die mit Wellenlängen im UV-Wellenlängenbereich betrieben werden, erlaubt der Einsatz von EUV-Strahlung für die mikrolithographische Fertigung die zuverlässige Herstellung von Komponenten mit wesentlich kleineren Strukturgrößen und führt damit zu einer entsprechenden Leistungssteigerung.

Die EUV-Lichtquelle eignet sich für die Erzeugung von EUV-Strahlung mittels eines LPP („Laser Produced Plasma“) Prozesses. Das Targetmaterial, bei dem es sich typischerweise um ein Metall, insbesondere um Zinn handelt, wird mittels der Bereitstellungseinrichtung bevorzugt in Tröpfchenform bereitgestellt. Ein jeweiliges Tröpfchen wird jeweils zunächst mit einem, zwei oder ggf. mehr als zwei Vorpulsen bestrahlt. Der Vorpuls beziehungsweise die Vorpulse dienen dazu, das Tröpfchen für die Bestrahlung mit dem Hauptpuls vorzubereiten, insbesondere das Tröpfchen aufzuheizen, zu expandieren, zu vaporisieren und/oder ein Plasma zu erzeugen. Die anschließende Bestrahlung eines jeweiligen Tröpfchens mit jeweils einem Hauptpuls dient dazu, das Targetmaterial in den Plasmazustand zu überführen, wodurch es zur Emission von EUV-Strahlung kommt.

Bei den Vorpulsen handelt es sich um Laserpulse des mindestens einen Vorpulslaserstrahls, bei den Hauptpulsen um Laserpulse des Hauptpulslaserstrahls. Die Wellenlänge des bzw. eines jeweiligen Vorpulslaserstrahls und damit der Vorpulse wird als Vorpulswellenlänge, die Wellenlänge des Hauptpulslaserstrahls und damit der Hauptpulse wird als Hauptpulswellenlänge bezeichnet. Bei der Hauptpulslaserquelle handelt es sich beispielsweise um einen CO2-Laser, bei der Vorpulslaserquelle beispielsweise um einen Festkörperlaser. Die Verwendung einer Vorpulslaserquelle in Form eines Festkörperlasers hat gegenüber der Verwendung einer Vorpulslaserquelle in Form eines weiteren C02-Lasers den Vorteil einer höheren Konversionseffizienz. Die Vorpulsstrahlführungseinrichtung und die Hauptpulsstrahlführungseinrichtung weisen in der Regel jeweils eine Vielzahl an optischen Elementen, beispielsweise Linsen und/oder Spiegeln auf.

Die Vorpulslaserquelle kann genau eine Laserquelle zur Erzeugung eines Vorpulslaserstrahls bei einer Vorpulslaserwellenlänge aufweisen. Die Vorpulslaserquelle kann aber auch zwei oder mehr Laserquellen zur Erzeugung von zwei oder mehr Vorpulslaserstrahlen aufweisen, welche dieselbe oder unterschiedliche Vorpulslaserwellenlängen aufweisen können, wie dies beispielsweise in der US 10,932,350 B2 beschrieben ist. Für den Fall, dass zwei unterschiedliche Vorpulslaserwellenlängen verwendet werden, weichen diese typischerweise nicht stark voneinander ab, um eine gemeinsame Führung der Vorpulslaserstrahlen über die optischen Elemente der Vorpulsstrahlführungseinrichtung zu ermöglichen. Für den Fall, dass die Vorpulslaserquelle zwei oder mehr Laserquellen zur Erzeugung von zwei oder mehr Vorpulslaserstrahlen aufweist, werden die Vorpulslaserstrahlen in der Regel in der Vorpulslaserquelle zusammengeführt und gemeinsam über die optischen Elemente der Vorpulsstrahlführungseinrichtung gelenkt. Die Vorpulslaserstrahlen können die optischen Elemente der Vorpulsstrahlführungseinrichtung kollinear durchlaufen, dies ist aber nicht zwingend erforderlich, vgl. hierzu die US 10,932,250 B2.

Bei der Bestrahlung des Targetmaterials in Form der Tröpfchen wird ein Anteil der Hauptpulse am Targetmaterial gestreut. Außerdem emittiert das Targetmaterial in Folge der Bestrahlung breitbandig elektromagnetische Strahlung. Ein Teil dieser gestreuten beziehungsweise emittierten Strahlung gelangt als elektromagnetische Störstrahlung in die Vorpulsstrahlführungseinrichtung, wo er zu unerwünschten Effekten, insbesondere zu einer Erwärmung von optischen Elementen der Vorpulsstrahlführungseinrichtung und damit einhergehenden thermischen Linseneffekten führt. Eine besondere Herausforderung ergibt sich weiter dadurch, dass aufgrund der Verwendung zweier separater Strahlführungseinrichtungen für die Vorpulse und die Hauptpulse typischerweise nur wenig Platz für bauliche Anpassungen der EUV-Lichtquelle zur Verfügung steht.

EUV-Strahlerzeugungsvorrichtungen mit zwei Strahlquellen zur Emission zweier Laserstrahlen (Vorpulslaserstrahl und Hauptpulslaserstrahl) mit unterschiedlichen Wellenlängen, die über jeweils eine Öffnung in eine Vakuumkammer eintreten, sind in der WO 2015/036024 A1 und der WO 2015/036025 A1 beschrieben. In der WO 2015/036024 A1 sind in einem Beispiel die Öffnungen in der Vakuumkammer mit jeweils einem Fenster gasdicht abgeschlossen, welches den jeweiligen Laserstrahl (Vorpuls- oder Hauptpulslaserstrahl) transmittiert. Das den Hauptpulslaserstrahl transmittierende Fenster weist dabei an seiner vakuumseitigen Oberfläche eine den Vorpulslaserstrahl reflektierende Beschichtung auf. Dies dient der Überlagerung des Vorpuls- und des Hauptpulslaserstrahls und der gemeinsamen Strahlführung innerhalb der Vakuumkammer auf das Targetmaterial. Auch eine Überlagerung in umgekehrter Weise wird beschrieben.

Aufgabe der Erfindung

Demgegenüber war es Aufgabe der Erfindung, eine EUV-Lichtquelle der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei der nachteilige Effekte von in den Vorpulsstrahlengang eintretender Störstrahlung, insbesondere auf eine platzsparende Art und Weise, vermieden werden.

Gegenstand der Erfindung

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine EUV-Lichtquelle der eingangs genannten Art, bei der die Vorpulsstrahlführungseinrichtung mindestens eine Separationseinrichtung aufweist, die ausgebildet ist, aus der Strahlungserzeugungskammer in die Vorpulsstrahlführungseinrichtung eintretende Störstrahlung in mindestens einem Wellenlängenbereich, der die mindestens eine Vorpulswellenlänge nicht umfasst, fokussiert in die Strahlungserzeugungskammer zurück oder fokussiert in mindestens eine Strahlfalle zu reflektieren.

Die Separationseinrichtung umfasst ein oder mehrere optische Elemente und bildet einen Teil der Vorpulsstrahlführungseinrichtung. Sie ist im Strahlengang des Vorpulslaserstrahls vor dem Eintritt in die Strahlungserzeugungskammer angeordnet. Die Separationseinrichtung, genauer gesagt mindestens ein Teil der Separationseinrichtung, zeigt ein wellenlängenabhängiges Verhalten, wodurch die Vorpulse und die Störstrahlung unterschiedlich beeinflusst werden. Diese Wellenlängenabhängigkeit kann beispielsweise die Folge von Interferenzeffekten sein. Die Separationseinrichtung kann dazu zum Beispiel ein Beugungsgitter oder einen dichroitischen Spiegel aufweisen. Bei einem dichroitischen Spiegel handelt es sich um ein optisches Element, welches einen Schichtstapel aus mindestens zwei dielektrischen Materialien mit unterschiedlichem Brechungsindex aufweist und daher Strahlung wellenlängenabhängig reflektiert oder transmittiert. Durch das wellenlängenabhängige Verhalten der Separationseinrichtung können die Vorpulse in dieStrahlungserzeugungskammer zugeführt und auf das Targetmaterial fokussiert werden, während die elektromagnetische Störstrahlung in mindestens einem Wellenlängenbereich, der die mindestens eine Vorpulswellenlänge nicht umfasst, fokussiert in die Strahlungserzeugungskammer zurück oder fokussiert in mindestens eine Strahlfalle reflektiert wird. Im Ergebnis wird die weitere

Vorpulsstrahlführungseinrichtung, also der Teil der Vorpulsstrahlführungseinrichtung der im Strahlengang der Vorpulse vor der Separationseinrichtung liegt von der elektromagnetischen Störstrahlung nicht weiter beeinträchtigt.

Wird die Störstrahlung in die Strahlungserzeugungskammer zurückreflektiert, so hat dies den Vorteil besonders platzsparend zu sein, da kein zusätzlicher Bauraum für eine Strahlfalle notwendig ist. Dies ist im vorliegenden Fall zweier separater Strahlführungseinrichtungen besonders vorteilhaft, da die Platzverhältnisse stark eingeschränkt sind. Das Fokussieren der zurück in die

Strahlungserzeugungskammer reflektierten Störstrahlung hat zur Folge, dass diese eine Öffnung in der Strahlungserzeugungskammer ungehindert passieren und wieder in die Strahlungserzeugungskammer eintreten kann. Die hinter dem Fokus divergente Strahlung wird dann innerhalb der Strahlungserzeugungskammer absorbiert.

Im Fall der Reflexion in die mindestens eine Strahlfalle, wird die elektromagnetische Störstrahlung in der Strahlfalle absorbiert. Aufgrund der Fokussierung in die Strahlfalle kann auch in diesem Fall Bauraum eingespart werden. Zur Absorption hoher Leistungen weist die Strahlfalle typischerweise eine geeignete Einrichtung zur Kühlung auf.

Anstelle einer Separationseinrichtung können auch mehrere Separationseinrichtungen eingesetzt werden, beispielsweise um die Störstrahlung in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen fokussiert in die Strahlungs erzeugungskammer zurück oder fokussiert in mindestens eine Strahlfalle reflektieren. Die einzelnen Separationseinrichtungen können dabei auch unterschiedlich aufgebaut sein.

In einer Ausführungsform ist die Separationseinrichtung ausgebildet, Störstrahlung in Form eines an dem Targetmaterial rückgestreuten Anteils der Hauptpulse fokussiert in die Strahlungserzeugungskammer zurück oder fokussiert in die mindestens eine Strahlfalle zu reflektieren. Da der Hauptpulslaserstrahl zur Überführung des Targetmaterials in den Plasmazustand eine hohe Leistung von typischerweise mehr als ca. 30-40 kW aufweist, ist es besonders wichtig, den Einfluss des rückgestreuten Anteils der Hauptpulse auf die Vorpulsstrahlführungseinrichtung zu reduzieren. Die Wellenlängenabhängigkeit der Separationseinrichtung ist dazu gezielt auf die Hauptpulswellenlänge angepasst.

In einerweiteren Ausführungsform ist die Separationseinrichtung ausgebildet, Störstrahlung in Form von in Folge der Bestrahlung des Targetmaterials emittierter Strahlung in mindestens einem Wellenlängenbereich, der die mindestens eine Vorpulswellenlänge nicht umfasst, fokussiert in die Strahlungserzeugungskammer zurück oder fokussiert in die mindestens eine Strahlfalle zu reflektieren. Die Bestrahlung des Targetmaterials führt zu einer typischerweise breitbandigen Emission von Strahlung, die auch Anteile im UVA/IS-Bereich, entsprechend Wellenlängen von 100 nm bis 780 nm, umfasst und sich beim Eintritt in die Vorpulsstrahlführungseinrichtung nachteilig auswirkt.

In einer Ausführungsform ist die Separationseinrichtung ausgebildet, die Vorpulse zu reflektieren. In diesem Fall kann die Separationseinrichtung z.B. als (planer) Umlenkspiegel für die Vorpulse dienen.

In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform umfasst die die Separationseinrichtung einen dichroitischen Spiegel und einen gekrümmten Ablenkspiegel, wobei der dichroitische Spiegel als Umlenkspiegel zur Reflexion der Vorpulse dient und ausgebildet ist, die Störstrahlung in mindestens einem Wellenlängenbereich, der die mindestens eine Vorpulswellenlänge nicht umfasst, zu transmittieren und wobei der gekrümmte Ablenkspiegel ausgebildet ist, die vom dichroitischen Spiegel transmittierte Störstrahlung, bevorzugt durch den dichroitischen Spiegel hindurch, fokussiert in die Strahlungserzeugungskammer zurück oder fokussiert in die mindestens eine Strahlfalle zu reflektieren. Die Krümmung des Ablenkspiegels dient dabei der Fokussierung der Störstrahlung. Die Orientierung des gekrümmten Ablenkspiegels ist so gewählt, dass die Störstrahlung in die gewünschte Richtung reflektiert wird.

Zur Vermeidung nachteiliger Auswirkungen der Störstrahlung auf die Vorpulsstrahlführungseinrichtung muss diese nicht notwendigerweise fokussiert in die Strahlungserzeugungskammer zurück oder fokussiert in die mindestens eine Strahlfalle reflektiert werden. Alternativ kann auch ein dichroitischer Spiegel als Umlenkspiegel zur Reflexion der Vorpulse dienen und ausgebildet sein, die Störstrahlung in mindestens einem Wellenlängenbereich, der die mindestens eine Vorpulswellenlänge nicht umfasst, zu transmittieren. In diesem Fall ist eine Strahlfalle so angeordnet, dass die vom dichroitischen Spiegel transmittierte Störstrahlung in der Strahlfalle absorbiert wird. Ein Nachteil dieser Lösung ist, dass dafür typischerweise nicht ausreichend Platz zur Verfügung steht.

In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform weist die Separationseinrichtung einen die Störstrahlung transmittierenden Grundkörper auf, wobei der dichroitische Spiegel als Beschichtung auf einer Vorderseite des Grundkörpers und der Ablenkspiegel als Beschichtung auf einer Rückseite des Grundkörpers ausgebildet sind. In diesem Fall handelt es sich bei dem dichroitischen Spiegel und dem Ablenkspiegel nicht um zwei getrennte optische Elemente, vielmehr bilden diese ein gemeinsames Separationselement. Ein Vorteil dieser Ausführungsform liegt im besonders geringen Platzbedarf. Das optische Separationselement basiert auf einem dielektrischen, die Störstrahlung transmittierenden Grundkörper, der beispielsweise aus Zinkselenid (ZnSe), Diamant oder SiC besteht. Die Beschichtung auf der Vorderseite des Grundkörpers sollte einen möglichst hohen Reflexionsgrad bei der mindestens einen Vorpulswellenlänge und einen möglichst hohen Transmissionsgrad in dem mindestens einem Wellenlängenbereich, der die mindestens eine Vorpulswellenlänge nicht umfasst, insbesondere bei der Hauptpulswellenlänge, aufweisen. Die Beschichtung auf der Rückseite des Grundkörpers sollte für die von dem dichroitischen Spiegel transmittierte Störstrahlung, insbesondere bei der Hauptpulswellenlänge, einen möglichst hohen Reflexionsgrad aufweisen. Die Beschichtungen auf der Vorderseite und der Rückseite umfassen dazu beispielsweise eine Vielzahl von dielektrischen dünnen Schichten mindestens zweier Materialien mit unterschiedlichem Brechungsindex, die mittels eines geeigneten Abscheidungsverfahrens auf den Grundkörper des optischen Separationselements aufgebracht sind. Die Beschichtung auf der Rückseite des Grundkörpers kann an Stelle einer dielektrischen Beschichtung auch eine hochreflektierende metallische Schicht bzw. Beschichtung aufweisen.

In einerweiteren Ausführungsform ist die Separationseinrichtung ausgebildet, die Vorpulse zu transmittieren. In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform umfasst die Separationseinrichtung einen die Vorpulse transmittierenden Grundkörper, der eine Eintrittsfläche, durch welche die Vorpulse in den Grundkörper eintreten, und eine gekrümmte Austrittsfläche, durch welche die Vorpulse aus dem Grundkörper austreten, aufweist, wobei die gekrümmte Austrittsfläche eine Beschichtung aufweist, die ausgebildet ist, die Vorpulse zu transmittieren und die Störstrahlung in mindestens einem Wellenlängenbereich, der die mindestens eine Vorpulswellenlänge nicht umfasst, fokussiert in die Strahlungserzeugungskammer zurück oder fokussiert in die mindestens eine Strahlfalle zu reflektieren. Auch in diesem Fall bildet die Separationseinrichtung ein einzelnes optisches Separationselement. Das optische Separationselement basiert in diesem Fall auf einem dielektrischen Grundkörper, der beispielsweise aus Quarzglas oder Saphir besteht. Die gekrümmte Austrittsfläche weist zur Fokussierung der Störstrahlung typischerweise eine konkave Form auf. Der Reflexionsgrad der Beschichtung der Austrittsfläche sollte in dem mindestens einen Wellenlängenbereich, der die mindestens eine Vorpulswellenlänge nicht umfasst, insbesondere bei der Flauptpulswellenlänge, so hoch wie möglich liegen, während bei der mindestens einen Vorpulswellenlänge der Transmissionsgrad möglichst groß sein sollte. Die Beschichtung der gekrümmten Austrittsfläche kann bevorzugt auch als Bandpassfilter ausgebildet sein, welche die Vorpulse möglichst gut transmittiert und alle anderen Wellenlängen möglichst gut reflektiert. Die Beschichtung der gekrümmten Austrittsfläche kann eine Vielzahl von dielektrischen dünnen Schichten umfassen, die mittels eines geeigneten Aufdampfverfahrens, beispielsweise mittels eines Verfahrens nach dem Prinzip der physikalischen Gasphasenabscheidung, auf dem Grundkörper aufgebracht sind.

In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform sind die Eintrittsfläche und die Austrittsfläche derart gekrümmt, dass das optische Separationselement als fokussierende Linse für die Vorpulse dient. Eine konkave Form der Austrittsfläche der optischen Separationseinrichtung führt für sich betrachtet zu einer Zerstreuung der austretenden Vorpulse. Ist allerdings die Eintrittsfläche konvex und stärker gekrümmt als die Austrittsfläche, ist also der Krümmungsradius der Eintrittsfläche kleiner als der Krümmungsradius der Austrittsfläche, so wirkt das optische Separationselement insgesamt als fokussierende Linse für die Vorpulse. Es sind auch andere Konfigurationen der Krümmung der Eintrittsfläche bzw. der Austrittsfläche möglich, die dazu führen, dass das optische Separationselement als fokussierende Linse für die Vorpulse dient.

In einerweiteren Ausführungsform weist die Eintrittsfläche eine Antireflexbeschichtung zur Erhöhung der Transmission der Vorpulse auf. Damit werden Rückreflexe der Vorpulse beim Eintritt in das optische Separationselement und damit einhergehende Probleme vermieden und die Effizienz der EUV-Lichtquelle erhöht. Der Transmissionsgrad bei der mindestens einen Vorpulswellenlänge sollte dafür grundsätzlich so hoch wie möglich liegen. Die Antireflexbeschichtung kann auch in diesem Fall beispielsweise in Form eines Schichtstapels aus dielektrischen dünnen Schichten ausgebildet sein

In einerweiteren Ausführungsform ist die Separationseinrichtung ausgebildet, die Störstrahlung in mindestens einem Wellenlängenbereich, der die mindestens eine Vorpulswellenlänge nicht umfasst, fokussiert in die Strahlungserzeugungskammer zurück zu reflektieren, wobei ein Fokus der rückreflektierten Störstrahlung gegenüber dem Targetmaterial versetzt ist und insbesondere eine Fokusebene der rückreflektierten Störstrahlung vor einer Targetebene liegt. Dies hat den Vorteil, dass in der Folge die Plasmaerzeugung durch die rückreflektierte Störstrahlung nicht oder nur geringfügig beeinflusst wird.

Bei der Fokusebene der rückreflektierten Störstrahlung, in welcher der Fokus der rückreflektierten Störstrahlung liegt, und der Targetebene, in welcher das Targetmaterial fokussiert bestrahlt wird, handelt es sich um Ebenen senkrecht zur Strahlachse des Vorpulslaserstrahls. Je weiter die Fokusebene der zurück in die Strahlungserzeugungskammer reflektierten Störstrahlung vor der Targetebene liegt, desto stärker ist die rückreflektierte Störstrahlung in der Targetebene aufgeweitet und desto geringer ist der Einfluss auf die Plasmaerzeugung. Alternativ oder zusätzlich kann der Fokus der rückreflektierten Störstrahlung nicht auf der Strahlachse des Vorpulslaserstrahls liegen, sondern einen leichten Winkelversatz aufweisen. In der Folge trifft die rückreflektierte elektromagnetische Störstrahlung nach ihrem Fokus nicht direkt auf das Targetmaterial.

Der Fokus der zurück in die Strahlungserzeugungskammer reflektierten Störstrahlung ist nicht notwendigerweise ein idealer Fokus. Vielmehr kann es vorteilhaft sein, die entsprechende Leistungsdichteverteilung räumlich zu verschmieren. In diesem Fall schneiden sich die Strahlen der zurück in die Vakuumkammer reflektierten Störstrahlung nicht in einem Punkt. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechende Gestaltung der gekrümmten Austrittsfläche oder des gekrümmten Ablenkspiegels erreicht werden.

In einerweiteren Ausführungsform liegt die mindestens eine Vorpulswellenlänge bei weniger als 1,5 pm und die Hauptpulswellenlänge bei mehr als 10 pm. Verglichen mit konventionellen Vorpulswellenlängen von um die 10 pm, führt der Einsatz von entsprechend kurzen Vorpulswellenlängen zu einer höheren Konversionseffizienz. Dies liegt unter anderem daran, dass damit kurze Pulsdauern und eine scharfe Fokussierung der Vorpulse auf das Targetmaterial erreicht werden, sowie dass die Vorpulse ein anderes Absorptionverhalten aufweisen als die Hauptpulse. Beispielsweise kann die Vorpulswellenlänge bei 1030 nm liegen, wenn ein Yb:YAG- Laser als Vorpulslaserquelle dient.

Bei einerweiteren Ausführungsform weist die EUV-Lichtquelle eine Vakuumkammer auf, in welcher die Strahlungserzeugungskammer angeordnet ist, wobei die Vakuumkammer eine erste Öffnung mit einem ersten Fenster zum Durchtritt des mindestens einen Vorpulslaserstrahls und eine zweite Öffnung mit einem zweiten Fenster zum Durchtritt des Hauptpulslaserstrahls aufweist. Die Abdichtung des Vakuums, das in der Strahlungserzeugungskammer herrscht, gegen die Umgebung erfolgt typischerweise nicht an einer oder an mehreren Öffnungen in der Strahlungserzeugungskammer selbst, sondern an einer Vakuumkammer, in der die Strahlungserzeugungskammer angeordnet ist. Hierdurch kann ein ausreichender Abstand zwischen den Fenstern und dem Targetmaterial hergestellt werden, so dass eine Verschmutzung der Fenster durch das Targetmaterial vermieden oder zumindest stark reduziert werden kann. Aufgrund der unterschiedlichen Vorpulswellenlänge(n) und der Hauptpulswellenlänge werden für die Vakuum- Abdichtung typischerweise zwei Fenster benötigt, die aus einem unterschiedlichen Material bestehen, das für die Vorpulswellenlänge(n) bzw. für die Hauptpulswellenlänge transmittierend ist. Mit Hilfe der weiter oben beschriebenen Separationseinrichtung können auch optische Elemente, die sich in dem Abschnitt des Strahlengangs der Vorpulsstrahlführungseinrichtung, der sich innerhalb der Vakuumkammer (d.h. im Vakuum) befindet, vor Störstrahlung geschützt werden. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer EUV-Lichtquelle mit einer

Vorpulsstrahlführungseinrichtung, die eine Separationseinrichtung aufweist, um aus einer Strahlungserzeugungskammer in die Vorpulsstrahlführungseinrichtung eintretende Störstrahlung fokussiert in die Strahlungserzeugungskammer zurück zu reflektieren,

Fig. 2 eine vereinfachte schematische Detailansicht der in Fig. 1 gezeigten

EUV-Lichtquelle, bei der die Separationseinrichtung ausgebildet ist, einen Vorpulslaserstrahl zu reflektieren und

Fig. 3 eine schematische Detailansicht einer EUV-Lichtquelle mit einer

Separationseinrichtung, die ausgebildet ist, einen Vorpulslaserstrahl zu transmittieren.

In Fig. 1 ist eine EUV-Lichtquelle 1 dargestellt, die eine

Strahlungserzeugungskammer 2, eine Bereitstellungseinrichtung 3 zur Bereitstellung eines Targetmaterials 4, eine Vorpulslaserquelle 5, eine Flauptpulslaserquelle 6, eine Vorpulsstrahlführungseinrichtung 7 und eine Flauptpulsstrahlführungseinrichtung 8 aufweist. Bei dem Targetmaterial 4 handelt es sich um Zinn, das in Form von Tröpfchen 4 von der Bereitstellungseinrichtung 3 innerhalb der Strahlungserzeugungskammer 2 bereitgestellt wird. Die Tröpfchen 4, die aus der Bereitstellungseinrichtung 3 austreten, bewegen sich innerhalb der Strahlungserzeugungskammer 2 entlang einer vorgegebenen Bewegungsbahn, die näherungsweise geradlinig verläuft. Grundsätzlich kann es sich bei dem Targetmaterial 4 aber auch um ein anderes Material, beispielsweise ein anderes Metall handeln. Auch muss die Bereitstellung mittels der Bereitstellungseinrichtung 3 nicht in Tröpfchenform erfolgen.

Die Vorpulslaserquelle 5 emittiert einen nachfolgend als Vorpulslaserstrahl 9 bezeichneten gepulsten Laserstrahl, während die Hauptpulslaserquelle 6 einen nachfolgend als Hauptpulslaserstrahl 10 bezeichneten gepulsten Laserstrahl emittiert. Die Laserpulse des Vorpulslaserstrahls 9 werden als Vorpulse 11, die Laserpulse des Hauptpulslaserstrahls 10 als Hauptpulse 12 bezeichnet. Bei der dargestellten Hauptpulslaserquelle 6 handelt es sich um einen CO2-Laser. Die als Hautpulswellenlänge AH bezeichnete Wellenlänge des Hauptpulslaserstrahls 10 liegt bei ca. 10,6 pm. Es kann sich bei der Hauptpulslaserquelle 6 aber auch um einen anderen Laser handeln. Bei der dargestellten Vorpulslaserquelle 5 handelt es sich um einen Yb:YAG-Laser. Die als Vorpulswellenlänge Av bezeichnete Wellenlänge des Vorpulslaserstrahls 9 liegt bei 1030 nm. Es kann sich bei der Vorpulslaserquelle 5 aber auch um einen anderen Laser, beispielsweise einen anderen Festkörperlaser, um einen Faserlaser, etc. handeln.

Die Vorpulslaserquelle 5 kann auch zwei oder ggf. mehr als zwei Laserquellen aufweisen, die jeweils zur Erzeugung eines Vorpulslaserstrahls 9 ausgebildet sind. Die Vorpulslaserstrahlen werden in diesem Fall in der Vorpulslaserquelle 5 zusammengeführt. Die von der Vorpulslaserquelle 5 erzeugten Vorpulslaserstrahlen 9 können dieselbe Vorpulswellenlänge Av aufweisen, es ist aber auch möglich, dass die Vorpulslaserstrahlen unterschiedliche Vorpulswellenlängen Av aufweisen, die sich in der Regel aber nur geringfügig unterscheiden, damit diese mit Hilfe der gemeinsamen Vorpulsstrahlführungseinrichtung 7 geführt werden können.

Mittels der Vorpulsstrahlführungseinrichtung 7 wird der Vorpulslaserstrahl 9 von der Vorpulslaserquelle 5 der Strahlungserzeugungskammer 2 zugeführt. Der Vorpulslaserstrahl 9 durchläuft hierbei eine erste Öffnung 13 in einer Vakuumkammer 14, in der die Strahlungserzeugungskammer 2 angeordnet ist. Zudem wird der Vorpulslaserstrahl 9 mittels der Vorpulsstrahlführungseinrichtung 7 auf die Zinntröpfchen 4 fokussiert. Zu diesen Zwecken umfasst die dargestellte Vorpulsstrahlführungseinrichtung 7 mehrere optische Elemente in Form von Linsen und Spiegeln. Die Vorpulsstrahlführungseinrichtung 7 kann zu diesen Zwecken aber auch andere transmissive und/oder reflektive optische Elemente aufweisen. Mittels der Hauptpulsstrahlführungseinrichtung 8 wird der Hauptpulslaserstrahl 10 von der Hauptpulslaserquelle 6 der Strahlführungskammer 2 zugeführt. Der Hauptpulslaserstrahl 10 durchläuft hierbei eine zweite Öffnung 15 in der Vakuumkammer 14. Zudem wird der Hauptpulslaserstrahl 10 mittels der Hauptpulsstrahlführungseinrichtung 8 auf das Targetmaterial 4, genauer gesagt auf eines der Zinntröpfchen, fokussiert. Zu diesen Zwecken umfasst die dargestellte Hauptpulsstrahlführungseinrichtung 8 mehrere optische Elemente in Form von Spiegeln. Abweichend davon kann die Hauptpulsstrahlführungseinrichtung 8 auch andere reflektive und/oder transmissive optische Elemente aufweisen.

Insbesondere innerhalb der Vakuumkammer 14 können die Vorpulsstrahlführungseinrichtung 7 und die Hauptpulsstrahlführungseinrichtung 8 auch zumindest abschnittsweise zusammenfallen. Der Vorpulslaserstrahl 9 und der Hauptpulslaserstrahl 10 werden dann in einem jeweiligen Abschnitt über dieselben optischen Elemente geführt und bilden eine gemeinsame Strahlführungseinrichtung. Der Vorpulslaserstrahl 9 und der Hauptpulslaserstrahl 10 werden im gezeigten Beispiel über getrennte Öffnungen 16, 16‘ in die Strahlungserzeugungskammer 2 geführt. Es versteht sich aber, dass der Vorpulslaserstrahl 9 und der Hauptpulslaserstrahl 10 alternativ über eine gemeinsame Öffnung in die Strahlungserzeugungskammer 2 geführt werden können.

Da der Druck innerhalb der Vakuumkammer 14 typischerweise deutlich niedriger liegt als außerhalb der Vakuumkammer 14, sind die Öffnungen 13,15 gasdicht abgeschlossen, im dargestellten Beispiel mittels jeweils eines Fensters 17, 18. Das erste Fenster 17 besteht aus Quarzglas und weist eine hohe Transmission bei der Vorpulswellenlänge ln auf. Bei dem zweiten Fenster 18 handelt es sich um ein Diamantfenster, das eine hohe Transmission bei der Hauptpulswellenlänge AH aufweist. Die zwei Fenster 17,18 können aber auch aus anderen Materialien bestehen. Die Öffnungen 16, 16' über welche der Vorpulslaserstrahl 9 bzw. der Hauptpulslaserstrahl 10 in die Strahlungserzeugungskammer 2 eintreten, weisen keine Fenster auf.

Die Zinntröpfchen werden jeweils zunächst mit zwei Vorpulsen 11 und anschließend mit jeweils einem Hauptpuls 12 fokussiert bestrahlt. Eine jeweilige Fokusposition der Vorpulse 11 bzw. des Hauptpulses 12 bei der fokussierten Bestrahlung stimmt nicht zwingend mit der Position des Zinntröpfchens überein. Die jeweilige Fokusposition der Vorpulse 11 bzw. des Hauptpulses 12 kann vielmehr im Strahlweg vor oder hinter dem Zinntröpfchen liegen. Im Vergleich zur Bestrahlung lediglich mit einem Hauptpuls 12 wird damit eine höhere Konversionseffizienz erreicht. In Folge der Bestrahlung werden die Zinntröpfchen in den Plasmazustand überführt und es kommt zur Emission von EUV-Strahlung 19, die mittels eines Kollektorspiegels 20 gesammelt wird, der in der Strahlungserzeugungskammer 2 angeordnet ist. Die Strahlungserzeugungskammer 2 dient als Halterung bzw. als Tragrahmen für den Kollektorspiegel 20. Der Kollektorspiegel 20 weist eine Öffnung auf, durch welche die Vorpulse 11 sowie der Hauptpuls 12 hindurchtreten. Die Bereitstellungseinrichtung 3 ist an der Strahlungserzeugungskammer 2 angebracht und dient zur Bereitstellung des Targetmaterials 4 innerhalb der Strahlungserzeugungskammer 2.

Bei der Bestrahlung wird ein Anteil 21 der Hauptpulse 12 an den Zinntröpfchen rückgestreut und gelangt als Störstrahlung 21 in die Vorpulsstrahlführungseinrichtung 7. Die Zinntröpfchen können dabei im Wesentlichen als Punktlichtquelle angenommen werden. Die Vorpulsstrahlführungseinrichtung 7 weist eine Separationseinrichtung 22 auf, um die Störstrahlung 21 in Form des rückgestreuten Anteils der Hauptpulse 12 fokussiert in die Strahlungserzeugungskammer 2 zurück zu reflektieren. Die in die Strahlungserzeugungskammer 2 rückreflektierte Störstrahlung 2T wird innerhalb der Strahlungserzeugungskammer 2 absorbiert.

Dies dient der Vermeidung nachteiliger Effekte, insbesondere thermischer Effekte, beispielsweise thermischer Linseneffekte, welche die Störstrahlung 21 in der Vorpulsstrahlführungseinrichtung 7 hervorrufen kann. Für die Vorpulse 11 fungiert die in Fig. 1 gezeigte Separationseinrichtung 22 dabei als Umlenkspiegel. Zwischen der Separationseinrichtung 22 und der Strahlungserzeugungskammer 2 befindet sich außerdem ein zusätzlicher Um lenkspiegel 23. Abweichend davon können sich zwischen der Separationseinrichtung 22 und der Strahlungserzeugungskammer 2 auch ein oder mehrere andere optische Elemente oder kein zusätzliches optisches Element befinden.

Alternativ kann die Separationseinrichtung 2, wie ebenfalls in Fig. 1 gezeigt, ausgebildet sein, die Störstrahlung 21 fokussiert in eine Strahlfalle 24 zu reflektieren oder, anders als in Fig. 1 gezeigt, fokussiert in mehr als eine Strahlfalle 24 zu reflektieren. Die Störstrahlung 21 ist nicht auf den rückgestreuten Anteil 21 der Hauptpulse 12 beschränkt. Beispielsweise kommt es in Folge der Bestrahlung des Targetmaterials 4 zur Emission von Strahlung 25 die typischerweise sehr breitbandig ist und ebenfalls als Störstrahlung 21 in die Vorpulsstrahlführungseinrichtung 7 gelangt. Auch in diesem Fall kann man das Targetmaterial 4 im Wesentlichen als Punktlichtquelle beschreiben. Mittels der Separationseinrichtung 22 kann die Störstrahlung 21 auch in mehr als einem Wellenlängenbereich, der die mindestens eine Vorpulswellenlänge ln nicht umfasst, fokussiert in die Vakuumkammer 2 zurück oder fokussiert in mindestens eine Strahlfalle 24 reflektiert werden.

Im gezeigten Beispiel dient der zusätzliche Umlenkspiegel 23 dazu, die vom Targetmaterial 4 in Folge der Bestrahlung emittierte Strahlung 25, die als Störstrahlung 21 in die Vorpulsstrahlführungseinrichtung 7 eintritt, vor allem im UVA/IS-Bereich zu absorbieren. Der zusätzliche Umlenkspiegel 23 wird zu diesem Zweck geeignet gekühlt. Alternativ kann der zusätzliche Um lenkspiegel 23 die Störstrahlung 21 transmittieren, so dass diese von einer geeignet angeordneten Strahlfalle absorbiert werden kann.

Zusätzlich zu der Separationseinrichtung 22 können auch weitere Separationseinrichtungen 22 in der Vorpulsstrahlführungseinrichtung 7 angeordnet werden, beispielsweise um die Störstrahlung 21 in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen fokussiert in die Strahlungserzeugungskammer 2 zurück oder fokussiert in mindestens eine Strahlfalle 24 zu reflektieren.

Alternativ kann auch der zusätzliche Umlenkspiegel 23 die Störstrahlung 21 möglichst vollständig absorbieren, während die Vorpulse 11 möglichst vollständig reflektiert werden. Zu diesem Zweck kann der zusätzliche Umlenkspiegel 23 eine Beschichtung aufweisen, die als Bandpassfilter wirkt und die nur für die Vorpulswellenlänge ln hochreflektiv ist, während die Beschichtung alle anderen Wellenlängen transmittiert oder absorbiert. Für den Fall, dass das Substratmaterial des zusätzlichen Um lenkspiegels 23 für die von der Vorpulswellenlänge ln abweichenden Wellenlängen absorbierend ist, wird die Störstrahlung 21 - bei entsprechender Kühlung des zusätzlichen Umlenkspiegels 23 - absorbiert. Die Rückseite des zusätzlichen Umlenkspiegels 23 kann auch eine Absorptionsschicht aufweisen, die bei entsprechender Kühlung des zusätzlichen Umlenkspiegels 23 ebenfalls als „Strahlsumpf“ genutzt werden kann. Ein Nachteil dieser Lösung ist eine durch die Absorption bedingte thermische Deformation des zusätzlichen Umlenkspiegels 23 und eine damit einhergehende Beeinträchtigung der Qualität der Vorpulsstrahlführungseinrichtung 7.

In Fig. 2 ist die in Fig. 1 gezeigte EUV-Lichtquelle 1 in einer Detailansicht dargestellt. Zur Vereinfachung ist dabei unter anderem der zusätzliche Umlenkspiegel 23 zwischen der Separationseinrichtung 22 und der ersten Öffnung 13 in der Strahlungserzeugungskammer 2 nicht gezeigt.

Im dargestellten Beispiel handelt es sich bei der Separationseinrichtung um ein einzelnes optisches Separationselement 22. Das optische Separationselement 22 weist einen dielektrischen Grundkörper 25 auf, der im gezeigten Beispiel aus Quarzglas besteht. Eine Beschichtung 26 in Form eines Schichtstapels aus dielektrischen Schichten auf einer Vorderseite 27 des optischen Separationselements 22 dient als dichroitischer Spiegel 26. Eine Beschichtung 28 in Form einer Metallschicht auf einer Rückseite 29 des optischen Separationselements 28 dient als gekrümmter Ablenkspiegel 28. Die Beschichtungen 26,28 müssen nicht als Schichtstapel aus dielektrischen Schichten beziehungsweise als dünne Metallschicht realisiert sein.

Der dichroitische Spiegel 26 dient als Umlenkspiegel zur Reflexion der Vorpulse 11. Weiter wird vom dichroitischen Spiegel 26 die aus der Strahlungserzeugungskammer 2 in die Vorpulsstrahlführungseinrichtung 7 eintretende Störstrahlung 21 in mindestens einem Wellenlängenbereich, der die Vorpulswellenlänge ln nicht umfasst, transmittiert. Die transmittierte Störstrahlung 21 trifft auf den gekrümmten Ablenkspiegel 28 und wird von diesem durch den dichroitischen Spiegel 26 hindurch fokussiert in die Strahlungserzeugungskammer 2 zurück reflektiert.

Anders als in Fig. 2 dargestellt muss die vom gekrümmten Ablenkspiegel 28 reflektierte Störstrahlung 21' nicht erneut durch den dichroitischen Spiegel 26 hindurchtreten. Auch kann die transmittierte Störstrahlung 21 vom gekrümmten Ablenkspiegel 28 auf mindestens eine Strahlfalle 24 reflektiert werden. Weiter muss es sich bei der Separationseinrichtung 22 nicht um einzelnes optisches Separationselement 22 handeln. Vielmehr kann die Separationseinrichtung 22 auch aus mehreren optischen Elementen bestehen, auf die sich ihre Funktion verteilt. Beispielsweise kann es sich bei dem dichroitischen Spiegel 26 und dem gekrümmten Ablenkspiegel 28 um separate optische Elemente handeln.

In Fig. 3 ist eine EUV-Lichtquelle 1 in einer Detailansicht dargestellt, die im Wesentlichen der in bereits in Fig. 1 gezeigten EUV-Lichtquelle 1 entspricht. Abweichend von der in Fig. 1 gezeigten EUV-Lichtquelle 1, weist die hier dargestellte EUV-Lichtquelle 1 eine Vorpulsstrahlführungseinrichtung 7 mit einer Separationseinrichtung 22 auf, die ausgebildet ist, die Vorpulse 11 zu transmittieren.

Im dargestellten Beispiel handelt es sich bei der Separationseinrichtung um ein einzelnes optisches Separationselement 22. Das optische Separationselement 22 weist einen dielektrischen Grundkörper 25 auf, der im gezeigten Beispiel aus Quarzglas besteht. Die Vorpulse 11 treten durch eine Eintrittsfläche 30 in das optische Separationselement 22 ein und durch eine gekrümmte Austrittsfläche 31 wieder aus. Die gekrümmte Austrittsfläche 31 weist eine Beschichtung 32 auf, die im gezeigten Beispiel, aber nicht notwendigerweise, ein Schichtstapel aus dielektrischen Schichten zweier Materialien mit unterschiedlichem Brechungsindex ist. Die Beschichtung 32 der gekrümmten Austrittsfläche 31 ist ausgebildet, die Vorpulse 11 zu transmittieren und die Störstrahlung 21 in mindestens einem Wellenlängenbereich, der die Vorpulswellenlänge ln nicht umfasst, fokussiert in die Strahlungserzeugungskammer 2 zurück reflektieren. Insbesondere kann die Beschichtung 32 der gekrümmten Austrittsfläche 31 so ausgebildet sein, dass zusätzlich zur Flauptpulswellenlänge AH auch andere Wellenlängenbereiche, beispielsweise im UVA/IS-Bereich, welche die Vorpulswellenlänge Av nicht umfassen, reflektiert werden.

Die Krümmung der Eintrittsfläche 30 des in Fig. 3 dargestellten optischen Separationselements 22 ist so auf die Krümmung der Austrittsfläche 32 des optischen Separationselements 22 abgestimmt, dass das optische Separationselement 22 als fokussierende Linse für die Vorpulse 11 dient. Dazu ist im gezeigten Beispiel die Eintrittsfläche 30 konvex geformt und stärker gekrümmt als die Austrittsfläche 31. Die Eintrittsfläche 30 des optischen Separationselements 22 weist außerdem eine Antireflexbeschichtung 33 zur Erhöhung des Transmissionsgrads bei der Vorpulswellenlänge Av auf. Abweichend von der Darstellung in Fig. 3 muss das optische Separationselement 22 nicht als fokussierende Linse für die Vorpulse 11 dienen und die Eintrittsfläche muss keine Antireflexbeschichtung 33 aufweisen. Die Separationseinrichtung ist nicht notwendigerweise ein einzelnes optisches Separationselement 22, sondern kann auch mehrere optische Elemente umfassen.

In Fig. 1-3 ist ein Fokus 34 der in die Strahlungserzeugungskammer 2 zurückreflektierten Störstrahlung 21' gegenüber dem Targetmaterial 4 versetzt. Genauer liegt eine Fokusebene 35 der in die Strahlungserzeugungskammer 2 zurückreflektierten Störstrahlung 21 ‘ deutlich vor einer Targetebene 36, in der das Targetmaterial 4 bereitgestellt wird. Sowohl die Vorpulse 11 bzw. der

Vorpulslaserstrahl 9 als auch die Hauptpulse 12 bzw. der Hauptpulslaserstrahl 10 werden auf die Targetebene 36 fokussiert. Durch den Versatz zwischen der Fokusebene 34 der rückreflektierten Störstrahlung 2T und der Targetebene 36 ist die rückreflektierte Störstrahlung 2T in der Targetebene 36 so stark aufgeweitet, dass die Plasmaerzeugung nicht beeinflusst wird. Abweichend davon kann der Fokus 34 der rückreflektierten Störstrahlung 2T nicht auf der Strahlachse des Vorpulslaserstrahls 9 bzw. der Vorpulse 11 liegen, sondern seitlich versetzt zur Strahlachse angeordnet sein, d.h. die Strahlachse der rückreflektierten Störstrahlung 2T kann unter einem (kleinen) Winkel zur Strahlachse des Vorpulslaserstrahls 9 ausgerichtet sein, um zu vermeiden, dass die rückreflektierte Störstrahlung 2T direkt auf den Ort der Bestrahlung des Targetmaterials 4 in der Strahlungserzeugungskammer 2 trifft.