TRUMPF Lasersystems for Semiconductor Manufacturing GmbH

Johann-Maus-Straße 2

D-71254 Ditzingen

Vertreter:

Köhler Schmid Möbus

Patentanwälte PartG mbB

Gropiusplatz 10

D-70563 Stuttgart

Fokussiereinrichtung und EUV-Strahlunaserzeuaunasvorrichtuna damit

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fokussiereinrichtung zur Fokussierung eines Laserstrahls in einem Zieibereich, insbesondere für die Erzeugung von EUV- Strahlung, umfassend: einen Paraboloid-Spiegel zur Aufweitung des Laserstrahls, sowie einen Ellipsoid- oder Hyperboloid-Spiegel zur Fokussierung des aufgeweiteten Laserstrahls an einer Fokusposition innerhalb des Zielbereichs. Die Erfindung betrifft auch eine EUV-Strahlungserzeugungsvorrichtung mit einer solchen

Fokussiereinrichtung. Eine EUV-Strahlungserzeugungsvorrichtung mit einer Strahlführungseinrichtung, welche eine derartige Fokussiereinrichtung aufweist, um zwei Laserstrahlen in einem Zielbereich zu fokussieren, ist aus der WO 2015/036024 A1 bekannt geworden. In den Zielbereich, der in einer Vakuum-Kammer gebildet ist, kann ein Target-Material zur Erzeugung von EUV-Strahlung eingebracht werden. Bei dem Target-Material kann es sich beispielsweise um Zinn-T röpfchen handeln, auf die der Laserstrahl auftrifft, um die EUV-Strahlung zu erzeugen. Die weiter oben beschriebene

Fokussiereinrichtung kann auch in anderen optischen Einrichtungen eingesetzt werden, beispielsweise in einer Laserbearbeitungsmaschine, insbesondere in einer Laserschneid- oder in einer Laserschweißmaschine.

Aus der WO 2016/116147 A1 ist eine Strahlführungseinrichtung bekannt geworden, die vier Spiegel mit gekrümmten reflektierenden Oberflächen sowie eine

Bewegungseinrichtung aufweist, die ausgebildet ist, die zweite und die dritte reflektierende Oberfläche gemeinsam relativ zur ersten und zur vierten

reflektierenden Oberfläche zu bewegen. Der zweite und der dritte Spiegel können in einem festen Abstand zueinander an einem gemeinsamen Träger angebracht sein und die Bewegungseinrichtung kann ausgebildet sein, zur gemeinsamen Bewegung des zweiten und des dritten Spiegels relativ zum ersten und vierten Spiegel den gemeinsamen T räger zu bewegen.

Eine Strahlführungseinrichtung für eine EUV-Strahlungserzeugungsvorrichtung, die eine Fokussiereinrichtung aufweist, wie sie oben beschrieben ist, ist auch aus der WO 2015/036025 A1 bekannt geworden. Dort wird ein Paraboloid-Spiegel zur Überlagerung von zwei Laserstrahlen genutzt, die auf einen ersten und auf einen zweiten, den ersten ringförmig umgebenden Flächenbereich des Paraboloid-Spiegels auftreffen. Zur Veränderung der Fokuspositionen innerhalb des Zielbereichs wird ein motorisch angetriebener, planer Umlenkspiegel verwendet, der im Strahlengang nach dem Fokussierspiegel der Fokussiereinrichtung angeordnet ist.

Bei der Realisierung einer Fokusbewegung mit Hilfe von mindestens einem

Umlenkspiegel wird zusätzlich zu dem aufweitenden Spiegel und dem

fokussierenden Spiegel mindestens ein zusätzliches optisches Element im

Strahlengang sowie ein zusätzlicher Aktuator benötigt. Bei Anwendungen, bei denen das Vorsehen jedes (weiteren) reflektierenden optischen Elements zu signifikanten Leistungsverlusten führt und/oder bei denen der Bauraum sehr limitiert ist, ist die Einstellung der Fokusposition mittels eines aktuierbaren Umlenkspiegels ungünstig oder ggf. nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fokussiereinrichtung sowie eine EUV-Strahlungserzeugungsvorrichtung mit einer solchen Fokussiereinrichtung bereitzustellen, bei denen die Fokusposition möglichst frei im Raum positioniert werden kann, ohne den Bauraum signifikant zu vergrößern und ohne weitere optische Elemente hinzuzufügen.

Gegenstand der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Fokussiereinrichtung der eingangs genannten Art, umfassend: eine Bewegungseinrichtung, die ausgebildet ist, zur Veränderung der Fokusposition innerhalb des Zielbereichs den Ellipsoid- oder Hyperboloid-Spiegel relativ zum Paraboloid-Spiegel und/oder gemeinsam mit dem Paraboloid-Spiegel zu bewegen.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, für die Veränderung der Fokusposition an Stelle eines zusätzlichen optischen Elements, beispielsweise eines aktuierbaren Umlenkspiegels, mindestens einen der beiden Spiegel der Fokussiereinrichtung zu bewegen. Die Bewegungseinrichtung kann ausgebildet sein, beide Spiegel gemeinsam unter Beibehaltung ihres Abstands zueinander zu bewegen. Die

Bewegungseinrichtung kann ausgebildet sein, lediglich einen der Spiegel,

beispielsweise den Ellipsoid- oder Hyperboloidspiegel, zu bewegen, während der andere Spiegel ortsfest bleibt, oder beide Spiegel in einer überlagerten Bewegung relativ zueinander und beide gemeinsam zu bewegen. Die Bewegungseinrichtung kann ausgebildet sein, mindestens einen der beiden Spiegel zu drehen und/oder mindestens einen der beiden Spiegel zu verschieben. Zu diesem Zweck weist die Bewegungseinrichtung geeignete Drehantriebe bzw. translatorische Antriebe auf. Bei einer Ausführungsform sind der Paraboloid-Spiegel und der Ellipsoid- oder Hyperboloid-Spiegel in einem festen Abstand zueinander angeordnet und bevorzugt an einem gemeinsamen T räger angebracht. In diesem Fall sind die beiden Spiegel typischerweise derart bzw. in einem solchen Abstand angeordnet, dass die

Fokusposition des Paraboloid-Spiegels und eine der beiden Fokuspositionen des Ellipsoid- oder Hyperboloid-Spiegels übereinstimmen. Auf diese Weise wird der in der Regel parallel zur Symmetrieachse des Paraboloid-Spiegels einfallende, in der Regel kollimierte Laserstrahl ohne Abbildungsfehler auf die zweite Fokusposition des Ellipsoid-Spiegels abgebildet bzw. fokussiert, die sich in diesem Fall innerhalb des Zielbereichs befindet. Es versteht sich, dass im Sinne dieser Anmeldung unter einem Paraboloid-Spiegel, einem Ellipsoid-Spiegel und einem Hyperboloid-Spiegel wie allgemein üblich reflektierende Spiegelflächen verstanden werden, die lediglich einen Teilbereich eines Paraboloids, eines Ellipsoids oder eines Hyperboloids bilden. Unter einem aufweitenden Paraboloid-Spiegel wird nicht zwingend ein Paraboloid-Spiegel mit einer konvex gekrümmten reflektierenden Oberfläche verstanden: Für die

Strahlaufweitung kann auch ein Paraboloid-Spiegel mit einer konkav gekrümmten reflektierenden Oberfläche verwendet werden; in diesem Fall bildet die Fokusposition des Paraboloid-Spiegels einen Zwischenfokus und der Laserstrahl wird nach dem Zwischenfokus aufgeweitet. Bei hohen Leistungen sollten Zwischenfoki aufgrund der Gefahr eines Gasdurchbruchs jedoch vermieden werden.

Bei einer Weiterbildung ist die Bewegungseinrichtung zur gemeinsamen

Verschiebung des Paraboloid-Spiegels und des Ellipsoid- oder Hyperboloid-Spiegels, bevorzugt zur gemeinsamen Bewegung des T rägers, in mindestens einer

Raumrichtung, bevorzugt in zwei oder in drei Raumrichtungen, ausgebildet. In diesem Fall wird die Fokussiereinrichtung typischerweise kartesisch (ohne Rotation) frei im Raum bewegt, um die Fokusposition ebenso frei im Raum zu bewegen. Wenn die Position des in die Fokussiereinrichtung einfallenden Laserstrahls ortsfest bleibt, verändert sich bei der Bewegung der Fokussiereinrichtung in eine Richtung, die nicht parallel zur Einfallsrichtung des Laserstrahls verläuft, die Position, an welcher der Laserstrahl auf den Paraboloid-Spiegel auftrifft. Entsprechend variiert auch die Position des aufgeweiteten Laserstrahls auf dem Ellipsoid- oder Hyperboloid-Spiegel, so dass die Spiegelflächen abhängig von der Größe des Bereichs, in dem die

Fokusposition variiert werden soll, eine entsprechend große Oberfläche aufweisen müssen. Für die Bewegung der Spiegel im Raum sind diese typischerweise auf einem gemeinsamen (Spiegel-)Träger angeordnet, der mit Hilfe von einer, zwei oder drei Linearachsen bzw. mittels geeigneter Aktoren, beispielsweise in Form von Linearmotoren, frei im Raum verschoben werden kann.

Bei einer alternativen Ausführungsform ist die Bewegungseinrichtung ausgebildet, den Ellipsoid- oder Hyperboloid-Spiegel um eine seiner beiden Fokuspositionen zu drehen, und zwar um diejenige Fokusposition, die nicht mit der Fokusposition übereinstimmt, auf die der Laserstrahl in dem Zielbereich fokussiert wird. In diesem Fall wird die Position des Ellipsoid- oder Hyperboloid-Spiegels relativ zum

Paraboloid-Spiegel verändert, indem der Ellipsoid- oder Hyperboloid-Spiegel eine Drehbewegung ausführt. Der Ellipsoid- oder Hyperboloid-Spiegel kann bei der Drehbewegung nur in einer Ebene, aber auch frei im Raum, d.h. um mindestens zwei Drehachsen, gedreht werden. Die zweite Fokusposition des Ellipsoid- oder

Hyperboloid-Spiegels, an welcher der Laserstrahl fokussiert wird, verläuft bei der Drehbewegung des Ellipsoid- oder Hyperboloid-Spiegels auf einer Kugelschale. Der Radius der Kugel bzw. der Kugelschale entspricht in diesem Fall dem Abstand zwischen den beiden Fokuspositionen des Ellipsoid- oder Hyperboloid-Spiegels.

Bei einer Weiterbildung stimmt die Fokusposition des Paraboloid-Spiegels mit der ersten Fokusposition des Ellipsoid- oder Hyperboloid-Spiegels überein. In diesem Fall wird diese relative Lage der Fokusposition des Paraboloid-Spiegels zur ersten Fokusposition des Ellipsoid- oder Hyperboloid-Spiegels bei der Drehung des

Ellipsoid- oder Hyperboloid-Spiegels um die erste Fokusposition beibehalten. Auf diese Weise wird erreicht, dass bei einer beliebigen Rotation des Ellipsoid- oder Hyperboloid-Spiegels eine perfekte Abbildung erhalten bleibt, auch wenn der

Ellipsoid- oder Hyperboloid-Spiegel um alle Raumachsen gedreht wird.

Bei einer Weiterbildung sind der Ellipsoid- oder Hyperboloid-Spiegel und der

Paraboloid-Spiegel auf einem gemeinsamen, in mindestens einer Raumrichtung verschiebbaren T räger angebracht. Wie weiter oben beschrieben wurde, bewegt sich bei der Drehung des Ellipsoid- oder Hyperboloid-Spiegels die zweite Fokusposition des Ellipsoid- oder Hyperboloid-Spiegels auf einer Kreisbahn bzw. auf einer

Kugelschale. Um die Fokusposition des Laserstrahls frei im Raum bewegen zu können, ist es daher günstig, die Drehbewegung mit einer Verschiebung bzw. mit einer Translationsbewegung zu überlagern. Die Bewegungseinrichtung kann zu diesem Zweck auf den gemeinsamen T räger einwirken, um diesen in mindestens einer, bevorzugt in genau einer Raumrichtung zu verschieben.

Bei einer Weiterbildung ist die Bewegungseinrichtung ausgebildet, den Träger entlang einer Symmetrieachse des Paraboloid-Spiegels zu verschieben. Durch die Verschiebung des Trägers entlang der Symmetrieachse des Paraboloid-Spiegels verändert sich bei der Verschiebung die Position eines Laserstrahls, der parallel zur Symmetrieachse auf den Paraboloid-Spiegel auftrifft, nicht. Daher ist es nicht erforderlich, den Paraboloid-Spiegel, genauer gesagt dessen Spiegelfläche, für die Bewegung der Fokusposition des Laserstrahls im Raum größer als unbedingt erforderlich zu dimensionieren. Für die Bewegung der Fokusposition im Raum kann in diesem Fall eine überlagerte Bewegung der Verschiebung des Trägers und einer Drehung des Ellipsoid- oder Hyperboloid-Spiegels um die erste Fokusposition erfolgen. Die Bewegungseinrichtung kann zur Verschiebung des T rägers entlang der Symmetrieachse beispielsweise einen Linearantrieb bzw. ein aerostatisches Lager aufweisen.

Bei einer alternativen Ausführungsform ist der Paraboloid-Spiegel ortsfest

angeordnet. In diesem Fall wirkt die Bewegungseinrichtung für die Veränderung der Fokusposition nur auf den Ellipsoid- oder Hyperboloid-Spiegel, aber nicht auf den Paraboloid-Spiegel ein.

Bei einer Weiterbildung ist die Bewegungseinrichtung ausgebildet, den Ellipsoid- oder Hyperboloid-Spiegel zusätzlich zur Drehung um die erste Fokusposition in mindestens einer Raumrichtung relativ zu dem Paraboloid-Spiegel zu verschieben. Für den Fall, dass der Paraboloid-Spiegel ortsfest bleibt, ist es für die freie

Bewegung der Fokusposition im Raum erforderlich, dass der Ellipsoid- oder

Hyperboloid-Spiegel zusätzlich zu einer Drehbewegung auch eine translatorische Bewegung ausführt. Auf diese Weise kann die Kugelschale, auf welcher sich die Fokusposition bei der Drehung des Ellipsoid- oder Hyperboloid-Spiegels bewegt, in mindestens einer, bevorzugt in allen drei Raumrichtungen verschoben werden. Für die Bewegung des Ellipsoid- oder Hyperboloid-Spiegels kann die Bewegungseinrichtung beispielsweise einen 6-Achsen-Aktuator aufweisen, beispielsweise in Form eines Hexapods oder einer Stewart-Plattform.

Bei der translatorischen Bewegung verändert sich die relative Lage der ersten Fokusposition des Ellipsoid- oder Hyperboloid-Spiegels relativ zur Fokusposition des Paraboloid-Spiegels, so dass Abbildungsfehler auftreten, die in der Regel umso größer ausfallen, je größer der Abstand der Fokusposition des Paraboloid-Spiegels von der ersten Fokusposition des Ellipsoid- oder Hyperboloid-Spiegels wird.

Bei einer Weiterbildung ist die Bewegungseinrichtung ausgebildet, den Ellipsoid- oder Hyperboloid-Spiegel entlang einer Verschieberichtung zu verschieben, die einer Strahlrichtung des an dem Paraboloid-Spiegel reflektierten Laserstrahls in einer Grundstellung entspricht, in welcher die Fokusposition des Paraboloid-Spiegels mit der ersten Fokusposition des Ellipsoid- oder Hyperboloid-Spiegels übereinstimmt. Es hat sich gezeigt, dass die Abbildungsfehler, die bei der Verschiebung des Ellipsoid- oder Hyperboloid-Spiegels entlang dieser Verschieberichtung auftreten, kleiner sind als dies bei der Verschiebung entlang von anderen Verschieberichtungen der Fall ist. Durch eine überlagerte Drehbewegung des Ellipsoid- oder Hyperboloid-Spiegels und einer Verschiebung entlang der oben definierten Verschieberichtung kann der Laserstrahl mit minimalen Aberrationen frei im Raum bewegt werden.

Die Erfindung betrifft auch eine EUV-Strahlungserzeugungsvorrichtung, umfassend: eine Vakuum-Kammer, in die zur Erzeugung von EUV-Strahlung ein Target-Material in einen Zielbereich einbringbar ist, eine Strahlquelle zur Erzeugung eines

Laserstrahls, eine Fokussiereinrichtung, die wie weiter oben beschrieben ausgebildet ist, zur Fokussierung des Laserstrahls in dem Zielbereich zur Erzeugung von EUV- Strahlung, sowie eine Strahlführungseinrichtung zur Führung des Laserstrahls von der Strahlquelle zu der Fokussiereinrichtung. Die Strahlquelle kann zur Erzeugung eines Laserstrahls mit sehr hoher Leistung (> 10 kW) ausgebildet sein. Die

Strahlquelle kann zur Erzeugung eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge im

Bereich von ca. 10 pm ausgebildet sein, beispielsweise als CO2-Laser. Die

Strahlquelle kann auch zur Erzeugung eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge im Bereich von ca. 1 pm ausgebildet sein, beispielsweise als Festkörperlaser. Das in die Vakuum-Kammer eingebrachte Target-Material wird von dem fokussierten Laserstrahl getroffen und hierbei in einen Plasma-Zustand überführt, der zur

Erzeugung von EUV-Strahlung dient. Das Target-Material, bei dem es sich

beispielsweise um Zinn-Tröpfchen handeln kann, wird dem Zielbereich mit Hilfe einer Bereitstellungseinrichtung zugeführt, welche das Target-Material entlang eines vorgegebenen Pfades führt, der den Zielbereich kreuzt. Mit Hilfe der weiter oben beschriebenen Fokussiereinrichtung kann die Fokusposition dynamisch verändert werden und der Laserstrahl während der Erzeugung der EUV-Strahlung an einem praktisch beliebigen Ort innerhalb des Zielbereichs positioniert werden. Die EUV- Strahlungserzeugungseinrichtung kann auch eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung zur Steuerung bzw. zur Regelung der Fokusposition in dem Zielbereich aufweisen.

Bei einer Ausführungsform ist die Strahlführungseinrichtung zur Führung des insbesondere kollimierten Laserstrahls zu dem Paraboloid-Spiegel parallel zu einer Symmetrieachse des Paraboloid-Spiegels ausgebildet. Für den Fall, dass der (kollimierte) Laserstrahl parallel zur Symmetrieachse auf den Paraboloid-Spiegel auftrifft, wird der Laserstrahl praktisch ohne Aberrationen auf die Fokusposition des Paraboloid-Spiegels abgebildet bzw. fokussiert.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer EUV-Strahlerzeugungsvorrichtung, welche eine Fokussiereinrichtung mit einem Paraboloid-Spiegel zur Aufweitung und einem Ellipsoid-Spiegel zur Fokussierung eines Laserstrahls an einer Fokusposition aufweist, die in einem Zielbereich gebildet ist, Fig. 2a, b schematische Darstellungen der Abbildungseigenschaften eines

Paraboloid-Spiegels und eines Ellipsoid-Spiegels,

Fig. 3a-c schematische Darstellungen der Fokussiereinrichtung von Fig. 1 , bei welcher der Paraboloid-Spiegel und der Ellipsoid-Spiegel in einem festen Abstand zueinander angeordnet sind und mittels einer

Bewegungseinrichtung entlang von drei Raumrichtungen verschoben werden können,

Fig. 4a-c schematische Darstellungen analog zu Fig. 3a-c, bei denen der Ellipsoid- Spiegel um eine erste Fokusposition gedreht und gemeinsam mit dem Paraboloid-Spiegel entlang der Symmetrieachse des Paraboloid-Spiegels verschoben wird,

Fig. 5a, b schematische Darstellungen der Fokussiereinrichtung von Fig. 4b, c, bei welcher der Paraboloid-Spiegel ortsfest ist und der Ellipsoid-Spiegel entlang einer Verschieberichtung verschoben wird, sowie

Fig. 6a-c schematische Darstellungen der Fokussiereinrichtung von Fig. 5a, b bei der Veränderung der Fokusposition durch die Bewegung des Ellipsoid- Spiegels mittels einer Bewegungseinrichtung in Form eines 6-Achsen- Aktuators.

In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw.

funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.

Fig. 1 zeigt eine EUV-Strahlungserzeugungseinrichtung 1 mit einer Strahlquelle 2 in Form eines als CO2-Laser ausgebildeten Treiberlasers, der einen gepulsten

Laserstrahl 3 mit hoher Strahlungsleistung (» 1 kW) erzeugt. Zur Erzeugung des Laserstrahls 3 mit hoher Strahlleistung kann die Strahlquelle 2 mehrere Verstärker umfassen. Der von dem CO2-Laser erzeugte Laserstrahl 3 weist im gezeigten Beispiel eine Wellenlänge von ca. 10,6 pm auf. Die Verwendung einer Strahlquelle 2 zur Erzeugung eines (gepulsten) Laserstrahls mit einer anderen Wellenlänge, beispielsweise von ca. 1 pm (z.B. in Form eines Festkörperlasers), ist ebenfalls möglich.

Die EUV-Strahlungserzeugungseinrichtung 1 umfasst ferner eine

Strahlführungseinrichtung 4 mittels derer der Laserstrahl 3 in Richtung auf einen Zielbereich 5 geführt wird, an dem ein Target-Material 6 in Form von Zinn-T röpfchen eingebracht ist, um EUV-Strahlung 7 zu erzeugen. Auf die Darstellung von

Messeinrichtungen zur Überwachung des Strahlengangs des Laserstrahls 3 wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet. Das Target-Material 6, d.h. die Zinn- Tröpfchen, werden mittels einer (nicht gezeigten) Bereitstellungseinrichtung erzeugt und diese bewegen sich entlang einer vorgegebenen Bewegungsbahn 8 bzw. eines vorgegebenen Pfades, welche einer im Wesentlichen horizontalen, geradlinigen Bewegungsbahn in der Art einer Wurfparabel entspricht, entlang einer horizontalen Bewegungsrichtung 9. Es versteht sich, dass die Bewegungsrichtung 9 auch einer anderen Richtung, z.B. der Schwerkraftrichtung, entsprechen kann.

Das Target-Material 6 wird mittels des Laserstrahls 3 in einen Plasma-Zustand überführt, wobei die EUV-Strahlung 7 erzeugt wird. Zur gezielten Ausrichtung bzw. Bündelung der auf diese Weise erzeugten EUV-Strahlung 7 umfasst die EUV- Strahlungserzeugungsvorrichtung 1 einen (nicht gezeigten) EUV-Fokussierspiegel. Das Target-Material 6, der EUV-Fokussierspiegel und der Zielbereich 5, in dem das Target-Material 6 einbringbar ist, sind in einer Vakuum-Kammer 10 angeordnet, wohingegen die Strahlquelle 2 außerhalb der Vakuum-Kammer 10 angeordnet ist.

Um den Laserstrahl 3 in Richtung auf den Zielbereich 5 zu führen, wird der

Laserstrahl 3 ausgehend von der Strahlquelle 2 über eine Öffnung 11 in die Vakuum- Kammer 10 geführt. Zur Führung des Laserstrahls 3 von der Strahlquelle 2 zu der Öffnung 11 weist die Strahlführungseinrichtung 4 eine Mehrzahl von Umlenkspiegeln 12 sowie ein Paar von Parabolspiegeln 13a,b auf, wobei letztere zur Änderung des Strahlquerschnitts des Laserstrahls 3 dienen. Zusätzlich oder alternativ zur

Verwendung von Parabolspiegeln 13a,b können auch Ellipsoid- oder Hyperboloid- Spiegel zur Änderung des Strahlquerschnitts des Laserstrahls 3 dienen. Die Öffnung 11 in der Vakuum-Kammer 10 ist gasdicht durch ein plattenförmiges optisches Element 14 in Form eines Fensters verschlossen. In der Vakuum-Kammer 10 ist eine Fokussiereinrichtung 15 angeordnet, die einen Paraboloid-Spiegel 16 und einen Ellipsoid-Spiegel 17 umfasst Der Paraboloid-Spiegel 16 dient zur Aufweitung des von der Strahlführungseinrichtung 4 kollimiert zugeführten Laserstrahls 3 und weist eine konvexe Krümmung auf. Der Ellipsoid-Spiegel 17 dient zur Fokussierung des aufgeweiteten Laserstrahls 3 an einer Fokusposition P2 in dem Zielbereich 5, an der im gezeigten Beispiel ein Zinn-Tröpfchen des Target-Materials 6 eingebracht ist.

Nachfolgend werden anhand von Fig. 2a, b die Abbildungseigenschaften des

Paraboloid-Spiegels 16 sowie des Ellipsoid-Spiegels 17 erklärt. Bei dem in Fig. 2a gezeigten Paraboloid-Spiegel 16 wird ein parallel zur Symmetrieachse 18 des Paraboloid-Spiegels 16 auftreffender kollimierter Laserstrahl 3 perfekt, d.h.

aberrationsfrei, auf die Fokusposition P des Paraboloid-Spiegels 16 abgebildet bzw. fokussiert, und zwar unabhängig davon, ob der kollimierte Laserstrahl 3 auf die konkav oder auf die konvex gekrümmte Seite des Paraboloid-Spiegels 16 auftrifft, d.h. unabhängig davon, ob der Laserstrahl 3 reel oder virtuell abgebildet wird.

Entsprechend wird bei dem Ellipsoid-Spiegel 17 von Fig. 2b ein von einer ersten Fokusposition P1 ausgehender Laserstrahl 3 ohne Aberrationen auf eine zweite Fokusposition P2 des Ellipsoid-Spiegels 17 abgebildet, und umgekehrt. Bei der in Fig. 2b gezeigten Darstellung ist der Ellipsoid-Spiegel 17 in Form eines vollständigen Ellipsoids bzw. einer vollständigen Ellipse dargestellt; es versteht sich aber, dass der Ellipsoid-Spiegel 17 wie in Fig. 1 gezeigt ausgebildet ist, d.h. lediglich einen

Teilbereich des schalenförmigen Ellipsoids von Fig. 2b bildet.

Wie in Fig. 3a zu erkennen ist, welche die Fokussiereinrichtung 15 von Fig. 1 im Detail zeigt, stimmt bei der Fokussiereinrichtung 15 die Fokusposition P des

Paraboloid-Spiegels 16 mit der ersten Fokusposition P1 des Ellipsoid-Spiegels 17 überein und die zweite Fokusposition P2 des Ellipsoid-Spiegels 17 befindet sich innerhalb des Zielbereichs 5. Bei der in Fig. 3a gezeigten Ausrichtung des

einfallenden kollimierten Laserstrahls 3 parallel zur Symmetrieachse 18 des

Paraboloid-Spiegels 16 wird der Laserstrahl 3 aberrationsfrei auf die zweite

Fokusposition P2 innerhalb des Zielbereichs 5 abgebildet. Um die Fokusposition P2 innerhalb des Zielbereichs 5 zu variieren, weist die

Fokussiereinrichtung 15 eine in Fig. 1 schematisch dargestellte

Bewegungseinrichtung 19 auf, die ausgebildet ist, den Ellipsoid-Spiegel 17 relativ zum Paraboloid-Spiegel 16 (bzw. umgekehrt) und/oder gemeinsam mit dem

Paraboloid-Spiegel 16 zu bewegen. Für die Realisierung der Bewegungseinrichtung 19 bestehen verschiedene Möglichkeiten, die nachfolgend im Einzelnen erläutert werden:

Bei der in Fig. 3b, c gezeigten Fokussiereinrichtung 15 sind der Paraboloid-Spiegel 16 und der Ellipsoid-Spiegel 17 in festem Abstand zueinander angeordnet und zu diesem Zweck auf einem gemeinsamen Träger 20 fixiert (vgl. Fig. 3c). Der Träger 20 ist mit Hilfe einer Bewegungseinrichtung 19, die drei Linearantriebe 21a-c aufweist, die in Fig. 3c durch Doppelpfeile angedeutet sind, in drei Raumrichtungen

verschiebbar. Der Träger 20 ist bei dem in Fig. 3c gezeigten Beispiel mittels einer aerostatischen Lagerung auf einer ortsfesten Unterlage 22 gelagert. Mit Hilfe der Bewegungseinrichtung 19 können der Paraboloid-Spiegel 16 und der Ellipsoid- Spiegel 17 gemeinsam, d.h. ohne eine Relativbewegung, in drei zueinander senkrechten Raumrichtungen verschoben werden. Die Fokusposition P2 innerhalb des Zielbereichs 5 verschiebt sich in diesem Fall entsprechend, ohne dass hierbei Aberrationen auftreten.

Wie anhand von Fig. 3b zu erkennen ist, verändert sich bei der Verschiebung des Ellipsoid-Spiegels 17 und des Paraboloid-Spiegels 16 die Position, an welcher der Laserstrahl 3 auf den Paraboloid-Spiegel 16 auftrifft, sofern die Verschiebung nicht parallel zur X-Richtung verläuft, die der Symmetrieachse 18 des Paraboloid-Spiegels 16 entspricht. Der Paraboloid-Spiegel 16 und auch der Ellipsoid-Spiegel 17 müssen daher in Abhängigkeit von der Größe des Bereichs, innerhalb dessen die

Fokusposition P2 bewegt werden soll, eine ggf. erweiterte reflektierende Oberfläche aufweisen.

Bei der in Fig. 4a-c gezeigten Fokussiereinrichtung 15 sind der Ellipsoid-Spiegel 17 und der Paraboloid-Spiegel 16 ebenfalls auf einem gemeinsamen, in Fig. 4c dargestellten Spiegel-Träger 20 angebracht. Der gemeinsame Träger 20 kann mit Hilfe eines durch einen Doppelpfeil angedeuteten Linearantriebs 21 der Bewegungseinrichtung 19 in Richtung des einfallenden Laserstrahls 3 bzw. in Richtung der Symmetrieachse 18 des Paraboloid-Spiegels 16 verschoben werden, wie dies in Fig. 4a gezeigt ist. Der Ellipsoid-Spiegel 17 ist mittels eines rotatorischen Aktors 23 der Bewegungseinrichtung 19 zusätzlich um seine erste Fokusposition P1 drehbar, wie dies in Fig. 4b und in Fig. 4c dargestellt ist.

Der Ellipsoid-Spiegel 17 ist für die Realisierung der Drehbewegung über den rotatorischen Aktor 23 an dem T räger 20 befestigt. Wie in Fig. 4b und in Fig. 4c zu erkennen ist, wird hierbei die (lange) Symmetrieachse 24 des Ellipsoid-Spiegels 17 um die erste Fokusposition P1 gedreht, wodurch sich die zweite Fokusposition P2 des Ellipsoid-Spiegels 17 entlang einer Kugelschale um die erste Fokusposition P1 dreht, wobei der Radius R der Drehbewegung dem Abstand zwischen der ersten Fokusposition P1 und der zweiten Fokusposition P2 des Ellipsoid-Spiegels 17 entspricht. Bei der Drehung des Ellipsoid-Spiegels 17 um die erste Fokusposition P1 bleibt die perfekte, aberrationsfreie Abbildung erhalten.

Bei der in Fig. 4a-c gezeigten Fokussiereinrichtung 15 werden beide Spiegel 16, 17 mittels des Linearantriebs 21 der Bewegungseinrichtung 19 nur parallel zum einfallenden Laserstrahl 3 verschoben. Daher trifft der Laserstrahl 3 stets an derselben Stelle auf den Paraboloid-Spiegel 16 auf, so dass dieser in der Regel kleiner dimensioniert werden kann als dies bei der in Fig. 3a-c gezeigten

Fokussiereinrichtung 15 der Fall ist.

Bei der in Fig. 5a, b und in Fig. 6a-c gezeigten Fokussiereinrichtung 15 ist der Paraboloid-Spiegel 16 ortsfest angeordnet und die Bewegungseinrichtung 19 weist einen 6-Achs-Aktuator 25, beispielsweise in Form eines Hexapods oder einer Stewart-Plattform auf, mittels dessen der Ellipsoid-Spiegel 17 in drei Raumrichtungen verschoben und zusätzlich im Raum gedreht werden kann. Die Drehung des

Ellipsoid-Spiegels 17 erfolgt hierbei wie bei der in Fig. 4a-c dargestellten

Fokussiereinrichtung 15 um dessen erste Fokusposition P1. Die

Bewegungseinrichtung 19 weist zusätzlich zu dem 6-Achs-Aktuator 25 eine

Steuerungseinrichtung beispielsweise in Form eines Mikroprozessors auf, um den 6- Achs-Aktuator 25 anzusteuern, den Ellipsoid-Spiegel 17 entlang einer

Verschieberichtung 26 zu verschieben, die einer Strahlrichtung des an dem Paraboloid-Spiegels 16 reflektierten Laserstrahls 3 in einer in Fig. 5a gezeigten Grundstellung entspricht, in welcher die Fokusposition P des Paraboloid-Spiegels 16 mit der ersten Fokusposition P1 des Ellipsoid-Spiegels 17 übereinstimmt. Die

Verschieberichtung 26 entspricht auch der Richtung des aufgeweiteten, reflektierten Laserstrahls 3 zwischen der ortsfesten Fokusposition P des Paraboloid-Spiegels 16 und einem Umkehrpunkt U, an dem der Laserstrahl 3 von dem Ellipsoid-Spiegel 17 in Richtung auf die zweite Fokusposition P2 fokussiert wird.

Anhand von Fig. 6a-c wird erläutert, wie die Fokusposition P2 der

Fokussiereinrichtung 15 mittels der in Fig. 5a, b gezeigten Bewegungseinrichtung 19 mit dem 6-Achsen-Aktuator 25 entlang der (willkürlich gewählten) Z-Richtung verschoben werden kann. Bei dem in Fig. 6a-c gezeigten Beispiel wird zunächst der Ellipsoid-Spiegel 17 um seine erste Fokusposition P1 gedreht, wie dies in Fig. 6a zu erkennen ist. Nachfolgend wird der Ellipsoid-Spiegel 17 entlang der

Verschieberichtung 26 um eine vorgegebene Strecke verschoben, wodurch die zweite Fokusposition P2 um einen vom Verhältnis der Brennweiten des Ellipsoid- Spiegels 17 abhängigen Betrag verschoben wird, wie dies ebenfalls in Fig. 6b zu erkennen ist. Wie in Fig. 6c gezeigt ist, wird der Ellipsoid-Spiegel 17 nachfolgend erneut um seine (neue) erste Fokusposition P1 gedreht, bis die zweite Fokusposition P2 wieder auf der (willkürlich gewählten) Z-Richtung liegt. Auf diese Weise kann der Laserstrahl 3 entlang einer in einer beliebigen Richtung verlaufenden Linie innerhalb des Zielbereichs 5 versetzt werden.

Zusammenfassend kann durch die Bewegung des Ellipsoid-Spiegels 17 und/oder des Paraboloid-Spiegel 16 die Fokusposition P2 innerhalb des Zielbereichs 5 verändert werden, ohne dass zu diesem Zweck zusätzliche optische Elemente wie aktuierbare Umlenkspiegel oder dergleichen benötigt werden. Es versteht sich, dass alternativ zu dem weiter oben beschriebenen Fokussierspiegel in Form eines

Ellipsoid-Spiegels 17 auch ein Hyperboloid-Spiegel verwendet werden kann: Der Hyperboloid-Spiegel weist ebenfalls zwei Fokuspositionen auf und bildet einen von einer Fokusposition ausgehenden Laserstrahl aberrationsfrei auf die andere

Fokusposition ab. Die Drehung des Hyperboloid-Spiegels kann analog zum Ellipsoid- Spiegel um eine erste Fokusposition erfolgen, um die zweite Fokusposition des Hyperboloid-Spiegels innerhalb des Zielbereichs 5 zu verändern.