Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer Laseranlage. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Lasersystem mit einer überwachbaren Laseranlage.

Es ist bekannt, Lasergas in einer Laseranlage mit einem Gebläse zu bewegen bzw. umzuwälzen. Das Lasergas befindet sich dabei typischerweise mit Unterdrück gegenüber dem Umgebungsdruck in einem Laserresonator der Laseranlage. Die optische Leistung und/oder die optische Güte der Laseranlage hängen u.a. vom Druck und/oder der Zusammensetzung des Lasergases ab. Ein Leck in einem Bereich der Laseranlage, der mit dem Lasergas in Verbindung steht, kann daher schleichend zu einer Abnahme der Leistungsfähigkeit der Laseranlage führen.

Aufgabe der Erfindung

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur einfachen Überwachung einer Laseranlage bereitzustellen, die im Betrieb der Laseranlage vorgenommen werden kann. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, ein Lasersystem bereit zu stellen, das auf einfache Art und Weise online, d.h. ohne Unterbrechung des Betriebs, überwachbar ist.

Beschreibung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und ein Lasersystem gemäß Patentanspruch 10. Die abhängigen Patentansprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird somit gelöst durch ein Verfahren zur Überwachung einer Laseranlage eines Lasersystems. Das Verfahren weist zumindest folgende Verfahrensschritte auf:

A) Bewegen von Lasergas in der Laseranlage mit einem Gebläse der Laseranlage;

B) Messen eines Gebläseparameterwerts, der mit der Leistungsaufnahme des Gebläses korreliert;

C) Vergleichen des Gebläseparameterwerts mit einem Referenzwert des Gebläseparameters (Gebläseparameterreferenzwert), wobei der Referenzwert zuvor in einem Referenzbetrieb der Laseranlage gemessen wurde;

D) Ausgeben einer Warnmeldung bei Abweichung des Gebläseparameterwerts vom Referenzwert um mehr als einen vorgegebenen Toleranzwert.

Durch die erfindungsgemäße Überwachung der vom Gebläse aufgenommenen („gezogenen") Leistung können Lecks an der Laseranlage, die zum Vermischen von Lasergas mit Umgebungsluft führen, auf prozesstechnisch besonders einfache Art und Weise frühzeitig entdeckt werden.

Als Gebläseparameterwert können die vom Gebläse aufgenommene Leistung, die Temperatur des Gebläses, die Lautstärke des vom Gebläse abgegebenen Schalls und/oder andere mit der Leistungsaufnahme des Gebläses in Verbindung stehende Größen herangezogen werden.

Vorzugsweise wird als Gebläseparameterwert der vom Gebläse aufgenommene (durch das Gebläse fließende) Strom herangezogen. Das erfindungsgemäße Ver- fahren kann dadurch mit einer konstruktiv besonders einfach gehaltenen Sensorik bzw. Überwachung der Laseranlage durchgeführt werden.

Besonders bevorzugt wird als Gebläseparameterwert der vom Gebläse aufgenommene (durch das Gebläse fließende) Scheinstrom, d.h. der Gesamtstrom, der sich aus Wirkstrom und Blindstrom zusammensetzt, herangezogen.

Eine unmittelbare Leckdetektion wird ermöglicht, wenn das Verfahren kontinuierlich, d.h. im Dauerbetrieb, unter ständiger Wiederholung der Verfahrensschritte A) bis D), durchgeführt wird.

Die erfindungsgemäßen Vorteile kommen besonders gut zum Tragen, wenn eine Laseranlage in Form eines Laserverstärkers eingesetzt wird.

Weiter bevorzugt wird eine Laseranlage in Form eines COz-Lasers eingesetzt.

Das Lasergas kann eine Gasmischung mit CO2, N2 und He aufweisen, wobei CO2, N2 und He in größerem Anteil vorhanden sind als in Umgebungsluft. Vorzugsweise weist das Lasergas überwiegend CO2, N2 und He auf. Das Lasergas kann zusätzlich zu CO2, N2 und He auch O2, CO und optional Additive, wie bspw. H2, D2 oder Xe aufweisen.

Im Referenz bet rieb liegt das Lasergas bevorzugt mit Unterdrück, insbesondere mit einem Druck zwischen 50 hPa und 500 hPa, vor.

In besonders bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens wird das Lasersystem zur Erzeugung von EUV-Strahlung betrieben. Das Lasersystem kann hierzu die Laseranlage und zumindest eine weitere Laseranlage des Lasersystems aufweisen. Dabei kann eine Laseranlage als Laserverstärker und die weitere Laseranlage als Laserquelle ausgebildet sein. Ein die Laseranlage verlassender Laserstrahl kann zur Bestrahlung eines Targets, insbesondere in Form eines Zinntröpfchens, eingesetzt werden, um EUV-Strahlung zu erzeugen. Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Lasersystem mit einer Laseranlage, wobei die Laseranlage Folgendes aufweist: a) Ein Gebläse zum Bewegen bzw. Umwälzen von Lasergas; b) einen Sensor zur Messung eines Gebläseparameterwerts, der mit der Leistungsaufnahme des Gebläses korreliert; c) eine Steuerung zum Abgleich des Gebläseparameterwerts mit einem Refe- renzwert des Gebläseparameters, der im Referenzbetrieb der Laseranlage gemessen wurde. d) eine mit der Steuerung verbundene Ausgabe zum Ausgeben einer Warnmeldung, wenn der Gebläseparameterwert um mehr als einen vorgegebenen Toleranzwert vom Referenzwert abweicht.

Das Lasersystem ist vorzugsweise zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens ausgebildet.

Der Sensor kann in Form eines Amperemeters zur Messung des vom Gebläse aufgenommen (durch das Gebläse fließenden) Stroms ausgebildet sein.

Vorzugsweise wird der vom Gebläse aufgenommene (durch das Gebläse fließenden) Scheinstroms mittels eines mit dem Gebläse in Verbindung stehenden Frequenzumrichter ermittelt.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung des Lasersystems ist das Lasersystem, insbesondere die Laseranlage zusammen mit zumindest einer weiteren Laseranlage des Lasersystems, zur Erzeugung von EUV-Strahlung eingerichtet.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln 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. Detaillierte Beschreibung der Erfindung und Zeichnung

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Laseranlage mit einem gefalteten Laserresonator in einer Schnittdarstellung.

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Darstellung der Laseranlage von Fig. 1.

Fig. 3 zeigt den Zusammenhang zwischen Leckrate und von einem Gebläse einer Laseranlage aufgenommenen Scheinstrom.

Fig. 4 zeigt schematisch ein Lasersystem mit mehreren Laseranlagen zur Erzeugung von EUV-Strahlung.

Die in Fig. 1 und in Fig. 2 gezeigte Laseranlage 1, hier in Form eines CO2- Gaslasers, weist einen guadratisch gefalteten Laserresonator 2 mit vier sich aneinander anschließenden Laserentladungsrohren 3 auf, die über Eckgehäuse 4, 5 miteinander verbunden sind. Ein in Richtung der Achsen der Laserentladungsrohre 3 verlaufender Laserstrahl 6 ist strichpunktiert dargestellt. Umlenkspiegel 7 in den Eckgehäusen 4 dienen der Umlenkung des Laserstrahls 6 um jeweils 90°. In einem der Eckgehäuse 5 sind ein Rückspiegel 8 und ein teiltransmissiver Auskoppelspiegel 9 angeordnet. Der Rückspiegel 8 ist hochreflektierend ausgebildet und reflektiert den Laserstrahl 6 um 180°, so dass die Laserentladungsrohre 3 in entgegengesetzter Richtung erneut durchlaufen werden.

Ein Teil des Laserstrahls 6 wird an dem teiltransmissiven Auskoppelspiegel 9 aus dem Laserresonator 2 ausgekoppelt, der andere Teil verbleibt im Laserresonator 2 und durchläuft die Laserentladungsrohre 3 erneut. Der über den Auskoppelspiegel 9 aus dem Laserresonator 2 ausgekoppelte Laserstrahl ist in Fig. 1 mit 10 bezeichnet.

Im Zentrum des gefalteten Laserresonators 2 ist als Strömungsquelle für Lasergas 11 ein Gebläse 12, hier in Form eines Radialgebläses, angeordnet, das über Zufuhrgehäuse 13 für Lasergas 11 mit den Eckgehäusen 4, 5 in Verbindung steht. Mittig zwischen den Eckgehäusen 4, 5 sind weitere Gehäuse 14 des Laserresonators 2 angeordnet, welche mit Absauggehäusen 15 in Verbindung stehen, die der Absaugung des Lasergases 11 aus dem Laserresonator 2 und der Rückführung zum Gebläse 12 dienen. Die Strömungsrichtung des Lasergases 11 im Innern der Laserentladungsrohre 3 sowie in den Zufuhr- und Absauggehäusen 13, 15 ist in Fig. 1 durch Pfeile veranschaulicht. Die Anregung des Lasergases erfolgt über Elektroden 16, die benachbart zu den Laserentladungsrohren 3 angeordnet und mit einem (nicht gezeigten) HF-Generator verbunden sind. Als HF- Generator kann beispielsweise ein Röhrengenerator mit einer Anregungsfrequenz von 13,56 MHz oder 27,12 MHz verwendet werden.

Anders als hier dargestellt, kann die Laseranlage 1 zur Leistungssteigerung auch zwei Ebenen von Laserentladungsrohren 3 aufweisen, die über die Eckgehäuse 4, 5 und die weiteren Gehäuse 14 miteinander verbunden sind. Der Laserstrahl 6 wird dann beispielsweise über Periskope zwischen den Ebenen umgeleitet.

Abweichend von der Darstellung in Fig. 1 und Fig. 2 kann es sich bei der Laseranlage 1 auch um einen CO2- Laserverstärker handeln. In diesem Fall sind der Rückspiegel 8 und der teiltransmissive Auskoppelspiegel 9 durch Fenster ersetzt. Ein zu verstärkender Laserstrahl 6, beispielsweise in Form eines Seed- Laserstrahls, durchläuft die Laseranlage 1 dann nur einmal.

Das Lasergas 11 weist gegenüber der Umgebung einen Unterdrück auf. Im Falle eines Lecks, beispielsweise im Laserresonator 2, kann Umgebungsluft einströmen. Hierdurch kann sich die Zusammensetzung des Lasergases 11 ändern. Dies führt regelmäßig zu einer Verschlechterung der Leistungsfähigkeit der Laseranlage 1 und ist daher unerwünscht. Erfindungsgemäß werden ein Verfahren und ein Lasersystem vorgeschlagen, die eine schnelle Erkennung eines Lecks ermöglichen, sodass eine Lecksuche eingeleitet werden kann.

Fig. 3 zeigt auf der Abszisse die Leckrate LR der Laseranlage 1 und auf der Ordinate den mit zunehmender Leckrate LR ansteigenden Gebläseparameterwert G, hier den vom Gebläse 12 aufgenommenen Strom I. Bei dem Strom I handelt es sich dabei um den vom Gebläse 12 aufgenommenen Scheinstrom. Genauer gesagt ist in Fig. 3 der Quotient aus dem Gebläseparameterwert G und dem Referenzwert GREF, also dem Gebläseparameterwert des Gebläses 12 (hier des Scheinstroms IREF) bei leckfreier Laseranlage 1, aufgetragen. Aus Fig. 3 ist er- sichtlich, dass der relativ zum leckfreien Zustand der Laseranlage 1 vom Gebläse 12 aufgenommene Gebläseparameterwert G, hier in Form des Scheinstroms I, mit der Leckrate LR. der Laseranlage 1 korreliert ist.

Erfindungsgemäß wurde festgestellt, dass das Vorliegen eines Lecks aus mit der Leistungsaufnahme korrelierten Gebläseparameterwerten G erkannt werden kann. Insbesondere kann das Vorliegen eines Lecks aus der Messung des vom Gebläse 12 aufgenommen Stroms I erkannt werden.

Fig. 4 zeigt ein Lasersystem 17 mit einer Laseranlage la und einer weiteren Laseranlage 1. Die Laseranlage la ist dabei in Form einer Laserquelle und die weitere Laseranlage 1 in Form eines Laserverstärkers ausgebildet. Ein Laserstrahl 10 dient der Erzeugung von EUV-Strahlung 18, hier durch Bestrahlung eines Zinntröpfchens 19.

Die Laseranlage 1, mit einem Gebläse 12, weist einen Sensor 20 zur Messung eines Gebläseparameterwerts G (siehe Fig. 3) auf. Der Sensor 20 ist vorzugsweise in Form eines Amperemeters zur Messung der Stromaufnahme des Gebläses 12 ausgebildet. Der Sensor 20 ist mit einer Steuerung 21 verbunden, die den Gebläseparameterwert G überwacht, d.h. überprüft, ob der vom Sensor 20 gemessene Gebläseparameterwert 20 um mehr als einen vorgegebenen Toleranzwert von einem Referenzwert GREF abweicht. Bei einer Abweichung des Gebläseparameterwerts G vom Referenzwert GREF um mehr als einen Toleranzwert, gibt eine Ausgabe 22 eine Warnmeldung 23 aus. Hierdurch kann im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens 24 sehr schnell auf ein Leck aufmerksam gemacht werden.

Unter Vornahme einer Zusammenschau aller Figuren der Zeichnung betrifft die Erfindung zusammenfassend ein Verfahren 24 zur Überwachung eines Lasersystems 17 sowie ein überwachbares Lasersystem 17. Das Lasersystem 17 weist eine Laseranlage 1, la mit einem Gebläse 12 zur Bewegung von Lasergas 11 auf. Auf die Leistung des Gebläses 12 ist aus einem Gebläseparameterwert G schließbar. Erfindungsgemäß wird der Gebläseparameterwert G mit einem Referenzwert GREF des Gebläseparameters verglichen. Überschreitet die Abweichung des Gebläseparameterwerts G vom Referenzwert G EF einen vorgegebenen Toleranzwert, wird eine Warnmeldung 23 ausgegeben. Hierdurch kann ein Leck erkannt werden, ohne dass die Laseranlage 1, la außer Betrieb genommen werden muss. Wird ein Leck erkannt, so kann die Laseranlage 1, la im Rahmen planmäßiger Wartungsarbeiten repariert werden, so dass ungeplante Außerbetriebnahmen vermieden werden.

1, la Laseranlage

2 Laserresonator

3 Laserentladungsrohr

4 Eckgehäuse

5 Eckgehäuse

6 Laserstrahl

7 Umlenkspiegel

8 Rückspiegel

9 Auskoppelspiegel

10 ausgekoppelter Laserstrahl

11 Lasergas

12 Gebläse

13 Zufuhrgehäuse

14 Gehäuse

15 Absauggehäuse

16 Elektrode

17 Lasersystem

18 EUV-Strahlung

19 Zinntröpfchen

20 Sensor

21 Steuerung

22 Ausgabe

23 Warnmeldung

24 Verfahren

G mit der Leistung des Gebläses 12 korrelierter Gebläseparameterwert

GREF Gebläseparameterwert G bei leckfreier Laseranlage 1

I vom Gebläse 12 aufgenommener tatsächlicher Strom

I REF vom Gebläse 12 aufgenommener Strom I bei leckfreier Laseranlage 1

LR Leckrate der Laseranlage 1