Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung zur kontrollierten Führung eines Laserstrahls. Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung einer Messeinrichtung.

In einer EUV-Lichtguelle wird ein Laserstrahl von einem Seedlaser erzeugt und von einem oder mehreren Verstärkern verstärkt. Der verstärkte Laserstrahl wird von einer Fokussiereinheit auf ein Target fokussiert, das EUV-Strahlung aussendet. Der Laserstrahl wird jedoch am Target reflektiert und durchläuft infolgedessen die Verstärkerkette zurück zum Seedlaser ein zweites Mal. Insbesondere wenn im laseraktiven Medium der Verstärker noch Besetzungsinversion vorliegt, kann es vorkommen, dass der reflektierte Laserstrahl auf seinem Weg durch die Verstärkerkette verstärkt wird und Optiken, die für einen Laserstrahl geringerer Leistung ausgelegt sind, zerstört werden. Zur Blockade des reflektierten rückwärtslaufenden Laserstrahls wird u.a. ein akustooptischer Modulator (AOM) eingesetzt, der so geschaltet wird, dass der reflektierte Strahl in eine Strahlfalle geführt wird, der vorwärtslaufende Laserstrahl jedoch durchgelassen wird. Idealerweise sollte der Laserstrahl auf seinem Weg vom Seedlaser zum Target als Gaußstrahl vorliegen. Allerdings verändert der akustooptische Modulator die Strahlform des Laserstrahls, sodass nach dem Durchlaufen des akustooptischen Modulators der Laserstrahl nicht mehr als Gaußstrahl vorliegt. Der Laserstrahl wird daher nach dem Durchlaufen des akustooptischen Modulators durch einen Raumfilter geführt, der Strahlanteile des Laserstrahls, die quer zu einer gewünschten Strahlrichtung des Laserstrahls verlaufen, herausfiltert. Nach dem Durchlaufen des Raumfilters ist der Laserstrahl wieder (näherungsweise) gaußförmig. Um Leistungsverluste zu vermeiden, sollte ein Hauptteil des Laserstrahls durch den Raumfilter hindurch geleitet werden. Dazu ist eine präzise Justage des Laserstrahls und insbesondere die Einstellung von dessen Richtung und Position vor dessen Durchlaufen durch den Raumfilter notwendig. Eine solche Justage kann bspw. durch das Verstellen eines Umlenkspiegels auch automatisiert erfolgen. Gleichzeitig ist aufgrund des Vorhandenseins einer Vielzahl an optischen Elementen, die für eine kontrollierte Vorwärtsleitung des Laserstrahls über einen größeren Strahlweg hinweg benötigt werden, nur wenig Bauraum vorhanden.

Stand der Technik

Die eingangs beschriebene EUV-Lichtquelle ist der Anmelderin bekannt, sie ist jedoch nicht notwendigerweise öffentlich bekannt geworden.

Aufgabe der Erfindung

Die präzise Justage eines Laserstrahls, insbesondere in der eingangs beschriebenen EUV-Lichtquelle, ist in der Praxis sehr aufwändig oder erfordert den Einsatz großer Messeinrichtungen. Dieses Problem betrifft allgemein optische Vorrichtungen zur Führung eines Laserstrahls, der einen akustooptischen Modulator und einen Raumfilter durchläuft.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine präzise Justage eines Laserstrahls zu ermöglichen, der einen akustooptischen Modulator und einen Raumfilter durchläuft. Beschreibung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und eine Verwendung einer Messeinrichtung gemäß Anspruch 14. Die abhängigen Ansprüche geben bevorzugte Weiterbildungen wieder.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird somit gelöst durch eine optische Vorrichtung zur Führung eines Laserstrahls, wobei die optische Vorrichtung zumindest einen akustooptischen Modulator und zumindest einen, dem akustooptischen Modulator nachgeordneten, Raumfilter aufweist. Die optische Vorrichtung weist weiterhin, insbesondere zwischen dem akustooptischen Modulator und dem Raumfilter, eine Messeinrichtung auf. Die Messeinrichtung weist zumindest ein erstes optisches Element und ein zweites optisches Element auf. Die beiden optischen Elemente sind dazu eingerichtet, gemeinsam eine Nahfeldebene und eine Fernfeldebene des Laserstrahls auf einem Ziel abzubilden. Hierzu ist zumindest eines der optischen Elemente dazu ausgebildet, den Strahlengang des Laserstrahls in einen Nahfeld- Strahlengang und einen Fernfeld-Strahlengang aufzuspalten, die beide zum Ziel hin weisen.

Um den Laserstrahl mit möglichst geringen Leistungsverlusten durch den Raumfilter zu führen, ist der Laserstrahl somit vor dem Durchlaufen des Raumfilters mit Hilfe der Messeinrichtung vermessbar und die Position des Raumfilters entsprechend anpassbar. Insbesondere können Position und Pointing (Richtung) des vorwärtslaufenden Laserstrahls in der Messeinrichtung bestimmt und diese Informationen bei der Justage der Vorrichtung eingesetzt werden.

Das erste optische Element kann Teil einer Gruppe erster optischer Elemente sein und/oder das zweite optische Element kann Teil einer Gruppe zweiter optischer Elemente sein. Durch den Einsatz mehrerer optischer Elemente können optische Aberrationen deutlich vermindert werden.

In weiter bevorzugter Ausgestaltung der Vorrichtung weist das erste optische Element eine positive Brechkraft auf. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das zweite optische Element eine negative Brechkraft aufweisen. Die Messeinrichtung kann dadurch besonders raumsparend ausgebildet werden.

Die Messeinrichtung kann konstruktiv besonders einfach ausgebildet werden, wenn das erste optische Element in Form einer Linse ausgebildet ist und/oder das zweite optische Element in Form einer Linse ausgebildet ist.

Der Nahfeldstrahlengang wird vorzugsweise durch direkte Transmission des Laserstrahls durch das zweite optische Element erzeugt. Der Fernfeldstrahlengang wird vorzugsweise durch zumindest zwei Reflexionen des Laserstrahls an Oberflächen des zweiten optischen Elements erzeugt.

Um das erste optische Element zumindest weitestgehend reflexionsfrei zu halten, kann das erste optische Element eine Antireflexbeschichtung, vorzugsweise an zwei sich gegenüberliegenden Oberflächen, aufweisen. Das zweite optische Element kann unbeschichtet oder teilreflektiv beschichtet sein.

Das zweite optische Element ist vorzugsweise zwischen dem Ziel und dem ersten optischen Element angeordnet.

Um das Justieren des Laserstrahls zu erleichtern, kann das Ziel in Form einer Kamera, insbesondere in Form eines Kamerasensors, ausgebildet sein.

Weiter bevorzugt weist die Vorrichtung einen Strahlteiler zum Auskoppeln eines, insbesondere geringen, Teils des Laserstrahls in die Messeinrichtung auf. Der Strahlteiler kann in Form eines halbdurchlässigen Spiegels ausgebildet sein.

Der Raumfilter ist konstruktiv besonders einfach realisierbar, wenn er in Form einer Lochblende ausgebildet ist.

Die Vorrichtung kann eine Strahlfalle aufweisen, in die der akustooptische Modulator reflektierte Laserstrahlen leiten kann. In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung einen Seedlaser und/oder zumindest einen Verstärker, insbesondere mehrere Verstärker auf. Bei einem der Verstärker kann es sich dabei um einen Vorverstärker handeln, der dem akustooptischen Modulator aus Sicht des vorwärtslaufenden Laserstrahls vorgeordnet ist. Eine solche Anordnung verhindert, dass der rückwärtslaufende Laserstrahl den Vorverstärker erreicht, so dass der rückwärtslaufende Laserstrahl im Vorverstärker nicht weiter verstärkt werden kann und auf den akustooptischen Modulator mit einer geringeren Leistung auftrifft.

Die Vorrichtung kann weiterhin zur Erzeugung von EUV-Strahlung ausgebildet sein. Sie kann dabei ein Target, insbesondere in Form eines Zinntröpfchens, aufweisen, das durch den Laserstrahl bestrahlbar ist. Die Vorrichtung kann eine Fokussiereinheit zur Fokussierung des Laserstrahls auf das Target aufweisen.

Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung einer Messeinrichtung in einer Vorrichtung zur Erzeugung von EUV-Strahlung. Die Vorrichtung weist dabei Folgendes auf:

A) einen Seedlaser und zumindest einen Verstärker zur Erzeugung eines Laserstrahls;

B) ein durch den Laserstrahl bestrahlbares Target zur Erzeugung von EUV- Strahlung;

C) einen dem Target vorgeordneten Raumfilter;

D) einen dem Verstärker nachgeordneten und dem Raumfilter vorgeordneten akustooptischen Modulator.

Die Messeinrichtung wird dabei zur Vermessung und Justage des Laserstrahls eingesetzt. Die Messeinrichtung weist zumindest ein erstes optisches Element und ein zweites optisches Element auf. Die beiden optischen Elemente sind dazu eingerichtet, gemeinsam eine Nahfeldebene und eine Fernfeldebene des Laserstrahls auf einem Ziel abzubilden. Hierzu ist zumindest eines der optischen Elemente dazu ausgebildet, den Strahlengang des Laserstrahls in einen Nahfeld-Strahlengang und einen Fernfeld-Strahlengang aufzuspalten, die beide zum Ziel hin weisen. Insbesondere werden Position und Pointing (Richtung) des vorwärtslaufenden Laserstrahls in der Messeinrichtung bestimmt und diese Informationen bei der Justage der Vorrichtung eingesetzt.

Alle zuvor zur Vorrichtung beschriebenen Merkmale können bei der Verwendung der Messeinrichtung eingesetzt werden.

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 schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen optischen Vorrichtung mit einer Messeinrichtung.

Fig. 2 zeigt eine vergrößerte und detailliertere, um 90° gedrehte, Ansicht der Messeinrichtung aus Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine optische Vorrichtung 10 zur Erzeugung von EUV-Strahlung 12 durch Bestrahlung eines Targets 14, hier in Form eines Zinntröpfchens, mit einem vorwärtslaufenden Laserstrahl 16. Der vorwärtslaufende Laserstrahl 16 wird in einer Laserguelle 18 in Form eines Seedlasers erzeugt und in zumindest einem Verstärker 20 verstärkt. Vorzugsweise sind mehrere Verstärker 20 vorgesehen.

Der vorwärtslaufende Laserstrahl 16 kann am Target 14 reflektiert werden und die Laserguelle 18 schädigen. Um einen solchen, durch Reflexion entstehenden rückwärtslaufenden Laserstrahl 22 in eine Strahlfalle 24 abzuleiten, ist ein akustoop- tischer Modulator 26 vorgesehen. Der vorwärtslaufende Laserstrahl 16 ist dabei gepulst. Der Ablenkwinkel des akustooptischen Modulators 26 ist bei entsprechender akustischer Anregung zeitabhängig, sodass ein Puls des vorwärtslaufenden Laserstrahls 16 zeitlich versetzt zu einem Puls des rückwärtslaufenden Laserstrahls 22 ist und der Puls des rückwärtslaufenden Laserstrahls 22 einen anderen Ablenkwinkel erfährt als der Puls des vorwärtslaufenden Laserstrahls 16.

Der akustooptische Modulator 26 ändert jedoch die Strahlform des vorwärtslaufenden Laserstrahls 16. Daher ist ein Raumfilter 28 vorgesehen, um den vorwärtslaufenden Laserstrahl 16 auf seinen, zumindest näherungsweise, gaußförmigen Teil zu begrenzen. Der Raumfilter 28 ist vorzugsweise in Form einer Lochblende ausgebildet.

Der oder die Verstärker 20 können bezüglich des vorwärtslaufenden Laserstrahls 16 dem akustooptischen Modulator 26 nachgeordnet oder vorgeordnet sein. Insbesondere kann ein Verstärker 20 dem akustooptischen Modulator 26 vorgeordnet sein, während weitere Verstärker sowohl dem akustooptischen Modulator 26 als auch dem Raumfilter 28 nachgeordnet sind.

Der vorwärtslaufende Laserstrahl 16 kann mithilfe einer Messeinrichtung 30 optimal auf den Raumfilter 28 justiert werden. Dabei kann ein Strahlteiler 32 vorgesehen sein, um einen kleinen Anteil des vorwärtslaufenden Laserstrahls 16 in die Messeinrichtung 30 zu leiten. Der Strahlteiler 32 ist zwischen dem akustooptischen Modulator 26 und dem Raumfilter 28 angeordnet.

Die Messeinrichtung 30 weist ein Ziel 34, hier in Form einer Kamera, ein erstes optisches Element 36 und ein zweites optisches Element 38 auf. Das zweite optische Element 38 ist zwischen dem ersten optischen Element 36 und dem Ziel 34 angeordnet.

Fig. 2 zeigt die Messeinrichtung 30 mit dem ersten optischen Element 36, dem zweiten optischen Element 38 und dem Ziel 34. Das erste optische Element 36 ist vorzugsweise in Form einer transparenten Linse mit positiver Brechkraft, das zweite optische Element 38 ist vorzugsweise in Form einer transparenten Linse mit negativer Brechkraft ausgebildet. Das erste optische Element 36 kann eine Antireflexbeschichtung 40 aufweisen, das zweite optische Element 38 weist vorzugsweise keine Antireflexbeschichtung oder eine teilreflektive Beschichtung auf. Das zweite optische Element 38 weist eine erste Oberfläche 42 und eine zweite Oberfläche 44 auf, wobei die erste Oberfläche 42 bezüglich des vorwärtslaufenden Laserstrahls 16 der zweiten Oberfläche 44 nachgeordnet ist. Das zweite optische Element 38 erzeugt einen Nahfeldstrahlengang 46 durch unmittelbare Transmission des vorwärtslaufenden Laserstrahls 16. Weiterhin erzeugt das optische Element 38 einen Fernfeldstrahlengang 48 durch Reflexionen an der ersten Oberfläche 42 und der zweiten Oberfläche 44.

Die Messeinrichtung 30 weist eine optische Achse 50 auf. Die optische Achse 50 kann zentrisch durch das erste optische Element 36 verlaufen. Der vorwärtslaufende Laserstrahl 16 kann versetzt zur optischen Achse 50 durch die Messeinrichtung 30 geleitet werden. Alternativ oder zusätzlich dazu ist das zweite optische Element 38 vorzugsweise versetzt oder gekippt zur optischen Achse 50 angeordnet.

Die Messeinrichtung 30 schafft eine präzise, aber dennoch konstruktiv einfache und raumsparende Möglichkeit zur Justage des vorwärtslaufenden Laserstrahls 16, insbesondere im Hinblick auf den Raumfilter 28 und/oder den akustooptischen Modulator 26. Insbesondere werden durch die teilreflektierenden Oberflächen mehrere Bilder erzeugt, die durch die unterschiedlichen optischen Pfade verschiedenen Abbildungsebenen entsprechen. Somit kann nicht nur die Strahllage am Strahlteiler 32, sondern auch der Winkel des vorwärtslaufenden Laserstrahls 16 (und damit die Strahllage an anderen Positionen) bestimmt werden.

Unter Vornahme einer Zusammenschau beider Figuren der Zeichnung betrifft die Erfindung zusammenfassend eine optische Vorrichtung 10, insbesondere zur Erzeugung von EUV-Strahlung 12 mit einer Messeinrichtung 30. Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung einer Messeinrichtung 30 in einer optischen Vorrichtung 10 zur Erzeugung von EUV-Strahlung 12. Die Messeinrichtung 30 weist zumindest zwei optische Elemente 36, 38 auf, die einen Nahfeldstrahlengang 46 von einem Fernfeldstrahlengang 48 separieren und sowohl eine Nahfeldebene als auch eine Fernfeldebene auf einem Ziel 34 abbilden. Der Fernfeldstrahlengang 48 wird dabei vorzugsweise reflexionsfrei, der Nahfeldstrahlengang vorzugsweise durch Mehrfachreflexion, insbesondere in nur einem der optischen Elemente 36, 38, erzeugt.

Bezuqszeichenliste

10 optische Vorrichtung

12 EUV-Strahlung

14 Target

16 vorwärtslaufender Laserstrahl

18 Laserquelle

20 Verstärker

22 rückwärtslaufender Laserstrahl

24 Strahlfalle

26 akustooptischer Modulator

28 Raumfilter

30 Messeinrichtung

32 Strahlteiler

34 Ziel

36 erstes optisches Element

38 zweites optisches Element

40 Antireflexbeschichtung

42 erste Oberfläche des zweiten optischen Elements 38

44 zweite Oberfläche des zweiten optischen Elements 38

46 Nahfeldstrahlengang des vorwärtslaufenden Laserstrahls 16

48 Fernfeldstrahlengang des vorwärtslaufenden Laserstrahls 16

50 optische Achse der Messeinrichtung 30