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Die Erfindung betrifft eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Ausbreitungsrichtung eines optischen Strahls. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung mit einer solchen Erfassungseinrichtung.
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Eine derzeit eingesetzte LPP-Lichtquelle (Laser Produced Plasma) für die EUV-Lithographie (extrem ultraviolette Strahlung) weist in der Regel einen Hochleistungslaser auf, dessen Strahlung auf ein Target fokussiert wird. Dadurch wird ein Plasma erzeugt, welches Strahlung mit einer Wellenlänge von 13,5 nm emittieren kann. Das Target kann in Form eines kleinen Zinntröpfchens vorliegen.
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Um das Plasma effizient zu zünden, ist es erforderlich, eine möglichst hohe Laserintensität am Ort des Targets bereitzustellen. Hierzu muss das Target (Durchmesser zum Beispiel 30 µm) mit einer Genauigkeit von einigen µm bis einigen zehn µm getroffen werden.
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Zum Erreichen derartiger Anforderungen kommt ein Kontrollsystem zum Einsatz, um die Position und Qualität des Laserstrahls ständig nachzuregeln. Ein Bestandteil dieses Systems ist eine Messeinrichtung, welcher ein Teilstrahl des Laserstrahls zugeführt wird. Die Messeinrichtung ist u.a. zum Erfassen einer Ausbreitungsrichtung bzw. eines Winkels des Strahls ausgebildet.
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Die Messeinrichtung kann prinzipiell eine Fokussierlinse und einen im Fokus angeordneten Quadrantendetektor aufweisen, auf welchen der Messstrahl fokussiert wird. Durch Messen des Orts des Laserspots auf dem Quadrantendetektor kann auf die Ausbreitungsrichtung, und damit auf die Strahlposition am Ort des Targets zurückgeschlossen werden. Mit diesem Messaufbau ist eine schnelle (>kHz) Messung möglich, wodurch sich hochfrequente (>100 Hz) Störungen im Quellbetrieb herausregeln lassen. Auch hat eine Lateralverschiebung des Strahls keinen Einfluss auf die Winkelmessung. Nachteilig sind ein kleiner Messbereich, je nach Spotgröße auf dem Quadrantendetektor, und eine stark unterschiedliche Spotgröße, wenn der der Messeinrichtung zugeführte Messstrahl nicht kollimiert, sondern divergent oder konvergent verläuft.
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Um solche Probleme zu umgehen, wird derzeit eine Aperturblende zum Abblenden der Fokussierlinse eingesetzt. Durch Beugung des Strahls können die Spotgröße auf dem Quadrantendetektor und damit der zur Verfügung stehende Messbereich vergrößert werden. Auch kann erzielt werden, dass sich die Spotgröße bei einer Änderung der Strahldivergenz nur geringfügig ändert. Ein Nachteil des Abblendens ist jedoch, dass nur noch ein kleiner Teil (<10%) der Strahlintensität für die Messung genutzt wird. Hinzu kommt eine hohe Sensitivität auf lokale Wellenfrontstörungen, wodurch es zu Messverfälschungen kommen kann. Denn durch das Abblenden ist die Messung nicht mehr abhängig von der Gesamtneigung der Wellenfront des Messstrahls, sondern stattdessen von der Neigung der lokalen Wellenfront am Ort der Apertur, was zu einer entsprechenden Strahlposition auf dem Quadrantendetektor führen kann. In ähnlicher Weise kann es bei nicht-kollimiertem Strahl und einer Lateralverschiebung zu einem Übersprechen auf die Winkelmessung kommen. Hierbei kommt es zu einer Veränderung der Neigung der lokalen Wellenfront am Ort der Apertur, und damit zu einer Veränderung der Strahlposition auf dem Quadrantendetektor.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Ausbreitungsrichtung eines optischen Strahls und eine Vorrichtung mit einer solchen Erfassungseinrichtung anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Ausbreitungsrichtung eines optischen Strahls vorgeschlagen. Die Erfassungseinrichtung weist einen Detektor auf, welcher mit dem optischen Strahl bestrahlbar ist. Eine weitere Komponente ist eine dem Detektor vorgeschaltete fokussierende optische Einrichtung zum Fokussieren des optischen Strahls. Die Erfassungseinrichtung weist ferner eine dem Detektor vorgeschaltete diffraktive optische Struktur zur Formung des optischen Strahls auf, so dass der auf den Detektor auftreffende optische Strahl eine Intensitätsverteilung mit einem Intensitätsmaximum aufweist, welches eine einen Bereich umschließende Form aufweist.
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Bei der Erfassungseinrichtung kommt keine Aperturblende, sondern stattdessen eine diffraktive optische Struktur zur Strahlformung zum Einsatz. Die diffraktive optische Struktur ist dazu ausgebildet, den optischen Strahl derart zu formen, dass auf dem Detektor eine örtliche Intensitätsverteilung mit einem Intensitätsmaximum bereitgestellt wird, welches eine einen Bereich umschließende bzw. umlaufende Geometrie besitzt. Hierbei kann das Intensitätsmaximum zum Beispiel eine geschlossene durchgehende Kontur aufweisen.
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Unter den hier verwendeten Begriff diffraktive optische Struktur fällt eine Struktur, welche eine Beugung bewirken kann. Die Struktur kann transparent sein, und kann auf einem Element angeordnet sein, welches durchlässig ist für den optischen Strahl. Die Strahlformung basiert darauf, dass aufgrund der Struktur eine ortsabhängige Veränderung der optischen Weglänge des optischen Strahls hervorgerufen wird. Hieraus resultiert eine ortsabhängige Phasenverschiebung, wodurch beugungsbedingt eine veränderte Intensitätsverteilung erzeugt wird. Die diffraktive optische Struktur ist dahingehend ausgebildet, dass die hierdurch bereitgestellte Intensitätsverteilung ein umlaufendes Intensitätsmaximum aufweist.
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Mit Hilfe des Detektors kann die Position der durch Strahlformung erzeugten örtlichen Intensitätsverteilung und damit des umlaufenden Intensitätsmaximums auf dem Detektor erfasst werden. Die Lage der Intensitätsverteilung bzw. des Intensitätsmaximums auf dem Detektor sind abhängig von der Ausbreitungsrichtung des der Erfassungseinrichtung zugeführten optischen Strahls. Basierend auf der erfassten Position ist es daher möglich, auf die Ausbreitungsrichtung des optischen Strahls zurückzuschließen. Eine Änderung der Ausbreitungsrichtung führt zu einer Änderung der Lage des Intensitätsmaximums auf dem Detektor, so dass eine solche Änderung erfassbar ist.
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Die Ausbreitungsrichtung des optischen Strahls kann bezogen sein auf eine Referenz-Ausbreitungsrichtung. Diese kann zum Beispiel durch eine optische Achse der Erfassungseinrichtung vorgegeben sein.
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Die Erfassungseinrichtung bietet die Möglichkeit, ein schnelles Erfassen der Ausbreitungsrichtung des optischen Strahls durchzuführen. Das Erfassen kann zum Beispiel mit einer Frequenz im kHz-Bereich oder in einem höheren Frequenzbereich erfolgen.
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Die Verwendung der diffraktiven optischen Struktur zur Strahlformung bietet mehrere Vorteile gegenüber dem bisherigen Einsatz einer Aperturblende. Die diffraktive optische Struktur macht es möglich, auf dem Detektor einen vergrößerten Bestrahlungsbereich zur Verfügung zu stellen. Die diffraktive optische Struktur bewirkt im Unterschied zur Aperturblende kein Abblenden eines Teils des optischen Strahls. Daher kann die Intensität des gesamten optischen Strahls zum Erfassen der Ausbreitungsrichtung genutzt werden.
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In gleicher Weise kann die gesamte Wellenfront des optischen Strahls für die Erfassung genutzt werden. Hierdurch ist es möglich, den Einfluss von lokalen Wellenfrontstörungen zu vermeiden oder wenigstens zu verringern. Auch das bei Einsatz einer Aperturblende auftretende Übersprechen auf das Erfassen der Ausbreitungsrichtung bei nicht kollimiertem Strahl und einer Lateralverschiebung des optischen Strahls lässt sich durch die Verwendung der diffraktiven optischen Struktur vermeiden oder wenigstens verringern.
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Eine Lateralverschiebung des optischen Strahls ist eine Verschiebung bzw. Versetzung des Strahls, bei welcher sich die Ausbreitungsrichtung des Strahls nicht ändert. Hierbei kann es sich um eine Verschiebung parallel zur optischen Achse der Erfassungseinrichtung handeln.
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Ein weiterer Vorteil der Verwendung der diffraktiven optischen Struktur besteht darin, dass sich der Bestrahlungsbereich auf dem Detektor, und damit der Messbereich und die Messgenauigkeit der Erfassungseinrichtung, unabhängig von anderen Parametern, zum Beispiel dem Fokus der fokussierenden optischen Einrichtung, einstellen lassen. Über eine entsprechende Ausgestaltung der diffraktiven optischen Struktur kann eine vorgegebene geometrische Ausdehnung der Intensitätsverteilung mit dem umlaufenden Intensitätsmaximum auf dem Detektor festgelegt werden.
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Im Folgenden werden weitere Ausführungsformen und Details der Erfassungseinrichtung näher beschrieben.
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Das auf dem Detektor bereitgestellte Intensitätsmaximum kann eine von den Eigenschaften des optischen Strahls und/oder der diffraktiven optischen Struktur abhängige Intensitätsbreite, also eine über die umlaufende Kontur des Intensitätsmaximums vorliegende örtliche Breite bzw. Dicke, aufweisen.
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Es ist möglich, dass die Intensität ausgehend von dem Intensitätsmaximum nach innen abnimmt und in dem von dem Intensitätsmaximum umschlossenen Bereich auf Null oder einen gegenüber dem Intensitätsmaximum wesentlich geringeren und dadurch vernachlässigbaren Wert abfällt. Auch nach außen hin kann die Intensität ausgehend von dem Intensitätsmaximum abnehmen bzw. auf Null abfallen. Die Intensitätsverteilung kann lediglich dieses eine Maximum aufweisen. Des Weiteren kann das Maximum ringförmig sein.
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Es ist ferner möglich, dass es sich bei dem Intensitätsmaximum um ein Hauptmaximum (Maximum erster Ordnung) handelt. Hierbei kann die Intensitätsverteilung zusätzlich wenigstens einen das Hauptmaximum umschließenden weiteren Intensitätsbereich aufweisen, welcher im Folgenden als Nebenmaximum (Maximum zweiter Ordnung) bezeichnet wird. In diesem Bereich kann eine gegenüber dem Hauptmaximum wesentlich kleinere Intensität vorliegen, so dass der Einfluss eines solchen Nebenmaximums auf das Erfassen der Ausbreitungsrichtung vernachlässigt werden kann.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die diffraktive optische Struktur derart ausgebildet, dass die Lage bzw. Kontur des umlaufenden Intensitätsmaximums unabhängig oder nur in einem vorgegebenen geringen Ausmaß abhängig ist von einer Strahldivergenz des optischen Strahls. Hierdurch kann erzielt werden, dass sich bei einer Änderung der Strahldivergenz die Kontur bzw. geometrische Ausdehnung des umlaufenden Intensitätsmaximums nicht oder nur geringfügig ändert. Dies begünstigt ein zuverlässiges Erfassen der Ausbreitungsrichtung des optischen Strahls.
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Im Unterschied hierzu ist eine Änderung der Intensitätsbreite, also der über die umlaufende Kontur vorliegenden örtlichen Breite des Intensitätsmaximums, bei einer Änderung der Strahldivergenz möglich und tolerierbar. Denn die Änderung der Intensitätsbreite des Intensitätsmaximums auf dem Detektor hat keinen oder nur einen vernachlässigbaren Einfluss auf das Erfassen der Ausbreitungsrichtung.
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Ein zuverlässiges Erfassen der Ausbreitungsrichtung des optischen Strahls kann gemäß einer weiteren Ausführungsform dadurch erzielt werden, dass die geometrische Ausdehnung des Intensitätsmaximums auf dem Detektor wesentlich größer, zum Beispiel mehr als zehnmal größer ist als eine Bestrahlungs- bzw. Spotgröße, welche bei Weglassen der diffraktiven optischen Struktur entstehen würde.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die diffraktive optische Struktur mit Hilfe von Bereichen in Form von Vertiefungen bzw. Erhebungen verwirklicht. Derartige Strukturelemente können auf dem die diffraktive optische Struktur tragenden transparenten Element ausgebildet sein. Hierdurch kann die ortsabhängige Veränderung der optischen Weglänge, und damit die Strahlformung auf zuverlässige Weise und ohne Abblenden des optischen Strahls hervorgerufen werden.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die fokussierende optische Einrichtung die diffraktive optische Struktur auf. Dadurch ist eine einfache und kostengünstige Ausgestaltung der Erfassungseinrichtung möglich.
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Dieser Vorteil lässt sich zum Beispiel für den Fall erzielen, dass die diffraktive optische Struktur nicht nur dazu ausgebildet ist, die Strahlformung zum Bereitstellen der Intensitätsverteilung mit dem umlaufenden Intensitätsmaximum hervorzurufen, sondern auch eine Brechkraft aufweist. Auf diese Weise kann die diffraktive optische Struktur gleichzeitig ein Fokussieren des optischen Strahls bewirken.
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Hierbei kann die fokussierende optische Einrichtung zum Beispiel in Form eines plattenförmigen Substrats aus einem für den optischen Strahl durchlässigen Material verwirklicht sein. Eine erste Seite bzw. Hauptseite des Substrats kann mit der diffraktiven optischen Struktur, zum Beispiel in Form von Vertiefungen, versehen sein. Eine hierzu entgegen gesetzte zweite Hauptseite kann plan bzw. ebenflächig sein. In dieser Ausgestaltung kann die fokussierende optische Einrichtung als diffraktives optisches Element bezeichnet werden.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die fokussierende optische Einrichtung eine Fokussierlinse auf bzw. ist in Form einer Fokussierlinse verwirklicht. Die Fokussierlinse kann aus einem für den optischen Strahl durchlässigen Material ausgebildet sein.
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Auch in Bezug auf die Fokussierlinse ist eine einfache und kostengünstige Ausgestaltung dadurch möglich, dass die Fokussierlinse die strahlformende diffraktive optische Struktur aufweist. Hierbei kann die diffraktive optische Struktur zum Beispiel verwirklicht sein, indem auf einer Seite der Fokussierlinse Vertiefungen ausgebildet sind. Die diffraktive optische Struktur kann auf einer dem Detektor abgewandten Eintrittsseite, oder alternativ auf einer dem Detektor zugewandten Austrittsseite der Fokussierlinse vorgesehen sein. Die Fokussierlinse kann in dieser Ausgestaltung ebenfalls als fokussierendes diffraktives optisches Element bezeichnet werden.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die Erfassungseinrichtung ein von der fokussierenden optischen Einrichtung separates optisches Element auf, welches die diffraktive optische Struktur aufweist. Das separate optische Element, welches in dieser Ausgestaltung als diffraktives optisches Element bezeichnet werden kann, kann zum Beispiel der fokussierenden optischen Einrichtung vor- oder nachgeschaltet sein. Das separate optische Element kann aus einem für den optischen Strahl transparenten Material ausgebildet sein. Eine Seite bzw. Hauptseite des separaten optischen Elements kann mit der diffraktiven optischen Struktur, zum Beispiel in Form von Vertiefungen, versehen sein. Die strukturierte Seite des separaten optischen Elements kann zum Beispiel der fokussierenden optische Einrichtung zugewandt sein. Des Weiteren kann das separate optische Element zum Beispiel in Form einer Platte bzw. eines plattenförmigen Substrats verwirklicht sein.
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In einer weiteren Ausführungsform ist der Detektor als Quadrantendetektor ausgeführt. Der Quadrantendetektor kann mehrere, zum Beispiel vier flächige Teildetektoren aufweisen. Jeder Teildetektor kann dazu ausgebildet sein, in Abhängigkeit der auftreffenden Strahlungsintensität ein entsprechendes Messsignal zu erzeugen. Basierend auf den Messsignalen der Teildetektoren ist es daher möglich, auf die Lage der Intensitätsverteilung bzw. auf die Lage des umlaufenden Intensitätsmaximums auf dem Quadrantendetektor, und damit auf die Ausbreitungsrichtung des optischen Strahls, zurückzuschließen.
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Für den Quadrantendetektor können, in Abhängigkeit der Eigenschaften des optischen Strahls wie beispielsweise dessen Wellenlänge und/oder maximale Intensität, unterschiedliche Ausgestaltungen in Betracht kommen. Beispielsweise kann der Quadrantendetektor in Form einer Quadrantendiode verwirklicht sein. Eine weitere mögliche Ausgestaltung ist ein pyroelektrischer Quadrantendetektor. Hierbei kann es sich zum Beispiel um einen photoresistiven, photovoltaischen oder pyroelektromagnetischen Quadrantendetektor handeln.
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In einer weiteren Ausführungsform ist der Detektor im Fokus der fokussierenden optischen Einrichtung angeordnet. Auf diese Weise hat eine Lateralverschiebung des optischen Strahls keinen Einfluss auf die Lage des umlaufenden Intensitätsmaximums auf dem Detektor. Somit ist das Erfassen der Ausbreitungsrichtung des optischen Strahls in dieser Ausgestaltung der Erfassungseinrichtung insensitiv gegenüber einer Lateralverschiebung des optischen Strahls.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die diffraktive optische Struktur ausgebildet, den optischen Strahl derart zu formen, dass das umlaufende Intensitätsmaximum der Intensitätsverteilung des auf den Detektor auftreffenden optischen Strahls kreisförmig ist. Hierdurch ist ein genaues und robustes Erfassen der Ausbreitungsrichtung des optischen Strahls möglich. Das Intensitätsmaximum kann eine entsprechende umlaufende Intensitätsbreite aufweisen, so dass das Intensitätsmaximum eine Kreisringform besitzt.
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Ein genaues Erfassen kann ferner dadurch begünstigt werden, indem die diffraktive optische Struktur derart ausgebildet ist, dass sich bei einer Änderung der Strahldivergenz des optischen Strahls die Größe bzw. der Durchmesser des Intensitätsmaximums nicht oder nur geringfügig ändert. Eine Änderung der Kreisringbreite bzw. Ringdicke infolge einer Änderung der Strahldivergenz ist jedoch möglich bzw. tolerierbar.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die diffraktive optische Struktur in Form einen Phasengitters verwirklicht. Das Phasengitter ist eine einfache diffraktive optische Struktur, welche eine regelmäßige Geometrie aufweist. Eine solche Struktur lässt sich einfach verwirklichen. Das Phasengitter ist dazu ausgebildet, die Phase des optischen Strahls ortsabhängig zu verändern. In einer möglichen Ausgestaltung weist das Phasengitter zum Beispiel erste und zweite Gitterbereiche auf, wobei die Phase in den ersten Gitterbereichen gegenüber den zweiten Gitterbereichen zum Beispiel um eine halbe Wellenlänge verschoben wird.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die als Phasengitter verwirklichte diffraktive optische Struktur eine Struktur in Form von konzentrisch angeordneten Kreisringen auf. Hierdurch kann die oben beschriebene Intensitätsverteilung mit dem kreisbzw. kreisringförmigen Intensitätsmaximum bereitgestellt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform weist das Phasengitter eine Brechkraft auf. Auf diese Weise kann das Phasengitter zusätzlich zur Strahlformung ein Fokussieren des optischen Strahls bewirken.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die diffraktive optische Struktur als photonischer Kristall ausgeführt.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Erfassungseinrichtung dahingehend ausgebildet, dass der erfassbare optische Strahl ein Laserstrahl ist. Hierbei kann es sich um einen gepulsten Laserstrahl handeln. Auf diese Weise kann die Erfassungseinrichtung zum Beispiel in einer LPP-Lichtquelle (Laser Produced Plasma bzw. lasererzeugtes Plasma) eines EUV-Lithographiesystems (extrem ultraviolette Strahlung) zur Anwendung kommen.
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In Bezug auf die vorgenannte Anwendung kann der Laserstrahl eine Wellenlänge im Infrarotbereich, zum Beispiel von 10,6 µm oder von 1,06 µm, aufweisen. Der Detektor kann hierbei in Form eines pyroelektrischen Quadrantendetektors verwirklicht sein. Hinsichtlich Infrarotstrahlung kann als strahlungsdurchlässiges Material, welches für eine dem Detektor vorgeschaltete optische Komponente (fokussierende optische Einrichtung bzw. Fokussierlinse, weiteres optisches Element) vorgesehen sein kann, zum Beispiel Silizium oder Germanium in Betracht kommen.
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In Abhängigkeit der jeweiligen Anwendung kann die Erfassungseinrichtung auch zum Erfassen eines anderen optischen bzw. kohärenten Strahls ausgebildet sein.
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Für die Erfassungseinrichtung können weitere Ausführungsformen in Betracht kommen. Es ist zum Beispiel möglich, dass die fokussierende optische Einrichtung eine Fresnel-Linse aufweist. In einer weiteren Ausgestaltung weist die fokussierende optische Einrichtung eine Anordnung bzw. eine System aus mehreren Linsen auf. Hierbei kann die fokussierende optische Einrichtung in Form eines Objektivs verwirklicht sein. Des Weiteren kann die fokussierende optische Einrichtung einen Spiegel oder mehrere Spiegel, oder auch eine Anordnung umfassend (wenigstens) einen Spiegel und (wenigstens) eine Linse aufweisen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung vorgeschlagen. Die Vorrichtung weist eine Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines optischen Strahls, eine der Erzeugungseinrichtung nachgeschaltete Strahlführungseinrichtung zum Einstellen einer Ausbreitungsrichtung des optischen Strahls, eine der Strahlführungseinrichtung nachgeschaltete Strahlteilungseinrichtung zum Aufteilen des optischen Strahls und eine Erfassungseinrichtung auf. Die Erfassungseinrichtung weist den oben beschriebenen Aufbau bzw. einen Aufbau gemäß einer oder mehrerer der oben beschriebenen Ausführungsformen auf. Die Vorrichtung ist derart ausgebildet, dass ein Teil des mit der Strahlteilungseinrichtung aufgeteilten optischen Strahls der Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Ausbreitungsrichtung zuführbar ist. Die Vorrichtung weist des Weiteren eine Steuereinrichtung zum Steuern der Strahlführungseinrichtung auf. Die Steuereinrichtung ist ausgebildet, das Steuern der Strahlführungseinrichtung auf der Grundlage der mit der Erfassungseinrichtung erfassten Ausbreitungsrichtung durchzuführen.
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Die Ausbreitungsrichtung des der Erfassungseinrichtung zugeführten Teilstrahls ist verknüpft mit der Ausbreitungsrichtung des optischen Strahls vor dessen Aufteilung. Daher kann durch das Erfassen der Ausbreitungsrichtung des Teilstrahls auf die Ausbreitungsrichtung des ungeteilten optischen Strahls zurückgeschlossen werden. Je nach erfasster Ausbreitungsrichtung kann die Steuereinrichtung ein Steuern der Strahlführungseinrichtung veranlassen, um zum Beispiel eine vorgegebene Ausbreitungsrichtung des ungeteilten optischen Strahls einzustellen oder eine störungsbedingte Veränderung der Ausbreitungsrichtung zu korrigieren.
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Die Erfassungseinrichtung macht es möglich, die Ausbreitungsrichtung des Teilstrahls, und damit des ungeteilten optischen Strahls, mit einer hohen Genauigkeit und Zuverlässigkeit zu erfassen. Auf diese Weise lässt sich die Ausbreitungsrichtung des optischen Strahls auf genaue und gezielte Weise mit Hilfe der Steuereinrichtung und der Strahlführungseinrichtung einstellen.
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Aus dem optischen Strahl kann durch die Strahlteilung ein weiterer Teilstrahl hervorgehen, welcher nicht der Erfassungseinrichtung zugeführt wird. Die Ausbreitungsrichtung des weiteren Teilstrahls ist ebenfalls verknüpft mit der Ausbreitungsrichtung des der Erfassungseinrichtung zugeführten Teilstrahls. Die Ausbreitungsrichtung des weiteren Teilstrahls kann daher ebenfalls in gezielter Weise genau eingestellt werden. Dieser Vorteil kann bei der im Folgenden genannten Ausführungsform genutzt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung eine LPP-EUV-Lichtquelle. Hierbei ist die Erzeugungseinrichtung eine Laserlichtquelle. Die Vorrichtung weist, zusätzlich zu den oben genannten Komponenten, eine Fokussiereinrichtung und einen Targetgenerator zum Bereitstellen eines Targets auf. Die Vorrichtung ist dahingehend ausgebildet, dass ein weiterer Teil des mit der Strahlteilungseinrichtung aufgeteilten optischen Strahls (welcher nicht der Erfassungseinrichtung zugeführt wird) der Fokussiereinrichtung zuführbar ist, und dass das Target mit dem der Fokussiereinrichtung zugeführten Teil des optischen Strahls bestrahlbar ist.
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In dieser Ausgestaltung kann durch das mit Hilfe der Erfassungseinrichtung durchgeführte Erfassen der Ausbreitungsrichtung auf die Ausbreitungsrichtung des zum Bestrahlen des Targets eingesetzten Teilstrahls, und damit auf dessen Strahlposition am Ort des Targets, zurückgeschlossen werden. Die Ausbreitung dieses Teilstrahls kann somit hierauf basierend eingestellt bzw. nachgeregelt werden. Infolgedessen ist ein genaues Bestrahlen des Targets möglich.
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Es wird darauf hingewiesen, dass oben mit Bezug auf die Erfassungseinrichtung genannte Merkmale und Details auch bei der Vorrichtung zur Anwendung kommen können.
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Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der schematischen Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Ausbreitungsrichtung eines optischen Strahls, umfassend eine fokussierende optische Einrichtung, eine diffraktive optische Struktur zur Strahlformung und einen Quadrantendetektor;
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2 eine weitere Darstellung der Erfassungseinrichtung, wobei der optische Strahl eine im Unterschied zu 1 veränderte Ausbreitungsrichtung aufweist;
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3 eine Aufsichtsdarstellung einer diffraktiven optischen Struktur in Form eines kreisförmigen Phasengitters;
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4 eine Fokussierlinse, welche eine diffraktive optische Struktur zur Strahlformung aufweist;
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5 eine Anordnung umfassend ein optisches Element mit einer diffraktiven optischen Struktur zur Strahlformung und eine Fokussierlinse;
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5a ein optisches Element mit einer diffraktiven optischen Struktur, welche zur Fokussierung und zur Strahlformung ausgebildet ist;
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6 bis 8 durch eine Simulation gewonnene Intensitätsverteilungen auf einem Quadrantendetektor; und
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9 ein Blockschaltbild einer LPP-EUV-Lichtquelle.
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Anhand der folgenden schematischen Figuren wird ein mögliches Konzept zum Erfassen einer Ausbreitungsrichtung eines optischen Strahls beschrieben. Das Konzept ermöglicht eine schnelle und genaue Messung, wobei Effekte wie zum Beispiel lokale Wellenfrontstörungen oder eine Änderung der Strahldivergenz keinen oder lediglich einen geringen Einfluss auf die Messung haben.
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Die im Folgenden erläuterten Einrichtungen und Vorrichtungen können zusätzlich zu gezeigten und beschriebenen Komponenten weitere Komponenten und Strukturen aufweisen. Es wird ferner darauf hingewiesen, dass die Figuren lediglich schematischer Natur und nicht maßstabsgetreu sind. In diesem Sinne können in den Figuren gezeigte Komponenten, Strukturen und Gegebenheiten zum besseren Verständnis übertrieben groß oder verkleinert dargestellt sein.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Messeinrichtung 100. Die Messeinrichtung 100 ist zum Erfassen einer Ausbreitungsrichtung 220 eines kohärenten optischen Strahls 201 ausgebildet. Die Messeinrichtung 100 weist zu diesem Zweck eine transparente fokussierende optische Einrichtung 120 zum Fokussieren des optischen Strahls 201, eine transparente diffraktive optische Struktur 130 zur Strahlformung und einen der fokussierenden optischen Einrichtung 120 und der diffraktiven optischen Struktur 130 nachgeordneten Quadrantendetektor 110 auf. Wie in 1 angedeutet ist, kann die fokussierende optische Einrichtung 120 zum Beispiel in Form einer Fokussierlinse 120 verwirklicht sein. Der Quadrantendetektor 110, welcher vier flächige Teildetektoren aufweist, befindet sich im Fokus f der fokussierenden optischen Einrichtung 120. Der Quadrantendetektor 110 kann mit dem der Messeinrichtung 100 zugeführten optischen Strahl 201, welcher mit der optischen Einrichtung 120 fokussiert und mit der diffraktiven optischen Struktur 130 in geeigneter Weise geformt wird, bestrahlt werden. Hierbei bewirkt die diffraktive optische Struktur 130 einen vergrößerten Bestrahlungsbereich auf dem Quadrantendetektor 110.
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Die diffraktive optische Struktur 130 ist in Form eines einfachen Phasengitters 130 mit einer regelmäßigen Struktur ausgebildet. In 1 ist diese Gitterstruktur anhand von sich regelmäßig abwechselnden Vertiefungen bzw. Erhebungen angedeutet. Wie weiter unten noch näher beschrieben wird, kann das Phasengitter 130 eine Struktur in Form von konzentrischen Kreisringen aufweisen (vgl. 3).
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Der optische Strahl 201, dessen Ausbreitungsrichtung 220 bzw. Winkel mit der Messeinrichtung 100 gemessen werden kann, wird im Folgenden auch als Messstrahl 201 bezeichnet. Bei dem Messstrahl 201 kann es sich um gepulste Laserstrahlung, beispielsweise infrarote Laserstrahlung mit einer Wellenlänge von zum Beispiel 10,6 µm oder 1,06 µm, handeln. In Bezug auf eine solche Strahlung kann die Messeinrichtung 100 in einer LPP-EUV-Lichtquelle 150 (Laser Produced Plasma bzw. lasererzeugtes Plasma zum Abgeben einer extrem ultravioletten Strahlung) eines EUV-Lithographiesystems zur Anwendung kommen. Hierauf wird weiter unten mit Bezug auf 9 noch näher eingegangen.
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In 1 ist eine optische Achse 210 der Messeinrichtung 100 angedeutet, welche durch die zum Fokussieren des Messstrahls 201 eingesetzte optische Einrichtung 120 vorgegeben ist. Der Quadrantendetektor 110 ist symmetrisch zu der optischen Achse 210 angeordnet, so dass die optische Achse 210 mittig durch den Quadrantendetektor 110 verläuft.
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Der in 1 gezeigte Messstrahl 201 ist ein kollimierter Strahl, welcher zentral zur optischen Achse 210 verläuft. Die Ausbreitungsrichtung 220 des Messstrahls 201, welche mit der Messeinrichtung 100 erfasst werden kann, ist vorliegend parallel zur optischen Achse 210 bzw. fällt mit der optischen Achse 210 zusammen. Diese Ausbreitungsrichtung 220 des Messstrahls 201 kann zum Beispiel als Referenz bzw. Referenz-Ausbreitungsrichtung herangezogen werden, auf welche andere mit der Messeinrichtung 100 gemessene und sich hiervon unterscheidende Ausbreitungsrichtungen des Messstrahls 201 bezogen werden können.
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Das Phasengitter 130 dient dazu, eine ortsabhängige Phasenverschiebung des Messstrahls 201 hervorzurufen, wodurch beugungsbedingt eine vergrößerte örtliche Intensitätsverteilung 170 des Messstrahls 201 mit einer vorgegebenen geometrischen Form auf dem Quadrantendetektor 110 erzeugt wird. Wie in 1 schematisch angedeutet ist, ist das Phasengitter 130 dahingehend ausgebildet, dass die Intensitätsverteilung 170 ein Intensitätsmaximum 176 aufweist, welches eine einen Bereich umschließende Kreis- bzw. Kreisringform besitzt.
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Das Intensitätsmaximum 176 kann eine von den Eigenschaften des Messstrahls 176 und/oder des Phasengitters 130 abhängige Ringdicke, d.h. eine über die umlaufende Kontur des Intensitätsmaximums 176 vorliegenden Intensitätsbreite aufweisen (vgl. 6). Die Intensität kann ausgehend von dem Intensitätsmaximum 176 nach innen abnehmen und in dem umschlossenen Bereich auf Null oder einen gegenüber dem Intensitätsmaximum 176 wesentlich geringeren und dadurch vernachlässigbaren Wert abfallen. Nach außen kann die Intensität ausgehend von dem Intensitätsmaximum 176 ebenfalls auf Null abfallen.
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Die Intensitätsverteilung 170 kann, wie in 1 angedeutet ist, lediglich dieses eine Intensitätsmaximum 176 aufweisen. Es ist des Weiteren möglich, dass das Intensitätsmaximum 176 ein Hauptmaximum ist, und dass die Intensitätsverteilung 170 (wenigstens) ein weiteres, das Intensitätsmaximum 176 umlaufendes kreisringförmiges Nebenmaximum 177 aufweist (vgl. 6). In diesem Bereich kann eine gegenüber dem Intensitätsmaximum 176 wesentlich kleinere Intensität vorliegen, so dass der Einfluss eines solchen Nebenmaximums 177 auf die Messung vernachlässigt werden kann.
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Bei der in 1 gezeigten Ausrichtung des kollimierten Messstrahls 201, bei welcher die Ausbreitungsrichtung 220 parallel bzw. deckungsgleich ist zu der optischen Achse 210, befindet sich das Intensitätsmaximum 176 mittig auf dem Quadrantendetektor 110. In Bezug auf den flächigen Quadrantendetektor 110 sind in 1 ergänzend eine x- und eine y-Achse eines kartesischen Koordinatensystems angedeutet. Der Nullpunkt dieses Koordinatensystems befindet sich zum Beispiel zwischen den Teildetektoren des Quadrantendetektors 110, so dass auch die optische Achse 210 durch den Nullpunkt des Koordinatensystems verläuft. Die in 1 veranschaulichte Ausrichtung des Messstrahls 201 hat zur Folge, dass der Mittelpunkt des kreisringförmigen Intensitätsmaximums 176 am Nullpunkt des Koordinatensystems liegt (vgl. 6). Die Position des Intensitätsmaximums 176 bzw. von dessen Mittelpunkt kann anhand der x- und y-Koordinaten beschrieben werden.
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Auch wenn der Messstrahl 201 vor der Messeinrichtung 100 in einer gegenüber 1 lateral versetzten, d.h. parallel zur optischen Achse 210 versetzten Ausrichtung verläuft (nicht dargestellt), befindet sich das Intensitätsmaximum 176 weiterhin in der mittigen Position auf dem Quadrantendetektor 110. Dies liegt daran, dass sich der Quadrantendetektor 110 im Fokusabstand zu der fokussierenden optischen Einrichtung 120 befindet. Anders ausgedrückt, hat eine Lateralverschiebung des kollimierten Messstrahls 201 keinen Einfluss auf die Funktionsweise der Messeinrichtung 100.
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Die einzelnen Teildetektoren des Quadrantendetektors 110 sind dazu ausgebildet, in Abhängigkeit der jeweils auf einen Teildetektor auftreffenden Strahlungsintensität ein entsprechendes elektrisches Messsignal zu erzeugen. Durch eine Auswertung der Messsignale der einzelnen Teildetektoren ist es daher möglich, den Ort des auf dem Quadrantendetektor 110 bereitgestellten Intensitätsmaximums 176 zu ermitteln. Im Rahmen der Auswertung können zum Beispiel Summen- und/oder Differenzsignale der Messsignale der Teildetektoren gebildet werden.
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Für den Quadrantendetektor 110 können, in Abhängigkeit der Eigenschaften des Messstrahls 201 wie zum Beispiel dessen Wellenlänge und/oder maximale Intensität, unterschiedliche Ausgestaltungen in Betracht kommen. In Bezug auf die oben genannte infrarote Laserstrahlung mit einer Wellenlänge von 10,6 µm kann der Quadrantendetektor 110 zum Beispiel in Form eines pyroelektrischen Quadrantendetektors verwirklicht sein. Hierunter fallen sämtliche Detektoren, welche Infrarotstrahlung in elektrische Signale umwandeln können. Mögliche Beispiele sind ein photoresistiver Detektor, ein photovoltaischer Detektor und ein pyroelektromagnetischer Detektor.
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In Bezug auf in 1 gezeigte Ausrichtung des Messstrahls 201, was eine mittige Position des kreisringförmigen Intensitätsmaximum 176 auf dem Quadrantendetektor 110 zur Folge hat, können sämtliche Teildetektoren des Quadrantendetektors 110 mit der gleichen Strahlungsintensität beaufschlagt werden. Hierbei können die Teildetektoren jeweils dasselbe Messsignal erzeugen, so dass auf die mittige Position des Intensitätsmaximums 176 auf dem Quadrantendetektor 110, und damit auf die Ausbreitungsrichtung 220 des Messstrahls 201 zurückgeschlossen werden kann.
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2 zeigt eine weitere Darstellung der Messeinrichtung 100. Hierbei weist der der Messeinrichtung 100 zugeführte Messstrahl 201 eine im Vergleich zu 1 verschiedene Ausbreitungsrichtung 220’ auf. Der Messstrahl 201 von 2 verläuft nicht mehr parallel zur optischen Achse 210, sondern unter einem Winkel schräg nach oben. Der Unterschied der Ausbreitungsrichtung 220’ gegenüber der Ausbreitungsrichtung 220, und damit gegenüber der optischen Achse 210, ist anhand einer Abweichung bzw. eines abweichenden Winkels A angedeutet.
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Die Ausbreitung des Messstrahls 201 entlang der Ausbreitungsrichtung 220’ führt dazu, dass auch die Intensitätsverteilung 170 mit dem kreisringförmigen Intensitätsmaximum 176 eine veränderte Position auf dem Quadrantendetektor 110 einnimmt. Wie in 2 gezeigt ist, hat sich entsprechend der veränderten Ausbreitungsrichtung 220’ die Position des Intensitätsmaximums 176 auf dem Quadrantendetektor 110 gegenüber 1 in y-Richtung nach oben verschoben. Basierend auf den Messsignalen der Teildetektoren des Quadrantendetektors 110 kann diese Position des Intensitätsmaximums 176 auf dem Quadrantendetektor 110 ermittelt, und damit auf die Ausbreitungsrichtung 220’ des Messstrahls 201 zurückgeschlossen werden.
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Dieser Zusammenhang trifft auch auf andere mit der Messeinrichtung 100 erfassbare Winkel bzw. Ausbreitungsrichtungen 220 des Messstrahls 201 mit entsprechenden Positionen des Intensitätsmaximums 176 auf dem Quadrantendetektor 110 zu. Sofern sich das kreisringförmige Intensitätsmaximum 176 auf sämtlichen Teildetektoren des Quadrantendetektors 110 befindet und diese ein geeignetes Messsignal zur Verfügung stellen können, kann die Position (x/y-Position) des Intensitätsmaximums 176 auf dem Quadrantendetektor 110 erfasst, und infolgedessen die jeweils vorliegende Ausbreitungsrichtung 220 des Messstrahls 201 ermittelt werden.
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Eine mit Hilfe der Messeinrichtung 100 gemessene Ausbreitungsrichtung 220 bzw. eine Abweichung A kann zum Beispiel mit Hilfe von zwei Winkeln, d.h. einem Azimut- bzw. Horizontalwinkel und einem Vertikalwinkel, beschrieben werden.
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Der auf dem Quadrantendetektor 110 zum Ermitteln der Lage des Intensitätsmaximums 176 zur Verfügung stehende Messbereich, durch welchen auch der Messbereich zum Erfassen der Ausbreitungsrichtung 220 des Messstrahls 201 vorgegeben wird, ist abhängig von dem Bestrahlungsbereich bzw. von der geometrischen Ausdehnung des Intensitätsmaximums 176 auf dem Quadrantendetektor 110. Die Ringgröße des Intensitätsmaximums 176 lässt sich flexibel und unabhängig von anderen Parametern, zum Beispiel dem Fokus f der beispielsweise als Fokussierlinse verwirklichten optischen Einrichtung 120, über eine entsprechende Ausgestaltung des Phasengitters 130 festlegen. Ein großer Messbereich und infolgedessen ein zuverlässiges Messen der Ausbreitungsrichtung 220 ist möglich, wenn das Phasengitter 130 derart gestaltet ist, dass der Ringdurchmesser des Intensitätsmaximums 176 wesentlich größer, zum Beispiel mehr als zehnmal größer ist als eine Bestrahlungs- bzw. Spotgröße, welche bei Weglassen des Phasengitters 130 entstehen würde.
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Durch das Phasengitter 130 bzw. eine geeignete Ausgestaltung des Phasengitters 130 kann darüber hinaus erzielt werden, dass bei einer gegenüber den 1 und 2 geänderten Strahldivergenz des Messstrahls 201, also wenn der Messstrahl 201 nicht kollimiert, sondern stattdessen divergent oder konvergent verläuft, weiterhin dieselbe oder eine nur geringfügig geänderte Ringgröße des Intensitätsmaximums 176 vorliegt. Auf diese Weise kann erzielt werden, dass die Messung nicht oder nur in einem geringen Ausmaß abhängig ist von der Strahldivergenz bzw. einer Änderung der Strahldivergenz des Messstrahls 201.
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Eine bei einer Änderung der Strahldivergenz gegebenenfalls auftretende Änderung der Ringdicke, also der über die umlaufende Kontur des Intensitätsmaximums 176 vorliegenden Intensitätsbreite, kann im Unterschied hierzu toleriert werden. Denn die Änderung der Intensitätsbreite des Intensitätsmaximums 176 auf dem Quadrantendetektor 110 hat keinen oder nur einen vernachlässigbaren Einfluss auf die Winkelmessung. Hierauf wird weiter unten mit Bezug auf die 6 bis 8 noch näher eingegangen.
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Das zur Strahlformung verwendete Phasengitter 130 macht es möglich, die Intensität und die Wellenfront des gesamten Messstrahls 201 zum Erfassen der Ausbreitungsrichtung 220 zu nutzen. Hierdurch kann die Messung zuverlässig und genau sein. Des Weiteren kann erreicht werden, dass gegebenenfalls vorliegende lokale Wellenfrontstörungen des Messstrahls 201 lediglich einen kleinen oder keinen Einfluss auf die Messung haben. In gleicher Weise kann durch den Einsatz des Phasengitters 130 erzielt werden, dass bei nicht kollimiertem Messstrahl 201 und gleichzeitiger Lateralverschiebung des Messstrahls 201 (d.h. parallel zur optischen Achse 210) ein Übersprechen auf das Erfassen der Ausbreitungsrichtung 220 relativ gering oder nicht vorhanden ist.
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Eine Ausgestaltung des Phasengitters 130 kann mit Hilfe von wellenoptischen Rechnungen (zum Beispiel ASPM, Angular Spectral Propagation Method) ermittelt und optimiert werden. Eine mögliche, einfache Ausgestaltung des Phasengitters 130, mit deren Hilfe sich die oben beschriebenen vorteilhaften Eigenschaften und das Erzeugen eines ringförmigen Intensitätsmaximums 176 verwirklichen lassen, ist in der Aufsichtsdarstellung von 3 gezeigt.
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Das Phasengitter 130 von 3 weist eine Struktur in Form von ersten Bereichen 131 und zweiten Bereichen 132 auf, welche einander kreis- bzw. kreisringförmig umschließen. Das Phasengitter 130 umfasst einen mittigen ersten kreisförmigen Gitterbereich 131, um welchen jeweils abwechselnd konzentrische erste und zweite kreisringförmige Gitterbereiche 131, 132 angeordnet sind. Das Phasengitter 130 kann derart ausgebildet sein, dass die schraffiert gezeigten zweiten Gitterbereiche 132 gegenüber den nicht schraffierten ersten Gitterbereichen 131 eine Phasenverschiebung, zum Beispiel von einer halben Wellenlänge (π), hervorrufen (oder umgekehrt).
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3 veranschaulicht des Weiteren anhand von gestrichelten Linien eine Gitterkonstante g des Phasengitters 130, welche dem Radius des mittigen Gitterbereichs 131 und der Ringdicke der kreisringförmigen Gitterbereiche 131, 132 entspricht. Die Gitterkonstante g kann zum Beispiel 0,75 mm betragen.
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Wie oben angedeutet wurde, kann die zum Fokussieren des Messstrahls 201 eingesetzte optische Einrichtung 120 in Form einer Fokussierlinse 120 verwirklicht sein. Des Weiteren kann das Phasengitter 130 zum Beispiel auf der Fokussierlinse 120 ausgebildet sein. In dieser einfachen und kostengünstigen Ausgestaltung dient die Fokussierlinse 120 sowohl zum Fokussieren als auch zur Strahlformung.
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Zur Veranschaulichung dieses Aspekts zeigt 4 im Querschnitt eine mögliche Ausgestaltung einer solchen Fokussierlinse 121 mit Phasengitter 130, welche bei der Messeinrichtung 100 zur Anwendung kommen kann. Das Phasengitter 130 ist verwirklicht, indem die Fokussierlinse 121 auf einer Seite eine regelmäßige Struktur in Form von Vertiefungen 133 aufweist, zwischen denen Erhebungen 134 vorliegen. Diese Struktur bewirkt, dass die Phase des Messstrahls 201 ortsabhängig unterschiedlich beeinflusst werden kann. In der Draufsicht auf die strukturierte Seite der Fokussierlinse 121 kann die in 3 veranschaulichte Geometrie vorliegen. Hierbei können die Vertiefungen 133 die Gitterbereiche 131, und die Erhebungen 134 die Gitterbereiche 132 des Phasengitters 130 bilden. Möglich ist auch eine umgekehrte Ausgestaltung der Fokussierlinse 121. Bei einer Verwendung der Fokussierlinse 121 in der Messeinrichtung 100 kann die strukturierte und als Phasengitter 130 wirkende Seite dem Quadrantendetektor 110 zugewandt sein.
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5 zeigt im Querschnitt eine hierzu alternative Anordnung, welche bei der Messeinrichtung 100 zum Einsatz kommen kann. Diese Anordnung umfasst eine unstrukturierte Fokussierlinse 122 und ein von der Fokussierlinse 122 separates plattenförmiges diffraktives optisches Element 137. Das transparent ausgebildete optische Element 137 ist mit dem Phasengitter 130 zur Strahlformung versehen. Hierzu weist das optische Element 137 auf einer der Fokussierlinse 122 zugewandten Seite bzw. Hauptseite eine regelmäßige Struktur in Form von Vertiefungen 133 auf, zwischen denen Erhebungen 134 vorliegen. Eine hierzu entgegen gesetzte unstrukturierte Seite kann ebenflächig sein. In der Draufsicht auf die strukturierte Seite des optischen Elements 137 kann ebenfalls die in 3 veranschaulichte Form vorliegen, d.h. dass erneut die Vertiefungen 133 die Gitterbereiche 131, und die Erhebungen 134 die Gitterbereiche 132 des Phasengitters 130 bilden können. Möglich ist auch eine umgekehrte Ausgestaltung. Bei einer Verwendung der Anordnung von 5 in der Messeinrichtung 100 kann die Fokussierlinse 122 dem Quadrantendetektor zugewandt, und kann somit das optische Element 137 der Fokussierlinse 122 vorgeschaltet sein.
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Abweichend von 5 kann es in Betracht kommen, das optische Element 137 derart anzuordnen, dass die strukturierte Seite des Elements 137 der Fokussierlinse 122 abgewandt ist.
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Neben den Ausgestaltungen der 4 und 5 können weitere Ausgestaltungen für die Messeinrichtung 100 in Betracht kommen. Beispielsweise ist es möglich, als optische Einrichtung 120 zur Fokussierung des Messstrahls 201 eine Fresnel-Linse oder eine Anordnung bzw. ein System aus mehreren Linsen einzusetzen (nicht dargestellt). Des Weiteren kann die fokussierende optische Einrichtung 120 einen Spiegel oder mehrere Spiegel, oder eine Anordnung aus (wenigstens) einem Spiegel und (wenigstens) einer Linse umfassen (nicht dargestellt). In Bezug auf solche Ausgestaltungen kann, vergleichbar zu 5, ein separates plattenförmiges diffraktives optisches Element 137 mit der diffraktiven optischen Struktur 130 bzw. dem Phasengitter 130 zum Einsatz kommen. Je nach Ausgestaltung ist es ferner möglich, dass die fokussierende optische Einrichtung 120, vergleichbar zu 4, auch zur Strahlformung ausgebildet ist, und daher die Struktur 130 bzw. das Phasengitter 130 aufweist.
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5a zeigt im Querschnitt eine weitere Ausgestaltung, bei welcher die Verwendung einer Linse entfällt. Hierbei kommt ein plattenförmiges diffraktives optisches Element 138 zum Einsatz, welches vergleichbar zu dem optischen Element 137 ausgebildet ist. Eine Seite bzw. Hauptseite des optischen Elements 138 weist eine regelmäßige Struktur in Form von Vertiefungen 133 und Erhebungen 134 auf. Eine hierzu entgegen gesetzte unstrukturierte Seite kann ebenflächig sein. Bei einer Verwendung des optischen Elements 138 in der Messeinrichtung 100 kann die strukturierte und als Phasengitter 130 wirkende Seite dem Quadrantendetektor 110 zugewandt sein. In der Draufsicht auf die strukturierte Seite des optischen Elements 138 kann ebenfalls die in 3 veranschaulichte Form vorliegen, d.h. dass erneut die Vertiefungen 133 die Gitterbereiche 131, und die Erhebungen 134 die Gitterbereiche 132 des Phasengitters 130 bilden können. Möglich ist auch eine umgekehrte Ausgestaltung.
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Im Unterschied zu dem optischen Element 137 ist das Phasengitter 130 des optischen Elements 138 von 5a derart ausgebildet, dass das Phasengitter 130 nicht nur die oben beschriebene Strahlformung hervorruft, sondern zusätzlich auch eine Brechkraft aufweist. Auf diese Weise kann das optische Element 138 mit dem brechkraftbehafteten Phasengitter 130 vergleichbar zu der strukturierten Fokussierlinse 121 zusätzlich zur Strahlformung eine Fokussierung des Messstrahls 201 bewirken. Zu diesem Zweck können die Gitterbereiche 131, 132 des Phasengitters (vgl. 3) geeignete Abmessungen bzw. Radien aufweisen.
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Eine weitere nicht gezeigte Variante ist die Verwendung von zwei separaten plattenförmigen diffraktiven optischen Elementen. Hierbei können beide optische Elemente eine eigene diffraktive optische Struktur aufweisen. Die diffraktive optische Struktur von einem der optischen Elemente kann dazu ausgebildet sein, die Strahlfokussierung zu bewirken. Die diffraktive optische Struktur des anderen optischen Elements kann dazu ausgebildet sein, die Strahlformung hervorzurufen.
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Die 6 bis 8 zeigen durch eine Simulation gewonnene Intensitätsverteilungen 171, 172, 173 eines optischen Strahls, welche mit einem Aufbau entsprechend 1 und unter Verwendung des Phasengitters 130 von 3 auf einem Quadrantendetektor 110 hervorgerufen werden können. Der jeweils simulierte optische Strahl weist eine zu 1 vergleichbare Ausbreitungsrichtung 220 parallel bzw. deckungsgleich zur optischen Achse 210 auf. Die Intensitätsverteilungen 171, 172, 173 wurden mit Hilfe eines Wellenpropagationsverfahrens ermittelt.
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Der Simulation wurden Parameter wie eine ideale Fokussierlinse 120 mit der Brennweite f = 40 mm, und ein Strahl mit gaußförmigem Intensitätsprofil, einem 1/e2-Radius von 1,5 mm und einer Wellenlänge von 10,6 µm zugrunde gelegt. In den 6 bis 8 ist die unterschiedliche Stärke der Intensität in Form einer Halbtondarstellung veranschaulicht, d.h. dass ein durchgehender schwarzer Bereich (Intensitätsmaximum 176) die höchste Intensität, und gepunktete Bereiche abhängig von der Punktgröße und -dichte eine kleinere auf dem Quadrantendetektor 110 bereitgestellte Intensität wiedergeben.
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Bei der Intensitätsverteilung 171 von 6 verläuft der simulierte Strahl kollimiert. Im Unterschied hierzu ist der Strahl bei der Intensitätsverteilung 172 von 7 divergent, und bei der Intensitätsverteilung 173 von 8 konvergent.
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Wie in den 6 bis 8 gezeigt ist, weisen sämtliche Intensitätsverteilungen 171, 172, 173 ein kreisringförmiges Intensitätsmaximum 176 auf, dessen Mittelpunkt im Nullpunkt des x/y-Koordinatensystems liegt. Das Intensitätsmaximum 176 umschließt jeweils einen Bereich, in welchem die Intensität ausgehend von dem Maximum 176 nach innen auf eine Intensität von Null abnimmt. Erkennbar ist des Weiteren, dass trotz der unterschiedlichen Strahldivergenz der mittlere Ringdurchmesser des Intensitätsmaximums 176 bei den unterschiedlichen Intensitätsverteilungen 171, 172, 173 jeweils gleich ist. Die unterschiedliche Strahldivergenz hat zur Folge, dass das Intensitätsmaximum 176 bei den verschiedenen Intensitätsverteilungen 171, 172, 173 eine unterschiedliche umlaufende Ringdicke aufweist. Dieser Effekt hat jedoch keinen oder einen vernachlässigbaren Einfluss auf ein Erfassen der Ausbreitungsrichtung 220 des Strahls. Denn aufgrund der Kreisringform des Intensitätsmaximums 176 hat eine entlang der umlaufenden Kreisform unterschiedlich breit verteilte Intensität im Wesentlichen keinen Einfluss auf das Erzeugen von Messsignalen mit dem Quadrantendetektor 110.
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Die Intensitätsverteilungen 171, 172, 173 der 6 bis 8 zeigen des Weiteren ein kreisringförmiges Nebenmaximum 177, welches das Intensitätsmaximum 176 umschließt, und in dessen Bereich eine gegenüber dem Intensitätsmaximum 176 wesentlich schwächere Intensität vorliegt. Auch das Nebenmaximum 177 unterliegt, in Abhängigkeit von der Strahldivergenz, einer entsprechenden Ringdickenänderung. Da im Bereich des Nebenmaximums 177 eine wesentlich geringere Intensität vorliegt, ist ein hiermit verbundener Effekt relativ klein. Ein mit dem Nebenmaximum 177 verbundener Einfluss kann daher vernachlässigt werden.
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9 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer in Form einer LPP-EUV-Lichtquelle verwirklichten Vorrichtung 150. Die Vorrichtung 150 weist eine Messeinrichtung 100 auf. Die Messeinrichtung 100, welche auch als Sensorik bezeichnet werden kann, weist die in den 1, 2 gezeigten Komponenten 110, 120, 130 auf. Für Details hierzu und zur Funktionsweise der Messeinrichtung 100 wird auf die obigen Ausführungen Bezug genommen. Die Vorrichtung 150 dient zum Erzeugen einer EUV-Lichtstrahlung, und kommt in einem nicht gezeigten EUV-Lithographiesystem zum Einsatz.
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Die Vorrichtung 150 weist eine Laserlichtquelle 151 zum Erzeugen eines gepulsten Laserstrahls 200 auf. Die Laserlichtquelle 151 kann einen CO2-Laser oder einen Nd-YAG-Laser umfassen. Der erzeugte Laserstrahl 200 kann eine Wellenlänge im Infrarotbereich, zum Beispiel eine Wellenlänge von 10,6 µm oder von 1,06 µm, aufweisen.
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Eine weitere Komponente der Vorrichtung 150 ist eine der Laserlichtquelle 151 nachgeschaltete Strahlführungseinrichtung 152. Mit Hilfe der Strahlführungseinrichtung 152 kann eine Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls 200, und damit von hieraus durch Strahlteilung hervorgehenden Teilstrahlen 201, 202, eingestellt werden.
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Zum Zwecke der Strahlteilung weist die Vorrichtung 150 eine der Strahlführungseinrichtung 152 nachgeschaltete Strahlteilungseinrichtung 153 auf. Mit Hilfe der Strahlteilungseinrichtung 153 kann der Laserstrahl 200 in zwei Teilstrahlen 201, 202, d.h. in einen Messstrahl 201 und in einen Arbeitsstrahl 202, aufgeteilt werden. Der Messstrahl 201 wird der Messeinrichtung 100 zur Winkelmessung bzw. zum Erfassen einer Ausbreitungsrichtung 220 zugeführt, wie es oben erläutert wurde.
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Weitere Komponenten der Vorrichtung 150 sind eine der Strahlteilungseinrichtung 153 nachgeschaltete Fokussiereinrichtung 155 und ein Targetgenerator 156. Mit Hilfe des Targetgenerators 156 können tröpfchenförmige Targets 159 bereitgestellt werden. Bei den Targets 159 kann es sich zum Beispiel um Zinntröpfchen handeln.
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Wie in 9 gezeigt ist, wird der Arbeitsstrahl 202 der Fokussiereinrichtung 155 zugeführt. Mit Hilfe der Fokussiereinrichtung 155 kann der Arbeitsstrahl 202 fokussiert werden. Bei einem Bestrahlen eines Targets 159 mit dem fokussierten Arbeitsstrahl 202 kann ein Plasma erzeugt werden, welches die gewünschte EUV-Lichtstrahlung emittieren kann. Die Wellenlänge der EUV-Strahlung kann zum Beispiel 13,5 nm oder 6,7 nm betragen.
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Die Vorrichtung 150 weist des Weiteren eine Steuereinrichtung 154 auf. Die Steuereinrichtung 154 dient zum Steuern der Strahlführungseinrichtung 152. Hierzu kann die Steuereinrichtung 154 Steuersignale 162 erzeugen, welche an die Strahlführungseinrichtung 152 übermittelt werden. Auf diese Weise kann eine Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls 200 eingestellt und/oder verändert werden. Dies gilt in entsprechender Weise für die Ausbreitungsrichtungen der durch die Strahlteilung aus dem Laserstrahl 200 gebildeten Teilstrahlen 201, 202, und damit für die Strahlposition des Arbeitsstrahls 202 am Ort eines Targets 159. Die Ausbreitungsrichtungen der Teilstrahlen 201, 202 sind verknüpft mit der Ausbreitungsrichtung des ungeteilten Laserstrahls 200.
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Im Betrieb der Vorrichtung 150 ist vorgesehen, die Ausbreitungsrichtung des Arbeitsstrahls 202 trotz gegebenenfalls auftretender Störeinflüsse derart einzustellen, dass mit dem Targetgenerator 156 erzeugte Targets 159 für ein effizientes Zünden des Plasmas mit einer hohen Genauigkeit getroffen werden können.
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Die Messeinrichtung 100 macht es möglich, dieser Anforderung gerecht zu werden. Mit Hilfe der Messeinrichtung 100 kann die Ausbreitungsrichtung 220 des Messstrahls 201 mit einer hohen Genauigkeit und Schnelligkeit erfasst werden. Die Messeinrichtung 100 ist dazu ausgebildet, entsprechende Messsignale 161 zu erzeugen, welche an die Steuereinrichtung 154 übermittelt werden. Hierbei kann es sich um die Messsignale des Quadrantendetektors 110, oder um in der Messeinrichtung 100 in geeigneter Weise weiterverarbeitete Signale handeln. Die Messsignale 161 sind abhängig von der Ausbreitungsrichtung 220 des Messstrahls 201 und enthalten daher entsprechende Informationen über die Ausbreitungsrichtung 220, und damit über die Ausbreitung und Position des Arbeitsstrahls 202 am Ort eines Targets 159.
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Die Steuereinrichtung 154 ist dazu ausgebildet, die von der Messeinrichtung 100 erzeugten Messsignale 161 weiterzuverarbeiten bzw. auszuwerten, und hierauf basierend die Steuersignale 162 zum Steuern der Strahlführungseinrichtung 152 bereitzustellen. Auf diese Weise ist es möglich, die Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls 200 und damit des Arbeitsstrahls 202 derart einzustellen, dass mit dem Targetgenerator 156 erzeugte Targets 159 mit einer hohen Genauigkeit getroffen werden können. Die Ausbreitungsrichtung des Arbeitsstrahls 202 kann hierbei auf eine vorgegebene Ausbreitungsrichtung eingestellt werden.
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Die Messeinrichtung 100 kann zum Beispiel ausgebildet sein, die Messung mit einer Frequenz im kHz-Bereich oder einem höheren Frequenzbereich durchzuführen. Auf diese Weise können im Betrieb der Vorrichtung 150 auftretende hochfrequente Störungen, zum Bespiel von mehr als 100 Hz, welche eine Veränderung der Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls 200 zur Folge haben, mit Hilfe der Steuereinrichtung 154 und der Strahlführungseinrichtung 152 korrigiert bzw. herausgeregelt werden.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Messeinrichtung 100 und die Vorrichtung 150 weitere Komponenten aufweisen können, und daher zusätzlich zu dem Erfassen und Einstellen/Korrigieren der Ausbreitungsrichtung weitere Funktionalitäten vorliegen können. Beispielsweise kann auch eine Qualität des Strahls 201 mit der Messeinrichtung 100 erfasst werden, um die Qualität des Arbeitsstrahls 202 einzustellen.
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Die anhand der Figuren erläuterten Ausführungsformen stellen bevorzugte bzw. beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung dar. Neben den beschriebenen und abgebildeten Ausführungsformen sind weitere Ausführungsformen vorstellbar, welche weitere Abwandlungen und/oder Kombinationen von Merkmalen umfassen können.
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Es ist zum Beispiel möglich, eine Messeinrichtung mit einem anders gestalteten Phasengitter bzw. einer abgewandelten diffraktiven optischen Struktur auszubilden, welche andere als die oben beschriebenen Formen und Strukturen aufweisen können. Derartige Phasengitter bzw. diffraktive optische Strukturen sind auch hier dazu ausgebildet, einen optischen Strahl derart zu formen, dass auf einem Quadrantendetektor eine örtliche Intensitätsverteilung mit einem Intensitätsmaximum bereitgestellt werden kann, welches eine einen Bereich umlaufende Geometrie besitzt.
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Je nach Gestaltung der diffraktiven optischen Struktur kann das umlaufende Intensitätsmaximum einer örtlichen Intensitätsverteilung auch eine andere Form als eine Kreis- bzw. Kreisringform aufweisen. Ein mögliches Beispiel ist ein umlaufendes Intensitätsmaximum, dessen Kontur ovalförmig, elliptisch oder n-eckig, beispielsweise recht- oder dreieckig, ist.
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Des Weiteren kann das umlaufende Intensitätsmaximum, in Abhängigkeit von der diffraktiven optischen Struktur, eine geschlossene durchgehende Geometrie (vgl. 6 bis 8), oder eine mit einer oder mehreren Unterbrechungen versehene Geometrie bzw. Kontur aufweisen. Ein mögliches Beispiel für eine unterbrochene Kontur ist eine kreissegmentförmige Kontur mit mehreren Kreisbzw. Kreisringsegmenten.
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In einer weiteren Abwandlung kann eine Messeinrichtung zum Erfassen eines anderen kohärenten Strahls als einem Laserstrahl ausgebildet sein.
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Des Weiteren kann es in Betracht kommen, anstelle eines pyroelektrischen Quadrantendetektors einen anderen Quadrantendetektor einzusetzen. Der Quadrantendetektor kann in Abhängigkeit der Eigenschaften des optischen Strahls wie zum Beispiel dessen Wellenlänge und/oder maximale Intensität gewählt bzw. ausgestaltet werden. Beispielsweise kann der Quadrantendetektor in Form einer Quadrantendiode verwirklicht sein. Anstelle eines Quadrantendetektors kann auch ein anderer Detektor zum Einsatz kommen.
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Darüber hinaus wird auf die Möglichkeit hingewiesen, eine gemäß den obigen Ansätzen aufgebaute Messeinrichtung zur Winkelmessung bzw. Messung der Ausbreitungsrichtung eines optischen Strahls in einer anderen Vorrichtung als einer LPP-EUV-Lichtquelle einzusetzen. Dadurch lassen sich in gleicher Weise die oben genannten Vorteile wie eine unabhängige Ausgestaltung von Messbereich und Messgenauigkeit, eine Insensitivität auf lokale Wellenfrontstörungen, usw. erzielen.
