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Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von EUV-Strahlung. Die Vorrichtung weist eine optische Strahlformanordnung mit einer Fokussiereinheit zur Formung eines Laserstrahls auf. Weiterhin weist die Vorrichtung ein mit dem Laserstrahl bestrahlbares Targetmaterial, insbesondere in Form eines Zinntröpfchens, zur Emission von EUV-Strahlung auf. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Erzeugung von EUV-Strahlung mit einer solchen Vorrichtung.
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Die gattungsgemäße Vorrichtung und das gattungsgemäße Verfahren sind der Anmelderin bekannt, sie sind jedoch nicht notwendigerweise öffentlich bekannt geworden.
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Es ist der Anmelderin dabei bekannt, eine optische Strahlformanordnung mit einer Fokussiereinheit einzusetzen, in der ein Laserstrahl auf ein Targetmaterial fokussiert wird. Die Fokussiereinheit weist dabei optische Elemente auf, die insbesondere in einer Vakuumkammer angeordnet sind und die geeignet sind, den Laserstrahl auf das Targetmaterial zu fokussieren. Hierbei muss die Fokuslage des Laserstrahls einstellbar sein, um bspw. die Fokuslage auf die Position des Targetmaterials abzustimmen und so u.a. eine maximal mögliche EUV-Leistung zu erzielen. Die Einstellung der lateralen Fokuslage des Laserstrahls erfolgt dabei außerhalb der Strahlformanordnung durch Verkippen und/oder Verschieben eines in die Strahlformanordnung einfallenden Laserstrahls. Die Fokuslage in Strahlrichtung des Laserstrahls wird durch das Einstellen der Divergenz des Laserstrahls ebenfalls außerhalb der Strahlformanordnung gesteuert. Die Strahlformanordnung weist ein oder mehrere optische Elemente auf, durch die der Laserstrahl umgelenkt und/oder geformt wird, d.h. ein in die Strahlformanordnung einfallender und ein auf das Targetmaterial fokussierender Laserstrahl sind nicht kollinear zueinander. Eine solche Strahlumlenkung über ein oder mehrere optische Elemente erzeugt eine Bildfelddrehung, d.h. dass bspw. eine horizontale Verkippung des in die Strahlformanordnung einfallenden Eingangsstrahls nicht zu einer horizontalen Verschiebung der Fokuslage führt, sondern bspw. zu einer Verschiebung entlang einer zur Horizontalen gedrehten Achse. Um die Fokuslage einstellen zu können, muss also das Eingangs- und Ausgangsverhalten des Laserstrahls und damit die Bildfelddrehung bekannt sein, so dass eine entsprechende Transferfunktion in der Steuerung hinterlegt werden kann. Wird dann bspw. eine Verschiebung des Fokus z.B. entlang der horizontalen Achse gewünscht, muss die Steuerung den Befehl geben, den in die Strahlformanordnung einfallenden Laserstrahl dafür bspw. entsprechend um zwei Achsen zu verkippen. In Strahlformanordnungen, in denen mehrere Laserstrahlen, bspw. ein Vorpulslaserstrahl und ein Hauptpulslaserstrahl oder zwei Vorpulslaserstrahlen und ein Hauptpulslaserstrahl, auf das Targetmaterial fokussiert werden, ist in manchen Fällen für verschiedene Laserstrahlen derselbe Strahlengang vorgesehen, d.h. die Laserstrahlen werden innerhalb der Strahlformanordnung über dieselben optischen Elemente zum Targetmaterial geführt. Dies ist insbesondere der Fall, wenn diese Laserstrahlen dieselbe Wellenlänge aufweisen. In diesem Fall ist zwischen den Laserstrahlen, bei denen es sich bspw. um zwei Vorpulslaserstrahlen derselben Wellenlänge handelt, ein Winkelversatz vorgesehen, der in einer Fokussierebene der Fokussiereinheit der Strahlformanordnung zu einem definierten örtlichen Versatz zwischen den beiden Laserstrahlen führt. Dieser Winkelversatz muss ebenfalls durch optische Elemente eingestellt werden, die der Strahlformanordnung vorgelagert sind. Die Orientierung des örtlichen Versatzes zwischen den beiden Laserstrahlen in der Fokussierebene der Fokussiereinheit ist somit ebenfalls abhängig von der Bildfelddrehung.
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Die Anordnung und Art der optischen Elemente in der Strahlformanordnung unterscheiden sich je nach Typ der Strahlformanordnung. Verschiedene Typen von Strahlformanordnungen unterscheiden sich üblicherweise hinsichtlich der Orientierung des von der Fokussiereinheit der Strahlformanordnung fokussierten Laserstrahls in Bezug auf die Orientierung des Eingangsstrahls in die Strahlformanordnung. Für jeden Typ von Strahlformanordnung ist demnach eine andere Steuerung oder andere der Strahlformanordnung vorgelagerte optische Elemente notwendig, um den Laserstrahl in gleicher Weise fokussieren zu können. Weiterhin wird der Austausch der Strahlformanordnung gegen einen anderen Typ von Strahlformanordnung mit anderem Ein- und Ausgangsverhalten erschwert.
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Aufgabe der Erfindung
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die gattungsgemäße Vorrichtung derart weiterzubilden, dass für verschiedene Typen von Strahlformanordnungen dieselbe Steuerung der Strahlformanordnung verwendet werden kann und ein Austausch der Strahlformanordnung gegen einen anderen Typ von Strahlformanordnung erleichtert wird. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung bereit zu stellen.
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Beschreibung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 11. Die Unteransprüche geben bevorzugte Weiterbildungen wieder.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird somit gelöst durch eine eingangs genannte Vorrichtung, bei der die Strahlformanordnung einen Strahlrotator zur Bildfelddrehung des Laserstrahls aufweist.
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Der Strahlrotator ermöglicht eine vereinfachte Steuerung sowie einen einfachen Wechsel des Typs der Strahlformanordnung. Ein Eingriff in die Steuerung der Strahlformanordnung, insbesondere eine Anpassung der in der Steuerung der Strahlformanordnung hinterlegten Transferfunktion, ist bei einem Austausch der Strahlformanordnung nicht nötig. Weiterhin wird eine Anpassung von der Strahlformanordnung vorgelagerten Optiken vermieden.
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Die Strahlformanordnung weist vorzugsweise mehrere optische Elemente auf, die den Laserstrahl mehrfach umlenken und formen können.
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Der Strahlrotator kann transmittiv ausgebildet sein und beispielsweise ein Dove-Prisma aufweisen. Wird ein Laserstrahl hoher Leistung eingesetzt, kann es dabei jedoch zu einer signifikanten Erwärmung des Strahlrotators und in Folge dessen zu einer Beschädigung des Strahlrotators kommen. Der Strahlrotator ist daher vorzugsweise reflektiv ausgebildet und weist zumindest einen Spiegel, insbesondere mehrere Spiegel, zur Führung des Laserstrahls auf.
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Der Strahlrotator weist vorzugsweise eine ungerade Anzahl an Spiegeln zur Führung des Laserstrahls auf.
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Besonders bevorzugt weist der Strahlrotator drei Spiegel oder fünf Spiegel zur Führung des Laserstrahls auf. Bei der Verwendung von drei Spiegeln wird der konstruktive Aufbau des Strahlrotators vereinfacht, wohingegen bei der Verwendung von fünf Spiegeln flache Einfallswinkel des Laserstrahls auf die Spiegel vermieden werden können. Dabei wird in einer Grundstellung des Strahlrotators der Laserstrahl vorzugsweise so im Strahlrotator reflektiert, dass ein in den Strahlrotator einfallender Laserstrahl kollinear zu einem aus dem Strahlrotator ausgehenden Laserstrahl verläuft. Wird der Strahlrotator nun um eine gemeinsame Strahlachse von einfallendem und ausgehenden Laserstrahl um einen gegebenen Winkel rotiert, dreht sich der ausgehende Laserstrahl um den doppelten Winkel.
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Der konstruktive Aufbau und die Steuerung der Strahlformanordnung werden weiter vereinfacht, wenn der Strahlrotator in einem Abschnitt des Strahlengangs der Strahlformanordnung angeordnet ist, in dem der Laserstrahl kollimiert ist.
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Die Strahlformanordnung kann zur Führung eines Laserstrahls und/oder zur Führung mehrerer Laserstrahlen ausgebildet sein. Die Strahlformanordnung kann insbesondere zur Führung eines oder mehrerer Vorpulslaserstrahlen und eines Hauptpulslaserstrahls ausgebildet sein, so dass das Targetmaterial nacheinander durch einen Vorpuls oder mehrere Vorpulse bestrahlt werden, bevor es von einem Hauptpuls bestrahlt wird. Werden zwei oder mehr Laserstrahlen derselben oder ähnlicher Wellenlänge, bspw. zwei Vorpulslaserstrahlen derselben oder ähnlicher Wellenlänge, auf das Targetmaterial gerichtet, so durchlaufen diese Laserstrahlen dieselben optischen Elemente innerhalb der Strahlformanordnung. Zwischen diesen Laserstrahlen ist ein definierter örtlicher Versatz in der Fokussierebene der Fokussiereinheit der Strahlformanordnung notwendig, um das Targetmaterial an der jeweils dafür vorgesehenen Position zu bestrahlen. Dieser örtliche Versatz resultiert aus einem Winkelversatz zwischen den Laserstrahlen, der in den optischen Elementen, die der Strahlformanordnung vorgelagert sind, eingestellt wird. Die Orientierung des örtlichen Versatzes zwischen den Laserstrahlen ist von der Bildfelddrehung in der Strahlformanordnung abhängig. Strahlformanordnungen, in der zwei oder mehrere Laserstrahlen über dieselben optischen Elemente zum Targetmaterial geführt werden und die einen Strahlrotator aufweisen, der geeignet ist, die Orientierung der Laserstrahlen zueinander definiert einzustellen, sind demnach besonders vorteilhaft, da dieselbe Steuerung für verschiedene Typen solcher Strahlformanordnungen verwendet werden kann.
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Dabei kann die Strahlformanordnung einen dem Strahlrotator vorgeordneten Strahlkombinierer aufweisen. Der dem Strahlrotator vorgeordnete Strahlkombinierer kann auch vor der Strahlformanordnung angeordnet sein. An diesem Strahlkombinierer können Laserstrahlen ähnlicher oder gleicher Wellenlänge kombiniert werden und über dieselben optischen Elemente zum Targetmaterial geführt werden. Dies vereinfacht signifikant den konstruktiven Aufbau der Vorrichtung.
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Der Strahlkombinierer kann in Form eines dichroitischen Spiegels ausgebildet sein.
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In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung eine Vakuumkammer auf, in der das Targetmaterial bestrahlbar ist. Weiter bevorzugt sind dabei die optischen Elemente der Fokussiereinheit innerhalb der Vakuumkammer und der Strahlrotator außerhalb der Vakuumkammer angeordnet, um den in der Vakuumkammer zur Verfügung stehenden Bauraum optimal auszunutzen.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Erzeugung von EUV-Strahlung unter Einsatz einer hier beschriebenen Vorrichtung. Das Verfahren umfasst dabei zumindest das Führen des zumindest einen Laserstrahls durch die Strahlformanordnung, insbesondere durch den Strahlrotator und die Fokussiereinheit, sowie das Bestrahlen des Targetmaterials und das Erzeugen von EUV-Strahlung.
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Die zur Vorrichtung beschriebenen Merkmale und Vorteile betreffen auch das Verfahren und umgekehrt.
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Der zumindest eine eingesetzte Laserstrahl ist vorzugsweise gepulst. Das ist insbesondere von Vorteil, wenn das Targetmaterial als Tröpfchen, bspw. als Zinntröpfchen, bereitgestellt wird. In diesem Fall entspricht die Frequenz, mit der der Laserstrahl auf das Tröpfchen auftrifft, der Frequenz, mit der Tröpfchen von einer Tröpfchenquelle ausgesandt werden.
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Das Einstellen der Fokuslage des zumindest einen eingesetzten Laserstrahls auf dem Targetmaterial in Strahlrichtung erfolgt bevorzugt durch ein Einstellen der Divergenz des Laserstrahls außerhalb der Strahlformanordnung. Hierdurch wird die Steuerung der Strahlformanordnung weiter vereinfacht.
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Zum Bestrahlen des Targetmaterials können mehrere Laserstrahlen durch die Strahlformanordnung geführt werden. Das Targetmaterial kann nacheinander mit einem Vorpulslaserstrahl oder mehreren Vorpulslaserstrahlen und anschließend mit einem Hauptpulslaserstrahl bestrahlt werden. Dabei kann die Fokuslage des oder der Vorpulslaserstrahlen außerhalb der Strahlformanordnung und die Fokuslage des Hauptpulslaserstrahls innerhalb der Strahlformanordnung eingestellt werden. Die Fokuslage des Hauptpulslaserstrahls kann dabei mit Hilfe eines aktuierten Spiegels eingestellt werden.
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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.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung und Zeichnung
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- 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung und ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Erzeugung von EUV-Strahlung, wobei ein Laserstrahl einen Strahlrotator durchläuft.
- 2 zeigt schematisch die durch den Strahlrotator erreichte Bildfelddrehung.
- 3 zeigt schematisch einen drei Spiegel aufweisenden Strahlrotator.
- 4 zeigt schematisch eine andere Ausführungsform eines Strahlrotators mit fünf Spiegeln.
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1 zeigt eine Vorrichtung 10 und ein Verfahren 12 zur Erzeugung von EUV-Strahlung 14 an einem Targetmaterial 16 (hier in Form mehrerer Tröpfchen, insbesondere in Form von Zinntröpfchen, dargestellt). Das Targetmaterial 16 wird dabei von zumindest einem Laserstrahl 18 bestrahlt, der eine Strahlformanordnung 20 mit einer Fokussiereinheit 22 durchläuft. Die Fokussiereinheit 22 weist mehrere optische Elemente, die in einer Vakuumkammer 26 angeordnet sind, auf. Das Targetmaterial 16, das von einem Targetmaterialspender 24 abgegeben wird, und die optischen Elemente der Fokussiereinheit 22 befinden sich vorzugsweise in der Vakuumkammer 26 der Vorrichtung 10.
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Die laterale (X/Y) Fokuslage des Laserstrahls 18 wird außerhalb der Strahlformanordnung 20 durch Verkippen und/oder Verschieben des in die Strahlformanordnung 20 einfallenden Laserstrahls 18 vorgenommen, die Fokuslage des Laserstrahls 18 in Strahlrichtung (Z) wird ebenfalls außerhalb der Strahlformanordnung 20 durch Einstellen der Divergenz des in die Strahlformanordnung 20 einfallenden Laserstrahls 18 gesteuert. Die Strahlformanordnung 20 weist dabei mehrere optische Elemente auf, die zu einer Bildfelddrehung des Laserstrahls 18 führen. So führt beispielsweise eine horizontale Verkippung des Laserstrahls 18 nicht zu einer horizontalen Verschiebung des Fokus, sondern zu einer Verschiebung entlang einer zur Horizontalen gedrehten Achse. Da die Fokuslage außerhalb der Strahlformanordnung 20 gesteuert wird, muss das Eingangs-/Ausgangsverhalten des Strahlengangs innerhalb der Strahlformanordnung 20 gut bekannt sein.
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Die Strahlformanordnung 20 kann dabei als modulare Baugruppe ausgeführt sein, die in die Vorrichtung 10 leicht ein- und ausgebaut werden kann. In der Ausführungsform gemäß 1 umfasst die Strahlformanordnung 20 die Linsen 31 und 32 nachgelagerten optischen Elemente. Der Eingangslaserstrahl in die Strahlformanordnung 20 wird durch den Laserstrahl 18 gebildet, der durch die beiden Linsen 31, 32 hindurchgeführt wurde und ein erstes umlenkendes optisches Element 33 noch nicht passiert hat. Es versteht sich, dass auch eine andere Anordnung von optischen Elementen möglich ist.
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Verschiedene Fokussiereinheittypen können verschiedene Bildfelddrehungen aufweisen. Um dieselben vorgelagerten Strahlformungs- und Steuerungssysteme für verschiedene Typen von Strahlformanordnungen 20 einsetzen zu können, muss die Bildfelddrehung des jeweiligen Typs der Strahlformanordnung 20 in der Transferfunktion der Steuerung berücksichtigt werden, wodurch für verschiedene Typen von Strahlformanordnungen 20 nicht dieselbe Steuerung verwendet werden kann. Erfindungsgemäß ist es demgegenüber vorgesehen, einen Strahlrotator 28 vorzusehen, der eine Anpassung verschiedener Bildfelddrehungen unterschiedlicher Typen von Strahlformanordnungen 20 ermöglicht. Hierdurch kann dieselbe Steuerung für verschiedene Typen von Strahlformanordnungen 20 verwendet werden.
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2 zeigt beispielhaft eine Drehung der Bildfeldebene (untere Darstellung) um 45° bei einer Drehung eines Strahlrotators 28 (siehe 1) um 22,5°.
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3 zeigt eine Ausführungsform eines Strahlrotators 28 mit drei Spiegeln 30a, 30b, 30c.
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4 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Strahlrotators 28 mit fünf Spiegeln 30a, 30b, 30c, 30d, 30e, bei dem flache Auftreffwinkel auf die Spiegel 30a-30e vermieden werden.
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Unter Vornahme einer Zusammenschau aller Figuren der Zeichnung betrifft die Erfindung zusammenfassend eine Vorrichtung 10 und ein Verfahren 12 zur Erzeugung von EUV-Strahlung 14 durch Bestrahlung von Targetmaterial 16 mit zumindest einem Laserstrahl 18. Der zumindest eine Laserstrahl 18 wird von einer Strahlformanordnung 20 geformt, die eine Fokussiereinheit 22 aufweist. Der Fokussiereinheit 22 ist ein Strahlrotator 28 vorgeordnet, um verschiedene Bildfelddrehungen verschiedener Typen von Strahlformanordnungen 20 kompensieren zu können. Hierdurch können verschiedenen Typen von Strahlformanordnungen 20, insbesondere vor dem Strahlrotator 28, gleiche optische Komponenten vorgeschaltet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorrichtung
- 12
- Verfahren
- 14
- EUV-Strahlung
- 16
- Targetmaterial
- 18
- Laserstrahl
- 20
- Strahlformanordnung
- 22
- Fokussiereinheit
- 24
- Targetmaterialspender
- 26
- Vakuumkammer
- 28
- Strahlrotator
- 30a-e
- Spiegel
- 31
- Linse
- 32
- Linse
- 33
- erstes umlenkendes optisches Element
