DE4229397A1 - Vorrichtung zum Abtragen von Material von einem Target - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtragen von Material von einem Target, umfassend einen Laserpulse mit einer Pulsdauer im Pikosekundenbereich erzeugenden Hoch­ leistungslaser mit einem Resonator, in welchem ein Moden­ koppler und ein Güteschalter angeordnet sind, einen dem Hochleistungslaser nachgeordneten Frequenzvervielfacher und eine Strahlführung zur Fokussierung des aus dem Fre­ quenzvervielfacher kommenden Laserstrahls auf das Target.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus dem deutschen Patent 40 22 817 bekannt.

Bei dieser Vorrichtung findet ein konventioneller Hochlei­ stungslaser Verwendung, welcher nicht einen einzelnen Laserpuls mit einer Pulsdauer im Pikosekundenbereich er­ zeugt, sondern einen ganzen Pulszug von mehreren Laserpul­ sen mit jeweils einer Pulsdauer im Pikosekundenbereich, die ebenfalls in Zeitabständen im Nanosekundenbereich auf­ einander folgen, wobei diese Zeitabstände der einzelnen Laserpulse der Umlaufzeit im Resonator entsprechen.

Eine derartige Vorrichtung hat den Nachteil, daß mit die­ ser vielfach hohe Energien im Laserpuls schwerlich oder nicht erreichbar sind, da sich die im Resonator erreich­ bare Maximalenergie auf den gesamten Pulszug von Laserpul­ sen verteilt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, daß die einzelnen Laserpulse mit einer Pulsdauer im Pikosekun­ denbereich eine möglichst hohe Energie aufweisen.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs be­ schriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Erzeugung einzelner hochenergetischer Laserpulse der Reso­ nator vollverspiegelte Endspiegel aufweist, daß in dem Resonator ein System zur gesteuerten Einzelpulsauskopplung angeordnet ist und daß eine Steuerung vorgesehen ist, wel­ che nach Freigabe der Lasertätigkeit durch den Güteschal­ ter und mehrfachem Umlauf eines sich aufbauenden Einzel­ pulses durch den Resonator diesen Einzelpuls auskoppelt.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist somit darin zu sehen, daß im Gegensatz zu den bislang bekannten Syste­ men kein Pulszug mit Laserpulsen im Pikosekundenbereich erzeugt wird, sondern sich im Resonator ein einzelner Puls aufbaut, welcher dann durch im Resonator angeordnete Ein­ zelpulsauskopplung ausgekoppelt wird. Damit ist die im Re­ sonator erreichbare Energie in dem Einzelpuls konzen­ triert, so daß in einfacher Weise der Einzelpuls mit der gewünschten hohen Energie zur Verfügung steht, um das Ab­ tragen von Material von dem Target durchzuführen.

Hinsichtlich der Art der Steuerung der Einzelpulsaus­ kopplung sind unterschiedliche Möglichkeiten denkbar. So sieht ein zweckmäßiges Ausführungsbeispiel vor, daß die Steuerung die Einzelpulsauskopplung innerhalb eines defi­ nierten Zeitraums nach Freigabe der Lasertätigkeit durch den Güteschalter ansteuert. Damit ist über die Steuerung die Zahl der Umläufe des Einzelpulses im Resonator fest­ legbar, wobei bei durch das Lasermedium vorgesehener Ver­ stärkung auch die Intensität des Einzelpulses zumindest in ungefähren Grenzen, vorgebbar ist.

Noch vorteilhafter ist es, wenn stets die gleiche Intensi­ tät erreicht werden soll, wenn die Steuerung die Einzel­ pulsauskopplung bei Erreichen eines Intensitätsschwell­ wertes ansteuert. Diese Möglichkeit bezieht sich somit auf einen vorgebbaren Intensitätsschwellwert, wobei allerdings mit dieser Art der Steuerung mit einer Unschärfe im Nano­ sekundenbereich nicht festlegbar ist, zu welchem Zeitpunkt die Auskopplung des Einzelpulses erfolgt, da bei schwan­ kender Verstärkung des Lasermediums eine unterschiedliche Zahl von Umläufen des Einzelpulses im Resonator erforder­ lich sind. Diese Unschärfe ist jedoch für das erfindungs­ gemäße Verfahren unschädlich.

Auch die Einzelpulsauskopplung kann in unterschiedlichster Art und Weise durchgeführt werden. So sieht ein vorteil­ haftes Ausführungsbeispiel vor, daß die Einzelpulsaus­ kopplung eine polarisationsdrehende Pockelszelle und einen polarisationsabhängigen Transmissions-/Reflexionsspiegel aufweist. Bei nicht angesteuerter Pockelszelle erfolgt keine Polarisationsdrehung und somit läßt dieser polarisa­ tionsabhängige Transmissions-/Reflexionsspiegel sich das Resonatorstrahlungsfeld zwischen den Endspiegeln des Reso­ nators aufbauen, während bei angesteuerter Pockelszelle eine Polarisationsdrehung erfolgt, und zwar in die Rich­ tung, in welcher der Transmissions-/Reflexionsspiegel re­ flektiert und somit den Einzelpuls quer zur Resonatorachse auskoppelt.

Eine noch bessere Leistungsausbeute läßt sich dann errei­ chen, wenn zwischen dem Hochleistungslaser und dem Fre­ quenzvervielfacher ein Laserverstärker angeordnet ist, welche die Möglichkeit eröffnet, den Einzelpuls nochmals zu verstärken.

Bei den bisherigen Systemen wird bei Einsatz eines Fre­ quenzvervielfachers der Anteil des Laserpulses, welcher nichtfrequenzvervielfacht wurde, entweder ausgeblendet oder gemeinsam mit dem frequenzvervielfachten Anteil des Laserpulses auf das Targets fokussiert.

Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn nach dem Fre­ quenzvervielfacher ein Auskoppelelement für den nicht frequenzvervielfachten Laserpulsanteil angeordnet ist.

In dem Moment, in dem der nicht frequenzvervielfachte Laserpulsanteil ausgekoppelt ist, ist es zweckmäßig, eine Strahlführung vorzusehen, welche den frequenzverviel­ fachten Laserpulsanteil auf das Target fokussiert, wobei der nicht frequenzvervielfachte Laserpulsanteil dabei in eine definierte Zeitrelation zum frequenzvervielfachten Laserpulsanteil bringbar ist.

Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn der nicht fre­ quenzvervielfachte Laserpulsanteil gegenüber dem frequenz­ vervielfachten Laserpulsanteil zeitverzögert auf dem Target auftrifft.

Dies eröffnet die Möglichkeit, mit dem nichtfrequenz­ vervielfachten Laserpulsanteil bei Erzeugung eines Plasmas durch den frequenzvervielfachten Laserpulsanteil dieses Plasma nachzuheizen und insbesondere die Teilchenenergie im Plasma durch Nachheizen von rückwärtigen, d. h. dem Target zugewandten Bereichen des Plasmas zu homogenisieren.

Eine derartige Verzögerung des nichtfrequenzvervielfachten Laserpulsanteils läßt sich besonders einfach dann reali­ sieren, wenn die Strahlführung für den nichtfrequenzver­ vielfachten Laserpulsanteil eine Umwegleitung zur Pulsver­ zögerung umfaßt.

Eine Fokussierung des frequenzvervielfachten und des nichtfrequenzvervielfachten Laserpulsanteils auf das Target läßt sich im einfachsten Fall dadurch erreichen, daß der frequenzvervielfachte Laserpulsanteil und der nichtfrequenzvervielfachte Laserpulsanteil mit getrennten Strahlführungen auf das Target fokussiert sind.

Alternativ dazu sieht ein weiteres vorteilhaftes Ausfüh­ rungsbeispiel vor, daß ein Kolinearisierungselement vor­ gesehen ist, welche den frequenzvervielfachten und den nichtfrequenzvervielfachten Laserpulsanteil zusammenführt, so daß insbesondere eine gemeinsame Fokussierung, bei­ spielsweise durch eine gemeinsame Abbildungsoptik auf das Target möglich ist.

Vorzugsweise ist dabei das Kolinearisierungselement als Prisma ausgebildet, welches in der Lage ist, die unter­ schiedlichen Laserpulsanteile aufgrund ihrer unterschied­ lichen Wellenlänge oder Frequenz aus unterschiedlichen Richtungen zu einem kolinearen Laserpuls zusammenzuführen.

Dieses Kolinearisierungselement erlaubt insbesondere ein gemeinsames Fokussiersystem für den frequenzvervielfachten Laserpulsanteil und den nichtfrequenzvervielfachten Laser­ pulsanteil, so daß sich Justierprobleme bei getrennten Fokussiersystemen erübrigen und lediglich gegebenenfalls noch die chromatische Aberration in dem Fokussiersystem berücksichtigt werden muß.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der frequenzver­ vielfachte und der nichtfrequenzvervielfachte Laserpulsan­ teil eine definierte Pulsfolge bilden.

Insbesondere dann, wenn der Laserpuls bei einer Wellen­ länge im UV-Bereich eingesetzt werden soll, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Laserpuls einen mehr­ fach frequenzvervielfachten Laserpulsanteil aufweist, so daß die Erzeugung des Plasmas vorzugsweise durch einen mindestens zweifach frequenzvervielfachten Laserpulsanteil mit Wellenlängen im UV-Bereich erfolgt.

In diesem Fall ist vorgesehen, daß der mehrfach frequenz­ vervielfachte und der einfach frequenzvervielfachte Laser­ pulsanteil auf dem Target auftreffen.

Ferner ist entsprechend den vorstehenden Ausführungen zum frequenzvervielfachten und nichtfrequenzvervielfachten Laserpulsanteil vorgesehen, daß der mehrfach frequenzver­ vielfachte Laserpulsanteil und der einfach frequenzver­ vielfachte Laserpulsanteil einen Laserpulszug mit zeitver­ setzten Laserpulsanteilen bilden, wobei vorzugsweise die­ ser Pulszug auch noch den nicht frequenzvervielfachten Laserpulsanteil umfaßt.

Als Laser wird vorzugsweise ein Laser eingesetzt, dessen Laserpuls nach entsprechender Frequenzvervielfachung eine Wellenlänge von weniger als 0,6 µm aufweist und Pulsdauern Tp in der Größenordnung von 1 bis 100 Pikosekunden.

Vorzugsweise sind Leistungsdichtungen im Fokus von 10⁹ bis 10¹² Watt pro cm² vorgesehen.

Die einzelnen Laserpulse mit Pulsdauern im Pikosekundenbe­ reich oder anstelle der Einzelpulszüge mit frequenzver­ vielfachten und nicht frequenzvervielfachten oder mehrfach frequenzvervielfachten und einfach frequenzvervielfachten Laserpulsanteilen werden vorzugsweise mit einer Repiti­ tionsrate im Bereich von ungefähr 10 kHz erzeugt.

Insbesondere dient die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abtragen von Material von einem Target bei der Herstellung von Schichten für die Funktionsstruktur eines Halbleiter­ bauelements, insbesondere das Auftragen von Schichten der Funktionsstruktur eines Halbleiterbauelements, wonach ins­ besondere clusterfreie Schichten entsprechend dem deut­ schen Patent 40 22 817 aufgetragen werden, auf welches diesbezüglich vollinhaltlich bezug genommen wird.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind Gegen­ stand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichneri­ schen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Lasersystems;

Fig. 2 eine ausschnittsweise Darstellung eines zwei­ ten Ausführungsbeispiels eines erfindungsge­ mäßen Lasersystems;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Pulszuges mit Laserpulsanteilen mit unterschiedlicher Frequenz;

Fig. 4 eine schematische ausschnittsweise Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines er­ findungsgemäßen Lasersystems und

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel einer Beschichtungs­ station als Anwendungsbeispiel einer erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung.

Ein Ausführungsbeispiel eines in Fig. 1 als Ganzes mit 10 bezeichneten erfindungsgemäß eingesetzten Lasersystems um­ faßt einen Laserresonator 12, welcher endseitig durch zwei vollreflektierende Endspiegel 14 und 16 abgeschlossen ist. Eine Resonatorachse 18 legt dabei das sich zwischen den Endspiegeln 14 und 16 ausbildende Resonatorstrahlungsfeld 20 fest.

Zwischen den Endspiegeln ist ferner ein Oszillatorkristall 22 angeordnet, welcher das laseraktive Medium darstellt. Dieser Oszillatorkristall 22 wird durch Diodenreihen 24 gepumpt, welche längs der Pfeile 26 und zwar quer zur Re­ sonatorachse 18 den Oszillatorkristall mit Pumplicht be­ aufschlagen. Bei diesen Diodenreihen 24 handelt es sich um Halbleiterdioden, beispielsweise aus GaAlAs oder InGaAlAs.

Vor dem Endspiegel 16 sind ferner zwei Modulatoren 26 und 28 angeordnet, welche zur Modenkopplung (Modelocking) im Resonatorstrahlungsfeld dienen, wobei deren Transmission mit der Frequenz der Umlaufzeit (round trip time) des Laserresonators 12 moduliert ist. Ferner sitzt zwischen den Modulatoren 26 und 28 noch eine Pockelszelle 30, wel­ che zur Güteschaltung im Laserresonator dient, um den Auf­ bau des Resonatorstrahlungsfeldes 20 mit einem Puls mit einer Halbwertsbreite im Pikosekundenbereich zu steuern.

Die bislang beschriebenen Komponenten des erfindungsge­ mäßen Lasersystems 10 stellen die Komponenten eines aus dem Stand der Technik bekannten Lasersystems zur Erzeugung von Laserpulsen im Pikosekundenbereich mittels Modenkopp­ lung dar.

Zwischen dem Oszillatorkristall 22 und dem Endspiegel 14 ist ferner eine weitere Pockelszelle 32 vorgesehen und zwischen der Pockelszelle 32 und dem Endspiegel 14 ein polarisationsabhängiger Transmissions- und Reflexionsspie­ gel 34, welcher so steht, daß er eine Polarisationsrich­ tung zum Endspiegel 14 passieren läßt, während die andere, senkrecht dazu stehende Polarisationsrichtung reflektiert wird.

Bei nicht angesteuerter Pockelszelle 32 läßt der Trans­ missions- und Reflexionsspiegel 34 das Resonatorstrah­ lungsfeld 20 zum Endspiegel 14 hindurchtreten, bei ange­ steuerter Pockelszelle 32 erfolgt eine Drehung der Polari­ sationsebene derart, daß der Transmissions- und Refle­ xionsspiegel 34 die Laserstrahlung auf einen Umlenkspiegel 36 aus dem Laserresonator 12 herausreflektiert und somit den Laserpuls P auskoppelt. Hierzu ist eine Steuerung 38 vorgesehen, welche einerseits die Pockelszelle 30 ansteu­ ert, so daß sich in dem Resonator 12 ein Laserpuls P durch Hin- und Herreflektion zwischen den Endspiegeln 14 aufbau­ en kann. Nach einer bestimmten Zeit erfolgt dann eine An­ steuerung der Pockelszelle 32, welche die Polarisations­ ebene des Laserpulses P so dreht, daß dieser durch den Transmissions- und Reflexionsspiegel 34 aus dem Laserreso­ nator 12 heraus auf den Umlenkspiegel 36 reflektiert wird.

Alternativ dazu ist es ebenfalls denkbar, beispielsweise hinter dem Endspiegel 16 einen Detektor 40 vorzusehen, welcher bei geringfügig transmittierendem Endspiegel 16 in der Lage ist, die Intensität des sich im Laserresonator 12 aufbauenden Laserpulses P zu messen. Durch Abfrage dieses Detektors 40 kann über die Steuerung 38 dann die Pockels­ zelle 32 angesteuert werden, so daß stets bei Überschrei­ ten einer Schwellintensität des Laserpulses P eine Aus­ kopplung desselben durch Reflexion auf den Umlenkspiegel 36 erfolgt.

Der Umlenkspiegel 36 lenkt den austretenden Laserstrahl 42 weiter um und zwar durch einen Verstärkerkristall 44, der gleich wie der Oszillatorkristall 22 aufgebaut und durch Diodenreihen 46 optisch gepumpt ist. Nach Verstärken des Laserpulses P in dem Verstärkerkristall 44 erfolgt eine Frequenzverdopplung in einem Verdopplerkristall 48 auf die von der Frequenz w₁ auf die Frequenz 2×w₁ und eine wei­ tere Frequenzverdopplung durch einen Verdopplerkristall 50 von der Frequenz 2×w₁ auf die Frequenz 4×w₁.

Der austretende Laserpuls P mit der Frequenz 4w₁ wird auf ein Target T fokussiert und erzeugt beispielsweise auf diesem im Bereich eines Fokus 58 ein Plasma, wobei damit entweder ein Beschichten eines Substrats mit Teilchen aus dem Plasma oder dem Target oder ein Abtragen von Material von den Target erfolgt.

Eine derartige Frequenzverdopplung ist dann erforderlich, wenn man - was üblicherweise der Fall sein wird - einen Neodymkristall als Oszillatorkristall verwendet, bei­ spielsweise Nd-YAP oder Nd-YLF. Nach zweifacher Frequenz­ verdopplung erhält man damit Wellenlängen im UV-Bereich.

Im einfachsten Fall wird bei dem erfindungsgemäßen Laser­ system mit dem Teil des Laserpulses P mit der Frequenz 4×w₁ gearbeitet und die anderen Frequenzanteile werden nicht eingesetzt.

Besonders vorteilhaft ist jedoch ein zweites Ausführungs­ beispiel des erfindungsgemäßen Lasersystems, dargestellt in Fig. 2, bei welchem nach dem ersten Verdopplerkristall 48 mittels eines wellenlängenselektiven Reflexionselements 52 ein Ausblenden des Teils Tw₁ des Laserpulses mit der Frequenz w₁ erfolgt, während der Teil T2w₁ des Laserpulses P mit der Frequenz 2×w₁ in den zweiten Verdopplerkri­ stall 50 eintritt und dort teilweise auf die Frequenz 4×w₁ verdoppelt wird. Der Anteil des Teils T2w₁ wird eben­ falls durch ein weiteres wellenlängenselektives Refle­ xionselement 54 nach dem zweiten Verdopplerkristall 50 ausgekoppelt, so daß der Laserpuls P in seine einzelnen Laserpulsanteile mit den unterschiedlichen Frequenzen auf­ geteilt ist. Der Laserpulsanteil P₀ mit der Frequenz 4×w₁ wird mittels einer Linse 56 direkt in einen Fokus 58 fokussiert, der Laserpulsanteil P₁ des Laserpulses P mit der Frequenz 2×w₁ wird durch ein weiteres Umlenkelement 60 umgelenkt und ebenfalls mittels einer Linse 62 auf den Fokus 58 fokussiert, allerdings mit durch Verlängerung der optischen Weglänge bedingter Zeitverzögerung, so daß zu­ nächst im Fokus der Laserpulsanteil P₀ ankommt und mit zeitlicher Verzögerung der Laserpulsanteil P₁ mit der Fre­ quenz 2×w₁ des Laserpulses.

Der Laserpulsanteil P₂ mit der Frequenz w₁ wird ebenfalls durch ein Umlenkelement 64 umgelenkt und mittels einer Linse 66 auf den Fokus 58 fokussiert, wobei eine weitere Verlängerung der optischen Weglänge gegenüber dem Laser­ pulsanteil P₁ erzeugt wird, so daß der Laserpulsanteil P₂ wiederum mit zeitlicher Verzögerung gegenüber dem Puls P₁ am Fokus 58 ankommt (Fig. 3).

Im übrigen ist das zweite Ausführungsbeispiel gleich kon­ zipiert wie das erste Ausführungsbeispiel, so daß auf die­ ses vollinhaltlich Bezug genommen wird.

Bei einem dritten Ausführungsbeispiel eines erfindungsge­ mäßen Lasersystems, dargestellt in Fig. 4, erfolgt eben­ falls ein Auskoppeln der Frequenzanteile w₁ nach dem er­ sten Verdopplerkristall 48 und der Frequenzanteile mit 2×w₁ nach dem zweiten Verdopplerkristall 50 mittels der wellenlängenselektiven Reflexionselemente 52 und 54.

Gleichzeitig erfolgt eine Verzögerung des Laserpulsanteils P₁ gegenüber dem Laserpulsanteil P₀ und des Laserpulsan­ teils P₂ gegenüber dem Laserpulsanteil P₁ ebenfalls durch entsprechende Verlängerung der optischen Weglänge.

Dagegen werden alle Laserpulsanteile wiederum mittels eines Prismas 70 in einer Richtung 72 vereinigt und mittels einer gemeinsamen Linse 74 auf den Fokus 58 fokussiert, so daß die Pulse P₀, P₁ und P₂ kolinear zueinander verlaufen und auf dem Fokus 58 auftreffen.

Im übrigen ist das dritte Ausführungsbeispiel gleich kon­ zipiert wie das erste Ausführungsbeispiel, so daß auf die­ ses vollinhaltlich Bezug genommen wird.

Als Lasersystem kommt vorzugsweise ein Lasersystem in Be­ tracht, welches eine auf dem Target T auftreffende Wellen­ länge von weniger als 0,6 µm aufweist und Pulsdauern Tp in der Größenordnung von 1 bis 100 psek.

Die Leistungsdichte im Fokus 58 liegt vorzugsweise bei 10⁹ bis 10¹² w/cm².

Die einzelnen Pulse P haben eine Pulsfolge, die ungefähr im 10 kHz-Bereich liegt, wobei erfindungsgemäß pro einzel­ nem Puls P in einem Beschichtungsfleck auf dem mit Target­ material zu beschichtenden Prozeßsubstrat maximal ungefähr eine Atomlage des jeweiligen Targetmaterials aufgetragen wird.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten bevorzugten Ausführungs­ beispiel folgen dem Laserpulsanteil P₀ mit der Wellenlänge von weniger als 500 nm weitere Laserpulsanteile P₁ und P₂ in zeitlichen Abständen von ungefähr 0,5 bis ungefähr 5 Nanosekunden, wobei diese Laserpulsanteile ebenfalls eine Pulsdauer Tp aufweisen, welche im Bereich von 1 bis 100 psek liegt.

Mit diesen Laserpulsanteilen P₁ und P₂ mit einer längeren Wellenlänge erfolgt eine Nachbeschleunigung des bereits im Fokus 58 auf der Targetoberfläche durch ein Plasma erzeug­ ten Partikelstroms, insbesondere eine Homogenisierung der Teilchenenergie durch Nachheizen der rückwärtigen, dem Target T zugewandten langsameren Bereiche des Partikel­ stroms, so daß dieser sich mit homogener Geschwindigkeit und effektiver in Richtung des Beschichtungsflecks auf einer Oberfläche eines Substrats ausbreitet.

Ein derartiges Lasersystem ist insbesondere bei Beschich­ tungsstationen und Strukturierstationen, vorzugsweise zur Herstellung von Funktionsstrukturen von Halbleiterbau­ elementen einsetzbar.

In einer derartigen Beschichtungsstation ist, wie in Fig. 5 dargestellt, ein Laser 120 angeordnet, welcher gemäß einem der voranstehenden Ausführungsbeispiele ausgebildet ist. Die Laserpulse P werden von einem über einen Antrieb 122 ansteuerbaren Umlenkspiegel 124 auf das Target T re­ flektiert.

Dieses Target T ist beispielsweise, wie in Fig. 5 darge­ stellt, aus drei auf einem Targetträger 126 sitzenden Einzeltargets 130a, 130b und 130c aufgebaut, wobei jeweils beispielsweise zu jedem Zeitpunkt eines derselben durch den Laserstrahl 28 bestrahlbar ist.

Wird, wie in Fig. 5 dargestellt, das Einzeltarget 130b im Bereich eines Bestrahlungsflecks 132 bestrahlt, so findet eine Ausbreitung des Targetmaterials vorzugsweise in Rich­ tung einer Senkrechten 134 zu einer Targetoberfläche 136 in Form einer zu dieser Senkrechten 134 symmetrischen Keule 138 statt, wobei die Keule beispielsweise einen Öffnungswinkel α von ungefähr 60° aufweist. Diese Keule schneidet eine Oberfläche 140 eines Prozeßsubstrats 112 oder der jeweils obersten Schicht desselben mit einem Be­ schichtungsfleck 142, im Bereich von welchem durch die Keule 138 ein Auftrag des Targetmaterials auf der Ober­ fläche 140 erfolgt.

Um nun mit den Laserpulsen P einen gleichmäßigen Abtrag von Targetmaterial beispielsweise von dem Einzeltarget 130b zu erreichen, ist der Bestrahlungsfleck 132 auf der Targetoberfläche 136 beispielsweise längs einer Linie 144 und vorzugsweise auch noch quer zu dieser bewegbar. Dies ist dadurch erreichbar, daß der Umlenkspiegel 124 den Laserstrahl 28 so umlenkt, daß der Bestrahlungsfleck 132 relativ zum Targetträger 126 längs der Linie 144 und ge­ gebenenfalls quer zu dieser wandert.

Damit wandert in geringem Male auch die Keule 138 und so­ mit der Beschichtungsfleck 142 auf der Oberfläche 140, die Strecke ist allerdings in der Regel nicht ausreichend, um eine vollflächige Beschichtung der Oberfläche 140 zu er­ reichen.

Aus diesem Grund ist vorzugsweise noch zusätzlich ein Sub­ strathalter 104 eines an Führungen 108 verfahrbaren Posi­ tioniertisches 102 relativ zu einer Basiseinheit 106 in einer XZ-Ebene bewegbar, so daß der Beschichtungsfleck 142 über die gesamte Oberfläche 140 wandert.

Alternativ dazu ist es aber auch möglich, den Targetträger 126 so mittels einer Verschiebe- und Positioniereinheit zu bewegen, daß die Keule 128 und der Beschichtungsfleck 142 bei feststehendem Substrat 112 oder feststehender Oberflä­ che 140 über die gesamte Oberfläche 140 wandern, bei ent­ sprechender Nachführung der Laserpulse P mittels des Um­ lenkspiegels 124, wobei bei der Nachführung noch zusätz­ lich die Relativbewegung des Bestrahlungsflecks 132 auf der Targetoberfläche 136 relativ zum Einzeltarget 130b zu berücksichtigen ist.

Beispielsweise ist das erfindungsgemäße System auch bei dem Verfahren gemäß dem deutschen Patent 40 22 817 ein­ setzbar.

Claims (14)

1. Vorrichtung zum Abtragen von Material von einem Target, umfassend einen Laserpulse mit einer Puls­ dauer im Pikosekundenbereich erzeugenden Hochlei­ stungslaser mit einem Resonator, in welchem ein Modenkoppler und ein Güteschalter angeordnet sind, einen dem Hochleistungslaser nachgeordneten Frequenz­ vervielfacher und eine Strahlführung zur Fokussierung des aus dem Frequenzvervielfacher kommenden Laser­ strahls auf das Target, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einzelner hochenergetischer Laser­ pulse (P) der Resonator (12) vollverspiegelte End­ spiegel (14, 16) aufweist, daß in dem Resonator (12) ein System (32, 34) zur gesteuerten Einzelpulsaus­ kopplung angeordnet ist und daß eine Steuerung (38) vorgesehen ist, welche nach Freigabe der Lasertätig­ keit durch den Güteschalter (30) und mehrfachem Um­ lauf eines sich aufbauenden Einzelpulses durch den Resonator (12) diesen Einzelpuls (P) auskoppelt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (38) die Einzelpulsauskopplung (32, 34) innerhalb eines definierten Zeitraums nach Freigabe der Lasertätigkeit durch den Güteschalter (30) ansteuert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung die Einzelpulsauskopplung (32, 34) bei Erreichen eines Intensitätsschwellwertes des sich im Resonator aufbauenden Einzelpulses (P) ansteuert.

4. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelpulsauskopplung eine polarisationsdrehende Pockelszelle (32) und einen polarisationsabhängigen Transmissions-/Refle­ xionsspiegel (34) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hochlei­ stungslaser (10) und dem Frequenzvervielfacher (48, 50) ein Laserverstärker (44) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Frequenzverviel­ facher (48, 50) ein Auskoppelelement (52, 54) für den nichtfrequenzvervielfachten Laserpulsanteil (P₁, P₂) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Strahlführung (60, 62; 64, 66, 70, 74) vorgesehen ist, welche den nichtfrequenzvervielfachten Laser­ pulsanteil (P₁, P₂) auf das Target (T) fokussiert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der nichtfrequenzvervielfachte Laser­ pulsanteil (P₁, P₂) gegenüber dem frequenzverviel­ fachten Laserpulsanteil (P₀) zeitverzögert auf dem Target (T) auftrifft.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlführung (60, 62; 64, 66, 70, 74) für den nichtfrequenzvervielfachten Laserpulsanteil (P₁, P₂) eine Umwegleitung zur Pulsverzögerung umfaßt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der frequenzvervielfachte Laser­ pulsanteil (P₀) und der nichtfrequenzvervielfachte Laserpulsanteil (P₁, P₂) mit getrennten Strahlführun­ gen (56; 60, 62; 64, 66) auf das Target (T) fokussiert sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kolinearisierungselement (70) vorgesehen ist, welches den frequenzvervielfachten Laserpulsanteil (P₀) und den nichtfrequenzverviel­ fachten Laserpulsanteil (P₁, P₂) zusammenführt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Kolinearisierungselement (70) ein ge­ meinsames Fokussiersystem (74) für den frequenzver­ vielfachten Laserpulsanteil (P₀) und den nichtfre­ quenzvervielfachten Laserpulsanteil (P₁, P₂) vorgese­ hen ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß der frequenzvervielfachte Laserpulsanteil (P₀) und der nichtfrequenzverviel­ fachte Laserpulsanteil (P₁, P₂) eine definierte Puls­ folge bilden.

14. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserpuls (P) einen mehrfach frequenzvervielfachten Laserpulsanteil (P₀) aufweist.