DE4229397C2 - Vorrichtung zum Abtragen von Material von einem Target - Google Patents
Vorrichtung zum Abtragen von Material von einem TargetInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtragen von
Material von einem Target, umfassend einen Targetträger, auf
welchem das Target angeordnet ist, einen Laserpulse mit einer
Pulsdauer im Pikosekundenbereich erzeugenden Hochleistungslaser
mit einem Resonator, in welchem ein Modenkoppler und
ein Güteschalter angeordnet sind, mindestens einen dem
Hochleistungslaser nachgeordneten Frequenzvervielfacher und
eine Strahlführung zur Fokussierung des aus dem mindestens
einen Frequenzvervielfacher kommenden frequenzvervielfachten
Laserpulsanteils 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 erzeugt,
sondern einen ganzen Pulszug von mehreren Laserpulsen mit
jeweils einer Pulsdauer im Pikosekundenbereich, die
in Zeitabständen im Nanosekundenbereich aufeinander folgen,
wobei diese Zeitabstände der einzelnen Laserpulse der Umlaufzeit
im Resonator entsprechen.
Bei derartigen Vorrichtungen besteht das Problem, daß stets
eine begrenzte Energie im Laserpuls vorhanden ist, von welcher
der frequenzvervielfachte Laserpulsanteil nur einen
Bruchteil auf das Target bringen kann.
In der US 5 144 630 ist ein Festkörperlasersystem offenbart,
mit welchem Laserlicht bei einer Vielzahl von Wellenlängen
erzeugbar ist. Gemäß diesem System wird ausgehend von einem
Laser Laserstrahlung bei einer Vielzahl von Wellenlängen
durch Frequenzvervielfachung erzeugt, für den jeweiligen
Verwendungszweck dann aber selektiv die eine oder die andere
Wellenlänge ausgewählt.
Der Erfindung liegt, ausgehend von dem Stand der Technik gemäß der DE 40 22 817 C1, die Aufgabe
zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art derart
zu verbessern, daß möglichst viel Energie am Target zur
Verfügung steht.
Diese Aufgabe wird, ausgehend von dem Stand der Technik gemäß der DE 40 22 817 C1, erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß dem mindestens einen Frequenzvervielfacher
ein Auskoppelelement für den jeweils nicht
frequenzvervielfachten Laserpulsanteil nachgeordnet ist und
daß eine Strahlführung vorgesehen ist, welche den jeweils
nicht frequenzvervielfachten Laserpulsanteil auf das Target
fokussiert, wobei der jeweils nicht frequenzvervielfachte
Laserpulsanteil gegenüber dem frequenzvervielfachten Laserpulsanteil
zeitverzögert auf dem Target auftrifft.
Die erfindungsgemäße Lösung eröffnet die Möglichkeit, mit dem
nicht frequenzvervielfachten 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 nicht frequenzvervielfachten
Laserpulsanteils läßt sich besonders einfach dann realisieren,
wenn die Strahlführung für den nichtfrequenzvervielfachten
Laserpulsanteil eine Umwegleitung zur Pulsverzögerung
umfaßt.
Eine Fokussierung des frequenzvervielfachten und des nicht
frequenzvervielfachten Laserpulsanteils auf das Target läßt
sich im einfachsten Fall dadurch erreichen, daß der frequenzvervielfachte
Laserpulsanteil und der nicht frequenzvervielfachte
Laserpulsanteil mit getrennten Strahlführungen auf das
Target fokussiert sind.
Alternativ dazu sieht ein weiteres vorteilhaftes Ausfüh
rungsbeispiel vor, daß ein Kollinearisierungselement vor
gesehen ist, welche den frequenzvervielfachten und den nicht
frequenzvervielfachten Laserpulsanteil zusammenführt, so daß
insbesondere eine gemeinsame Fokussierung, beispielsweise
durch eine gemeinsame Abbildungsoptik auf das Target möglich
ist.
Vorzugsweise ist dabei das Kollinearisierungselement als
Prisma ausgebildet, welches in der Lage ist, die unter
schiedlichen Laserpulsanteile aufgrund ihrer unterschied
lichen Wellenlängen oder Frequenzen aus unterschiedlichen
Richtungen zu einem kollinearen Laserpuls zusammenzuführen.
Dieses Kollinearisierungselement erlaubt insbesondere ein
gemeinsames Fokussiersystem für den frequenzvervielfachten
Laserpulsanteil und den nicht frequenzvervielfachten 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 nicht frequenzvervielfachte Laserpulsanteil
eine definierte Pulsfolge bilden.
Insbesondere dann, wenn ein Laserpuls bei einer Wellenlänge
im UV-Bereich eingesetzt werden soll, hat es sich als vorteilhaft
erwiesen, wenn der Laserpuls einen mehrfach 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 frequenzvervielfachte
und der einfach frequenzvervielfachte Laserpulsanteil
auf dem Target auftreffen.
Ferner ist entsprechend den vorstehenden Ausführungen zum
frequenzvervielfachten und nicht frequenzvervielfachten Laserpulsanteil
vorgesehen, daß der mehrfach frequenzvervielfachte
Laserpulsanteil und der einfach frequenzvervielfachte
Laserpulsanteil einen Laserpulszug mit zeitversetzten Laserpulsanteilen
bilden, wobei vorzugsweise dieser 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 frequenzvervielfachten
und nicht frequenzvervielfachten oder mehrfach frequenzvervielfachten
und einfach frequenzvervielfachten Laserpulsanteilen
werden vorzugsweise mit einer Repetitionsrate im
Bereich von ungefähr 10 kHz erzeugt.
Besonders vorteilhaft ist es bei einer Vorrichtung der vorstehend
beschriebenen Art, wenn zur Erzeugung einzelner
hochenergetischer Laserpulse der Resonator vollverspiegelte
Endspiegel aufweist, wenn in dem Resonator ein System zur gesteuerten
Einzelpulsauskopplung angeordnet ist und wenn eine
Steuerung vorgesehen ist, welche nach Freigabe der Lasertätigkeit
durchk den Güteschalter und mehrfachem Umlauf eines
sich aufbauenden Einzelpulses durch den Resonator diesen
Einzelpuls auskoppelt.
Der Vorteil dieser Lösung ist somit darin zu sehen, daß im
Gegensatz zu den bislang bekannten Systemen kein Pulszug mit
Laserpulsen im Pikosekundenbereich erzeugt wird, sondern sich
im Resonator ein einzelner Puls aufbaut, welcher dann durch
im Resonator angeordnete Einzelpulsauskopplung ausgekoppelt
wird. Damit ist die im Resonator erreichbare Energie in dem
Einzelpuls konzentriert, so daß in einfacher Weise der Einzelpuls
mit der gewünschten, möglichst hohen Energie zur Verfügung
steht, um das Abtragen von Material von dem Target
durchzuführen.
Hinsichtlich der Art der Steuerung der Einzelpulsauskopplung
sind unterschiedliche Möglichkeiten denkbar. So sieht ein
zweckmäßiges Ausführungsbeispiel vor, daß die Steuerung die
Einzelpulsauskopplung innerhalb eines definierten Zeitraums
nach Freigabe der Lasertätigkeit durch den Güteschalter ansteuert.
Damit ist über die Steuerung die Zahl der Umläufe
des Einzelpulses im Resonator festlegbar, wobei bei durch das
Lasermedium vorgesehener Verstärkung auch die Intensität des
Einzelpulses, zumindest in ungefähren Grenzen, vorgebbar ist.
Noch vorteilhafter ist es, wenn stets die gleiche Intensität
erreicht werden soll, wenn die Steuerung die Einzelpulsauskopplung
bei Erreichen eines Intensitätsschwellwertes ansteuert.
Diese Möglichkeit bezieht sich somit auf einen vorgebbaren
Intensitätsschwellwert, wobei allerdings mit dieser
Art der Steuerung mit einer Unschärfe im Nanosekundenbereich
nicht festlegbar ist, zu welchem Zeitpunkt die Auskopplung
des Einzelpulses erfolgt, da bei schwankender Verstärkung des
Lasermediums eine unterschiedliche Zahl von Umläufen des
Einzelpulses im Resonator erforderlich sind. Diese Unschärfe
ist jedoch unschädlich.
Auch die Einzelpulsauskopplung kann in unterschiedlichster
Art und Weise durchgeführt werden. So sieht ein vorteilhaftes
Ausführungsbeispiel vor, daß die Einzelpulsauskopplung eine
polarisationsdrehende Pockelszelle und einen polarisationsabhängigen
Transmissions-/Reflexionsspiegel aufweist.
Bei nicht angesteuerter Pockelszelle erfolgt keine Polarisationsdrehung
und somit läßt dieser polarisationsabhängige
Transmissions-/Reflexionsspiegel sich das Resonatorstrahlungsfeld
zwischen den Endspiegeln des Resonators aufbauen,
während bei angesteuerter Pockelszelle eine Polarisationsdrehung
erfolgt, und zwar in die Richtung, in welcher der
Transmissions-/Reflexionsspiegel reflektiert und somit den
Einzelpuls quer zur Resonatorachse auskoppelt.
Eine noch bessere Leistungsausbeute läßt sich dann erreichen,
wenn zwischen dem Hochleistungslaser und dem Frequenzvervielfacher
ein Laserverstärker angeordnet ist, welche die
Möglichkeit eröffnet, den Einzelpuls nochmals zu verstärken.
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 unterschiedlicher
Frequenzen;
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 (Mode-Locking) im
Resonatorstrahlungsfeld dienen, wobei deren Transmission
mit der Frequenz der Umlaufzeit (round trip time) des
Laserresonators 12 moduliert ist. Ferner sitzt vor
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 Herreflexion 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 kollinear
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 (9)
1. Vorrichtung zum Abtragen von Material von einem Target,
(T), umfassend einen Targetträger (126), auf welchem das
Target (T) angeordnet ist, einen Laserpulse
mit einer Pulsdauer im Pikosekundenbereich erzeugenden
Hochleistungslaser (10) mit einem Resonator
(12), in welchem ein Modenkoppler (26, 28) und ein Güteschalter
(30) angeordnet sind, mindestens einen dem
Hochleistungslaser (10) nachgeordneten Frequenzvervielfacher
(48, 50) und eine Strahlführung (56) zur Fokussierung
des aus dem mindestens einen Frequenzvervielfacher
(48, 50) kommenden frequenzvervielfachten Laserpulsanteils
auf das Target (T),
dadurch gekennzeichnet, daß dem
mindestens einen Frequenzvervielfacher (48, 50) ein Aus
koppelelementz (52, 54) für den jeweils nicht frequenz
vervielfachten Laserpulsanteil (P₁, P₂) nachgeordnet ist
und daß eine Strahlführung (60, 62; 64, 66; 64, 70, 74;
60, 70, 74) vorgesehen ist, welche den jeweils nicht
frequenzvervielfachten Laserpulsanteil (P₁, P₂) auf das
Target (T) fokussiert, wobei der jeweils nicht frequenz
vervielfachte Laserpulsanteil (P₁, P₂) gegenüber dem
frequenzvervielfachten Laserpulsanteil (P₀) zeitverzögert
auf dem Target (T) auftrifft.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Strahlführung (60, 62; 64, 66; 64, 70, 74; 60, 70,
74) für den jeweils nicht frequenzvervielfachten Laserpulsanteil
(P₁, P₂) eine Umwegleitung zur Pulsverzögerung
umfaßt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der frequenzvervielfachte Laserpulsanteil (P₀)
und der jeweils nicht frequenzvervielfachte Laserpulsanteil
(P₁, P₂) mit getrennten Strahlführungen
(56; 60, 62; 64, 66) auf das Target (T) fokussiert sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Kollinearisierungselement (70) vorgesehen
ist, welches den frequenzvervielfachten Laserpulsanteil
(P₀) und den jeweils nicht frequenzvervielfachten
Laserpulsanteil (P₁, P₂) zusammenführt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
nach dem Kollinearisierungselement (70) ein gemeinsames
Fokussiersystem (74) für den frequenzvervielfachten
Laserpulsanteil (P₀) und den jeweils nicht frequenzver
vielfachten Laserpulsanteil (P₁, P₂) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einzelner
hochenergetischer Laserpulse (P) der Resonator (12)
vollverspiegelte Endspiegel (14, 16) aufweist, daß in dem
Resonator (12) ein System (32, 34) zur gesteuerten Einzelpulsauskopplung
angeordnet ist und daß eine Steuerung
(38) vorgesehen ist, welche nach Freigabe der Laser
tätigkeit durch den Güteschalter (30) und mehrfachem Umlauf
eines sich aufbauenden Einzelpulses durch den Resonator
(12) diesen Einzelpuls (P) auskoppelt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuerung (38) die Einzelpulsauskopplung bei Erreichen
eines Intensitätsschwellwertes des sich im Resonator
aufbauenden Einzelpulses (P) ansteuert.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einzalpulsauskopplung eine polarisationsdrehende
Pockelszelle (32) und einen polarisationsabhängigen
Transmissions-/Reflexionsspiegel (34) aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hochleistungslaser
(10) und dem mindestens einen Frequenzvervielfacher
(48, 50) ein Laserverstärker (44) angeordnet ist.
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