EP3807961A1 - Optische baugruppe zur verringerung einer spektralen bandbreite eines ausgabestrahls eines lasers - Google Patents

Optische baugruppe zur verringerung einer spektralen bandbreite eines ausgabestrahls eines lasers

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EP3807961A1
EP3807961A1 EP19727388.1A EP19727388A EP3807961A1 EP 3807961 A1 EP3807961 A1 EP 3807961A1 EP 19727388 A EP19727388 A EP 19727388A EP 3807961 A1 EP3807961 A1 EP 3807961A1
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EP
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laser
expansion
resonator
limiting diaphragm
section
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EP19727388.1A
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Inventor
Johannes Kraus
Oliver GLÖCKL
Markus Deubel
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Carl Zeiss SMT GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
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Publication date
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    • H01S3/225—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms comprising an excimer or exciplex

Definitions

  • Optical assembly for reducing a spectral bandwidth of an output beam from a laser
  • the invention relates to an optical assembly for reducing a spectral bandwidth of an output beam from a laser.
  • the invention further relates to a bandwidth-limited laser with such an assembly.
  • a bandwidth narrowing module for setting a spectral bandwidth of a laser beam is known from DE 10 2009 020 501 A1. It is an object of the present invention to further develop an optical assembly for reducing a spectral bandwidth of a laser beam in such a way that undesired thermal effects due to inhomogeneous heating of optical components of the optical assembly in laser operation are reduced due to a local power density of an intracavity laser beam. who are avoided.
  • US Pat. No. 6,785,319 B1 discloses a UV laser with a beam expansion lens having two prisms.
  • US Pat. No. 6,285,701 B1 discloses a laser resonator for improving a narrow-band emission from an excimer laser.
  • US 2008/0253413 A1 discloses a laser-based lithography system with improved bandwidth control. This object is achieved according to the invention by an optical assembly with the features specified in claim 1. Laser light incident in the optical assembly is only guided through the optical grating, which can be arranged in a Littrow arrangement, to a resonator of the laser if the wavelength of the resonator-internal laser beam fulfills the grating equation.
  • the amplifying wavelength that is guided into the beam path of the laser beam inside the resonator depends on the angle at which the laser beam strikes the optical grating.
  • the generation of an output beam with a small bandwidth therefore requires a small angular distribution, ie a narrow angular spectrum, in the laser beam incident on the optical grating.
  • a reduction in the angle of incidence distribution in the optical assembly is achieved in that the cavity-internal laser beam is expanded with the help of the beam expansion optics before it hits the optical grating in the direction transverse to the direction of propagation of the cavity-internal laser beam, that is to say laterally. This widening reduces the divergence and thus the angular distribution of the laser beam inside the resonator.
  • Expanding laser beam section of a beam pointing optics ie in the beam path between the grating and the beam expanding optics or within the beam expanding optics leads to the possibility of specifying a useful beam cross section within a resonator of the laser in such a way that a temperature profile in or on the optical components of the optical assembly linked to the cross section of the cavity of the resonator has no or at most a low temperature gradient within the useful beam cross section.
  • the widening laser beam section is a beam section inside the resonator, in which the laser beam inside the resonator is widened laterally.
  • the optical assembly then produces its bandwidth-reducing effect largely independently of an internal resonator power.
  • a change between laser powers (high duty cycle / low duty cycle) and / or a change between different spectral bandwidths is possible without hysteresis of the spectral bandwidth that can be achieved in each case.
  • the beam expansion optics can have at least one prism.
  • the beam expansion optics can have two prisms, three prisms, four prisms or even an even larger number of prisms.
  • the beam expansion optics can have at least one mirror.
  • the beam expansion optics can have at least one cylindrical lens.
  • the optical assembly and / or the laser, the component of which can be the optical assembly can have a purging device for purging the optical components of the optical assembly and / or the laser with a purge gas, for example with nitrogen or helium.
  • the purge gas can be used for heat dissipation by residual absorption on or in the optical Components of deposited heat contribute. However, thermally induced refractive index gradients in the purge gas can also contribute to the wavefront deformation.
  • the element that limits the beam width can prevent radiation components from contributing to the useful beam that undesirably strike edge areas of the optical components in the optical assembly or propagate through corresponding edge areas that generally do not meet sufficiently high requirements for wave front maintenance like the central area and which also have the strongest temperature gradients.
  • the beam limiting diaphragm can be a diaphragm component that is separate from the other optical components of the optical assembly.
  • the beam limiting diaphragm can be formed by an at least partially reflective coating of another component of the optical assembly, for example a component of the beam expansion optics.
  • the optical assembly has an additional entrance beam limiting diaphragm in the beam path of the cavity-internal laser beam on a side of the beam expansion optics facing away from the grating.
  • Such an additional entrance beam limiting diaphragm which is arranged in the unexpanded part of the beam path of the cavity-internal laser beam, makes it possible, in combination with a tunable beam expansion optics, the width of the useful area at the location of the beam limiting diaphragm, which acts in the beam path of the expanding laser beam section. to optimize.
  • the arrangement of the entrance beam limiting diaphragm is such that with a minimal expansion of the laser beam inside the resonator by means of the then adjustable beam display.
  • the width of the additional entrance beam limiting diaphragm is chosen such that the beam limiting diaphragm arranged in the expanding laser beam section is outshined by the resonator-internal laser beam and that the width of a useful beam cross section on the grating is defined by the beam limiting diaphragm arranged in the expanding laser beam section.
  • the additional entrance beam limiting diaphragm ensures that the beam limiting diaphragm arranged in the widening laser beam section is outshined by the beam widening optics in practically all adjustment positions except for the one with the least widening, so that the optical grating is uniformly acted upon with intensity.
  • a beam limiting diaphragm according to claim 2 avoids problems that could arise due to the heating of the beam limiting diaphragm itself by absorption.
  • the beam limiting diaphragm can be designed in such a way that it absorbs less than 3% of the laser beam incident on it within the resonator or else less than 1%.
  • a transmissive design of the beam limiting diaphragm according to claim 3 makes it possible for parts of the laser beam inside the resonator that do not further contribute to the amplification in the laser resonator to bring about a desired heat input in edge areas of optical components of the optical assembly and / or the laser, which in turn leads to Reduction of temperature gradients in the useful beam cross section can advantageously contribute.
  • the beam limiting diaphragm can be designed to be overall transmitting for the laser beam inside the resonator.
  • a wedge plate design of the beam limiting diaphragm according to claim 4 makes it possible to decouple the portions of the internal radiation that pass through the at least one wedge plate with a predetermined angular offset.
  • beam limiting sections of the beam limiting diaphragm can each be designed as a wedge plate.
  • the beam limiting diaphragm according to claim 5 can alternatively or additionally change a polarization state of the cavity-internal laser beam and thereby contribute to the fact that radiation which passes through the beam limiting diaphragm is no longer amplified in the laser medium.
  • the laser medium can generate a polarization-sensitive amplification, or a further polarization-optical component can be arranged in the resonator-internal beam path, which component acts as an analyzer and only allows the laser radiation to be amplified to pass through.
  • the beam limiting diaphragm or sections thereof can be designed, for example, as a birefringent plate, which acts in particular as a lambda / quarter plate.
  • a reflective design of the beam limiting diaphragm according to claim 6 can protect critical areas of subsequent optics (optical mount, adhesive points) by shading against the action of laser radiation, so that, in particular, undesired absorption is avoided there.
  • the beam limiting diaphragm can be designed to be reflective for the laser beam inside the resonator.
  • the beam limiting aperture can be realized by reflecting plates and / or by one reflective coating at least in sections.
  • the beam limiting diaphragm can be designed as a combination of refractive and reflective components.
  • a reflecting beam limiting diaphragm can also be applied directly to an optical component of the assembly, for example to a prism of the beam expansion optics.
  • Such a coating can also have a function other than a reflecting function, ie it can generally have an aperture effect by influencing the laser beam inside the resonator such that it is no longer amplified by the laser medium after the action of the beam limiting aperture.
  • a multi-part design of the beam limiting diaphragm according to claim 7 increases flexibility in the arrangement of the beam limiting diaphragm.
  • the beam limiting diaphragm can be made in two parts or with a larger number of parts.
  • An embodiment of the beam limiting diaphragm according to claim 8 with offset beam limiting sections leads to an even greater flexibility.
  • the thermal effects which are brought about by using the beam limiting diaphragm, in particular on these components adjacent in the beam path of the resonator-internal laser beam, can be finely specified in this way.
  • An arrangement of the beam limiting diaphragm according to claim 9 has proven to be particularly suitable, in particular, for fine specifying a thermal load on the grating.
  • a tunable design of the beam expansion optics according to claim 10 has proven itself for the specific bandwidth specification.
  • Such an Tunable beam expansion optics are known, for example, from US Pat. No. 7,899,095 B2.
  • the beam expansion optics can be designed in such a way that when the expansion factor changes in the beam path behind the beam limiting diaphragm, it acts exclusively on the divergence of the internal laser beam, but not on its cross section.
  • the advantages of a bandwidth-limited laser according to claim 12 correspond to those which have already been explained above with reference to the optical assembly according to the invention.
  • the laser can be an excimer laser.
  • the laser can be an illumination laser for a projection exposure system in microlithography, with which structured semiconductor components, for example semiconductor chips, can be produced.
  • the bandwidth-limited laser can be used as a light source in DUV semiconductor lithography.
  • a spectral bandwidth of the laser can be reduced, for example, by a factor of 1,000 and, depending on the embodiment, can be tuned to adjust the variable bandwidth, for example in the range between 0.15 pm and 0.6 pm (E95 width).
  • the bandwidth-limited laser can serve as a seed laser, which is amplified to generate an exposure beam for DUV semiconductor lithography. Other uses of the laser where a corresponding spectral bandwidth limitation is desired are also possible.
  • Cross-sectional dimension of an intracavity laser beam lies in the plane of the drawing, a resonator of a hand-limited excimer laser with a
  • FIG. 2 shows a specific embodiment of an optical assembly for
  • FIG. 1 shows a prism of a beam expansion optics of the optical assembly according to FIG. 2 to clarify a thermal effect of the beam limiting diaphragm of the optical assembly according to FIG. 2;
  • Fig. 4 shows a diagram of a temperature profile of the prism
  • FIG. 5 shows, in a representation similar to FIG. 2, a further embodiment of an optical assembly for reducing the spectral bandwidth of the output beam of a laser, which can be used instead of the optical assembly according to FIG. 1.
  • An excimer laser 1 shown schematically in FIG. 1 has a resonator with a coupling-out mirror 2, which is designed to be partially transparent to an output beam 3 of the laser 1 and on the side of a laser medium 4 opposite the coupling-out mirror 2 has an optical assembly 5 for reduction a spectral bandwidth of the output beam 3.
  • the optical assembly 5 additionally has the function of a second resonator mirror of the resonator of the laser 1.
  • the optical assembly 5 has a beam expansion optics 6 arranged within the laser resonator for enlarging a beam cross section of an intracavity laser beam 7 in one Expanded cross-sectional dimension, namely that cross-sectional dimension of the resonator-internal laser beam 7, which coincides with the plane of the drawing in FIG. 1.
  • the beam expansion optics 6 has a series of optical components, for example prisms PI, P2, for beam expansion. These prisms PI, P2, ... are arranged between the laser medium 4 and an optical grating 8.
  • the optical grating 8 is arranged for the laser beam 7 inside the resonator to be retroreflective.
  • the resonator-internal laser beam 7 has an unexpanded beam cross section Qi and, in the case of retroreflection on the optical grating 8, a beam cross section Q 2 which is enlarged in comparison therewith.
  • the divergence between the beam expansion system 6 and the grating 8 is reduced in the direction of expansion.
  • an expansion laser beam section 9 of the cavity laser beam 7 is an expansion laser beam section 9 of the cavity laser beam 7, in which the beam cross section of the cavity laser beam 7 in the expansion cross-sectional dimension is larger than Qi.
  • the optical assembly 5 has a beam limiting diaphragm 10 with beam limiting sections 10a, 10b.
  • the beam limiting diaphragm 10 acts in the widening cross-sectional dimension in such a way that a useful beam cross-section of the laser beam 7 internal to the resonator in the widening cross-sectional dimension that is let through by the beam limiting diaphragm 10 is smaller than a beam cross-section in the widening cross-sectional dimension that would exist without the beam limiting diaphragm 10 ,
  • the beam limiting diaphragm 10 thus leads to a narrowing of the cavity-internal laser beam 7 in the widening cross-sectional dimension.
  • All sub-areas of the resonator of the laser 1 with optical components are flushed with a suitable flushing gas, for example with nitrogen or helium, via a flushing device 11 shown schematically in FIG. 1, in order to reduce absorption by the flushing gas atmosphere itself and contamination of the surfaces and dissipate heat that is deposited there, for example, by residual absorption of the components.
  • a suitable flushing gas for example with nitrogen or helium
  • the beam limiting diaphragm 10 is designed in several parts in the embodiment according to FIG. 1 and has a fiber beam 7 inside the resonator in FIG.
  • the two beam limits tongue sections 10a, 10b limit the cavity-internal laser beam 7 in the widening cross-sectional dimension, ie from opposite sides.
  • the beam limiting diaphragm 10 is designed in such a way that it absorbs less than 5% and in particular less than 1% of the energy of the dimmed cross-section of the intra-cavity laser beam 7 that strikes it.
  • the beam limiting diaphragm 10 is at least partially transmissive, that is to say permeable to the laser beam inside the resonator, and acts on transmitted parts of the laser beam 7 inside the resonator in such a way that these transmitted parts are no longer amplified in the laser medium 4.
  • the two beam delimiting sections 10a, 10b can be designed as wedge plates, and thus lead to an angular deflection of the portions of the intra-cavity laser beam 7 passing through them.
  • the beam limiting diaphragm 10 can also be designed, in sections, to be reflective for the cavity-internal laser beam 7 and, for this purpose, has a correspondingly sectionally reflecting coating. With these reflective sections, e.g. Edge areas of the beam cross-section are eliminated by casting shadows that should not fall on critical areas of subsequent optics.
  • the beam limiting diaphragm 10 can also have a polarization-optical effect and in this way influence parts of the resonator-internal laser beam 7 in such a way that they are no longer amplified in the laser medium 4.
  • the basic function of an optical assembly for reducing a spectral bandwidth of an output beam of a laser with a beam expansion optics and an optical grating is known from US 6,496,528 B2 and US 7,899,095 B2 and from US 8,379,687 B2.
  • the width of the beam cross section Qi of the cavity-internal laser beam 7 is defined by two further aperture diaphragms 12, 13 on the one hand between the first prism PI of the beam expansion optics 6 and the laser medium 4 and on the other hand between the laser medium 4 and the coupling-out mirror 2.
  • the aperture 12 defines the width of the beam entering the assembly 5.
  • FIG. 1 This is shown in FIG. 1 by an additional, dashed beam path 7 '.
  • the first prism PI in the beam expansion optics 6 can be displaced and in particular can be designed to be tiltable about a tilt axis perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 1.
  • the setting range of the beam expansion optics 6 and the width of the entrance aperture 12 can be coordinated with one another in such a way that with the slightest expansion, the beam limiting diaphragm 10 is approximately completely illuminated and, with increasing expansion, completely overlaid. is radiated and so there is the same usable beam width on the optical grating regardless of a bandwidth tuning position of the beam expansion optics.
  • a change in the tuning position of the beam expansion optics 6 thus only leads to a change in the divergence of the laser beam 7 inside the resonator, but not to a change in the cross section of the useful cross section in the widening cross-sectional dimension.
  • FIG. 2 A special embodiment of an optical assembly 14 is described below with reference to FIG. 2, which can be used in the laser 1 instead of the optical assembly 5. Components and functions that correspond to those described above with reference to FIGS.
  • the beam expansion optics 6 have a total of four prisms PI, P2, P3 and P4, which in the expansion laser beam section 9, which lies between the prism P 1 and the optical grating 8, have the beam cross section of the resonator-internal laser beam 7 in expand the cross-sectional dimension in each case.
  • a widening factor which reflects the widening of the resonator-internal laser beam 7 by the respective prism PI to P4 in the widening cross-sectional dimension, can be between 1.5 and 5 and, for example, 3 for each prism.
  • a divergence of the intracavity laser beam 7 decreases.
  • the assembly 14 also has a deflection mirror M in the beam path of the laser beam 7 inside the resonator.
  • the two beam limiting sections 10a, 10b of the beam limiting diaphragm 10 of the optical assembly 14 are widened along the beam path of the laser beam 7 inside the resonator -Laser beam section arranged offset from one another. This offset is such that a light path of the laser beam 7 within the resonator from the respective beam limiting section 10a or 1 Ob to the grating 8 is approximately the same length.
  • 3 and 4 illustrate the effect of the beam limiting diaphragm 10 on, in particular, a thermal homogenization of the optical properties in the useful area of the laser beam 7 inside the resonator.
  • This is shown in a simplified manner using the prism PI of the beam expansion optics 6, the effect for a series of prisms P2, P3 and P4 (as in the embodiment according to FIG. 2) is basically comparable.
  • a beam cross section Qi originally wider in the widening cross-sectional dimension (cf. the beam limiting course 15 shown in dashed lines in FIG. 3 or the course 7 'shown in dashed lines in FIG. 1 in the case of a series of optics) is applied to the Beam cross section Qb of the actual useful area of the cavity-internal laser beam 7 limited.
  • FIG. 4 shows the temperature profile of the prism P1 in cross section (transverse dimension q) of the laser beam 7 inside the resonator.
  • a gradual drop in the heat input then takes place in the heat input zone W2 which adjoins laterally on both sides and in the outer heat input zone W3 which adjoins it laterally.
  • a temperature gradient is therefore present in the heat input zones W2, W3.
  • the central heat input zone W1 results without any significant temperature gradients.
  • the prism P1 therefore does not interfere with the wave front of the beam propagation in the useful area of the resonator-internal laser beam 7 when it passes through the prism P1, since this useful area only passes through the heat input zone W 1 without any significant temperature gradients.
  • the beam limiting diaphragm 10 When the beam limiting diaphragm 10 is designed as a transmissive wedge plate with a weak angular deflection, the returning part of the radiation inside the resonator that is not part of the useful area, that is to say reflected by the grating 8, can also be used to heat the prism P 1 in FIG Lead heat input zones W2, W3 and so keep the temperature gradient in the central heat input zone W 1 minimal as desired.
  • the intracavity laser radiation in FIG. 2 strikes the prisms P1 to P4, the mirror M and also the grating 8 with a larger cross-sectional area than the extension of the useful area of the intracavity laser beam in the expansion cross-sectional dimension.
  • FIG. 5 A further embodiment of an optical assembly 17 is described below with reference to FIG. 5, which can be used in the laser 1 instead of the assemblies 5 or 14.
  • Components and functions which correspond to those which have already been explained above with reference to FIGS. 1 to 3 have the same reference numbers and will not be discussed again in detail.
  • the beam expansion optics 6 again comprises four prisms P1, P2, P3 and P4.
  • the first prism P1 in particular is designed to be tiltable.
  • the prisms P3 and P4 are also designed to be tiltable.
  • a corresponding version the beam expansion optics 6 of the assembly 17 is described in US Pat. No. 7,899,095 B2.
  • the width of the illumination of the grating can be kept largely constant regardless of the expansion factor.
  • a variation of the expansion factor by turning PI then only affects the divergence of the incident beam without significantly changing the width of the illumination on the grating.
  • the beam guidance of the resonator-internal laser beam 7, which generally has very low temperature gradients when the beam is limited with the aid of the internal diaphragm 10, through the optical components of the optical assembly 17 and the avoidance of a temperature distribution on the grating that changes with the widening makes it possible in particular to change to perform between high and low spectral bandwidth even when the laser 1 is operated with high laser power, in particular the change between a maximum value and a Minimum value of the spectral bandwidth can be essentially free of hysteresis.

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Abstract

Eine optische Baugruppe (5) dient zur Verringerung einer spektralen Bandbreite eines Ausgabestrahls (3) eines Lasers (1). Die Baugruppe (5) hat eine innerhalb eines Laserresonators angeordnete Strahlaufweitungsoptik (6). Letztere dient zur Vergrößerung eines Strahlquerschnitts (Q ) eines resonatorinternen Laserstrahls (7) in mindestens einer Aufweit-Querschnittsdimension, so dass mindestens ein resonatorinterner Aufweit-Laserstrahlabschnitt (9) resultiert. Die Baugruppe hat weiterhin ein optisches Gitter (8) in einer für den resonatorinternen Laserstrahl (7) retrore-10 flektierenden Anordnung. Eine in der Aufweit-Querschnittsdimension wirkende Strahlbegrenzungsblende (10) ist im Strahlengang des Aufweit-Laserstrahlabschnitts (9) angeordnet. Es resultiert eine optische Baugruppe, bei der unerwünschte thermische Effekte aufgrund einer Erwärmung optischer Komponenten der optischen Baugruppe im Laserbetrieb aufgrund 1 einer lokalen Leistungsdichte des resonatorinternen Laserstrahls verringert oder vermieden sind.

Description

Optische Baugruppe zur Verringerung einer spektralen Bandbreite eines Ausgabestrahls eines Lasers
Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der deutschen Pa- tentanmeldung DE 10 2018 209 602.3 in Anspruch, deren Inhalt durch Be- zugnahme hierin aufgenommen wird.
Die Erfindung betrifft eine optische Baugruppe zur Verringerung einer spektralen Bandbreite eines Ausgabestrahls eines Lasers. Ferner betrifft die Erfindung einen bandbreitenbegrenzten Laser mit einer derartigen Bau- gruppe.
Ein bandbreitenbegrenzter Laser mit einer optischen Baugruppe der ein- gangs genannten Art ist bekannt aus der US 6,496,528 B2, der US
7,899,095 B2 und der US 8,379,687 B2. Aus der DE 10 2009 020 501 Al ist ein Bandbreiteneinengungsmodul zur Einstellung einer spektralen Bandbreite eines Laserstrahls bekannt. Es ist eine Aufgabe der vorliegen- den Erfindung, eine optische Baugruppe zur Verringerung einer spektralen Bandbreite eines Laserstrahls derart weiterzuentwickeln, dass unerwünsch- te thermische Effekte aufgrund einer inhomogenen Erwärmung optischer Komponenten der optischen Baugruppe im Laserbetrieb aufgrund einer lokalen Leistungsdichte eines resonatorinternen Laserstrahls verringert o- der vermieden sind.
Die US 6,785,319 Bl offenbart einen UV-Laser mit einer zwei Prismen aufweisenden Strahlaufweitungsoptik. Die US 6,285,701 Bl offenbart ei- nen Laserresonator zur Verbesserung einer schmalbandigen Emission eines Excimer-Lasers. Die US 2008/0253413 Al offenbart ein laserbasiertes Li- thographie System mit verbesserter Bandbreitenkontrolle. Diese Aufgabe ist erfmdungsgemäß gelöst durch eine optische Baugruppe mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. In die optische Baugruppe einfallendes Laserlicht wird über das optische Gitter, das in Littrow- Anordnung angeordnet sein kann, nur dann verstär- kend in einen Resonator des Lasers geführt, wenn die Wellenlänge des re- sonatorinternen Laserstrahls die Gittergleichung erfüllt. Welche Wellen- länge verstärkend in den Strahlengang des resonatorinternen Laserstrahls geführt wird, hängt davon ab, unter welchem Winkel der Laserstrahl auf das optische Gitter fällt. Je größer eine Winkelverteilung des auf das Gitter einfallenden Laserstrahls ist, desto größer ist eine spektrale Bandbreite des Ausgabestrahls. Die Erzeugung eines Ausgabestrahls mit kleiner Bandbrei- te erfordert daher eine kleine Winkelverteilung, also ein schmales Winkel- Spektrum, im auf das optische Gitter einfallenden resonatorinternen Laser- strahl. Eine Verkleinerung der Einfallswinkelverteilung wird in der opti- schen Baugruppe dadurch erreicht, dass der resonatorinterne Laserstrahl mit Hilfe der Strahlabweitungsoptik vor dem Einfall auf das optische Gitter in Richtung quer zur Ausbreitungsrichtung des resonatorinternen Laser- Strahls, also lateral, aufgeweitet wird. Diese Aufweitung reduziert die Di- vergenz und damit die Winkelverteilung des resonatorinternen Laser- strahls.
Erfmdungsgemäß wurde erkannt, dass ein die Strahlbreite begrenzendes Element in Form einer Strahlbegrenzungsblende im Strahlengang eines
Aufweit-Laserstrahlabschnitts einer Strahlaufweisungsoptik, also im Strah- lengang zwischen dem Gitter und der Strahlaufweitungsoptik oder inner- halb der Strahlaufweitungsoptik zur Möglichkeit führt, einen Nutz- Strahlquerschnitt innerhalb eines Resonators des Lasers so vorzugeben, dass ein mit dem Beaufschlagungsquerschnitt des resonatorinternen Laser- strahls verknüpftes Temperaturprofil in oder auf den optischen Komponen- ten der optischen Baugruppe keinen oder allenfalls einen geringen Tempe- raturgradienten innerhalb des Nutz- Strahlquerschnitts aufweist. Beim Auf- weit-Laserstrahlabschnitt handelt es sich um einen resonatorinternen Strahlabschnitt, in dem der resonatorinterne Laserstrahl lateral aufgeweitet ist. Lokale thermische Ausdehnung der optischen Komponenten oder ther- misch induzierte Brechzahlgradienten im optischen Material oder im um gebenden Spülgas führen dann zu keiner kritischen Störung der Wellen- front innerhalb des Nutz-Strahlquerschnittes des resonatorinternen Laser- strahls, bzw. unerwünschte Wellenfrontstörungen aufgrund eines derarti- gen Temperaturgradienten durch Restabsorption der optischen Komponen- ten werden so minimiert oder ganz vermieden. Die optische Baugruppe erzeugt dann ihre bandbreitenverringernde Wirkung weitgehend unabhän- gig von einer resonatorinternen Leistung. Ein Wechsel zwischen Laserleis- tungen (high duty cycle/low duty cycle) und/oder ein Wechsel zwischen verschiedenen spektralen Bandbreiten ist ohne Hysterese der jeweils er- reichbaren spektralen Bandbreite möglich.
Die Strahlaufweitungsoptik kann mindestens ein Prisma aufweisen. Die Strahlaufweitungsoptik kann zwei Prismen, drei Prismen, vier Prismen o- der auch eine noch größere Anzahl von Prismen aufweisen. Die Strahlauf- weitungsoptik kann mindestens einen Spiegel aufweisen. Die Strahlaufwei- tungsoptik kann mindestens eine Zylinderlinse aufweisen. Die optische Baugruppe und/oder der Laser, dessen Bestandteil die optische Baugruppe sein kann, kann eine Spüleinrichtung zur Spülung der optischen Kompo- nenten der optischen Baugruppe und/oder des Lasers mit einem Spülgas, beispielsweise mit Stickstoff oder Helium, aufweisen. Das Spülgas kann zur Wärmeabfuhr von durch Restabsorption auf den oder in den optischen Komponenten deponierter Wärme beitragen. Thermisch induzierte Brech- zahlgradienten im Spülgas können aber auch selbst zur Wellenfrontdefor- mation beitragen. Das die Strahlbreite begrenzendes Element kann verhindern, dass Strah- lungsanteile zum Nutzstrahl beitragen, die unerwünscht auf Randbereiche der optischen Komponenten in der optischen Baugruppe treffen oder durch entsprechende Randbereiche propagieren, die grundsätzlich nicht ausrei- chend hohen Ansprüchen der Wellenfronterhaltung genügen wie der Zent- ralbereich und die zudem die stärksten Temperaturgradienten aufweisen.
Bei der Strahlbegrenzungsblende kann es sich um eine zu den sonstigen optischen Komponenten der optischen Baugruppe separate Blendenkom- ponente handeln. Alternativ oder zusätzlich kann die Strahlbegrenzungs- blende durch eine zumindest abschnittsweise reflektierende Beschichtung einer anderen Komponente der optischen Baugruppe, beispielsweise einer Komponente der Strahlaufweitungsoptik, gebildet sein.
Die optische Baugruppe hat eine zusätzliche Eintritts- Strahlbegrenzungsblende im Strahlengang des resonatorinternen Laser- strahls auf einer vom Gitter abgewandten Seite der Strahlaufweitungsoptik. Eine derartige zusätzliche Eintritts-Strahlbegrenzungsblende, die im nicht- aufgeweiteten Teil des Strahlengangs des resonatorinternen Laserstrahls angeordnet ist, ermöglicht es, im Zusammenspiel insbesondere mit einer abstimmbaren Strahlaufweitungsoptik, die Weite des Nutzbereichs am Ort der Strahlbegrenzungsblende die im Strahlengang des Aufweit- Laserstrahlab Schnitts wirkt, zu optimieren. Die Anordnung der Eintritt- Strahlbegrenzungsblende ist so, dass bei einer minimalen Aufweitung des resonatorinternen Laserstrahls durch die dann abstimmbare Strahlaufwei- tungsoptik eine zumindest weitgehend vollständige Ausleuchtung der Strahlbegrenzungsblende vorliegt. Die Breite der zusätzlichen Eintritts- Strahlbegrenzungsblende ist so gewählt, dass die im Aufweit- Laserstrahlabschnitt angeordnete Strahlbegrenzungsblende vom resonato- rinternen Laserstrahl überstrahlt wird und dass die Breite eines Nutz- Strahlquerschnitts auf dem Gitter durch die im Aufweit- Laserstrahlabschnitt angeordnete Strahlbegrenzungsblende definiert wird.
Die zusätzliche Eintritts-Strahlbegrenzungsblende sorgt dafür, dass die im Aufweit-Laserstrahlabschnitt angeordnete Strahlbegrenzungsblende in praktisch allen Justagestellungen bis auf diejenige mit der geringsten Auf- weitung durch die Strahlaufweitungsoptik überstrahlt wird, so dass das op- tische Gitter gleichmäßig mit Intensität beaufschlagt wird.
Eine Strahlbegrenzungsblende nach Anspruch 2 vermeidet Probleme, die aufgrund einer durch Absorption erfolgenden Erwärmung der Strahlbe- grenzungsblende selbst entstehen könnten. Die Strahlbegrenzungsblende kann so ausgeführt sein, dass sie weniger als 3% des auf sie auftreffenden resonatorinternen Laserstrahls absorbiert oder auch weniger als 1%.
Eine transmittierende Ausführung der Strahlbegrenzungsblende nach An- spruch 3 ermöglicht es, dass durchgelassene Anteile des resonatorinternen Laserstrahls, die nicht weiter im Laserresonator zur Verstärkung beitragen, einen erwünschten Wärmeeintrag in Randbereichen optischer Komponen- ten der optischen Baugruppe und/oder des Lasers herbeiführen, was zur Reduzierung von Temperaturgradienten im Nutz-Strahlquerschnitt vorteil- haft beitragen kann. Die Strahlbegrenzungsblende kann insgesamt trans- mittierend für den resonatorinternen Laserstrahl ausgeführt sein. Eine Keilplatten- Ausführung der Strahlbegrenzungsblende nach Anspruch 4 ermöglicht ein Auskoppeln der die mindestens eine Keilplatte durchlau- fenden Anteile der resonatorinternen Strahlung mit vorgegebenem Winkel- versatz. Dies kann insbesondere dazu genutzt werden, die ausgekoppelten Anteile gezielt zur Deponierung von Wärme durch Restabsorption in ins- besondere der Strahlbegrenzungsblende benachbarten optischen Kompo- nenten der optischen Baugruppe und/oder des sonstigen Lasers zu leiten. Insbesondere können Strahlbegrenzungsabschnitte der Strahlbegrenzungs- blende jeweils als Keilplatte ausgeführt sein.
Die Strahlbegrenzungsblende nach Anspruch 5 kann alternativ oder zusätz- lich einen Polarisationszustand des resonatorinternen Laserstrahls ändern und hierdurch dazu beitragen, dass Strahlung, die die Strahlbegrenzungs- blende durchtritt, nachfolgend im Lasermedium nicht mehr verstärkt wird. Das Lasermedium kann insoweit eine polarisationssensitive Verstärkung erzeugen oder es kann im resonatorinternen Strahlengang noch eine weitere polarisationsoptische Komponente angeordnet sein, die als Analysator wirkt und nur die zu verstärkende Laserstrahlung durchlässt. Die Strahlbe- grenzungsblende oder Abschnitte davon können beispielsweise als doppel- brechende Platte ausgeführt sein, die insbesondere als Lambda/Viertel- Platte wirkt.
Eine reflektierende Ausführung der Strahlbegrenzungsblende nach An- spruch 6 kann kritische Bereiche nachfolgender Optiken (Optikfassung, Klebepunkte) durch Abschattung vor Einwirkung von Laserstrahlung schützen, so dass dort insbesondere eine unerwünschte Absorption vermie- den ist. Die Strahlbegrenzungsblende kann insgesamt reflektierend für den resonatorinternen Laserstrahl ausgeführt sein. Die Strahlbegrenzungsblen- de kann durch reflektierende Platten realisiert sein und/oder durch eine zumindest abschnittsweise reflektierende Beschichtung. Die Strahlbegren- zungsblende kann als Kombination aus brechenden und reflektierenden Komponenten ausgeführt sein. Eine reflektierende Strahlbegrenzungsblen- de kann auch direkt auf einer optischen Komponente der Baugruppe, z.B. auf einem Prisma der Strahlaufweitungsoptik, aufgebracht werden. Eine derartige Beschichtung kann auch eine andere als eine reflektierende Funk- tion haben, kann also allgemein eine Blendenwirkung durch Beeinflussung des resonatorinternen Laserstrahls so, dass er nach Einwirkung der Strahl- begrenzungsblende nicht mehr vom Lasermedium verstärkt wird, haben.
Eine mehrteilige Ausführung der Strahlbegrenzungsblende nach Anspruch 7 vergrößert eine Flexibilität bei der Anordnung der Strahlbegrenzungs- blende. Die Strahlbegrenzungsblende kann zweiteilig ausgeführt sein oder auch mit einer größeren Anzahl von Teilen.
Eine Ausführung der Strahlbegrenzungsblende nach Anspruch 8 mit ver- setzten Strahlbegrenzungsabschnitten führt zu einer nochmals vergrößerten Flexibilisierung. Die thermischen Effekte, die über den Einsatz der Strahl- begrenzungsblende insbesondere auf dieser im Strahlengang des resonato- rinternen Laserstrahls benachbarten Komponenten bewirkt werden, können auf diese Weise fein vorgegeben werden.
Eine Anordnung der Strahlbegrenzungsblende nach Anspruch 9 hat sich insbesondere zur Feinvorgabe einer thermischen Belastung des Gitters als besonders geeignet herausgestellt.
Eine abstimmbare Ausführung der Strahlaufweitungsoptik nach Anspruch 10 hat sich zur gezielten Bandbreitenvorgabe bewährt. Eine derartige ab- stimmbare Strahlaufweitungsoptik ist beispielsweise bekannt aus der US 7,899,095 B2.
Die Strahlaufweitungsoptik kann nach Anspruch 11 so ausgeführt sein, dass sie bei Veränderung des Aufweitungsfaktors im Strahlengang hinter der Strahlbegrenzungsblende ausschließlich auf die Divergenz des resona- torinternen Laserstrahls wirkt, nicht aber auf dessen Querschnitt.
Die Vorteile eines bandbreitenbegrenzten Lasers nach Anspruch 12 ent- sprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die erfmdungsge- mäße optische Baugruppe bereits erläutert wurden. Bei dem Laser kann es sich um einen Excimer-Laser handeln. Bei dem Laser kann es sich um ei- nen Beleuchtungslaser für eine Projektionsbelichtungsanlage der Mikro- lithographie handeln, mit der strukturierte Halbleiterkomponenten, bei- spielsweise Halbleiterchips, hergestellt werden können.
Der bandbreitebegrenzte Laser kann als Lichtquelle in der DUV- Halbleiterlithographie einsetzt werden. Eine spektrale Bandbreite des La- sers kann um beispielsweise einen Faktor 1.000 reduziert werden und kann je nach Ausführungsform zur Einstellung variabler Bandbreite beispiels- weise im Bereich zwischen 0,15 pm und 0,6 pm (E95-Breite) durchge- stimmt werden. Der bandbreitebegrenzte Laser kann als Seed- Laser dienen, der zur Erzeugung eines Belichtungsstrahls für die DUV- Halbleiterlithographie noch verstärkt wird. Auch andere Anwendung des Lasers dort, wo eine entsprechende spektrale Bandbreitenbegrenzung ge- wünscht ist, ist möglich.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen: Fig. 1 in einer schematischen Aufsicht, wobei eine Aufweit-
Querschnittsdimension eines resonatorinternen Laserstrahls in der Zeichenebene liegt, einen Resonator eines handbreite - begrenzten Excimer-Lasers mit einer eine in der Aufweit-
Querschnittsdimension wirkenden Stahlbegrenzungsblende als Teil einer optischen Baugruppe zur Verringerung einer spektralen Bandbreite eines Ausgabestrahls des Lasers; Fig. 2 eine konkrete Ausführung einer optischen Baugruppe zur
Verringerung der spektralen Bandbreite des Ausgabestrahls eines Lasers, welche anstelle der optischen Baugruppe nach Fig. 1 zum Einsatz kommen kann; Fig. 3 ein Prisma einer Strahlaufweitungsoptik der optischen Bau- gruppe nach Fig. 2 zur Verdeutlichung einer thermischen Wirkung der Strahlbegrenzungsblende der optischen Bau- gruppe nach Fig. 2; Fig. 4 in einem Diagramm ein Temperaturprofil des Prismas nach
Fig. 3 gesehen in der Ebene IV in Fig. 3, gesehen also senk- recht zum im Prisma laufenden resonatorinternen Laserstrahl; und Fig. 5 in einer zu Fig. 2 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausfüh- rung einer optischen Baugruppe zur Verringerung der spekt- ralen Bandbreite des Ausgabestrahls eines Lasers, welche an- stelle der optischen Baugruppe nach Fig. 1 zum Einsatz kommen kann. Ein in der Fig. 1 schematisch dargestellter Excimer-Laser 1 hat einen Re- sonator mit einem Auskoppelspiegel 2, der für einen Ausgabestrahl 3 des Lasers 1 teildurchlässig ausgeführt ist und auf der dem Auskoppelspiegel 2 gegenüberliegenden Seite eines Lasermediums 4 eine optische Baugruppe 5 zur Verringerung einer spektralen Bandbreite des Ausgabestrahls 3. Die optische Baugruppe 5 hat zusätzlich die Funktion eines zweiten Resonator- spiegels des Resonators des Lasers 1. Die optische Baugruppe 5 hat eine innerhalb des Laserresonators angeord- nete Strahlaufweitungsoptik 6 zur Vergrößerung eines Strahlquerschnitts eines resonatorinternen Laserstrahls 7 in einer Aufweit- Querschnittsdimension, nämlich derjenigen Querschnittsdimension des resonatorinternen Laserstrahls 7, die mit der Zeichenebene der Fig. 1 zu- sammenfällt.
Die Strahlaufweitungsoptik 6 weist eine Serie von optischen Komponen- ten, zum Beispiel Prismen PI, P2, zur Strahlaufweitung auf. Diese Prismen PI, P2, ... sind zwischen dem Lasermedium 4 und einem opti- sehen Gitter 8 angeordnet. Das optische Gitter 8 ist für den resonatorinter- nen Laserstrahl 7 retroreflektierend angeordnet.
Der resonatorinterne Laserstrahl 7 hat im Resonatorstrahlengang zwischen dem Lasermedium 4 und dem ersten Prisma PI der Strahlaufweitungsoptik 6 einen unaufgeweiteten Strahlquerschnitt Qi und bei der Retroreflexion am optischen Gitter 8 einen im Vergleich hierzu vergrößerten Strahlquer- schnitt Q2. Im Vergleich zu dem resonatorinternen Laserstrahl 7 ist zwi- schen dem Strahlaufweitungssystem 6 und dem Gitter 8 die Divergenz in Aufweitungsrichtung reduziert. Zwischen dem ersten Prisma P 1 der Strahl- aufweitungsoptik 6 und dem Gitter 8 liegt ein Aufweit-Laserstrahlabschnitt 9 des resonatorinternen Laserstrahls 7 vor, in dem der Strahlquerschnitt des resonatorinternen Laserstrahls 7 in der Aufweit-Querschnittsdimension größer ist als Qi.
Im Strahlengang des Aufweit-Laserstrahlabschnitts 9 hat die optische Bau- gruppe 5 eine Strahlbegrenzungsblende 10 mit Strahlbegrenzungsabschnit- ten 10a, 10b. Die Strahlbegrenzungsblende 10 wirkt in der Aufweit- Querschnittsdimension so, dass ein von der Strahlbegrenzungsblende 10 durchgelassener Nutz- Strahlquerschnitt des resonatorinternen Laserstrahls 7 in der Aufweit-Querschnittsdimension kleiner ist als ein Strahlquerschnitt in der Aufweit-Querschnittsdimension, der ohne die Strahlbegrenzungs- blende 10 vorliegen würde. Die Strahlbegrenzungsblende 10 führt also zu einer Einengung des resonatorinternen Laserstrahls 7 in der Aufweit- Querschnittsdimension.
Alle Teilbereiche des Resonators des Lasers 1 mit optischen Komponenten werden über eine stark schematisch in der Fig. 1 dargestellte Spüleinrich- tung 11 mit einem geeigneten Spülgas, beispielsweise mit Stickstoff oder Helium gespült, um Absorption durch die Spülgasatmosphäre selbst, sowie Kontamination der Oberflächen zu reduzieren und Wärme, die beispiels- weise durch eine Restabsorption der Komponenten dort deponiert wird, abzuführen.
Die Strahlbegrenzungsblende 10 ist in der Ausführung nach Fig. 1 mehrtei- lig ausgeführt und hat einen den resonatorinternen Faserstrahl 7 in der Fig.
1 von oben her begrenzenden Strahlbegrenzungsabschnitt 10a und einen den resonatorinternen Faserstrahl 7 in der Fig. 1 von unten her begrenzen- den zweiten Strahlbegrenzungsabschnitt 10b. Die beiden Strahlbegren- zungsabschnitte lOa, lOb begrenzen den resonatorinternen Laserstrahl 7 in der Aufweit-Querschnittsdimension also von voneinander gegenüberlie- genden Seiten her.
Die Strahlbegrenzungsblende 10 ist so ausgeführt, dass sie weniger als 5% und insbesondere weniger als 1% der Energie des auf sie auftreffenden, abgeblendeten Querschnitts des resonatorinternen Laserstrahls 7 absorbiert. Die Strahlbegrenzungsblende 10 ist zumindest abschnittsweise transmittie- rend, also durchlässig für den resonatorinternen Laserstrahl ausgeführt und wirkt auf durchgelassene Anteile des resonatorinternen Laserstrahls 7 der- art, dass diese durchgelassenen Anteile nicht mehr im Lasermedium 4 ver- stärkt werden. Die beiden Strahlbegrenzungsabschnitte lOa, lOb können als Keilplatten ausgeführt sein, und führen so zu einer Winkelablenkung der sie durchtretenden Anteile des resonatorinternen Laserstrahls 7. Diese Winkelablenkung kann sehr klein sein und muss lediglich so groß sein, dass diese abgelenkten Anteile des resonatorinternen Laserstrahls 7 nach Retroreflexion am Gitter 8 nicht mehr im Lasermedium 4 verstärkt werden. Die Strahlbegrenzungsblende 10 kann zudem abschnittsweise reflektierend für den resonatorinternen Laserstrahl 7 ausgeführt werden und hat hierzu eine entsprechend abschnittsweise reflektierende Beschichtung. Mit diesen reflektierenden Abschnitten werden z.B. Randbereiche des Strahlquer- schnitts durch Schattenwurf eliminiert, die nicht auf kritische Bereiche nachfolgender Optiken fallen sollen.
Alternativ oder zusätzlich zu einer strahlablenkenden oder zu einer reflek- tierenden Wirkung kann die Strahlbegrenzungsblende 10 auch eine polari- sationsoptische Wirkung haben und auf diese Weise Anteile des resonato- rinternen Laserstrahls 7 so beeinflussen, dass diese nicht mehr im Laser- medium 4 verstärkt werden. Je größer der Strahldurchmesser Qi ist und/oder je kleiner die Divergenz DIV1 ist, desto kleiner ist die spektrale Bandbreite des Ausgabestrahls 3. Die grundsätzliche Funktion einer optischen Baugruppe zur Verringerung einer spektralen Bandbreite eines Ausgabestrahls eines Lasers mit einer Strahlaufweitungsoptik und einem optischen Gitter ist bekannt aus der US 6,496,528 B2 und der US 7,899,095 B2 sowie aus der US 8,379,687 B2.
Die Breite der Strahlquerschnitts Qi, des resonatorinternen Laserstrahls 7 ist durch zwei weitere Aperturblenden 12, 13 einerseits zwischen dem ers- ten Prisma PI der Strahlaufweitungsoptik 6 und dem Lasermedium 4 und andererseits zwischen dem Lasermedium 4 und dem Auskoppelspiegel 2 definiert. Die Blende 12 definiert die Breite des in die Baugruppe 5 eintre- tenden Strahls.
Dies ist in der Fig. 1 durch einen zusätzlichen, gestrichelten Strahlengang 7' gezeigt. Durchgezogen dargestellt ist die durch Blende 10 definierte Nutz-Strahlbreite des resonatorinternen Laserstrahls 7. Gestrichelt darge- stellt ist die durch Blende 12 definierte Strahlbreite, die nach Aufweitung zu einer Überstrahlung der internen Blende 10 führt.
Zur Einstellung der Größe des Querschnitts Q2 und/oder der Divergenz und entsprechend zur Einstellung der spektralen Bandbreite des Ausgabestrahls 3 kann das erste Prisma PI in der Strahlaufweitungsoptik 6 verlagerbar und insbesondere um eine Kippachse senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 kippbar gestaltet sein. Der Einstellbereich der Strahlaufweitungsoptik 6 und die Breite der Eintrittsapertur 12 können so aufeinander abgestimmt, dass bei geringster Aufweitung die Strahlbegrenzungsblende 10 etwa voll- ständig ausgeleuchtet und bei zunehmender Aufweitung vollständig über- strahlt wird und so unabhängig von einer Bandbreiten- Abstimm-Position der Strahlaufweitungsoptik gleiche Nutzstrahlbreite am optischen Gitter vorliegt.
Am Ort der Strahlbegrenzungsblende 10 führt eine Änderung der Ab- stimm-Position der Strahlaufweitungsoptik 6 also ausschließlich zu einer Divergenzänderung des resonatorinternen Laserstrahls 7, aber nicht zu ei- ner Querschnittsänderung des Nutz-Querschnitts in der Aufweit- Querschnittsdimension.
Anhand der Fig. 2 wird nachfolgend eine spezielle Ausführung einer opti- schen Baugruppe 14 beschrieben, die anstelle der optischen Baugruppe 5 beim Laser 1 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Fig.
1 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Bei der optischen Baugruppe 14 hat die Strahlaufweitungsoptik 6 insge- samt vier Prismen PI, P2, P3 und P4, die im Aufweit-Laserstrahlab schnitt 9, der zwischen dem Prisma P 1 und dem optischen Gitter 8 liegt, den Strahlquerschnitt des resonatorinternen Laserstrahls 7 in der Aufweit- Querschnittsdimension jeweils aufweiten. Ein Aufweitfaktor, der die Auf- weitung des resonatorinternen Laserstrahls 7 durch das jeweilige Prisma PI bis P4 in der Aufweit-Querschnittsdimension wiedergibt, kann pro Prisma im Bereich zwischen 1,5 und 5 und beispielsweise bei 3 liegen. Entspre- chend der Aufweitung des resonatorinternen Laserstrahls 7 nimmt eine Di- vergenz des resonatorinternen Laserstrahls 7 ab. Zwischen dem Prisma P4 und dem Gitter 8 hat die Baugruppe 14 im Strah- lengang des resonatorinternen Laserstrahls 7 noch einen Umlenkspiegel M. Die beiden Strahlbegrenzungsabschnitte 10a, 10b der Strahlbegrenzungs- blende 10 der optischen Baugruppe 14 sind längs des Strahlengangs des resonatorinternen Laserstrahls 7 im Aufweit-Laserstrahlabschnitt gegenei- nander versetzt angeordnet. Dieser Versatz ist so, dass ein Lichtweg des resonatorinternen Laserstrahls 7 vom jeweiligen Strahlbegrenzungsab- schnitt 10a oder 1 Ob hin zum Gitter 8 in etwa gleich lang ist.
Fig. 3 und 4 verdeutlichen die Wirkung der Strahlbegrenzungsblende 10 auf eine insbesondere thermische Homogenisierung der Optikeigenschaften im Nutzbereich des resonatorinternen Laserstrahls 7. Dies ist vereinfachend dargestellt anhand des Prismas PI der Strahlaufweitungsoptik 6, wobei die Wirkung für eine Aneinanderreihung von Prismen P2, P3 und P4 (wie bei der Ausführung nach Fig. 2) grundsätzlich vergleichbar ist.
Aufgrund der Wirkung der Strahlbegrenzungsblende 10 wird ein ursprüng- lich in der Aufweit-Querschnittsdimension breiterer Strahlquerschnitt Qi (vgl. den in der Fig. 3 gestrichelten Strahlbegrenzungsverlauf 15 oder den in Fig. 1 gestrichelt dargestellten Verlauf 7‘ bei einer Aneinanderreihung von Optiken) auf den Strahlquerschnitt Qb des tatsächlichen Nutzbereichs des resonatorinternen Laserstrahls 7 begrenzt.
Beim Hinlauf des resonatorinternen Laserstrahls 7 vom Lasermedium 4 durch die Eintrittsblende 12 und das Prisma PI trägt der gesamte Eintritts- querschnitt entsprechend dem Strahlbegrenzungsverlauf 15 zur aufgrund von Restabsorption erfolgenden Erwärmung des Prismas PI bei. Diese Er- wärmung längs eines Durchtrittskanals 16 der Laserstrahlung durch das Prisma Pl ist in der Fig. 3 in mehreren Wärmeeintragszonen Wl , W2 und W3 dargestellt.
In der längs des Durchtrittskanals 16 zentralen Wärmeeintragszone Wl, also im tatsächlich genutzten Strahlquerschnitt Qb, erfolgt eine im Wesent- lichen konstante Temperaturerhöhung ohne Temperaturgradienten. Diese näherungsweise konstante Temperaturerhöhung ist zusätzlich in der Fig. 4 verdeutlicht, die das Temperaturprofil des Prismas Pl im Querschnitt (Querdimension q) des resonatorinternen Laserstrahls 7 zeigt.
In der sich lateral beidseitig anschließenden Wärmeeintragszone W2 und in der sich wiederum hieran lateral anschließenden äußeren Wärmeeintrags- zone W3 erfolgt dann ein gradueller Abfall der eingetragenen Wärme. In den Wärmeeintragszonen W2, W3 liegt also ein Temperaturgradient vor.
Da im Hinlauf vom Lasermedium 4 durch das Prisma Pl der gesamte Querschnitt im Strahlbegrenzungsverlauf 15 zum Wärmeeintrag im Durch- trittskanal 16 beiträgt, resultiert die zentrale Wärmeeintragszone Wl ohne nennenswerten Temperaturgradienten. Das Prisma Pl führt also nicht zu einer Störung der Wellenfront der Strahlausbreitung im Nutzbereich des resonatorinternen Laserstrahls 7 beim Durchtritt durch das Prisma Pl, da dieser Nutzbereich ausschließlich die Wärmeeintragszone W 1 ohne nen- nenswerten Temperaturgradienten durchtritt.
Bei der Ausführung der Strahlbegrenzungsblende 10 als transmissive Keil- platten mit schwacher Winkelablenkung kann auch der nicht zum Nutzbe- reich gehörende rücklaufende, also vom Gitter 8 reflektierte Teil der re- sonatorinternen Strahlung noch zur Erwärmung des Prismas Pl in den Wärmeeintragszonen W2, W3 führen und so den Temperaturgradienten in der zentralen Wärmeeintragszone W 1 erwünscht minimal halten.
Die resonatorinterne Laserstrahlung trifft in Fig. 2 auf die Prismen Pl bis P4, auf den Spiegel M und auch auf das Gitter 8 mit einer größeren Quer- schnittsfläche auf als die Ausdehnung des Nutzbereichs des resonatorinter- nen Laserstrahls in der Aufweit-Querschnittsdimension. Dies gilt insbe- sondere auch für das Gitter 8, da die Strahlbegrenzungsabschnitte lOa, lOb im Strahlengang des resonatorinternen 7 nur einen geringen Strahlweg vor Auftreffen der resonatorinternen Laserstrahlung auf das Gitter 8 angeord- net sind, so dass die Winkelablenkung durch die Keilplatten-Ausführung der Strahlbegrenzungsabschnitte 10a, 10b nur einen vernachlässigbaren Einfluss auf den Auftrittsort der von den Strahlbegrenzungsabschnitten 10a, 10b transmittierten und winkelversetzten Strahlung auf das Gitter 8 hat.
Anhand der Fig. 5 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer opti- schen Baugruppe 17 beschrieben, die anstelle der Baugruppen 5 oder 14 beim Laser 1 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Fi- guren 1 bis 3 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Bei der optischen Baugruppe 17 umfasst die Strahlaufweitungsoptik 6 wie- derum vier Prismen Pl, P2, P3 und P4. Zur Vorgabe der spektralen Band- breite des Lasers 1 ist insbesondere das erste Prisma Pl kippbar ausgeführt. Zur Vorgabe einer Zentralwellenlänge des Ausgabestrahls 3 sind weiterhin die Prismen P3 und P4 kippbar ausgeführt. Eine entsprechende Ausführung der Strahlaufweitungsoptik 6 der Baugruppe 17 ist beschrieben in der US 7,899,095 B2.
Erfolgt die Strahlbreitenbegrenzung in der Baugruppe 17 ausschließlich durch eine Eintrittsblende 12, so führt eine Veränderung der Strahlaufwei- tung durch Drehen von PI zu einer veränderlichen Breite der Ausleuchtung auf dem Gitter. Bei Veränderung der Strahlaufweitung vom Minimal- zum Maximalwert findet - wegen der schlechten Wärmeleitung des Gittersub- strats - ein Ausgleich der aufgeprägten, inhomogenen Temperaturvertei- lung nur sehr langsam statt. Dies hat eine nachhaltige Störung der Wellen- front zur Folge, die einem angestrebten, schnellen Wechsel von großer zu kleiner Bandbreite, insbesondere wenn der Laser 1 mit hoher Laserleistung betrieben wird, entgegensteht. Bei maßgeblicher Begrenzung der Nutz- strahlbreite durch eine interne Blende 10 und bei geeigneter Abstimmung der Breite von Eintrittsblende 12 und interner Blende 10 kann die Breite der Ausleuchtung des Gitters unabhängig vom Aufweitungsfaktor weitest- gehend konstant gehalten werden. Eine Variation des Aufweitungsfaktors durch Drehen von PI wirkt dann nur auf die Divergenz des auftreffenden Strahls ohne maßgebliche Änderung der Breite der Ausleuchtung auf dem Gitter.
Die bei Strahlbegrenzung mit Hilfe der internen Blende 10 generell sehr geringe Temperaturgradienten aufweisende Strahlführung des resonatorin- ternen Laserstrahls 7 durch die optischen Komponenten der optischen Bau- gruppe 17 und die Vermeidung einer sich mit der Aufweitung ändernden Temperaturverteilung auf dem Gitter ermöglicht es insbesondere, einen Wechsel zwischen hoher und geringer spektraler Bandbreite auch dann durchzuführen, wenn der Laser 1 mit hoher Laserleistung betrieben wird, wobei insbesondere der Wechsel zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert der spektralen Bandbreite im Wesentlichen hysteresefrei er- folgen kann.

Claims

Patentansprüche
1. Optische Baugruppe (5; 14; 17) zur Verringerung einer spektralen
Bandbreite eines Ausgabestrahls (3) eines Lasers (1)
- mit einer innerhalb eines Laserresonators angeordneten Strahlauf- weitungsoptik (6) zur Vergrößerung eines Strahlquerschnitts (Qi) und Verringerung der Divergenz eines resonatorinternen Laser- strahls (7) in mindestens einer Aufweit-Querschnittsdimension, so dass mindestens ein resonatorinterner Aufweit-Laserstrah labschnitt (9) resultiert.
mit einem optischen Gitter (8) in einer für den resonatorinternen Laserstrahl (7) retroreflektierenden Anordnung,
mit einer in der Aufweit-Querschnittsdimension wirkenden Strahl- begrenzungsblende (10) im Strahlengang des Aufweit- Laserstrahlabschnitts (9),
mit einer zusätzlichen Eintritts-Strahlbegrenzungsblende (12) im Strahlengang des resonatorinternen Laserstrahls (7) auf einer vom Gitter (8) abgewandten Seite der Strahlaufweitungsoptik (6), wobei die Breite der zusätzlichen Eintritts- Strahlbegrenzungsblende (12) so gewählt ist, dass die im Aufweit-
Laserstrahlabschnitt (9) angeordnete Strahlbegrenzungsblende (10) vom resonatorinternen Laserstrahl (7) überstrahlt wird und dass die Breite eines Nutz-Strahlquerschnitts auf dem Gitter durch die im Aufweit-Laserstrahlabschnitt (9) angeordnete Strahlbegrenzungs- blende (10) definiert wird,
wobei ein Einstellbereich der Strahlaufweitungsoptik (6) und eine Breite einer Eintrittsapertur der Eintritts-Strahlbegrenzungsblende (12) so aufeinander abgestimmt sind, dass bei geringster Aufwei- tung die Strahlbegrenzungsblende (10) vollständig ausgeleuchtet und bei zunehmender Aufweitung die Strahlbegrenzungsblende (10) überstrahlt wird.
2. Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Strahlbegrenzungsblende (10) so ausgeführt ist, dass sie weniger als 5% der Energie des auf sie auftreffenden resonatorinternen Laserstrahls (7) absorbiert.
3. Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlbegrenzungsblende (10) zumindest abschnittsweise transmis- siv für den resonatorinternen Laserstrahl (7) ausgeführt ist.
4. Baugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
Strahlbegrenzungsblende (10) als mindestens eine Keilplatte ausge- führt ist.
5. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, dass die Strahlbegrenzungsblende (10) aus doppelbrechendem Material so ausgeführt ist, dass sie den Polarisationszustand des durch- tretenden resonatorinternen Laserstrahls (7) so verändert, dass dieser nach dem Durchtritt durch die Strahlbegrenzungsblende (10) nicht vom Lasermedium verstärkt wird.
6. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich net, dass die Strahlbegrenzungsblende (10) zumindest abschnittsweise reflektiv für den resonatorinternen Laserstrahl (7) ausgeführt ist.
7. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich net, dass die Strahlbegrenzungsblende (10) mehrteilig ausgeführt ist.
8. Baugruppe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Strahlbegrenzungsabschnitt (lOa) der Strahlbegrenzungsblende (10) den resonatorinternen Laserstrahl (7) auf einer ersten Seite begrenzt und ein zweiter Strahlbegrenzungsabschnitt (lOb) der Strahlbegren- zungsblende (10), der zum ersten Strahlbegrenzungsabschnitt (lOa) längs des Strahlengangs des Aufweit-Laserstrahlabschnitts (9) versetzt angeordnet ist, den resonatorinternen Laserstrahl (7) auf einer der ers- ten Seite gegenüberliegenden Seite begrenzt.
9. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich net, dass die Strahlbegrenzungsblende (10) zwischen der Strahlaufwei- tungsoptik (6) und dem Gitter (8) angeordnet ist.
10. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich net, dass ein Aufweitungsfaktor der Strahlaufweitungsoptik (6) zur Vorgabe einer Bandbreite des Ausgabestrahls (3) abstimmbar ausge- führt ist.
11. Baugruppe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die
Breite der Eintrittsblende (12) und ein Einstellbereich des Aufwei- tungsfaktors der Strahlaufweitungsoptik (6) so aufeinander abgestimmt sind, dass die durch die Strahlbegrenzungsblende (10) begrenzte Weite des resonatorinternen Laserstrahls (7) beim Durchgang durch die Strahlbegrenzungsblende (10) unabhängig von einer Abstimm-Position der Strahlaufweitungsoptik (6) ist.
12. Bandbreitenbegrenzter Laser (1)
mit einem Lasermedium (4), mit einem Resonator- Auskoppelspiegel (2) für den Ausgabestrahl (3) und
mit der Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auf der dem Resonator- Auskoppelspiegel (2) gegenüberliegenden Seite des La- sermediums (4).
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116565677A (zh) * 2023-04-12 2023-08-08 武汉华日精密激光股份有限公司 一种泵浦激光器

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1007483B (zh) * 1986-05-15 1990-04-04 北京工业学院 宽通频带耦合的多频可调谐激光器
JP3175180B2 (ja) * 1990-03-09 2001-06-11 キヤノン株式会社 露光方法及び露光装置
CN2070955U (zh) * 1990-05-16 1991-02-06 北京理工大学 双频高功率相关补偿调谐染料激光器
US5489984A (en) * 1994-04-01 1996-02-06 Imra America, Inc. Differential ranging measurement system and method utilizing ultrashort pulses
US5559816A (en) * 1994-10-26 1996-09-24 Lambda Physik Gesellschaft Zur Herstellung Von Lasern Mbh Narrow-band laser apparatus
US5898725A (en) * 1997-01-21 1999-04-27 Cymer, Inc. Excimer laser with greater spectral bandwidth and beam stability
US6285701B1 (en) 1998-08-06 2001-09-04 Lambda Physik Ag Laser resonator for improving narrow band emission of an excimer laser
US6785319B1 (en) 1999-01-06 2004-08-31 Komatsu Ltd. Ultraviolet laser device
JP2007096359A (ja) * 1999-06-01 2007-04-12 Komatsu Ltd 紫外レーザ装置
DE19934638B4 (de) 1999-07-23 2004-07-08 Jenoptik Ldt Gmbh Modensynchronisierter Festkörperlaser mit mindestens einem konkaven Faltungsspiegel
US6496528B2 (en) * 1999-09-03 2002-12-17 Cymer, Inc. Line narrowing unit with flexural grating mount
US6603788B1 (en) * 1999-11-23 2003-08-05 Lambda Physik Ag Resonator for single line selection
DE102005016200A1 (de) * 2004-04-23 2005-09-15 Carl Zeiss Laser Optics Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bandbreiteneinengung eines Lasers
US8379687B2 (en) 2005-06-30 2013-02-19 Cymer, Inc. Gas discharge laser line narrowing module
US7659529B2 (en) 2007-04-13 2010-02-09 Cymer, Inc. Method and apparatus for vibration reduction in laser system line narrowing unit wavelength selection optical element
DE102009010560A1 (de) * 2009-02-17 2010-08-26 Carl Zeiss Smt Ag Projektionsbelichtungsverfahren, Projektionsbelichtungsanlage, Laserstrahlungsquelle und Bandbreiten-Einengungsmodul für eine Laserstrahlungsquelle
DE102009020501A1 (de) 2009-05-08 2010-12-23 Carl Zeiss Laser Optics Gmbh Bandbreiteneinengungsmoduls zur Einstellung einer spektralen Bandbreite eines Laserstrahls
CN103875138B (zh) * 2011-06-13 2017-01-18 Wi-电荷有限公司 空间分布式激光器共振器
KR101978013B1 (ko) * 2012-01-20 2019-05-13 엑살로스 아게 Oct를 위한 그리즘을 갖춘 파장-가변형 외부 캐비티 레이저 다이오드
JP2013247240A (ja) * 2012-05-25 2013-12-09 Gigaphoton Inc レーザ装置
CN102983485A (zh) * 2012-11-30 2013-03-20 中国科学院上海光学精密机械研究所 窄线宽准分子激光器

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