TW201611663A - 用於監視雷射束的裝置及方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種裝置，其包括：一驅動器雷射配置，其包括用於產生一雷射束(7)之一射束源且包括用於放大該雷射束(7)之一放大器配置；及一設備(15)，其用於監視該雷射束(7)，該設備(15)包括：一透射光學元件(12)，特定言之，一平板，使該透射光學元件(12)之法線方向(12a)與該雷射束(7)之射束軸(7a)成一傾斜角(β)；及一空間解析偵測器(16)，其用於擷取該光學元件(12)處所反射回之雷射輻射(13a、13b)。本發明亦係關於一種用於監視一雷射束(7)之相關聯方法。

Description

用於監視雷射束的裝置及方法
本發明係關於一種裝置，其具有一驅動器雷射配置，該驅動器雷射配置包括用於產生一雷射束之一射束源且包括用於放大該雷射束之一放大器配置。該裝置亦包括用於監視該雷射束之一設備，其包括：一光學元件，特定言之，一平板，其透射該雷射束，該元件之法線方向與該雷射束之射束軸成一傾斜角；及一空間解析偵測器，其用於擷取該光學元件處所反射回之雷射輻射。本發明亦係關於一種用於監視一雷射束之相關聯方法。
WO 2010/059210 A2中揭示開頭所描述之一裝置，其呈一EUV光源之形式。在此裝置中，用於測試光學組件之定向的一監視雷射束在與該監視雷射束成一角度之一平板處被反射且由一偵測器擷取。該監視雷射束之波長不同於由該平板(其在一真空室中形成一窗)透射之另一雷射束(通常為一CO2雷射束)之波長。
即使在由一平板透射之射束路徑之情況中，引入至具有一傾斜角之射束路徑中之在該平板上入射之輻射功率之一小部分通常被反射至射束路徑外之一位置。此處，雷射輻射並非僅自該平板之一側反射回；確切而言，該平板之兩側各反射入射雷射束之一部分射束。吾人發現，當藉由在一空間解析偵測器(例如一攝像機)上觀察一透射光學元件處所反射之雷射輻射而監視或分析一雷射束時，干涉條紋顯現於記錄影像中，因此，僅可識別該偵測器上所成像之待監視雷射束之射 束橫截面之少量細節。
可(例如)藉由施加至平板之兩側之一者的一反射塗層而增大該等側之反射度數之間之差異以避免此等干涉條紋。然而，此一塗層之反射率可不選得過高，尤其在具有(例如)數千瓦特之一高雷射功率之雷射束(如由一驅動器雷射配置所產生)之情況中。再者，該兩側之一者處所反射之一部分射束(其功率僅具有另一側處所反射之部分射束之功率的數個百分比)已可導致清晰可見之干涉條紋。替代地，可嘗試藉由數值影像處理演算法而消除記錄影像中之干涉條紋，但此一般不會完全成功。
本申請人之DE 10 2011 007 176 A1已揭示一種用於將一雷射束聚焦於一工件上之裝置及一種用於監視雷射處理之方法，其中提供：一透射光學元件，其呈一平板之形式，該透射光學元件配置成與該雷射束之聚光射束路徑中之該雷射束之射束軸成一傾斜角；及一空間解析偵測器，其用於擷取該透射光學元件處所反射回之雷射輻射。將用於區分該光學元件之一第一側處所反射回之雷射輻射與該光學元件之一第二側所反射回之雷射輻射的構件指派給該偵測器。該構件可為一影像評估設備或一光闌，其遮蔽自該透射光學元件之該等側之一者反射回之雷射輻射。
DE 10 2007 053 632 A1描述一種用於光學系統處之同軸射束分析之方法，其中使射束之一界定百分比同軸地或依與垂直於主光線之一光學面所成之一小角度反射回。由一分束器使反射回之部分射束與主光線分離，其中該分束器可用於射束分析。具有回射表面之光學元件可具有一楔形角以能夠使影像側上之兩個表面之反射分離。
本發明之目的
本發明係基於以下目的：發展開頭所提出之類型之一裝置及用於依使得一雷射束可在無亂真干涉條紋之情況下被監視之一方式監視 該雷射束之一方法。
本發明之標的
此目的由開頭所提出之類型之一裝置達成，其中光學元件具有一第一側及一第二側，其等彼此成一楔形角且被該雷射束穿過，其中該第一側反射該入射雷射束之一第一部分射束且該第二側反射該入射雷射束之一第二部分射束。設備具有防止該兩個反射部分射束之一者到達偵測器之一光學濾光器。
該光學元件通常配置於該雷射束之準直射束路徑中。由於該第一側(該雷射束透過其而進入該光學元件)與該第二側(該雷射束透過其而自該光學元件射出)之間之楔形角一般非常小，所以使該兩個部分射束在略微不同方向上反射，使得該兩個部分射束可藉由一光學濾光器而彼此分離。例如，可在一平面(其中將產生於該光學元件之平面中之雷射束之不同角度或不同方向轉換成一空間分佈)中實施光學濾波，即，可在傳立葉空間中實施光學濾波。
通常，藉由一成像光學單元而使其中配置該透射光學元件之平面(物件平面)成像於偵測器(例如CCD晶片)之一影像平面上。在此情況中，可在(例如)該成像光學單元中進行光學濾波。該透射光學元件之法線方向與該雷射束之射束軸所成之傾斜角(且該傾斜角對應於該光學元件上之該雷射束之入射角)足夠大以使該等反射部分射束自該雷射束之射束路徑解除耦合，且通常大於10°，例如約20°。該入射雷射束及該兩個反射部分射束形成其中使傾斜角延伸之一共同平面。該光學元件之楔形角通常不在傾斜角之平面中延伸。
較佳地，楔形角小於10mrad，特定言之，小於5mrad。該透射光學元件對該透射雷射束應具有儘可能最小之影響。此係在一完全呈平面之板(無楔形角)中之情況，因為該完全呈平面之板不具有折射能力且僅在一對應小厚度之情況中帶來該雷射束之一最小橫向偏移。由 於楔形角具有上文所指定之範圍內之值，所以該雷射束僅在穿過該光學元件時經歷一可忽略之小偏轉，當將後續光學元件定向於射束路徑中時，可(根據需要)不成問題地考量該偏轉。
在一有利發展中，該光學濾光器具有用於聚焦該等反射部分射束之一聚焦設備且用於使該兩個部分射束分離之一分離元件配置於一焦平面之區域中或配置於該聚焦設備之焦平面中。由於該光學元件之楔形角較小，所以該等反射部分射束之反射方向之間僅存在一最小偏差，即，此等反射部分射束僅彼此非常緩慢地分離且在一長距離上保持空間疊加。將依不同入射角入射於該聚焦設備上之該兩個雷射束聚焦於該聚焦設備之焦平面中之不同位置處。可(例如)藉由(例如)由充當一分離元件之一反射鏡偏轉該兩個部分射束之一者使得該偏轉部分射束不入射於該偵測器上而在該焦平面中特別容易地使該兩個部分射束彼此分離。在該焦平面之後，傳至該偵測器之該部分射束再次變大且在該偵測器上產生無干涉條紋之該雷射束之一影像。
在另一實施例中，該分離元件體現為阻擋該兩個部分射束之一者的一光闌。藉由配置於該焦平面中或配置於該焦平面附近之一光闌，可藉由阻擋該兩個部分射束之一者而使該兩個部分射束分離。該光闌可為一針孔光闌、一狹槽光闌或一單側光闌(即，僅配置於反射部分射束之一側上之一光闌)。
在一實施例中，該聚焦設備包括一(聚光)透鏡或其體現為一(聚光)透鏡。該等反射準直部分射束依不同入射角入射於該透鏡上且因此聚焦於該透鏡之焦平面中之不同位置處。該透鏡可同時充當用於使具有該透射光學元件之平面成像於該偵測器中之影像平面上之一成像光學單元。應依使得成像期間之像差儘可能小之一方式選擇透鏡形式。例如，該透鏡可為一雙凸透鏡。吾人已發現，該透鏡可有利地具有大於(例如)50mm(可大於100mm)之一較大焦距以使成像期間之像 差保持儘可能小。該透鏡亦可為一凹凸透鏡，其一般應具有約100mm或更大，較佳地，約200mm或更大之一焦距。
在一實施例中，該等部分射束之兩個焦點在該焦平面中具有一間距A，該間距對應於該焦平面中之焦點之直徑之X倍，其中X>2，較佳地，X>5。因此，兩個焦點之間之間距A對應於該焦平面中之兩個焦點之一者之直徑之至少兩倍，較佳地，至少五倍，即，A>X*D係適用的，其中X>2，較佳地，X>5。在中心點之間或在兩個焦點之中心之間量測兩個焦點之間之間距A。兩個焦點之直徑D在該焦平面中通常具有相同大小。
在一較佳發展中，以下關係式應用於楔形角γ、該雷射束之波長λ、該透射光學元件之折射率n、該透鏡上之該雷射束之射束半徑wL、該雷射束之射束品質因數M2、及該焦平面中之焦點之直徑D之X倍：γ>X λ/π M2/(n wL)。習知地，n表示該透射雷射束之波長λ處之該透射光學元件之材料之複雜折射率之實部。乘積M2λ/π在本文獻中亦指稱射束參數乘積(BPP)。在一大準直雷射束之旁軸近似中，以下關係式應用於具有一焦距f之一透鏡之焦平面中之焦點之直徑D：D=2f/wL λ/π M2。以下關係式應用於該焦平面中之兩個焦點之間隔或間距A：A=f 2nγ。上文所指定之關係式(其與該透鏡之焦距f無關)出自該兩個部分射束之可分離性之準則：A>X*D。
較佳地，該焦平面中之焦點或焦點之一者之直徑之X倍及楔形角滿足以下條件：γ>X*0.18mrad(其對應於γ>X*0.6arcmin)。此條件出自上述方程式，其中雷射束(CO2雷射束)之一波長λ係10.6μm，一射束尺寸wL=8mm，M2=1，且n=2.4作為該透射光學元件之材料(例如ZnSe)之折射率。
在另一實施例中，用於將該兩個部分射束之輻射強度分成一第一觀察射束路徑及一第二觀察射束路徑之一分束器設備配置於聚焦部 分射束之射束路徑中之焦平面之上游或焦平面之下游。在此情況中，(例如)在該第一觀察射束路徑中，可藉由該分離元件而在該焦平面中分離或阻擋該兩個部分射束之一者，同時該第二部分射束到達該偵測器，如上文所描述。例如，該第二觀察射束路徑可用於將該等部分射束引導至一快速功率偵測器，例如一熱電功率偵測器。該分束器設備可有利地配置於該焦平面之上游以觀察該雷射束之近場及遠場兩者。若該分束器設備配置於該焦平面之下游，則通常使用兩個觀察射束路徑來觀察該雷射束之近場。
在此實施例之一發展中，用於使由該聚焦設備產生之一部分射束之焦點或兩個部分射束之焦點成像於該偵測器上或成像於另一偵測器上之一成像光學單元配置於該第二觀察射束路徑中。可在該焦平面中(如在該第一觀察射束路徑中)阻擋或分離該第二觀察射束路徑之另一部分射束以避免假影。然而，在此情況中，該兩個部分射束之光學濾波或分離並非強制的，此係因為存在經成像且一般不重疊之兩個焦點或聚焦點。若在同一偵測器上藉由該第二觀察射束路徑而實施一或多個焦點(聚焦點)之成像，則該第二觀察射束路徑之該(等)成像部分射束入射於不同於該第一觀察射束路徑之成像部分射束之入射位置的該偵測器上之一位置處。在此情況中，可在同一偵測器上偵測到該雷射束之遠場及近場兩者(彼此偏移)。該成像光學單元可為一透鏡或(例如)一聚焦鏡。
為能夠在部分射束之傳播方向上偵測到焦點位置自該焦平面移出且因此視情況能夠量測該雷射束之發散度之變化，不僅可有利地使該焦平面本身成像，且可有利地使該偵測器上之該焦平面附近之平面成像。此可藉由延長或縮短該成像光學單元與該焦平面之間之該第二觀察射束路徑之射束路徑(其可(例如)藉由使配置於該第二觀察射束路徑中之偏轉鏡移位而達成)而達成。該成像光學單元之焦距通常實質 上對應於該成像光學單元與該聚焦設備之焦平面之間之距離。
在一有利發展中，該裝置經組態以透過該分束器設備而使該第二觀察射束路徑之該部分射束或該等部分射束成像於該偵測器上或成像至另一偵測器上。在此情況中，該分束器設備通常體現為一透射光學元件，在其之通常平行側處反射輻射功率之一第一部分且透射一第二部分。可(例如)藉由偏轉鏡而將輻射功率之該透射部分引導回該分束器設備，使得該分束器設備被該透射輻射部分二次穿過。依此方式，可依實質上平行於該第一觀察射束路徑之該未受阻擋部分射束之一方式使該第二觀察射束路徑之該未受阻擋部分射束或該兩個部分射束成像於該偵測器上。
在另一發展中，該分束器設備具有用於反射該第一觀察射束路徑之兩個部分射束的一第一側及用於反射該第二觀察射束路徑之兩個部分射束的一第二側。在此情況中，可(例如)藉由以下各者而實施在該分束器設備處使該兩個觀察射束路徑分離：將該分束器設備之該第一側及該第二側配置成彼此成一楔形角；及/或將該分束器設備之該兩側之間之距離選擇為較大，使得各自側處所反射之該等部分射束具有相距於彼此之一足夠大距離，使得該等部分射束經空間分離以致可在該偵測器上或在另一偵測器上彼此單獨偵測該等部分射束。通常，若甚至在該第二觀察射束路徑中實施光學濾波，則需要各自不同之分離元件(例如不同(針孔)光闌)來阻擋該等觀察射束路徑之一各自部分射束。
在一有利發展中，該分束器設備之至少一側具有用於修改該第一觀察射束路徑或該第二觀察射束路徑之兩個反射部分射束之至少一個光學性質的一塗層。該(等)塗層能夠用於評估該偵測器上之該雷射束之不同性質。例如，該(等)塗層可為修改該等部分射束之偏振方向或可僅反射一偏振方向(例如s-偏振輻射部分或p-偏振輻射部分)之偏 振選擇性塗層。該(等)塗層亦可為波長選擇性塗層。例如，一波長選擇性塗層可阻擋該雷射束之基諧波長之區域中之波長，使得在該塗層處僅反射具有可疊加於該雷射束上之波長之輻射。
在另一實施例中，該裝置另外包括：一真空室，其中為產生EUV輻射，一目標材料可配置於一目標區域中；及一射束引導設備，其用於在該目標區域之方向上引導來自該驅動器雷射設備之該雷射束。該射束引導設備將該雷射束引導至用於將該雷射束聚焦於一目標區域中之一聚焦元件或一聚焦配置。在該目標區域中，提供一目標材料(例如錫)，其在由該雷射束照射時轉變成一電漿相且在該程序中發射EUV輻射。因此，該裝置用於產生EUV輻射或其體現為一EUV光源。
本發明亦係關於一種用於監視一雷射束之方法，該雷射束穿過一透射光學元件(特定言之，一平板)之一第一側及一第二側，該第二側與該第一側成一楔形角，其中該光學元件之一法線方向與該雷射束之射束軸成一傾斜角，該方法包括：自該光學元件之該第一側反射該入射雷射束之一第一部分射束；自該光學元件之該第二側反射該入射雷射束之一第二部分射束；在該兩個部分射束之一者到達一偵測器之前，藉由光學濾波而阻擋該部分射束；及使用其上入射未受阻擋部分射束之該偵測器來記錄該雷射束之一影像。
特定言之，該方法可用於由上文描述所體現之一驅動器雷射配置產生之一雷射束之射束分析。此一雷射束通常具有一高輻射功率，其可(例如)大於10kW。該光學元件可配置於該驅動器雷射配置之放大器配置之輸出端處以分析或監視該放大雷射束；然而，亦可將該光學元件配置於該放大器配置之個別放大器級之間之射束路徑中或配置於輻射引導設備內之一不同位置處。應瞭解，兩個或兩個以上透射光學元件亦可配置於該雷射束之射束路徑中以依上文所描述之方式監視該雷射束。
本發明之進一步優點出自以下描述及圖式。同樣地，可單獨或一起依任何組合方式分別使用上文所提及及下文將詳細說明之特徵。所展示及所描述之實施例不應被理解成一窮舉性列表，而是具有用於解釋本發明之一例示性特性。
在圖式之以下描述中，相同元件符號用於等效組件或功能等效組件。
圖1完全示意性地展示用於產生EUV輻射之一裝置1，其具有一射束源2、一放大器配置3(其具有三個光學放大器或放大器級4a、4b、4c)、一射束引導設備5(不再詳細描繪)及一聚焦透鏡6。聚焦透鏡6用於將由射束源2產生且由放大器配置3放大之一雷射束7聚焦於其中已引入一目標材料8之一目標區域T上。當目標材料8由雷射束7照射時，目標材料8轉變成一電漿相且在該程序中發射EUV輻射，該EUV輻射由一聚光鏡9聚焦。
在圖1所展示之實例中，聚光鏡9具有用於使雷射束7通過之一開口且聚焦透鏡6使其中配置目標材料8之一真空室10與射束引導設備5分離。在所展示之實例中，射束源2具有兩個CO2雷射以產生一預脈衝及一主脈衝，在放大器配置3中一起放大該預脈衝及該主脈衝且將其等聚焦於目標材料8上。射束源2與放大器配置3一起形成裝置1之一驅動器雷射配置11，在所展示之實例中，裝置1形成一EUV光源。
在所展示之實例中，放大器配置3之輸出端處(即，在第三放大器級4c之後)之雷射束7之雷射功率PO大於約10kW。為對雷射束7執行一射束分析，需要使輻射功率之一小部分與雷射束7之射束路徑解除耦合，該部分可(例如)為約數瓦特。為此，可將一板形光學元件12(平板)引入至雷射束7之射束路徑中，該光學元件體現為如圖2中所展示。
圖2中所展示之平板12由對具有10.6μm之一雷射波長λ之雷射束7 透明之材料形成。例如，該材料可為硒化鋅或金剛鑽，其對雷射波長λ具有約2.4之一折射率n。平板12具有一第一側14a及與該第一側對置之一第二側14b，在圖2之說明圖中，自右至左傳播之雷射束7穿過第一側14a及第二側14b。第一側14a及第二側14b彼此成一楔形角γ，在所展示之實例中，楔形角γ非常小(γ<10mrad，較佳地，<5mrad)且為了清楚，其在圖2中被放大描繪。因此，儘管存在楔形角γ，但平板12之兩側14a、14b定向成彼此幾乎平行，使得將光學元件稱為一平板12係準確的。
在圖2所展示之實例中，雷射束7垂直地穿過板形光學元件12之第一側14a。雷射束7之輻射功率之一小部分在第一側14a處作為第一部分射束13a被反射回且與雷射束7之傳播方向相反地反向傳播。雷射束7在板形光學元件12之對置第二側14b處射出，其中輻射功率之一小部分在第二側14b處作為第二部分射束13b被反射回至板形光學元件12中。第二部分射束13b在板形光學元件12之材料中依相對於第一反射部分射束13a之兩倍楔形角2γ傳播。
當第二部分射束13b穿過板形光學元件12之第一側14a時，使第二部分射束13b折射，且第二部分射束13b依相對於第一部分射束13a之一角度α傳播，其中n sin(2γ)=sin(α)。因此，對於小角度γ，α=2nγ。以下關係式應用於間隔s，即，兩個部分射束13a、13b之間之距離：s=L/α，其中α表示兩個部分射束13a、13b之間之路徑差。若兩個部分射束13a、13b入射於用於監視雷射束7之一設備15之一偵測器16(如圖3a至圖3c中所展示)上以進行射束分析，則在由偵測器16記錄之影像中產生具有一間距(其大致對應於圖2之部分射束13a、13b之間隔s)之干涉條紋。
使板形光學元件12之法線方向與雷射束7之射束軸7a成一傾斜角β以能夠使部分射束13a、13b與雷射束7解除耦合，在所展示之實例 中，該傾斜軸係β=約20°，但亦可更大或更小。傾斜角β對應於板形光學元件12上之雷射束7之入射角。圖2中之平板12之說明圖構成沿圖3a至圖3c中所展示之設備15之ZY-平面之一截面。傾斜角β位於圖式之平面(ZY平面)中，雷射束7及反射部分射束13a、13b在該平面中傳播。因此，楔形角γ及傾斜角β不在一共同平面中。如自圖2可見，確切而言，楔形角γ在定向成垂直於圖式之平面的一平面中延伸且垂直於平板12之實際上平行側14a、14b而延伸。然而，垂直於圖式之平面的一平面中之楔形角γ之一定向並非強制的；確切而言，具有楔形角γ之平面可具有相對於具有傾斜角β之平面之任何定向。
在設備15中，由平板12反射之部分射束13a、13b首先入射於一偏轉鏡17上且隨後入射於一部分透射光學元件18上，在部分透射光學元件18處，將部分射束13a、13b之一輻射部分偏轉至一功率偵測器19,功率偵測器19量測及監視部分射束13a、13b之入射輻射部分之輻射功率。
為防止出現干涉條紋，用於監視雷射束7之設備15具有一光學濾光器20，在圖3a至圖3c所展示之實例中，光學濾光器20具有一聚光透鏡21及配置於聚光透鏡21之影像側焦平面22中之一光闌23，該光闌在所展示之實例中體現為一針孔光闌，但亦可體現為一狹槽光闌或一單側光闌。兩個部分射束13a、13b依略微不同定向且因此依略微不同入射角入射於聚光透鏡21上(參考圖2)以導致兩個部分射束13a、13b聚焦於聚光透鏡21之焦平面22中之不同位置處，使得可藉由阻擋兩個部分射束之一者13b而使兩個部分射束13a、13b在焦平面22中分離，同時另一部分射束13a穿過光闌23且入射於偵測器16上。
在圖3a至圖3c所展示之實例中，另一部分透射光學元件24配置於用於監視雷射束7之設備15中，該另一部分透射光學元件使兩個部分射束13a、13b之一輻射部分偏轉至一熱電偵測器25上。圖3a至圖3c中 所展示之設備15之實質不同點在於：在圖3a所展示之設備15中，被允許穿過光闌23之第一部分射束13a與雷射束7之射束軸7a同軸地傳播，而在圖3b及圖3c中，第一部分射束13a入射於偵測器16上垂直於雷射束7之射束軸7a。圖3b及圖3c中所展示之設備15之彼此實質不同點在於：在圖3b之設備15中，在一部分透射光學元件24處將兩個部分射束13a、13b偏轉至偵測器16，而在圖3c所展示之設備15中，在另一偏轉鏡17a處實施兩個部分射束13a、13b至偵測器16之偏轉。
圖4a至圖4c依一例示性方式展示圖3a之設備15之焦平面22，其中具有一(相同)直徑D之兩個部分射束13a、13b之兩個圓形焦點Fa、Fb在圖4a中係可識別的且經配置以在Y方向(即，垂直於圖3a之圖式之平面)上具有相距於彼此之一間距A。圖4b展示具有定位於該處之針孔光闌23之焦平面22，該針孔光闌允許第一部分射束13a傳至偵測器16，但阻擋第二部分射束13b。作為圖4b中所展示之針孔光闌23之一替代，亦可使用一狹槽光闌或一單側光闌23來阻擋第二部分射束13b，如圖4c中所描繪。為能夠使兩個部分射束13a、13b彼此乾淨地分離，兩個焦點Fa、Fb在焦平面22中有利地具有一間距，其中A>X*D係適用的，其中X>2，較佳地，X>5。
為此，需要在所展示之實例中調適光學濾光器20，更精確而言，依一適合方式使入射於聚光透鏡21上之部分射束13a、13b之半徑wL、楔形角γ、及雷射束7之參數(波長λ及射束品質因數M2)彼此適應，其中應滿足以下條件：γ>X λ/π M2/(n wL)。
若如同本實例，雷射束7具有10.6μm之一波長λ，透鏡21之射束半徑wL係8mm，雷射束7係繞射受限的(即，M2=1)，且透射光學元件12之材料之折射率n係n=2.4，則條件γ>X*0.18mrad(或γ>X*0.6arcmin)出自上述公式，其中X>2或X>5。若上述參數值滿足 此條件，則一般可在焦平面22中不成問題地使部分射束13a、13b實質分離，且因此可避免在由偵測器16記錄之雷射束7之影像中出現干涉條紋。
在圖3a至圖3c所展示之實例中，聚光透鏡21亦用於使雷射束7或具有平板12之平面成像於偵測器16上之一影像平面上(例如，成像於一熱電偵測器矩陣上)，即，聚光透鏡21充當成像光學單元。通常，依使得雷射束7，更精確而言，雷射束7之射束橫截面依一縮減比例成像於偵測器16上之一方式使物件平面(其中配置平板12)與聚光透鏡21之間之距離及聚光透鏡21與偵測器16之間之距離適應於聚光透鏡21之焦距f。為避免像差，吾人發現，聚光透鏡21之焦距f可有利地較大且(例如)大致為f>50mm(對於wL=8mm)或更大。亦可使用其他透鏡(例如凹凸透鏡)或其他聚焦光學元件(例如聚焦鏡)來代替一聚光透鏡21。
除依上文所描述之方式分析雷射束7之射束橫截面之外，亦可使雷射束7之遠場成像於相同偵測器16上或可成像於另一偵測器上或擷取雷射束7之遠場。為此，可(例如)依下文基於圖5a至圖5c而描述之一方式修改設備15。在圖5a之設備15中，用於將兩個部分射束13a、13b之輻射強度分至一第一觀察射束路徑26a及一第二觀察射束路徑26b上之呈一部分透射元件之形式之一分束器設備27配置於聚焦部分射束13a、13b之射束路徑中之聚焦透鏡21之焦平面22上游。第一觀察射束路徑26a對應於圖3b中所展示之射束路徑且用於使雷射束7之近場成像至偵測器16上。
第二觀察射束路徑26b經由一部分透射光學元件24將兩個部分射束13a'、13b'引導至其中阻擋第二觀察射束路徑26b之第二部分射束13b'的另一光闌23'。與圖5a中所展示之內容不同，亦可無需阻擋第二部分射束13b'，此係因為即使無阻擋，第二觀察射束路徑26b之兩個部分射束13a'、13b'亦在偵測器16上被分離。
在圖5a所展示之實例中，由另一偏轉鏡29將第二觀察射束路徑26b之第一部分射束13a'偏轉至呈另一透鏡之形式之一成像光學單元28，且藉由此另一透鏡28透過分束器設備27而使第二觀察射束路徑26b之第一部分射束13a'之焦點Fa成像於偵測器16上。替代地，可繞過分束器設備27而實施第二觀察射束路徑26b之第一部分射束13a'之成像，如圖5b中所描繪。在此情況中，可無需圖5a之另一偏轉鏡29。同樣地，亦可藉由在圖5a所展示之設備15中使另一偏轉鏡29與透鏡28一起在朝向聚焦透鏡21之方向上進一步移位而繞過分束器設備27進行第一部分射束13a'之成像。在此情況中，不在分束器設備27之下游而是在分束器設備27之上游實施第二觀察射束路徑26b之第一部分射束13a'之成像。
圖5c展示設備15之一實施例，其中一聚焦鏡28'充當成像光學單元。在此情況中，由部分透射光學元件24(其定向成垂直於兩個部分射束13a'、13b'之傳播方向)將第二觀察射束路徑26b之兩個部分射束13a'、13b'反射回分束器設備27，且在聚焦鏡28'之方向上於分束器元件27之前側處偏轉或反射部分射束13a'、13b'之一各自輻射部分。第二觀察射束路徑26b之部分射束13a'、13b'被反射回聚焦鏡28'，在該程序中被聚焦，且再次穿過分束器元件27而入射於偵測器16上。因此，在圖5c所展示之實例中，兩個部分射束13a'、13b'總共三次穿過分束器元件27。在圖5c所展示之實例中，未對第二觀察射束路徑26b之兩個部分射束13a'、13b'之一者進行濾波，因為此並非強制的。應瞭解，圖5a、圖5b所展示之設備15中可無需第二觀察射束路徑26b中之光學濾波。作為在分束器元件27處重新反射兩個部分射束13a'、13b'之一替代，如圖5c中所展示，亦可藉由一或多個偏轉鏡而將兩個部分射束13a'、13b'偏轉至聚焦鏡28'上。然而，圖5c中所展示之設備15之設置以其高度精巧性及易管理性為特徵。
因此，可藉由圖5a至圖5c中所展示之設備15而在偵測器16上觀察到雷射束7之近場及其遠場，其中使近場之影像及遠場之影像彼此偏移地成像於偵測器16上。可藉由觀察第二觀察射束路徑26b之第一部分射束13a'(或兩個部分射束13a'、13b')之焦點Fa而監視雷射束7在平板12之平面中之角分佈，特定言之，發散度。如由圖5a至圖5c中之一箭頭所指示，可藉由使另一偏轉鏡29、部分透射光學元件24或可能之另外偏轉鏡移位而修改另一透鏡28或聚焦鏡28'與焦點Fa之間之射束路徑。依此方式，可識別成像部分射束13a'之焦點位置在傳播方向(即，垂直於焦平面22)上之一可能發生之變化，且可推斷雷射束7之發散度之一變化。
在設備15之一替代實施例中，如圖6中所展示，在分束器設備27處，精確而言，分別在分束器設備27之一第一側30a及一第二側30b處反射第一觀察射束路徑26a之部分射束13a、13b及第二觀察射束路徑26b之部分射束13a'、13b'兩者。分束器設備27由對雷射束7透明之一材料形成且在第二側30b處具有一反射塗層31b。分束器設備27之第一側30a及第二側30b包含一較大楔形角δ，其通常為約數度且因此顯著大於楔形角γ，使得兩個觀察射束路徑26a、26b依顯著不同角度被反射且入射於彼此緊鄰配置之兩個偵測器16、16'上。一光闌23、23'分別配置於第一觀察射束路徑26a及第二觀察射束路徑26b兩者中以遮蔽各自第二部分射束13b、13b'。應瞭解，在圖6之設備15中，兩個觀察射束路徑26a、26b亦可入射於一共同偵測器上，且在圖5之設備15中，可提供兩個偵測器來單獨偵測近場及遠場。
在圖6所展示之設備15中，分束器設備27之反射塗層31b體現為一偏振選擇性層，即，反射塗層31b僅反射入射部分射束13a、13b之一偏振方向(例如s-偏振)。相應地，將一(反射)塗層31a同樣施加至分束器設備27之第一側30a，且反射塗層31a反射正交於由第二塗層31b 反射之該偏振方向的一偏振方向(例如p-偏振)。依此方式，可在兩個偵測器16、16'上彼此單獨監視雷射束7之不同偏振方向。應瞭解，亦可將對雷射束7之其他性質具選擇性之一或兩個塗層31a、31b施加至分束器設備27。例如，可將一波長選擇性塗層31a、31b施加至分束器設備27之一或兩側30a、30b以抑制雷射束7之特定波長部分。依此方式，可根據期望而單獨偵測疊加至雷射束7之基諧波長λ上之波長。為使兩個觀察射束路徑26a、26b彼此分離且作為一楔形角δ之使用之一替代或除使用一楔形角δ之外，分束器設備27之材料可具有一厚度，其足以使第一觀察射束路徑26a之兩個反射部分射束13a、13b與第二觀察射束路徑26b之兩個部分射束13a'、13b'空間分離，使得此等射束可被單獨偵測。
可將雷射束7之射束分析期間所建立之雷射束7之參數傳輸至一開環或閉環控制設備(此處未展示)，該控制設備對雷射束7之射束引導件5中之驅動器雷射配置11或另外組件(例如光學元件)施加作用以產生具有經最佳化以在目標區域T中產生EUV輻射之參數之一雷射束7。
與圖3a至圖3c之內文中描述之內容不同，設備15不僅可配置於放大器配置3之第三放大器4c之下游，且可配置於光學放大器4a、4b、4c之各自兩者之間，配置於第一光學放大器4a與射束源2之間，或配置於射束引導設備5中。特定言之，上文進一步所描述之複數個設備15可用於監視至目標區域T中之雷射束7之路徑上之不同位置處之雷射束7。
總言之，可如上文所描述般即時執行雷射束7之監視，且不會在由偵測器16記錄之雷射束7之影像中出現干涉條紋。
1‧‧‧裝置
2‧‧‧射束源
3‧‧‧放大器配置
4a‧‧‧光學放大器/放大器級
4b‧‧‧光學放大器/放大器級
4c‧‧‧光學放大器/放大器級
5‧‧‧射束引導設備/射束引導件
6‧‧‧聚焦透鏡
7‧‧‧雷射束
7a‧‧‧射束軸
8‧‧‧目標材料
9‧‧‧聚光鏡
10‧‧‧真空室
11‧‧‧驅動器雷射設備/驅動器雷射配置
12‧‧‧光學元件/平板
12a‧‧‧法線方向
13a‧‧‧第一部分射束/雷射輻射
13a'‧‧‧第一部分射束
13b‧‧‧第二部分射束/雷射輻射
13b'‧‧‧第二部分射束
14a‧‧‧第一側
14b‧‧‧第二側
15‧‧‧設備
16‧‧‧空間解析偵測器
16'‧‧‧偵測器
17‧‧‧偏轉鏡
17a‧‧‧偏轉鏡
18‧‧‧部分透射光學元件
19‧‧‧功率偵測器
20‧‧‧光學濾光器
21‧‧‧聚光透鏡/聚焦設備/聚焦透鏡
22‧‧‧焦平面
23‧‧‧光闌/分離元件
23'‧‧‧光闌
24‧‧‧部分透射光學元件
25‧‧‧熱電偵測器
26a‧‧‧第一觀察射束路徑
26b‧‧‧第二觀察射束路徑
27‧‧‧分束器設備/分束器元件
28‧‧‧成像光學單元/透鏡
28'‧‧‧成像光學單元/聚焦鏡
29‧‧‧偏轉鏡
30a‧‧‧第一側
30b‧‧‧第二側
31a‧‧‧塗層
31b‧‧‧塗層
α‧‧‧角度
β‧‧‧傾斜角
γ‧‧‧楔形角
δ‧‧‧楔形角
λ‧‧‧雷射束之波長
A‧‧‧間距
D‧‧‧直徑
Fa‧‧‧焦點
Fb‧‧‧焦點
M2‧‧‧射束品質因數
n‧‧‧透射光學元件之折射率
PO‧‧‧雷射功率
s‧‧‧間隔
T‧‧‧目標區域
wL‧‧‧射束半徑
圖1展示用於產生EUV輻射之一裝置之一完全示意性說明圖； 圖2展示具有一楔形角之一平板及該平板之側處所反射之兩個部分射束之一說明圖；圖3a至圖3c展示用於監視雷射束之設備之說明圖，該等設備具有根據圖2之一平板且亦具有一偵測器及一光學濾光器；圖4a至圖4c展示一透鏡之一焦平面中之兩個反射部分射束之焦點之說明圖，該透鏡不具有或具有用於阻擋該等部分射束之一者的一針孔光闌及一單側光闌；圖5a至圖5c展示類似於圖3b之一設備之細節之三個說明圖，該設備具有用於使兩個部分射束之輻射強度分裂以使雷射束之近場及遠場兩者成像於偵測器上之一分束器設備；及圖6展示類比於圖5之一說明圖，其具有一楔形分束器設備，該楔形分束器設備具有兩個偏振選擇性塗層。
7‧‧‧雷射束
7a‧‧‧射束軸
12‧‧‧光學元件/平板
12a‧‧‧法線方向
13a‧‧‧第一部分射束/雷射輻射
13b‧‧‧第二部分射束/雷射輻射
14a‧‧‧第一側
14b‧‧‧第二側
15‧‧‧設備
16‧‧‧空間解析偵測器
17‧‧‧偏轉鏡
18‧‧‧部分透射光學元件
19‧‧‧功率偵測器
20‧‧‧光學濾光器
21‧‧‧聚光透鏡/聚焦設備/聚焦透鏡
22‧‧‧焦平面
23‧‧‧光闌/分離元件
24‧‧‧部分透射光學元件
25‧‧‧熱電偵測器
β‧‧‧傾斜角
wL‧‧‧射束半徑

Claims (15)

  1. 一種裝置(1)，其包括：一驅動器雷射配置(11)，其包括用於產生一雷射束(7)之一射束源(2)且包括用於放大該雷射束(7)之一放大器配置(3)；及一設備(15)，其用於監視該雷射束(7)，該設備(15)包括：一透射光學元件(12)，特定言之，一平板，該透射光學元件(12)之法線方向(12a)與該雷射束(7)之射束軸(7a)成一傾斜角(β)，及一空間解析偵測器(16)，其用於擷取該光學元件(12)處所反射回之雷射輻射(13a、13b)，其中該光學元件(12)具有一第一側(14a)及一第二側(14b)，該第一側(14a)及該第二側(14b)彼此成一楔形角(γ)且被該雷射束(7)穿過，其中該第一側(14a)反射該入射雷射束(7)之一第一部分射束(13a)且該第二側(14b)反射該入射雷射束(7)之一第二部分射束(13b)，及其中該裝置(15)具有防止該兩個反射部分射束之一者(13b)到達該偵測器(16)之一光學濾光器(20)。
  2. 如請求項1之裝置，其中該楔形角(γ)小於10mrad。
  3. 如請求項1或2之裝置，其中該光學濾光器(20)具有用於聚焦該等反射部分射束(13a、13b)之一聚焦設備(21)，且其中用於使該兩個部分射束(13a、13b)分離之一分離元件(23)配置於該聚焦設備(21)之一焦平面(22)中。
  4. 如請求項3之裝置，其中該分離元件體現為阻擋該兩個部分射束(13a、13b)之一者的一光闌(23)。
  5. 如請求項3之裝置，其中該聚焦設備包括一透鏡(21)。
  6. 如請求項3之裝置，其中該等部分射束(13a、13b)之兩個焦點(Fa、Fb)在該焦平面(22)中具有一間距A，該間距對應於該等焦點(Fa、Fb)之直徑(D)之X倍，其中X>2，較佳地，X>5。
  7. 如請求項6之裝置，其中以下關係式應用於該楔形角γ、該雷射束(7)之波長λ、該透射光學元件(12)之折射率n、該透鏡(21)上之該雷射束(7)之射束半徑wL、該雷射束(7)之射束品質因數M2、及該等焦點(Fa、Fb)之直徑(D)之X倍：γ>X λ/π M2/(n wL)。
  8. 如請求項6之裝置，其中該焦平面(22)中之該等焦點(Fa、Fb)之直徑(D)之X倍及該楔形角γ滿足以下條件：γ>X*0.18mrad。
  9. 如請求項3之裝置，其中用於將該兩個部分射束(13a、13b)之輻射強度分成一第一觀察射束路徑(26a)及一第二觀察射束路徑(26b)之一分束器設備(27)配置於該等聚焦部分射束(13a、13b)之射束路徑中之該焦平面(22)之上游或該焦平面(22)之下游。
  10. 如請求項9之裝置，其中用於使由該聚焦設備(21)產生之一部分射束(13a')之焦點(Fa)或兩個部分射束(13a'、13b')之焦點(Fa、Fb)成像於該偵測器(16)或另一偵測器上之一成像光學單元(28、28')配置於該第二觀察射束路徑(26b)中。
  11. 如請求項9之裝置，其經組態以透過該分束器設備(27)而使該第二觀察射束路徑(26b)之該部分射束(13a')或該等部分射束(13a'、13b')成像於該偵測器(16)或另一偵測器上。
  12. 如請求項9之裝置，其中該分束器設備(27)具有用於反射該第一觀察射束路徑(26a)之兩個部分射束(13a、13b)的一第一側(30a)及用於反射該第二觀察射束路徑(26b)之兩個部分射束(13a'、13b')的一第二側(30b)。
  13. 如請求項12之裝置，其中該分束器設備(27)之至少一側(30a、 30b)具有用於修改兩個反射部分射束(13a、13b；13a'、13b')之至少一光學性質的一塗層(31a、31b)。
  14. 如請求項1或2之裝置，其進一步包括：一真空室(10)，其中為產生EUV輻射，一目標材料(8)可配置於一目標區域(T)中；及一射束引導設備(5)，其用於在該目標區域(T)之方向上引導來自該驅動器雷射設備(11)之該雷射束(7)。
  15. 一種用於監視一雷射束(7)之方法，該雷射束(7)穿過一透射光學元件(12)(特定言之，一平板)之一第一側(14a)及一第二側(14b)，該第二側(14b)與該第一側成一楔形角(γ)，其中該光學元件(12)之一法線方向(12a)與該雷射束(7)之射束軸(7a)成一傾斜角(β)，該方法包括：自該光學元件(12)之該第一側(14a)反射該入射雷射束(7)之一第一部分射束(13a)；自該光學元件(12)之該第二側(14b)反射該入射雷射束(7)之一第二部分射束(13b)；在該兩個部分射束之一者(13b)到達一偵測器(16)之前，藉由光學濾波而阻擋該部分射束(13b)；及使用其上僅入射該未受阻擋之部分射束(13a)之該偵測器(16)來記錄該雷射束(7)之一影像。
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