TW202041917A - 用於調整一雷射光束之方法，用於提供一調整之雷射光束之裝置及光學配置 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種用於調整一雷射光束(1)之方法，其包括：在該雷射光束(1)穿過一光束塑形器件(4)之後，藉助於一偵測器器件(6)之至少一個偵測器(6a)，較佳地，一空間解析偵測器量測該雷射光束(1)之一光束輪廓；基於該所量測光束輪廓判定該雷射光束(1)之一光束品質性質(D)；及變更一可調整光學單元(5)以在進入該光束塑形器件(4)中之前修改該雷射光束(1)之至少一個性質，其中，為了調整該雷射光束(1)，基於該所判定光束品質性質(D)變更該可調整光學單元(5)特定而言複數次，較佳地直至該光束品質性質(D)達到一規定值(DS )。本發明亦係關於一種用於提供一調整之雷射光束(1)之裝置(3a)及一種EUV輻射產生裝置。

Description

用於調整一雷射光束之方法，用於提供一調整之雷射光束之裝置及光學配置
本發明係關於一種用於調整一雷射光束之方法，一種用於提供一調整之雷射光束之裝置及一種光學配置，特定而言，一種EUV輻射產生裝置。
在雷射光束穿過一光束塑形器件，亦即，修改雷射光束之至少一個光學性質之一器件期間，該雷射光束之光束品質亦通常被影響(一般而言，變得更差)。因此，當調整穿過此一光束塑形器件之一雷射光束時，光束塑形器件中之眾多光學邊界條件及干擾因素可導致將雷射光束調整至僅供應自光束塑形器件發出之雷射光束之一不充足光束品質之設計參數。因此，通常而言，以經驗為主地最佳化此等光束塑形器件，亦即，由於定量準側不可用，因此僅將定性準則應用於調整以獲得一良好光束品質。作為此之一結果，調整可僅由專家執行且僅在具有困難之情形下才可重複。
美國2013/0146569 A1已揭示一種用於調整一雷射光束之方法，該方法在一處理程序期間作用於一工件。一雷射處理系統接收已指派一光束品質性質之雷射光束，並以基於工件之一性質、處理程序之一性質或兩者之一組合修改光束品質性質之此一方式來調整該雷射光束。藉由實例之方式，光束品質性質可係雷射光束之M的平方參數(M2 值)或光束參數乘積。
本發明基於以下目標：提供一種用於調整一雷射光束之方法、一種用於提供一調整之雷射光束之裝置及一種光學配置，該等裝置及光學配置基於一客觀光束品質性質促進一調整。
本發明之一個態樣係關於一種用於調整一雷射光束之方法，該方法包括：在該雷射光束穿過一光束塑形器件之後，藉助於一偵測器器件之至少一個偵測器，較佳地，一空間解析偵測器，量測該雷射光束之一光束輪廓；基於該所量測光束輪廓判定該雷射光束之一光束品質性質；及變更一可調整光學單元以在進入至該光束塑形器件中之前修改該雷射光束之至少一個性質，其中，為了調整該雷射光束，基於該所判定光束品質性質變更該可調整光學單元特定而言複數次，較佳地，直至該光束品質性質達到一規定值。
本發明提議憑藉以下操作來最佳化穿過光束塑形器件之雷射光束之光束品質：在雷射光束穿過光束塑形器件之後量測雷射光束之光束輪廓，及基於所量測光束輪廓判定雷射光束之一光束品質性質，即，一客觀或唯一光束品質性質。將一可變更光學單元安置在光束塑形器件之上游，基於所判定光束品質性質或在每一情形中判定之光束品質性質之值變更穿過該光學單元之雷射光束及該光學單元以最佳化光束品質。此允許在未任何更詳細知曉在光束塑形器件中發生之干擾效應之情形下省去用於調整之主觀準則。
藉助於一偵測器，例如，藉助於一象限偵測器，或藉助於一相機判定雷射光束之一光束位置及/或傳播角度，並作用於(例如)呈一可調整光學單元之形式之一致動器件來穩定光束位置及傳播角度原則上係已知的。然而，此一調整並非基於光束品質之最佳化，而僅基於允許最小化一實際值與目標值之間的偏差之一直接回饋信號，例如，偵測器上之一偏移。然而，在穿過一光束塑形器件期間，通常不提供一實際值與一目標值之間的一直接關係，或此關係極其複雜。相比而言，在不具有在光束塑形器件中發生之干擾效應之精確知識之情形下，可存在藉助於作為一客觀準則之光束品質性質之一調整。因此，光束塑形器件可被視為用於調整之一「黑盒」。
通常藉助於一最佳化演算法以自動方式實施可調整光學單元之變更，該最佳化演算法以適合軟體及/或硬體來實施且供應用於驅動為此目的提供之可調整光學單元或制動器之一控制信號。通常，執行最佳化直至達到光束品質性質之規定值且因此調整目標或一終止準則。
另一選擇係，可由一操作者手動變更可調整光學單元以進行調整。基於在每一情形中判定之光束品質性質之值來向操作者提供關於應如何修改可調整光學單元之操作指令在此處係有利的。若可調整光學單元供給用於最佳化光束品質性質之一個以上調整選項，則手動變更或最佳化可僅在實務上具有困難之情形下實施，此乃因此必然導致相當複雜的操作指令。
在一個變體中，藉由變更可調整光學單元來最大化或最小化光束品質性質。如上文進一步所闡述，通常不任意地變更可調整光學單元，而是，存在基於一最佳化演算法之光學單元之定向變更。此處，通常在其中在可調整光學單元上存在一各別動作以便逐步修改雷射光束之(至少)一個性質之複數個調整或變更步驟中執行調整。關於變更之程度/方向之決策，及在複數個變更選項之情形中選擇下一調整步驟中之一適合操作選項可藉助於一最佳化演算法，舉例而言，藉助於一梯度方法或諸如此類來實施。一旦已達到調整目標，亦即，在最大化或最小化期間一旦光束品質性質達到規定值，或一旦已達到一終止準則，舉例而言，一規定數目個調整步驟，便終止調整。
在一有利變體中，將光束輪廓與一規定光束輪廓，特定而言，與一高斯光束輪廓之一偏差判定為光束品質性質。為此目的，通常藉助於(例如)呈一空間解析相機之形式之偵測器來記錄在通常垂直於雷射光束之傳播方向之至少一個平面中之雷射光束之至少一個影像或一強度分佈。在最簡單情形中，光束輪廓係在垂直於傳播方向之一平面中之雷射光束之一單個影像或強度分佈。另一選擇係，光束輪廓可係在雷射光束之傳播方向上之一光束焦散。為了判定在此情形中之光束輪廓，通常記錄在於雷射光束之傳播方向上偏移之複數個平面中之複數個影像。
在一有利改進方案中，將偵測器上之雷射光束之一強度分佈與一規定強度分佈，特定而言，與一高斯強度分佈之一偏差判定為光束品質性質。在此情形中，憑藉記錄偵測器上之一單個影像或一單個二維強度分佈來量測光束輪廓。憑藉將強度分佈與一規定二維強度分佈，例如，一個二維高斯強度分佈進行比較來判定光束品質性質。通常，用作規定強度分佈的不係一影像或一個(二維)強度分佈；而是，藉助於(幾何)參數來闡述規定強度分佈。除了關於雷射光束之光束形心或光束中心旋轉對稱之一高斯強度分佈之外，亦可使用其他非旋轉對稱強度分佈進行比較。若雷射光束之光束輪廓偏離一旋轉對稱強度分佈，舉例而言，由於雷射光束具有一橢圓光束輪廓，則此係有利的。
藉由實例之方式，一個(二維)高斯強度分佈IG (x、y)可藉由以下公式來闡述：
Figure 02_image001
,          (1) 其中，I0 、x0 、y0 、w0 形成高斯強度分佈之參數。
舉例而言，可藉由以下誤差積分來表達經偵測強度分佈I (x、y)與高斯強度分佈IG (x、y)之偏差D：
Figure 02_image003
(2) 在調整期間，數值地判定並最小化呈誤差函數D之形式之偏差。
在一項改進方案中，當判定偏差時，變化規定強度分佈之至少一個參數。原則上，當判定偏差D時，可存在對以上說明中所定義之高斯強度分佈之參數I0 、x0 、y0 、w0 中之一或多者之一(獨立)變化，或者可預定義一或多個參數。基於所期望雷射光束性質做出變化還是預定義一特定參數之決策。藉由實例之方式，可自由變化或選擇高斯強度分佈之中心位置x0 、y0 及最大強度I0 ，同時預定義用於光束直徑w0 之尺寸。
應理解，取決於各別應用，其他擬合或誤差函數(1)及(2)亦有可能用於偏差D之數值判定。藉由實例之方式，在一雷射光束具有一非旋轉對稱強度分佈(例如，一橢圓強度分佈)之情形中，基於距用於判定偏差D之光束形心之距離，在橢圓之兩個軸方向上可存在不同權重。此外，可(舉例而言)藉由減去一經校準背景影像來校正(舉例而言)經偵測強度分佈，或可根據其對實際應用之影響，在誤差函數中不同地加權強度分佈之個別區域。
在一其他變體中，將一光束參數乘積或一M的平方參數判定為光束品質性質。出於此目的，通常必須至少大致上以雷射光束之光束焦散之形式判定光束輪廓。為此目的，通常在複數個相互間隔開之平面中量測雷射光束之強度分佈，偵測器可針對該複數個相互間隔開之平面沿著雷射光束之傳播方向位移。作為一替代或除此之外，可在複數個偵測器上記錄安置在距彼此固定距離處之複數個影像或強度分佈。光束焦散可用於判定雷射光束之M的平方參數(M2 值)，亦即，雷射光束之發散角φ與具有相同直徑光束腰之一理想高斯光束之發散角φG 之間的比率(M2 = φ / φG )。若雷射波長λ係已知的，則光束參數乘積BPP = M2 λ / π亦可以此方式來判定。在理想情形中，為此目的可存在雷射光束之一符合ISO的焦散量測。
其他(客觀)光束品質性質亦可作為上文進一步所闡述之光束品質性質之一替代而用於調整。另外，亦可適合地修改上文進一步所闡述之光束品質性質，此取決於各別應用；藉由實例之方式，若雷射光束之邊際場對於雷射光束之進一步傳播不重要，則不需要考量此。
在一其他變體中，當變更可調整光學單元時，設定雷射光束之一光束位置、雷射光束之一對準、雷射光束之一焦散及/或雷射光束之一成像像差。雷射光束之光束位置理解為意指進入至光束塑形器件中之後在垂直於雷射光束之傳播方向之一平面中之一位置。雷射光束之對準理解為意指當雷射光束進入光束塑形器件時之一進入角。雷射光束之焦散理解為意指雷射光束之一孔徑角(發散角或會聚角)及雷射光束之直徑。藉助於可調整光學單元修改之成像像差可係(舉例而言)可在可調整光學單元中(例如)藉助於柱面透鏡或諸如此類影響之像散。
在一個變體中，當調整雷射光束時，變更可調整光學單元之至少一個光學元件，特定而言，至少一個鏡及/或至少一個透鏡。可調整光學單元可具有一或多個可調整(平面)鏡。通常，在此情形中藉由圍繞一各別傾斜軸或旋轉軸傾斜鏡或若干個鏡來實施變更，作為此之一結果，可設定雷射光束之光束位置及/或對準。可調整光學單元亦可具有一或多個可變更透鏡，例如，球面透鏡或柱面透鏡。在此情形中，通常藉由沿著雷射光束之光束軸或傳播方向位移各別透鏡來實施設定。特定而言，雷射光束之焦散可以此方式來設定。在必要情況下，在柱面透鏡之情形中亦可設定雷射光束之像散。
在一其他變體中，光束塑形器件選自包括以下各項之群組：光學放大器、光學隔離器、光學調變器、光學延遲區段、光學偏光器。藉由實例之方式，光束塑形器件可具有一或多個孔徑、一不均勻光學增益或吸收、以非平面方式反射之光學元件等，其等在雷射光束通過之後產生無法判定性地計算或可僅在具有巨大花費之情形下計算之失真效應。藉由實例之方式，光束塑形器件可係一光學放大器、一光學隔離器(舉例而言一法拉第(Faraday)旋轉器)、一光學(強度)調變器(舉例而言一電光或聲光調變器)、一光學延遲區段(舉例而言一多通道延遲區段)、一光學偏光器(舉例而言以布儒斯特(Brewster)角安裝之一分束器板)等。
在一其他變體中，將特定而言呈一光學調變器之形式之光束塑形器件，及可調整光學單元安置在一雷射諧振器中。另外，雷射諧振器具有一雷射作用媒介，及通常在其間形成一諧振器區段之兩個諧振器鏡。一個或兩個諧振器鏡可係可調整光學單元之部分，且可經位移或傾斜(舉例而言)以便執行調整。特定而言，雷射諧振器可係用於產生在一或多個光學放大器中放大之一脈衝種子雷射光束之一種子雷射。通常，雷射諧振器內之光學調變器用於產生脈衝。
自然地，亦可將光束塑形器件安置在一雷射諧振器外之光束路徑中。藉由實例之方式，此可係一光學放大器或一放大器級，雷射光束自一(種子)雷射源、一前述放大器級供應至該光學放大器或放大器級。
在一個變體中，在調整期間(僅)在(至少一個)偵測器上對準(整個)雷射光束或將雷射光束之一功率部分永久地導向至該(至少一個)偵測器上。
在第一情形中，舉例而言，以一傾斜鏡之方式使用一可切換光學元件，出於調整目的可將該傾斜鏡引入至雷射光束之光束路徑中及自其移除以便將雷射光束引導至偵測器上或將雷射光束供應至一應用。在此情形中，在穿過光束塑形器件之後，雷射光束之光束路徑可在用於調整之一量測光束路徑與用於使用(經調整)雷射光束之經使用光束路徑之間切換。藉由實例之方式，可將一(其他)光學放大器級安置在使用光束路徑中，或在一EUV輻射產生裝置之情形中，可將特定而言呈雷射光束聚焦於其上之一錫液滴之形式之(舉例而言)一目標材料安置在使用光束路徑中。
在第二情形中，將雷射光束之一(通常低)功率部分永久地耦合出雷射光束之(經使用)光束路徑。藉由實例之方式，呈一分束器器件之形式之一輸出耦合器件可滿足此目的。若應將雷射光束偏轉至雷射諧振器內之偵測器上，則此係尤為有利的。永久輸出耦合允許在其中安置光束塑形器件之一光學配置之正在進行的操作期間調整雷射光束。然而，此情形通常需要在一各別調整步驟期間僅稍微變更可調整光學單元以便避免在調整期間無意地影響各別應用。
本發明之一其他態樣係關於一種用於提供一調整之雷射光束之裝置，該裝置包括：一光束塑形器件；一偵測器器件，其包括用於量測該雷射光束在穿過光束影響器件之後之一光束輪廓之至少一個偵測器，較佳地，一空間解析偵測器；一評估器件，其用於基於該所量測光束輪廓判定該雷射光束之一光束品質性質；及一可調整光學單元，其用於在進入該光束塑形器件之前修改該雷射光束之至少一個性質，其中，為了調整該雷射光束，該評估器件體現為基於該所判定光束品質性質變更該可調整光學單元特定而言複數次，較佳地直至該光束品質性質達到一規定值。
如上文進一步所闡述，對穿過光束塑形器件之一雷射光束之可能地以一非判定性方式改變雷射光束之光學性質之手動調整通常可僅由一專家執行，且難以複製。上文所闡述之用於提供一雷射光束之裝置促進對穿過光束塑形器件之雷射光束之一自動調整。因此，光束塑形器件具備在一使用者不必在調整程序中進行干涉之情形下獨立承擔調整之一自動調整單元。
在一項實施例中，光束塑形器件選自包括以下各項之群組：光學放大器、光學隔離器、光學調變器及光學延遲區段、光學偏光器。如上文進一步所闡述，特定而言，非判定性失真效應可發生在此等器件中，該失真效應之準確知識對於此處所闡述之調整係不必要的。
在一其他實施例中，可調整光學單元具有用於修改雷射光束之至少一個性質之至少一個可變更光學元件，特定而言，至少一個可變更透鏡及/或至少一個可變更鏡。為了變更至少一個光學元件(以自動方式)，通常使用至少一個制動器或馬達驅動。以適合軟體及/或硬體，舉例而言，以一電腦程式、一可程式化組件(例如，呈一FPGA之形式)等之形式實現之評估器件產生用於驅動制動器或馬達驅動以便產生至少一個光學元件之變更之一控制信號。藉由實例之方式，致動器可體現為使光學元件位移及/或旋轉。為此目的，藉助於致動器，用於光學元件之一各別固持器可體現為可位移及/或可旋轉的。致動器亦可作用於光學元件，以便修改其幾何結構，舉例而言，以便修改一透鏡或一鏡之曲率半徑。特定而言，可調整光學單元可具有形成一光束望遠鏡之兩個光學元件，亦即，該兩個光學元件安置在距彼此實質上對應於焦距之一距離處，其中光學元件中之一者或兩者可沿著雷射光束之光束軸位移。
在一其他實施例中，將特定而言呈一光學調變器之形式之光束塑形器件，及可調整光學單元安置在另外具有一雷射作用媒介之一雷射諧振器中。在此情形中，用於提供調整之雷射光束之裝置通常形成用於產生一經調整(種子)雷射光束之一雷射源，特定而言，一種子雷射源。在此情形中，例如，光束塑形器件可係(舉例而言)可用於產生超短脈衝之一電光調變器或一聲光調變器等。為了產生脈衝，例如，可藉助(習用)Q切換或腔倒空來操作雷射諧振器。
在一其他實施例中，裝置，更精確地偵測器器件包括一可切換光學元件，其用於在調整期間(僅)將雷射光束對準在偵測器上，及/或一分束器器件，其用於將雷射光束之一功率部分(永久地)導向至偵測器上。如上文進一步所闡述，在第一情形中，藉助於可切換光學元件在一經使用光束路徑與一量測光束路徑之間切換雷射光束之光束路徑。在第二情形中，通常藉助於分束器器件將雷射光束之一小功率部分耦合出使用光束路徑並供應至偵測器。
評估器件可體現為當變更可調整光學單元時最大化或最小化光束品質性質。如上文在方法之內容脈絡中進一步所闡述，出於此目的，可在評估單元中執行一最佳化演算法，該最佳化演算法基於光束品質性質控制可調整光學單元之變更。
在一其他實施例中，評估單元體現為將光束輪廓與一規定光束輪廓，特定而言，與一高斯光束輪廓之一偏差判定為光束品質性質。如上文在方法之內容脈絡中進一步所闡述，此可提供用於雷射光束之光束品質之一唯一準則。
在一項改進方案中，評估單元體現為將偵測器上之雷射光束之一強度分佈，與一規定強度分佈，特定而言，與一高斯強度分佈之一偏差判定為光束品質性質。特定而言，評估器件可體現為在判定偏差時變化規定強度分佈之至少一個參數。強度分佈與一高斯強度分佈之經數值判定偏差表示用於雷射光束之光束品質之一尤為簡單的準則。藉助於(舉例而言)呈一相機之形式之一偵測器記錄雷射光束之強度分佈之一單個影像在此情形中足以判定光束品質性質。
評估器件可體現為將雷射光束之一光束參數乘積或一M的平方參數判定為光束品質性質。在此情形中，沿著雷射光束之傳播方向或光束方向以其焦散之形式量測光束輪廓。在此情形中，偵測器(例如，一相機)通常體現為在雷射光束之傳播方向上係可位移的，以便能夠在複數個相互偏移之平面中判定雷射光束之強度分佈。裝置亦可具有在雷射光束之光束方向上間隔開之兩個或更多個偵測器，以便判定複數個相互偏移之平面中之強度分佈。特定而言，可以一符合ISO之焦散量測之形式來實施光束參數乘積及/或M的平方參數之判定。
本發明之一其他態樣係關於(特定而言)EUV輻射產生裝置中之一種光學配置，該光學配置包括：至少兩個裝置，該至少兩個裝置如上文進一步所闡述地體現且較佳地依序安置在雷射光束之光束路徑中。在其中兩個或更多個裝置由雷射光束相繼(依序或以一鏈)通過之此情形中，可獨立地，亦即，個別地調整每一裝置。若，以一裝置或光束塑形器件鏈之形式，舉例而言，以光學放大器或放大器級之形式，安置在鏈之開始處之一放大器發生故障或需要維修，則通常有必要調整整個鏈，亦即，所有後續放大器，此導致時間之大量損失。在此處所闡述之光學配置中，此可憑藉配備有上文進一步所闡述之自動調整功能之至少關鍵光束塑形器件來補救。為此目的，有必要使可能已存在之一光學單元體現為由各別光束塑形器件調整，並將具有至少一個偵測器之一偵測器件安置在各別光束塑形器件之下游。連接至偵測器以判定光束品質性質之評估單元可整合至光學配置中，舉例而言，在存在於彼處之一機器控制器中；此亦促進可調整光學單元之驅動。在理想情形中，以此方式省去用於此等裝置之調整之所有機械動作。特定而言，調整可執行為具有預定義調整循環之一規則自動調整；另一選擇係，其可在低於(undershot)或高於(overshoot)光學配置之諸如(例如)光學透射/增益、光學光束品質等之一經設定效能準則時執行。
尚若機器控制器中不存在整合，則可視情況將評估器件安裝或運行在信號連接至各別偵測器及視情況可調整光學單元之一行動電腦(膝上型)上。此情形亦允許一經驗不足的操作者獨立執行調整。藉由判定客觀光束品質性質，在可能地手動執行之調整期間藉由可調整光學單元之變更來輔助操作者，使得可顯著加快特定而言關鍵調整步驟。
特定而言，光學配置可係用於產生EUV輻射之一EUV產生裝置。通常，此一EUV輻射產生裝置包括一真空室，其中可將(例如)呈錫液滴之形式之一目標材料引入一目標區域中以產生EUV輻射。EUV輻射產生裝置具有一光束導引器件，其用於將(至少)一個雷射光束導引至目標區域中，以便在程序中將目標材料轉變為電漿狀態並產生EUV輻射。通常，EUV輻射產生裝置具有用於產生一脈衝種子雷射光束之一種子雷射源，在藉助於一聚焦器件將雷射光束聚焦在目標區域中之前，在複數個光學放大器中(在複數個放大器級中)放大該脈衝種子雷射光束。通常，複數個光束塑形器件存在於此一EUV輻射產生裝置中，舉例而言，以安置於彼處之一種子雷射源或一光學調變器之形式、以一或多個光學放大器(同軸放大器或功率放大器)之形式及視情況以一光學隔離器之形式，例如，以法拉第旋轉器之形式存在。
本發明之其他優點自說明及圖式變得顯而易見。可在每一情形中藉由自身或以任何所期望組合同樣地採用前述特徵及下文進一步提及之特徵。不應將所展示及闡述之實施例理解為一窮盡性清單，而應理解為具有出於圖解說明本發明之目的之例示性特性。
圖 1 展示具有由一雷射光束1 相繼通過之五個區塊或光學模組之一方塊圖。區塊中的第一者形成一光束源2 ，該光束源用於提供具有經定義光學性質或具有一規定光束品質之雷射光束1。藉由實例之方式，光束源2可係提供具有一規定光束品質之一雷射光束1之一雷射源或任何其他光學模組。第二、第三及第四區塊一起形成用於提供一調整之雷射光束1之一裝置3a 。 裝置3a包括呈一光學放大器之形式之一光束塑形器件4 。舉例而言，藉由一不均勻增益之方式，光學放大器4產生影響雷射光束1之光束品質，更精確地導致其中之一劣化之失真效應。為了調整雷射光束1使得後者以所期望光束品質自裝置3a發出，可將一可調整光學單元5 安置在光學放大器4之上游且將一偵測器器件6 安置在光學放大器4之下游，該偵測器器件係信號連接至一評估器件7 。自裝置3a發出之調整之雷射光束1被供應到第五區塊，該第五區塊在所展示實例中係呈一其他光學放大器之形式之一其他光束塑形器件8 。
圖 2 展示實質上不同於圖1中所展示之方塊圖之一方塊圖，此乃因第一區塊係安置在一雷射諧振器9 中之一雷射作用媒介2。雷射諧振器9由兩個端鏡10a 、 10b 定界，其中之第二端鏡10b係部分透射的使得後者形成用於將雷射光束1耦合出雷射諧振器9之一輸出耦合鏡。另一選擇係，亦可在一(偏光)分束器處將雷射光束1耦合出雷射諧振器9。若，將(舉例而言)在電光調變器或一聲光調變器上呈一光學調變器4之形式之一光束塑形器件安置在用於產生超短雷射脈衝之雷射諧振器9中(如圖2中之情形一樣)，則情形經常如此。如可同樣在圖2中所識別，亦將裝置3之可調整光學單元5安置在雷射諧振器9內，而將偵測器件6安置在雷射諧振器9外。然而，後者並非強制性的，亦即，亦可將偵測器件6安置在雷射諧振器9內。
在圖2中所展示之實例中，用於提供調整之雷射光束1之裝置3包括：雷射諧振器9、方塊圖之前四個區塊，亦即，亦包括雷射作用媒介2及評估器件7。因此，裝置3形成用於提供一脈衝(種子)雷射光束1之一(種子)雷射源。應理解，雷射諧振器9內之雷射作用媒介2、可調整光學單元5及光束塑形器件4之配置原則上係如所期望的。特定而言，雷射作用媒介2可係一固態或一氣態雷射作用媒介。
可調整光學單元5具有至少一個可變更光學元件且可以不同方式來體現。在圖1中所圖解說明之方塊圖中，可調整光學單元5包括呈透鏡11a 、 11b 之形式，形成光束望遠鏡且(名義上)安置在距彼此其焦距f1 、f2 之一距離處之兩個透射光學元件。在圖1中所圖解說明之實例中，此係關於球面透鏡11a、11b，其中之第二透鏡11b可沿著雷射光束1之光束路徑或傳播方向位移。由圖1中之雙箭頭所指示之一馬達驅動用於使第二透鏡11b位移。除此之外或作為其之一替代，光束路徑中之第一透鏡11a可具有一可變更，特定而言，可位移實施例，及/或兩個透鏡11a、11b皆可沿著雷射光束1之傳播方向位移。第二透鏡11b之此位移可影響雷射光束1之焦散；亦即，可自經準直雷射光束1產生一(稍微)會聚或發散雷射光束1。若使用非球面透鏡或柱面透鏡，則可影響雷射光束1之其他性質。藉由實例之方式，可以一目標方式藉助於可位移柱面透鏡產生或校正光學像差，例如，一像散。
在圖2之圖解說明中，可調整光學單元5具有兩個偏轉鏡12a 、 12b ，該等偏轉鏡兩者皆具有一可變更實施例，且該等偏轉鏡兩者在每一情形中可藉助於一各別馬達可旋轉驅動，圍繞垂直於圖式之平面延伸之一旋轉軸旋轉，後者由圖2中之雙箭頭所指示。若僅傾斜第二偏轉鏡12b，則可設定雷射光束1在進入光束塑形器件4中之後之一入射角δ。在程序中，亦修改雷射光束1在進入光束塑形器件4中之後之一光束位置XP 、YP 。若以一適合方式傾斜兩個偏轉鏡12a、12b，則可能產生雷射光束1之一平行位移，以便在進入光束塑形器件4中之後獨立於雷射光束1之進入角δ旋即設定光束位置XP 、YP 。
在圖1及圖2中所展示之偵測器器件6具有呈一相機之形式之一空間解析偵測器6a ，該空間解析偵測器係信號連接至評估器件7。 在圖1中所展示之偵測器器件6具有呈一可傾斜偏轉鏡13 之形式之一可切換光學元件，該可傾斜偏轉鏡可藉助於來自圖1中所展示之位置之一馬達驅動傾斜，其中該偏轉鏡13 被安置在雷射光束1之光束路徑外，由圖1中之虛線所指示之一位置中，其中偏轉鏡13被安置在雷射光束1之光束路徑中且在調整期間將雷射光束1對準在偵測器6a上。
在圖2中所圖解說明之偵測器器件6實質上不同於圖1中所圖解說明之偵測器器件6，此乃因代替可切換器件13，提供用於在偵測器6a上(永久)對準雷射光束1之一分束器器件14 。在所展示實例中，分束器器件14體現為一偏光分束器，且允許雷射光束1之一規定功率部分PD (例如，＜1%)對準在偵測器6a上，而一顯著較大功率部分PN 可在(調整經)雷射光束1之輸出處用作來自裝置3之經使用功率。
圖 3a 展示在圖1之偵測器6a之一偵測器區上，亦即，在垂直於雷射光束1之傳播方向z 之一平面中之雷射光束1之一光束輪廓15 。 在圖3a之圖解說明中，光束輪廓15由雷射光束1之一強度分佈I (x, y) 之恆定強度線表示，該恆定強度線以空間解析方式由呈一相機之形式之偵測器6a量測。圖 3b 展示透過沿著偵測器區之中心(亦即，在y0 = 0處)中之一線之強度分佈I (x、y)之一個一維區段，該線沿著一X方向延伸，且在圖3a中以點劃線方式圖解說明。如可在圖3b所識別，強度分佈I (x, y0 )具有一不規則輪廓，且偏離一(徑向對稱)高斯分佈IG (x, y) ，同樣在圖3b中圖解說明在X方向IG (x, y0 )上之其中之一個一維區段 (y0 =0)。
可藉由以下公式來闡述二維高斯強度分佈IG (x, y)：
Figure 02_image005
,      (1) 其中I0 、x0 、y0 、w0 形成高斯強度分佈IG (x, y)之參數。
對於一第一近似，可將參數x0 及y0 識別為偵測器區之中心(x0 = y0 = 0)。出於校準目的，舉例而言，亦可憑藉由具有一高斯光束輪廓之一雷射光束1輻照之偵測器6a來規定參數I0 及w0 。
舉例而言，可藉由以下誤差積分或函數來表達經偵測二維強度分佈I(x、y)與高斯強度分佈IG (x、y)之偏差D ： ,
Figure 02_image007
(2) 其中將IG (x、y)參數化為一方程式(1)。
可基於在偵測器6a上圖3a中所展示之光束輪廓15執行以下程序以調整雷射光束1： 最初，雷射光束1穿過光束塑形器件4，且藉助於偵測器6a量測呈強度分佈I (x、y)之形式之光束輪廓15。在一後續步驟中，基於強度分佈I (x、y)，及基於方程式(1)及(2)來判定呈偏差D之形式之光束品質性質。執行關於偏差D是否已達到對應於調整目標之一預定值DS 之一檢查。
尚若情形並非如此，則(舉例而言)憑藉圖1中被位移至右邊之第二透鏡11b執行其中變更可調整光學單元5之一調整步驟。藉由一最佳化演算法，基於經判定偏差D，更精確地經分別判定之偏差D之值，且視情況基於在各別前述調整步驟中所判定之偏差D來判定關於如何變更可調整光學單元5之決策。
在一後續步驟中，重新判定偏差D且因此可調整光學單元5之變更對光束品質之影響。一旦已達到調整目標，亦即，一旦偏差D小於規定值DS ，便終止調整。尚若情形並非如此，則藉由最佳化演算法基於偏差D之值(且基於在前述調整步驟中所判定之偏差)來做出關於應如何變更可調整光學單元5之另一決策。尚若偏差D在可調整光學單元5之最後變更中已增加，則可實施一相反變更，例如，圖1之可調整光學單元5之第二透鏡11b向左之一位移以便減小偏差D。在此情形中，藉由最佳化演算法做出第二透鏡11b之位移之方向及絕對值之選擇，後者迭代地最小化偏差D，且一旦已達到調整目標，亦即，一旦偏差D達到規定值DS ，便終止調整。
上文所闡述之方法，特定而言，最佳化演算法之步驟可在評估器件7中執行。藉由實例之方式，評估器件7可以適合軟體及/或硬體(例如，控制電腦)之形式來實施。當根據方程式(1)判定偏差D時，可變化高斯強度分佈IG (x、y)之參數I0 、x0 、y0 、w0 中之至少一者以便最小化與經分別量測之強度分佈I (x、y)之偏差D；然而，此並非強制性的。
結合圖3a、3b所闡述之呈偏差D之形式之光束品質性質係用於可在不具有大花費之情形下判定之雷射光束1之光束品質之一尤為簡單的準則。
另一選擇係，可將雷射光束1之一光束輪廓16 與一規定光束輪廓，特定而言，與在傳播方向z上呈一光束焦散之形式之一高斯光束輪廓之一偏差判定為如在圖2中所圖解說明之光束品質性質。在此情形中，憑藉強度分佈I (x, y)來量測雷射光束1之光束焦散，或在於傳播方向z上彼此偏移之複數個平面中量測雷射光束1之光束直徑。為了焦散量測，可藉助於一馬達驅動沿著如由一雙箭頭所指示之一適合導引件位移圖2中所展示之偵測器6a。可使用雷射光束1之光束焦散16以本身已知之一方式判定雷射光束之M2 值，亦即，雷射光束之發散角φ與在光束腰處具有相同直徑之一理想高斯光束之發散角φG 之間的比率，亦即，M2 = φ / φG 。亦可以此方式(且基於雷射光束1之已知雷射波長λ)來判定光束參數乘積BPP = M2 λ / π。在理想情形中，可存在雷射光束1之一符合ISO之焦散量測。可與上文針對偏差D所闡述的類似地實施雷射光束1之調整或最佳化，亦即，減小或最小化光束參數乘積BPP或M的平方參數M2 ，直至此等光束參數乘積BPP或M的平方參數M2 分別達到預定值BPPS 及MS 2 。
圖 4 展示呈一EUV輻射產生裝置20 之形式之一光學配置，該EUV輻射產生裝置具有用於提供或產生一(經調整)雷射光束1之一種子雷射源3，如在圖2中所圖解說明之裝置3一樣來體現該種子雷射源。在所展示實例中，雷射光束1係藉助於一氣態雷射作用媒介2 (參見圖2)產生之一CO2 雷射光束。除了種子雷射源3之外，EUV輻射產生裝置20還包括一放大器配置22 ，該放大器配置具有三個光學放大器或放大器級3a、3b 、3c ，一光束導引器件24 (未更詳細圖解說明)及一聚焦器件25 。聚焦器件25用於使由種子雷射源3產生且由放大器配置22放大之雷射光束1聚焦在其中引入一目標材料26 之一真空室28 中之一目標區域處。在使用雷射光束1輻照之後，目標材料26轉變為一電漿狀態，且此處發射使用一收集器鏡27 聚焦之EUV輻射。與放大器配置22一起，種子雷射源3形成EUV輻射產生裝置20之一驅動器雷射配置29 。
在圖4中所展示之EUV輻射產生裝置20中，如如圖1中所展示之裝置3a一樣體現第一放大器級3a；亦即，第一放大器級3a促進雷射光束1之一自動調整。此係有利的，此乃因在第一放大器級3a之一維修之後，僅必須如上文所闡述地調整第一放大器級3a，而不需要對後續放大器級3b、3c之一調整。應理解，視情況，第二放大器級3b及第三放大器級3c亦可以圖1中所展示之方式來體現。亦可如上文進一步所闡述地調整除了在圖1中所闡述之光學放大器或在圖2中所闡述之電光調變器之外之其他光束塑形器件4，舉例而言，可同樣提供於EUV輻射產生裝置20中或任何其他光學配置中之光學隔離器、光學(多通道)延遲區段、光學偏光器等。
1:雷射光束/調整之雷射光束/脈衝(種子)雷射光束/經準直雷射光束 /(稍微)會聚或發散雷射光束 2:光束源/雷射作用媒介/氣態雷射作用媒介 3:裝置/種子雷射源 3a:裝置/光學放大器或放大器級/第一放大器級 3b:光學放大器或放大器級/第二放大器級 3c:光學放大器或放大器級/第三放大器級 4:光束塑形器件/光學放大器/光學調變器 5:可調整光學單元 6:偵測器器件/偵測器件 6a:空間解析偵測器/偵測器 7:評估器件 8:其他光束塑形器件 9:雷射諧振器 10a:端鏡 10b:端鏡 11a:透鏡/球面透鏡/第一透鏡 11b:透鏡/球面透鏡/第二透鏡/可變更透鏡 12a:偏轉鏡/鏡/可變更鏡 12b:偏轉鏡/鏡/可變更鏡 13:可傾斜偏轉鏡/偏轉鏡/可切換器件/可切換光學元件 14:分束器器件 15:光束輪廓/所量測光束輪廓 16:光束輪廓/光束焦散/所量測光束輪廓 20:EUV輻射產生裝置 22:放大器配置 24:光束導引器件 25:聚焦器件 26:目標材料 27:收集器鏡 28:真空室 29:驅動器雷射配置 BPP:光束參數乘積/光束品質性質/偏差 BPPs:預定值/規定值 D:偏差/經判定偏差/光束品質性質 DS:預定值/規定值 f1:焦距 f2:焦距 I (x,y):強度分佈 I (x,y0):強度分佈 IG(x,y0):X方向 M2:光束品質性質/偏差/M的平方參數 MS 2:預定值/規定值 PD:規定功率部分/功率部分 PN:顯著較大功率部分 XP:光束位置/性質 YP:光束位置/性質 δ:入射角/進入角/性質/對準
圖1展示用於提供一調整之雷射光束之一裝置之一方塊圖，其具有呈一光學放大器之形式之一光束塑形器件、一可調整光學單元及一空間解析偵測器， 圖2展示類似於圖1之一方塊圖，其具有呈一電光調變器之形式之安置在一雷射諧振器中之一光束塑形器件， 圖3a展示如由空間解析偵測器所量測之雷射光束之二維強度分佈之一示意性圖解說明， 圖3b展示透過圖3a之強度分佈及一高斯強度分佈之一個一維區段， 圖4展示具有根據圖1之一裝置及根據圖2之一裝置之一EUV輻射產生裝置之一圖解說明。 在圖式之以下說明中，相同參考符號用於相同組件或用於具有相同功能之相同組件。
1:雷射光束/調整之雷射光束/脈衝(種子)雷射光束/經準直雷射光束/(稍微)會聚或發散雷射光束
2:光束源/雷射作用媒介/氣態雷射作用媒介
3a:裝置/光學放大器或放大器級/第一放大器級
4:光束塑形器件/光學放大器/光學調變器
5:可調整光學單元
6:偵測器器件/偵測器件
6a:空間解析偵測器/偵測器
7:評估器件
8:其他光束塑形器件
11a:透鏡/球面透鏡/第一透鏡
11b:透鏡/球面透鏡/第二透鏡/可變更透鏡
13:可傾斜偏轉鏡/偏轉鏡/可切換器件/可切換光學元件
D:偏差/經判定偏差/光束品質性質
Ds:預定值/規定值
f1:焦距
f2:焦距
I(x,y):強度分佈

Claims (19)

  1. 一種用於調整一雷射光束(1)之方法，其包括： 在該雷射光束(1)穿過一光束塑形器件(4)之後，藉助於一偵測器器件(6)之至少一個偵測器(6a)，較佳地，一空間解析偵測器，量測該雷射光束(1)之一光束輪廓(15、16)， 基於該所量測光束輪廓(15、16)判定該雷射光束(1)之一光束品質性質(D、BPP、M2 )，及 變更一可調整光學單元(5)以在進入該光束塑形器件(4)中之前修改該雷射光束(1)之至少一個性質(xP 、yP 、δ)，其中，為了調整該雷射光束(1)，基於該所判定光束品質性質(D、BPP、M2 )變更該可調整光學單元(5)特定而言複數次，較佳地直至該光束品質性質(D、BPP、M2 )達到一規定值(DS 、BPPS 、MS 2 )。
  2. 如請求項1之方法，其中在該雷射光束(1)之該調整期間，最大化或最小化該光束品質性質(D、BPP、M2 )。
  3. 如請求項1或2之方法，其中將該光束輪廓(15、16)與一規定光束輪廓，特定而言與一高斯光束輪廓(IG (x、y))之一偏差(D、M2 、BPP)判定為光束品質性質。
  4. 如請求項3之方法，其中將該偵測器(6a)上之該雷射光束(1)之一強度分佈(I (x、y))與一規定強度分佈，特定而言與一高斯強度分佈(IG (x、y))之一偏差(D)判定為光束品質性質。
  5. 如請求項4之方法，其中當判定該偏差(D)時，變化該規定強度分佈(IG (x、y))之至少一個參數(I0 、x0 、y0 、w0 )。
  6. 如前述請求項中任一項之方法，其中將一光束參數乘積(BPP)或一M的平方參數(M2 )判定為光束品質性質。
  7. 如前述請求項中任一項之方法，其中當變更該可調整光學單元(5)時，設定該雷射光束(1)之一光束位置(xP 、yP )、該雷射光束(1)之一對準(δ)、該雷射光束(1)之一焦散及/或該雷射光束(1)之一成像像差。
  8. 如前述請求項中任一項之方法，其中當調整該雷射光束(1)時，變更該可調整光學單元(5)之至少一個光學元件，特定而言至少一個鏡(12a、12b)及/或至少一個透鏡(11b)。
  9. 如前述請求項中任一項之方法，其中該光束塑形器件(4)選自包括以下各項之群組：光學放大器、光學隔離器、光學調變器、光學延遲區段、光學偏光器。
  10. 如前述請求項中任一項之方法，其中將特定而言呈一光學調變器(4)之形式之該光束塑形器件及該可調整光學單元(5)安置在一雷射諧振器(9)中。
  11. 如前述請求項中任一項之方法，其中在該調整期間將該雷射光束(1)對準在該偵測器(6a)上，或其中將該雷射光束(1)之一功率部分(PD )永久地導向至該偵測器(6a)上。
  12. 一種用於提供一調整之雷射光束(1)之裝置(3、3a)，其包括： 一光束塑形器件(4)， 一偵測器器件(6)，其包括用於量測在穿過該光束塑形器件(4)之後之該雷射光束(1)之一光束輪廓(15、16)之至少一個偵測器(6a)，較佳地一空間解析偵測器， 一評估器件(7)，其用於基於該所量測光束輪廓(15、16)判定該雷射光束(1)之一光束品質性質(D、M2 、BPP)，及 一可調整光學單元(5)，其用於在進入該光束塑形器件(4)之前修改該雷射光束(1)之至少一個性質(xP 、yP 、δ)，其中，為了調整該雷射光束(1)，該評估器件(7)體現為基於該所判定光束品質性質(D、M2 、BPP)變更該可調整光學單元(5)特定而言複數次，較佳地直至該光束品質性質(D、M2 、BPP)達到一規定值(DS 、BPPS 、MS 2 )。
  13. 如請求項12之裝置，其中該光束塑形器件(4)選自包括以下各項之群組：光學放大器、光學隔離器、光學調變器、光學偏光器及光學延遲區段。
  14. 如請求項12或13之裝置，其中該可調整光學單元(5)具有用於修改該雷射光束(1)之該至少一個性質之至少一個可變更光學元件，特定而言，至少一個可變更透鏡(11b)及/或至少一個可變更鏡(12a、12b)。
  15. 如請求項12至14中任一項之裝置，其中將特定而言呈一光學調變器(4)之形式之該光束塑形器件及該可調整光學單元(5)安置在一雷射諧振器(9)中。
  16. 如請求項12至15中任一項之裝置，其進一步包括： 一可切換光學元件(13)，其用於在該調整期間將該雷射光束(1)對準在該偵測器(6a)上及/或 一分束器器件(14)，其用於將該雷射光束(1)之一功率部分(PD )導向至該偵測器(6a)上。
  17. 如請求項12至16中任一項之裝置，其中該評估器件(7)體現為將該光束輪廓(15、16)與一規定光束輪廓，特定而言與一高斯光束輪廓(IG (x、y))之一偏差判定為光束品質性質。
  18. 如請求項17之裝置，其中該評估器件(7)體現為將該偵測器(6a)上之該雷射光束(1)之一強度分佈(I (x、y))與一規定強度分佈，特定而言與一高斯強度分佈(IG (x、y))之一偏差(D)判定為光束品質性質。
  19. 一種特定而言一EUV輻射產生裝置之光學配置(20)，其包括： 如請求項12至18中任一項之至少兩個裝置(3、3a)，其較佳地依序安置在該雷射光束(1)之光束路徑中。
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