WO2023232651A1 - Euv-strahlungserzeugung nach einer laserstrahlrotation - Google Patents

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WO2023232651A1
WO2023232651A1 PCT/EP2023/064125 EP2023064125W WO2023232651A1 WO 2023232651 A1 WO2023232651 A1 WO 2023232651A1 EP 2023064125 W EP2023064125 W EP 2023064125W WO 2023232651 A1 WO2023232651 A1 WO 2023232651A1
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WO
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laser beam
rotator
shaping arrangement
laser
beam shaping
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/064125
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan PIEHLER
Boris Regaard
Original Assignee
Trumpf Lasersystems For Semiconductor Manufacturing Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Trumpf Lasersystems For Semiconductor Manufacturing Gmbh filed Critical Trumpf Lasersystems For Semiconductor Manufacturing Gmbh
Publication of WO2023232651A1 publication Critical patent/WO2023232651A1/de

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05G—X-RAY TECHNIQUE
    • H05G2/00—Apparatus or processes specially adapted for producing X-rays, not involving X-ray tubes, e.g. involving generation of a plasma
    • H05G2/001—X-ray radiation generated from plasma
    • H05G2/008—X-ray radiation generated from plasma involving a beam of energy, e.g. laser or electron beam in the process of exciting the plasma

Definitions

  • the invention relates to a device for generating EUV radiation.
  • the device has an optical beam shaping arrangement with a focusing unit for shaping a laser beam.
  • the device has a target material that can be irradiated with the laser beam, in particular in the form of a tin droplet, for emitting EUV radiation.
  • the invention further relates to a method for generating EUV radiation using such a device.
  • the generic device and the generic method are known to the applicant, but they have not necessarily become publicly known.
  • the applicant is aware of using an optical beam shaping arrangement with a focusing unit in which a laser beam is focused onto a target material.
  • the focusing unit has optical elements which are arranged in particular in a vacuum chamber and which are suitable for focusing the laser beam onto the target material.
  • the focus position of the laser beam must be adjustable in order, for example, to match the focus position to the position of the target material and thus achieve, among other things, the maximum possible EUV power.
  • the adjustment of the lateral focus position of the laser beam takes place outside the beam shaping arrangement by tilting and/or shifting a laser beam incident into the beam shaping arrangement.
  • the focus position in the beam direction of the laser beam is also controlled outside the beam shaping arrangement by adjusting the divergence of the laser beam.
  • the beam shaping arrangement has one or more optical elements through which the laser beam is deflected and/or shaped, ie a laser beam incident into the beam shaping arrangement and a laser beam focusing on the target material are not collinear with one another.
  • Such a beam deflection via one or more optical elements produces an image field rotation, that is, for example, a horizontal tilting of the input beam incident into the beam shaping arrangement does not lead to a horizontal shift of the focus position, but rather, for example, to a shift along an axis rotated to the horizontal.
  • the control In order to be able to adjust the focus position, the input and output behavior of the laser beam and thus the image field rotation must be known so that a corresponding transfer function can be stored in the control. If, for example, a shift of the focus, for example along the horizontal axis, is desired, the control must give the command to tilt the laser beam incident into the beam shaping arrangement accordingly, for example, around two axes.
  • beam shaping arrangements in which several laser beams, for example a prepulse laser beam and a main pulse laser beam or two prepulse laser beams and a main pulse laser beam, are focused on the target material, in some cases the same beam path is provided for different laser beams, that is, the laser beams are transmitted within the beam shaping arrangement via the same optical elements led to the target material.
  • the arrangement and type of optical elements in the beam shaping arrangement differ depending on the type of beam shaping arrangement. Different types of beam shaping arrangements usually differ with respect to the orientation of the laser beam focused by the focusing unit of the beam shaping arrangement in relation to the orientation of the input beam into the beam shaping arrangement. For each type of beam shaping arrangement, a different control or other optical elements upstream of the beam shaping arrangement are necessary in order to be able to focus the laser beam in the same way. Furthermore, replacing the beam shaping arrangement with another type of beam shaping arrangement with different input and output behavior is made more difficult.
  • the beam rotator allows for simplified control and easy changing of the type of beam shaping arrangement.
  • An intervention in the control of the beam shaping arrangement in particular an adjustment of the transfer function stored in the control of the beam shaping arrangement, is not necessary when replacing the beam shaping arrangement.
  • an adjustment of the optics in front of the beam shaping arrangement is avoided.
  • the beam shaping arrangement preferably has several optical elements that can deflect and shape the laser beam several times.
  • the beam rotator can be designed to be transmissive and have, for example, a Dove prism. However, if a high-power laser beam is used, the beam rotator can heat up significantly and, as a result, the beam rotator can be damaged.
  • the beam rotator is therefore preferably designed to be reflective and has at least one mirror, in particular several mirrors, for guiding the laser beam.
  • the beam rotator preferably has an odd number of mirrors for guiding the laser beam.
  • the beam rotator particularly preferably has three mirrors or five mirrors for guiding the laser beam.
  • the structural design of the beam rotator is simplified, whereas when using five mirrors, flat angles of incidence of the laser beam onto the mirrors can be avoided.
  • the laser beam is preferably reflected in the beam rotator in such a way that a laser beam incident into the beam rotator runs collinearly to a laser beam emanating from the beam rotator.
  • the beam rotator now rotates around a common beam axis If the incoming and outgoing laser beam rotates by a given angle, the outgoing laser beam rotates by twice the angle.
  • the structural design and control of the beam shaping arrangement are further simplified if the beam rotator is arranged in a section of the beam path of the beam shaping arrangement in which the laser beam is collimated.
  • the beam shaping arrangement can be designed to guide a laser beam and/or to guide multiple laser beams.
  • the beam shaping arrangement can in particular be designed to guide one or more pre-pulse laser beams and a main pulse laser beam, so that the target material is successively irradiated by a pre-pulse or several pre-pulses before it is irradiated by a main pulse. If two or more laser beams of the same or similar wavelength, for example two prepulse laser beams of the same or similar wavelength, are directed onto the target material, these laser beams pass through the same optical elements within the beam shaping arrangement. Between these laser beams, a defined local offset in the focusing plane of the focusing unit of the beam shaping arrangement is necessary in order to irradiate the target material at the intended position.
  • This local offset results from an angular offset between the laser beams, which is set in the optical elements that are located in front of the beam shaping arrangement.
  • the orientation of the local offset between the laser beams depends on the field rotation in the beam shape arrangement.
  • Beam shaping arrangements in which two or more laser beams are guided to the target material via the same optical elements and which have a beam rotator which is suitable for setting the orientation of the laser beams relative to one another in a defined manner are therefore particularly advantageous since the same control can be used for different types of such beam shaping arrangements .
  • the beam shaping arrangement can have a beam combiner arranged upstream of the beam rotator.
  • the beam combiner arranged upstream of the beam rotator can also be arranged in front of the beam shaping arrangement. Laser beams of similar or the same wavelength can be combined on this beam combiner and are guided to the target material via the same optical elements. This significantly simplifies the structural design of the device.
  • the beam combiner can be designed in the form of a dichroic mirror.
  • the device has a vacuum chamber in which the target material can be irradiated.
  • the optical elements of the focusing unit are arranged inside the vacuum chamber and the beam rotator is arranged outside the vacuum chamber in order to optimally utilize the installation space available in the vacuum chamber.
  • the object according to the invention is further achieved by a method for generating EUV radiation using a device described here.
  • the method includes at least guiding the at least one laser beam through the beam shaping arrangement, in particular through the beam rotator and the focusing unit, as well as irradiating the target material and generating EUV radiation.
  • the at least one laser beam used is preferably pulsed. This is particularly advantageous if the target material is provided as droplets, for example as tin droplets.
  • the frequency at which the laser beam hits the droplet corresponds to the frequency at which droplets are emitted from a droplet source.
  • the focus position of the at least one laser beam used on the target material in the beam direction is preferably adjusted by adjusting the divergence of the laser beam outside the beam shaping arrangement. This further simplifies the control of the beam shaping arrangement.
  • To irradiate the target material several laser beams can be guided through the beam shaping arrangement.
  • the target material can be irradiated successively with one or more prepulse laser beams and then with a main pulse laser beam.
  • the focus position of the prepulse laser beam(s) can be set outside the beam shaping arrangement and the focus position of the main pulse laser beam can be set within the beam shaping arrangement.
  • the focus position of the main pulse laser beam can be adjusted using an actuated mirror.
  • FIG. 1 shows schematically a device according to the invention and a method according to the invention for generating EUV radiation, with a laser beam passing through a beam rotator.
  • Fig. 2 shows schematically the field rotation achieved by the beam rotator.
  • Fig. 3 shows schematically a beam rotator having three mirrors.
  • Fig. 4 shows schematically another embodiment of a beam rotator with five mirrors.
  • FIG. 1 shows a device 10 and a method 12 for generating EUV radiation 14 on a target material 16 (shown here in the form of several droplets, in particular in the form of tin droplets).
  • the target material 16 is irradiated by at least one laser beam 18, which passes through a beam shaping arrangement 20 with a focusing unit 22.
  • the focusing unit 22 has a plurality of optical elements which are arranged in a vacuum chamber 26.
  • the target material 16, which is dispensed from a target material dispenser 24, and the optical elements of the focusing unit 22 are preferably located in the vacuum chamber 26 of the device 10.
  • the lateral (X/Y) focus position of the laser beam 18 is made outside the beam shaping arrangement 20 by tilting and/or shifting the laser beam 18 incident into the beam shaping arrangement 20, the focus position of the laser beam 18 in the beam direction (Z) is also outside the beam shaping arrangement 20 by adjusting the divergence of the laser beam 18 incident into the beam shaping arrangement 20 is controlled.
  • the beam shaping arrangement 20 has several optical elements which lead to a rotation of the field of view of the laser beam 18. For example, a horizontal tilting of the laser beam 18 does not lead to a horizontal shift of the focus, but to a shift along an axis rotated to the horizontal. Since the focus position is controlled outside the beam shaping arrangement 20, the input/output behavior of the beam path within the beam shaping arrangement 20 must be well known.
  • the beam shaping arrangement 20 can be designed as a modular assembly that can be easily installed and removed in the device 10.
  • the beam shaping arrangement 20 includes the lenses 31 and
  • the input laser beam into the beam shaping arrangement 20 is formed by the laser beam 18, which was passed through the two lenses 31, 32 and a first deflecting optical element
  • Different focusing unit types may have different field rotations.
  • the field rotation of the respective type of beam shaping arrangement 20 must be taken into account in the transfer function of the control, which means that the same control cannot be used for different types of beam shaping arrangements 20.
  • a jet rotator 28 is provided. see, which enables adjustment of different field rotations of different types of beam shaping arrangements 20. This allows the same control to be used for different types of beam shaping arrangements 20.
  • Fig. 2 shows an example of a rotation of the image field plane (lower illustration) by 45° with a rotation of a beam rotator 28 (see Fig. 1) by 22.5°.
  • Fig. 3 shows an embodiment of a beam rotator 28 with three mirrors 30a, 30b, 30c.
  • Fig. 4 shows an alternative embodiment of a beam rotator 28 with five mirrors 30a, 30b, 30c, 30d, 30e, in which flat angles of incidence on the mirrors 30a-30e are avoided.
  • the invention relates to a device 10 and a method 12 for generating EUV radiation 14 by irradiating target material 16 with at least one laser beam 18.
  • the at least one laser beam 18 is formed by a beam shaping arrangement 20, which a focusing unit 22.
  • a beam rotator 28 is arranged upstream of the focusing unit 22 in order to be able to compensate for different image field rotations of different types of beam shaping arrangements 20.
  • different types of beam shaping arrangements 20, in particular in front of the beam rotator 28 can be preceded by the same optical components.
  • Target material dispenser 26 Vacuum chamber

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • X-Ray Techniques (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) und ein Verfahren (12) zur Erzeugung von EUV-Strahlung (14) durch Bestrahlung von Targetmaterial (16) mit zumindest einem Laserstrahl (18). Der zumindest eine Laserstrahl (18) wird von einer Strahlformanordnung (20) geformt, die eine Fokussiereinheit (22) aufweist. Der Fokussiereinheit (22) ist ein Strahlrotator (28) vorgeordnet, um verschiedene Bildfelddrehungen verschiedener Typen von Strahlformanordnungen (20) kompensieren zu können. Hierdurch können Typen von Strahlformanordnungen (20), insbesondere vor dem Strahlrotator (28), gleiche optische Komponenten vorgeschaltet werden.

Description

EUV-Strahlungserzeuaung nach einer Laserstrahlrotation
Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von EUV-Strahlung. Die Vorrichtung weist eine optische Strahlformanordnung mit einer Fokussiereinheit zur Formung eines Laserstrahls auf. Weiterhin weist die Vorrichtung ein mit dem La- serstrahl bestrahlbares Targetmaterial, insbesondere in Form eines Zinntröpfchens, zur Emission von EUV-Strahlung auf. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Erzeugung von EUV-Strahlung mit einer solchen Vorrichtung.
Die gattungsgemäße Vorrichtung und das gattungsgemäße Verfahren sind der Anmelderin bekannt, sie sind jedoch nicht notwendigerweise öffentlich bekannt geworden. Es ist der Anmelderin dabei bekannt, eine optische Strahlformanordnung mit einer Fokussiereinheit einzusetzen, in der ein Laserstrahl auf ein Targetmaterial fokussiert wird. Die Fokussiereinheit weist dabei optische Elemente auf, die insbesondere in einer Vakuumkammer angeordnet sind und die geeignet sind, den Laserstrahl auf das Targetmaterial zu fokussieren. Hierbei muss die Fokuslage des Laserstrahls einstellbar sein, um bspw. die Fokuslage auf die Position des Targetmaterials abzustimmen und so u.a. eine maximal mögliche EUV-Leistung zu erzielen. Die Einstellung der lateralen Fokuslage des Laserstrahls erfolgt dabei außerhalb der Strahlformanordnung durch Verkippen und/oder Verschieben eines in die Strahlformanordnung einfallenden Laserstrahls. Die Fokuslage in Strahlrichtung des Laserstrahls wird durch das Einstellen der Divergenz des Laserstrahls ebenfalls außerhalb der Strahlformanordnung gesteuert. Die Strahlformanordnung weist ein oder mehrere optische Elemente auf, durch die der Laserstrahl umgelenkt und/oder geformt wird, d.h. ein in die Strahlformanordnung einfallender und ein auf das Targetmaterial fokussierender Laserstrahl sind nicht kollinear zueinander. Eine solche Strahlumlenkung über ein oder mehrere optische Elemente erzeugt eine Bildfelddrehung, d.h. dass bspw. eine horizontale Verkippung des in die Strahlformanordnung einfallenden Eingangsstrahls nicht zu einer horizontalen Verschiebung der Fokuslage führt, sondern bspw. zu einer Verschiebung entlang einer zur Horizontalen gedrehten Achse. Um die Fokuslage einstellen zu können, muss also das Eingangs- und Ausgangsverhalten des Laserstrahls und damit die Bildfelddrehung bekannt sein, so dass eine entsprechende Transferfunktion in der Steuerung hinterlegt werden kann. Wird dann bspw. eine Verschiebung des Fokus z.B. entlang der horizontalen Achse gewünscht, muss die Steuerung den Befehl geben, den in die Strahlformanordnung einfallenden Laserstrahl dafür bspw. entsprechend um zwei Achsen zu verkippen. In Strahlformanordnungen, in denen mehrere Laserstrahlen, bspw. ein Vorpulslaserstrahl und ein Hauptpulslaserstrahl oder zwei Vorpulslaserstrahlen und ein Hauptpulslaserstrahl, auf das Targetmaterial fokussiert werden, ist in manchen Fällen für verschiedene Laserstrahlen derselbe Strahlengang vorgesehen, d.h. die Laserstrahlen werden innerhalb der Strahlformanordnung über dieselben optischen Elemente zum Targetmaterial geführt. Dies ist insbesondere der Fall, wenn diese Laserstrahlen dieselbe Wellenlänge aufweisen. In diesem Fall ist zwischen den Laserstrahlen, bei denen es sich bspw. um zwei Vorpulslaserstrahlen derselben Wellenlänge handelt, ein Winkelversatz vorgesehen, der in einer Fokussierebene der Fokussiereinheit der Strahlformanordnung zu einem definierten örtlichen Versatz zwischen den beiden Laserstrahlen führt. Dieser Winkelversatz muss ebenfalls durch optische Elemente eingestellt werden, die der Strahlformanordnung vorgelagert sind. Die Orientierung des örtlichen Versatzes zwischen den beiden Laserstrahlen in der Fokussierebene der Fokussiereinheit ist somit ebenfalls abhängig von der Bildfelddrehung.
Die Anordnung und Art der optischen Elemente in der Strahlformanordnung unterscheiden sich je nach Typ der Strahlformanordnung. Verschiedene Typen von Strahlformanordnungen unterscheiden sich üblicherweise hinsichtlich der Orientierung des von der Fokussiereinheit der Strahlformanordnung fokussierten Laserstrahls in Bezug auf die Orientierung des Eingangsstrahls in die Strahlformanordnung. Für jeden Typ von Strahlformanordnung ist demnach eine andere Steuerung oder andere der Strahlformanordnung vorgelagerte optische Elemente notwendig, um den Laserstrahl in gleicher Weise fokussieren zu können. Weiterhin wird der Austausch der Strahlformanordnung gegen einen anderen Typ von Strahlformanordnung mit anderem Ein- und Ausgangsverhalten erschwert.
Aufgabe der Erfindung
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die gattungsgemäße Vorrichtung derart weiterzubilden, dass für verschiedene Typen von Strahlformanordnungen dieselbe Steuerung der Strahlformanordnung verwendet werden kann und ein Austausch der Strahlformanordnung gegen einen anderen Typ von Strahlformanordnung erleichtert wird. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung bereit zu stellen.
Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 11. Die Unteransprüche geben bevorzugte Weiterbildungen wieder. Die erfindungsgemäße Aufgabe wird somit gelöst durch eine eingangs genannte Vorrichtung, bei der die Strahlformanordnung einen Strahlrotator zur Bildfelddrehung des Laserstrahls aufweist.
Der Strahlrotator ermöglicht eine vereinfachte Steuerung sowie einen einfachen Wechsel des Typs der Strahlformanordnung. Ein Eingriff in die Steuerung der Strahlformanordnung, insbesondere eine Anpassung der in der Steuerung der Strahlformanordnung hinterlegten Transferfunktion, ist bei einem Austausch der Strahlformanordnung nicht nötig. Weiterhin wird eine Anpassung von der Strahlformanordnung vorgelagerten Optiken vermieden.
Die Strahlformanordnung weist vorzugsweise mehrere optische Elemente auf, die den Laserstrahl mehrfach umlenken und formen können.
Der Strahlrotator kann transmittiv ausgebildet sein und beispielsweise ein Dove- Prisma aufweisen. Wird ein Laserstrahl hoher Leistung eingesetzt, kann es dabei jedoch zu einer signifikanten Erwärmung des Strahl rotators und in Folge dessen zu einer Beschädigung des Strahl rotators kommen. Der Strahlrotator ist daher vorzugsweise reflektiv ausgebildet und weist zumindest einen Spiegel, insbesondere mehrere Spiegel, zur Führung des Laserstrahls auf.
Der Strahlrotator weist vorzugsweise eine ungerade Anzahl an Spiegeln zur Führung des Laserstrahls auf.
Besonders bevorzugt weist der Strahlrotator drei Spiegel oder fünf Spiegel zur Führung des Laserstrahls auf. Bei der Verwendung von drei Spiegeln wird der konstruktive Aufbau des Strahl rotators vereinfacht, wohingegen bei der Verwendung von fünf Spiegeln flache Einfallswinkel des Laserstrahls auf die Spiegel vermieden werden können. Dabei wird in einer Grundstellung des Strahl rotators der Laserstrahl vorzugsweise so im Strahlrotator reflektiert, dass ein in den Strahlrotator einfallender Laserstrahl kollinear zu einem aus dem Strahlrotator ausgehenden Laserstrahl verläuft. Wird der Strahlrotator nun um eine gemeinsame Strahlachse von einfallendem und ausgehenden Laserstrahl um einen gegebenen Winkel rotiert, dreht sich der ausgehende Laserstrahl um den doppelten Winkel.
Der konstruktive Aufbau und die Steuerung der Strahlformanordnung werden weiter vereinfacht, wenn der Strahlrotator in einem Abschnitt des Strahlengangs der Strahlformanordnung angeordnet ist, in dem der Laserstrahl kollimiert ist.
Die Strahlformanordnung kann zur Führung eines Laserstrahls und/oder zur Führung mehrerer Laserstrahlen ausgebildet sein. Die Strahlformanordnung kann insbesondere zur Führung eines oder mehrerer Vorpulslaserstrahlen und eines Hauptpulslaserstrahls ausgebildet sein, so dass das Targetmaterial nacheinander durch einen Vorpuls oder mehrere Vorpulse bestrahlt werden, bevor es von einem Hauptpuls bestrahlt wird. Werden zwei oder mehr Laserstrahlen derselben oder ähnlicher Wellenlänge, bspw. zwei Vorpulslaserstrahlen derselben oder ähnlicher Wellenlänge, auf das Targetmaterial gerichtet, so durchlaufen diese Laserstrahlen dieselben optischen Elemente innerhalb der Strahlformanordnung. Zwischen diesen Laserstrahlen ist ein definierter örtlicher Versatz in der Fokussierebene der Fokussiereinheit der Strahlformanordnung notwendig, um das Targetmaterial an der jeweils dafür vorgesehenen Position zu bestrahlen. Dieser örtliche Versatz resultiert aus einem Winkelversatz zwischen den Laserstrahlen, der in den optischen Elementen, die der Strahlformanordnung vorgelagert sind, eingestellt wird. Die Orientierung des örtlichen Versatzes zwischen den Laserstrahlen ist von der Bildfelddrehung in der Strahlformanordnung abhängig. Strahlformanordnungen, in der zwei oder mehrere Laserstrahlen über dieselben optischen Elemente zum Targetmaterial geführt werden und die einen Strahlrotator aufweisen, der geeignet ist, die Orientierung der Laserstrahlen zueinander definiert einzustellen, sind demnach besonders vorteilhaft, da dieselbe Steuerung für verschiedene Typen solcher Strahlformanordnungen verwendet werden kann.
Dabei kann die Strahlformanordnung einen dem Strahlrotator vorgeordneten Strahlkombinierer aufweisen. Der dem Strahlrotator vorgeordnete Strahlkombi- nierer kann auch vor der Strahlformanordnung angeordnet sein. An diesem Strahlkombinierer können Laserstrahlen ähnlicher oder gleicher Wellenlänge kombiniert werden und über dieselben optischen Elemente zum Targetmaterial geführt werden. Dies vereinfacht signifikant den konstruktiven Aufbau der Vorrichtung.
Der Strahlkombinierer kann in Form eines dichroitischen Spiegels ausgebildet sein.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung eine Vakuumkammer auf, in der das Targetmaterial bestrahlbar ist. Weiter bevorzugt sind dabei die optischen Elemente der Fokussiereinheit innerhalb der Vakuumkammer und der Strahlrotator außerhalb der Vakuumkammer angeordnet, um den in der Vakuumkammer zur Verfügung stehenden Bauraum optimal auszunutzen.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Erzeugung von EUV-Strahlung unter Einsatz einer hier beschriebenen Vorrichtung. Das Verfahren umfasst dabei zumindest das Führen des zumindest einen Laserstrahls durch die Strahlformanordnung, insbesondere durch den Strahlrotator und die Fokussiereinheit, sowie das Bestrahlen des Targetmaterials und das Erzeugen von EUV-Strahlung.
Die zur Vorrichtung beschriebenen Merkmale und Vorteile betreffen auch das Verfahren und umgekehrt.
Der zumindest eine eingesetzte Laserstrahl ist vorzugsweise gepulst. Das ist insbesondere von Vorteil, wenn das Targetmaterial als Tröpfchen, bspw. als Zinntröpfchen, bereitgestellt wird. In diesem Fall entspricht die Frequenz, mit der der Laserstrahl auf das Tröpfchen auftrifft, der Frequenz, mit der Tröpfchen von einer Tröpfchenquelle ausgesandt werden.
Das Einstellen der Fokuslage des zumindest einen eingesetzten Laserstrahls auf dem Targetmaterial in Strahlrichtung erfolgt bevorzugt durch ein Einstellen der Divergenz des Laserstrahls außerhalb der Strahlformanordnung. Hierdurch wird die Steuerung der Strahlformanordnung weiter vereinfacht. Zum Bestrahlen des Targetmaterials können mehrere Laserstrahlen durch die Strahlformanordnung geführt werden. Das Targetmaterial kann nacheinander mit einem Vorpulslaserstrahl oder mehreren Vorpulslaserstrahlen und anschließend mit einem Hauptpulslaserstrahl bestrahlt werden. Dabei kann die Fokuslage des oder der Vorpulslaserstrahlen außerhalb der Strahlformanordnung und die Fokuslage des Hauptpulslaserstrahls innerhalb der Strahlformanordnung eingestellt werden. Die Fokuslage des Hauptpulslaserstrahls kann dabei mit Hilfe eines aktuierten Spiegels eingestellt werden.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung und Zeichnung
Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung und ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Erzeugung von EUV-Strahlung, wobei ein Laserstrahl einen Strahlrotator durchläuft.
Fig. 2 zeigt schematisch die durch den Strahlrotator erreichte Bildfelddrehung. Fig. 3 zeigt schematisch einen drei Spiegel aufweisenden Strahlrotator.
Fig. 4 zeigt schematisch eine andere Ausführungsform eines Strahl rotators mit fünf Spiegeln.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 10 und ein Verfahren 12 zur Erzeugung von EUV- Strahlung 14 an einem Targetmaterial 16 (hier in Form mehrerer Tröpfchen, insbesondere in Form von Zinntröpfchen, dargestellt). Das Targetmaterial 16 wird dabei von zumindest einem Laserstrahl 18 bestrahlt, der eine Strahlformanordnung 20 mit einer Fokussiereinheit 22 durchläuft. Die Fokussiereinheit 22 weist mehrere optische Elemente, die in einer Vakuumkammer 26 angeordnet sind, auf. Das Targetmaterial 16, das von einem Targetmaterialspender 24 abgegeben wird, und die optischen Elemente der Fokussiereinheit 22 befinden sich vorzugsweise in der Vakuumkammer 26 der Vorrichtung 10.
Die laterale (X/Y) Fokuslage des Laserstrahls 18 wird außerhalb der Strahlformanordnung 20 durch Verkippen und/oder Verschieben des in die Strahlformanordnung 20 einfallenden Laserstrahls 18 vorgenommen, die Fokuslage des Laserstrahls 18 in Strahlrichtung (Z) wird ebenfalls außerhalb der Strahlformanordnung 20 durch Einstellen der Divergenz des in die Strahlformanordnung 20 einfallenden Laserstrahls 18 gesteuert. Die Strahlformanordnung 20 weist dabei mehrere optische Elemente auf, die zu einer Bildfelddrehung des Laserstrahls 18 führen. So führt beispielsweise eine horizontale Verkippung des Laserstrahls 18 nicht zu einer horizontalen Verschiebung des Fokus, sondern zu einer Verschiebung entlang einer zur Horizontalen gedrehten Achse. Da die Fokuslage außerhalb der Strahlformanordnung 20 gesteuert wird, muss das Eingangs-/Ausgangsverhalten des Strahlengangs innerhalb der Strahlformanordnung 20 gut bekannt sein.
Die Strahlformanordnung 20 kann dabei als modulare Baugruppe ausgeführt sein, die in die Vorrichtung 10 leicht ein- und ausgebaut werden kann. In der Ausführungsform gemäß Fig.l umfasst die Strahlformanordnung 20 die Linsen 31 und
32 nachgelagerten optischen Elemente. Der Eingangslaserstrahl in die Strahlformanordnung 20 wird durch den Laserstrahl 18 gebildet, der durch die beiden Linsen 31, 32 hindurchgeführt wurde und ein erstes umlenkendes optisches Element
33 noch nicht passiert hat. Es versteht sich, dass auch eine andere Anordnung von optischen Elementen möglich ist.
Verschiedene Fokussiereinheittypen können verschiedene Bildfelddrehungen aufweisen. Um dieselben vorgelagerten Strahlformungs- und Steuerungssysteme für verschiedene Typen von Strahlformanordnungen 20 einsetzen zu können, muss die Bildfelddrehung des jeweiligen Typs der Strahlformanordnung 20 in der Transferfunktion der Steuerung berücksichtigt werden, wodurch für verschiedene Typen von Strahlformanordnungen 20 nicht dieselbe Steuerung verwendet werden kann. Erfindungsgemäß ist es demgegenüber vorgesehen, einen Strahlrotator 28 vorzu- sehen, der eine Anpassung verschiedener Bildfelddrehungen unterschiedlicher Typen von Strahlformanordnungen 20 ermöglicht. Hierdurch kann dieselbe Steuerung für verschiedene Typen von Strahlformanordnungen 20 verwendet werden.
Fig. 2 zeigt beispielhaft eine Drehung der Bildfeldebene (untere Darstellung) um 45° bei einer Drehung eines Strahlrotators 28 (siehe Fig. 1) um 22,5°.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform eines Strahlrotators 28 mit drei Spiegeln 30a, 30b, 30c.
Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Strahlrotators 28 mit fünf Spiegeln 30a, 30b, 30c, 30d, 30e, bei dem flache Auftreffwinkel auf die Spiegel 30a-30e vermieden werden.
Unter Vornahme einer Zusammenschau aller Figuren der Zeichnung betrifft die Erfindung zusammenfassend eine Vorrichtung 10 und ein Verfahren 12 zur Erzeugung von EUV-Strahlung 14 durch Bestrahlung von Targetmaterial 16 mit zumindest einem Laserstrahl 18. Der zumindest eine Laserstrahl 18 wird von einer Strahlformanordnung 20 geformt, die eine Fokussiereinheit 22 aufweist. Der Fokussiereinheit 22 ist ein Strahlrotator 28 vorgeordnet, um verschiedene Bildfelddrehungen verschiedener Typen von Strahlformanordnungen 20 kompensieren zu können. Hierdurch können verschiedenen Typen von Strahlformanordnungen 20, insbesondere vor dem Strahlrotator 28, gleiche optische Komponenten vorgeschaltet werden.
Bezuqszeichenliste
10 Vorrichtung
12 Verfahren
14 EUV-Strahlung 16 Targetmaterial
18 Laserstrahl
20 Strahlformanordnung
22 Fokussiereinheit
24 Targetmaterialspender 26 Vakuumkammer
28 Strahl rotator
30a-e Spiegel
31 Linse
32 Linse 33 erstes umlenkendes optisches Element

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (10) zur Erzeugung von EUV-Strahlung (14), wobei die Vorrichtung (10) Folgendes aufweist: a) eine optische Strahlformanordnung (20) mit einer Fokussiereinheit (22) zur Formung eines Laserstrahls (18); b) ein mit dem Laserstrahl (18) bestrahlbares Targetmaterial (16) zur Emission von EUV-Strahlung (14); dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlformanordnung (20) einen Strahlrotator (28) zur Bildfelddrehung des Laserstrahls (18) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Strahlformanordnung (20) ein oder mehrere optische Elemente aufweist, durch die der Laserstrahl (18) mehrmals umgelenkt und/oder geformt wird.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Strahlengang des Strahlrotators (28) reflektiv mit mehreren Spiegeln (30a-e) ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der der Strahlrotator (28) im Strahlengang eine ungerade Anzahl an Spiegeln (30a-e) aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der der Strahlrotator (28) im Strahlengang drei Spiegel (30a-e) oder fünf Spiegel (30a-e) aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Strahlrotator (28) in einem Abschnitt des Strahlengangs der Strahlformanordnung (20) angeordnet ist, in dem der Laserstrahl (18) kollimiert ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Strahlformanordnung (20) zur Führung mehrerer Laserstrahlen (18) ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Vorrichtung (10) einen dem Strahlrotator (28) vorgeordneten Strahlkombinierer aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der der Strahlkombinierer in Form eines dichroitischen Spiegels ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Vorrichtung (10) eine Vakuumkammer (26) aufweist, in der das Targetmaterial (16) bestrahlbar ist, wobei die Fokussiereinheit (22) innerhalb der Vakuumkammer (26) und der Strahlrotator (28) außerhalb der Vakuumkammer (26) angeordnet ist.
11. Verfahren (12) zur Erzeugung von EUV-Strahlung (14) mit einer Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren (12) folgende Verfahrensschritte aufweist:
A) Führen des Laserstrahls (18) durch die Strahlformanordnung (20), wobei der Laserstrahl (18) den Strahlrotator (28) und die Fokussiereinheit (22) durchläuft;
B) Bestrahlen des Targetmaterials (16) und Erzeugen von EUV- Strahlung (14).
12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Laserstrahl (18) gepulst ist.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem ein Einstellen einer Fokuslage des Laserstrahls (18) auf dem Targetmaterial (16) durch ein Einstellen der Divergenz des Laserstrahls (18) erfolgt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei dem mehrere Laserstrahlen (18) zum Bestrahlen des Targetmaterials (16) durch die Strahlformanordnung (20) geführt werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14 in Verbindung mit Anspruch 12, bei dem die mehreren eingesetzten Laserstrahlen (18) jeweils gepulst sind.
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