EP4331326A1 - Euv-lichtquelle mit einer separationseinrichtung - Google Patents

Euv-lichtquelle mit einer separationseinrichtung

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EP4331326A1
EP4331326A1 EP21722173.8A EP21722173A EP4331326A1 EP 4331326 A1 EP4331326 A1 EP 4331326A1 EP 21722173 A EP21722173 A EP 21722173A EP 4331326 A1 EP4331326 A1 EP 4331326A1
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EP
European Patent Office
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pulse
radiation
wavelength
main
light source
Prior art date
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EP21722173.8A
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English (en)
French (fr)
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EP4331326B1 (de
Inventor
Oliver SCHLOSSER
Stefan PIEHLER
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Trumpf Lasersystems For Semiconductormanufacturing Se
Original Assignee
Trumpf Lasersystems for Semiconductor Manufacturing GmbH
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Publication date
Application filed by Trumpf Lasersystems for Semiconductor Manufacturing GmbH filed Critical Trumpf Lasersystems for Semiconductor Manufacturing GmbH
Publication of EP4331326A1 publication Critical patent/EP4331326A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4331326B1 publication Critical patent/EP4331326B1/de
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    • 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—Production of X-ray radiation generated from plasma
    • H05G2/008—Production of X-ray radiation generated from plasma involving an energy-carrying beam in the process of plasma generation
    • H05G2/0082—Production of X-ray radiation generated from plasma involving an energy-carrying beam in the process of plasma generation the energy-carrying beam being a laser beam
    • H05G2/0086—Optical arrangements for conveying the laser beam to the plasma generation location
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05G—X-RAY TECHNIQUE
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    • H05G2/0082—Production of X-ray radiation generated from plasma involving an energy-carrying beam in the process of plasma generation the energy-carrying beam being a laser beam
    • H05G2/0088—Production of X-ray radiation generated from plasma involving an energy-carrying beam in the process of plasma generation the energy-carrying beam being a laser beam for preconditioning the plasma generating material
    • 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—Production of X-ray radiation generated from plasma
    • H05G2/003—Production of X-ray radiation generated from plasma the plasma being generated from a material in a liquid or gas state
    • H05G2/0035—Production of X-ray radiation generated from plasma the plasma being generated from a material in a liquid or gas state the material containing metals as principal radiation-generating components

Definitions

  • the invention relates to an EUV light source, comprising: a supply device for supplying a target material, a pre-pulse laser source for emitting at least one pre-pulse laser beam at at least one pre-pulse wavelength, a main pulse laser source for emitting a main-pulse laser beam at a main pulse wavelength that differs from the at least one pre-pulse wavelength, a pre-pulse beam guiding device for supplying the at least one pre-pulsed laser beam from the pre-pulsed laser source into a radiation generation chamber and for focused irradiation of the target material within the radiation generation chamber with at least one pre-pulse of the at least one pre-pulsed laser beam, and a main pulse beam guiding device for feeding the main pulsed laser beam from the main pulsed laser source into the radiation generation chamber and for focused irradiation of the target material within the radiation generation chamber each with a main pulse of the main pulse laser beam, wherein the target material is designed to emit EUV radiation as a result of the ir
  • EUV radiation refers to electromagnetic radiation with a wavelength between 5 nm and 30 nm. EUV radiation is used in particular in the semiconductor industry. Compared to currently widespread lithography systems that are operated with wavelengths in the UV wavelength range, the use of EUV radiation for microlithographic production allows the reliable production of components with significantly smaller structure sizes and thus leads to a corresponding increase in performance.
  • the EUV light source is suitable for generating EUV radiation using an LPP (“Laser Produced Plasma”) process.
  • the target material which is typically a metal, in particular tin, is preferably provided in droplet form by means of the delivery device.
  • a respective droplet is first irradiated with one, two or possibly more than two pre-pulses.
  • the pre-pulse or the pre-pulses serve to prepare the droplet for the irradiation with the main pulse, in particular to heat up the droplet, to expand it, to vaporize it and/or to generate a plasma.
  • the subsequent irradiation of a respective droplet with a main pulse in each case serves to convert the target material into the plasma state, as a result of which EUV radiation is emitted.
  • the pre-pulses are laser pulses of the at least one pre-pulsed laser beam, and the main pulses are laser pulses of the main pulsed laser beam.
  • the wavelength of the or a respective pre-pulse laser beam and thus the pre-pulse is referred to as the pre-pulse wavelength
  • the wavelength of the main pulse laser beam and thus the main pulse is referred to as the main pulse wavelength.
  • the main pulsed laser source is a CO2 laser, for example
  • the pre-pulsed laser source is a solid-state laser, for example.
  • the use of a pre-pulsed laser source in the form of a solid-state laser has the advantage of a higher conversion efficiency compared to the use of a pre-pulsed laser source in the form of a further CO 2 laser.
  • the pre-pulse beam guidance device and the main pulse beam guidance device each have a large number of optical elements, for example lenses and/or mirrors.
  • the pre-pulse laser source can have precisely one laser source for generating a pre-pulse laser beam at a pre-pulse laser wavelength.
  • the pre-pulse laser source can also have two or more laser sources for generating two or more pre-pulse laser beams, which can have the same or different pre-pulse laser wavelengths, as is described, for example, in US Pat. No. 10,932,350 B2. If two different pre-pulse laser wavelengths are used, they typically do not deviate greatly from one another in order to enable the pre-pulse laser beams to be guided together via the optical elements of the pre-pulsed beam guide device.
  • the pre-pulse laser beams are usually combined in the pre-pulse laser source and jointly directed via the optical elements of the pre-pulse beam guiding device.
  • the pre-pulse laser beams can pass through the optical elements of the pre-pulse beam guiding device collinearly, but this is not absolutely necessary, see US Pat. No. 10,932,250 B2.
  • the target material When the target material is irradiated in the form of droplets, a portion of the main pulses is scattered on the target material.
  • the target material emits broadband electromagnetic radiation as a result of the irradiation.
  • Part of this scattered or emitted radiation reaches the pre-pulse beam guidance device as electromagnetic interference radiation, where it leads to undesirable effects, in particular to heating of optical elements of the pre-pulse beam guidance device and the associated thermal lens effects.
  • a particular challenge also arises from the fact that, due to the use of two separate beam guidance devices for the pre-pulses and the main pulses, typically only little space is available for structural adjustments to the EUV light source.
  • WO 2015/036024 A1 and WO 2015/036025 A1 describe EUV beam generating devices with two beam sources for emitting two laser beams (pre-pulsed laser beam and main pulsed laser beam) with different wavelengths, which each enter a vacuum chamber via an opening.
  • the openings in the vacuum chamber are sealed gas-tight with a window that transmits the respective laser beam (pre-pulse or main pulse laser beam).
  • the window that transmits the main pulsed laser beam has a den on its vacuum-side surface Pre-pulsed laser beam reflective coating. This serves to superimpose the pre-pulse and main pulse laser beams and guide the beam together within the vacuum chamber onto the target material. Superposition in the opposite way is also described.
  • the object of the invention was to provide an EUV light source of the type mentioned at the outset in which the disadvantageous effects of interference radiation entering the pre-pulse beam path are avoided, in particular in a space-saving manner.
  • an EUV light source of the type mentioned at the beginning in which the pre-pulse beam guidance device has at least one separation device that is designed to focus interference radiation entering the pre-pulse beam guidance device from the radiation generation chamber in at least one wavelength range that does not include the at least one pre-pulse wavelength reflecting the radiation generating chamber back or focused into at least one beam trap.
  • the separation device comprises one or more optical elements and forms part of the pre-pulse beam guidance device. It is arranged in the beam path of the pre-pulsed laser beam before it enters the radiation-generating chamber.
  • the separation device more precisely at least a part of the separation device, shows a wavelength-dependent behavior, as a result of which the pre-pulses and the interference radiation are influenced differently. This wavelength dependency can be the result of interference effects, for example.
  • the separation device can have, for example, a diffraction grating or a dichroic mirror.
  • a dichroic mirror is an optical element that has a stack of layers made of at least two dielectric materials with different refractive indices and therefore reflects or transmits radiation depending on the wavelength.
  • the pre-pulses can be fed into the radiation generation chamber and focused on the target material while the electromagnetic interference radiation is reflected in at least one wavelength range that does not include the at least one pre-pulse wavelength, focused back into the radiation generation chamber or focused into at least one beam trap.
  • Pre-pulse beam guidance device ie the part of the pre-pulse beam guidance device which is in the beam path of the pre-pulses before the separation device is not further affected by the electromagnetic interference radiation.
  • Radiation generation chamber reflected interfering radiation has the consequence that this can pass an opening in the radiation generation chamber unhindered and re-enter the radiation generation chamber.
  • the radiation divergent behind the focus is then absorbed within the radiation generating chamber.
  • the electromagnetic interference radiation is absorbed in the beam trap. Due to the focussing in the beam trap, installation space can also be saved in this case.
  • the beam trap In order to absorb high powers, the beam trap typically has a suitable cooling device.
  • a plurality of separation devices can also be used, for example in order to reflect the interfering radiation in different wavelength ranges in a focused manner back into the radiation generating chamber or in a focused manner in at least one beam trap.
  • the individual separation devices can also be constructed differently.
  • the separation device is designed to reflect interfering radiation in the form of a portion of the main pulses backscattered on the target material in a focused manner back into the radiation generation chamber or in a focused manner into the at least one beam trap. Since the main pulsed laser beam used to transfer the Target material in the plasma state has a high power of typically more than about 30-40 kW, it is particularly important to reduce the influence of the backscattered portion of the main pulses on the pre-pulse beam guidance device. For this purpose, the wavelength dependency of the separation device is specifically adapted to the main pulse wavelength.
  • the separation device is designed to reflect interfering radiation in the form of radiation emitted as a result of the irradiation of the target material in at least one wavelength range that does not include the at least one pre-pulse wavelength, focused back into the radiation generation chamber or focused into the at least one beam trap.
  • the irradiation of the target material leads to a typically broadband emission of radiation, which also includes parts in the UVA/IS range, corresponding to wavelengths from 100 nm to 780 nm, and has a disadvantageous effect when it enters the pre-pulse beam guidance device.
  • the separation device is designed to reflect the pre-pulses.
  • the separation device can be used, for example, as a (planar) deflection mirror for the pre-pulses.
  • the separation device comprises a dichroic mirror and a curved deflection mirror, with the dichroic mirror serving as a deflection mirror for reflecting the pre-pulses and being designed to transmit and transmit the interference radiation in at least one wavelength range that does not include the at least one pre-pulse wavelength wherein the curved deflection mirror is designed to reflect the interfering radiation transmitted by the dichroic mirror, preferably through the dichroic mirror, focussed back into the radiation generation chamber or focused into the at least one beam trap.
  • the curvature of the deflection mirror serves to focus the interference radiation.
  • the orientation of the curved deflection mirror is selected in such a way that the interfering radiation is reflected in the desired direction.
  • a dichroic mirror can also serve as a deflection mirror for reflecting the pre-pulses and can be designed to transmit the interference radiation in at least one wavelength range that does not include the at least one pre-pulse wavelength.
  • a beam trap is arranged in such a way that the interference radiation transmitted by the dichroic mirror is absorbed in the beam trap.
  • the separation device has a base body that transmits the interfering radiation, the dichroic mirror being formed as a coating on a front side of the base body and the deflection mirror as a coating on a rear side of the base body.
  • the dichroic mirror and the deflection mirror are not two separate optical elements, rather they form a common separation element.
  • An advantage of this embodiment is the particularly small space requirement.
  • the optical separation element is based on a dielectric base body that transmits the interfering radiation and consists of zinc selenide (ZnSe), diamond or SiC, for example.
  • the coating on the front side of the base body should have the highest possible degree of reflection at the at least one pre-pulse wavelength and the highest possible degree of transmission in the at least one wavelength range that does not include the at least one pre-pulse wavelength, in particular at the main pulse wavelength.
  • the coating on the back of the base body should have the highest possible degree of reflection for the interference radiation transmitted by the dichroic mirror, in particular at the main pulse wavelength.
  • the coatings on the front and the back comprise, for example, a multiplicity of dielectric thin layers of at least two materials with different refractive indices, which are applied to the base body of the optical separation element by means of a suitable deposition process.
  • the coating on the back of the base body can also have a highly reflective metallic layer or coating instead of a dielectric coating.
  • the separation device is designed to transmit the pre-pulses.
  • the separation device comprises a base body that transmits the pre-pulses and has an entry surface through which the pre-pulses enter the base body and a curved exit surface through which the pre-pulses exit the base body, with the curved exit surface having a coating , which is designed to transmit the pre-pulses and to reflect the interference radiation in at least one wavelength range that does not include the at least one pre-pulse wavelength, focussed back into the radiation-generating chamber or focused into the at least one beam trap.
  • the separation device forms a single optical separation element.
  • the optical separation element is based on a dielectric base body, which consists, for example, of quartz glass or sapphire.
  • the curved exit surface typically has a concave shape to focus the interference radiation.
  • the reflectance of the coating of the exit surface should be as high as possible in the at least one wavelength range that does not include the at least one pre-pulse wavelength, in particular at the main pulse wavelength, while the transmittance should be as high as possible for the at least one pre-pulse wavelength.
  • the coating of the curved exit surface can preferably also be designed as a bandpass filter, which transmits the pre-pulses as well as possible and reflects all other wavelengths as well as possible.
  • the coating of the curved exit surface can comprise a multiplicity of dielectric thin layers which are applied to the base body by means of a suitable vapor deposition method, for example by means of a method based on the principle of physical vapor deposition.
  • the entry surface and the exit surface are curved in such a way that the optical separation element serves as a focusing lens for the pre-pulses.
  • a concave shape of the exit surface of the optical separation device leads to a scattering of the exiting pre-pulses.
  • the optical separation element as a whole acts as a focusing lens for the pre-pulses.
  • the curvature of the entrance surface or the Exit surface possible, which lead to the fact that the optical separation element serves as a focusing lens for the pre-pulses.
  • the entry surface has an antireflection coating to increase the transmission of the pre-pulses. This avoids back reflections of the pre-pulses when they enter the optical separation element and the associated problems, and increases the efficiency of the EUV light source.
  • the transmittance at the at least one pre-pulse wavelength should therefore be as high as possible.
  • the antireflection coating can be configured, for example, in the form of a layer stack made of dielectric thin layers
  • the separation device is designed to reflect the interfering radiation in at least one wavelength range that does not include the at least one pre-pulse wavelength in a focused manner back into the radiation generation chamber, with a focus of the reflected interfering radiation being offset in relation to the target material and in particular a focal plane of the back-reflected interfering radiation being in front a target level.
  • the focal plane of the back-reflected interfering radiation, in which the focus of the back-reflected interfering radiation lies, and the target plane, in which the target material is irradiated in a focused manner, are planes perpendicular to the beam axis of the pre-pulsed laser beam.
  • the focus of the back-reflected interfering radiation may not lie on the beam axis of the pre-pulsed laser beam, but rather have a slight angular offset. As a result, the back-reflected electromagnetic interference radiation does not hit the target material directly after its focus.
  • the focus of the spurious radiation reflected back into the radiation generating chamber is not necessarily an ideal focus. Rather, it can be advantageous to spatially allocate the corresponding power density distribution smudge In this case, the rays of the interference radiation reflected back into the vacuum chamber do not intersect at one point. This can be achieved, for example, by appropriately designing the curved exit surface or the curved deflection mirror.
  • the at least one pre-pulse wavelength is less than 1.5 pm and the main pulse wavelength is greater than 10 pm.
  • the use of correspondingly short pre-pulse wavelengths leads to higher conversion efficiencies. This is due, among other things, to the fact that short pulse durations and sharp focussing of the pre-pulses on the target material are achieved, and that the pre-pulses have a different absorption behavior than the main pulses.
  • the pre-pulse wavelength can be 1030 nm when a Yb:YAG laser is used as the pre-pulse laser source.
  • the EUV light source has a vacuum chamber in which the radiation generation chamber is arranged, the vacuum chamber having a first opening with a first window for the passage of the at least one pre-pulsed laser beam and a second opening with a second window for the passage of the main pulse laser beam.
  • the vacuum that prevails in the radiation generation chamber is sealed off from the environment typically not at one or more openings in the radiation generation chamber itself, but at a vacuum chamber in which the radiation generation chamber is arranged. In this way, a sufficient distance can be produced between the windows and the target material, so that contamination of the windows by the target material can be avoided or at least greatly reduced.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an EUV light source with a
  • Pre-pulse beam guidance device which has a separation device in order to reflect interfering radiation entering the pre-pulse beam guidance device from a radiation generation chamber back into the radiation generation chamber in a focused manner
  • FIG. 2 is a simplified schematic detail view of that shown in FIG. 1.
  • the separation device is designed to reflect a pre-pulsed laser beam
  • FIG. 3 shows a schematic detailed view of an EUV light source with a
  • Separation device designed to transmit a pre-pulsed laser beam.
  • Fig. 1 an EUV light source 1 is shown, the one
  • Radiation generation chamber 2 a supply device 3 for supplying a target material 4, a pre-pulse laser source 5, a low-pulse laser source 6, a pre-pulse beam guide device 7 and a low-pulse beam guide device 8.
  • the target material 4 is tin, which is provided in the form of droplets 4 by the provision device 3 within the radiation generation chamber 2 .
  • the droplets 4 that emerge from the supply device 3 move within the radiation-generating chamber 2 along a predetermined path of movement, which runs approximately in a straight line.
  • the target material 4 can also be a different material, for example a different material trade metal.
  • the supply by means of the supply device 3 does not have to be in the form of droplets.
  • the pre-pulsed laser source 5 emits a pulsed laser beam, referred to below as the pre-pulsed laser beam 9
  • the main pulsed laser source 6 emits a pulsed laser beam, referred to below as the main pulsed laser beam 10
  • the laser pulses of the pre-pulsed laser beam 9 are referred to as pre-pulses 11, and the laser pulses of the main-pulsed laser beam 10 are referred to as main pulses 12.
  • the main pulsed laser source 6 shown is a CO2 laser.
  • the wavelength of the main pulse laser beam 10, referred to as the main pulse wavelength AH, is approximately 10.6 pm.
  • the main pulsed laser source 6 can also be another laser.
  • the pre-pulse laser source 5 shown is a Yb:YAG laser.
  • the wavelength of the pre-pulse laser beam 9, referred to as the pre-pulse wavelength Av is 1030 nm.
  • the pre-pulse laser source 5 can also be another laser, for example another solid-state laser, a fiber laser
  • the pre-pulse laser source 5 can also have two or possibly more than two laser sources, which are each designed to generate a pre-pulse laser beam 9 .
  • the pre-pulsed laser beams are combined in the pre-pulsed laser source 5 .
  • the pre-pulse laser beams 9 generated by the pre-pulse laser source 5 can have the same pre-pulse wavelength Av, but it is also possible for the pre-pulse laser beams to have different pre-pulse wavelengths Av, which usually differ only slightly, so that they can be guided using the common pre-pulse beam guidance device 7.
  • the pre-pulse laser beam 9 is fed from the pre-pulse laser source 5 to the radiation generation chamber 2 by means of the pre-pulse beam guiding device 7 .
  • the pre-pulsed laser beam 9 passes through a first opening 13 in a vacuum chamber 14 in which the radiation-generating chamber 2 is arranged.
  • the pre-pulse laser beam 9 is focused onto the tin droplets 4 by means of the pre-pulse beam guidance device 7 .
  • the pre-pulse beam guidance device 7 shown comprises a number of optical elements in the form of lenses and mirrors. However, the pre-pulse beam guidance device 7 can also have other transmissive and/or reflective optical elements for these purposes.
  • the main pulsed laser beam 10 is fed from the main pulsed laser source 6 to the beam guidance chamber 2 by means of the main pulsed beam guidance device 8 .
  • the main pulsed laser beam 10 passes through a second opening 15 in the vacuum chamber 14.
  • the main pulsed laser beam 10 is focused by the main pulsed beam guidance device 8 onto the target material 4, more precisely onto one of the tin droplets.
  • the main pulse beam guidance device 8 shown comprises a plurality of optical elements in the form of mirrors. Deviating from this, the main pulse beam guidance device 8 can also have other reflective and/or transmissive optical elements.
  • the pre-pulse beam guidance device 7 and the main pulse beam guidance device 8 can also coincide at least in sections.
  • the pre-pulsed laser beam 9 and the main pulsed laser beam 10 are then guided over the same optical elements in a respective section and form a common beam guiding device.
  • the pre-pulsed laser beam 9 and the main pulsed laser beam 10 are guided into the radiation generation chamber 2 via separate openings 16, 16'.
  • the pre-pulsed laser beam 9 and the main pulsed laser beam 10 can alternatively be guided into the radiation generation chamber 2 via a common opening.
  • the openings 13, 15 are gas-tight, in the example shown by means of a window 17, 18.
  • the first window 17 consists of quartz glass and has a high transmission the pre-pulse wavelength ln.
  • the second window 18 is a diamond window that has a high transmission at the main pulse wavelength AH.
  • the two windows 17,18 can also consist of other materials.
  • the openings 16, 16' through which the pre-pulsed laser beam 9 or the main pulsed laser beam 10 enter the radiation-generating chamber 2 have no windows.
  • the tin droplets are first irradiated with two pre-pulses 11 and then with a main pulse 12 each in a focused manner.
  • a respective focus position of the pre-pulses 11 or of the main pulse 12 during the focused irradiation does not necessarily correspond to the position of the tin droplet.
  • the respective focus position Rather, the pre-pulse 11 or the main pulse 12 can lie in front of or behind the tin droplet in the beam path.
  • a higher conversion efficiency is thus achieved in comparison to irradiation with only one main pulse 12 .
  • the tin droplets are converted into the plasma state and EUV radiation 19 is emitted, which is collected by means of a collector mirror 20 which is arranged in the radiation generation chamber 2 .
  • the radiation generation chamber 2 serves as a holder or as a support frame for the collector mirror 20.
  • the collector mirror 20 has an opening through which the pre-pulses 11 and the main pulse 12 pass.
  • the supply device 3 is attached to the radiation generation chamber 2 and is used to supply the target material 4 inside the radiation generation chamber 2.
  • a proportion 21 of the main pulses 12 is backscattered by the tin droplets and reaches the pre-pulse beam guidance device 7 as interference radiation 21.
  • the tin droplets can essentially be assumed to be a point light source.
  • the pre-pulse beam guidance device 7 has a separation device 22 in order to reflect the interfering radiation 21 in the form of the backscattered portion of the main pulses 12 back into the radiation generation chamber 2 in a focused manner.
  • the interference radiation 2T reflected back into the radiation generation chamber 2 is absorbed within the radiation generation chamber 2 .
  • the separation device 22 shown in FIG. 1 acts as a deflection mirror for the pre-pulses 11 .
  • one or more other optical elements or no additional optical element can also be located between the separation device 22 and the radiation generation chamber 2.
  • the separation device 2 can be designed to reflect the interfering radiation 21 in a focused manner into a beam trap 24 or, in contrast to what is shown in FIG. 1, to reflect it in a focused manner into more than one beam trap 24 .
  • the interference radiation 21 is not limited to the backscattered portion 21 of the main pulses 12 .
  • radiation 25 is emitted, which is typically very broadband and also reaches the pre-pulse beam guidance device 7 as interference radiation 21 .
  • the target material 4 can essentially be described as a point light source.
  • the interfering radiation 21 can also be reflected back into the vacuum chamber 2 in a focused manner or into at least one beam trap 24 in a focused manner in more than one wavelength range that does not include the at least one pre-pulse wavelength ln by means of the separation device 22 .
  • the additional deflection mirror 23 serves to absorb the radiation 25 emitted by the target material 4 as a result of the irradiation and entering the pre-pulse beam guidance device 7 as interference radiation 21, primarily in the UVA/IS range.
  • the additional deflection mirror 23 is suitably cooled for this purpose.
  • the additional deflection mirror 23 can transmit the interference radiation 21 so that it can be absorbed by a suitably arranged beam trap.
  • further separation devices 22 can also be arranged in the pre-pulse beam guidance device 7, for example in order to reflect the interfering radiation 21 in different wavelength ranges in a focused manner back into the radiation generation chamber 2 or in a focused manner in at least one beam trap 24.
  • the additional deflection mirror 23 can also absorb the interference radiation 21 as completely as possible, while the pre-pulses 11 are reflected as completely as possible.
  • the additional deflection mirror 23 can have a coating which acts as a bandpass filter and which is highly reflective only for the pre-pulse wavelength ln, while the coating transmits or absorbs all other wavelengths.
  • the substrate material of the additional deflection mirror 23 is absorbent for the wavelengths deviating from the pre-pulse wavelength ln, the interfering radiation 21 is absorbed—with appropriate cooling of the additional deflection mirror 23.
  • the rear side of the additional deflection mirror 23 can also have an absorption layer, which can also be used as a “beam sump” with appropriate cooling of the additional deflection mirror 23 .
  • a disadvantage of this solution is one thermal deformation of the additional deflection mirror 23 caused by the absorption and an associated impairment of the quality of the pre-pulse beam guidance device 7.
  • FIG. 2 shows the EUV light source 1 shown in FIG. 1 in a detailed view.
  • the additional deflection mirror 23 between the separation device 22 and the first opening 13 in the radiation generation chamber 2 is not shown, among other things.
  • the separation device is a single optical separation element 22.
  • the optical separation element 22 has a dielectric base body 25, which consists of quartz glass in the example shown.
  • a coating 26 in the form of a stack of dielectric layers on a front side 27 of the optical separation element 22 serves as a dichroic mirror 26.
  • a coating 28 in the form of a metal layer on a rear side 29 of the optical separation element 28 serves as a curved deflection mirror 28.
  • the coatings 26,28 do not have to be implemented as a stack of dielectric layers or as a thin metal layer.
  • the dichroic mirror 26 serves as a deflection mirror for reflecting the pre-pulses 11.
  • the dichroic mirror 26 also transmits the interference radiation 21 entering the pre-pulse beam guidance device 7 from the radiation-generating chamber 2 in at least one wavelength range that does not include the pre-pulse wavelength ln.
  • the transmitted interfering radiation 21 impinges on the curved deflection mirror 28 and is reflected back into the radiation generation chamber 2 in a focused manner through the dichroic mirror 26 .
  • the interference radiation 21 ′ reflected by the curved deflection mirror 28 does not have to pass through the dichroic mirror 26 again.
  • the transmitted interference radiation 21 can also be reflected by the curved deflection mirror 28 onto at least one beam trap 24 .
  • the separation device 22 does not have to be a single optical separation element 22 . Rather, the separation device 22 can also consist of a plurality of optical elements over which their function is distributed.
  • the dichroic mirror 26 and the curved turning mirror 28 can be separate optical elements.
  • FIG. 3 shows an EUV light source 1 in a detailed view, which essentially corresponds to the EUV light source 1 already shown in FIG. 1 .
  • the EUV light source 1 shown here has a pre-pulse beam guidance device 7 with a separation device 22 which is designed to transmit the pre-pulses 11 .
  • the separation device is a single optical separation element 22.
  • the optical separation element 22 has a dielectric base body 25, which consists of quartz glass in the example shown.
  • the pre-pulses 11 enter the optical separation element 22 through an entry surface 30 and exit again through a curved exit surface 31 .
  • the curved exit surface 31 has a coating 32 which, in the example shown, but not necessarily, is a stack of dielectric layers of two materials with different refractive indices.
  • the coating 32 of the curved exit surface 31 is designed to transmit the pre-pulses 11 and reflect the interfering radiation 21 in at least one wavelength range, which does not include the pre-pulse wavelength ln, back into the radiation generation chamber 2 in a focused manner.
  • the coating 32 of the curved exit surface 31 can be designed such that, in addition to the pre-pulse wavelength AH, other wavelength ranges, for example in the UVA/IS range, which do not include the pre-pulse wavelength Av, are also reflected.
  • the entry surface 30 of the optical separation element 22 has a convex shape and is more curved than the exit surface 31.
  • the entry surface 30 of the optical separation element 22 also has an antireflection coating 33 to increase the transmittance at the pre-pulse wavelength Av.
  • the optical separation element 22 does not have to serve as a focusing lens for the pre-pulses 11 and the entry surface does not have to have an anti-reflection coating 33.
  • the separation device is not necessarily a single optical separation element 22, but can also comprise a plurality of optical elements.
  • a focus 34 of the interference radiation 21 ′ reflected back into the radiation generation chamber 2 is offset relative to the target material 4 . More precisely, a focal plane 35 of the interfering radiation 21' reflected back into the radiation generation chamber 2 is clearly in front of a target plane 36 in which the target material 4 is provided.
  • the pre-pulsed laser beam 9 and the main pulses 12 or the main pulsed laser beam 10 are focused onto the target plane 36 . Due to the offset between the focal plane 34 of the back-reflected interfering radiation 2T and the target plane 36, the back-reflected interfering radiation 2T in the target plane 36 is expanded to such an extent that the plasma generation is not affected. Deviating from this, the focus 34 of the back-reflected interfering radiation 2T cannot lie on the beam axis of the pre-pulse laser beam 9 or the pre-pulses 11, but rather be arranged laterally offset to the beam axis, i.e.
  • the beam axis of the back-reflected interfering radiation 2T can be at a (small) angle to the beam axis of the pre-pulse laser beam 9 must be aligned in order to prevent the back-reflected interfering radiation 2T from hitting the site of the irradiation of the target material 4 in the radiation-generating chamber 2 directly.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine EUV-Lichtquelle (1), umfassend eine Bereitstellungseinrichtung (3) zur Bereitstellung eines Targetmaterials (4), eine Vorpulslaserquelle (5) zur Emission mindestens eines Vorpulslaserstrahls (9) bei mindestens einer Vorpulswellenlänge (λV), eine Hauptpulslaserquelle (6) zur Emission eines Hauptpulslaserstrahls (10) bei einer von der mindestens einen Vorpulswellenlänge (λV) abweichenden Hauptpulswellenlänge (λH), eine Vorpulsstrahlführungseinrichtung (7) zur Zuführung des mindestens einen Vorpulslaserstrahls (9) von der Vorpulslaserquelle (5) in eine Strahlungserzeugungskammer (2) und zur fokussierten Bestrahlung des Targetmaterials (4) innerhalb der Strahlungserzeugungskammer (2) mit jeweils mindestens einem Vorpuls (11) des mindestens einen Vorpulslaserstrahls (9) und eine Hauptpulsstrahlführungseinrichtung (8) zur Zuführung des Hauptpulslaserstrahls (10) von der Hauptpulslaserquelle (6) in die Strahlungserzeugungskammer (2) und zur fokussierten Bestrahlung des Targetmaterials (4) innerhalb der Strahlungserzeugungskammer (2) mit jeweils einem Hauptpuls (12) des Hauptpulslaserstrahls (10). Das Targetmaterial (4) ist ausgebildet, in Folge der Bestrahlung EUV-Strahlung (19) zu emittieren. Die Vorpulsstrahlführungseinrichtung (7) weist mindestens eine Separationseinrichtung (22) auf, die ausgebildet ist, aus der Strahlungserzeugungskammer (2) in die Vorpulsstrahlführungseinrichtung (7) eintretende Störstrahlung (21) in mindestens einem Wellenlängenbereich, der die mindestens eine Vorpulswellenlänge (λV) nicht umfasst, fokussiert in die Strahlungserzeugungskammer (2) zurück oder fokussiert in mindestens eine Strahlfalle (24) zu reflektieren.

Description

EUV-Lichtquelle mit einer Separationseinrichtung
Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine EUV-Lichtquelle, umfassend: eine Bereitstellungseinrichtung zur Bereitstellung eines Targetmaterials, eine Vorpulslaserquelle zur Emission mindestens eines Vorpulslaserstrahls bei mindestens einer Vorpulswellenlänge, eine Hauptpulslaserquelle zur Emission eines Hauptpulslaserstrahls bei einer von der mindestens einen Vorpulswellenlänge abweichenden Hauptpulswellenlänge, eine Vorpulsstrahlführungseinrichtung zur Zuführung des mindestens einen Vorpulslaserstrahls von der Vorpulslaserquelle in eine Strahlungserzeugungskammer und zur fokussierten Bestrahlung des Targetmaterials innerhalb der Strahlungserzeugungskammer mit jeweils mindestens einem Vorpuls des mindestens einen Vorpulslaserstrahls, sowie eine Hauptpulsstrahlführungseinrichtung zur Zuführung des Hauptpulslaserstrahls von der Hauptpulslaserquelle in die Strahlungserzeugungskammer und zur fokussierten Bestrahlung des Targetmaterials innerhalb der Strahlungserzeugungskammer mit jeweils einem Hauptpuls des Hauptpulslaserstrahls, wobei das Targetmaterial ausgebildet ist, in Folge der Bestrahlung EUV-Strahlung zu emittieren. Eine EUV-Lichtquelle ist eine Strahlungsquelle, die zur Emission von EUV-Strahlung dient. EUV-Strahlung bezeichnet elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 5 nm und 30 nm. EUV-Strahlung findet insbesondere in der Halbleiterindustrie Anwendung. Verglichen mit derzeit verbreiteten Lithographieanlagen, die mit Wellenlängen im UV-Wellenlängenbereich betrieben werden, erlaubt der Einsatz von EUV-Strahlung für die mikrolithographische Fertigung die zuverlässige Herstellung von Komponenten mit wesentlich kleineren Strukturgrößen und führt damit zu einer entsprechenden Leistungssteigerung.
Die EUV-Lichtquelle eignet sich für die Erzeugung von EUV-Strahlung mittels eines LPP („Laser Produced Plasma“) Prozesses. Das Targetmaterial, bei dem es sich typischerweise um ein Metall, insbesondere um Zinn handelt, wird mittels der Bereitstellungseinrichtung bevorzugt in Tröpfchenform bereitgestellt. Ein jeweiliges Tröpfchen wird jeweils zunächst mit einem, zwei oder ggf. mehr als zwei Vorpulsen bestrahlt. Der Vorpuls beziehungsweise die Vorpulse dienen dazu, das Tröpfchen für die Bestrahlung mit dem Hauptpuls vorzubereiten, insbesondere das Tröpfchen aufzuheizen, zu expandieren, zu vaporisieren und/oder ein Plasma zu erzeugen. Die anschließende Bestrahlung eines jeweiligen Tröpfchens mit jeweils einem Hauptpuls dient dazu, das Targetmaterial in den Plasmazustand zu überführen, wodurch es zur Emission von EUV-Strahlung kommt.
Bei den Vorpulsen handelt es sich um Laserpulse des mindestens einen Vorpulslaserstrahls, bei den Hauptpulsen um Laserpulse des Hauptpulslaserstrahls. Die Wellenlänge des bzw. eines jeweiligen Vorpulslaserstrahls und damit der Vorpulse wird als Vorpulswellenlänge, die Wellenlänge des Hauptpulslaserstrahls und damit der Hauptpulse wird als Hauptpulswellenlänge bezeichnet. Bei der Hauptpulslaserquelle handelt es sich beispielsweise um einen CO2-Laser, bei der Vorpulslaserquelle beispielsweise um einen Festkörperlaser. Die Verwendung einer Vorpulslaserquelle in Form eines Festkörperlasers hat gegenüber der Verwendung einer Vorpulslaserquelle in Form eines weiteren C02-Lasers den Vorteil einer höheren Konversionseffizienz. Die Vorpulsstrahlführungseinrichtung und die Hauptpulsstrahlführungseinrichtung weisen in der Regel jeweils eine Vielzahl an optischen Elementen, beispielsweise Linsen und/oder Spiegeln auf.
Die Vorpulslaserquelle kann genau eine Laserquelle zur Erzeugung eines Vorpulslaserstrahls bei einer Vorpulslaserwellenlänge aufweisen. Die Vorpulslaserquelle kann aber auch zwei oder mehr Laserquellen zur Erzeugung von zwei oder mehr Vorpulslaserstrahlen aufweisen, welche dieselbe oder unterschiedliche Vorpulslaserwellenlängen aufweisen können, wie dies beispielsweise in der US 10,932,350 B2 beschrieben ist. Für den Fall, dass zwei unterschiedliche Vorpulslaserwellenlängen verwendet werden, weichen diese typischerweise nicht stark voneinander ab, um eine gemeinsame Führung der Vorpulslaserstrahlen über die optischen Elemente der Vorpulsstrahlführungseinrichtung zu ermöglichen. Für den Fall, dass die Vorpulslaserquelle zwei oder mehr Laserquellen zur Erzeugung von zwei oder mehr Vorpulslaserstrahlen aufweist, werden die Vorpulslaserstrahlen in der Regel in der Vorpulslaserquelle zusammengeführt und gemeinsam über die optischen Elemente der Vorpulsstrahlführungseinrichtung gelenkt. Die Vorpulslaserstrahlen können die optischen Elemente der Vorpulsstrahlführungseinrichtung kollinear durchlaufen, dies ist aber nicht zwingend erforderlich, vgl. hierzu die US 10,932,250 B2.
Bei der Bestrahlung des Targetmaterials in Form der Tröpfchen wird ein Anteil der Hauptpulse am Targetmaterial gestreut. Außerdem emittiert das Targetmaterial in Folge der Bestrahlung breitbandig elektromagnetische Strahlung. Ein Teil dieser gestreuten beziehungsweise emittierten Strahlung gelangt als elektromagnetische Störstrahlung in die Vorpulsstrahlführungseinrichtung, wo er zu unerwünschten Effekten, insbesondere zu einer Erwärmung von optischen Elementen der Vorpulsstrahlführungseinrichtung und damit einhergehenden thermischen Linseneffekten führt. Eine besondere Herausforderung ergibt sich weiter dadurch, dass aufgrund der Verwendung zweier separater Strahlführungseinrichtungen für die Vorpulse und die Hauptpulse typischerweise nur wenig Platz für bauliche Anpassungen der EUV-Lichtquelle zur Verfügung steht.
EUV-Strahlerzeugungsvorrichtungen mit zwei Strahlquellen zur Emission zweier Laserstrahlen (Vorpulslaserstrahl und Hauptpulslaserstrahl) mit unterschiedlichen Wellenlängen, die über jeweils eine Öffnung in eine Vakuumkammer eintreten, sind in der WO 2015/036024 A1 und der WO 2015/036025 A1 beschrieben. In der WO 2015/036024 A1 sind in einem Beispiel die Öffnungen in der Vakuumkammer mit jeweils einem Fenster gasdicht abgeschlossen, welches den jeweiligen Laserstrahl (Vorpuls- oder Hauptpulslaserstrahl) transmittiert. Das den Hauptpulslaserstrahl transmittierende Fenster weist dabei an seiner vakuumseitigen Oberfläche eine den Vorpulslaserstrahl reflektierende Beschichtung auf. Dies dient der Überlagerung des Vorpuls- und des Hauptpulslaserstrahls und der gemeinsamen Strahlführung innerhalb der Vakuumkammer auf das Targetmaterial. Auch eine Überlagerung in umgekehrter Weise wird beschrieben.
Aufgabe der Erfindung
Demgegenüber war es Aufgabe der Erfindung, eine EUV-Lichtquelle der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei der nachteilige Effekte von in den Vorpulsstrahlengang eintretender Störstrahlung, insbesondere auf eine platzsparende Art und Weise, vermieden werden.
Gegenstand der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine EUV-Lichtquelle der eingangs genannten Art, bei der die Vorpulsstrahlführungseinrichtung mindestens eine Separationseinrichtung aufweist, die ausgebildet ist, aus der Strahlungserzeugungskammer in die Vorpulsstrahlführungseinrichtung eintretende Störstrahlung in mindestens einem Wellenlängenbereich, der die mindestens eine Vorpulswellenlänge nicht umfasst, fokussiert in die Strahlungserzeugungskammer zurück oder fokussiert in mindestens eine Strahlfalle zu reflektieren.
Die Separationseinrichtung umfasst ein oder mehrere optische Elemente und bildet einen Teil der Vorpulsstrahlführungseinrichtung. Sie ist im Strahlengang des Vorpulslaserstrahls vor dem Eintritt in die Strahlungserzeugungskammer angeordnet. Die Separationseinrichtung, genauer gesagt mindestens ein Teil der Separationseinrichtung, zeigt ein wellenlängenabhängiges Verhalten, wodurch die Vorpulse und die Störstrahlung unterschiedlich beeinflusst werden. Diese Wellenlängenabhängigkeit kann beispielsweise die Folge von Interferenzeffekten sein. Die Separationseinrichtung kann dazu zum Beispiel ein Beugungsgitter oder einen dichroitischen Spiegel aufweisen. Bei einem dichroitischen Spiegel handelt es sich um ein optisches Element, welches einen Schichtstapel aus mindestens zwei dielektrischen Materialien mit unterschiedlichem Brechungsindex aufweist und daher Strahlung wellenlängenabhängig reflektiert oder transmittiert. Durch das wellenlängenabhängige Verhalten der Separationseinrichtung können die Vorpulse in dieStrahlungserzeugungskammer zugeführt und auf das Targetmaterial fokussiert werden, während die elektromagnetische Störstrahlung in mindestens einem Wellenlängenbereich, der die mindestens eine Vorpulswellenlänge nicht umfasst, fokussiert in die Strahlungserzeugungskammer zurück oder fokussiert in mindestens eine Strahlfalle reflektiert wird. Im Ergebnis wird die weitere
Vorpulsstrahlführungseinrichtung, also der Teil der Vorpulsstrahlführungseinrichtung der im Strahlengang der Vorpulse vor der Separationseinrichtung liegt von der elektromagnetischen Störstrahlung nicht weiter beeinträchtigt.
Wird die Störstrahlung in die Strahlungserzeugungskammer zurückreflektiert, so hat dies den Vorteil besonders platzsparend zu sein, da kein zusätzlicher Bauraum für eine Strahlfalle notwendig ist. Dies ist im vorliegenden Fall zweier separater Strahlführungseinrichtungen besonders vorteilhaft, da die Platzverhältnisse stark eingeschränkt sind. Das Fokussieren der zurück in die
Strahlungserzeugungskammer reflektierten Störstrahlung hat zur Folge, dass diese eine Öffnung in der Strahlungserzeugungskammer ungehindert passieren und wieder in die Strahlungserzeugungskammer eintreten kann. Die hinter dem Fokus divergente Strahlung wird dann innerhalb der Strahlungserzeugungskammer absorbiert.
Im Fall der Reflexion in die mindestens eine Strahlfalle, wird die elektromagnetische Störstrahlung in der Strahlfalle absorbiert. Aufgrund der Fokussierung in die Strahlfalle kann auch in diesem Fall Bauraum eingespart werden. Zur Absorption hoher Leistungen weist die Strahlfalle typischerweise eine geeignete Einrichtung zur Kühlung auf.
Anstelle einer Separationseinrichtung können auch mehrere Separationseinrichtungen eingesetzt werden, beispielsweise um die Störstrahlung in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen fokussiert in die Strahlungs erzeugungskammer zurück oder fokussiert in mindestens eine Strahlfalle reflektieren. Die einzelnen Separationseinrichtungen können dabei auch unterschiedlich aufgebaut sein.
In einer Ausführungsform ist die Separationseinrichtung ausgebildet, Störstrahlung in Form eines an dem Targetmaterial rückgestreuten Anteils der Hauptpulse fokussiert in die Strahlungserzeugungskammer zurück oder fokussiert in die mindestens eine Strahlfalle zu reflektieren. Da der Hauptpulslaserstrahl zur Überführung des Targetmaterials in den Plasmazustand eine hohe Leistung von typischerweise mehr als ca. 30-40 kW aufweist, ist es besonders wichtig, den Einfluss des rückgestreuten Anteils der Hauptpulse auf die Vorpulsstrahlführungseinrichtung zu reduzieren. Die Wellenlängenabhängigkeit der Separationseinrichtung ist dazu gezielt auf die Hauptpulswellenlänge angepasst.
In einerweiteren Ausführungsform ist die Separationseinrichtung ausgebildet, Störstrahlung in Form von in Folge der Bestrahlung des Targetmaterials emittierter Strahlung in mindestens einem Wellenlängenbereich, der die mindestens eine Vorpulswellenlänge nicht umfasst, fokussiert in die Strahlungserzeugungskammer zurück oder fokussiert in die mindestens eine Strahlfalle zu reflektieren. Die Bestrahlung des Targetmaterials führt zu einer typischerweise breitbandigen Emission von Strahlung, die auch Anteile im UVA/IS-Bereich, entsprechend Wellenlängen von 100 nm bis 780 nm, umfasst und sich beim Eintritt in die Vorpulsstrahlführungseinrichtung nachteilig auswirkt.
In einer Ausführungsform ist die Separationseinrichtung ausgebildet, die Vorpulse zu reflektieren. In diesem Fall kann die Separationseinrichtung z.B. als (planer) Umlenkspiegel für die Vorpulse dienen.
In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform umfasst die die Separationseinrichtung einen dichroitischen Spiegel und einen gekrümmten Ablenkspiegel, wobei der dichroitische Spiegel als Umlenkspiegel zur Reflexion der Vorpulse dient und ausgebildet ist, die Störstrahlung in mindestens einem Wellenlängenbereich, der die mindestens eine Vorpulswellenlänge nicht umfasst, zu transmittieren und wobei der gekrümmte Ablenkspiegel ausgebildet ist, die vom dichroitischen Spiegel transmittierte Störstrahlung, bevorzugt durch den dichroitischen Spiegel hindurch, fokussiert in die Strahlungserzeugungskammer zurück oder fokussiert in die mindestens eine Strahlfalle zu reflektieren. Die Krümmung des Ablenkspiegels dient dabei der Fokussierung der Störstrahlung. Die Orientierung des gekrümmten Ablenkspiegels ist so gewählt, dass die Störstrahlung in die gewünschte Richtung reflektiert wird.
Zur Vermeidung nachteiliger Auswirkungen der Störstrahlung auf die Vorpulsstrahlführungseinrichtung muss diese nicht notwendigerweise fokussiert in die Strahlungserzeugungskammer zurück oder fokussiert in die mindestens eine Strahlfalle reflektiert werden. Alternativ kann auch ein dichroitischer Spiegel als Umlenkspiegel zur Reflexion der Vorpulse dienen und ausgebildet sein, die Störstrahlung in mindestens einem Wellenlängenbereich, der die mindestens eine Vorpulswellenlänge nicht umfasst, zu transmittieren. In diesem Fall ist eine Strahlfalle so angeordnet, dass die vom dichroitischen Spiegel transmittierte Störstrahlung in der Strahlfalle absorbiert wird. Ein Nachteil dieser Lösung ist, dass dafür typischerweise nicht ausreichend Platz zur Verfügung steht.
In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform weist die Separationseinrichtung einen die Störstrahlung transmittierenden Grundkörper auf, wobei der dichroitische Spiegel als Beschichtung auf einer Vorderseite des Grundkörpers und der Ablenkspiegel als Beschichtung auf einer Rückseite des Grundkörpers ausgebildet sind. In diesem Fall handelt es sich bei dem dichroitischen Spiegel und dem Ablenkspiegel nicht um zwei getrennte optische Elemente, vielmehr bilden diese ein gemeinsames Separationselement. Ein Vorteil dieser Ausführungsform liegt im besonders geringen Platzbedarf. Das optische Separationselement basiert auf einem dielektrischen, die Störstrahlung transmittierenden Grundkörper, der beispielsweise aus Zinkselenid (ZnSe), Diamant oder SiC besteht. Die Beschichtung auf der Vorderseite des Grundkörpers sollte einen möglichst hohen Reflexionsgrad bei der mindestens einen Vorpulswellenlänge und einen möglichst hohen Transmissionsgrad in dem mindestens einem Wellenlängenbereich, der die mindestens eine Vorpulswellenlänge nicht umfasst, insbesondere bei der Hauptpulswellenlänge, aufweisen. Die Beschichtung auf der Rückseite des Grundkörpers sollte für die von dem dichroitischen Spiegel transmittierte Störstrahlung, insbesondere bei der Hauptpulswellenlänge, einen möglichst hohen Reflexionsgrad aufweisen. Die Beschichtungen auf der Vorderseite und der Rückseite umfassen dazu beispielsweise eine Vielzahl von dielektrischen dünnen Schichten mindestens zweier Materialien mit unterschiedlichem Brechungsindex, die mittels eines geeigneten Abscheidungsverfahrens auf den Grundkörper des optischen Separationselements aufgebracht sind. Die Beschichtung auf der Rückseite des Grundkörpers kann an Stelle einer dielektrischen Beschichtung auch eine hochreflektierende metallische Schicht bzw. Beschichtung aufweisen.
In einerweiteren Ausführungsform ist die Separationseinrichtung ausgebildet, die Vorpulse zu transmittieren. In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform umfasst die Separationseinrichtung einen die Vorpulse transmittierenden Grundkörper, der eine Eintrittsfläche, durch welche die Vorpulse in den Grundkörper eintreten, und eine gekrümmte Austrittsfläche, durch welche die Vorpulse aus dem Grundkörper austreten, aufweist, wobei die gekrümmte Austrittsfläche eine Beschichtung aufweist, die ausgebildet ist, die Vorpulse zu transmittieren und die Störstrahlung in mindestens einem Wellenlängenbereich, der die mindestens eine Vorpulswellenlänge nicht umfasst, fokussiert in die Strahlungserzeugungskammer zurück oder fokussiert in die mindestens eine Strahlfalle zu reflektieren. Auch in diesem Fall bildet die Separationseinrichtung ein einzelnes optisches Separationselement. Das optische Separationselement basiert in diesem Fall auf einem dielektrischen Grundkörper, der beispielsweise aus Quarzglas oder Saphir besteht. Die gekrümmte Austrittsfläche weist zur Fokussierung der Störstrahlung typischerweise eine konkave Form auf. Der Reflexionsgrad der Beschichtung der Austrittsfläche sollte in dem mindestens einen Wellenlängenbereich, der die mindestens eine Vorpulswellenlänge nicht umfasst, insbesondere bei der Flauptpulswellenlänge, so hoch wie möglich liegen, während bei der mindestens einen Vorpulswellenlänge der Transmissionsgrad möglichst groß sein sollte. Die Beschichtung der gekrümmten Austrittsfläche kann bevorzugt auch als Bandpassfilter ausgebildet sein, welche die Vorpulse möglichst gut transmittiert und alle anderen Wellenlängen möglichst gut reflektiert. Die Beschichtung der gekrümmten Austrittsfläche kann eine Vielzahl von dielektrischen dünnen Schichten umfassen, die mittels eines geeigneten Aufdampfverfahrens, beispielsweise mittels eines Verfahrens nach dem Prinzip der physikalischen Gasphasenabscheidung, auf dem Grundkörper aufgebracht sind.
In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform sind die Eintrittsfläche und die Austrittsfläche derart gekrümmt, dass das optische Separationselement als fokussierende Linse für die Vorpulse dient. Eine konkave Form der Austrittsfläche der optischen Separationseinrichtung führt für sich betrachtet zu einer Zerstreuung der austretenden Vorpulse. Ist allerdings die Eintrittsfläche konvex und stärker gekrümmt als die Austrittsfläche, ist also der Krümmungsradius der Eintrittsfläche kleiner als der Krümmungsradius der Austrittsfläche, so wirkt das optische Separationselement insgesamt als fokussierende Linse für die Vorpulse. Es sind auch andere Konfigurationen der Krümmung der Eintrittsfläche bzw. der Austrittsfläche möglich, die dazu führen, dass das optische Separationselement als fokussierende Linse für die Vorpulse dient.
In einerweiteren Ausführungsform weist die Eintrittsfläche eine Antireflexbeschichtung zur Erhöhung der Transmission der Vorpulse auf. Damit werden Rückreflexe der Vorpulse beim Eintritt in das optische Separationselement und damit einhergehende Probleme vermieden und die Effizienz der EUV-Lichtquelle erhöht. Der Transmissionsgrad bei der mindestens einen Vorpulswellenlänge sollte dafür grundsätzlich so hoch wie möglich liegen. Die Antireflexbeschichtung kann auch in diesem Fall beispielsweise in Form eines Schichtstapels aus dielektrischen dünnen Schichten ausgebildet sein
In einerweiteren Ausführungsform ist die Separationseinrichtung ausgebildet, die Störstrahlung in mindestens einem Wellenlängenbereich, der die mindestens eine Vorpulswellenlänge nicht umfasst, fokussiert in die Strahlungserzeugungskammer zurück zu reflektieren, wobei ein Fokus der rückreflektierten Störstrahlung gegenüber dem Targetmaterial versetzt ist und insbesondere eine Fokusebene der rückreflektierten Störstrahlung vor einer Targetebene liegt. Dies hat den Vorteil, dass in der Folge die Plasmaerzeugung durch die rückreflektierte Störstrahlung nicht oder nur geringfügig beeinflusst wird.
Bei der Fokusebene der rückreflektierten Störstrahlung, in welcher der Fokus der rückreflektierten Störstrahlung liegt, und der Targetebene, in welcher das Targetmaterial fokussiert bestrahlt wird, handelt es sich um Ebenen senkrecht zur Strahlachse des Vorpulslaserstrahls. Je weiter die Fokusebene der zurück in die Strahlungserzeugungskammer reflektierten Störstrahlung vor der Targetebene liegt, desto stärker ist die rückreflektierte Störstrahlung in der Targetebene aufgeweitet und desto geringer ist der Einfluss auf die Plasmaerzeugung. Alternativ oder zusätzlich kann der Fokus der rückreflektierten Störstrahlung nicht auf der Strahlachse des Vorpulslaserstrahls liegen, sondern einen leichten Winkelversatz aufweisen. In der Folge trifft die rückreflektierte elektromagnetische Störstrahlung nach ihrem Fokus nicht direkt auf das Targetmaterial.
Der Fokus der zurück in die Strahlungserzeugungskammer reflektierten Störstrahlung ist nicht notwendigerweise ein idealer Fokus. Vielmehr kann es vorteilhaft sein, die entsprechende Leistungsdichteverteilung räumlich zu verschmieren. In diesem Fall schneiden sich die Strahlen der zurück in die Vakuumkammer reflektierten Störstrahlung nicht in einem Punkt. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechende Gestaltung der gekrümmten Austrittsfläche oder des gekrümmten Ablenkspiegels erreicht werden.
In einerweiteren Ausführungsform liegt die mindestens eine Vorpulswellenlänge bei weniger als 1,5 pm und die Hauptpulswellenlänge bei mehr als 10 pm. Verglichen mit konventionellen Vorpulswellenlängen von um die 10 pm, führt der Einsatz von entsprechend kurzen Vorpulswellenlängen zu einer höheren Konversionseffizienz. Dies liegt unter anderem daran, dass damit kurze Pulsdauern und eine scharfe Fokussierung der Vorpulse auf das Targetmaterial erreicht werden, sowie dass die Vorpulse ein anderes Absorptionverhalten aufweisen als die Hauptpulse. Beispielsweise kann die Vorpulswellenlänge bei 1030 nm liegen, wenn ein Yb:YAG- Laser als Vorpulslaserquelle dient.
Bei einerweiteren Ausführungsform weist die EUV-Lichtquelle eine Vakuumkammer auf, in welcher die Strahlungserzeugungskammer angeordnet ist, wobei die Vakuumkammer eine erste Öffnung mit einem ersten Fenster zum Durchtritt des mindestens einen Vorpulslaserstrahls und eine zweite Öffnung mit einem zweiten Fenster zum Durchtritt des Hauptpulslaserstrahls aufweist. Die Abdichtung des Vakuums, das in der Strahlungserzeugungskammer herrscht, gegen die Umgebung erfolgt typischerweise nicht an einer oder an mehreren Öffnungen in der Strahlungserzeugungskammer selbst, sondern an einer Vakuumkammer, in der die Strahlungserzeugungskammer angeordnet ist. Hierdurch kann ein ausreichender Abstand zwischen den Fenstern und dem Targetmaterial hergestellt werden, so dass eine Verschmutzung der Fenster durch das Targetmaterial vermieden oder zumindest stark reduziert werden kann. Aufgrund der unterschiedlichen Vorpulswellenlänge(n) und der Hauptpulswellenlänge werden für die Vakuum- Abdichtung typischerweise zwei Fenster benötigt, die aus einem unterschiedlichen Material bestehen, das für die Vorpulswellenlänge(n) bzw. für die Hauptpulswellenlänge transmittierend ist. Mit Hilfe der weiter oben beschriebenen Separationseinrichtung können auch optische Elemente, die sich in dem Abschnitt des Strahlengangs der Vorpulsstrahlführungseinrichtung, der sich innerhalb der Vakuumkammer (d.h. im Vakuum) befindet, vor Störstrahlung geschützt werden. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer EUV-Lichtquelle mit einer
Vorpulsstrahlführungseinrichtung, die eine Separationseinrichtung aufweist, um aus einer Strahlungserzeugungskammer in die Vorpulsstrahlführungseinrichtung eintretende Störstrahlung fokussiert in die Strahlungserzeugungskammer zurück zu reflektieren,
Fig. 2 eine vereinfachte schematische Detailansicht der in Fig. 1 gezeigten
EUV-Lichtquelle, bei der die Separationseinrichtung ausgebildet ist, einen Vorpulslaserstrahl zu reflektieren und
Fig. 3 eine schematische Detailansicht einer EUV-Lichtquelle mit einer
Separationseinrichtung, die ausgebildet ist, einen Vorpulslaserstrahl zu transmittieren.
In Fig. 1 ist eine EUV-Lichtquelle 1 dargestellt, die eine
Strahlungserzeugungskammer 2, eine Bereitstellungseinrichtung 3 zur Bereitstellung eines Targetmaterials 4, eine Vorpulslaserquelle 5, eine Flauptpulslaserquelle 6, eine Vorpulsstrahlführungseinrichtung 7 und eine Flauptpulsstrahlführungseinrichtung 8 aufweist. Bei dem Targetmaterial 4 handelt es sich um Zinn, das in Form von Tröpfchen 4 von der Bereitstellungseinrichtung 3 innerhalb der Strahlungserzeugungskammer 2 bereitgestellt wird. Die Tröpfchen 4, die aus der Bereitstellungseinrichtung 3 austreten, bewegen sich innerhalb der Strahlungserzeugungskammer 2 entlang einer vorgegebenen Bewegungsbahn, die näherungsweise geradlinig verläuft. Grundsätzlich kann es sich bei dem Targetmaterial 4 aber auch um ein anderes Material, beispielsweise ein anderes Metall handeln. Auch muss die Bereitstellung mittels der Bereitstellungseinrichtung 3 nicht in Tröpfchenform erfolgen.
Die Vorpulslaserquelle 5 emittiert einen nachfolgend als Vorpulslaserstrahl 9 bezeichneten gepulsten Laserstrahl, während die Hauptpulslaserquelle 6 einen nachfolgend als Hauptpulslaserstrahl 10 bezeichneten gepulsten Laserstrahl emittiert. Die Laserpulse des Vorpulslaserstrahls 9 werden als Vorpulse 11, die Laserpulse des Hauptpulslaserstrahls 10 als Hauptpulse 12 bezeichnet. Bei der dargestellten Hauptpulslaserquelle 6 handelt es sich um einen CO2-Laser. Die als Hautpulswellenlänge AH bezeichnete Wellenlänge des Hauptpulslaserstrahls 10 liegt bei ca. 10,6 pm. Es kann sich bei der Hauptpulslaserquelle 6 aber auch um einen anderen Laser handeln. Bei der dargestellten Vorpulslaserquelle 5 handelt es sich um einen Yb:YAG-Laser. Die als Vorpulswellenlänge Av bezeichnete Wellenlänge des Vorpulslaserstrahls 9 liegt bei 1030 nm. Es kann sich bei der Vorpulslaserquelle 5 aber auch um einen anderen Laser, beispielsweise einen anderen Festkörperlaser, um einen Faserlaser, etc. handeln.
Die Vorpulslaserquelle 5 kann auch zwei oder ggf. mehr als zwei Laserquellen aufweisen, die jeweils zur Erzeugung eines Vorpulslaserstrahls 9 ausgebildet sind. Die Vorpulslaserstrahlen werden in diesem Fall in der Vorpulslaserquelle 5 zusammengeführt. Die von der Vorpulslaserquelle 5 erzeugten Vorpulslaserstrahlen 9 können dieselbe Vorpulswellenlänge Av aufweisen, es ist aber auch möglich, dass die Vorpulslaserstrahlen unterschiedliche Vorpulswellenlängen Av aufweisen, die sich in der Regel aber nur geringfügig unterscheiden, damit diese mit Hilfe der gemeinsamen Vorpulsstrahlführungseinrichtung 7 geführt werden können.
Mittels der Vorpulsstrahlführungseinrichtung 7 wird der Vorpulslaserstrahl 9 von der Vorpulslaserquelle 5 der Strahlungserzeugungskammer 2 zugeführt. Der Vorpulslaserstrahl 9 durchläuft hierbei eine erste Öffnung 13 in einer Vakuumkammer 14, in der die Strahlungserzeugungskammer 2 angeordnet ist. Zudem wird der Vorpulslaserstrahl 9 mittels der Vorpulsstrahlführungseinrichtung 7 auf die Zinntröpfchen 4 fokussiert. Zu diesen Zwecken umfasst die dargestellte Vorpulsstrahlführungseinrichtung 7 mehrere optische Elemente in Form von Linsen und Spiegeln. Die Vorpulsstrahlführungseinrichtung 7 kann zu diesen Zwecken aber auch andere transmissive und/oder reflektive optische Elemente aufweisen. Mittels der Hauptpulsstrahlführungseinrichtung 8 wird der Hauptpulslaserstrahl 10 von der Hauptpulslaserquelle 6 der Strahlführungskammer 2 zugeführt. Der Hauptpulslaserstrahl 10 durchläuft hierbei eine zweite Öffnung 15 in der Vakuumkammer 14. Zudem wird der Hauptpulslaserstrahl 10 mittels der Hauptpulsstrahlführungseinrichtung 8 auf das Targetmaterial 4, genauer gesagt auf eines der Zinntröpfchen, fokussiert. Zu diesen Zwecken umfasst die dargestellte Hauptpulsstrahlführungseinrichtung 8 mehrere optische Elemente in Form von Spiegeln. Abweichend davon kann die Hauptpulsstrahlführungseinrichtung 8 auch andere reflektive und/oder transmissive optische Elemente aufweisen.
Insbesondere innerhalb der Vakuumkammer 14 können die Vorpulsstrahlführungseinrichtung 7 und die Hauptpulsstrahlführungseinrichtung 8 auch zumindest abschnittsweise zusammenfallen. Der Vorpulslaserstrahl 9 und der Hauptpulslaserstrahl 10 werden dann in einem jeweiligen Abschnitt über dieselben optischen Elemente geführt und bilden eine gemeinsame Strahlführungseinrichtung. Der Vorpulslaserstrahl 9 und der Hauptpulslaserstrahl 10 werden im gezeigten Beispiel über getrennte Öffnungen 16, 16‘ in die Strahlungserzeugungskammer 2 geführt. Es versteht sich aber, dass der Vorpulslaserstrahl 9 und der Hauptpulslaserstrahl 10 alternativ über eine gemeinsame Öffnung in die Strahlungserzeugungskammer 2 geführt werden können.
Da der Druck innerhalb der Vakuumkammer 14 typischerweise deutlich niedriger liegt als außerhalb der Vakuumkammer 14, sind die Öffnungen 13,15 gasdicht abgeschlossen, im dargestellten Beispiel mittels jeweils eines Fensters 17, 18. Das erste Fenster 17 besteht aus Quarzglas und weist eine hohe Transmission bei der Vorpulswellenlänge ln auf. Bei dem zweiten Fenster 18 handelt es sich um ein Diamantfenster, das eine hohe Transmission bei der Hauptpulswellenlänge AH aufweist. Die zwei Fenster 17,18 können aber auch aus anderen Materialien bestehen. Die Öffnungen 16, 16' über welche der Vorpulslaserstrahl 9 bzw. der Hauptpulslaserstrahl 10 in die Strahlungserzeugungskammer 2 eintreten, weisen keine Fenster auf.
Die Zinntröpfchen werden jeweils zunächst mit zwei Vorpulsen 11 und anschließend mit jeweils einem Hauptpuls 12 fokussiert bestrahlt. Eine jeweilige Fokusposition der Vorpulse 11 bzw. des Hauptpulses 12 bei der fokussierten Bestrahlung stimmt nicht zwingend mit der Position des Zinntröpfchens überein. Die jeweilige Fokusposition der Vorpulse 11 bzw. des Hauptpulses 12 kann vielmehr im Strahlweg vor oder hinter dem Zinntröpfchen liegen. Im Vergleich zur Bestrahlung lediglich mit einem Hauptpuls 12 wird damit eine höhere Konversionseffizienz erreicht. In Folge der Bestrahlung werden die Zinntröpfchen in den Plasmazustand überführt und es kommt zur Emission von EUV-Strahlung 19, die mittels eines Kollektorspiegels 20 gesammelt wird, der in der Strahlungserzeugungskammer 2 angeordnet ist. Die Strahlungserzeugungskammer 2 dient als Halterung bzw. als Tragrahmen für den Kollektorspiegel 20. Der Kollektorspiegel 20 weist eine Öffnung auf, durch welche die Vorpulse 11 sowie der Hauptpuls 12 hindurchtreten. Die Bereitstellungseinrichtung 3 ist an der Strahlungserzeugungskammer 2 angebracht und dient zur Bereitstellung des Targetmaterials 4 innerhalb der Strahlungserzeugungskammer 2.
Bei der Bestrahlung wird ein Anteil 21 der Hauptpulse 12 an den Zinntröpfchen rückgestreut und gelangt als Störstrahlung 21 in die Vorpulsstrahlführungseinrichtung 7. Die Zinntröpfchen können dabei im Wesentlichen als Punktlichtquelle angenommen werden. Die Vorpulsstrahlführungseinrichtung 7 weist eine Separationseinrichtung 22 auf, um die Störstrahlung 21 in Form des rückgestreuten Anteils der Hauptpulse 12 fokussiert in die Strahlungserzeugungskammer 2 zurück zu reflektieren. Die in die Strahlungserzeugungskammer 2 rückreflektierte Störstrahlung 2T wird innerhalb der Strahlungserzeugungskammer 2 absorbiert.
Dies dient der Vermeidung nachteiliger Effekte, insbesondere thermischer Effekte, beispielsweise thermischer Linseneffekte, welche die Störstrahlung 21 in der Vorpulsstrahlführungseinrichtung 7 hervorrufen kann. Für die Vorpulse 11 fungiert die in Fig. 1 gezeigte Separationseinrichtung 22 dabei als Umlenkspiegel. Zwischen der Separationseinrichtung 22 und der Strahlungserzeugungskammer 2 befindet sich außerdem ein zusätzlicher Um lenkspiegel 23. Abweichend davon können sich zwischen der Separationseinrichtung 22 und der Strahlungserzeugungskammer 2 auch ein oder mehrere andere optische Elemente oder kein zusätzliches optisches Element befinden.
Alternativ kann die Separationseinrichtung 2, wie ebenfalls in Fig. 1 gezeigt, ausgebildet sein, die Störstrahlung 21 fokussiert in eine Strahlfalle 24 zu reflektieren oder, anders als in Fig. 1 gezeigt, fokussiert in mehr als eine Strahlfalle 24 zu reflektieren. Die Störstrahlung 21 ist nicht auf den rückgestreuten Anteil 21 der Hauptpulse 12 beschränkt. Beispielsweise kommt es in Folge der Bestrahlung des Targetmaterials 4 zur Emission von Strahlung 25 die typischerweise sehr breitbandig ist und ebenfalls als Störstrahlung 21 in die Vorpulsstrahlführungseinrichtung 7 gelangt. Auch in diesem Fall kann man das Targetmaterial 4 im Wesentlichen als Punktlichtquelle beschreiben. Mittels der Separationseinrichtung 22 kann die Störstrahlung 21 auch in mehr als einem Wellenlängenbereich, der die mindestens eine Vorpulswellenlänge ln nicht umfasst, fokussiert in die Vakuumkammer 2 zurück oder fokussiert in mindestens eine Strahlfalle 24 reflektiert werden.
Im gezeigten Beispiel dient der zusätzliche Umlenkspiegel 23 dazu, die vom Targetmaterial 4 in Folge der Bestrahlung emittierte Strahlung 25, die als Störstrahlung 21 in die Vorpulsstrahlführungseinrichtung 7 eintritt, vor allem im UVA/IS-Bereich zu absorbieren. Der zusätzliche Umlenkspiegel 23 wird zu diesem Zweck geeignet gekühlt. Alternativ kann der zusätzliche Um lenkspiegel 23 die Störstrahlung 21 transmittieren, so dass diese von einer geeignet angeordneten Strahlfalle absorbiert werden kann.
Zusätzlich zu der Separationseinrichtung 22 können auch weitere Separationseinrichtungen 22 in der Vorpulsstrahlführungseinrichtung 7 angeordnet werden, beispielsweise um die Störstrahlung 21 in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen fokussiert in die Strahlungserzeugungskammer 2 zurück oder fokussiert in mindestens eine Strahlfalle 24 zu reflektieren.
Alternativ kann auch der zusätzliche Umlenkspiegel 23 die Störstrahlung 21 möglichst vollständig absorbieren, während die Vorpulse 11 möglichst vollständig reflektiert werden. Zu diesem Zweck kann der zusätzliche Umlenkspiegel 23 eine Beschichtung aufweisen, die als Bandpassfilter wirkt und die nur für die Vorpulswellenlänge ln hochreflektiv ist, während die Beschichtung alle anderen Wellenlängen transmittiert oder absorbiert. Für den Fall, dass das Substratmaterial des zusätzlichen Um lenkspiegels 23 für die von der Vorpulswellenlänge ln abweichenden Wellenlängen absorbierend ist, wird die Störstrahlung 21 - bei entsprechender Kühlung des zusätzlichen Umlenkspiegels 23 - absorbiert. Die Rückseite des zusätzlichen Umlenkspiegels 23 kann auch eine Absorptionsschicht aufweisen, die bei entsprechender Kühlung des zusätzlichen Umlenkspiegels 23 ebenfalls als „Strahlsumpf“ genutzt werden kann. Ein Nachteil dieser Lösung ist eine durch die Absorption bedingte thermische Deformation des zusätzlichen Umlenkspiegels 23 und eine damit einhergehende Beeinträchtigung der Qualität der Vorpulsstrahlführungseinrichtung 7.
In Fig. 2 ist die in Fig. 1 gezeigte EUV-Lichtquelle 1 in einer Detailansicht dargestellt. Zur Vereinfachung ist dabei unter anderem der zusätzliche Umlenkspiegel 23 zwischen der Separationseinrichtung 22 und der ersten Öffnung 13 in der Strahlungserzeugungskammer 2 nicht gezeigt.
Im dargestellten Beispiel handelt es sich bei der Separationseinrichtung um ein einzelnes optisches Separationselement 22. Das optische Separationselement 22 weist einen dielektrischen Grundkörper 25 auf, der im gezeigten Beispiel aus Quarzglas besteht. Eine Beschichtung 26 in Form eines Schichtstapels aus dielektrischen Schichten auf einer Vorderseite 27 des optischen Separationselements 22 dient als dichroitischer Spiegel 26. Eine Beschichtung 28 in Form einer Metallschicht auf einer Rückseite 29 des optischen Separationselements 28 dient als gekrümmter Ablenkspiegel 28. Die Beschichtungen 26,28 müssen nicht als Schichtstapel aus dielektrischen Schichten beziehungsweise als dünne Metallschicht realisiert sein.
Der dichroitische Spiegel 26 dient als Umlenkspiegel zur Reflexion der Vorpulse 11. Weiter wird vom dichroitischen Spiegel 26 die aus der Strahlungserzeugungskammer 2 in die Vorpulsstrahlführungseinrichtung 7 eintretende Störstrahlung 21 in mindestens einem Wellenlängenbereich, der die Vorpulswellenlänge ln nicht umfasst, transmittiert. Die transmittierte Störstrahlung 21 trifft auf den gekrümmten Ablenkspiegel 28 und wird von diesem durch den dichroitischen Spiegel 26 hindurch fokussiert in die Strahlungserzeugungskammer 2 zurück reflektiert.
Anders als in Fig. 2 dargestellt muss die vom gekrümmten Ablenkspiegel 28 reflektierte Störstrahlung 21' nicht erneut durch den dichroitischen Spiegel 26 hindurchtreten. Auch kann die transmittierte Störstrahlung 21 vom gekrümmten Ablenkspiegel 28 auf mindestens eine Strahlfalle 24 reflektiert werden. Weiter muss es sich bei der Separationseinrichtung 22 nicht um einzelnes optisches Separationselement 22 handeln. Vielmehr kann die Separationseinrichtung 22 auch aus mehreren optischen Elementen bestehen, auf die sich ihre Funktion verteilt. Beispielsweise kann es sich bei dem dichroitischen Spiegel 26 und dem gekrümmten Ablenkspiegel 28 um separate optische Elemente handeln.
In Fig. 3 ist eine EUV-Lichtquelle 1 in einer Detailansicht dargestellt, die im Wesentlichen der in bereits in Fig. 1 gezeigten EUV-Lichtquelle 1 entspricht. Abweichend von der in Fig. 1 gezeigten EUV-Lichtquelle 1, weist die hier dargestellte EUV-Lichtquelle 1 eine Vorpulsstrahlführungseinrichtung 7 mit einer Separationseinrichtung 22 auf, die ausgebildet ist, die Vorpulse 11 zu transmittieren.
Im dargestellten Beispiel handelt es sich bei der Separationseinrichtung um ein einzelnes optisches Separationselement 22. Das optische Separationselement 22 weist einen dielektrischen Grundkörper 25 auf, der im gezeigten Beispiel aus Quarzglas besteht. Die Vorpulse 11 treten durch eine Eintrittsfläche 30 in das optische Separationselement 22 ein und durch eine gekrümmte Austrittsfläche 31 wieder aus. Die gekrümmte Austrittsfläche 31 weist eine Beschichtung 32 auf, die im gezeigten Beispiel, aber nicht notwendigerweise, ein Schichtstapel aus dielektrischen Schichten zweier Materialien mit unterschiedlichem Brechungsindex ist. Die Beschichtung 32 der gekrümmten Austrittsfläche 31 ist ausgebildet, die Vorpulse 11 zu transmittieren und die Störstrahlung 21 in mindestens einem Wellenlängenbereich, der die Vorpulswellenlänge ln nicht umfasst, fokussiert in die Strahlungserzeugungskammer 2 zurück reflektieren. Insbesondere kann die Beschichtung 32 der gekrümmten Austrittsfläche 31 so ausgebildet sein, dass zusätzlich zur Flauptpulswellenlänge AH auch andere Wellenlängenbereiche, beispielsweise im UVA/IS-Bereich, welche die Vorpulswellenlänge Av nicht umfassen, reflektiert werden.
Die Krümmung der Eintrittsfläche 30 des in Fig. 3 dargestellten optischen Separationselements 22 ist so auf die Krümmung der Austrittsfläche 32 des optischen Separationselements 22 abgestimmt, dass das optische Separationselement 22 als fokussierende Linse für die Vorpulse 11 dient. Dazu ist im gezeigten Beispiel die Eintrittsfläche 30 konvex geformt und stärker gekrümmt als die Austrittsfläche 31. Die Eintrittsfläche 30 des optischen Separationselements 22 weist außerdem eine Antireflexbeschichtung 33 zur Erhöhung des Transmissionsgrads bei der Vorpulswellenlänge Av auf. Abweichend von der Darstellung in Fig. 3 muss das optische Separationselement 22 nicht als fokussierende Linse für die Vorpulse 11 dienen und die Eintrittsfläche muss keine Antireflexbeschichtung 33 aufweisen. Die Separationseinrichtung ist nicht notwendigerweise ein einzelnes optisches Separationselement 22, sondern kann auch mehrere optische Elemente umfassen.
In Fig. 1-3 ist ein Fokus 34 der in die Strahlungserzeugungskammer 2 zurückreflektierten Störstrahlung 21' gegenüber dem Targetmaterial 4 versetzt. Genauer liegt eine Fokusebene 35 der in die Strahlungserzeugungskammer 2 zurückreflektierten Störstrahlung 21 ‘ deutlich vor einer Targetebene 36, in der das Targetmaterial 4 bereitgestellt wird. Sowohl die Vorpulse 11 bzw. der
Vorpulslaserstrahl 9 als auch die Hauptpulse 12 bzw. der Hauptpulslaserstrahl 10 werden auf die Targetebene 36 fokussiert. Durch den Versatz zwischen der Fokusebene 34 der rückreflektierten Störstrahlung 2T und der Targetebene 36 ist die rückreflektierte Störstrahlung 2T in der Targetebene 36 so stark aufgeweitet, dass die Plasmaerzeugung nicht beeinflusst wird. Abweichend davon kann der Fokus 34 der rückreflektierten Störstrahlung 2T nicht auf der Strahlachse des Vorpulslaserstrahls 9 bzw. der Vorpulse 11 liegen, sondern seitlich versetzt zur Strahlachse angeordnet sein, d.h. die Strahlachse der rückreflektierten Störstrahlung 2T kann unter einem (kleinen) Winkel zur Strahlachse des Vorpulslaserstrahls 9 ausgerichtet sein, um zu vermeiden, dass die rückreflektierte Störstrahlung 2T direkt auf den Ort der Bestrahlung des Targetmaterials 4 in der Strahlungserzeugungskammer 2 trifft.

Claims

Patentansprüche
1. EUV-Lichtquelle (1), umfassend:
- eine Bereitstellungseinrichtung (3) zur Bereitstellung eines Targetmaterials
(4),
- eine Vorpulslaserquelle (5) zur Emission mindestens eines Vorpulslaserstrahls (9) bei mindestens einer Vorpulswellenlänge (ln),
- eine Hauptpulslaserquelle (6) zur Emission eines Hauptpulslaserstrahls (10) bei einer von der mindestens einen Vorpulswellenlänge (ln) abweichenden Hauptpulswellenlänge (AH),
- eine Vorpulsstrahlführungseinrichtung (7) zur Zuführung des mindestens einen Vorpulslaserstrahls (9) von der Vorpulslaserquelle (5) in eine Strahlungserzeugungskammer (2) und zur fokussierten Bestrahlung des Targetmaterials (4) innerhalb der Strahlungserzeugungskammer (2) mit jeweils mindestens einem Vorpuls (11) des mindestens einen Vorpulslaserstrahls (9) und
- eine Hauptpulsstrahlführungseinrichtung (8) zur Zuführung des Hauptpulslaserstrahls (10) von der Hauptpulslaserquelle (6) in die Strahlungserzeugungskammer (2) und zur fokussierten Bestrahlung des Targetmaterials (4) innerhalb der Strahlungserzeugungskammer (2) mit jeweils einem Hauptpuls (12) des Hauptpulslaserstrahls (10), wobei das Targetmaterial (4) ausgebildet ist, in Folge der Bestrahlung EUV- Strahlung (19) zu emittieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorpulsstrahlführungseinrichtung (7) mindestens eine Separationseinrichtung (22) aufweist, die ausgebildet ist, aus der Strahlungserzeugungskammer (2) in die Vorpulsstrahlführungseinrichtung (7) eintretende Störstrahlung (21) in mindestens einem Wellenlängenbereich, der die mindestens eine Vorpulswellenlänge (Av) nicht umfasst, fokussiert in die Strahlungserzeugungskammer (2) zurück oder fokussiert in mindestens eine Strahlfalle (24) zu reflektieren.
2. EUV-Lichtquelle (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Separationseinrichtung (22) ausgebildet ist, Störstrahlung (21) in Form eines an dem Targetmaterial (4) rückgestreuten Anteils (21) der Hauptpulse (12) fokussiert in die Strahlungserzeugungskammer (2) zurück oder fokussiert in die mindestens eine Strahlfalle (24) zu reflektieren.
3. EUV-Lichtquelle (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Separationseinrichtung (22) ausgebildet ist, Störstrahlung (21) in Form von in Folge der Bestrahlung des Targetmaterials (4) emittierter Strahlung (25) in mindestens einem Wellenlängenbereich, der die mindestens eine Vorpulswellenlänge (ln) nicht umfasst, fokussiert in die Strahlungserzeugungskammer (2) zurück oder fokussiert die in mindestens eine Strahlfalle (24) zu reflektieren.
4. EUV-Lichtquelle (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Separationseinrichtung (22) ausgebildet ist, die Vorpulse (11 ) zu reflektieren.
5. EUV-Lichtquelle (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Separationseinrichtung (22) einen dichroitischen Spiegel (26) und einen gekrümmten Ablenkspiegel (28) umfasst, wobei der dichroitische Spiegel (26) als Umlenkspiegel zur Reflexion der Vorpulse (11) dient und ausgebildet ist, die Störstrahlung (21) in mindestens einem Wellenlängenbereich, der die mindestens eine Vorpulswellenlänge (ln) nicht umfasst, zu transmittieren und wobei der gekrümmte Ablenkspiegel (28) ausgebildet ist, die vom dichroitischen Spiegel (26) transmittierte Störstrahlung (21), bevorzugt durch den dichroitischen Spiegel (26) hindurch, fokussiert in die Strahlungserzeugungskammer (2) zurück oder fokussiert in die mindestens eine Strahlfalle (24) zu reflektieren.
6. EUV-Lichtquelle (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Separationseinrichtung (22) einen die Störstrahlung (21) transmittierenden Grundkörper (25) aufweist, wobei der dichroitische Spiegel (26) als Beschichtung (26) auf einer Vorderseite (27) des Grundkörpers (25) und der Ablenkspiegel (28) als Beschichtung (28) auf einer Rückseite (29) des Grundkörpers (25) ausgebildet sind.
7. EUV-Lichtquelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Separationseinrichtung (22) ausgebildet ist, die Vorpulse (11 ) zu transmittieren.
8. EUV-Lichtquelle (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Separationseinrichtung (22) einen die Vorpulse (11) transmittierenden Grundkörper (25) umfasst, der eine Eintrittsfläche (30), durch welche die Vorpulse (11) in den Grundkörper (25) eintreten, und eine gekrümmte Austrittsfläche (31), durch welche die Vorpulse (11) aus dem Grundkörper (25) austreten, aufweist, wobei die gekrümmte Austrittsfläche (31) eine Beschichtung (32) aufweist, die ausgebildet ist, die Vorpulse (11) zu transmittieren und die Störstrahlung (21) in mindestens einem Wellenlängenbereich, der die mindestens eine Vorpulswellenlänge (ln) nicht umfasst, fokussiert in die Strahlungserzeugungskammer (2) zurück oder fokussiert in die mindestens eine Strahlfalle (24) zu reflektieren.
9. EUV-Lichtquelle (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsfläche (30) und die Austrittsfläche (31) derart gekrümmt sind, dass die optische Separationseinrichtung (22) als fokussierende Linse für die Vorpulse (11) dient.
10. EUV-Lichtquelle (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsfläche (30) eine Antireflexbeschichtung (33) zur Erhöhung der Transmission der Vorpulse (11 ) aufweist.
11. EUV-Lichtquelle (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Separationseinrichtung (22) ausgebildet ist, die Störstrahlung (21) in mindestens einem Wellenlängenbereich, der die mindestens eine Vorpulswellenlänge (ln) nicht umfasst, fokussiert in die Strahlungserzeugungskammer (2) zurück zu reflektieren, wobei ein Fokus (34) der rückreflektierten Störstrahlung (21 ') gegenüber dem Targetmaterial (4) versetzt ist und insbesondere eine Fokusebene (35) der rückreflektierten Störstrahlung (2T) vor einer Targetebene (36) angeordnet ist.
12. EUV-Lichtquelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Vorpulswellenlänge (ln) bei weniger als 1,5 pm und die Flauptpulswellenlänge (AH) bei mehr als 10 pm liegt.
13. EUV-Lichtquelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vakuumkammer (14), in welcher die Strahlungserzeugungskammer (2) angeordnet ist, wobei die Vakuumkammer (14) eine erste Öffnung (13) mit einem ersten Fenster (17) zum Durchtritt des mindestens einen Vorpulslaserstrahls (9) und eine zweite Öffnung (15) mit einem zweiten Fenster (18) zum Durchtritt des Flauptpulslaserstrahls (10) aufweist.
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