WO2015169937A1 - System und verfahren zur analyse eines von einer strahlführungsoptik geführten lichtstrahls - Google Patents

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    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702—Auxiliary equipment
    • B23K26/705—Beam measuring devices

Definitions

  • the invention relates to a system and a method for analyzing a guided by a beam guiding optical light beam.
  • the invention can be used in particular to analyze a light beam (in particular a laser beam), for example in its position and / or in its focusing properties, and to obtain information both on the geometric beam parameters and on the beam quality.
  • the invention is particularly suitable for the analysis of electromagnetic radiation, such as, but not limited to laser plasma sources (such as an EUV source of a microlithographic projection exposure apparatus).
  • the invention is also generally suitable for analyzing electromagnetic radiation which is used for any (in particular measurement) purposes. State of the art
  • Laser plasma sources are e.g. used for the application in lithography.
  • the generation of the required EUV light takes place by means of an EUV light source based on a plasma excitation, to which FIG. Fig. 14 shows an exemplary conventional structure.
  • This EUV light source first comprises a high energy laser (not shown), e.g.
  • the infrared radiation 706 heats the target material 732 located in the plasma ignition position 730 in such a way that it changes into a plasma state and emits EUV radiation.
  • Radiation characteristic and the achievable EUV light output is that with increasing light requirements very quickly (eg with an injection rate in the range of 100 kHz or at a time interval of eg 10 ⁇ ) in the laser plasma source "flying in" tin droplets individually highly accurate (eg with an accuracy below ⁇ ⁇ ) and reproducibly from the droplet atomizing laser beam are hit.
  • This requires in the above-mentioned structure again a highly accurate adjustment of the droplet position and a high-precision tracking of the infrared radiation generated by the C02 laser 706, for example.
  • both the determination of the droplet position and the determination of the focus position of the corresponding nach telephoneden laser beams can be done with a so-called Strahlpropagationscord, both the laser beams in the "forward direction” (ie the infrared radiation 706 before hitting the respective target droplets) and the laser beams in "Backward direction” (ie, reflected back from the respective target droplets infrared radiation 706) detected and obtained for the laser beam and droplet guidance measurement data are obtained.
  • the problem arises, inter alia, that the infrared radiation 706 reflected back from the target droplets is comparatively weak in intensity, which makes exact measurement-related detection of the droplet position and thus also the highly accurate tracking of the infrared radiation 706 generated by the C0 2 laser more difficult.
  • the prior art is referenced, for example, to US 8,237,922 B2 and US 5,329,350.
  • Fig. 13 serves to illustrate a possible conventional approach to light beam analysis.
  • the light beam to be analyzed is conveyed, with a focusing lens 10, to a four-dimensionally arranged focal plane in the image-side focal plane.
  • Quadrant sensor 20 focuses, which is composed of four light intensity measuring sensors 21 -24, wherein the position of the light beam from the calculation of the four sensors 21-24 measured light intensities is determined.
  • the object of the present invention is to provide a system and a method for the analysis of a light beam guided by a beam guiding optical system, which enables the most precise possible light beam analysis (for example beam position determination) with the lowest possible sensitivity to the aforementioned parasitic beam variations.
  • This object is achieved according to the features of the independent claims.
  • a system according to the invention comprises:
  • a Grauverlaufsfilter arrangement which is arranged in a far field plane of the beam guiding optical system and at least one Grauverlaufsfilter having locally varying transmission;
  • a light intensity sensor arrangement having at least one light intensity sensor which is arranged in a near field plane of the beam guiding optical system and measures the light intensity transmitted through the gray gradient filter for each gray profile filter of the gray gradient filter arrangement.
  • the invention is based in particular on the concept of a filter with locally varying transmission - which is referred to here and hereinafter as the "gray gradient filter” - in the far field plane of a beam guiding optical system, in particular in a so-called “2f-2f setup” such as a Kepler telescope
  • the beam to be analyzed characterizing information eg a position information to be determined of the light beam
  • the light transmitted through the gray-tone filter is then collected on a light-intensity sensor arranged in the near-field plane of the beam-guiding optical system, which exclusively measures the intensity as an integral over the sensor surface.
  • the intensity sensors which can be based, for example, on a mercury-cadmium tellurite material system
  • the intensity sensors in particular for the application with a wavelength of the light beam to be analyzed in the long-wave infrared range, have a pronounced nonlinear characteristic as a result of the saturation occurring, and Moreover, they are spatially inhomogeneous.
  • the optical near field ie, a pupil plane collimated in this area light beam
  • the invention particularly includes the concept of realizing a light beam analysis in the long-wave infrared range, despite the sensors being available only to a very limited extent in this wavelength range, by using a light intensity sensor (or an arrangement consisting of a) measuring only the intensity and placed in a near field plane A large number of such light intensity sensors) with the use of a gray gradient filter
  • beam-guiding optics are understood to mean an optical system which precedes the actual system used for the analysis and the light beam to be analyzed by the system used for the analysis by a superordinate system that generates or defines the light beam (eg an EUV light source or a material processing system) feeds.
  • the superordinate system already has at least one near field plane and at least one far field plane, the beam guidance optics respectively providing conjugate planes (ie likewise at least one near field plane and at least one far field plane) to which the system serving for the analysis couples.
  • the far field corresponds to the amplitude / intensity distribution in a plane close to the waist or perpendicular to the beam propagation in the regime of the focused or convergent beam.
  • the generation of a focused beam from the collimated beam and vice versa is usually done via Fourier optics.
  • the terms "near field plane” and "far field plane” are used analogously to the terms “pupil plane” or "field plane” of an imaging optical system.
  • Arrangement should be included in the relevant level, especially as long as the arrangement is still in the respective depth of field.
  • the system has a first Fourier optic and a second Fourier optic in a Kepler telescope structure, wherein the far field plane of the beam guiding optics is located between the first and second Fourier optics relative to the optical beam path and wherein the near field - level of the beam guiding optics is based on the optical beam path after the second Fourier optics.
  • At least one gray-color filter has a transmission profile which is linear in a predetermined spatial direction.
  • the gray-gradient filter arrangement has a first gray-color filter with a linear transmission profile in a first spatial direction and a second gray-color filter with a linear transmission profile in a second spatial direction different from the first spatial direction.
  • the second spatial direction in particular can be perpendicular to the first spatial direction in order to be able to determine approximately (for a light propagation direction along the z-direction in the coordinate system) both the x-component and the y-component of the beam position.
  • At least one gray-color filter has a transmission profile which is parabolic in at least one predetermined spatial direction, in order to determine the spot size of the light beam to be analyzed as an alternative or in addition to the beam position, as will be explained in more detail below.
  • a Grauverlaufsfilter arrangement of three Grauverlaufsfiltern be used in combination with a light intensity sensor arrangement of three light intensity sensors, wherein (for a light propagation direction along the z direction in the coordinate system) a first Grauverlaufsfilter a transmission profile which is linear in the x-direction, a second gray-scale filter has a transmission profile which is linear in the y-direction, and a third of the gray-order filters has a constant transmission characteristic for intensity normalization.
  • at least one gray-color filter has a
  • At least one gray-color filter for enabling intensity normalization has a constant transmission profile.
  • Such an intensity standardization makes it possible to take into account any intensity fluctuations of the light or laser beam and to distinguish them from the intensity fluctuations resulting from a change in position of the light beam to be analyzed. This takes account of the fact that intensity fluctuations in the light beam to be analyzed can lead to fluctuations of the measured intensity signals and thus to falsifications of the desired position information. In order to eliminate the influence of the laser fluctuations, it is thus possible to measure a reference signal which alone represents the integral intensity, and the signals for obtaining the beam parameters of the light beam to be analyzed can be normalized to this reference signal.
  • the invention is not limited to the use of such an (additional) gray gradient filter with a constant transmission profile, since the intensity information required for intensity normalization of the light beam to be analyzed can basically also be provided elsewhere.
  • the gray-color filter arrangement has an array of a plurality of gray-level filters.
  • the light intensity sensor arrangement may comprise an array of a plurality of light intensity sensors.
  • at least one gray-level filter is formed from binary structures, wherein the structure sizes of these binary structures are smaller than the wavelength of the light beam to be analyzed.
  • the formation of a gray-scale gradient filter from binary structures is understood to mean the formation of structures which are either completely absorbing or completely reflective for the respective incident radiation to be analyzed.
  • the system has a beam splitting structure (eg an optical grating) arranged upstream of the gray gradient filter arrangement with respect to the light propagation direction for splitting the light beam to be analyzed into a plurality of sub-beams, whereby the light beam to be analyzed firstly corresponds to partial beams optical properties can be replicated, these sub-beams can then be analyzed separately by the respective subsequent gray filter light intensity sensor combinations to determine different beam information.
  • the beam splitting structure may also include one or more prisms or mirrors.
  • the beam splitting (e.g., diffractive) structure is preferably located in a near field plane of the beam guiding optics.
  • the light beam to be analyzed is a laser beam, in particular a laser beam with a wavelength in the infrared range.
  • the invention further relates to a method for analyzing a light beam guided by a beam guiding optical system, wherein a light beam to be analyzed is transmitted via a gray-color filter.
  • Arrangement which is arranged in a far field plane of the beam guiding optical system and has at least one gray profile filter with locally varying transmission, to a light intensity sensor arrangement with min. at least one light intensity sensor, which is arranged in a near field plane of the beam guidance optics and measures for each gray gradient filter of the gray gradient filter arrangement in each case the light intensity transmitted through the gray gradient filter, is guided; wherein at least one beam parameter for characterizing the light beam to be analyzed is derived from the measured light intensity.
  • the invention also relates to the use of a gray gradient filter for light beam analysis, in particular in a system having the features described above, wherein the gray gradient filter is formed from binary structures, and wherein the feature sizes of these binary structures are smaller than the wavelength of a light beam to be analyzed.
  • FIG. 1 shows a schematic representation for explaining the principle underlying the present invention
  • Figure 2-3 are schematic representations of a possible in a laser plasma source both for determining the target droplet position and for analyzing the corresponding nachumbleden laser beams possible basic structure; schematic representations for explaining different usable in the context of the present invention Grauverlaufsfilter; a schematic representation for explaining a possible structure of a system according to the invention with a Grauverlaufsfilter arrangement in a specific embodiment; schematic representations for explaining further embodiments of usable in the context of the present invention Grauverlaufsfiltern; schematic representations for explaining specific embodiments of a usable in the context of the present invention gray gradient filter with sublambda binary structures; a schematic representation for explaining a conventional approach to the beam analysis; and a schematic representation of the basic structure of an EUV light source according to the prior art.
  • Fig. 1 shows a schematic representation for explaining the underlying principle of the present invention and the basic structure of a system according to the invention for beam analysis.
  • a collimated beam first strikes a first Fourier optical system 1 10 along the z direction in the depicted coordinate system and focuses on a gray profile filter arrangement 120 in the optical beam path in a far field plane of the beam guiding optical system (sometimes also as In the exemplary embodiment shown, a single gray gradient filter 121 is provided with a transmission profile which is linear in the y direction (and is indicated only schematically by a wedge) transmitted by the gray gradient filter arrangement 120 and the gray gradient filter 121, respectively Radiation passes through a second Fourier optical system 130 to a light intensity sensor arrangement 140 arranged in a near field plane of the beam guiding optical system, which in the exemplary embodiment has a single light intensity sensor 141 which measures an intensity value integrated over the entire sensor surface.
  • the invention is not limited to a specific embodiment with respect to the Fourier optics 1 10, 130, wherein in particular refractive, diffractive, diffractive multifocal or reflective embodiments are possible.
  • the second Fourier optics 130 may also be omitted if the light intensity sensor 141 is sufficiently uniform.
  • the invention is not limited to a specific embodiment in the configuration of the light intensity sensor array 140 and the light intensity sensor 141, respectively, and the light intensity sensor 141 is e.g. photovoltaic, photoconductive, pyro-electromagnetic or thermal or bolometric can be configured.
  • the gray profile filter 121 of the gray gradient filter arrangement 120 can or may be designed as a surface absorber or volume absorber (for example a wedge) with regard to the attenuation chip, possibly also as a retro-reflective one.
  • the arrangement of the gray gradient filter 141 (according to FIG. 1 in the "engagement plane” of a Kepler telescope) advantageously results in that a near field plane becomes accessible for the placement of the light intensity sensor 141, which is characterized, inter alia, by its shape and size
  • the integrating effect of the light intensity sensor arrangement 140 or of the light intensity sensor 141 results in the sensor signal S delivered by the light intensity sensor arrangement 140
  • the light distribution are made directly accessible by measurement.
  • the principle of the present invention has been described first for the sake of simplicity of a structure having only a pair of a gray-color filter and a light intensity sensor. To determine the (complete, ie defined in all three spatial directions) beam position of the light beam to be analyzed, as described below with reference to FIG.
  • a gray gradient filter arrangement 520 of three gray gradient filters 521 -523 in combination with a light intensity sensor arrangement 540 of three light intensity sensors 541-543 are used, wherein a first of the Grauverlaufsfilter 521 a linear with respect to the drawn coordinate system in the y-direction transmission curve, a second of the Grauverlaufsfilter 523 linear in the y-direction transmission curve and a third of the Grauverlaufsfilter 522 for the purpose of intensity normalization has a constant transmission profile.
  • a gray gradient filter with a parabolic transmission profile can be used.
  • a collimated beam initially strikes a diffractive structure or optical grating 505 along the z direction in the drawn coordinate system, through which the beam is replicated into sub-beams which are only spatially separated from one another and, moreover, to each other have identical optical beam properties and. 5, this replication takes place in the three orders of diffraction "+1", "0" and "-1.”
  • the design is preferably chosen such that the partial beams act on maximum diameter ⁇ i max and on the maximum
  • the gray-gradient filter arrangement 520 has a (eg monolithic) arrangement of gray-gradient filters 521 -523 (gray filter array), which can be designed as shown in plan view in FIG. 5b.
  • the output-side Fourier optics 130 as well as the light intensity sensor 140 of FIG. 1 are provided by a (eg also monolithic) arrangement of several Fourier optics.
  • Optics in the form of a lens array 531 -533 or an array of multiple light intensity sensors 541 -543 replaced.
  • the signal generation and the determination of the searched position information for the position measurement shown in Fig. 5 with three gray-scale filters 521 -523 ("gray filter channels") are described below
  • s denotes the position coordinate in the course direction, s 0 the
  • the parameters W x and w as well as x 0 and y 0 characterize the two gray gradient filters 521, 523 with a linear transmission profile.
  • the parameters ⁇ 1 to ⁇ 3 stand for the detection sensitivities of the channels, which can vary for different reasons (eg component variations, etc.).
  • energy fluctuations laser pulse fluctuations
  • the two normalized signals then contain the centroid information for the beam of light to be analyzed and read:
  • the design parameters can be combined into four effective parameters, two offset values C x and c and two gain values G x and G, which can be determined, for example, by calibration and are therefore referred to below as calibration parameters.
  • a laser plasma source such as that in FIG. 14
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a possible, basic structure.
  • both laser beams in the "forward direction” before striking the respective target droplet
  • laser beams in the "backward direction” ie the infrared radiation reflected back from the respective target droplet
  • a part of the incident laser beam with Gaussian profile is coupled out on a first partly transparent mirror 203 and analyzed with a first analysis unit 201, which may in particular have a system analogous to FIG.
  • the portion of the incident laser beam passing through the partially transmissive mirror 203 and another partially transmitting mirror 204 passes through a focusing optics 205 to a metallic target (eg tin) droplet 206, where a portion of the laser beam is reflected back and collimated via the focusing optics 205 to the partially transmissive mirror 204 back.
  • a metallic target eg tin
  • part of the laser beam is in turn coupled out to a second analysis unit 202, which likewise may in particular have a system analogous to FIG. 1 or FIG. 5.
  • beam traps (not shown in FIG. 2) may be provided for capturing the respectively unused portion of the radiation impinging on the partially transmissive mirror 203 or 204.
  • FIG. 3 A schematic beam path for analyzing the laser beam in the "backward direction” is shown in Fig. 3, wherein each field plane is labeled “F” and pupil planes are labeled “P.”
  • 206 in Fig. 3 denotes the target metal droplet “is an afocal telescope group, and” 120 "represents the gray gradient filter arrangement described with reference to FIG. 1 (with subsequent second Fourier optics and light intensity sensor arrangement not shown in FIG. 3).
  • a shift in the position of the target droplet 206 results in a change in the measurement result obtained with the light intensity sensor arrangement.
  • the object and image-side focal lengths / 'and / and the telescope magnification mag may be clear from FIG. 3 (object space deleted,
  • the transfer matrix mediates the transformation defined by the beam position x and the beam angle u & tan (u)
  • a sharp image is present if all rays emanating from an object point are brought together in one pixel independently of the ray angle. Accordingly, the focus condition is dx
  • the crossbeam above the symbol indicates the heavy beam.
  • different conventions are possible and customary for the beam size measure as well as for the divergence measure depending on the case. For example, moments often occur in the field of laser technology
  • y (z) - jdxdyl (x, y; z) jdxdyl (x, y; z)
  • I (x, y; z) denotes the light intensity for the selected cutting plane.
  • the forward beam is idealized as a "Gaussian beam" for which in the region of the image-side focus for the beam size w as a function of the propagation coordinate z in good approximation where w 0 denotes the waist size, ⁇ the divergence and z 0 the waist position (focus position).
  • transmitted power and J x denote the Bessel function of the first order.
  • a (soft) apodization (x, y; z NF ) can be 0 (x 2 + y 2 ⁇ R NA ) - »(x, y; z NF )
  • a Rm (x, y) (19) can be realized by introducing a structured gray filter with a corresponding profile into the near field or into a pupil plane.
  • FIG. 6 a shows a linear arrangement of three gray-gradient filters 62 1 -623, as used in the structure of FIG. 5.
  • FIG. 6b shows a folded 2-D arrangement of four gray lines (eg with regard to existing installation space restrictions).
  • 6a shows an additional, in its transmission course radially parabolic gray profile filter 625 (for the purpose of a spot size measurement or an adjustment) 2-D arrangement which, in addition to two gray-line filters 621, 623 with a linear transmission profile in the x or y direction, has two gray profile filters 626, 627 with a transmission path which is diagonal (45 °) in this direction
  • Fig. 7 illustrates the arbitrary arrangement of gray-scale filters starting from a linear array to a 2D matrix array.
  • Gray-course filters of the second order which have a parabolic transmission curve, offer the possibility of measuring the second moments of the light distribution and thus the size of the light beam (or the "light image") to be analyzed transmission function parameterized.
  • s denotes the position coordinate in the course direction
  • s 0 the position of the vertex
  • w the width of the range over which the complete increase of the transmission coefficient from the value zero to the value one occurs.
  • a gray gradient filter arrangement 822 with five gray gradient filters which have a gray gradient filter with a linear transmission profile in the x direction, a gray gradient filter with a linear transmission profile in the y direction, a uniform gray gradient filter constant transmission profile as a reference, a gray-gradient filter having a parabolic transmission profile in the x-direction and a gray-gradient filter having a parabolic-shaped transmission curve in the y-direction
  • the signals S 1 to S 5 result in:
  • the parameters W x , W 2 , W and W 5 and xy 2 , x 4 and y 5 characterize the four gray gradient filters.
  • the parameter ⁇ ⁇ to represent the Detektionsempfind- possibilities of channels whose variation various causes (eg component variations, etc.) can have.
  • the design parameters are in some cases combined to form effective parameters.
  • the two offset values Q and C 2 , the four gain values G lt G 2 , G and G 5 as well as the two peak positions x 4 and y 5 remain to be determined by calibration or otherwise.
  • FIG. 8d An exemplary embodiment of such a gray profile filter arrangement 824 is shown in FIG. 8d. The principle is based on pairs of parabolic gray-gradient filters whose vertices are shifted in pairs opposite to the course axis.
  • the solid circles in FIG. 9a symbolize the lenses of the lens arrangement following the gray gradient filter arrangement 920, and the squares with dashed lines symbolize the light intensity sensors of the light intensity sensors. Arrangement. A parasitic zeroth diffraction order and the higher parasitic diffraction order are not transmitted.
  • a 2D grating which concentrates the energy in the four first diagonal diffraction orders.
  • a hybrid grid checkerboard grid design
  • FIG. 9b shows an elementary cell of the hybrid checkerboard grid optimized for energy concentration in the first four diagonal diffraction orders.
  • FIG. White areas have the transmission 1 and have a constant phase corresponding to the value given in the field.
  • Fig. 9c shows the magnitude of the diffraction order. Due to the special grid design, 89% of the transmitted energy is concentrated in the four first diagonal diffraction orders. In particular, neither the zeroth nor all the higher diffraction orders occur for an ideally manufactured grating.
  • FIG. 10 An exemplary design of a gray gradient filter 950 is illustrated in FIG.
  • the parameters determining the design are: radius s max of the intensity structure. This is largely determined by the basic properties of the beam (opening, divergence) and its variations (aberrations, focus variation, etc.) and is to be defined such that adjacent replicated intensity structures whose boundary circles are just touching each other, never interfering with each other during operation even interfere.
  • r max ö max FF + s max .
  • the choice of the overflow parameter ⁇ (> 1 .5) depends on the reserves required for the adjustment or the system setup.
  • Factor 2 accounts for the diagonal channel arrangement.
  • the effect of a parasitic zero order is blocked by a dark area the size of a gray filter, which corresponds to ⁇ 2 ⁇ 1.
  • Fig. 11a-c and Fig. 12a-d are schematic representations for explaining concrete embodiments of a usable in the context of the present invention gray gradient filter with binary sub-wavelength structures. These embodiments take account of the fact that in the concept according to the invention comparatively high demands are placed on the quality of the gray gradient filter (s) used, since this directly determines the accuracy achieved in the position measurement and any measurement errors corresponding to variations in transmission process in the beam analysis result.
  • each gray-level filter for example, has a planar, transmissive substrate on which non-transmissive or opaque (ie, either completely absorbing or completely reflecting) binary sub-wavelength structures are applied.
  • a gray-scale filter may have a size of about 1 mm * 1 mm and be printed with a structure of 1000 * 1000 pixels, resulting in structure elements about 1 m in size, thus significantly below the exemplary wavelength of about 10.6 ⁇ of one is to be analyzed light beam in the long-wave infrared range.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Analyse eines von einer Strahlführungsoptik geführten Lichtstrahls. Ein erfindungsgemäßes System weist eine Grauverlaufsfilter-Anordnung (120, 520), welche in einer Fernfeldebene der Strahlführungsoptik angeordnet ist und wenigstens einen Grauverlaufsfilter (121, 521, 522, 523) mit örtlich variierender Transmission aufweist, und eine Lichtintensitätssensor-Anordnung mit mindestens einem Lichtintensitätssensor (140, 540) auf, welche in einer Nahfeldebene der Strahlführungsoptik angeordnet ist und für jeden Grauverlaufsfilter (121, 521, 522, 523) der Grauverlaufsfilter-Anordnung (120, 520) jeweils die durch den Grauverlaufsfilter transmittierte Lichtintensität misst (141, 541, 542, 543).

Description

System und Verfahren zur Analyse eines von einer
Strahlführungsoptik geführten Lichtstrahls
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der Deutschen Patentanmeldung DE 10 2014 208 792.9, angemeldet am 09. Mai 2014. Der Inhalt dieser DE-Anmeldung wird durch Bezugnahme („incorporation by reference") mit in den vorliegenden Anmeldungstext aufgenommen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Analyse eines von einer Strahlführungsoptik geführten Lichtstrahls. Die Erfindung ist insbesondere ein- setzbar, um einen Lichtstrahl (insbesondere einen Laserstrahl) z.B. in seiner Position und/oder in seinen Fokussiereigenschaften zu analysieren und um Aufschluss sowohl über die geometrischen Strahlparameter als auch über die Strahlqualität zu erlangen. Die Erfindung ist insbesondere zur Analyse elektromagnetischer Strahlung geeignet, wie sie z.B. in Laserplasmaquellen (etwa bei einer EUV-Quelle einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage) eingesetzt wird, jedoch nicht hierauf beschränkt. In weiteren Anwendungen ist die Erfindung auch allgemein dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung, die zu beliebigen (insbesondere Mess-)Zwecken eingesetzt wird, zu analysieren. Stand der Technik
Laserplasmaquellen werden z.B. zur Anwendung in der Lithographie eingesetzt. So erfolgt etwa im Betrieb einer für den EUV-Bereich (z.B. bei Wellenlängen von z.B. etwa 13 nm oder etwa 7 nm) ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage die Erzeugung des benötigten EUV-Lichtes mittels einer auf einer Plasma-Anregung basierenden EUV-Lichtquelle, zu der Fig. 14 einen beispielhaften herkömmlichen Aufbau zeigt. Diese EUV-Lichtquelle weist zunächst einen (nicht gezeigten) Hochenergielaser z.B. zur Erzeugung von Infrarotstrahlung 706 (z.B. C02-Laser mit einer Wellenlänge von λ« 10.6 μηι) auf, welche über eine Fokussieroptik fokussiert wird, durch eine in einem als Ellipsoid ausgebildeten Kollektorspiegel 710 vorhandene Öffnung 71 1 hindurchtritt und auf ein mittels einer Targetquelle 735 erzeugtes und einer Plasmazündungsposition 730 zugeführtes Targetmaterial 732 (z.B. Zinntröpfchen) gelenkt wird. Die Infrarotstrahlung 706 heizt das in der Plasmazündungsposition 730 befindliche Targetmaterial 732 derart auf, dass dieses in einen Plasmazustand übergeht und EUV-Strahlung abgibt. Diese EUV-Strahlung wird über den Kollektorspiegel 710 auf einen Zwischenfokus IF (= "Intermediate Focus") fokussiert und tritt durch diesen in eine nachfolgende Beleuchtungseinrichtung, deren Umrandung 740 lediglich angedeutet ist und die für den Lichteintritt eine freie Öffnung 741 aufweist, ein.
Von wesentlicher Bedeutung für die in einer EUV-Lichtquelle bzw. Laser- plasmaquelle erzielbare Dosisstabilität bzw. zeitliche Stabilität der EUV-
Abstrahlcharakteristik und die realisierbare EUV-Lichtausbeute ist dabei, dass die mit zunehmendem Lichtbedarf sehr schnell (z.B. mit einer Injektionsrate im Bereich von 100 kHz bzw. in einem zeitlichen Abstand von z.B. 10 με) in die Laserplasmaquelle„einfliegenden" Zinntröpfchen individuell hochgenau (z.B. mit einer Genauigkeit unterhalb von Ι μηι) und reproduzierbar von dem das Tröpfchen zerstäubenden Laserstrahl getroffen werden. Dies erfordert im o.g. Aufbau wiederum eine hochgenaue Einstellung der Tröpfchenposition sowie eine hochgenaue Nachführung der z.B. vom C02-Laser erzeugten Infrarotstrahlung 706. Sowohl die Bestimmung der Tröpfchenposition als auch die Bestimmung der Fokuslage der entsprechend nachzuführenden Laserstrahlen können mit einer sogenannten Strahlpropagationskamera erfolgen, wobei sowohl die Laserstrahlen in „Vorwärtsrichtung" (d.h. die Infrarotstrahlung 706 vor dem Auftreffen auf die jeweiligen Target-Tröpfchen) als auch die Laserstrahlen in„Rückwärtsrichtung" (d.h. die von dem jeweiligen Target-Tröpfchen zurückreflektierte Infrarotstrahlung 706) er- fasst und die für die Laserstrahl- sowie Tröpfchenführung benötigten Messdaten gewonnen werden.
Hierbei tritt in der Praxis u.a. das Problem auf, dass die von den Target-Tröpfchen zurückreflektierte Infrarotstrahlung 706 vergleichsweise intensitätsschwach ist, was eine exakte messtechnische Erfassung der Tröpfchenposition und damit auch die hochgenaue Nachführung der vom C02-Laser erzeugten Infrarotstrahlung 706 erschwert. Zum Stand der Technik wird beispielhaft auf US 8,237,922 B2 und US 5,329,350 verwiesen.
Fig. 13 dient zur Erläuterung eines möglichen herkömmlichen Ansatzes zur Lichtstrahlanalyse. Dabei wird der zu analysierende Lichtstrahl mit einer Fokussier- Linse 10 auf einen in deren bildseitiger Brennebene angeordneten Vier-
Quadrantensensor 20 fokussiert, welcher aus vier die Lichtintensität messenden Sensoren 21 -24 zusammengesetzt ist, wobei die Position des Lichtstrahls aus Verrechnung der mit diesen vier Sensoren 21 -24 gemessenen Lichtintensitäten bestimmt wird.
Hierbei tritt jedoch bei der zuvor beschriebenen Anwendung der Analyse etwa der Infrarotstrahlung in einer EUV-Lichtquelle bzw. Laserplasmaquelle in der Praxis das Problem auf, dass der zu messende Lichtstrahl mit starken Variationen beaufschlagt ist, wobei sich insbesondere die Divergenz des Lichtstrahls bei einem De- fokus des Licht- bzw. Laserstrahls in Bezug auf das Target-Tröpfchen sowie sich die Richtung des Lichtstrahls (entsprechend einem„Pointing" des Strahls) ändern und wobei zudem auch ein laterales Verschieben des Strahls auftritt. ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein System und ein Verfahren zur Analyse eines von einer Strahlführungsoptik geführten Lichtstrahls bereitzustellen, welche eine möglichst exakte Lichtstrahlanalyse (z.B. Strahlpositionsbestimmung) bei möglichst geringer Sensitivität auf die vorstehend genannten parasitären Strahlvariationen ermöglichen. Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Ein erfindungsgemäßes System weist auf:
- eine Grauverlaufsfilter-Anordnung, welche in einer Fernfeldebene der Strahlführungsoptik angeordnet ist und wenigstens einen Grauverlaufsfilter mit örtlich variierender Transmission aufweist; und
- eine Lichtintensitätssensor-Anordnung mit mindestens einem Lichtintensitätssensor, welche in einer Nahfeldebene der Strahlführungsoptik angeordnet ist und für jeden Grauverlaufsfilter der Grauverlaufsfilter-Anordnung jeweils die durch den Grauverlaufsfilter transmittierte Lichtintensität misst.
Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, einen Filter mit örtlich variierender Transmission - welcher hier und im Folgenden kurz als„Grauverlaufsfilter" bezeichnet wird - in der Fernfeldebene einer Strahlführungsoptik, insbeson- dere in einem sogenannten „2f-2f -Aufbau" wie etwa einem Kepler-Teleskop-
Aufbau, zu platzieren und so zunächst die den auf das System auftreffenden, zu analysierenden Lichtstrahl charakterisierende Information (z.B. eine zu bestimmende Positionsinformation des Lichtstrahls) in eine reine Intensitätsinformation zu übersetzen. Das durch den Grauverlaufsfilter transmittierte Licht wird sodann auf einem in der Nahfeldebene der Strahlführungsoptik angeordneten Lichtintensitätssensor gesammelt, der ausschließlich die Intensität als Integral über die Sensorfläche misst. Durch diesen Ansatz wird insbesondere erreicht, dass die eingangs erwähnten parasitären Strahlvariationen (wie z.B. Divergenzen etc.), welche beispielsweise im Betrieb einer EUV-Lichtquelle bzw. Laserplasmaquelle auftreten, sich am Ort der Lichtintensitätssensor-Anordnung nicht nennenswert auswirken. Dies ist insofern von großer Bedeutung, als die insbesondere für den Anwendungsfall mit einer Wellenlänge des zu analysierenden Lichtstrahls im langwelligen Infrarotbereich verfügbaren Intensitätssensoren (welche z.B. auf einem Quecksilber-Cadmium- Tellurit-Materialsystem basieren können) infolge der auftretenden Sättigung eine ausgeprägte nichtlineare Charakteristik aufweisen und zudem auch räumlich inhomogen sind. Dabei erweist es sich erfindungsgemäß als besonders vorteilhaft, dass das zu analysierende Licht aufgrund der Platzierung der Lichtintensitätssensor-Anordnung im optischen Nahfeld (d.h. einer Pupillenebene mit in diesem Bereich kollimiertem Lichtstrahl) hinreichend verdünnt bzw. maximal breit verteilt ist mit der Folge, dass die vorstehend beschriebenen parasitären Strahlvariationen in dieser Nahfeldebene nicht als Variationen auf der Lichtintensitätssensor- Anordnung durchschlagen bzw. auf dem jeweiligen Lichtintensitätssensor nicht zur Geltung kommen oder zumindest hinreichend stark unterdrückt werden. Mit anderen Worten beinhaltet die Erfindung insbesondere das Konzept, eine Lichtstrahlanalyse im langwelligen Infrarotbereich trotz der in diesem Wellenlängenbereich nur sehr begrenzt verfügbaren Sensorik dadurch zu verwirklichen, dass die Verwendung eines allein die Intensität messenden und in einer Nahfeldebene platzierten Lichtintensitätssensors (bzw. einer Anordnung aus einer Mehr- zahl solcher Lichtintensitätssensoren) mit dem Einsatz eines Grauverlaufsfilters
(bzw. einer Anordnung aus einer Mehrzahl von Grauverlaufsfiltern) in der Feldebene bzw. Fernfeldebene kombiniert und so erreicht wird, dass die Positionsbestimmung ohne die bereits diskutierten Störungen erfolgen kann, da die besagten Störungen in der Nahfeldebene bzw. am Ort des Lichtintensitätssensors nicht mehr wirksam sind. Unter Strahlführungsoptik wird im Sinne der vorliegenden Anmeldung ein optisches System verstanden, welches dem eigentlichen zur Analyse dienenden System vorgelagert ist und den zu analysierenden Lichtstrahl dem zur Analyse dienenden System von einem übergeordneten, den Lichtstrahl erzeugenden bzw. definierenden System (z.B. einer EUV-Lichtquelle oder einem materialbearbeitenden System) zuführt. Das übergeordnete System weist in diesem Falle bereits wenigstens eine Nahfeldebene und wenigstens eine Fernfeldebene auf, wobei die Strahlführungsoptik hierzu jeweils konjugierte Ebenen (d.h. ebenfalls wenigstens eine Nahfeldebene und wenigstens eine Fernfeldebene) bereitstellt, an welche das zur Analyse dienende System ankoppelt.
Als Nahfeld wird die Amplituden-/Intensitätsverteilung in einer Schnittebene senkrecht zur Ausbreitungsrichtung im Regime des kollimierten (aufgeweiteten = nahezu divergenzfreien) Strahls bezeichnet. Das Fernfeld hingegen entspricht der Amplituden-/Intensitätsverteilung in einer taillen- bzw. fokusnahen Ebene senkrecht zur Strahlausbreitung im Regime des fokussierten bzw. konvergenten Strahls. Die Erzeugung eines fokussierten Strahls aus dem kollimierten Strahl und umgekehrt erfolgt üblicherweise über Fourier-Optiken. Die Begriffe„Nahfeldebene" und„Fernfeldebene" werden hierbei analog zu den Begriffen„Pupillenebene" bzw. „Feldebene" eines abbildenden optischen Systems verwendet.
Die Formulierungen, wonach die Grauverlaufsfilter-Anordnung in einer Fernfeldebene der Strahlführungsoptik angeordnet ist und die Lichtintensitätssensor- Anordnung in einer Nahfeldebene der Strahlführungsoptik angeordnet ist, sind je- weils so zu verstehen, dass auch geringfügige Abweichungen von der exakten
Anordnung in der betreffenden Ebene umfasst sein sollen, insbesondere solange die Anordnung noch im jeweiligen Tiefenschärfebereich erfolgt.
Gemäß einer Ausführungsform weist das System in einem Kepler-Teleskop- Aufbau eine erste Fourier-Optik und eine zweite Fourier-Optik auf, wobei die Fernfeldebene der Strahlführungsoptik sich bezogen auf den optischen Strahlengang zwischen der ersten und zweiten Fourier-Optik befindet und wobei die Nahfeld- ebene der Strahlführungsoptik sich bezogen auf den optischen Strahlengang nach der zweiten Fourier-Optik befindet.
Gemäß einer Ausführungsform besitzt wenigstens ein Grauverlaufsfilter einen in einer vorbestimmten Raumrichtung linearen Transmissionsverlauf.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Grauverlaufsfilter-Anordnung einen ersten Grauverlaufsfilter mit linearem Transmissionsverlauf in einer ersten Raumrichtung und einen zweiten Grauverlaufsfilter mit linearem Transmissionsverlauf in ei- ner von der ersten Raumrichtung verschiedenen zweiten Raumrichtung auf. Dabei kann insbesondere die zweite Raumrichtung zur ersten Raumrichtung senkrecht sein, um etwa (für eine Lichtausbreitungsrichtung entlang der z-Richtung im Koordinatensystem) sowohl die x-Komponente als auch die y-Komponente der Strahlposition bestimmen zu können.
Gemäß einer Ausführungsform besitzt wenigstens ein Grauverlaufsfilter einen zumindest in einer vorbestimmten Raumrichtung parabelförmigen Transmissionsverlauf, um - wie im Weiteren noch näher erläutert - alternativ oder zusätzlich zur Strahlposition die Spotgröße des zu analysierenden Lichtstrahls zu bestimmen.
Insbesondere kann, wie im Weiteren noch detaillierter beschrieben, zur Bestimmung der Strahlposition eine Grauverlaufsfilter-Anordnung aus drei Grauverlaufsfiltern in Kombination mit einer Lichtintensitätssensor-Anordnung aus drei Lichtintensitätssensoren eingesetzt werden, wobei (für eine Lichtausbreitungsrichtung entlang der z-Richtung im Koordinatensystem) ein erster Grauverlaufsfilter einen in x-Richtung linearen Transmissionsverlauf, ein zweiter Grauverlaufsfilter einen in y-Richtung linearen Transmissionsverlauf und ein dritter der Grauverlaufsfilter zwecks Intensitätsnormierung einen konstanten Transmissionsverlauf aufweist. Gemäß einer Ausführungsform besitzt wenigstens ein Grauverlaufsfilter einen
Transmissionsverlauf mit rotationsparaboloidförmiger oder sattelförmiger Geometrie. Gemäß einer Ausführungsform besitzt wenigstens ein Grauverlaufsfilter zur Ermöglichung einer Intensitätsnormierung einen konstanten Transmissionsverlauf. Eine solche Intensitätsnormierung ermöglicht es, etwaige Intensitätsschwankungen des Licht- bzw. Laserstrahls zu berücksichtigen und von den von einer Positi- onsänderung des zu analysierenden Lichtstrahls herrührenden Intensitätsschwankungen zu unterscheiden. Hierdurch wird dem Umstand Rechnung getragen, dass Intensitätsschwankungen im zu analysierenden Lichtstrahl zu Schwankungen der gemessenen Intensitätssignale und damit zu Verfälschungen der gewünschten Positionsinformation führen können. Zur Elimination des Einflusses der Laserschwankungen kann somit ein Referenzsignal gemessen werden, welches allein die integrale Intensität repräsentiert, und die Signale zur Gewinnung der Strahlparameter des zu analysierenden Lichtstrahls können auf dieses Referenzsignal normiert werden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung eines solchen (zusätzlichen) Grauverlaufsfilters mit konstantem Transmissionsverlauf beschränkt, da die zur Intensitätsnormierung erforderliche Intensitätsinformation des zu analysierenden Lichtstrahls grundsätzlich auch anderweitig bereitgestellt werden kann. Gemäß einer Ausführungsform weist die Grauverlaufsfilter-Anordnung ein Array aus einer Mehrzahl von Grauverlaufsfiltern auf. Des Weiteren kann die Lichtintensitätssensor-Anordnung ein Array aus einer Mehrzahl von Lichtintensitätssensoren aufweisen. Gemäß einer Ausführungsform ist wenigstens ein Grauverlaufsfilter aus Binärstrukturen gebildet, wobei die Strukturgrößen dieser Binärstrukturen kleiner als die Wellenlänge des zu analysierenden Lichtstrahls sind. Unter der Bildung eines Grauverlaufsfilters aus Binärstrukturen wird hierbei die Bildung aus Strukturen verstanden, welche für die jeweils auftreffende, zu analysierende Strahlung ent- weder vollständig absorbierend oder vollständig reflektierend sind. Mittels einer solchen Ausgestaltung kann erreicht werden, dass gemittelt über einen bestimmten Bereich (etwa entsprechend der Spotgröße des zu analysierenden Lichtstrahls) im Mittel effektive Transmissionswerte bzw. Grauwerte zwischen Null und Eins erhalten werden, womit im Ergebnis ein gewünschter Transmissionsverlauf (z.B. ein in einer vorbestimmten Raumrichtung linearer Transmissionsverlauf) mit hoher Genauigkeit realisiert werden kann. Hierdurch wird dem Umstand Rechnung getragen, dass bei dem erfindungsgemäßen Konzept vergleichsweise hohe Anforderungen an die Güte des bzw. der eingesetzten Grauverlaufsfilter(s) zu stellen sind, da diese die bei der Positionsmessung erzielte Genauigkeit unmittelbar bestimmt und etwaige Transmissionsverlaufsschwankungen entsprechende Messfehler in der Strahlanalyse zur Folge ha- ben.
Gemäß einer Ausführungsform weist das System eine bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung stromaufwärts der Grauverlaufsfilter-Anordnung angeordnete strahlaufspaltende Struktur (z.B. ein optisches Gitter) zur Aufspaltung des zu ana- lysierenden Lichtstrahls in eine Mehrzahl von Teilstrahlen auf, wodurch der zu analysierende Lichtstrahl zunächst in Teilstrahlen mit übereinstimmenden optischen Eigenschaften repliziert werden kann, wobei diese Teilstrahlen dann durch die jeweils nachfolgenden Graufilter-Lichtintensitätssensor-Kombinationen separat zur Ermittlung unterschiedlicher Strahlinformationen analysiert werden können. In weiteren Ausgestaltungen kann die strahlaufspaltende Struktur auch ein oder mehrere Prismen oder Spiegel aufweisen. Die strahlaufspaltende (z.B. diffraktive) Struktur ist vorzugsweise in einer Nahfeldebene der Strahlführungsoptik angeordnet. Gemäß einer Ausführungsform ist der zu analysierende Lichtstrahl ein Laserstrahl, insbesondere ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge im Infrarotbereich.
Die Erfindung betrifft weiter auch ein Verfahren zur Analyse eines von einer Strahlführungsoptik geführten Lichtstrahls, - wobei ein zu analysierender Lichtstrahl über eine Grauverlaufsfilter-
Anordnung, welche in einer Fernfeldebene der Strahlführungsoptik angeordnet ist und wenigstens einen Grauverlaufsfilter mit örtlich variierender Transmission aufweist, auf eine Lichtintensitätssensor-Anordnung mit min- destens einem Lichtintensitätssensor, welche in einer Nahfeldebene der Strahlführungsoptik angeordnet ist und für jeden Grauverlaufsfilter der Grauverlaufsfilter-Anordnung jeweils die durch den Grauverlaufsfilter transmittierte Lichtintensität misst, gelenkt wird; - wobei aus der gemessenen Lichtintensität wenigstens ein Strahlparameter zur Charakterisierung des zu analysierenden Lichtstrahls abgeleitet wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung auch die Verwendung eines Grauverlaufsfilters zur Lichtstrahlanalyse, insbesondere in einem System mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen, wobei der Grauverlaufsfilter aus Binärstrukturen gebildet ist, und wobei die Strukturgrößen dieser Binärstrukturen kleiner sind als die Wellenlänge eines zu analysierenden Lichtstrahls.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unter- ansprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Prinzips;
Figur 2-3 schematische Darstellungen eines in einer Laserplasmaquelle sowohl zur Bestimmung der Target-Tröpfchen-Position als auch zur Analyse der entsprechend nachzuführenden Laserstrahlen möglichen prinzipiellen Aufbaus; schematische Darstellungen zur Erläuterung unterschiedlicher im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbarer Grauverlaufsfilter; eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines möglichen Aufbaus eines erfindungsgemäßen Systems mit einer Grauverlaufsfilter-Anordnung in einer konkreten Ausführungsform; schematische Darstellungen zur Erläuterung weiterer Ausführungsformen von im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbaren Grauverlaufsfiltern; schematische Darstellungen zur Erläuterung konkreter Ausführungsformen eines im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbaren Grauverlaufsfilters mit Sublambda-Binärstrukturen; eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines herkömmlichen Ansatzes zur Strahlanalyse; und eine schematische Darstellung des prinzipiellen Aufbaus einer EUV-Lichtquelle gemäß dem Stand der Technik.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung des der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Prinzips und des grundsätzlichen Aufbaus eines erfindungsgemäßen Systems zur Strahlanalyse. Gemäß Fig. 1 trifft ein kollimiertes Strahlenbündel zunächst entlang der z-Richtung im eingezeichneten Koordinatensystem auf eine erste Fourier-Optik 1 10 und von dieser fokussiert auf eine Grauverlaufsfilter-Anordnung 120, welche im optischen Strahlengang in einer Fernfeldebene der Strahlführungsoptik (mitunter auch als „Raumfilterebene" bezeichnet) angeordnet ist und in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen einzelnen Grauverlaufsfilter 121 mit einem in y-Richtung linearen (und lediglich schematisch durch einen Keil angedeuteten) Transmissionsverlauf aufweist. Die durch die Grauverlaufsfilter-Anordnung 120 bzw. den Grauver- laufsfilter 121 transmittierte Strahlung gelangt durch eine zweite Fourier-Optik 130 auf eine in einer Nahfeldebene der Strahlführungsoptik angeordnete Lichtintensitätssensor-Anordnung 140, welche im Ausführungsbeispiel einen einzelnen Lichtintensitätssensor 141 aufweist, der einen über die gesamte Sensorfläche integrierten Intensitätswert misst.
Die Erfindung ist hinsichtlich der Fourier-Optiken 1 10, 130 nicht auf eine konkrete Ausgestaltung beschränkt, wobei insbesondere refraktive, diffraktive, diffraktiv- multifokale oder reflektive Ausführungen möglich sind. Gegebenenfalls kann die zweite Fourier-Optik 130 bei ausreichender Uniformität des Lichtintensitätssensors 141 auch entfallen.
Die Erfindung ist ferner hinsichtlich der Ausgestaltung der Lichtintensitätssensor- Anordnung 140 bzw. des Lichtintensitätssensors 141 nicht auf eine bestimmte Ausführung beschränkt, wobei der Lichtintensitätssensor 141 z.B. photovoltaisch, photokonduktiv, pyro-elektromagnetisch oder auch thermisch bzw. bolometrisch ausgestaltet sein kann.
Der bzw. die Grauverlaufsfilter 121 der Grauverlaufsfilter-Anordnung 120 kann bzw. können hinsichtlich des Abschwächungspnnzips als Flächenabsorber oder Volumenabsorber (z.B. Keil), ggf. auch rückreflektierend, ausgestaltet sein.
Die Anordnung des Grauverlaufsfilters 141 (gemäß Fig. 1 in der„Eingriffsebene" eines Kepler-Teleskops) hat in vorteilhafter Weise zur Folge, dass für die Platzierung des Lichtintensitätssensors 141 eine Nahfeldebene zugänglich wird, welche sich u.a. dadurch auszeichnet, dass Form und Größe das dort vorliegenden„Intensitätsgebildes" bei korrekter afokaler Verkopplung im optischen Strahlengang unabhängig von Strahlrichtung und Strahldivergenz sind und zudem die Energie der elektromagnetischen Strahlung unter Vermeidung lokaler Sättigungseffekte hinreichend verdünnt vorliegt. Infolgedessen werden sämtliche Hauptstörquellen entweder - wie im Falle der Strahlrichtung und der Divergenz - eliminiert oder - wie im Falle der Strahldezentrierung und der Variation der Strahlgröße - zumindest hinreichend unterdrückt, so dass störende Artefakte des Lichtintensitätssensors (insbesondere dessen räumliche Inhomogenität und Sättigung) nicht oder nur in wesentlich reduziertem Maße zur Geltung kommen.
Durch die integrierende Wirkung der Lichtintensitätssensor-Anordnung 140 bzw. des Lichtintensitätssensors 141 ergibt sich das von der Lichtintensitätssensor- Anordnung 140 gelieferte Sensorsignal S zu
S = jdxdy Ipp (x, y) T(x, y) ( 1 )
durch mit der Transmissionsfunktion T(x,y) gewichtete Integration über die im Fernfeld (Fourier-Ebene der Eingangslinse) vorliegende Intensitätsverteilung Ipp (x,y) . Bei der Wahl der Integrationsgrenzen wird vorausgesetzt, dass die Intensität der Strahlung bzw. des„Lichtgebildes" hinreichend schnell räumlich abfällt. Durch geeignete Wahl des Transmissionsverlaufs T(x,y) können beispielsweise die Momente
mk = jdxdy Ipp (x, y) xkyl (2)
der Lichtverteilung direkt messtechnisch zugänglich gemacht werden. Vorstehend wurde das erfindungsgemäße Prinzip zunächst der Einfachheit halber für einen Aufbau mit lediglich einem Paar aus einem Grauverlaufsfilter und einem Lichtintensitätssensor beschrieben. Zur Bestimmung der (kompletten, d.h. in allen drei Raumrichtungen definierten) Strahlposition des zu analysierenden Lichtstrahls kann, wie im Weiteren unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben, eine Grauver- laufsfilter-Anordnung 520 aus drei Grauverlaufsfiltern 521 -523 in Kombination mit einer Lichtintensitätssensor-Anordnung 540 aus drei Lichtintensitätssensoren 541 - 543 eingesetzt werden, wobei ein erster der Grauverlaufsfilter 521 einen bezogen auf das eingezeichnete Koordinatensystem in y-Richtung linearen Transmissionsverlauf, ein zweiter der Grauverlaufsfilter 523 einen in y-Richtung linearen Transmissionsverlauf und ein dritter der Grauverlaufsfilter 522 zwecks Intensitätsnormierung einen konstanten Transmissionsverlauf aufweist.
Des Weiteren besteht die Möglichkeit, auch z.B. die Spotgröße oder höhere Momente der zu analysierenden Strahlung zu erfassen, wobei z.B. zur Spotgrößen- bestimmung wie noch detaillierter erläutert ein Grauverlaufsfilter mit parabelförmi- gem Transmissionsverlauf eingesetzt werden kann.
Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 5 trifft ein kollimiertes Strahlenbündel zunächst entlang der z-Richtung im eingezeichneten Koordinatensystem auf eine diffraktive Struktur bzw. ein optisches Gitter 505, durch welches das Strahlenbündel in Teilstrahlen repliziert wird, welche lediglich räumlich voneinander getrennt sind und im Übrigen zueinander identische optische Strahleigenschaften aufweisen und. Gemäß Fig. 5 erfolgt diese Replikation in den drei Beugungsordnungen „+1 ",„0" und„-1 ". Die Auslegung wird dabei vorzugsweise gewählt, dass die Teil- strahlen mit maximalem Durchmesser <imax beaufschlagt und mit der maximalen
Lagevariation rmax (jeweils bezogen auf die Fernfeldebene) derart getrennt werden, dass eine störende Wechselwirkung infolge von Interferenzeffekten vermieden wird. Entsprechend der durch das optische Gitter 505 erzielten Separation der Teilstrahlen weist die Grauverlaufsfilter-Anordnung 520 eine (z.B. monolithische) Anordnung von Grauverlaufsfiltern 521 -523 (Graufilter-Array) auf, die wie in Fig. 5b in Draufsicht angedeutet ausgelegt sein können. Des Weiteren sind gemäß Fig. 5a die ausgangsseitige Fourier-Optik 130 sowie der Lichtintensitätssensor 140 von Fig. 1 durch eine (z.B. ebenfalls monolithische) Anordnung von mehreren Fourier-
Optiken (in Form eines Linsenarrays) 531 -533 bzw. eine Anordnung von mehreren Lichtintensitätssensoren 541 -543 ersetzt. Im Folgenden werden die Signalerzeugung und die Bestimmung der gesuchten Positionsinformation für die in Fig. 5 dargestellte Konfiguration zur Positionsmessung mit drei Grauverlaufsfiltern 521 -523 („Graufilterkanälen") beschrieben. Der Transmissionsverlauf eines Grauverlaufsfilters mit linearem Transmissionsverlauf wird dabei durch
(3)
2 W parametrisiert. Darin bezeichnet s die Lagekoordinate in Verlaufsrichtung, s0 die
Lage des Transmissionswertes und w die Breite der Zone des kompletten Anstiegs der Transmission vom Wert Null bis auf den Wert Eins.
Damit ergeben sich die Signale Sl bis S3 der drei Messkanäle (entsprechend den drei Grauverlaufsfiltern 521 -523 bzw. Lichtintensitätssensoren 541 -543 der Konfiguration von Fig. 5) zu
Figure imgf000017_0001
Die Parameter Wx und w sowie x0 und y0 charakterisieren die beiden Grauverlaufsfilter 521 , 523 mit linearem Transmissionsverlauf. Die Parameter ηι bis η3 stehen für die Nachweisempfindlichkeiten der Kanäle, die aus unterschiedlichen Gründen (z.B. Bauteilschwankungen etc.) variieren kann. Durch Normierung auf ein Referenzsignal, welches hier durch einen uniformen Grauverlaufsfilter 522 mit konstantem Transmissionsverlauf (z.B. mit der Trans- mission ) erhalten wird, werden Energieschwankungen (Laserpulsschwankungen) eliminiert. Die beiden normierten Signale enthalten dann die Schwerpunktinformation für den zu analysierenden Lichtstrahl und lauten:
Figure imgf000018_0001
Die Auslegungsparameter können darin zu vier Effektiv-Parametern, zwei Offset- Werten Cx und c sowie zwei Gain-Werten Gx und G , zusammengefasst werden, welche beispielsweise durch Kalibration bestimmbar sind und deshalb im Weiteren als Kalibrierparameter bezeichnet werden.
Durch Umstellung der Gleichung in Kenntnis der vier Kalibrierparameter ergeben sich schließlich die Schwerpunktpositionen aus den Messsignalen zu
Figure imgf000018_0002
Die vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1 bzw. Fig. 5 beschriebenen Systeme zur Lichtstrahlanalyse können insbesondere in einer Laserplasmaquelle (wie z.B. derjenigen in Fig. 14) sowohl zur Bestimmung der Target-Tröpfchen-Position als auch zur Analyse der entsprechend nachzuführenden Laserstrahlen möglichen prinzipiellen Aufbaus eingesetzt werden, wozu Fig. 2 eine schematische Darstellung eines möglichen, prinzipiellen Gesamtaufbaus zeigt. Hierbei werden sowohl Laserstrahlen in„Vorwärtsrichtung" (vor dem Auftreffen auf das jeweilige Target- Tröpfchen) als auch Laserstrahlen in„Rückwärtsrichtung" (d.h. die von dem jewei- ligen Target-Tröpfchen zurückreflektierte Infrarotstrahlung) ausgewertet. Gemäß Fig. 2 wird ein Teil des einfallenden Laserstrahls mit Gauß'schem Profil an einem ersten teildurchlässigen Spiegel 203 ausgekoppelt und mit einer ersten Analyseeinheit 201 , welche insbesondere ein System analog zu Fig. 1 oder Fig. 5 aufweisen kann, analysiert. Der den teildurchlässigen Spiegel 203 sowie einen weiteren teildurchlässigen Spiegel 204 durchlaufende Teil des einfallenden Laserstrahls gelangt über eine Fokussieroptik 205 zu einem metallischen Target-(z.B. Zinn-) Tröpfchen 206, wo ein Teil des Laserstrahls zurückreflektiert wird und über die Fokussieroptik 205 kollimiert zum teildurchlässigen Spiegel 204 zurückgelangt. An dem teildurchlässigen Spiegel 204 wird wiederum ein Teil des Laserstrahls zu einer zweiten Analyseeinheit 202 hin ausgekoppelt, welche ebenfalls insbesondere ein System analog zu Fig. 1 oder Fig. 5 aufweisen kann. Des Weiteren können (in Fig. 2 nicht eingezeichnete) Strahlfallen zum Auffangen des jeweils nicht genutzten Anteils der auf den teildurchlässigen Spiegel 203 bzw. 204 auftreffenden Strahlung vorgesehen sein.
Ein schematischer Strahlengang zur Analyse des Laserstrahls in„Rückwärtsrichtung" ist in Fig. 3 dargestellt, wobei jeweils Feldebenen mit„F" und Pupillenebenen mit „P" bezeichnet sind. „206" bezeichnet in Fig. 3 das metallische Target- Tröpfchen,„350" ist eine afokale Teleskopgruppe, und„120" repräsentiert die anhand von Fig. 1 beschriebene Grauverlaufsfilter-Anordnung (mit nachfolgender, jedoch in Fig. 3 nicht dargestellter zweiter Fourier-Optik und Lichtintensitätssensor-Anordnung). Eine Verschiebung der Position des Target-Tröpfchens 206 hat eine Änderung des mit der Lichtintensitätssensor-Anordnung erhaltenen Mes- sergebnisses zur Folge.
Die Analyse der Laserstrahlen sowohl in„Vorwärtsrichtung" (Laserstrahl vor dem Auftreffen auf das jeweilige Target-Tröpfchen 206, „Vorwärtsstrahl") als auch in „Rückwärtsrichtung" (Laserstrahl nach Reflexion dem jeweiligen Target-Tröpfchen 206,„Rückwärtsstrahl") erlaubt so eine Aussage über die relative Einstellung von
Laserstrahl und Target-Tröpfchen 206 zueinander, wobei - unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 1 - aus dem mit der ersten Analyseeinheit 201 erhaltenen Ergebnis auf die Einstellung bzw. Fokuslage des Laserstrahls und aus dem mit der zweiten Analyseeinheit 202 erhaltenen Ergebnis auf die Tröpfchenposition geschlossen werden kann.
Im Weiteren werden zum Hintergrund einige Grundlagen der afokalen Abbildung erläutert. Nach dem in der paraxialen Optik gebräuchlichen Transfermatrixformalismus (ABCD-Matrix) ergibt sich die Abbildungsmatrix des verketteten Strahlengangs gemäß Fig. 3 durch Multiplikation der Teilabschnittmatrizen entsprechend
Figure imgf000020_0001
(7)
Die Objekt- und bildseitigen Brennweiten /' und / sowie der Teleskopabbildungsmaßstab mag werden anhand von Fig. 3 deutlich (Objektraum gestrichen,
Bildraum ungestrichen), und die Positionen z und z beziehen sich auf die Brennebene der jeweiligen Fourier-Optik. Die Transfermatrix vermittelt die Transformation der durch die Strahlposition x und den Strahlwinkel u & tan(u) definierten
Strahlvektoren zwischen Objektraum ray' = {x',u') und Bildraum ray = {x,u) gemäß
Figure imgf000020_0002
wobei Mag f für den Abbildungsmaßstab der Fernfeldabbildung steht.
f mag
Eine scharfe Abbildung liegt vor, wenn alle von einem Objektpunkt ausgehenden Strahlen unabhängig vom Strahlwinkel in einem Bildpunkt zusammengeführt werden. Entsprechend lautet die Fokusbedingung dx
,. z + Mag z' = 0 (9)
Mag
Daraus folgt unmittelbar die Abbildungsbedingung z =Mag 2 z i
Es wird davon ausgegangen, dass ein von einem Objektpunkt am Ort (χ',γ',ζ') ausgehendes kegelförmiges Strahlenbündel von seinen Randstrahlen eray' = (x',W + e'sin(<p), y',v' + θ' cos(<p)) objektseitig begrenzt wird, wobei ü' und v ' die Schwerstrahlwinkel und θ' den Offnungs- bzw. Divergenzwinkel bezeichnen. Die Propagation des Strahlenbündels durch die Abbildungsoptik mit dem Bildsensor an der Position z = 0 (in der Brennebene der bildseitigen Fourier-Optik) lautet gemäß dem (um die Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung erweiterten) Transfermatrixformalismus
Figure imgf000021_0001
Daraus ergeben sich die geometrisch-optischen Abbildungsgleichungen schließlich zu x = -Mag(x' - z' u ') , y = -Mag(y' - z' v') (1 1 a)
u = 1 u -, , v = 1 V -, (1 1 b)
Mag Mag
Θ -θ' (1 1 c)
Mag z = Mag2z' (1 1 d)
Der Querbalken über dem Symbol zeigt dabei den Schwerstrahl an. Grundsätzlich sind für das Strahlgrößenmaß wie auch für das Divergenzmaß fallabhängig verschiedene Konventionen möglich und üblich. Auf dem Gebiet der Lasertechnik dienen beispielsweise häufig die Momente
jdxdy I(x, y; z) (x - x(z)f jdxdy I(x, y; z) (y - y(z)f w2(z) =— w2(z) =—
jdxdyl(x,y;z) jdxdyl(x,y;z)
(12) mit dxdy I(x,y,z)x dx dy I(x,y,z)y
, y(z) = - jdxdyl(x,y;z) jdxdyl(x,y;z)
als Grundlage einer Strahlgrößendefinition entsprechend
Figure imgf000022_0001
oder
w{z) = ilwl{z)w2(z) (15)
Hierin bezeichnet I(x,y;z) die Lichtintensität für die gewählte Schnittebene.
Mit der Momentendefinition entsprechend Gleichung (2) ergeben sich der Schwerpunkt (3c, ) und die Strahlgrößenparameter wx 2,w2 w2 = wx 2 +w2 wie folgt: m 1,0
m 0,0
m 0,1
y
Figure imgf000023_0001
m, 0,2 m, 0,2 m, 0,1
-y
m 0,0
Figure imgf000023_0002
Bei der Analyse des Vorwärtsstrahls sowie des Rückwärtsstrahls in dem prinzipiellen Aufbau von Fig. 2 ist zu beachten, dass nur der Vorwärtsstrahl idealisiert als „Gaußstrahl" anzusehen ist, für welchen im Bereich des bildseitigen Fokus für die Strahlgröße w als Funktion der Ausbreitungskoordinate z in guter Näherung
Figure imgf000023_0003
gilt, wobei w0 die Taillengröße, Θ die Divergenz und z0 die Taillenlage (Fokuslage) bezeichnen.
Im Weiteren wird noch kurz auf Probleme eingegangen, welche sich etwa im Falle der Analyse des Rückwärtsstrahls in der zweiten Analyseeinheit 120 daraus erge- ben, dass der zu untersuchende Strahl kein idealer Gaußstrahl ist, sondern ein vergleichsweise scharf begrenzter Strahl (im Weiteren auch als„Tophat-Strahl" bezeichnet). Im Falle eines solchen scharf begrenzten Strahls ergibt sich im Fokus (Fernfeld) sowie im aberrationsfreien Idealfall die Airy'sche Lichtverteilung
Figure imgf000023_0004
wobei L = die charakteristische Länge, P die gesamte durch das System
NA
transmittierte Leistung und J x) die Bessel-Funktion erster Ordnung bezeichnen.
Aufgrund des asymptotischen Abfalls I(r, z = z0 ) <χ in dieser Lichtverteilung r
sind jedoch die Momente entsprechend Gleichung (12) nicht definiert. Das hieraus resultierende Problem einer Auswertung auch des„hart begrenzten" Rückwärtsstrahls kann durch eine geeignete„künstliche" Apodisierung überwunden werden: In einer Ausführungsform kann eine (im vorstehenden Sinne„weiche") Apodisation (x,y; zNF )0(x2 + y2 <RNA) -» (x,y; zNF )ARm (x, y) (19) durch Einbringen eines strukturierten Graufilters mit entsprechendem Profil in das Nahfeld bzw. in eine Pupillenebene realisiert werden. Hierbei bezeichnen u(x,y; z) die Strahlamplitude (welche über I(x,y;z) =
Figure imgf000024_0001
die Intensität bestimmt) und RNA den (die Öffnung bzw. numerische Apertur NA definierenden) Aperturradius. Hierzu geeignet ist beispielsweise die erst ab den zweiten Ableitungen unstetige Funktion
Figure imgf000024_0002
mit dem Beschneidungsradius R im Bereich um R
Im Weiteren werden unterschiedliche mögliche Ausführungsformen bzw. Transmissionsverläufe von gemäß der Erfindung einsetzbaren Grauverlaufsfiltern unter Bezugnahme auf Fig. 6ff detaillierter beschrieben.
Fig. 6a zeigt eine lineare Anordnung von drei Grauverlaufsfiltern 621 -623, wie sie im Aufbau von Fig. 5 verwendet wird. Fig. 6b zeigt eine (z.B. im Hinblick auf bestehende Bauraumbeschränkungen) gefaltete 2-D-Anordnung aus vier Grauver- laufsfiltern (bzw.„Kanälen"), welche über die Grauverlaufsfilter 621 -623 von Fig. 6a hinaus einen zusätzlichen, in seinem Transmissionsverlauf radialparabolischen Grauverlaufsfilter 625 (zum Zwecke einer Spotgrößenmessung o- der einer Justage) aufweist. Fig. 6c zeigt eine redundante gefaltete 2-D- Anordnung, welche zusätzlich zu zwei Grauverlaufsfiltern 621 , 623 mit in x- bzw.- y-Richtung linearem Transmissionsverlauf zwei Grauverlaufsfilter 626, 627 mit in hierzu diagonaler (45°-)Richtung linearem Transmissionsverlauf aufweist. In Fig. 6c wird auf den Grauverlaufsfilter 622 mit konstantem Transmissionsverlauf verzichtet, wobei vorausgesetzt wird, dass das Signal zur Intensitätsnormierung an- derweitig verfügbar ist. Fig. 7 illustriert die beliebige Anordnung von Grauverlaufsfiltern ausgehend von einer linearen Anordnung zu einer 2D-Matrixanordnung.
Durch Verwendung von paarweise entgegengesetzten Grauverlaufsfiltern (bzw. „Keilverlaufsfiltern") kann ebenfalls eine Energienormierung abgeleitet werden. Dies wird im Folgenden kurz für die in Fig. 8a exemplarisch gezeigte Grauverlaufsfilter-Anordnung 821 dargelegt, welche je zwei in positiver bzw. negativer x- bzw. y-Richtung lineare Transmissionsverläufe zur Messung der Fokuslagekoordinaten eines zu charakterisierenden Laserstrahls aufweist. Für das Ausführungsbeispiel von Fig. 8a ergeben sich die Sensorsignale zu:
Figure imgf000025_0001
S = G
W
(21 )
S3 = G L + IZzIi
2 W
S4 = G i_ T - 3
w
Zur einfacheren Erläuterung des Prinzips wird für alle Grauverlaufsfilter ein ein- heitlicher Gain-Wert G sowie eine einheitliche („Keil-")Breite w des linearen Transmissionsverlaufs vorausgesetzt. Die„Keilverschiebungen" x1 und y3 sind ebenfalls paarweise gleich gewählt. / steht für die über das Lichtgebilde integrierte Gesamtintensität
I = m, 0,0 jdxdylpp x,y) (22)
Durch Addition und Differenzbildung ergibt sich
S1 +S2=GI
S,-S2=2GIX l
W (23)
S3+S4=GI
S3-S4=2GI y-y3
w
Die beiden Summensignale „S1+S2" und „S3+S4" ergeben gemäß dem Gleichungssystem (23) jeweils die Gesamtintensität. Diese kann zur Normierung der beiden Differenzsignale herangezogen werden, um schließlich die gewünschten Schwerpunktlagen zu extrahieren.
Grauverlaufsfilter zweiter Ordnung, welche einen parabolischen Transmissionsverlauf besitzen, bieten die Möglichkeit, die zweiten Momente der Lichtverteilung und damit die Größe des zu analysierenden Lichtstrahls (bzw. des„Lichtgebildes") zu messen. Der Verlauf eines Grauverlaufsfilters mit parabolischem Transmissions- verlauf wird durch die Transmissionsfunktion
Figure imgf000026_0001
parametrisiert. Darin bezeichnet s die Lagekoordinate in Verlaufsrichtung, s0 die Lage des Scheitels und w die Breite des Bereichs, über den der komplette Anstieg des Transmissionskoeffizienten vom Wert Null auf den Wert Eins erfolgt. Fig. 8b zeigt exemplarisch und schematisch eine Ausgestaltung einer Grauverlaufsfilter-Anordnung 822 mit fünf Grauverlaufsfiltern (bzw. „Messkanälen"), welche einen Grauverlaufsfilter mit linearem Transmissionsverlauf in x-Richtung, einen Grauverlaufsfilter mit linearem Transmissionsverlauf in y-Richtung, einen uniformen Grauverlaufsfilter mit konstantem Transmissionsverlauf als Referenz, einen Grauverlaufsfilter mit in x-Richtung parabelförmigem Transmissionsverlauf sowie einen Grauverlaufsfilter mit in y-Richtung parabelförmigem Transmissionsverlauf aufweist. Für diese Auslegung ergeben sich die Signale S1 bis S5 zu:
Figure imgf000027_0001
S3 = - jdxdy IFF (x, y) (25)
Figure imgf000027_0002
Die Parameter Wx , W2 , W und W5 sowie x y2 , x4 und y5 charakterisieren die vier Grauverlaufsfilter. Die Parameter ηι bis stehen für die Detektionsempfind- lichkeiten der Kanäle, deren Variation verschiedene Ursachen (z.B. Bauteilschwankungen, usw.) haben kann. Durch Normierung auf das Referenzsignal, das hier durch den uniformen Grauverlaufsfilter mit der Transmission erhalten wird, werden Energieschwankungen (Laserpulsschwankungen) eliminiert. Die vier normierten Signale enthalten dann die Information über die Lichtverteilung und lauten:
Figure imgf000028_0001
Die Auslegungsparameter werden darin teilweise zu Effektiv-Parametern zusam- mengefasst. Durch Kalibration oder anderweitig zu bestimmen bleiben dann die beiden Offset-Werte Q und C2 , die vier Gain-Werte Gl t G2 , G und G5 sowie die beiden Scheitellagen x4 und y5 . Durch Umstellung der Gleichungen des Gleichungssystems (21 ) und in Kenntnis der acht Kalibrierparameter ergibt sich schließlich die Strahllagen- und Strahlgrößeninformation aus den Messsignalen entsprechend
Figure imgf000028_0002
+ 2x. (27)
G4 S3
w. + 2y5y - y5 - y
G5 S3
2 2 2
Zusammenfassend bieten Grauverlaufsfilter zweiter Ordnung auch den messtechnischen Zugang auf die Strahlgrößenparameter w2 und w2 . Wenn lediglich die Strahlgröße w2 = wx 2 + wy 2 von Interesse ist, dann können ausgehend von der Ausführungsform von Fig. 8b die beiden Grauverlaufsfilter mit pa- rabelförmigem Transmissionsverlauf durch einen einzigen Grauverlaufsfilter mit rotationsparaboloidförmigem Transmissionsverlauf zum Erhalt einer Grauverlaufs- filter-Anordnung 823 gemäß Fig. 8c ersetzt werden. Die Signalgewinnung ist gemäß dem vorstehend beschriebenen Schema entsprechend anzupassen.
Bei Verwendung räumlich verschobener parabelförmiger Transmissionsverläufe ist es ferner möglich, einen Fokuspositions- und Fokusgrößensensor zu realisieren, der ohne Verwendung von linearen Transmissionsverläufen auskommt. Eine beispielhafte Ausgestaltung einer solchen Grauverlaufsfilter-Anordnung 824 ist in Fig. 8d gezeigt. Das Prinzip basiert auf paarweise parabelförmigen Grauverlaufsfiltern, deren Scheitel paarweise entgegengesetzt entlang der Verlaufsachse verschoben sind.
Für diese Auslegung ergeben sich die auf die Referenz normierten Signale zu:
oc G l ^ 2^ I *^*^ s2
= G ( ) I 2^ I
s3
(28)
s4
= G ( - 2y0y + y<
s3 V) ) s5
= G ( ) + 2y0y + y
s3 Zur einfacheren Erläuterung des Prinzips wird für alle Grauverlaufsfilter (bzw.„Kanäle") ein einheitlicher Gain-Wert G angenommen. Die Scheitel-Verschiebungen sind xl = x0 , x2 = -x0 , y = y0 und y5 = -y0 . Durch Summen- und Differenzbildung erhält man folgende Gleichungen, aus denen sich in Kenntnis der Scheitelverschiebungen wiederum die Schwerpunktkoordinaten und die Spotgrößen extrahie- ren lassen.
Figure imgf000030_0001
Das vorstehend beschriebene Schema kann zur Messung von Momenten höherer Ordnung beliebig fortgesetzt werden. Die auf den Schwerpunkt bezogenen Mo- mente
mk,i = (30)
Figure imgf000030_0002
repräsentieren dabei die Formaspekte der Intensitätsverteilung (3. Momente: „Schiefe", 4. Momente: Wölbung bzw.„Kurtosis", ... ).
Im Weiteren wird unter Bezugnahme auf Fig. 9a-c eine Ausführungsform einer Grauverlaufsfilter-Anordnung 920 unter Verwendung von vier Grauverlaufsfiltern 921 -924 näher betrachtet. Dabei weist die Grauverlaufsfilter-Anordnung 920 ge- mäß Fig. 9a einen ersten Grauverlaufsfilter 921 mit linearem Transmissionsverlauf in x-Richtung, einen zweiten Grauverlaufsfilter 922 mit linearem Transmissionsverlauf in y-Richtung, einen dritten Grauverlaufsfilter 923 mit konstantem Transmissionsverlauf als Referenz sowie einen vierten Grauverlaufsfilter 924 mit rotations- paraboloidförmigem Transmissionsverlauf auf, womit die Strahlparameter x , y und w2 = wx 2 + wy 2 nach Fokussierung messtechnisch zugänglich werden.
Die vollen Kreise in Fig. 9a symbolisieren die Linsen der auf die Grauverlaufsfilter- Anordnung 920 folgenden Linsen-Anordnung, und die gestrichelt gerundeten Quadrate symbolisieren die Lichtintensitätssensoren der Lichtintensitätssensoren- Anordnung. Eine parasitäre nullte Beugungsordnung sowie die höheren parasitären Beugungsordnung werden nicht transmittiert.
Zur eingangs bereits beschriebenen Aufspaltung des zu analysierenden Licht- Strahls wird ein 2D-Gitter benötigt, welches die Energie in die vier ersten diagonalen Beugungsordnungen konzentriert. Hierzu kann ein in Fig. 9c angedeutetes hybrides (d.h. als kombiniertes Amplituden-Phasen-DOE ausgestaltetes) binäres Gitter (Schachbrett-Gitterdesign) verwendet werden, wie es in Fig. 9b-c dargestellt ist. Fig. 9b zeigt eine Elementarzelle des auf eine Energiekonzentration in den ersten vier diagonalen Beugungsordnungen optimierten hybriden Schachbrettgitters. Weiße Bereiche besitzen die Transmission 1 und haben eine konstante Phase entsprechend dem im Feld angegebenen Wert. Fig. 9c zeigt die Stärke der Beugungsordnung. Durch das spezielle Gitterdesign werden 89% der transmittier- ten Energie in die vier ersten diagonalen Beugungsordnungen konzentriert. Insbe- sondere treten für ein ideal gefertigtes Gitter weder die nullte noch sämtliche höheren Beugungsordnungen auf.
Eine exemplarische Auslegung eines Grauverlaufsfilters 950 ist in Fig. 10 veranschaulicht. Die die Auslegung bestimmenden Parameter sind: - Radius smax des Intensitätsgebildes. Dieser wird maßgeblich durch die Grundeigenschaften des Strahls (Öffnung, Divergenz) und seiner Variationen (Aberrationen, Fokusvariation, usw.) bestimmt und ist derart zu definieren, dass benachbarte replizierte Intensitätsgebilde, deren Begrenzungskreise sich gerade gegenseitig berühren, niemals während des Betriebes störend überlagern oder gar interferieren.
Radius #max des Bereiches im Winkelraum, der die auftretenden (und zu messenden) Strahlrichtungsvariationen beschränkt.
Radius des Nutzbereichs im Fernfeld (=Verlaufsfilterebene) rmax . Entsprechend der in Abbildung 21 dargestellten Geometrie gilt rmax = ömax FF + smax . Darin steht fpp für die Brennweite der Fokussierlinse. Breite des Keilverlaufs w , in dem die Transmission von 1 auf 0 abfällt, ist damit durch W = 2Kl rm35, gegeben. Die Wahl des Überlaufparameters κ (>1 .5) hängt von den für die Justage oder die Systemeinrichtung benötigten Reserven ab. - Betrag des Beugungswinkels Δθ der ersten Ordnungen des replizierenden 2D- Schachbrettgitters wird durch den Abstand der Verlaufsfilterzentren von der optischen Achse bestimmt, entsprechend fFF Δθ = κ2 42 W , κ2 > 0.5 . Der
Faktor 2 trägt der diagonalen Kanalanordnung Rechnung. Vorteilhafterweise wird die Auswirkung einer parasitären nullten Ordnung durch einen Dunkelbe- reich von der Größe eines Graufilters geblockt, was κ2 « 1 entspricht.
Fig. 1 1 a-c und Fig. 12a-d zeigen schematische Darstellungen zur Erläuterung konkreter Ausführungsformen eines im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbaren Grauverlaufsfilters mit binären Sub-Wellenlängenstrukturen. Durch die- se Ausführungsformen wird dem Umstand Rechnung getragen, dass bei dem erfindungsgemäßen Konzept vergleichsweise hohe Anforderungen an die Güte des bzw. der eingesetzten Grauverlaufsfilter(s) zu stellen sind, da diese die bei der Positionsmessung erzielte Genauigkeit unmittelbar bestimmt und etwaige Transmissionsverlaufsschwankungen entsprechende Messfehler in der Strahlanalyse zur Folge haben.
Bei typischen Abmessungen der gesamten Messeinrichtung und zur Erzielung hinreichend hoher Empfindlichkeiten bei der Strahlrichtungsbestimmung sind i.d.R. steile Transmissionsvariationen der eingesetzten Grauverlaufsfilter(s) über kurze Strecken erforderlich (z.B. typische Transmissionsgradienten im Bereich von
0.2mm"1 bis 5mm"1). Bei typischen angestrebten„Genauigkeit vs. Messbereich"- Verhältnissen von 1 : 1000 (z.B.: Messbereich bei der Strahlwinkelbestimmung: ±1 mrad bei Genauigkeit ±l rad) kann ferner z.B. gefordert sein, dass die Abweichung der lokalen Transmission nicht größer ist als 1/1000 des gesamten Trans- missionsbereichs. Bei Realisierung der o.g. binären Sub-Wellenlängenstrukturen weist z.B. jeder Grauverlaufsfilter ein planes, transmittierendes Substrat auf, auf welchem nicht transmittierende bzw. lichtundurchlässige (d.h. entweder vollständig absorbierende oder vollständig reflektierende) binäre Sub-Wellenlängenstrukturen aufgebracht sind. Lediglich beispielhaft kann ein Grauverlaufsfilter etwa eine Größe von 1 mm*1 mm aufweisen und mit einer Struktur aus 1000*1000 Pixeln bedruckt sein, so dass sich etwa 1 m große Strukturelemente ergeben, deren Größe somit deutlich unterhalb der beispielhaften Wellenlänge von etwa 10.6μηΊ eines zu analysierenden Lichtstrahls im langwelligen Infrarotbereich liegt.
Anders als bei Beugungsgittern (mit Strukturen etwa von der Größe der Wellenlänge oder größer) besitzen solche Sub-Wellenlängenstrukturen eine Periode kleiner als die Wellenlänge, was dazu führt, dass keine definierte Beugung auftritt (also quasi nur die nullte Ordnung transmittiert wird). Die erfindungsgemäßen Binär- Strukturen werden nun so angeordnet, dass gemittelt über einen bestimmten Bereich (etwa entsprechend der Spotgröße des zu analysierenden Lichtstrahls) im Mittel effektive Transmissionswerte bzw. Grauwerte zwischen Null und Eins erhalten werden. Zur Vermeidung unerwünschter Periodizitäten (welche wiederum unerwünschte Beugungseffekte zur Folge hätten) können grundsätzlich z.B. aus der Drucktechnik bekannte Verfahren (z.B. Floyd-Steinberg-Algorithmus) angewendet werden. Ein solches Verfahren wurde bei der in Fig. 1 1 a-b gezeigten Ausführungsform angewendet. Dabei zeigt Fig. 1 1 a den realisierten Transmissionsverlauf (Grauver- lauf) 961 , und Fig. 1 1 b zeigt die hierzu verwendete Binär-Struktur 962. Wie aus der entsprechenden Fourier-Transformation 963 gemäß Fig. 1 1 c ersichtlich, treten keine unerwünschten periodischen Strukturen auf.
Die lokale Mittelung, die nötig ist, um für die den Binär-Strukturen eine effektive lokale Transmission Ten zu erhalten, wird somit durch Integration über die endliche
Strahlgröße realisiert: jdxefy l0 x, y) T x, y)
(31 )
Figure imgf000034_0001
Hierbei ist lo(x,y) die eingehende Intensitätsverteilung und T(x,y) die (binäre) Transmission des Grauverlaufsfilters. Um die geforderte Linearität des Grauver- laufsfilters zu erreichen, muss eine hinreichend große Zahl von binären Strukturelementen im Integrationsbereich des Strahls liegen. Um ein „Genauigkeit vs. Messbereich"-Verhältnis von 1 : 1000 zu erreichen, kann der Stahl z.B. etwa 100*100 Strukturelemente überdecken. Gemäß Fig. 12b wandert etwa in einer Simulation für die in Fig. 12a gezeigte binäre Sub-Wellenlängenstruktur eines Grauverlaufsfilters ein gaußförmiger Lichtspot von links nach rechts, wobei sich in der Auftragung von Fig. 12c für die durch den Grauverlaufsfilter transmittierte Lichtintensität eine sehr gute Linearität (insbesondere ohne unerwünschte Granularitäten infolge der Strukturelemente) ergibt. Ein in Fig. 12d gezeigter, aus den sehr geringen Abweichungen von der Linearität resultierender Positionsfehler liegt deutlich unterhalb von Ι μηι über eine Strecke von etwa βθθμηι, so dass ein sehr gutes Verhältnis von Messfehler zu Messbereich erhalten wird. Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vor- liegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.

Claims

Patentansprüche
System zur Analyse eines von einer Strahlführungsoptik geführten Lichtstrahls, mit
• einer Grauverlaufsfilter-Anordnung (120, 520), welche in einer Fernfeldebene der Strahlführungsoptik angeordnet ist und wenigstens einen Grauverlaufsfilter (121 , 521 , 522, 523) mit örtlich variierender Transmission aufweist; und
• einer Lichtintensitätssensor-Anordnung mit mindestens einem Lichtintensitätssensor (140, 540), welche in einer Nahfeldebene der Strahlführungsoptik angeordnet ist und für jeden Grauverlaufsfilter (121 , 521 , 522, 523) der Grauverlaufsfilter-Anordnung (120, 520) jeweils die durch den Grauverlaufsfilter transmittierte Lichtintensität misst (141 , 541 , 542, 543).
System nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das System in einem Kepler-Teleskop-Aufbau eine erste Fourier-Optik (1 10, 510) und eine zweite Fourier-Optik (130, 531 , 532, 533) aufweist, wobei die Fernfeldebene der Strahlführungsoptik sich bezogen auf den optischen Strahlengang zwischen der ersten und zweiten Fourier-Optik befindet und wobei die Nahfeldebene der Strahlführungsoptik sich bezogen auf den optischen Strahlengang nach der zweiten Fourier-Optik befindet.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Grauverlaufsfilter (121 , 521 , 523) einen in einer vorbestimmten Raumrichtung linearen Transmissionsverlauf besitzt.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Grauverlaufsfilter-Anordnung (520) einen ersten Grauverlaufsfilter (521 ) mit linearem Transmissionsverlauf in einer ersten Raumrichtung und einen zweiten Grauverlaufsfilter (523) mit linearem Transmissionsverlauf in einer von der ersten Raumrichtung verschiedenen zweiten Raumrichtung aufweist.
5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Raumrichtung zur ersten Raumrichtung senkrecht ist.
6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Grauverlaufsfilter einen zumindest in einer vorbestimmten Raumrichtung parabelförmigen Transmissionsverlauf besitzt.
7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass wenigstens ein Grauverlaufsfilter einen Transmissionsverlauf mit rotationsparabolidförmiger oder sattelförmiger Geometrie besitzt.
8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Grauverlaufsfilter (522) zur Ermöglichung einer In- tensitätsnormierung einen konstanten Transmissionsverlauf besitzt.
9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grauverlaufsfilter-Anordnung (520) ein Array aus einer Mehrzahl von Grauverlaufsfiltern (521 , 522, 523) aufweist.
10. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtintensitätssensor-Anordnung (540) ein Array aus einer Mehrzahl von Lichtintensitätssensoren (541 , 542, 543) aufweist. 1 1 . System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung stromaufwärts der Grauverlaufsfilter-Anordnung (520) angeordnete strahlaufspaltende Struktur (505) zur Aufspaltung des zu analysierenden Lichtstrahls in eine Mehrzahl von Teilstrahlen aufweist. System nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass diese strahlaufspaltende Struktur (505) in einer Nahfeldebene der Strahlführungsoptik angeordnet ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Grauverlaufsfilter aus Binärstrukturen gebildet ist, wobei die Strukturgrößen dieser Binärstrukturen kleiner sind als die Wellenlänge des zu analysierenden Lichtstrahls.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zu analysierende Lichtstrahl ein Laserstrahl, insbesondere ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge im Infrarotbereich, ist.
Verfahren zur Analyse eines von einer Strahlführungsoptik geführten Lichtstrahls,
• wobei ein zu analysierender Lichtstrahl über eine Grauverlaufsfilter- Anordnung (120, 520), welche in einer Fernfeldebene der Strahlführungsoptik angeordnet ist und wenigstens einen Grauverlaufsfilter (121 , 521 , 522, 523) mit örtlich variierender Transmission aufweist, auf eine Lichtintensitätssensor-Anordnung mit mindestens einem Lichtintensitätssensor (140, 540), welche in einer Nahfeldebene der Strahlführungsoptik angeordnet ist und für jeden Grauverlaufsfilter (121 , 521 , 522, 523) der Grauverlaufsfilter-Anordnung (120, 520) jeweils die durch den Grauverlaufsfilter transmittierte Lichtintensität misst (141 , 541 , 542, 543), gelenkt wird;
• wobei aus der gemessenen Lichtintensität wenigstens ein Strahlparameter zur Charakterisierung des zu analysierenden Lichtstrahls abgeleitet wird.
16. Verwendung eines Grauverlaufsfilters in einem System nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Grauverlaufsfilter aus Binärstrukturen gebildet ist, und wobei die Strukturgrößen dieser Binärstrukturen kleiner sind als die Wellenlänge eines zu analysierenden Lichtstrahls.
17. Verwendung eines Grauverlaufsfilters nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der zu analysierende Lichtstrahl eine Wellenlänge im Infrarotbereich besitzt.
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JP2017510765A JP6576435B2 (ja) 2014-05-09 2015-05-08 ビーム誘導光学系から誘導される光線を分析するためのシステム及び方法
PL15724539.0T PL3140628T3 (pl) 2014-05-09 2015-05-08 System i sposób analizy wiązki światła kierowanej przez układ optyczny kierujący wiązką
EP15724539.0A EP3140628B9 (de) 2014-05-09 2015-05-08 System und verfahren zur analyse eines von einer strahlführungsoptik geführten lichtstrahls
US15/347,348 US9823119B2 (en) 2014-05-09 2016-11-09 System and method for analyzing a light beam guided by a beam guiding optical unit

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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015211999A1 (de) * 2015-06-29 2016-12-29 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Laserbearbeitungskopf und Laserbearbeitungsmaschine damit
WO2017163345A1 (ja) * 2016-03-23 2017-09-28 ギガフォトン株式会社 極端紫外光生成装置及び極端紫外光の重心位置の制御方法
DE102017102998A1 (de) * 2017-02-15 2018-02-08 Carl Zeiss Smt Gmbh Anordnung und Verfahren zur Charakterisierung eines transparenten Substrats
US11366399B2 (en) * 2017-11-29 2022-06-21 Asml Netherlands B.V. Laser beam monitoring system
EP3620763A1 (de) * 2018-09-07 2020-03-11 Boegli-Gravures S.A. Adaptive laserstrahlformung
DE102018124342A1 (de) 2018-10-02 2020-04-02 Carl Zeiss Smt Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Strahlwinkelmessung eines von einer Strahlführungsoptik geführten Lichtstrahls
DE102018124396A1 (de) 2018-10-02 2020-04-02 Carl Zeiss Smt Gmbh Metrologiesystem und Verfahren zur Vermessung eines Anregungs-Laserstrahls in einer EUV-Plasmaquelle
CN113960804B (zh) * 2021-10-21 2023-08-08 四川大学 一种连续光谱色温合成装置及合成方法
DE102023108855A1 (de) * 2023-04-06 2024-10-10 TRUMPF Lasersystems for Semiconductor Manufacturing SE Beobachtungseinrichtung für ein EUV-Lichtsystem und entsprechendes EUV-Lichtsystem

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3538335A (en) * 1968-11-27 1970-11-03 Gen Electric Light intensity controller for photosensitive pickup tubes
US4037959A (en) * 1975-12-15 1977-07-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Means for real-time laser source characterization
US5329350A (en) 1992-05-21 1994-07-12 Photon, Inc. Measuring laser beam parameters using non-distorting attenuation and multiple simultaneous samples
US8237922B2 (en) 2010-04-08 2012-08-07 Haas Laser Technologies, Inc. Laser beam analysis apparatus

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5230799B2 (de) * 1972-10-27 1977-08-10
GB1434304A (en) * 1973-05-16 1976-05-05 Ciba Geigy Ag Optical apparatus
FR2470397A1 (fr) * 1979-11-21 1981-05-29 Thomson Csf Attenuateur optique a attenuation controlee
JPH0640023B2 (ja) * 1986-09-25 1994-05-25 株式会社神戸製鋼所 光入力の位置・分散検出方法および装置
DE19822924C2 (de) * 1998-05-22 2000-06-15 Daimler Chrysler Ag Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Verteilung der Energiefeldichte eines Laserstrahls
DE102010053323B3 (de) * 2010-12-02 2012-05-24 Xtreme Technologies Gmbh Verfahren zur räumlich aufgelösten Messung von Parametern in einem Querschnitt eines Strahlenbündels energiereicher Strahlung mit hoher Intensität
DE102012204674B4 (de) * 2012-03-23 2014-11-27 Carl Zeiss Smt Gmbh Strahlregelungsvorrichtung für einen EUV-Beleuchtungsstrahl
DE102013224583A1 (de) 2013-11-29 2015-06-03 Carl Zeiss Smt Gmbh Messanordnung zur Verwendung bei der Trajektorienbestimmung fliegender Objekte
DE102014201779B4 (de) 2014-01-31 2016-12-15 Carl Zeiss Smt Gmbh Strahlpropagationskamera und Verfahren zur Lichtstrahlanalyse

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3538335A (en) * 1968-11-27 1970-11-03 Gen Electric Light intensity controller for photosensitive pickup tubes
US4037959A (en) * 1975-12-15 1977-07-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Means for real-time laser source characterization
US5329350A (en) 1992-05-21 1994-07-12 Photon, Inc. Measuring laser beam parameters using non-distorting attenuation and multiple simultaneous samples
US8237922B2 (en) 2010-04-08 2012-08-07 Haas Laser Technologies, Inc. Laser beam analysis apparatus

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