DE60102597T2

DE60102597T2 - Laser mit hoher spitzenleistung und dessen anwendung zur erzeugung von licht im extrem-uv-bereich

Info

Publication number: DE60102597T2
Application number: DE60102597T
Authority: DE
Inventors: Jean-Marc Weulersse; Vincent Le Flanchec; Michel Gilbert
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2000-09-27
Filing date: 2001-09-19
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2021-09-20
Also published as: RU2301485C2; JP2004510356A; ATE263447T1; JP5036118B2; AU2001286170A1; TW515134B; FR2814599B1; DE60102597D1; US20040022295A1; KR20080059476A; EP1320913B1; CN1505857A; FR2814599A1; WO2002027872A1; KR100900164B1; EP1320913A1; CN1279666C; KR20030036839A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laservorrichtung mit hoher Spitzenleistung und durchschnittlicher Leistung und hoher Wiederholungsrate, während sie gleichzeitig niedrige Kosten und Komplexität aufweist.
Die Erfindung ist besonders anwendbar auf die Erzeugung von Licht im extremen Ultraviolettbereich.
Strahlung, die zu diesem Bereich gehört, die auch "EUV-Strahlung" genannt wird, hat Wellenlängen, die von 8 nm bis 25 nm reichen.
Die EUV-Strahlung, die durch Erzeugung von Lichtimpulsen erreicht werden kann, welche durch eine Wechselwirkung der Vorrichtung, die der Gegenstand der Erfindung ist, mit einem geeigneten Target erzeugt werden, hat zahlreiche Anwendungen, besonders in der Materialkunde, Mikroskopie und insbesondere in der Mikrolithographie, um integrierte Schaltkreise mit einem sehr hohen Integrationsgrad herzustellen. Für diese letzte Anwendung ist es besonders vorteilhaft, eine hohe Wiederholungsrate zu haben, die für Laser mit hoher Spitzenleistung sehr schwierig zu erreichen ist.
Die Anwendung ist anwendbar auf jedes Feld, das einen Erregungslaser derselben Art verlangt wie jene, die in der Mikrolithographie benötigt werden.
Beschreibung des Stands der Technik
EUV-Lithographie wird in der Mikroelektronik benötigt, um integrierte Schaltkreise zu produzieren, deren Dimensionen kleiner als 0,1 μm betragen. Unter den Quellen der EDV-Strahlung verwenden verschiedene Quellen ein mittels eines Lasers erzeugtes Plasma.
Um solch ein Plasma zu erzeugen, ist es notwendig, einen Laser verfügbar zu haben, der eine hohe Spitzenbestrahlung erzeugt. Zu diesem Zweck wird deshalb ein gepulster Laser verwendet, der z.B. eine Energie von etwa 300 mJ pro Puls oder mehr abgibt.
Da die Erregungswellenlänge keine sehr wichtige Rolle spielt, ist angezeigt, dass die Erfindung von hier an z.B. YAG-Laser verwendet, die zahlreiche Entwicklungen in vielen industriellen Gebieten erfahren haben. Jedoch können andere Festkörper-Laser in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, was aussagt, dass das verstärkende Medium ein Festkörper ist.
Um eine sehr hohe Energiestabilität bei jedem Schuss zu erreichen, ist die Verwendung von Laserdiodenpumpen bekannt.
Um zusätzlich die für die Erzeugung von EUV-Strahlung zum Einsatz für Photolithographie benötigte Spitzenleistung zu erreichen, ist die Verwendung gepulster Dioden bekannt.
In dieser Sache kann Bezug genommen werden auf das folgende Dokument:

[1] Artikel von H. Rieger et al., "High brightness and power Nd: YAG laser", Advanced solid-state lasers, 1999, Boston MA, Seiten 49 bis 53.

Dieses Dokument legt eine Vorrichtung für Photolithographie offen, welche Laserimpulse hoher Spitzenamplitude bei einer relativ niedrigen Wiederholungsrate erzeugt.
Auch ist die Verwendung von Oszillatoren und Verstärkern bekannt, um die benötigte Spitzenleistung zu erreichen. Das Ergebnis davon ist ein komplexer und teurer Laser.
In dieser Sache kann Bezug genommen werden auf das folgende Dokument:

[2] Artikel von G. Holleman et al., "Modeling high brightness kW solid-state lasers", SPIE Band 2989, Seiten 15 bis 22.

Dieses Dokument erwähnt zwei Anforderungen an Leistungslaser, die mit zwei gegensätzlichen Techniken korrespondieren:
Einerseits die Anwendungen von Schweißen, Endbearbeiten oder Verarbeiten von Materialien, was Laser mit Abgabe langer Impulse verlangt, die durch sehr einfache Techniken erreicht werden, und
andererseits photolithographische Anwendungen, welche Impulse verlangt, die kurz und möglichst mit hoher Rate sind, die durch eine sehr ausgeklügelte und teure Technik unter Verwendung insbesondere von zwei optischen Verstärkerstufen erreicht werden.
Bezug kann auch genommen werden auf das folgende Dokument, das auf die Schaffung einer Laservorrichtung hoher Spitzenleistung zielt:

[3] Artikel von G. Kubiak et al., "Scale-up of a cluster jet laser plasma source for Extreme Ultraviolet lithography", SPIE Band 3676, 1999, Seiten 669 bis 678.

Die in diesem Dokument [3] beschriebene Vorrichtung verwendet YAG-Laser, die durch gepulste Dioden gepumpt werden, wie sonst nach dem Stand der Technik, der sich auf Photolithographie bezieht. Zusätzlich verwendet die Vorrichtung komplexe und teure optische Verstärker. Ferner ist die angestrebte Wiederholungsrate in diesem Dokument [3] 6 kHz für eine Energie von 280 mJ pro Puls.
Zusammenfassung der Erfindung
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu überwinden durch Vorsehen einer Laservorrichtung, die in der Lage ist, eine Spitzenleistung abzugeben, welche mindestens genau so hoch ist, während sie eine höhere Wiederholungsrate zulässt und weniger komplex und billiger als die oben angeführte bekannte Laservorrichtung ist.
Insbesondere ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine Laservorrichtung, die umfasst:

– wenigstens drei gepulste Festkörperlaser, die durch kontinuierlich arbeitende Dioden gepumpt werden und die zur Zuführung von Lichtimpulsen bestimmt sind, und
– eine Einrichtung, die diese Lichtpulse im Wesentlichen auf den gleichen Punkt eines Targets und im Wesentlichen zur gleichen Zeit auf diesen Punkt richtet, wobei die zeitlichen Verschiebungen zwischen den verschiedenen Elementarimpulsen, die jeweils durch die Festkörperlaser zugeführt werden, verglichen mit der Impulsperiode dieser Laser gering sind.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung, welche der Gegenstand der Erfindung ist, sind die Laser in Oszillatoren und ohne Verstärker montiert.
Die Vorrichtung, welche der Gegenstand der Erfindung ist, umfasst mindestens drei gepulste Laser, und umfasst vorzugsweise mehr als drei Laser.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Vorrichtung, welche der Gegenstand der Erfindung ist, umfasst diese Vorrichtung eine Einrichtung für die Modifizierung der räumlichen Verteilung der Lichtpulse, die aus der Addition der von den Lasern zugeleiteten Lichtpulse resultiert.
Nach einer anderen besonderen Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zusätzlich eine Einrichtung für die Steuerung der Laser, die in der Lage ist, die zeitliche Verteilung der Lichtpulse zu modifizieren, welche aus der Addition der von den Lasern zugeleiteten Lichtpulse resultiert, um so zusammengesetzte Pulse zu ergeben.
Nach einer anderen besonderen Ausführungsform der Erfindung umfasst das Profil jedes zusammengesetzten Impulses einen ersten Impuls zum Zünden des Plasmas, das durch Wechselwirkung der Lichtimpulse mit dem Target erzeugt werden soll, ein Zeitintervall, in dem die Energie minimal ist, während das Plasma zunimmt, und dann einen zweiten Impuls, der aus mehreren Elementarimpulsen besteht, entsprechend einer Sequenz, die von der Plasmazunahme abhängt.
Die Vorrichtung, welche der Gegenstand der Erfindung ist, kann zusätzlich eine Einrichtung umfassen für die Modifizierung der Wiederholungsrate der von den Lasern abgestrahlten Lichtimpulse oder der Sequenz dieser von den Lasern abgestrahlten Lichtimpulse.
In dem Fall, in dem zusammengesetzte Impulse erzeugt werden, ist die Vorrichtung, welche der Gegenstand der Erfindung ist, vorzugsweise in der Lage, einen ersten stark fokussierten Strahl auf das Target zu richten und dann den Rest der Lichtenergie mit einem breiteren Fokus auf das Target zu bringen.
Die in der Erfindung verwendeten Laser sind Festkörper-Laser, z.B. YAG-Laser.
Das Target, auf das die durch die Laser abgestrahlten Lichtimpulse der Vorrichtung, welche der Gegenstand der Erfindung ist, gerichtet sind, kann dazu vorgesehen sein, durch Wechselwirkung mit diesen Lichtimpulsen Licht in dem extremen Ultraviolettbereich zu liefern.
Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht begrenzt auf das Erreichen von EUV-Strahlung. Sie ist anwendbar auf jeden Bereich, in dem ein Bedarf für Laserstrahlen hoher Spitzenleistung besteht, welche auf ein Target gerichtet sind.
In der vorliegenden Erfindung wird räumliche Überlagerung verwendet, und in einer besonderen Ausführungsform zeitliche Sequenzbildung.
Der Begriff "räumliche Überlagerung" soll die Überlagerung einer Vielzahl von Laserstrahlen im Wesentlichen auf denselben Fleck des Targets und im Wesentlichen zur selben Zeit bedeuten. Der Begriff "im Wesentliche zur selben Zeit" bedeutet, dass der zeitliche Versatz zwischen den verschiedenen Elementarimpulsen, die von den jeweiligen Festkörper-Lasern der Laservorrichtung abgegeben werden, klein im Vergleich zum Wiederholungsinterval dieser Laser ist. Diese Überlagerung ermöglicht es, die Energie pro Impuls und die Spitzenleistungen zu erhöhen.
Wie im Folgenden zu erkennen ist, kann eine Flexibilität in der Nutzung erreicht werden durch Überlagerung von Laserstrahlen auf im Wesentlichen denselben Fleck und im We sentlichen zur selben Zeit. Diese Flexibilität in der Nutzung ermöglicht die Optimierung der Abstrahlung von dem erzeugten Plasma.
In der vorliegenden Erfindung sind die folgenden vier Punkte (a) bis (d) wichtig.
(a) Räumliche Überlagerung
Dies ermöglicht die Erhöhung der Spitzenleistung und beträchtliche Freiheit, um die räumliche Verteilung der Lichtpulse zu modifizieren, welche sich aus der Addition der durch die Laser abgestrahlten Elementarlichtimpulse ergibt.
Z.B. ermöglicht die Verwendung eines stärker als die anderen fokussierten Lichtimpulses, der in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird, eine Bestrahlung zu erreichen, die lokal verstärkt ist, wie schematisch in 1 und 2 gezeigt ist, in denen zwecks Einfachheit nur zwei Strahlen berücksichtigt sind.
Ein erster Strahl F1 und ein zweiter Strahl F2 sind im Schnitt in 1 gezeigt, in einer Ebene, die durch zwei senkrechte Achsen Ox und Oy definiert ist, wobei die den zwei Strahlen gemeinsame Achse Oy ist.
Die zwei Strahlen sind zu dieser Achse Oy im Wesentlichen achsensymmetrisch und sind auf die Nähe des Punkts O fokussiert, liegen im Wesentlichen in der Betrachtungsebene, die durch die Achse Oy und eine Achse senkrecht zu den Achsen Ox und Oy definiert ist und durch den Punkt O verläuft.
Die Fokusse der zwei Strahlen sind unterschiedlich, wobei der erste Strahl F1 stärker fokussiert ist als der zweite Strahl F2.
2 zeigt die Veränderung in der Bestrahlung I in der Betrachtungsebene als eine Funktion der Abszisse x, aufgetragen auf der Achse Ox.
Obgleich der Strahl F1 fünfmal stärker als der Strahl F2 fokussiert ist, wird die von diesem Strahl F1 auf der Achse Oy produzierte Beleuchtung hinsichtlich derjenigen von dem Strahl F1 produzierten Beleuchtung mit dem Faktor 25 multipliziert, wenn die zwei Strahlen dieselbe Leistung haben. Jedoch ist zu bemerken, dass es in der vorliegenden Erfindung möglich ist Strahlen zu verwenden, deren Leistungen identisch oder im Gegensatz dazu voneinander unterschiedlich sind.
Diese "räumliche Überlagerung" verschiedener Strahlen auf dasselbe Target zum selben Zeitpunkt ermöglicht den Versatz auf einer kürzeren Zeitskala der Zeitpunkte der Impulse eines jeden Elementarimpulses.
(b) Zeitliche Sequenzbildung verschiedener Laserimpulse
(b1) Erster Mode:
Wenn verschiedene Laser auf dasselbe Target fokussiert sind, ist ein zeitliches Verschränken der Ausstrahlung ihrer Impulse in einer im Wesentlichen regelmäßigen Weise bekannt, was die Wiederholungsfrequenz ohne Vergrößerung der Spitzenleistung erhöht.
(b2) Zweiter Mode:
Es gibt eine zweite Möglichkeit: die Erzeugung von Bündeln von Impulsen, bei denen der zeitliche Versatz zwischen zwei Impulsen von zwei Elementarlasern sehr klein im Vergleich zum Wiederholungsinterval ist. Solche Bündel können als zusammengesetzte Impulse betrachtet werden.
In diesem zweiten Mode ist es auch möglich, mittels eines zeitlichen Versatzes der Lichtimpulse einen Vorimpuls zu erzeugen.
Zu diesem Gegenstand kann Bezug genommen werden auf das folgende Dokument, welches die Möglichkeit der Erzeugung eines Vorimpulses erwähnt wird, der für die Entzündung des Plasmas verantwortlich ist.

[4] Artikel von M. Berglund et al., "Ultraviolet prepulse for enhanced X-ray emission and brightness from droplet-target laser Plasma", Applied Physics Letters, Band 69, 1996, Seite 1683.

Die Erfindung verwendet Mode (b2), den sie in einer besonderen Ausführungsform zusammen mit Mode (b1) verwenden kann. In diesem Fall sind Gruppen von Lasern definiert, die zusammengesetzte Impulse in Mode (b2) erzeugen, und verschiedene dieser Gruppen werden dann mit Mode (b1) kombiniert.
Die Erfindung bietet deshalb eine beträchtliche Flexibilität in der Sequenzbildung von Elementarlichtimpulsen, und besonders in der Sequenzbildung in Mode (b2), was im Folgenden als vorteilhaft angesehen wird.
Ein erster, stark auf das Target fokussierter Impuls (wobei dieser Impuls z.B. vom Typ des Strahls F1 von 1 ist) entzündet das Plasma, dann wird das Plasma während der Zeit des Plasmawachstums nicht oder nur minimal bestrahlt und wenn das Plasma den Durchmesser des Strahls F2 erreicht, wird das Target der maximalen Lichtleistung ausgesetzt. Es ist dann vorteilhaft, dem ersten Impuls weniger Energie zuzuweisen als diejenige, die dem Rest des zusammengesetzten Impulses nach 3 zugewiesen wird.
In 3 wird die Amplitude A des Lichtimpulses als eine Funktion der Zeit t gezeigt. Ein Beispiel eines zusammengesetzten Impulses I2 wird gezeigt. Dieser Impuls umfasst einen Vorimpuls I2, dann einen ersten Satz simultaner Elementarimpulse I3, die von dem Vorimpuls um eine Zeitspanne abgesetzt sind, welche für das Wachsen des Plasmas benötigt wird, dann einen zweiten Satz simultaner Elementarimpulse I4, die dem ersten Satz folgen.
Die Erfindung ermöglicht auch, diese Sequenz mit einer hohen Wiederholungsrate zu wiederholen, die ein Vielfaches von der Wiederholungsrate der Elementarlaser beträgt. Es ist möglich, Gruppen von Lasern zu definieren, deren jede ein Bündel oder zusammengesetzte Impulse erzeugt, die von einem Vorimpuls und einem oder mehrerer anderer, zeitversetzter Impulse gebildet wird. Verschiedene dieser Gruppen können dann kombiniert werden, um so ihre zusammengesetzten Impulse zeitlich zu verschränken, wie es für Elementarimpulse bekannt ist. Die Montage der Laser verschiedener Gruppen ist an jedem Punkt identisch zu der von Lasern derselben Gruppe. Nur die Zündzeitpunkte, die durch die Einrichtung zur Steuerung der Laser (Einrichtung 18 von 4) erzeugt werden, ändern sich.
(c) Verwendung kontinuierlicher Dioden für das Pumpen des Lasermaterials
Für Laser, die ein YAG-Material verwenden, das mit Neodym dotiert ist, und kontinuierliches Pumpen verlangt das Leben der oberen Schicht des Lasers, die bei ungefähr 250 μs liegt, einen Betrieb mit einer Rate größer als 5 kHz, um die abgelegte Lichtenergie ordentlich herauszuziehen.
(d) Montage von Lasern in Oszillatoren und ohne Verstärker
Die vorliegende Erfindung zielt im Gegensatz zu dem Stand der Technik darauf ab, hohe Spitzenleistungen durch Kombination der für diese Spitzenleistung ungünstigen Punkte (Punkte c und d) und der dafür günstigen Punkte (Punkt a) zu kombinieren.
Natürlich sind die Punkte (b1), (c) und (d) ungünstig für das Erreichen hoher Spitzenleistungen, aber die Nutzung der Punkte (a) und (b2) ermöglicht, diesen Nachteil zu überwinden.
In der vorliegenden Erfindung werden die Punkte (a), (b2) und (c) gleichzeitig verwendet, und diese Kombination günstiger und ungünstiger Punkte für das Erreichen hoher Spitzenleistung steht dem Stand der Technik gegenüber. Die bevorzugte Ausführungsform, die sich auf Punkt (d) gründet, entfernt sich weiter vom Stand der Technik.
Vorteile der vorliegenden Erfindung abseits von der Erzeugung von Laserimpulsen hoher Leistung und mit hoher Wiederholungsrate sind im Folgenden aufgeführt.
Die Kosten konstanter Dioden durchschnittlicher Leistung sind beträchtlich niedriger, wenn diese Dioden kontinuierlich arbeiten.
Zusätzlich ist die Laservorrichtung nach der Erfindung viel einfacher als jene nach dem Stand der Technik, da diese Vorrichtung keine in Serie geschalteten Verstärker verwendet.
Die Ausnutzung und Wartung dieser Laservorrichtung ist wegen der verwendeten kleineren Anzahl optischer Komponenten billiger.
Die Plazierung verschiedener Oszillatoren parallel zueinander ermöglicht größere Flexibilität der Nutzung.
Die Zunahme der Anzahl von Lasern ermöglicht auch, dass eine Vorrichtung nach der Erfindung weniger empfindlich ist bezüglich eines Ereignisses, das die Augenblicksleistung eines der Laser betrifft.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird besser verstanden beim Lesen der Beschreibung von Ausführungsformen, die lediglich zur Anschauung und in keiner Weise zur Begrenzung gegeben werden, und durch Bezug auf die Zeichnungen, in denen:
1 und 2 schematisch die Verwendung von zwei unterschiedlich fokussierten Laserstrahlen veranschaulichen, um beträchtliche lokale Bestrahlung zu erreichen, wie bereits beschrieben wurde,
3 schematisch ein Beispiel eines zusammengesetzten Lichtimpulses veranschaulicht, der in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, wie bereits beschrieben wurde, und
4 eine schematische Darstellung einer besonderen Ausführungsform der Vorrichtung ist, welche der Gegenstand der Erfindung ist.
Detaillierte Zusammenfassung besonderer Ausführungsformen
Die Vorrichtung nach der Erfindung, die schematisch in 4 gezeigt ist, umfasst mehr als drei gepulste Laser, z.B. acht, aber nur drei von ihnen sind in 4 gezeigt und haben die Bezugszeichen 2, 4 bzw. 6.
Die Lichtstrahlen 8, 10 und 12 (genauer: die Lichtimpulse), die jeweils von den drei gepulsten Lasern 2, 4 und 6 angeliefert werden, werden über einen Satz von Spiegeln 14 im Wesentlichen auf denselben Punkt P eines Targets 16 und im Wesentlichen zum selben Zeitpunkt gerichtet.
Eine Einrichtung 18 für die Steuerung der Laser wird ebenfalls gezeigt, und sie ermöglicht es, die Lichtimpulse zu erzielen.
4 zeigt auch die Fokussierungseinrichtungen 20, 22 und 24, die vorgesehen sind, um die Lichtstrahlen 8, 10 bzw. 12 auf den Punkt P des Targets 16 zu fokussieren.
In dem gegebenen Beispiel werden die Laser und das Target gewählt, um durch Wechselwirkung der Lichtstrahlen mit diesem Target eine EUV-Strahlung 26 zu liefern. Um dies zu erreichen, umfasst das Target z.B. einen Strom von Aggregaten (z.B. aus Neon), die aus einer Düse 30 herauskommen.
Diese EUV-Strahlung 26 wird z.B. für die Mikrolithographie eines integrierten Schaltkreises 32 verwendet. Der Block 34 in 4 symbolisiert die verschiedenen optischen Einrichtungen, die dazu dienen, die EUV-Strahlung zu formen, bevor sie den integrierten Schaltkreis 32 erreicht.
Die Laser 2, 4 und 6 sind identisch. Jeder von ihnen umfasst eine YAG-Pumpenstruktur 36, deren Aberration und Doppelbrechung klein sind. Diese Struktur 36 umfasst einen Stablaser 38 , der von einem Satz Laserdioden 40 gepumpt wird, die kontinuierlich arbeiten. Jedoch kann vorteilhaft sein, einen Laser unterschiedlich von den anderen zu wählen, um den ersten "Vorimpuls"-Impuls zu erzeugen.
Jeder Laser ist in einem Oszillator montiert, ohne Lichtverstärkung.
Jeder Laser ist in einem Hohlraum ausgebildet, der durch einen ersten, reflektierenden Spiegel 42 und einem zweiten, teilweise reflektierenden Spiegel 44 begrenzt wird, um dem von dem Laser erzeugten Lichtstrahl zu ermöglichen, hindurch zu laufen.
Dieser Hohlraum ist entworfen, damit dieser Strahl eine kleine Divergenz von zwischen 1,2 und 10 mal der Brechungsgrenze für eine kurze Hohlraumlänge hat, so dass auch Lichtimpulse kurzer Dauer zwischen 5 ns und 100 ns erreicht werden.
Zwei Konkavlinsen 46 und 48 werden verwendet, die zwischen den Spiegeln 42 und 44 auf jeder Seite des Stablasers angeordnet sind.
Die Abstände zwischen den optischen Komponenten sind so eingestellt, dass die verschiedenen, im Hohlraum anwesenden Linsen dem Fundamentalmode des Hohlraums einen Durchmesser von 1,5 bis 10 mal kleiner als der Durchmesser des Verstärkerstabs oder Stablasers geben. Für diese Einstellung wurden die thermischen Fokusse durch ein Verfahren berücksichtigt, das den mit der Technik vertrauten Personen bekannt ist.
Die Pumpstruktur 36 umfasst z.B. einen Doppelkopf mit homogenem Pumpen und Kompensation der Doppelbrechung durch Drehen der Polarisation um 90°.
Der Durchmesser des Stablasers 38 kann zwischen 3 und 6 mm liegen.
Diese Charakteristiken sind nützlich, um die Leistung des Laserhohlraums nicht zu beschädigen, insbesondere dann nicht, wenn die durchschnittliche Leistung hoch ist.
Um zu erreichen, dass jeder Laser Impulse liefert, ist eine Auslöseeinrichtung in dem Hohlraum dieses Laser plaziert, z.B. eine elektro-akustische Einrichtung.
In dem Beispiel von 4 werden zwei akusto-optische Deflektoren 50 und 52 verwendet, die durch die Steuerungseinrichtung 18 gesteuert werden und in dem Raum plaziert sind, der durch die Konkavlinsen 46 und 48 an jeder Seite des Stablasers 38 begrenzt wird.
Diese zwei akusto-optischen Deflektoren 50 und 52 werden verwendet, um den Hohlraum mit korrespondierenden Verstärkungen bei durchschnittlichen Leistungen zwischen 150 und 600 W zu blockieren.
Die Steuerungseinrichtung 18 ermöglicht, dass die EUV-Quelle verändert und stabilisiert wird abhängig von den Bedürfnissen der Mikrolithographie und der Synchronisation der Laser 2, 4 und 6.
Die Wiederholungsrate ist 10 kHz für jeden der acht Laser, da die Laser nur eine einzige Gruppe bilden und jeder Impuls ein zusammengesetzter Impuls ist, d.h. ein Impuls besteht aus einem Vorimpuls, gefolgt von sieben zusätzlichen Elementarimpulsen.
Die Steuerungseinrichtung 18 umfasst eine Einrichtung (nicht gezeigt) für die Erzeugung von Strömen, die den Pumpdioden 40 zugeführt werden, und eine Einrichtung (nicht gezeigt) für die Erzeugung modulierter Funkfrequenzströme, die für die Steuerung eines jeden Paars der akusto-optischen Deflektoren 50 und 52 bestimmt sind.
Ferner ist diese Steuerungseinrichtung 18 vorgesehen, um die Laser 2, 4 und 6 entsprechend den Signalen für die Messung der Strahlung von dem Plasma zu steuern (welche durch Wechselwirkung der Laserstrahlen mit dem Target 16 erzeugt wird), wobei die Signale von einem oder mehreren geeigneten Sensoren wie dem Sensor 54, z.B. von einer oder mehreren schnellen Silizium-Photodioden, geliefert werden; für EUV-Strahlung kann dieses Filtern ausgeführt werden durch Zirkonium und durch einen Molybdän-Silizium-Vielschichtspiegel, möglicher Weise gedoppelt; bei Beobachtung der Wachstumsrate ist eine Modifikation dieses Filterns wertvoll, oder das Hinzufügen einer oder mehrerer zusätzlicher schneller Photodioden, deren Filterung näher zum sichtbaren Licht liegt.
Die Steuerungseinrichtung 18 ist auch vorgesehen für die Steuerung der Laser 2, 4 und 6 entsprechend

– Signalen für die Messung der Energie der Lichtimpulse von den Lasern 2, 4 und 6, die jeweils von geeigneten Sensoren 56, 58 und 60, z.B. schnellen Silizium-Photodioden mit Integriereinrichtung geliefert werden, und
– Signalen für die Messung der zeitlichen Formen der Lichtimpulse von den Lasern 2, 4 und 6, Signale, die jeweils von drei geeigneten Sensoren 62, 64 und 66, z.B. schnellen Silizium-Photodioden geliefert werden, welche dieselben Sensoren wie die Sensoren 56, 58 bzw. 60 sein können, außer dass das Signal dann vor Durchlaufen der Integriereinrichtung abgenommen wird.

Es wird spezifiziert, dass die durch die Ablenkungsspiegel 14 und die Fokussierungslinsen 20, 22 und 24 gebildete optische Einrichtung gewählt wurden, um eine räumliche Überlagerung mit Veränderungen der Position zu ermöglichen, die geringer sind als ein kleiner Prozentsatz, z.B. in der Größenordnung von 1% bis 10%, des Durchmessers des Fokuspunktes (Punkt P).
Die Laservorrichtung von 4 umfasst ferner Einrichtungen, die vorgesehen sind, um die räumliche Verteilung der aus der Addition der jeweils von den Lasern 2, 4 und 6 gelieferten Lichtimpulse zu modifizieren. Diese Einrichtungen, die durch die Pfeile 74, 76 und 78 symbolisiert werden, sind z.B. vorgesehen, um die Linsen 20, 22 und 24 zu bewegen, um so die Größen der jeweils von diesen Linsen gelieferten Fokuspunkte zu modifizieren.
Die Steuerungseinrichtung 18 kann vorgesehen werden, um zeitweise die von den Lasern 2, 4 und 6 gelieferten Lichtimpulse jeweils hinsichtlich der anderen zeitlich zu versetzen durch passenden Versatz der Auslösung der Laser jeweils hinsichtlich der anderen.

Claims

Laservorrichtung, die umfasst: wenigstens drei gepulste Festkörperlaser (2, 4, 6), die durch kontinuierlich arbeitende Dioden (40) gepumpt werden und die zur Zuführung von Lichtimpulsen bestimmt sind, und eine Einrichtung (14), die diese Lichtpulse im Wesentlichen auf den gleichen Punkt eines Targets (16) und im Wesentlichen zur gleichen Zeit auf diesen Punkt richtet, so dass die zeitlichen Verschiebungen zwischen den verschiedenen Elementarimpulsen, die jeweils durch die Festkörperlaser zugeführt werden, verglichen mit der Impulsperiode dieser Laser gering sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die durch kontinuierlich arbeitende Dioden (40) gepumpten Laser ohne Verstärker in Oszillatoren angebracht sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, die zusätzlich Einrichtungen (74, 76, 78) zur Modifizierung der räumlichen Verteilung des Lichtimpulses umfasst, die aus der Hinzufügung von Lichtimpulsen resultiert, die durch die Laser zugeführt werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die zusätzlich eine Einrichtung (18) zum Steuern der Laser umfasst, die in der Lage ist, die zeitliche Verteilung der Lichtimpulse zu modifizieren, die aus der Hinzufügung von Lichtimpulsen resultiert, die durch die Laser zugeführt werden, um so zusammengesetzte Impulse zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Profil jedes zusammengesetzten Impulses einen ersten Impuls zum Zünden des Plasmas, das durch Wechselwirkung der Lichtimpulse mit dem Target erzeugt werden soll, ein Zeitintervall, in dem die E nergie minimal ist, während das Plasma zunimmt, und dann einen zweiten Impuls, der aus mehreren Elementarimpulsen besteht, entsprechend einer Sequenz umfasst, die von der Plasmazunahme abhängt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die zusätzlich eine Einrichtung (18) zum Modifizieren der Impulsperiode der Lichtimpulse, die durch die Laser emittiert werden, oder der Abfolge dieser Lichtimpulse, die durch die Laser emittiert werden, umfasst.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, die in der Lage ist, einen ersten stark fokussierten Strahl (F1) auf das Target zu richten und dann den Rest der Lichtenergie mit einem breiteren Fokus auf das Target einwirken zu lassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Laser (2, 4, 6) YAG-Laser sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Target (16) vorhanden ist, um durch Wechselwirkung mit den Lichtimpulsen, die durch die Laser (2, 4, 6) emittiert werden, Licht im extremen Ultraviolettbereich zuzuführen.