用于调整激光射束的方法、用于提供经调整的激光射束的设备和光学布置技术

本发明专利技术涉及一种用于调整激光射束(1)的方法，包括：借助探测器装置(6)的至少一个优选地点分辨的探测器(6a)来测量在穿过射束成形装置(4)之后激光射束(1)的射束轮廓(15，16)；基于所测量的射束轮廓(15，16)，求取所述激光射束(1)的射束质量特性(D)；以及调节可调设的光学器件(5)，以在所述激光射束(1)进入所述射束成形装置(4)之前改变其至少一个特性；其中，为了调整所述激光射束(1)，根据所求取的射束质量特性(D)尤其是多次调节所述可调设的光学器件(5)，优选直到所述射束质量特性(D)达到预给定的值(D

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于调整激光射束的方法、用于提供经调整的激光射束的设备和光学布置


[0001]本专利技术涉及一种用于调整激光射束的方法，一种用于提供经调整的激光射束的设备以及一种光学布置、尤其是极紫外(EUV)辐射产生设备。

技术介绍

[0002]在穿过射束成形装置、即改变激光射束的至少一个光学特性的装置时，典型地，激光射束的射束质量也受到影响(通常变差)。在调整穿过这种射束成形装置的激光射束时，在射束成形装置中的多个光学边缘条件和干扰因子因此能够导致，将激光射束调整到设计参数的调整仅提供从射束成形装置出射的激光射束的不充足的射束质量。因此，这种射束成形装置为了实现良好的射束质量而通常根据经验地进行优化，也就是说，仅使用定性标准以进行调整，因为没有定量标准可使用。以这种方式，调整只能够由专家执行并且难以重现。
[0003]从US2013/0146569 A1中已知一种用于调整激光射束的方法，该激光射束在加工过程中作用在工件上。激光加工系统接收分配有射束质量特性的激光射束并且如此调整该激光射束，使得基于工件的特性、加工过程的特性或者二者的组合改变射束质量特性。射束质量特性例如能够涉及激光射束的衍射指数(M2值)或者射束参数乘积(Strahlparameterprodukt)。

技术实现思路

[0004]专利技术任务
[0005]本专利技术基于以下任务：提供用于调整激光射束的方法、用于提供经调整的激光射束的设备和光学布置，所述方法、设备和光学布置实现了基于客观的射束质量特性的调整。
[0006]专利技术主题
[0007]本专利技术的一个方面涉及用于调整激光射束的方法，该方法包括：借助探测装置的至少一个优选地点分辨的探测器来测量所述激光射束在穿过射束成形装置之后的射束轮廓；基于所测量的射束轮廓，求取所述激光射束的射束质量特性；以及调节可调设的光学器件，以在所述激光射束进入所述射束成形装置之前改变其至少一个特性；其中，为了调整所述激光射束，根据所求取的射束质量特性尤其是多次调节所述可调设的光学器件，优选直到所述射束质量特性达到预给定的值。
[0008]根据本专利技术提出，对穿过射束成形装置的激光射束的射束质量进行优化，其方式是：测量激光射束在穿过射束成形装置之后的射束轮廓并且基于所测量的射束轮廓确定激光射束的客观或者说唯一明确的射束质量特性。在射束成形装置前方布置可调节的光学器件，该可调节的光学器件由激光射束穿过，并且根据所求取的射束质量特性或者说射束质量特性的相应所求取的值来调节该可调节的光学器件，以便优化射束质量。以这种方式，可能省去用于调整的主观标准，而无需较准确地了解在射束成形装置中出现的干扰效应。
[0009]原则上已知的是，借助探测器、例如借助象限探测器(Quadranten
‑
Detektors)或者借助摄像机确定激光射束的射束位置和/或传播角度并且作用于例如以可调设的光学器件的形式的调整装置，以便稳定射束位置和传播角度。然而，这种调整不是基于射束质量的优化，而是仅基于直接的反馈信号、例如探测器上的偏移，该反馈信号能够实现使在实际值和期望值之间的偏差最小化。然而，在穿过射束成形装置时通常不存在实际值和期望值之间的直接关系，或者，这种关系非常复杂。反之，借助作为客观标准的射束质量特性能够进行调整，而无需精确已知在射束成形装置中出现的干扰效应。因此，射束成形装置为了调整能够被称为“黑匣子(black box)”。
[0010]可调设的光学器件的调节典型地自动化地借助优化算法进行，该优化算法在合适的软件和/或硬件中实现，并且提供用于操控可调设的光学器件的控制信号或者为此目的而设置的执行器的控制信号。典型地，执行优化，直到达到射束质量特性的预给定的值并且因而达到调整目标或者终止标准。
[0011]替代地，用于调整的可调设的光学器件可以由操作者手动地调节。在这种情况下，有利的是，给操作者提供应当如何根据射束质量特性的相应求取的值改变可调设的光学器件的工作指令。如果可调设的光学器件为了优化射束质量特性提供了多于一个的调设可能性，则在实践中很难实现手动调节或者说优化，以为这必然会导致相对复杂的工作指令。
[0012]在一个变型方案中，通过调节可调设的光学器件使射束质量特性最大化或者最小化。如上所述，可调设的光学器件通常不是随意地被调节，而是基于优化算法定向地调节光学器件。在此，通常在多个调整步骤或者说调节步骤执行调整，在所述调整步骤或者说调节步骤中分别对可调设的光学器件起作用，以便逐渐改变激光射束的(至少)一个特性。关于调节的程度/方向的决定以及——在多种调节可能性的情况下——关于选择在下一调整步骤中合适的调节可能性的决定能够借助优化算法执行，例如借助梯度方法等。当达到调整目标时，即当在最大化或者说最小化的情况下射束质量特性达到预给定的值时，或者当达到终止标准、例如预给定数量的调整步骤时，结束调整。
[0013]在一种有利的变型方案中，作为射束质量特性求取射束轮廓与预给定的射束轮廓、尤其是高斯射束轮廓的偏差。为此目的，典型地借助探测器、例如以地点分辨的摄像机的形式的探测器记录激光射束在至少一个典型地垂直于激光射束的传播方向上的平面中的至少一个图像或者说强度分布。在最简单的情况下，射束轮廓涉及激光射束在垂直于传播方向的平面中的唯一的图像或者说强度分布。替代地，射束轮廓能够涉及在激光射束的传播方向中的射束焦散(Strahlkaustik)。为了确定射束轮廓，在这种情况下通常记录在多个在激光射束的传播方向上错开的平面中的多个图像。
[0014]在一种有利的扩展方案中，求取激光射束在探测器上的强度分布与预给定的强度分布、尤其是高斯强度分布的偏差作为射束质量特性。在这种情况下，通过记录在探测器上的唯一的图像或者说唯一的二维强度分布的方式来测量射束轮廓。通过将强度分布与预给定的二维、例如高斯形强度分布进行比较的方式来求取射束质量特性。通常不使用图像或者说(二维)强度分布作为预给定的强度分布，而是借助(几何)参数来描述预给定的强度分布。除了关于激光射束的射束重心或者说射束中心点旋转对称的高斯形强度分布，也能够将其他非旋转对称的强度分布用于比较。有利的是：激光射束的射束轮廓与旋转对称的强度分布有偏差，例如因为激光射束具有椭圆形的射束轮廓。
[0015](二维)高斯强度分布I
G
(x,y)能够例如通过以下公式来描述：
[0016]I
G
(x,y)＝I
0 EXP([(x
‑
x0)2+(y
–
y0)2]/(2 w
02
))
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0017]其中，I0、x0、y0、w0形成高斯强度分布的参数。
[0018]探测出的强度分布I(x,y)与高斯强度分布I
G
(x,y)的偏差D能够例如通过以下误差积分表示：
[0019]D＝∫∫
x，y
(I(x,y)
‑
I
G
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于调整激光射束(1)的方法，所述方法包括：借助探测器装置(6)的至少一个优选地点分辨的探测器(6a)来测量所述激光射束(1)在穿过射束成形装置(4)之后的射束轮廓(15，16)；基于所测量的射束轮廓(15，16)，求取所述激光射束(1)的射束质量特性(D，BPP，M2)；以及调节可调设的光学器件(5)，以便在进入所述射束成形装置(4)之前改变所述激光射束(1)的至少一个特性(x
P
，y
P
，δ)；其中，为了调整所述激光射束(1)，根据所求取的射束质量特性(D，BPP，M2)尤其是多次调节所述可调设的光学器件(5)，优选直到所述射束质量特性(D，BPP，M2)达到预给定的值(D
S
，BPP
S
，M
S2
)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在调整所述激光射束(1)时，使所述射束质量特性(D，BPP，M2)最大化或者最小化。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，求取所述射束轮廓(15，16)与预给定的射束轮廓、尤其是高斯射束轮廓(I
G
(x,y))的偏差(D，M2，BPP)作为射束质量特性。4.根据权利要求3所述的方法，其中，求取所述激光射束(1)在探测器(6a)上的强度分布(I(x,y))与预给定的强度分布、尤其是高斯强度分布(I
G
(x,y))的偏差(D)作为射束质量特性。5.根据权利要求4所述的方法，其中，在求取所述偏差(D)时，使所述预给定的强度分布(I
G
(x,y))的至少一个参数(I0，x0，y0，w0)发生变化。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将射束参数乘积(BPP)或衍射指数(M2)确定为射束质量特性。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在调节所述可调设的光学器件(5)时，调设所述激光射束(1)的射束位置(x
P
，y
P
)、所述激光射束(1)的定向(δ)、所述激光射束(1)的焦散和/或所述激光射束(1)的像差。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在调整所述激光射束(1)时，调节所述可调设的光学器件(5)的至少一个光学元件、尤其是至少一个反射镜(12a，b)和/或至少一个透镜(11b)。9.根据前述权利要求中任一项所述的法，其中，所述射束成形装置(4)选自包括光学放大器、光学隔离器、光学调制器、光学延迟路径、光学偏振器的组。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述射束成形装置、尤其是光学调制器(4)形式的射束成形装置和所述可调设的光学器件(5)都布置在激光谐振器(9)中。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在调整期间将所述激光射束(1)定向到探测器(6a)上，或者其中，将所述激...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：通快激光系统半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：