用于激光操作的光源的组件以及使用方法与流程

本发明涉及一种用于激光操作的光源的组件和使用方法。此外，本发明涉及激光操作的光源和灯泡的制造方法。

背景技术：

1、光刻设备是一种被构造成将所期望的图案应用于衬底上的机器。例如，光刻设备可用于制造集成电路(ic)。例如，光刻设备可将图案形成装置(例如掩模)的图案(通常也称为“设计布局”或“设计”)投影到设置在衬底(例如晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。

2、随着半导体制造过程的持续进步，电路元件的尺寸已持续不断地减小，而每个器件的功能元件(诸如晶体管)的数量几十年来一直在稳步地增加，所遵循的趋势通常被称为“摩尔定律”。为了跟上摩尔定律，半导体行业一直在追求能够创建越来越小特征的技术。为了在衬底上投影图案，光刻设备可以使用电磁辐射。这种辐射的波长决定了在所述衬底上图案化的特征的最小尺寸。目前使用的典型波长为365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。与使用例如波长为193nm的辐射的光刻设备相比，使用波长在4nm至20nm的范围内(例如，6.7nm或13.5nm)的极紫外(euv)辐射的光刻设备可以用于在衬底上形成更小的特征。

3、激光泵浦型等离子体源(lpps)可以用于为例如光刻设备或量测系统中的水平传感器产生光(诸如uv光)。例如，水平传感器可以用于测量光刻设备中的衬底的表面的位置。

4、lpps可以包括灯泡，所述灯泡通过放电而被点燃，并通过(使用非球面聚焦透镜)将连续红外(ir)激光器的球面波前聚焦到灯泡的中心处的等离子体中而被泵浦。非球面聚焦透镜和灯泡设计都应当对透射通过灯泡的ir波前引入最小的光学像差。任何显著的波前像差都会增加聚焦斑点的尺寸，并降低等离子体中所聚焦的ir的能量密度。这又会降低来自lpps等离子体的转换光的亮度和能量。

5、可能期望提供用于最小化透射通过灯泡的ir波前的光学像差的方法和设备。

技术实现思路

1、根据本发明的第一方面，提供了一种光学组件，所述光学组件包括用于激光操作的光源的灯泡和透镜，其中灯泡包括室，所述室用于容纳可电离气体和通过激励可电离气体而形成的等离子体；其中在使用中，透镜被布置为将来自激光器的辐射的波前聚焦到位于室内部的虚物点；其中灯泡包括纵向轴线和垂直于纵向轴线的横向轴线，其中在使用中，灯泡被布置为将辐射的波前透射和折射到纵向轴线上的第一横截面中的第一实像点和横向轴线上的第二横截面中的第二实像点，横向轴线上的第二横截面包括外表面横截面和内表面横截面，外表面横截面和内表面横截面是同心的，并且第一实像点和第二实像点是虚物点的像共轭；以及其中虚物点、第一实像点和第二实像点重合。

2、虚物点、第一实像点和第二实像点重合，以减少或消除纵向轴线上的所聚焦的波前的像散。

3、这具有这样的优点，即激光操作的光源的亮度和能量不被降低或被降低相对较小(例如降低2倍)。

4、虚物点、第一实像点和第二实像点重合可以被描述为灯泡和透镜一起被布置成将辐射的波前透射和折射到纵向轴线上的第一横截面和横向轴线上的第二横截面中的单个焦点。

5、纵向轴线上的第一横截面是在沿着纵向轴线的平面中截取的横截面。

6、纵向轴线上的第一横截面中的第一实像点也可以由纵向轴线上的第一实像点，或第一横截面中的平面上的点来限定。

7、横向轴线上的第二横截面是在垂直于纵向轴线的平面中截取的横截面。

8、横向轴线上的第二横截面中的第二实像点也可以由横向轴线上的第二实像点，或第二横截面中的平面上的点来限定。

9、横向轴线可以沿着灯泡的赤道平面截取。

10、纵向轴线和横向轴线可以穿过灯泡的中心。

11、辐射的波前可以是球面波前。

12、被布置为聚焦来自激光器的辐射的波前的透镜(即聚焦透镜)可以是非球面透镜。

13、透镜可以被布置为将来自激光器的辐射的波前聚焦到虚物点，所述虚拟物点基本上位于室的中心处或非常靠近室的中心处。由于来自激光器的辐射中的灯泡所引起的像差的原因，并为了最小化由等离子体发射的宽带光(例如uv、vis和ir)中的像差，这可能是最佳的。

14、第一横截面的一侧(即一半)可以被认为是厚透镜。第二横截面可以被认为是厚的同心弯月形透镜。可以使用近轴近似。

15、灯泡可以被认为是由围绕纵向轴线扫掠的内曲线和外曲线限定的旋转体积。

16、灯泡可以被视为像在第一横截面和第二横截面上具有不同焦距的环形透镜一样起作用。

17、可电离气体可以是氙体。

18、灯泡可能是石英。

19、灯泡可以包括折射率n、在横向轴线上的灯泡的壁的厚度d、第二横截面的外曲率半径r1和内曲率半径r2、第一横截面的外曲率半径r1和内曲率半径r2，使得虚物点、第一实像点和第二实像点重合。

20、灯泡包括满足以下方程的第二横截面的外曲率半径r1和内曲率半径r2：r1＝δ-s-和r2＝r1-d，其中δ是从第一横截面的外表面顶点到第一横截面的主点p处的第一主平面的距离，d是在横向轴线上的灯泡的壁的厚度，以及s-是与第一主平面的物距，并通过计算，其中△是第一主平面与在第一横截面的主点p’处的第二主平面之间的距离，以及k是第一横截面的光焦度。

21、负解s-是来自虚物点和(重合的实像点)所需的的解。

22、第一横截面的光焦度k可以是其中n是灯泡的折射率，r1是第一横截面的外曲率半径以及r2是第一横截面的内曲率半径，并且其中，第一横截面的第一主平面与第二主平面之间的距离△可以是其中d是在横向轴线上的灯泡的壁的厚度。

23、第一横截面的光焦度k可以是0，并且灯泡包括可以满足方程以及r2＝r1-d的第二横截面的外曲率半径r1和内曲率半径r2，其中d是在横向轴线上的灯泡的壁的厚度，n是灯泡的折射率，r1是第一横截面的外曲率半径以及r2是第一横截面的内曲率半径

24、第一横截面可以是无焦的。

25、灯泡的内表面和/或外表面可以是具有4阶和更高阶的校正项或可以通过不等于零的圆锥常数进行限定的多项式，以校正被布置为将来自激光器的辐射的波前聚焦到虚物的透镜的实质性的非近轴na。

26、被布置为将来自激光器的辐射的波前聚焦到虚物点的透镜可以具有实质性的na。

27、灯泡的内表面和/或外表面的解y的根据纵向轴线的高度z可以满足方程：其中r分别是第一横截面的外曲率半径r1和内曲率半径r2，α2i是多项式系数以及c是圆锥常数。

28、来自激光器的辐射可以是ir。

29、灯泡可以包括至少一个电极，并且纵向轴线可以是电极轴线。

30、根据本发明的第二方面，提供了一种激光操作的光源，所述光源包括如以上所述的组件，其中激光器被配置为发射具有波前的辐射。

31、激光操作的光源可以被配置为在操作中发射光，并且光可以包括在uv光谱范围内的波长。

32、激光器可以是连续的ir激光器。

33、激光操作的光源可以是激光泵浦等离子体源(lpps)。

34、辐射可以直接从激光器发射，或可以从光纤的端部发射。光纤可以将来自激光器(所述激光器可以在激光泵浦的等离子体源(lpps)的外部)的辐射传输到激光泵浦的等离子源(lpps)内部的点。

35、根据本发明的第三方面，提供了一种光刻设备，所述光刻设备包括投影系统，所述投影系统被配置为投影euv或duv辐射束，以将图案从图案形成装置投影到衬底上，其中光刻设备包括如上所述的组件或如上所述的激光操作的光源。

36、根据本发明的第四方面，提供了一种量测组件，其中量测组件包括如上所述的组件或如上所述的激光操作的光源。

37、量测组件可以是uv水平传感器。

38、根据本发明的第五方面，提供了一种使用光学组件的方法，所述光学组件用于激光操作的光源，所述方法包括：提供灯泡，其中灯泡包括室，所述室用于容纳可电离气体和通过激励可电离气体而形成的等离子体；提供透镜，所述透镜被布置为将来自激光器的辐射的波前聚焦到位于室内部的虚物点，其中灯泡包括纵向轴线和垂直于纵向轴线的横向轴线；将辐射的波前透射和折射到纵向轴线上的第一横截面中的第一实像点和横向轴线上的第二横截面中的第二实像点，使得虚物点、第一实像点和第二实像点重合；其中，横向轴线上的第二横截面包括外表面横截面和内表面横截面，所述外表面横截面和所述内表面横截面是同心的，并且第一实像点和第二实像点是虚物点的像共轭。

39、根据本发明的第六方面，提供了一种用于制造灯泡的方法，所述灯泡用于激光操作的光源，其中灯泡包括室，所述室用于容纳可电离气体和通过激励所述可电离气体而形成的等离子体；其中灯泡包括纵向轴线和垂直于纵向轴线的横向轴线，其中在使用中，灯泡被布置为将辐射的波前透射和折射到纵向轴线上的第一横截面中的第一实像点和横向轴线上的第二横截面中的第二实像点，横向轴线上的第二横截面包括外表面横截面和内表面横截面，外表面横截面和内表面横截面是同心的，并且第一实像点和第二实像点是虚物点的像共轭，所述虚物点位于室中的来自激光器的辐射的波前通过透镜而能够聚焦到的位置；其中该方法包括：选择折射率n、在横向轴线上的灯泡的壁的厚度d、第二横截面的外曲率半径r1和内曲率半径r2、第一横截面的外曲率半径r1和内曲率半径r2，使得虚物点、第一实像点和第二实像点重合。

40、根据本发明的第七方面，提供了一种光学组件，所述光学组件包括用于激光操作的光源的灯泡和透镜，其中灯泡包括室，所述室用于容纳可电离气体和通过激励可电离气体而形成的等离子体；其中在使用中，透镜被布置为将来自激光器的辐射的波前聚焦到位于室的内部；其中灯泡包括纵向轴线和垂直于纵向轴线的横向轴线，其中在使用中，灯泡和透镜被一起布置为将辐射的波前透射和折射到纵向轴线上的第一横截面中和横向轴线上的第二横截面中的单个焦点，横向轴线上的第二横截面包括外表面横截面和内表面横截面，外表面横截面和内表面横截面是同心的。