(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザにより誘発されるプラズマを用いたＥＵＶ放射線の時間的に安定な生成のための装置を提供する。【解決手段】少なくとも１つのレーザ（１）がターゲット（３）に向けられ、レーザ（１）がレーザ（１）の出力密度のきわめて安定な空間分布を有する少なくとも１つの所定平面（１１；１４）を有し、この所定平面（１１；１４）が光学結像システム（２）によってターゲット（３）に結像され、所定平面（１１；１４）の光学画像（２２）がレーザ焦点（１３）ではなくプラズマの生成のために動作するように縮小されることにより実現される。【選択図】図１
2006032322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのレーザがプラズマ生成のためのターゲットに向けられる軟ｘ線、特にＥＵＶ放射線の生成装置において、
前記レーザ（１）が前記レーザ（１）の出力密度のきわめて安定な空間分布を有する平面として選択される少なくとも１つの所定平面（１１；１４）を有すること、及び
結像システム（２）が前記ターゲット（３）上に前記レーザ（１）の出力密度の安定した空間分布の前記所定平面（１１；１４）の縮小光学画像を生成するように設けられ、前記所定平面（１１；１４）の前記光学画像（２２）が前記レーザ焦点（１３）ではなく、前記レーザビーム（１２）と前記ターゲット（３）との間の相互作用点（４）におけるプラズマの生成のために動作すること
を特徴とする装置。
【請求項２】
均一の出力密度分布を有する前記所定平面が、前記レーザ媒体（１４）の出射口であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
均一の出力密度分布を有する前記所定平面が、前記レーザ（１）の特殊な絞り（１１）の開口部であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記ターゲット（３）が、ターゲットジェット（３２）であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ターゲット（３）が、液体ターゲット材料の連続的なターゲットジェット（３２）であることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記ターゲット（３）が、液滴の規則的な連続からなるターゲットジェット（３２）であることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記ターゲット（３）が、好ましくは凍結したターゲット材料であるターゲットフィラメント（３３）であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記結像システム（２）が、簡素な結像光学素子（２８）を具備することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記結像システム（２）が、複数の光学部品を具備することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記結像システム（２）が、ケプラー望遠鏡（２５）を有することを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記結像システム（２）が、ケプラー望遠鏡（２５）およびガリレオ望遠鏡（２６）を有することを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記レーザ（１）および前記結像システム（２）が、ターゲット（３）の励起のために複数の等価な完全レーザ装置（５）として設けられ、前記レーザ装置（５）が異なる方向から前記ターゲット（３）上にそれぞれの所定平面（１１；１１ａ、１１ｂ）を結像するために、異なる角度で前記ターゲット（３）に向けられる光軸（１５）を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記レーザ装置（５）の前記光軸（１５）が、互いに対して鈍角で、ターゲット軸（３１）に対称に前記ターゲット（３）の前記相互作用点（４）に向けられることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記レーザ装置（５）の前記光軸（１５）が、互いに対して鋭角で、前記ターゲット軸（３１）に直交する軸に対称に前記ターゲット（３）の前記相互作用点（４）に向けられることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
集光ミラー（６）が、前記相互作用点（４）で前記プラズマによって生成される前記放射線を集光して焦点化するために設けられ、前記集光ミラー（６）は、前記ターゲット（３）が再現可能な態様で準備されるターゲット平面（４１）に直交に向けられ且つ前記相互作用点（４）でターゲット平面（４１）を貫通する光軸（６１）を有することを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
前記レーザ装置（５）の前記光軸（１５）が前記相互作用点（４）に対して組をなして対称に前記ターゲット平面（４１）に向けられ、前記レーザ装置（５）が前記相互作用点（４）の周囲の環状線に沿って配置される結像光学素子（２８）を有し、前記環状線上の前記結像光学素子（２８）間には間隙があり、或るレーザ装置（５）から別のレーザ装置（５）にレーザ光が入射することができないようになっていることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記レーザ装置（５）の前記光軸（１５）は、その対称軸が前記集光ミラー（６）の光軸と同軸であり且つその先端が前記相互作用点（４）と接触する少なくとも１つの仮想の円錐包絡線の側線として前記ターゲット（３）に向けられ、前記レーザ装置（５）は結像光学素子（２８；２９ａ、２９ｂ）を有し、該結像光学素子（２８；２９ａ、２９ｂ）が、外側にあり且つ前記ターゲット平面（４１）に平行である少なくとも１つの平面（４２；４３）における環状線に沿って配置されるため、或るレーザ装置（５）に任意の他のレーザ装置（５）からレーザ光が入射することができないようになっていることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記レーザ装置（５）が、或る平面（４２）における第１の結像光学素子（２９ａ）および別の平面（４３）における第２の結像光学素子（２９ｂ）に関連付けられ、前記第１の結像光学素子（２９ａ）の前記光軸（１５）および前記第２の結像光学素子（２９ｂ）の前記光軸（１５）が、２つの個別の円錐包絡線を規定し、前記相互作用点（４）で遭遇し、任意の他のレーザ装置（５）から或るレーザ装置（５）にレーザ光が入射することができないようになっていることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記第１の結像光学素子（２９ａ）および前記第２の結像光学素子（２９ｂ）が、前記相互作用点（４）と前記集光ミラー（６）との間で異なる平行な平面（４２、４３）に配置され、前記第１の結像光学素子（２９ａ）および前記第２の結像光学素子（２９ｂ）が、前記集光ミラー（６）の光軸（６１）の周りの異なる半径の環状線上に配置され、それらの光軸（１５）が異なる円錐角を有する円錐包絡線を規定することを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記第１の結像光学素子（２９ａ）および前記第２の結像光学素子（２９ｂ）が、前記ターゲット平面（４１）に平行且つ対称にある２つの平面（４２、４３）に配置され、前記集光ミラー（６）の前記光軸（６１）の周りのそれぞれの環状線に沿って、一方の平面（４２）の前記結像光学素子（２９ａ）と他方の平面（４３）における前記結像光学素子（２９ｂ）との間に交互に間隙が設けられ、一方の平面（４２）の或るレーザ装置（５）から他方の平面（４３）のレーザ装置（５）におよびその逆にレーザ光が入射することができないようになっていることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
前記集光ミラー（６）が、複数のレーザ装置（５）のレーザビーム（１２）を通過させるために、その光軸（６１）の周りに同心円状に孔（６２）を有し、前記レーザビーム（１２）が結像光学素子（２８）によって前記孔（６２）を通して前記相互作用点（４）に向けられ、前記結像光学素子（２８）が前記孔サイズを最小限に抑えるために最も近い球状パッキングを有することを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項２２】
前記集光ミラー（６）が、複数のレーザ（１）のレーザビーム（１２）を通過させるために、その光軸（６１）の周りに同心円状に孔（６２）を有し、前記レーザビーム（１２）が共通の結像システム（２）を介して前記孔（６２）を通して前記相互作用点（４）に向けられることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項２３】
前記集光ミラー（６）が、レーザビーム（１２）を通過させるために、その光軸（６１）の周りに同心円状に軸対称な態様で配置される複数の孔（６３）を有し、前記レーザビーム（１２）が結像光学素子（２８）えお介して前記孔（６３）を通して前記相互作用点（４）に向けられることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項２４】
複数のレーザ（１）が、共通の結像システム（２）に関連付けられ、前記結像システムの共通の光軸（１６）の周りに配置される前記レーザ（１）の前記所定平面（１１ａ、１１ｂ）の個別の光学画像が、前記ターゲット（３）における密接に隣接するレーザスポット（１７）として生成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザにより誘発されるプラズマを用いた軟ｘ線、特にＥＵＶ放射線の生成装置に関する。本発明は主に、半導体リソグラフィ用の露光装置における放射線の空間的に安定な生成のために適用される。
【背景技術】
【０００２】
気体放電またはレーザ励起に基づいて生成される高密度なホットプラズマは、規定の励起条件下で、ＥＵＶ放射線を発することができる。レーザ励起の場合には、いわゆるターゲットは、そこから来る特性放射線および温度放射線の大部分が超紫外線（ＥＵＶ）スペクトル領域に存在する点まで、レーザによって加熱される。適切な放射特性を有するターゲットは、静止材料または固体、液体、気体または混合物の稠度の連続した流れまたは不連続な流れである。これらの異なる形態を以下では総じて「ターゲット」と呼ぶ。
【０００３】
レーザビームの方向および放射角度が異なるとき、これらの変動はターゲットとの相互作用点およびこの点における強度分布まで伝わることから、実際には、レーザビームの放射方向および放射角度の揺動は、プラズマのＥＵＶ放射の時間的な揺動を生じる。しかし、多くの用途では、特に投影リソグラフィ用の放射線源では、放射される放射線の出力がＥＵＶスペクトル領域におけるごくわずかな時間的揺動を受けるだけに過ぎないと思われる。
【０００４】
一般に、ターゲットは、所望の波長領域における短波電磁放射線の最も効率的に実行可能な生成を実現するために、束にしたレーザビームと相互作用しなければならない。この目的のために、レーザシステムによって生成されるレーザビームは、レンズまたは凹面鏡などのビーム整形素子を用いて焦点化した態様でターゲットに向けられる。
【０００５】
レーザビーム、特に高出力レーザから来るレーザビームにおけるビーム方向および／または放射角度の揺動およびずれは、主に温度変化の結果として規則的に生じる。これらの揺動は、ターゲットとの相互作用点の位置および出力密度における変動へと進行し、特にターゲットジェットの場合には、ＥＵＶ放射線の放射に望ましくない揺動を生じることになる。
【０００６】
ＥＵＶ投影リソグラフィに関する放射線源の位置および出力に対する安定性のための厳格な必要条件を満たすために、ターゲットとレーザビームとの間の相互作用点および相互作用面は、時間に対して安定性を維持しなければならない。レーザのビーム方向を安定化するための周知の可能性は、たとえば、センサとしてＣＤカメラを用いるか、または作動部材として微小ミラーまたは傾斜ミラーを用いてビーム方向を測定して調整することにある。
【０００７】
たとえば、フィラメントターゲット、ジェットターゲットまたは液滴ターゲットなどのターゲット流の位置を安定化するための可能性は、未公開の特許文献１に記載されている。この特許文献１は、相互作用点として形成される２つの放射方向の交差点からのターゲットジェットまたはエネルギビームの少なくとも１つの放射方向における偏差を検出するために、光センサを有する安定化のための装置について開示している。光センサの出力信号は、制御ループの態様でターゲットジェットおよびエネルギビームの少なくとも１つの放射方向を調整し、追跡することによって、放射方向を相互作用点と整列するために用いられる。しかし、この種の調整は、比較的複雑であり、能動的な調整部材を必要とし、調整の速度に対する制限があることから、全体的に見ると不都合である。
【０００８】
【特許文献１】独国特許出願  ＤＥ  １０３  １４  ８４９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、レーザにより誘発されるプラズマを用いたＥＵＶ放射線の生成のための新規な可能性を見つけることであり、それにより、所望の波長領域における時間的に安定な放射線放射を確保するために、能動的な調整を行うことなく、ターゲットと相互に作用する場合に、レーザビームの位置および出力密度分布を時間に対して一定に保つことができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
軟ｘ線、特にＥＵＶ放射線の生成装置において、プラズマの生成のために少なくとも１つのレーザが、ターゲットに向けられ、本発明によれは、レーザがレーザの出力密度のきわめて安定的な空間分布を備えた平面として選択される少なくとも１つの所定平面を有することと、ターゲットにおけるレーザの出力密度の安定な空間分布の所定平面の縮小した光学画像を生成するために、結像システムが設けられ、所定平面の光学画像がレーザ焦点ではなく、ターゲットの相互作用点におけるプラズマ生成のために作動中であるようにすることで、上述の目的が達成される。
【００１１】
有利な態様において、レーザ媒体の出射開口部またはレーザの特殊な絞り開口部は、好ましい出力密度分布を備えた所定平面として選択される。
【００１２】
少なくとも１つのターゲットジェットは、連続的な形態または規則的な一連の液滴として液体ターゲット材料または固体材料のターゲットフィラメント、好ましくは凍結したターゲット材料（たとえばキセノン）を含むことが好ましく、再現可能な態様で準備することができるターゲットとして用いることが望ましい。
【００１３】
結像システムは、レンズまたはミラーを備えた簡素な結像光学素子を具備することができれば望ましい。しかし、結像システムは、複数の光学部品を具備することが有利である。ケプラー望遠鏡を有することが好ましく、または、たとえば、ガリレオ望遠鏡およびケプラー望遠鏡の組合せとして複数のステージで構成される。
【００１４】
ターゲットへのエネルギ入力を増大するために、結像システムを備えたレーザがターゲットの励起のための複数の等価な完全レーザ装置として設けられ、異なる方向からターゲット上のそれぞれの所定平面に結像するために、レーザ装置が異なる角度でターゲットに向けられる光軸を有することが有利であることが分かっている。レーザ装置の光軸は、互いに対して鈍角または鋭角でターゲットの相互作用点に向けられることができ、ターゲット軸またはターゲット平面に対して対称であることが望ましい。
【００１５】
集光ミラーは、相互作用点でプラズマによって生成される放射線を集光し、焦点化するために設けられることが望ましい。集光ミラーはターゲット平面に直角に向けられ、ターゲットが再現可能な態様で準備され、相互作用点でターゲット平面を貫通する光軸を有する。
【００１６】
上述した類の一般的な構成に関して、第１の設計変形では、レーザ装置の光軸が相互作用点に対して組になって対称にターゲット平面に向けられるときに有利であることが分かっており、レーザ装置は、その前部レンズが相互作用点の周囲の環状線に沿って配置される結像光学素子を有し、環状線上の結像光学素子間には間隙があり、レーザ光が或るレーザ装置から別のレーザ装置に入射することができないようになっている。
【００１７】
第２の設計変形では、レーザ装置の光軸が少なくとも１つの仮想の円錐包絡線の側線としてターゲットに向けられ、その対称軸が集光ミラーの光軸と同軸であり、その先端が相互作用点に接し、レーザ装置は結像光学素子を有し、該結像光学素子が、外側にあり且つターゲット平面に平行である少なくとも１つの平面における環状線に沿って配置されるため、レーザ光は任意の他のレーザ装置からレーザ装置に入射することができないようになっている。
【００１８】
これは、レーザ装置が或る平面における第１の結像光学素子および別の平面における第２の結像光学素子に関連付けられ、第１の結像光学素子の光軸および第２の結像光学素子の光軸が２つの個別の円錐包絡線である有利な態様で実現される。
【００１９】
第１の結像光学素子および第２の結像光学素子が相互作用点と集光ミラーとの間の異なる平行な平面に配置され、第１の結像光学素子および第２の結像光学素子が集光ミラーの光軸の周囲の異なる半径の環状線上に配置され、それらの光軸が異なる円錐角を有する円錐包絡線を規定することによって、これを実現することができる。別の有利な可能性は、ターゲット平面に平行且つ対称に配置される２つの平面に第１の結像光学素子および第２の結像光学素子を配置することにあり、集光ミラーの光軸の周囲のそれぞれの環状線に沿って、或る平面における結像光学素子と別の平面における結像光学素子との間に交互に間隙が設けられ、或る平面の或るレーザ装置から別の平面のレーザ装置におよびその逆にレーザ光が入射することができないようになっている。
【００２０】
複数のレーザビームによるターゲット励起のための第３の有利な設計変形は、集光ミラーが複数のレーザ装置のレーザビームを通過させるために、その光軸の周囲に同心円状に孔を有し、レーザビームが結像光学素子によって孔を通って相互作用点に向けられ、結像光学素子が孔のサイズを最小限に抑えるためにも最も近い球状パッキングを有することにある。
【００２１】
修正された装置では、複数のレーザビームは、共通の結像システムによって集光ミラーの光軸の周囲に同心円状に配置された孔を通して向けられる。
【００２２】
別の有用な代替例では、集光ミラーは、複数のレーザ装置のそれぞれレーザビームの通過のためにその光軸の周囲に同心円状に非対称に配置された複数の孔を有し、レーザビームがそれぞれ結像光学素子を用いて個別の小さな孔を通して相互作用点に向けられる。
【００２３】
たとえば、２次元のターゲット材料または円筒形のターゲット材料に関する特殊な場合には、複数のレーザは共通の結像システムまたは共有の結像システムに関連付けられ、結像システムの共通の光軸の周囲に配置されるレーザの所定平面の個別の光学画像が、ターゲットにおける近くに隣接するレーザスポットとして生成されることが有利であることが分かっている。
【００２４】
本発明の本質は、最も可能性の高い空間的に安定な出力密度分布を有するレーザにおける平面の選択と、（レンズまたはミラーなどの光学素子を有する）結像システムを用いたターゲット３におけるこの平面の結像にある。これは、この出力密度分布の画像もまた静止しており、一定のサイズおよび出力密度分布であり、レーザビーム１２の放射方向または放射角度（発散）の揺動に左右されないためである。
【００２５】
本発明による解決策によって、レーザにより誘発されるプラズマを用いたＥＵＶ放射線を生成することができ、所望の波長領域において時間的に安定な放射線放射を確保するために、能動的な調整を行うことなく、ターゲットとの相互作用点におけるレーザビームの位置および出力密度分布が時間に対して一定に保たれるようになっている。
【００２６】
さらに、ターゲットに本発明による複数のレーザ装置からのレーザ光を当てることにより、一方ではターゲットにおけるレーザ出力を増大すると同時に、プラズマからのＥＵＶ放射の放射特性を均質化または特定の用途に対して最適化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明は、実施形態の例を参照して以下にさらに詳細に記載される。
【００２８】
基本的な構造において、本発明は、レーザ１と、光学結像システム２と、たとえば、フィラメント、液体ジェットまたは擬似連続的な一連の液滴などの再現可能な態様で準備される好ましくは円筒形のターゲット３とを含む。レーザ１は、ビーム出射口の付近にレーザ放射線の出力密度の空間分布が永続的に一定であるような一定の平面を有し、レーザ１のパルス動作から生じる時間的な変化が有意ではないように構成される。
【００２９】
本発明の出発点は、前記ターゲット３とレーザビーム１２との間の相互作用点を含む装置（真空室、図示せず）を備えたレーザ１の剛性連結部（機械部品および光学部品のすべてを含む）である。レーザ１の光学部品を安定に固定しているにもかかわらず、実際には、たとえば、レーザ活性媒体１４の中の温度変化まで遡ることができるレーザビーム１２の放射角度および放射方向における変動が生じる。
【００３０】
一般に、レーザ１の光学装置の内部または付近には光軸に垂直な平面があり、その平面においてレーザビーム１２の出力密度の空間的に一定の分布が形成される。これは、たとえば、ビーム経路における所定の絞り１１またはレーザ媒体１４自体の開口部によって規定されることができる。画像平面２２における一定のビーム出力のために、結像システム２のビーム整形素子の開口部は、放射方向および放射角度の揺動中にレーザビーム１２が遮断されないように設計されなければならない。
【００３１】
所望の波長領域におけるプラズマからの効率的な放射のために必要なレーザビーム１２の出力密度を提供するために、レーザシステム１における出力密度の空間的に一定の分布の平面（以下、物体平面２１）は、一般に縮小した態様で結像されなければならない。この種の結像は、図１に示されているように、ビーム整形素子または望遠鏡を用いて１ステップで行うことができる。物体平面２１の結像（絞り１１）は、高い縮小率のために、過度に長い光路を許容する必要がないように、２つ以上の実像または虚像の中間画像を用いて、たとえば、図２および図３を参照して記載されているような複数のステップで行われることができる。一般に、レーザ１内部の空間的に一定の強度分布がレーザビーム１２に直交し、ターゲット３およびレーザビーム１２の相互作用点を含む平面に縮小した態様で結像されるように、結像システム２としてレンズおよび／または湾曲ミラーなどのビーム整形素子が配置される。
【００３２】
図１による簡略した変形では、レーザビーム１２とターゲット３との間の相互作用平面における結像システム２によって、レーザ１のビーム出射口（この場合には画像の物体２１として絞り１１の形）で、平面に出力密度分布の縮小した画像２２が形成されるように、光学レンズのような結像システム２が配置される。光学結像は、物体２１、平行なビームおよび中心ビームを抽象化する上向きの矢印および絞り１１の画像２２を抽象化する下向きの矢印によって示されている。影付きの領域に示されるレーザビーム１２は、断面においてレーザ出力の９０％を有するガウス形の束を表す。一般に、（縮小画像を投影する結像システム２において）、絞り１１の画像２２は、レーザビーム１２の焦点１３の背後に現れ、ターゲット３に対してレーザ１を設定する場合に、この事実を考慮しなければならない。
【００３３】
図２は、レーザ１の空間的に一定の強度分布としての絞り１１が、物体平面２３からターゲット３との相互作用点４がケプラー望遠鏡２５を用いて位置決めされる画像平面２４に結像される光学画像を同様に示している。これは、画像平面２４がレーザビーム１２の焦点１３にあるという利点がある。
【００３４】
図２に示されているように、高い縮小率のために、縮小した中間画像２７は、最初はガリレオ望遠鏡２６に生成される。ターゲット３における絞り１１の画像２２は、ガリレオ望遠鏡２６（本件の場合には４倍と仮定する）の縮小およびケプラー望遠鏡２５（この実施例では２０倍）の縮小からたとえば、８０：１の全体的な縮小で生じる。
【００３５】
図２はレーザビーム１２のガウス形の束を示しており、光学結像が幾何的な光学図として図３（図２に示される結像システム２の光学素子の構成に対する直接類推）に示されている。物体平面２３における物体２１としての絞り１１が中間画像２７を有するガリレオ望遠鏡２６によって結像され、レーザビーム１２の焦点１３において光軸１５によって直交して貫通される前記画像平面２４においてケプラー望遠鏡２５によって結像され、絞り１１の逆さになった縮小画像２２が様式化された態様で形成されている。
【００３６】
図４による構造の変形では、絞り１１を有するレーザ１として様式化された態様で図示されている２つのレーザ装置５と、簡素な結像光学素子２８（図１では個別のレンズとして図示される）として構成される結像システム２は、互いに対して鈍角の光軸１５によってターゲット３に向けられる。
【００３７】
ターゲット３、本件の場合には再現可能な態様で準備することができる材料の円筒形ターゲットジェット３２（再生可能なターゲットとしても周知である）には、ターゲット軸３１の周囲に分散される異なる方向からターゲット軸３１に対して等しい角度（鋭角）でレーザビーム１２が当てられる。レーザ装置５の光軸１５の方向は、レーザ装置５の１つからのレーザ光が他の装置５の結像光学素子２８に入射することができない程度まで互いに異なる。
【００３８】
図４に示される２本のレーザビーム１２による複数回の励起の実施例において、両方のレーザ装置５は、図の平面に対応するターゲット平面４１と共にある。
【００３９】
ターゲット３の高いエネルギ励起のための等価なレーザ装置５の複数の装置において、互いに対する個別のレーザスポットの位置は一般に、きわめて厳格な許容誤差を受ける。したがって、ターゲット３２におけるレーザビーム１２のサイズおよび位置に対して高度の安定性が必要である。結像システム２によるレーザ放射線の出力密度の一定の空間分布を有する平面（物体平面２１）の本発明に光学結像を用いて、サイズおよび位置に対するレーザビーム１２のこの安定性が自動的に（特に図２および図３によれば、ケプラー望遠鏡２５およびガリレオ望遠鏡２６の組合せであることが好ましい望遠鏡を用いて）安定な態様で維持される。実際には、調整を必要とすることなくターゲットジェット３２に等しく安定な励起をもたらすレーザビーム１２によるこの種の複数の励起を用いて、複数の安定に結像されるレーザスポットに関する同時励起によって、一様に放射されるプラズマを最初に生成することが可能である。
【００４０】
図５において、好ましくはプラズマ励起の出力スケーリングのために、２本のレーザビーム１２がターゲットフィラメント３３（固体ターゲットまたは凍結したキセノンジェット）に同時に向けられる。レーザ装置５は、ターゲットの一方の側（すなわち、ターゲット流に関して半空間）にあり、それらの光軸１５は、互いに対して０°＜α＜１８０°の角度を有する。レーザビーム１２の位置およびサイズに対する必要条件が、２つの規定のレーザ出射平面（たとえば、図１によれば、絞り１１の物体平面２１またはレーザ媒体１４の開口部）の結像システム２による光学結像を用いて再び満たされる。
【００４１】
等価なレーザ装置５の２本のレーザビーム１２は、ターゲットフィラメント３３に向けられ、絞り１１によって選択される出力密度の一定の空間分布を有する平面としての物体２１がターゲットフィラメント３３との相互作用点４で結像される。２つのレーザスポット１７が、互いに対して明確な位置を有する、すなわち実質的に互いに覆う絞り１１の画像２２として、ターゲットフィラメント３３上に形成される。物体２１として図示される矢印および絞り１１の画像２２として示される逆向きの矢印は、ターゲットフィラメント３３における物体平面２３における絞り１１の結像を示している。
【００４２】
上記の装置は、たとえば、ターゲット３におけるレーザ放射線の出力を増大するため（図５）またはプラズマからの放射線の特性を最適化するため（図４）に、２本以上のレーザビーム１２がターゲット３に向けられるときに特に有利である。これは、レーザビーム１２およびターゲット３の位置の安定性のほか、相互作用点４における互いに対するレーザビーム１２の位置の安定性にも関連する。これは同様に、絞り１１が互いに対して一定の位置に位置決めされる限り、絞り１１の結像を用いることによって確保される。
【００４３】
図６は、３本以上のレーザビーム１２による複数の励起を示しており、レーザ１および結像システム２を具備する等価なレーザ装置５が結像光学素子２８によって束ねられるレーザビーム１２によって概略的に表されている。図６ａによる一般的な装置に対する視野方向は、プラズマから放射されるビームに関する集光ミラー６の平面図であり、図６ｂにおける側面図から分かるように、レーザ励起のための一般的な装置の背後に凹面鏡（楕円面鏡または放物面鏡）として配置される。
【００４４】
構成が同一であるレーザ装置５は、ターゲット軸３１もまた位置決めされるターゲット平面４１における相互作用点４の周囲で円に配置される。レーザ装置５のすべては、ターゲット軸３１と異なる角度をなし、一方のレーザ装置５から他方のレーザ装置５にレーザ光が入射しないようにするために、少なくともレーザ装置５の結像光学素子２８のサイズの間隙が常に、相互作用点４（プラズマの位置）と向かい合って開放されたままである。本発明の構成では、これは、結像光学素子２８がレーザ装置５のサイズのそれぞれの場合における間隙を備え、ターゲットジェット３２の入射口から始まり、ターゲット軸３１に対して鏡面対称の態様で組になって、相互作用点４の周囲の円上に配置されるようにして実現される。さらに、ターゲットジェット３２の入射および未使用の残る部分に関して、ターゲット軸３１の周囲のレーザ装置５の円において、間隙が開放されたままである。
【００４５】
図７は、４つの部品を含み、本発明による複数のレーザ装置５を用いた複数の励起に関する他の設計変形を示している。
【００４６】
図７ａは、概略的に示される相互作用点４上で焦点化され、レーザ装置５によって投影されるレーザビーム１２を有する結像光学素子２８を示しており、結像光学素子２８は間隙を開けることなく円に配置される。同時に、円は、その背後に位置決めされ、その光軸６１がターゲット軸３１に交差されることによって、レーザ装置５の光軸１５のすべてが向けられる相互作用点４を予め決定する集光ミラー６を示している。この場合には、相互作用点４上でそれらの光軸１５によって向けられる結像光学素子２８は、ターゲット軸３１に平行であり、集光ミラー６の光軸６１に直交する平面４２にある。レーザ装置５の結像光学素子２８が間隙を開けることなく配置される場合には、或るレーザ装置５からのレーザ光は、一方では別のレーザ装置５の結像光学素子２８に入射することができず、他方ではターゲットジェット３２の入射口および出射口に関して、レーザ装置５の結像光学素子２８の円に間隙が必要でない。
【００４７】
図７ｃによる別の構成において、平面図は正確に図７ａと同一であるように見え、レーザ装置５はそれぞれ２つの異なる平面４２および４３に交互に配置される。相互作用点４は、これらの２つの平面４２および４３の間にある。（レーザ装置５が統一された結像光学素子２８として示された図７ａとは対照的に、）一方の平面４２のレーザ装置５は結像光学素子２９ａによって表され、他方の平面４３のレーザ装置５は結像光学素子２９ｂによって表される。
【００４８】
図７ｃの側面図を参照すると、結像光学素子２９ａおよび２９ｂの光軸１５の実際の配向は２つの異なる円錐包絡線に沿って示され、その円錐の先端が相互作用点４に対して互いに対向するように向けられる。したがって、結像光学素子２９ａまたは２９ｂの光軸１５は、同一方向または互いに平行に向けられることはないため、或るレーザ装置５のレーザ光が別のレーザ装置５に入射することはできない。ターゲット平面４１、すなわち実際にはターゲット軸３１（この図面では参照符号によって図示されていない）に対するレーザ装置５が対称な装置であるために、これらのレーザ装置５の位置は結像光学素子２９ａおよび２９ｂによって光軸１５の貫通点によって規定され、ターゲット３はこの場合には空間的に仮想的に均一な態様で励起される。
【００４９】
図７ｄは、図７ａが平面図を示すものと別の設計を示している。しかし、図７ｂに示されているように、円に間隙は必要ではない。図７ｃの場合のように、レーザ装置５は、それぞれ異なる平面４２および４３において結像光学素子２９ａおよび２９ｂによって表される。
【００５０】
この場合には、平行な平面４２および４３における結像光学素子２９ａおよび２９ｂは、それぞれ、相互作用点４と集光ミラー６との間に配置される。結像光学素子２９ａは、集光ミラー６の光軸６１の周囲で異なる半径の環状線にある平面４２にあり、結像光学素子２９ｂは平面４３にあり、それらの光軸１５は異なる円錐角を有する円錐包絡線を規定する。
【００５１】
図７ｄは、相互作用点４におけるターゲットの励起が最適化（一様ではない）されるという点で、図７ｃとは異なる。励起の最適化は、集光ミラー６の位置に対して調整される。さらに、図７ｃに比較して、或るレーザ装置５から別のレーザ装置５に入射することができるレーザ光がない状態で、平面４２および４３のそれぞれにおいて、間隙を開けることなく、結像光学素子２９ａおよび２９ｂを配置することができるという点で有利である。この点で、図７ｄは、図７に対する「２重」励起の変形を表している。
【００５２】
光学結像を有する等価なレーザ装置５による複数の励起のための別の構成が、図８に示されている。図８ａによる平面図において分かるように、集光ミラー６における孔６２を通してレーザビーム１２の焦点化された束をターゲット３の相互作用点４に向けるために、結像光学素子２８は高度のパッキング密度で配置される。しかし、図８ｂと類似の図８ｃの平面図に示されているように、ターゲット３の一様なプラズマ励起を実現するために、集光ミラー６における個別の孔６３を通して中心に対して対称に離隔して展開されるためにこの構成で用いられる奇数のレーザ装置５もまた、相互作用点４に向けることができる。
【００５３】
最後に、共通の結像システム２によってターゲット３に複数のレーザビームを結像することができることもまた留意されたい。２本のレーザビーム１２ａおよび１２ｂに関して、この可能性が図９に示されている。この目的のために、絞り１１ａおよび１１ｂ（または同等にレーザ媒体１４の開口部）として空間的に一定の強度分布の平面が共通の結像システム２を用いて複数の同一のレーザ１によって、共通の光軸１６の周囲でターゲット３の複数の隣接位置における個別のレーザスポット１７として結像され、明確な出力密度分布、たとえば、レーザスポット１７の連続または密接なパッキングがターゲット３上に実現されるようになっている。
【００５４】
当然のことながら、図９に示されるレーザビーム１２ａおよび１２ｂのこの構成はまた、たとえば２次元のターゲット３の２次元励起に関して、たとえば、共通の光軸１６の周囲で、９０°ごとに１回、または６０°ごとに２回回転するために、共通の光軸１６の周囲に複数回配置されることができる。
【００５５】
レーザスポット１７の２次元装置を生成するためのこの後者の変形はまた、共通の結像システム２に関して図８ａおよび図８ｂの集光ミラー６の構造の組合せとして実現されることができる。したがって、図８ａのターゲット軸３１は、たとえば、ターゲットフィルムまたは互いに隣接する複数の連続するターゲットジェットによって形成されるターゲット平面４１と見なされる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】ターゲットにおけるレーザ射出開口部の光学結像に関する本発明による装置の概略図である。
【図２】２つの望遠鏡を用いたレーザ射出開口部の結像に関するレーザ光のガウス形の束の概略図である。
【図３】幾何的な光学図における図２に示されたものと同一の構成を有するレーザ射出開口部の結像を示す概略図である。
【図４】円筒状に整形されたターゲットに対するターゲット軸に軸対称に放射される本発明による２つのレーザ結像システムに関する本発明の変形を示している。
【図５】円筒状に整形されたターゲットに対するターゲット軸に対して異なる角度で配置された本発明による２つのレーザ結像システムに関する実施形態の形を示している。
【図６ａ】集光ミラーおよび集光ミラーの前に示されるターゲットジェットならびにターゲット平面における複数のレーザ装置の平面図を示している。
【図６ｂ】図６ａに対応する断面図を示している。
【図７ａ】集光ミラーおよび集光ミラーの前に示されるターゲットジェットならびにターゲット平面に平行な少なくとも１つの平面から相互作用点に向けられた複数のレーザ装置の平面図を示している。
【図７ｂ】すべてのレーザ装置がターゲット平面以外の平行な平面に配置される構成に関する図７ａに対応する断面図である。
【図７ｃ】レーザ装置がターゲット平面に対して対称な２つの平行な平面に配置される図７ｂに示された構成とは異なる構成に関する図７ａに対応する側面図を示している。
【図７ｄ】レーザ装置がターゲット平面の一方の側に２つの異なる平行な平面に配置される図７ｂに示された構成とは異なる構成に関する図７ａに対応する側面図を示している。
【図８ａ】集光ミラーにおける中心の孔を通じて、本発明による複数のレーザ装置によるターゲットの別の同時励起に関する側面図を示している。
【図８ｂ】図８ａによるターゲットの同時励起に関する平面図を示している。
【図８ｃ】集光ミラーにおける複数の孔を通じて、本発明による複数のレーザ装置によるターゲットの同時励起に関する平面図を示している。
【図９】共通の結像光学素子を用いてターゲットの異なる領域に向けられる本発明による複数のレーザ装置によるターゲットの同時励起に関する概略図を示している。
【符号の説明】
【００５７】
１  レーザ
１１  絞り
１１ａ、１１ｂ  絞り
１２  レーザビーム
１２ａ、１２ｂ  レーザビーム
１３  レーザ焦点
１４  レーザ媒体
１５  光軸
１６  共通の光軸
１７  レーザスポット
２  結像システム
２１  物体
２２  画像
２３  物体平面
２４  画像平面
２５  ケプラー望遠鏡
２６  ガリレオ望遠鏡
２７  中間画像
２８  結像光学素子（平面における）
２９ａ、２９ｂ  結像光学素子（異なる平面における）
３  ターゲット
３１  ターゲット軸
３２  ターゲットジェット
３３  ターゲットフィラメント
４  相互作用点
４１  ターゲット平面
４２、４３  平面（ターゲット軸に平行）
５  レーザ装置
６  集光ミラー
６１  （集光ミラーの）光軸
６２  孔（複数の結像システム用）
６３  孔（１つの結像システムにつき各々）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図７ｄ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
2006032322.tif 000015
【図８ｃ】
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【図９】
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【外国語明細書】
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