DE102024108276A1

DE102024108276A1 - Beam guiding device for laser radiation with suppression of ghost reflections and laser system therewith

Info

Publication number: DE102024108276A1
Application number: DE102024108276.3A
Authority: DE
Inventors: Boris Regaard; Tolga Ergin; Oliver Schlosser; Stefan Piehler
Original assignee: Trumpf Lasersystems For Semiconductor Manufacturing Se; Trumpf Lasersystems For Semiconductor Mfg Se
Current assignee: Trumpf Lasersystems for Semiconductor Manufacturing GmbH
Priority date: 2024-03-22
Filing date: 2024-03-22
Publication date: 2025-09-25
Also published as: WO2025195723A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Strahlführungsvorrichtung (15) sowie eine damit ausgestattete Laseranlage (13). Die Strahlführungsvorrichtung (15) umfasst eine Sensorik (7) zum Erfassen von reflektierter Laserstrahlung (5), ein im Strahlengang angeordnetes strahlungsundurchlässiges Blockierelement (12), eine Optik (17) und eine transmissive Linsenanordnung (20) mit wenigstens einer Linse (20) zum Führen von Laserstrahlung (1) in einer Vorwärtsrichtung (2) und der entgegengesetzt dazu reflektierten Laserstrahlung (5). Die Linsenanordnung (20) ist so ausgestaltet, dass eine daran entstehende erste Rückreflexion (9) in eine bezüglich der Optik (17) zur Ebene (21) des Blockierelements 12 konjugierte Ebene (22) fokussiert wird und eine ebenfalls an der Linsenanordnung (20) entstehende zweite Rückreflexion (11) eine so große Divergenz aufgeprägt bekommt, dass sie die Sensorik (7) nicht erreicht. The invention relates to a beam guiding device (15) and a laser system (13) equipped therewith. The beam guiding device (15) comprises a sensor system (7) for detecting reflected laser radiation (5), a radiation-opaque blocking element (12) arranged in the beam path, an optical system (17), and a transmissive lens arrangement (20) with at least one lens (20) for guiding laser radiation (1) in a forward direction (2) and the laser radiation (5) reflected in the opposite direction. The lens arrangement (20) is designed such that a first back reflection (9) arising therefrom is focused into a plane (22) conjugated to the plane (21) of the blocking element 12 with respect to the optical system (17), and a second back reflection (11) likewise arising at the lens arrangement (20) is given such a large divergence that it does not reach the sensor system (7).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Strahlführungsvorrichtung für Laserstrahlung sowie eine damit ausgestattete Laseranlage.The present invention relates to a beam guiding device for laser radiation and a laser system equipped therewith.

In Laseranlagen kann es an verschiedenen strahlführenden oder strahllenkenden Komponenten zu unerwünschten Reflexionen kommen. Diese können je nach Anwendungsfall beispielsweise eine Analyse oder Detektion stören oder bei höheren Laserleistungen zu Beschädigungen führen. Um diese Probleme zu vermeiden oder zu reduzieren, besteht Bedarf für Verbesserungen herkömmlicher Ansätze, die oftmals beispielsweise nicht in allen Situationen effektiv angewendet werden können.In laser systems, unwanted reflections can occur on various beam-guiding or beam-steering components. Depending on the application, these reflections can interfere with analysis or detection, or even lead to damage at higher laser powers. To avoid or reduce these problems, there is a need for improvements to conventional approaches, which often cannot be applied effectively in all situations.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den störenden Einfluss unerwünschter Reflexionen in einer Laseranlage zu reduzieren.The object of the present invention is to reduce the disturbing influence of unwanted reflections in a laser system.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung angegeben. Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen, die im Rahmen der Beschreibung für einen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche dargelegt sind, sind zumindest analog als Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen des jeweiligen Gegenstands der anderen unabhängigen Ansprüche sowie jeder möglichen Kombination der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche, gegebenenfalls in Verbindung mit einem oder mehr der Unteransprüche, anzusehen.The problem is solved by the subject matter of the independent claims. Further possible embodiments of the invention are specified in the subclaims, the description, and the drawings. Features, advantages, and possible embodiments presented in the description for one of the subject matter of the independent claims are to be regarded at least analogously as features, advantages, and possible embodiments of the respective subject matter of the other independent claims, as well as any possible combination of the subject matter of the independent claims, optionally in conjunction with one or more of the subclaims.

Die erfindungsgemäße Strahlführungsvorrichtung bzw. Strahlführungsanordnung dient zum Führen von Laserstrahlung, also etwa einem kontinuierlichen oder gepulsten Laserstrahl. Die Strahlführungsvorrichtung umfasst eine transmissive Linsenanordnung zum Führen der Laserstrahlung in Vorwärtsrichtung, also zum Führen eines Vorwärtslaserstrahls in Richtung eines vorgegebenen Wirkfokusbereichs. Diese Linsenanordnung kann eine einzelne Linse sein oder mehrere Linsen bzw. Teillinsen umfassen. Als Wirkfokusbereich wird hier ein Fokusbereich oder Fokuspunkt bezeichnet, an dem die Laserstrahlung durch die Strahlführungsvorrichtung fokussiert wird und in dem eine bestimmungsgemäße Wirkung mit der Laserstrahlung erzielt werden soll bzw. im bestimmungsgemäßen Betrieb erzielt wird. Dies kann beispielsweise ein Bearbeiten eines Materials mittels der Laserstrahlung oder ein Aufheizen oder zumindest teilweises Verdampfen eines Materialtropfens, beispielsweise eines Zinntropfens für die EUV-Lichterzeugung sein. In dem Anwendungsfall der EUV-Lichterzeugung würde sich der jeweilige Materialtropfen, dessen Position mittels der Laserstrahlung bestimmt werden soll oder der mittels der Laserstrahlung zumindest teilweise in ein Plasma umgewandelt werden soll, also in dem Wirkfokusbereich befinden. Darüber hinaus kann es innerhalb der Strahlführungsvorrichtung andere Fokusbereiche geben, in denen zwar die Laserstrahlung fokussiert ist, in denen aber keine Materialeinwirkung erzielt werden soll. Die Strahlführungsvorrichtung kann also insbesondere für die EUV-Lichterzeugung oder die EUV-Lithografie oder einen EUV-Treiberlaser, also eine entsprechende Laseranlage für die EUV-Lichterzeugung bzw. EUV-Lithografie vorgesehen bzw. ausgestaltet sein. Insbesondere kann die Strahlführungsvorrichtung eine Fokussiereinrichtung für einen EUV-Treiberlaser sein oder umfassen. Ebenso können andere Anwendungsmöglichkeiten oder Einsatzzwecke der erfindungsgemäßen Strahlführungsvorrichtung möglich sein.The beam guiding device or beam guiding arrangement according to the invention serves to guide laser radiation, for example, a continuous or pulsed laser beam. The beam guiding device comprises a transmissive lens arrangement for guiding the laser radiation in the forward direction, i.e., for guiding a forward laser beam toward a predetermined effective focus area. This lens arrangement can be a single lens or comprise multiple lenses or partial lenses. The effective focus area here refers to a focus area or focal point at which the laser radiation is focused by the beam guiding device and in which a desired effect is to be achieved with the laser radiation or is achieved during normal operation. This can, for example, be processing a material using the laser radiation or heating or at least partially evaporating a drop of material, for example, a tin drop for EUV light generation. In the application of EUV light generation, the respective material droplet whose position is to be determined by means of the laser radiation or which is to be at least partially converted into a plasma by means of the laser radiation would thus be located in the effective focus area. Furthermore, there may be other focus areas within the beam guiding device in which the laser radiation is focused, but in which no material impact is to be achieved. The beam guiding device can therefore be provided or configured in particular for EUV light generation or EUV lithography or an EUV driver laser, i.e. a corresponding laser system for EUV light generation or EUV lithography. In particular, the beam guiding device can be or comprise a focusing device for an EUV driver laser. Other applications or intended uses of the beam guiding device according to the invention are also possible.

Die Strahlführungsvorrichtung umfasst auch einen Detektor bzw. eine Sensorik zum Erfassen von aus dem Wirkfokusbereich in Rückwärtsrichtung durch die Linsenanordnung reflektierter Laserstrahlung, also eines entsprechenden Rückwärtslaserstrahls. Die Vorwärtsrichtung führt also entlang eines Strahlengangs oder Strahlwegs von einer Quelle der Laserstrahlung durch die Linsenanordnung bis zu dem Wirkfokusbereich. Die Rückwärtsrichtung führt hingegen von dem Wirkfokusbereich in entgegengesetzter Richtung durch die Linsenanordnung und weiter bis zu der Sensorik. Ein entsprechender Strahlengang oder Strahlweg der in Rückwärtsrichtung reflektierten Laserstrahlung, also des Rückwärtslaserstrahls kann sich also teilweise bzw. abschnittweise mit dem Strahlengang oder Strahlweg der in Vorwärtsrichtung propagierenden Laserstrahlung, also des Vorwärtslaserstrahls decken und teilweise bzw. abschnittweise davon verschieden sein.The beam guidance device also comprises a detector or sensor for detecting laser radiation reflected from the effective focus area in the backward direction by the lens arrangement, i.e., a corresponding backward laser beam. The forward direction thus leads along a beam path or ray path from a source of the laser radiation through the lens arrangement to the effective focus area. The backward direction, on the other hand, leads from the effective focus area in the opposite direction through the lens arrangement and further to the sensor. A corresponding beam path or ray path of the laser radiation reflected in the backward direction, i.e., the backward laser beam, can thus partially or partially overlap with the beam path or ray path of the laser radiation propagating in the forward direction, i.e., the forward laser beam, and can partially or partially differ from it.

Die Sensorik kann beispielsweise eine Kamera, einen CCD-Chip, eine Fotodiode oder einen sonstigen Licht- oder Strahlungssensor umfassen. Die Sensorik kann mit einer Auswerteelektronik ausgestattet oder gekoppelt sein bzw. werden. Damit kann ein auf das Erfassen oder Aufnehmen der reflektierten Laserstrahlung hin von der Sensorik erzeugtes Mess- oder Sensorsignal analysiert, also ausgewertet werden, beispielsweise um einen vorgegebenen Parameterwert, also etwa die Position des Materialtropfens, zu bestimmen. The sensor system can, for example, comprise a camera, a CCD chip, a photodiode, or another light or radiation sensor. The sensor system can be equipped with or coupled to evaluation electronics. This allows a measurement or sensor signal generated by the sensor system upon detection or recording of the reflected laser radiation to be analyzed, i.e., evaluated, for example, to determine a specified parameter value, such as the position of the material droplet.

Dazu können beispielsweise eine Intensitätsverteilung und/oder eine Wellenfront und/oder eine Phasenverschiebung und/oder dergleichen mehr der reflektierten Laserstrahlung ausgewertet werden. Die reflektierte Laserstrahlung kann also beispielsweise als Basis für das Bestimmen der Position des jeweiligen Materialtropfens in der EUV-Lichterzeugung und/oder für eine Bestimmung bzw. Vermessung einer Wellenfrontdeformation und/oder von Aberrationen und/oder dergleichen mehr dienen.For this purpose, for example, an intensity distribution and/or a wavefront and/or a phase shift and/or similar information of the reflected laser radiation can be evaluated. The reflected laser radiation can therefore, for example, serve as a basis for determining the position of the respective material droplet in the EUV light generation and/or for determining or measuring solution of wavefront deformation and/or aberrations and/or the like.

Die Strahlführungsvorrichtung umfasst auch ein für die Laserstrahlung undurchlässiges Strahlungshindernis bzw. Blockierelement. Dieses ist im Strahlengang bzw. Strahlweg der reflektierten Laserstrahlung, also des Rückwärtslaserstrahls zwischen der Sensorik und der Linsenanordnung angeordnet. Das Blockierelement ist so dimensioniert, dass es nur einen in radialer Richtung zentralen Anteil der reflektierten Laserstrahlung blockiert bzw. von der Sensorik fernhält und ein anderer bzw. umgebender Teil der reflektierten Laserstrahlung in dem Rückwärtsstrahlengang an dem Blockierelement vorbei zu der Sensorik gelangen kann. Die radiale Richtung kann hier senkrecht zur Propagationsrichtung der reflektierten Laserstrahlung entlang des Rückwärtsstrahlengang, also in der Querschnittsebene des entsprechenden zu der Sensorik laufenden Rückwärtslaserstrahls verlaufen. Der Durchmesser des Blockierelements in dieser Querschnittsebene kann also kleiner als ein dortiger Durchmesser des Rückwärtslaserstrahls, also der Licht- oder Strahlungsverteilung der reflektierten Laserstrahlung sein. Das Blockierelement kann beispielsweise darauf auftreffende Laserstrahlung oder - beispielsweise bei entsprechend wellenlängenselektiver oder phasenselektiver Ausgestaltung - nur unerwünschte Stör- bzw. Rückreflexionen, etwa von der Linsenanordnung, absorbieren oder aus dem Rückwärtsstrahlengang heraus reflektieren oder ablenken oder streuen.The beam guidance device also includes a radiation obstacle or blocking element that is opaque to the laser radiation. This is arranged in the beam path of the reflected laser radiation, i.e., the reverse laser beam, between the sensor and the lens arrangement. The blocking element is dimensioned such that it only blocks or keeps away from the sensor a central portion of the reflected laser radiation in the radial direction, while another or surrounding portion of the reflected laser radiation can pass the blocking element in the reverse beam path to the sensor. The radial direction can run perpendicular to the propagation direction of the reflected laser radiation along the reverse beam path, i.e., in the cross-sectional plane of the corresponding reverse laser beam traveling to the sensor. The diameter of the blocking element in this cross-sectional plane can therefore be smaller than the diameter of the reverse laser beam there, i.e., the light or radiation distribution of the reflected laser radiation. The blocking element can, for example, absorb laser radiation impinging on it or - for example, in the case of a correspondingly wavelength-selective or phase-selective design - only undesired interference or back reflections, for example from the lens arrangement, or reflect, deflect or scatter them out of the return beam path.

Die Strahlführungsvorrichtung umfasst auch eine im Strahlengang bzw. Strahlweg der reflektierten Laserstrahlung zwischen dem Blockierelement und der Linsenanordnung angeordnete Optik. Diese Optik ist so ausgelegt bzw. ausgestaltet, dass sie die Ebene des Blockierelements in eine dazu optisch konjugierte Ebene abbildet, die zwischen der Optik und der Linsenanordnung liegt. Diese optisch konjugierte Ebene zwischen der Optik und der Linsenanordnung befindet sich im Rückwärtsstrahlengang, kann sich aber insbesondere auch im Vorwärtsstrahlengang befinden. Die Optik kann ein oder mehr optische Bauteile oder Komponenten umfassen, beispielsweise wenigstens oder genau zwei Linsen. Diese müssen nicht notwendigerweise identisch sein. Ein Abstand zwischen einer dem Wirkfokusbereich zugewandten ersten Linse der Optik und der konjugierte Ebene kann sich also unterscheiden von dem Abstand zwischen dem Blockierelement bzw. der Ebene des Blockierelements und einer der Sensorik zugewandten zweiten Linse der Optik. Die Ebene des Blockierelements bezeichnet hier die Position des Blockierelements in Längsrichtung bzw. Propagationsrichtung entlang des Rückwärtsstrahlengangs.The beam guidance device also comprises an optical system arranged in the beam path of the reflected laser radiation between the blocking element and the lens arrangement. This optical system is designed or configured such that it images the plane of the blocking element into a plane optically conjugate thereto, which lies between the optical system and the lens arrangement. This optically conjugate plane between the optical system and the lens arrangement is located in the return beam path, but can also be located in particular in the forward beam path. The optical system can comprise one or more optical parts or components, for example at least or exactly two lenses. These do not necessarily have to be identical. A distance between a first lens of the optical system facing the effective focus area and the conjugate plane can therefore differ from the distance between the blocking element or the plane of the blocking element and a second lens of the optical system facing the sensor system. The plane of the blocking element here refers to the position of the blocking element in the longitudinal direction or propagation direction along the return beam path.

Im Betrieb der Strahlführungsvorrichtung, wenn also Laserstrahlung in Vorwärtsrichtung durch diese geführt wird, können an der Linsenanordnung, insbesondere an verschiedenen Linsenseiten einer oder mehrerer Linsen der Linsenanordnung, beispielsweise an der Vorderseite und der inneren Rückseite der bzw. einer Linse, Stör- bzw. Rückreflexionen entstehen, die auch als Geistreflexe bezeichnet werden. Diese störenden Rückreflexionen können sich dann in der Rückwärtsrichtung ausbreiten. Erfindungsgemäß ist die entsprechende Linse oder sind die entsprechenden Linsen der Linsenanordnung so geformt, dass von diesen beiden störenden Rückreflexionen eine erste oder fokussierte Rückreflexion in die zwischen der Optik und der Linsenanordnung liegende zur Ebene des Blockierelements konjugierte Ebene fokussiert wird und zumindest ein Hauptteil der anderen, also einer zweiten oder divergierenden Rückreflexion bzw. von deren Intensität, insbesondere aufgrund die Form der entsprechenden Seite der entsprechenden Linse, von der diese zweite Rückreflexion stammt, eine so große Divergenz aufgeprägt bekommt, dass er die Sensorik nicht erreicht. Die zweite Rückreflexion kann also beispielsweise bei entsprechend großer Divergenz zwischen der Linsenanordnung bzw. der entsprechenden Seite der Linse und der konjugierte Ebene, je nach Form der Linse außerhalb oder innerhalb der Linse, fokussiert werden oder an der entsprechenden Seite der Linse zerstreut reflektiert werden. Die zweite Rückreflexion bzw. deren Hauptteil kann dann also beispielsweise durch Absorption beispielsweise an einem umgebenden Gehäuse und/oder an licht- bzw. strahlungsundurchlässigen Aperturen oder Blenden innerhalb der Strahlführungsvorrichtung eliminiert oder zumindest stark abgeschwächt werden. Die Fokussierung der ersten Rückreflexion in der konjugierten Ebene bedeutet, dass diese erste Rückreflexion von dort aus durch die Optik propagiert und an der Position des Blockierelements ebenfalls wieder fokussiert ist. Dadurch kann auch bei nicht frei, also nicht beliebig wählbarer Position des Blockierelements eine zumindest nahezu vollständige Unterdrückung der ersten Rückreflexion erreicht werden.During operation of the beam guidance device, i.e. when laser radiation is guided through it in a forward direction, interfering or back reflections, also known as ghost reflections, can arise on the lens arrangement, in particular on different lens sides of one or more lenses of the lens arrangement, for example on the front side and the inner back side of the lens or lenses. These interfering back reflections can then propagate in the backward direction. According to the invention, the corresponding lens or lenses of the lens arrangement are shaped such that, of these two interfering back reflections, a first or focused back reflection is focused into the plane conjugate to the plane of the blocking element lying between the optics and the lens arrangement, and at least a major part of the other, i.e. a second or diverging back reflection or its intensity, in particular due to the shape of the corresponding side of the corresponding lens from which this second back reflection originates, is given such a large divergence that it does not reach the sensor system. The second back reflection can therefore, for example, be focused outside or inside the lens if there is a sufficiently large divergence between the lens arrangement or the corresponding side of the lens and the conjugate plane, depending on the shape of the lens, or be reflected in a scattered manner on the corresponding side of the lens. The second back reflection or its main part can then be eliminated or at least greatly attenuated, for example, by absorption at a surrounding housing and/or at light- or radiation-opaque apertures or diaphragms within the beam guidance device. Focusing the first back reflection in the conjugate plane means that this first back reflection propagates from there through the optics and is also focused again at the position of the blocking element. This means that at least almost complete suppression of the first back reflection can be achieved even if the position of the blocking element is not freely selectable, i.e., cannot be arbitrarily selected.

Grundsätzlich kann die Anordnung eines Blockierelements im Strahlengang eine effektive Möglichkeit zum Blockieren von störenden Rückreflexionen sein. Dazu müsste idealerweise das Blockierelement jedoch an einer Stelle angeordnet werden, in der die zu blockierende Rückreflexion fokussiert ist bzw. einen möglichst kleinen Durchmesser aufweist, der insbesondere kleiner als der Durchmesser des zu detektierenden Rückwärtslaserstrahls ist. In realen Strahlführungsvorrichtungen bzw. Laseranlagen kann ein solches Blockierelement jedoch nicht immer frei oder optimal positioniert werden, beispielsweise aufgrund von baulichen Gegebenheiten oder räumlichen Einschränkungen durch andere Bauteile oder Komponenten oder Anforderungen. Diesem Problem wird hier begegnet durch entsprechende Anpassung der Form der für die störende Rückreflexion verantwortlichen Linsenanordnung bzw. Linse in Kombination mit der Optik, also der Ausnutzung der verschiedenen Positionen der bezüglich der Optik konjugierten Ebenen. Die entsprechende Anpassung der für diese störende Rückreflexion verantwortlichen Seite der Linse bzw. Linsenanordnung könnte zu einer ebenfalls unerwünschten Veränderung der ausgangsseitigen Fokuslage der Strahlführungsvorrichtung führen, beispielsweise im Vergleich zu einer ansonsten gleich oder ähnlich ausgestalteten herkömmlichen Strahlführungsvorrichtung. Dieser Effekt wird vorliegend jedoch durch die ebenfalls angepasste Form der anderen Linsenseite, also der anderen Seite derselben Linse und/oder einer Seite einer anderen Linse der Linsenanordnung, ausgeglichen. Damit kann also im Vergleich zu einer herkömmlichen Linse bzw. einer herkömmlichen Strahlführungsvorrichtung die Fokuslage in dem Wirkfokusbereich unverändert bleiben und dennoch eine verbesserte Unterdrückung beider störender Rückreflexionen an der Sensorik erreicht werden. Ein eventuell exakt zentral, also auf der optischen Achse der Linsenanordnung bzw. des Rückwärtsstrahlengangs propagierender Anteil der zweiten Rückreflexion würde gegebenenfalls ebenfalls durch das Blockierelement blockiert, also von der Sensorik ferngehalten werden.In principle, the placement of a blocking element in the beam path can be an effective way to block interfering back reflections. Ideally, however, the blocking element would have to be positioned at a location where the back reflection to be blocked is focused or has the smallest possible diameter, which is in particular smaller than the diameter of the backward laser beam to be detected. In real beam guidance devices or laser systems, however, such a blocking element cannot always be freely or optimally positioned, for example due to structural conditions or spatial restrictions caused by other parts or components or requirements. This problem is addressed here by appropriately adapting the shape of the lens arrangement or lens in combination with the optics responsible for the disruptive backreflection, i.e., by utilizing the different positions of the planes conjugate with respect to the optics. The corresponding adaptation of the side of the lens or lens arrangement responsible for this disruptive backreflection could also lead to an undesirable change in the output-side focal position of the beam guidance device, for example, compared to an otherwise identical or similarly designed conventional beam guidance device. However, this effect is compensated for in the present case by the likewise adapted shape of the other lens side, i.e., the other side of the same lens and/or one side of another lens in the lens arrangement. Thus, compared to a conventional lens or a conventional beam guidance device, the focal position in the effective focus area can remain unchanged and yet improved suppression of both disruptive backreflections at the sensor can be achieved. A portion of the second back reflection that might propagate exactly centrally, i.e. on the optical axis of the lens arrangement or the backward beam path, would also be blocked by the blocking element, i.e. kept away from the sensor system.

Die vorliegende Erfindung sieht also vor, dass die Krümmungsradien der Linse bzw. von mehreren Linsenseiten einer oder mehrerer Linsen der Linsenanordnung so angepasst oder vorgegeben werden, dass die bildseitige Fokuslage in dem Wirkfokusbereich beispielsweise im Vergleich zur Verwendung einer herkömmlichen Linse oder Linsenanordnung, insbesondere einer herkömmlichen Bikonvexlinse oder Plan-Konvexlinse, wie sie in herkömmlichen Strahlführungsvorrichtungen verwendet wird, unverändert bzw. erhalten bleibt, einer der beiden Geistreflexe jedoch in der zur Ebene des Blockierelements, also in einer virtuellen Blockierelementebene fokussiert und somit letztlich in der realen Blockierelementebene durch das dort angeordnete Blockierelement unterdrückt wird, während der andere Geistreflex so stark aufgeweitet bzw. divergent wird, dass er aus dem bestimmungsgemäßen Strahlengang des Rückwärtslaserstrahls zumindest teilweise oder zumindest größtenteils heraus läuft, bevor er die Sensorik erreicht. Für den letzteren Geistreflex kann sich durch die hier vorgeschlagene Ausgestaltung der Linsenanordnung also eine möglichst große Divergenz ergeben. Eine derartige Auslegung oder Ausprägung der Linsenanordnung kann eine Unterdrückung der daran entstehenden störenden Rückreflexionen beispielsweise auch dann ermöglichen, wenn andere Unterdrückungsmaßnahmen, beispielsweise ein polarisationsbasiertes Herausfiltern der Störreflexionen, nicht praktikabel möglich ist. Insbesondere kann dies durch die aufeinander abgestimmte Ausformung der beiden Seiten bzw. Krümmungsradien der Linse oder mehrerer Linsen der Linsenanordnung ohne signifikante weitere Veränderungen der Strahlführungsvorrichtung erreicht werden.The present invention therefore provides that the radii of curvature of the lens or of several lens sides of one or more lenses of the lens arrangement are adapted or predetermined in such a way that the image-side focus position in the effective focus area remains unchanged or maintained, for example, compared to the use of a conventional lens or lens arrangement, in particular a conventional biconvex lens or plano-convex lens as used in conventional beam guidance devices. However, one of the two ghost reflections is focused in the plane of the blocking element, i.e., in a virtual blocking element plane, and is thus ultimately suppressed in the real blocking element plane by the blocking element arranged there. While the other ghost reflection is widened or divergent to such an extent that it at least partially or at least largely runs out of the intended beam path of the backward laser beam before reaching the sensor. The design of the lens arrangement proposed here can therefore result in the greatest possible divergence for the latter ghost reflection. Such a design or configuration of the lens arrangement can enable the suppression of the resulting interfering back reflections, for example, even when other suppression measures, such as polarization-based filtering of the interfering reflections, are not practical. In particular, this can be achieved by coordinating the shape of the two sides or radii of curvature of the lens or of several lenses in the lens arrangement without significant further modifications to the beam guidance device.

Ebenso kann es möglich sein, die Linsenanordnung so auszugestalten, dass beide oder mehrere oder alle an der Linsenanordnung entstehenden störenden Rückreflexionen in der konjugierten Ebene mittels des Blockierelements abfängt bzw. blockiert. Dazu können diese Rückreflexionen insbesondere zumindest im Wesentlichen durch entsprechende Formgebung der Linsenanordnung in der konjugierten Ebene fokussiert werden. Ebenso kann es möglich sein, die Linsenanordnung so auszugestalten, dass beide oder mehrere oder alle an der Linsenanordnung entstehenden störenden Rückreflexionen eine so große Divergenz aufgeprägt bekommen bzw. so stark zerstreut werden, dass sie zumindest im Wesentlichen bzw. größtenteils vor der Sensorik aus dem Strahlengang herauslaufen, also die Sensorik nicht erreichen.It may also be possible to design the lens arrangement in such a way that both or several or all of the interfering back reflections arising from the lens arrangement in the conjugate plane are intercepted or blocked by means of the blocking element. To this end, these back reflections can in particular be at least substantially focused in the conjugate plane by appropriately shaping the lens arrangement. It may also be possible to design the lens arrangement in such a way that both or several or all of the interfering back reflections arising from the lens arrangement are given such a large divergence or are scattered so strongly that they at least substantially or largely exit the beam path before the sensor system, thus do not reach the sensor system.

Das Blockierelement kann ein eigenständiges Bauteil sein. Dann kann das Blockierelement beispielsweise platten- oder scheibenförmig sein oder stabförmig in der Rückwärtsrichtung längserstreckt sein, beispielsweise zylinderförmig oder mit einem polygonalen Querschnitt oder mit einem dem Querschnitt des Rückwärtslaserstrahls oder der ersten Rückreflexion im Bereich des Blockierelements entsprechenden Querschnitt. Durch eine in der Rückwärtsrichtung längserstreckte, also stabförmige Ausgestaltung des Blockierelements können die erste Rückreflexion oder Teile davon gegebenenfalls auf eine äußere Mantelfläche des Blockierelements auftreffen und dort beispielsweise absorbiert oder aus dem Rückwärtsstrahlengang herausgestreut oder herausreflektiert werden. Damit kann die erste Rückreflexion besonders zuverlässig oder besonders vollständig blockiert werden, beispielsweise auch dann, wenn es im Betrieb der Strahlführungsvorrichtung bzw. der entsprechenden Laseranlage zu Erschütterungen oder thermisch bedingten Verschiebungen der Linsenanordnung und/oder der Optik oder dergleichen kommt. Die erste Rückreflexion kann dann also gegebenenfalls nicht oder nicht nur an einer der Optik zugewandten Stirnseite des Blockierelements blockiert oder aus dem Strahlengang gelenkt werden. Ebenso kann die Strahlführungsvorrichtung eine Verstell- oder Verlagerungseinrichtung zum Verstellen bzw. Verlagern des Blockierelements in und/oder entgegen der Rückwärtsrichtung und/oder senkrecht dazu aufweisen. Damit kann die Position oder Lage des Blockierelements beispielsweise manuell oder motorisch bzw. automatisiert einstellbar sein, um eine maximale Unterdrückung zumindest der ersten Störreflexion und/oder eine Optimierung bzw. Maximierung des Intensitätsverhältnisses zwischen dem in der Sensorik zu detektierenden Rückwärtslaserstrahl und dort eventuell ankommenden Teilen der ersten Störreflexion zu erreichen. Ebenso kann das Blockierelement ein Bereich eines anderen optischen Elements oder Bauteils der Strahlführungsvorrichtung sein, der entsprechend beschichtet oder aus einem entsprechenden Material gefertigt ist, insbesondere anders als ein umgebender Bereich des entsprechenden Elements oder Bauteils, um die beschriebene Wirkung oder Funktionalität des Blockierelements zu realisieren. Ein diesen Bereich, also das Blockierelement umgebender Bereich des anderen optischen Elements oder Bauteils kann beispielsweise für die reflektierte Laserstrahlung transparent, also transmissiv ausgestaltet sein oder als Umlenkspiegel in dem Rückwärtsstrahlengang dienen.The blocking element can be a stand-alone component. In this case, the blocking element can be plate- or disc-shaped, for example, or rod-shaped, extending longitudinally in the backward direction, for example, cylindrical or with a polygonal cross-section, or with a cross-section corresponding to the cross-section of the backward laser beam or the first back reflection in the region of the blocking element. By designing the blocking element so that it is longitudinally extended in the backward direction, i.e., rod-shaped, the first back reflection or parts thereof can, if necessary, impinge on an outer surface of the blocking element and be absorbed there, for example, or scattered or reflected out of the backward beam path. This allows the first back reflection to be blocked particularly reliably or completely, for example, even if vibrations or thermally induced displacements of the lens arrangement and/or the optics, or the like, occur during operation of the beam guiding device or the corresponding laser system. The first back reflection can then optionally not be blocked or deflected from the beam path, or not only at the end face of the blocking element facing the optics. Likewise, the beam guiding device can have an adjustment or displacement device for adjusting or displacing the blocking element in and/or against the backward direction and/or perpendicular thereto. Thus, the position or orientation of the blocking element can be adjusted, for example, manually or by motor or automated means, in order to achieve maximum Suppression of at least the first interfering reflection and/or optimization or maximization of the intensity ratio between the backward laser beam to be detected in the sensor system and any parts of the first interfering reflection arriving there. Likewise, the blocking element can be a region of another optical element or component of the beam guiding device that is appropriately coated or made of a corresponding material, in particular different from a surrounding region of the corresponding element or component, in order to realize the described effect or functionality of the blocking element. A region of the other optical element or component surrounding this region, i.e., the blocking element, can, for example, be transparent to the reflected laser radiation, i.e., transmissive, or serve as a deflecting mirror in the backward beam path.

In einer möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist zwischen dem Blockierelement und der Linsenanordnung, insbesondere zwischen dem Blockierelement und der Optik ein Einkoppelelement angeordnet. Über dieses Einkoppelelement ist Laserstrahlung in der Vorwärtsrichtung, also in Richtung der Linsenanordnung bzw. in Richtung des Wirkfokusbereichs in die Strahlführungsvorrichtung einkoppelbar. Durch das Einkoppelelement hindurch kann die reflektierte Laserstrahlung in der Rückwärtsrichtung zu der Sensorik gelangen. Das Einkoppelelement kann beispielsweise ein optischer Strahlteiler, also etwa ein teiltransparenter Spiegel oder dergleichen, sein. Ein solcher kann in einem Winkel zwischen 0° und 90°, insbesondere von 45°, zur optischen Achse der Optik bzw. zur lokalen Mittellängsachse des Rückwärtsstrahlengangs gekippt angeordnet sein. Bei einer Anordnung des Einkoppelelements zwischen der Sensorik und der Optik kann Letztere sowohl zum Fokussieren oder Formen oder Lenken des Vorwärtslaserstrahls als auch des Rückwärtslaserstrahls dienen. Damit kann ein besonders einfacher und kompakter Aufbau der Strahlführungsvorrichtung ermöglicht werden. Ebenso können damit die Strahlwege des Vorwärtslaserstrahls und des Rückwärtslaserstrahls von dem Einkoppelelement bis zu dem Wirkfokusbereich einander überlappen, wodurch eine besonders kompakte und effiziente Strahlführung realisiert werden kann.In one possible embodiment of the present invention, a coupling element is arranged between the blocking element and the lens arrangement, in particular between the blocking element and the optics. Laser radiation can be coupled into the beam guiding device in the forward direction, i.e., in the direction of the lens arrangement or in the direction of the effective focus area, via this coupling element. The reflected laser radiation can pass through the coupling element in the backward direction to the sensor system. The coupling element can be, for example, an optical beam splitter, such as a partially transparent mirror or the like. Such a beam splitter can be arranged tilted at an angle between 0° and 90°, in particular 45°, to the optical axis of the optics or to the local central longitudinal axis of the backward beam path. If the coupling element is arranged between the sensor system and the optics, the latter can serve to focus, shape, or direct the forward laser beam as well as the backward laser beam. This enables a particularly simple and compact design of the beam guiding device. Likewise, the beam paths of the forward laser beam and the backward laser beam from the coupling element to the effective focus area can overlap each other, whereby a particularly compact and efficient beam guidance can be realized.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Optik als Relaisoptik mit wenigstens zwei Linsen ausgestaltet. Dadurch kann besonders präzise, zuverlässig und bauraumsparend bzw. mit begrenzten Anforderungen an die Form der Linse bzw. Linsenanordnung, von der die zu unterdrücke den Rückreflexionen stammen, die Abbildung der zwischen der Optik und der Linsenanordnung fokussierten ersten Rückreflexion auf das Blockierelement realisiert werden, insbesondere auch dann, wenn die Position des Blockierelements nicht frei wählbar ist oder vor und hinter der Optik unterschiedlich viel Bauraum zur Verfügung steht oder dergleichen.In a further possible embodiment of the present invention, the optics are designed as relay optics with at least two lenses. This allows the imaging of the first back reflection focused between the optics and the lens arrangement onto the blocking element to be realized particularly precisely, reliably, and in a space-saving manner, or with limited requirements regarding the shape of the lens or lens arrangement from which the back reflections to be suppressed originate, particularly when the position of the blocking element cannot be freely selected or when different amounts of installation space are available in front of and behind the optics, or the like.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Linsenanordnung so geformt, dass die dort erzeugte zweite Rückreflexion bzw. deren Strahlweg vor der Sensorik, insbesondere vor der Optik, also auf der der Linsenanordnung zugewandten Seite der Optik auf eine den Rückwärtsstrahlengang umgebende Aperturblende und/oder eine Innenseite eines den Rückwärtsstrahlengang umgebenden Gehäuses der Strahlführungsvorrichtung trifft. Eine solche Aperturblende kann eine Öffnung aufweisen, durch welche der Vorwärtslaserstrahl und Rückwärtslaserstrahl hindurchtreten können, wobei deren maximaler Durchmesser oder Querschnitt durch die Aperturblende bzw. den Durchmesser der zentralen Öffnung der Aperturblende begrenzt ist. Entlang des Strahlweges des Vorwärtslaserstrahls und/oder des Rückwärtslaserstrahls können jeweils ein oder mehr solche Aperturblenden angeordnet sein. Da solche Aperturblenden außerhalb ihres zentralen strahlungsdurchlässigen Bereichs nicht zur Strahlführung dienen, kann darauf auftreffende Laserstrahlung besonders effektiv und zuverlässig und bei entsprechender Auslegung beschädigungsfrei absorbiert bzw. blockiert werden. Gleiches gilt für die Innenseiten des Gehäuses. Durch Formung bzw. Ausgestaltung der Linse bzw. der Linsenanordnung derart, dass die zweite Rückreflexion bereits vor der Optik an die Gehäuseinnenseite trifft, kann zum einen vor der Sensorik ein besonders großer Teil der zweiten Rückreflexion aus dem Rückwärtsstrahlengang gelenkt werden und zum anderen eine Reflektion an der Gehäuseinnenseite gegebenenfalls noch vor der Sensorik auf eine gegenüberliegende Gehäuseseite treffen und somit nochmals abgeschwächt werden. Insgesamt kann damit die Intensität eines eventuell an der Sensorik ankommenden Anteils der störenden Rückreflexionen weiter reduziert werden.In a further possible embodiment of the present invention, the lens arrangement is shaped such that the second back reflection generated there, or its beam path, impinges on an aperture diaphragm surrounding the return beam path and/or an inner side of a housing of the beam guiding device surrounding the return beam path upstream of the sensor system, in particular upstream of the optics, i.e., on the side of the optics facing the lens arrangement. Such an aperture diaphragm can have an opening through which the forward laser beam and the return laser beam can pass, the maximum diameter or cross-section of which is limited by the aperture diaphragm or the diameter of the central opening of the aperture diaphragm. One or more such aperture diaphragms can be arranged along the beam path of the forward laser beam and/or the return laser beam. Since such aperture diaphragms do not serve to guide the beam outside their central radiation-permeable region, laser radiation impinging on them can be absorbed or blocked particularly effectively and reliably, and with appropriate design, without damage. The same applies to the inside of the housing. By shaping or designing the lens or lens arrangement in such a way that the second back reflection hits the inside of the housing before the optics, a particularly large portion of the second back reflection can be deflected from the return beam path before the sensor, and a reflection on the inside of the housing can potentially hit an opposite side of the housing before the sensor, thus being further attenuated. Overall, this can further reduce the intensity of any portion of the interfering back reflections reaching the sensor.

In einer möglichen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist zumindest in einem Bereich der Innenseite des Gehäuses, auf den die zweite Rückreflexion trifft, ein Absorbermaterial zum Absorbieren der reflektierten Laserstrahlung angeordnet. Mit anderen Worten kann also die Gehäuseinnenseite zumindest dort oder vollständig mit einem Absorbermaterial belegt oder das Gehäuse mit dem Absorbermaterial ausgekleidet sein. Ein geeignetes Absorbermaterial kann in Abhängigkeit von der Wellenlänge der im jeweiligen Anwendungsfall verwendeten Laserstrahlung ausgewählt werden, um eine maximale Absorptionsrate und eine minimale Reflektivität zu bieten. Das Gehäuse bzw. die entsprechenden Seiten oder Wände des Gehäuses können ohne Weiteres robust genug ausgestaltet sein oder, beispielsweise außenseitig mit einer Kühlung versehen werden, um Schädigungen durch die auftreffenden Rückreflexionen zu vermeiden. Um eine möglichst hohe Absorptionsrate zu erreichen, kann das Absorbermaterial beispielsweise eine dreidimensionale Oberflächenstrukturierung, bzw. Mikrostrukturierung aufweisen, beispielsweise aus einer Vielzahl von Kegeln oder Pyramiden oder entsprechenden Stümpfen. Durch die hier vorgeschlagene Anordnung eines Absorbermaterials kann der Anteil eventuell zu der Sensorik gelangender Intensität der Rückreflexionen weiter minimiert werden. Dies kann dabei besonders einfach, effektiv und bauraumeffizient erreicht werden.In a possible further development of the present invention, an absorber material for absorbing the reflected laser radiation is arranged at least in an area of the inside of the housing, which is hit by the second back reflection. In other words, the inside of the housing can be covered at least there or completely with an absorber material, or the housing can be lined with the absorber material. A suitable absorber material can be selected depending on the wavelength of the laser radiation used in the respective application in order to offer a maximum absorption rate and a minimum reflectivity. The housing or the corresponding sides or walls of the housing can be Furthermore, it must be sufficiently robustly designed or, for example, be provided with external cooling to prevent damage caused by the incident back reflections. To achieve the highest possible absorption rate, the absorber material can, for example, have a three-dimensional surface structure or microstructure, for example, consisting of a multitude of cones or pyramids or similar truncated shapes. The arrangement of an absorber material proposed here can further minimize the proportion of back reflection intensity that may reach the sensor. This can be achieved particularly simply, effectively, and with minimal installation space.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist oder umfasst die Linsenanordnung eine in Vorwärtsrichtung fokussierende Linse. Durch eine solche fokussierende Linse bzw. Fokussierlinse kann die in Vorwärtsrichtung geführte Laserstrahlung beispielsweise in dem Wirkfokusbereich fokussiert werden, um eine beabsichtigte Wirkung besonders effektiv zu erzielen. Eine solche Fokussierlinse ist also grundsätzlich oftmals in Laseranlagen notwendig. Durch die vorliegende Erfindung können daran nahezu unvermeidlicherweise entstehende störende Rückreflexionen effektiv gehandhabt werden.In a further possible embodiment of the present invention, the lens arrangement is or comprises a forward-focusing lens. Such a focusing lens can focus the laser radiation guided in the forward direction, for example, in the effective focus area in order to achieve an intended effect particularly effectively. Such a focusing lens is therefore often necessary in laser systems. The present invention allows for the effective management of the almost unavoidable interfering back reflections.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist oder umfasst die Linsenanordnung die in bzw. entlang der Vorwärtsrichtung dem Wirkfokusbereich nächstliegende, also eine bzw. die letzte oder ausgangsseitige Linse der Strahlführungsvorrichtung, insbesondere auch einer damit ausgestatteten Laseranlage. Diese Linse oder die gesamte Linsenanordnung kann hier also in Vorwärtsrichtung betrachtet nach dem letzten Spiegel der Strahlführungsvorrichtung angeordnet sein. In diesem Fall lassen sich die an der Linse bzw. Linsenanordnung entstehenden störenden Rückreflexionen typischerweise nicht ohne weiteres beispielsweise mit polarisationsbasierten Filtermethoden unterdrücken. Somit kann in diesem Fall die vorliegende Erfindung besonders nutzbringend angewendet werden.In a further possible embodiment of the present invention, the lens arrangement is or comprises the lens closest to the effective focus area in or along the forward direction, i.e., one or the last or output-side lens of the beam guiding device, in particular also of a laser system equipped therewith. This lens or the entire lens arrangement can therefore be arranged after the last mirror of the beam guiding device, viewed in the forward direction. In this case, the disruptive back reflections arising at the lens or lens arrangement typically cannot be easily suppressed, for example, with polarization-based filter methods. Thus, the present invention can be applied particularly advantageously in this case.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind - jeweils bezogen auf den Mittelpunkt der Linse der Linsenanordnung, von der die Rückreflexionen stammen, - die Vorderseite der Linse konkav und die Rückseite der Linse konvex geformt. Die Vorderseite und die Rückseite sind also bei in der gleichen Richtung gekrümmt, sodass sich insgesamt eine konkav-konvexe Form der Linse ergibt. Dabei weist die Vorderseite einen größeren Krümmungsradius auf als die Rückseite. Mit anderen Worten ist also die dem Wirkfokusbereich zugewandte Rückseite der Linse stärker gekrümmt als die der Optik zugewandte Vorderseite. Durch die konkave Form bzw. Krümmung der Vorderseite kann die daran entstehende erste Rückreflexion in die zwischen der Optik und der Linse liegende zur Ebene oder Position des Blockierelements optisch konjugierte Ebene bzw. Position fokussiert werden. Durch die im Vergleich dazu stärkere konvexe Krümmung der Rückseite kann die daran bzw. an deren Innenseite entstehende zweite Rückreflexion zwischen dieser konjugierten Ebene und der Rückseite, also näher an der Linse oder sogar innerhalb der Linse fokussiert werden und damit eine besonders große Divergenz erhalten bzw. besonders stark aufgeweitet werden. Dadurch kann letztlich die eventuell an der Sensorik ankommende Intensität der zweiten Rückreflexion besonders stark reduziert werden. Gleichzeitig kann durch eine solche Form der Linse die gleiche Brennweite, also die gleiche Fokuslage in dem Wirkfokusbereich erreicht werden wie beispielsweise mit einer herkömmlichen Bikonvexlinse. Damit kann die vorliegende Erfindung besonders einfach in bestehende Strahlführungsvorrichtungen oder Strahlführungsvorrichtungsdesigns integriert werden.In a further possible embodiment of the present invention, the front side of the lens is concave and the back side of the lens is convex, each relative to the center point of the lens of the lens arrangement from which the back reflections originate. The front and back sides are therefore curved in the same direction, resulting in an overall concave-convex lens shape. The front side has a larger radius of curvature than the back side. In other words, the back side of the lens facing the effective focus area is more curved than the front side facing the optics. Due to the concave shape or curvature of the front side, the first back reflection resulting therefrom can be focused into the plane or position lying between the optics and the lens that is optically conjugate to the plane or position of the blocking element. Due to the comparatively stronger convex curvature of the rear side, the second back reflection arising thereon or on its inner side can be focused between this conjugate plane and the rear side, i.e., closer to the lens or even within the lens, and thus achieves a particularly large divergence or can be expanded particularly strongly. This ultimately makes it possible to significantly reduce the intensity of the second back reflection possibly reaching the sensor. At the same time, such a lens shape makes it possible to achieve the same focal length, i.e., the same focus position in the effective focus area, as, for example, with a conventional biconvex lens. This makes it particularly easy to integrate the present invention into existing beam guidance devices or beam guidance device designs.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Strahlführungsvorrichtung zusätzlich zu der Linsenanordnung wenigstens ein weiteres transmissives optisches Element zum Führen der Laserstrahlung in der Vorwärtsrichtung auf. Dies kann beispielsweise eine weitere Fokussierlinse oder ein Fenster oder dergleichen sein. Dieses wenigstens eine weitere transmissive optische Element kann also insbesondere auch verschieden oder separat von der genannten Optik sein. Die Strahlführungsvorrichtung ist hier dazu eingerichtet bzw. ausgestaltet, an diesem wenigstens einen weiteren transmissiven optischen Element entstehende störende Rückreflexionen polarisationsbasiert zu unterdrücken. Dazu kann die Strahlführungsvorrichtung beispielsweise wenigstens einen Umlenkspiegel mit einer Polarisationsretarderschicht und einen Polarisator bzw. Polarisationsfilter im Rückwärtsstrahlengang aufweisen. Damit kann eine effektive Unterdrückung der an dem wenigstens einen weiteren transmissiven optischen Element entstehenden Rückreflexionen realisiert werden, beispielsweise ohne, dass dieses eine spezielle Form aufweisen oder ein weiteres Blockierelement verwendet werden müsste.In a further possible embodiment of the present invention, the beam guiding device, in addition to the lens arrangement, has at least one further transmissive optical element for guiding the laser radiation in the forward direction. This can be, for example, a further focusing lens or a window or the like. This at least one further transmissive optical element can therefore, in particular, also be different or separate from the aforementioned optics. The beam guiding device is designed or configured to suppress interfering back reflections arising at this at least one further transmissive optical element in a polarization-based manner. For this purpose, the beam guiding device can, for example, have at least one deflecting mirror with a polarization retarder layer and a polarizer or polarization filter in the backward beam path. This allows effective suppression of the back reflections arising at the at least one further transmissive optical element, for example without the element having to have a special shape or requiring the use of an additional blocking element.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Position bzw. Ebene des Blockierelements optisch konjugiert zur Position bzw. Ebene der Sensorik. Mit anderen Worten ist also die Sensorik bzw. deren Sensor- oder Detektorfläche so relativ zu dem Blockierelement angeordnet, dass die an der Position oder in der Ebene des Blockierelements vorhandene Lichtverteilung im Rückwärtsstrahlengang auf die Sensorik abgebildet wird. Dazu kann beispielsweise der Abstand der Sensorik von dem Blockierelement entlang des Rückwärtsstrahlengangs entsprechend angepasst und/oder zwischen der Sensorik und dem Blockierelement ein entsprechendes Optikelement, beispielsweise eine weitere Linse angeordnet sein. Bezüglich dieses Optikelements bzw. dieser weiteren Linse können dann also die Ebenen der Sensorik und des Blockierelements, also beispielsweise der von der Sensorik abgewandten Stirnseite oder des Mittelpunkts des Blockierelements, zueinander optisch konjugierte Ebenen sein. Durch die hier vorgeschlagene Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann ein störender Einfluss der Rückreflexionen auf Sensordaten der Sensorik bzw. auf darauf basierende Analyseergebnisse besonders gering gehalten werden.In a further possible embodiment of the present invention, the position or plane of the blocking element is optically conjugated to the position or plane of the sensor. In other words, the sensor or its sensor or detector surface is arranged relative to the blocking element in such a way that the light distribution present at the position or in the plane of the blocking element in the return beam path is directed onto the sensor. is imaged. For this purpose, for example, the distance of the sensor from the blocking element along the return beam path can be adjusted accordingly and/or a corresponding optical element, for example a further lens, can be arranged between the sensor and the blocking element. With regard to this optical element or this further lens, the planes of the sensor and the blocking element, for example the end face facing away from the sensor or the center point of the blocking element, can then be optically conjugate planes to one another. The embodiment of the present invention proposed here makes it possible to keep any disruptive influence of back reflections on sensor data from the sensor or on analysis results based thereon particularly low.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Laseranlage, die wenigstens eine Laserstrahlungsquelle und eine dieser in Vorwärtsrichtung, also in bestimmungsgemäßer Propagationsrichtung der damit erzeugten Laserstrahlung nachgeordnete erfindungsgemäße Strahlführungsvorrichtung aufweist. Die erfindungsgemäße Laseranlage kann insbesondere die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Strahlführungsvorrichtung genannte Laseranlage sein oder dieser entsprechen. Die erfindungsgemäße Laseranlage kann beispielsweise für die Erzeugung von EUV-Licht, also beispielsweise von Licht mit einer Zentralwellenlänge von 13,5 nm, wie sie beispielsweise für die EUV-Lithografie verwendet wird, eingerichtet oder vorgesehen sein. Die erfindungsgemäße Laseranlage kann beispielsweise als EUV-Treiberlase ausgestaltet sein. Eine Methode zum Erzeugen von solchem EUV-Licht, also extrem ultravioletter Strahlung umfasst ein Bestrahlen eines geeigneten Materialtropfens, beispielsweise eines Zinntropfen, mit einem intensiven Laserpuls. Damit wird der Materialtopfen zumindest teilweise verdampft bzw. in ein Plasma umgewandelt, das dann EUV-Licht emittiert. Um dabei eine effiziente und zuverlässige EUV-Lichterzeugung zu ermöglichen, ist es nützlich, vor dem Verdampfen des jeweiligen Materialtropfens zunächst dessen Position zu bestimmen. Dazu kann ein schwächerer Vor- oder Messlaserpuls in der Vorwärtsrichtung von der Laserstrahlungsquelle durch die Strahlführungsvorrichtung ausgesendet werden, der den Materialtropfen nicht verdampft, sondern beispielsweise nur beleuchtet und/oder für einen nachfolgenden stärkeren Hauptlaserpuls vorkonditioniert, also beispielsweise erwärmt. Dabei kann ein Teil des Vor- oder Messlaserpulses von dem Materialtropfen als die genannte reflektierte Laserstrahlung in Rückwärtsrichtung reflektiert und dann mittels der Sensorik erfasst und anschließend analysiert werden, um beispielsweise die Position des jeweiligen Materialtropfens zu bestimmen. In einem solchen Anwendungsfall kann die Unterdrückung der störenden Rückreflexionen besonders nützlich sein, da diese entsprechende Analyseergebnisse verfälschen könnten, sofern sie in die Sensorik gelangen und dort die von dem Materialtropfen reflektierte Laserstrahlung überlagern. Ebenso können durch die erfindungsgemäße Strahlführungsvorrichtung in der erfindungsgemäßen Laseranlage störende Rückreflexionen des Hauptlaserpulses unterdrückt bzw. abgefangen werden. Dadurch kann dann beispielsweise eine Belastung oder Beschädigung der Sensorik reduziert bzw. vermieden werden.The present invention also relates to a laser system comprising at least one laser radiation source and a beam guiding device according to the invention arranged downstream of the source in the forward direction, i.e., in the intended propagation direction of the laser radiation generated thereby. The laser system according to the invention can, in particular, be the laser system mentioned in connection with the beam guiding device according to the invention or correspond thereto. The laser system according to the invention can, for example, be configured or provided for the generation of EUV light, i.e., for example, light with a central wavelength of 13.5 nm, as used, for example, for EUV lithography. The laser system according to the invention can, for example, be configured as an EUV driver laser. One method for generating such EUV light, i.e., extreme ultraviolet radiation, comprises irradiating a suitable material droplet, for example, a tin droplet, with an intense laser pulse. This at least partially vaporizes the material droplet or converts it into a plasma, which then emits EUV light. To enable efficient and reliable EUV light generation, it is useful to first determine the position of the respective material droplet before evaporating it. For this purpose, a weaker pre- or measuring laser pulse can be emitted in the forward direction from the laser radiation source through the beam guidance device. This pulse does not evaporate the material droplet, but rather, for example, only illuminates it and/or preconditions it for a subsequent, stronger main laser pulse, i.e., heats it. A portion of the pre- or measuring laser pulse can be reflected backward by the material droplet as the aforementioned reflected laser radiation and then detected by the sensor system and subsequently analyzed, for example, to determine the position of the respective material droplet. In such an application, suppressing the interfering back reflections can be particularly useful, as these could falsify corresponding analysis results if they reach the sensor system and overlay the laser radiation reflected by the material droplet. Likewise, interfering back reflections of the main laser pulse can be suppressed or intercepted by the beam guidance device according to the invention in the laser system according to the invention. This can, for example, reduce or prevent stress or damage to the sensors.

Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung sowie anhand der Zeichnung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further features of the invention can be derived from the following description of the figures and from the drawings. The features and combinations of features mentioned above in the description, as well as the features and combinations of features shown below in the description of the figures and/or in the figures alone, can be used not only in the respective combinations specified, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the invention.

Die Zeichnung zeigt in:

1 eine schematische Darstellung einer Laserstrahlführung mit einer störenden Rückreflexion gemäß dem Stand der Technik;
2 eine sich mit dieser Laserstrahlführung gemäß dem Stand der Technik ergebende detektierte reflektierte Intensitätsverteilung;
3 eine schematische Darstellung einer verbesserten Laserstrahlführung mit unterdrückten Rückreflexionen; und
4 eine sich mit der verbesserten Laserstrahlführung ergebende detektierte reflektierte Intensitätsverteilung.

The drawing shows:

1 a schematic representation of a laser beam guide with a disturbing back reflection according to the prior art;
2 a detected reflected intensity distribution resulting from this laser beam guidance according to the state of the art;
3 a schematic representation of an improved laser beam guidance with suppressed back reflections; and
4 a detected reflected intensity distribution resulting from the improved laser beam guidance.

Gleiche oder funktionsgleiche Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Identical or functionally equivalent elements are provided with the same reference numerals in the figures.

1 zeigt eine ausschnittweise schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer Laseranwendung gemäß dem Stand der Technik. Hier wird ein Vorwärtslaserstrahl 1 in einer Vorwärtsrichtung 2 durch eine herkömmliche Bikonvexlinse 3 in einen Wirkfokusbereich 4 fokussiert. Dort kann sich im Anwendungsfall der EUV-Lichterzeugung, insbesondere für die EUV-Lithografie, beispielsweise ein Zinntropfen befinden. Daran kann der Vorwärtslaserstrahl 1 zumindest teilweise als Rückwärtslaserstrahl 5 reflektiert werden, der eine höhere bzw. größere numerische Apertur als der Vorwärtslaserstrahl 1 aufweisen kann. Dieser Rückwärtslaserstrahl 5 propagiert dann in einer Rückwärtsrichtung 6 bis zu einer hier schematisch angedeuteten Sensorik 7, wo er zu Analysezwecken erfasst wird. Der Vorwärtslaserstrahl 1 kann aber teilweise auch an einer Vorderseite 8 der Bikonvexlinse 3 reflektiert werden, wodurch ein störender bzw. unerwünschter erster Rückreflex 9 entsteht. Ebenso kann der Vorwärtslaserstrahl 1 an einer inneren Rückseite 10 der Bikonvexlinse 3 teilweise reflektiert werden, wodurch ein störender bzw. unerwünschter zweiter Rückreflex 11 entsteht. Die Rückreflexe 9, 11 propagieren dann ebenfalls in der Rückwärtsrichtung 6 bis zu der Sensorik 7 und können somit die dort gemessene Intensitätsverteilung des Rückwärtslaserstrahls 5 störend überlagern bzw. verfälschen. 1 shows a partial schematic representation illustrating a laser application according to the prior art. Here, a forward laser beam 1 is focused in a forward direction 2 by a conventional biconvex lens 3 into an effective focus area 4. In the case of EUV light generation, in particular for EUV lithography, a tin droplet, for example, can be located there. The forward laser beam 1 can be at least partially reflected therefrom as a backward laser beam 5, which can have a higher or larger numerical aperture than the forward laser beam 1. This backward laser beam 5 then propagates in a backward direction 6 to a sensor system 7, indicated schematically here. where it is recorded for analysis purposes. However, the forward laser beam 1 can also be partially reflected at a front side 8 of the biconvex lens 3, resulting in a disturbing or undesired first back reflection 9. Likewise, the forward laser beam 1 can be partially reflected at an inner rear side 10 of the biconvex lens 3, resulting in a disturbing or undesired second back reflection 11. The back reflections 9, 11 then also propagate in the backward direction 6 to the sensor 7 and can thus interfere with or distort the intensity distribution of the backward laser beam 5 measured there.

Es ist hier erkennbar, dass beispielsweise zwischen einer Einkoppelstelle des Vorwärtslaserstrahls 1 und der Sensorik 7 ein Fokusbereich liegt, in dem die störenden Rückreflexionen 9, 11 fokussiert sind und somit dort blockiert werden könnten. In der Praxis kann ein entsprechendes dazu verwendbares Blockierelement 12 beispielsweise aufgrund konstruktiver oder optischer Einschränkungen oder Randbedingungen jedoch nicht immer genau in diesem Fokusbereich angeordnet werden. Beispielhaft ist ein solches Blockierelement 12 hier zwischen dem Fokusbereich und der Sensorik 7 angeordnet. Dadurch kann das Blockierelement 12 zwar einen Anteil des eigentlich mittels der Sensorik 7 zu erfassenden Rückwärtslaserstrahls 5, aber ebenso zumindest einen Anteil der störenden Rückreflexion 9, 11 blockieren.It can be seen here that, for example, between a coupling point of the forward laser beam 1 and the sensor system 7 there is a focus area in which the interfering back reflections 9, 11 are focused and could thus be blocked there. In practice, however, a corresponding blocking element 12 that can be used for this purpose cannot always be arranged exactly in this focus area, for example due to design or optical restrictions or boundary conditions. By way of example, such a blocking element 12 is arranged here between the focus area and the sensor system 7. As a result, the blocking element 12 can block a portion of the backward laser beam 5 that is actually to be detected by the sensor system 7, but also at least a portion of the interfering back reflections 9, 11.

Bei dieser Anordnung kann jedoch noch ein signifikanter Anteil der störenden Rückreflexionen 9, 11 zu der Sensorik 7 gelangen. Dazu zeigt 2 eine schematische Darstellung einer sich an der Sensorik 7 gemäß dem Stand der Technik ergebenden Intensitätsverteilung. In einem Zentralbereich, der durch das Blockierelement 12 blockiert oder ausgeblendet ist, wird keine Intensität gemessen. Darum herum ergeben sich jedoch Bereiche mit verschiedenen Intensitäten, die sich aus dem Rückwärtslaserstrahl 5, dem ersten Rückreflex 9 und dem zweiten Rückreflex 11 ergeben.However, with this arrangement, a significant portion of the disturbing back reflections 9, 11 can still reach the sensor 7. 2 A schematic representation of an intensity distribution resulting from the sensor system 7 according to the prior art. No intensity is measured in a central region that is blocked or masked by the blocking element 12. However, surrounding regions with different intensities result from the backward laser beam 5, the first back reflection 9, and the second back reflection 11.

Der störende Einfluss der Rückreflexe 9, 11 kann jedoch vermieden oder zumindest abgeschwächt werden. Dazu zeigt 3 eine ausschnittweise schematische Darstellung einer entsprechend eingerichteten Laseranlage 13. Die Laseranlage 13 umfasst hier eine schematisch angedeutete Laserstrahlungsquelle 14, die den Vorwärtslaserstrahl 1 erzeugt und ausgibt. Der Vorwärtslaserstrahl 1 wird dann innerhalb der Laseranlage 13 in einer verbesserten Strahlführungsvorrichtung 15 geführt. Diese Strahlführungsvorrichtung 15 umfasst ein Einkoppelelement 16 zum Einkoppeln bzw. Umlenken des Vorwärtslaserstrahls 1 in einen Hauptstrahlengang bzw. auf eine optische Achse der Strahlführungsvorrichtung 15. Dem Einkoppelelement 16 in Vorwärtsrichtung 2 nachgeordnet ist eine Optik, die hier beispielhaft als Relaisoptik 17 mit zwei parallel zueinander stehenden fokussierenden Linsen ausgestaltet ist. Weiter umfasst die Strahlführungsvorrichtung 15 auch wenigstens eine Aperturblende 18, die diesen Hauptstrahlengang umgibt. Beispielhaft ist die Aperturblende 18 hier an einer der Linsen der Relaisoptik 17 bzw. diese Linse umgebend angeordnet.However, the disturbing influence of the back reflexes 9, 11 can be avoided or at least reduced. 3 a partial schematic representation of a correspondingly configured laser system 13. The laser system 13 here comprises a schematically indicated laser radiation source 14, which generates and outputs the forward laser beam 1. The forward laser beam 1 is then guided within the laser system 13 in an improved beam guiding device 15. This beam guiding device 15 comprises a coupling element 16 for coupling or deflecting the forward laser beam 1 into a main beam path or onto an optical axis of the beam guiding device 15. Downstream of the coupling element 16 in the forward direction 2 is an optics system, which is designed here, for example, as a relay optics system 17 with two parallel focusing lenses. Furthermore, the beam guiding device 15 also comprises at least one aperture stop 18, which surrounds this main beam path. For example, the aperture stop 18 is arranged here on one of the lenses of the relay optics 17 or surrounding this lens.

Der Relaisoptik 17 in der Vorwärtsrichtung 2 nachgeordnet können ein oder mehr weitere optische Elemente oder Komponenten angeordnet sein, die hier schematisch als Zusatzoptik 19 zusammengefasst sind. Diese Zusatzoptik 19 kann beispielsweise eine oder mehr Fokussierlinsen und/oder Fenster und/oder, insbesondere mit Polarisationsretarderschichten beschichtete, Umlenkspiegel und/oder dergleichen mehr umfassen. Ebenso kann als Teil der Zusatzoptik 19 oder beispielsweise an anderer Stelle entlang des Strahlengangs oder der optischen Achse der Strahlführungsvorrichtung 15 wenigstens ein Polarisationsfilter oder Polarisationsfilteraufbau zum Unterdrücken von Rückreflexionen, die an, insbesondere transmissiven, optischen Elementen der Zusatzoptik 19 entstehen, angeordnet sein. Eine derartige Unterdrückungsmethode kann jedoch nicht praktikabel für eine letzte oder ausgangsseitige Linse oder Linsenanordnung der Laseranlage 13 bzw. der Strahlführungsvorrichtung 15 angewendet werden. Die Zusatzoptik 19 ist optional, kann also gegebenenfalls ebenso entfallen bzw. leer sein, also keine optischen Elemente enthalten. Downstream of the relay optics 17 in the forward direction 2, one or more further optical elements or components can be arranged, which are schematically summarized here as additional optics 19. This additional optics 19 can, for example, comprise one or more focusing lenses and/or windows and/or deflecting mirrors, in particular coated with polarization retarder layers, and/or the like. Likewise, as part of the additional optics 19 or, for example, at another location along the beam path or the optical axis of the beam guiding device 15, at least one polarization filter or polarization filter structure can be arranged to suppress back reflections that arise from, in particular, transmissive, optical elements of the additional optics 19. However, such a suppression method cannot be practically applied to a final or output-side lens or lens arrangement of the laser system 13 or the beam guiding device 15. The additional optics 19 is optional and can therefore also be omitted or be empty, i.e., contain no optical elements.

Eine solche letzte bzw. ausgangsseitige Linsenanordnung ist hier durch eine einzelne Linse repräsentiert, die hier als Fokussierlinse 20 ausgestaltet ist. Dabei handelt es sich um die letzte, also dem Wirkfokusbereich 4 in der Vorwärtsrichtung 2 betrachtet nächstliegende Linse der Laseranlage 13 oder der Strahlführungsvorrichtung 15. Auch hier können an der Linsenanordnung, und zwar im hier dargestellten Beispiel konkret an der Vorderseite 8 der Fokussierlinse 20 der erste Rückreflex 9 und an der inneren Rückseite 10 der Fokussierlinse 20 der zweite Rückreflex 11 erzeugt werden. In der hier dargestellten Laseranlage 13 bzw. Strahlführungsvorrichtung 15 wird die Position des Blockierelements 12, also die dortige Intensitätsverteilung bzw. eine entsprechende dort senkrecht auf der lokalen Rückwärtsrichtung 6 stehende Blockierelementebene 21 durch die Relaisoptik 17 auf eine optisch konjugierte Ebene 22 abgebildet. Diese konjugierte Ebene 22 befindet sich hier zwischen der Relaisoptik 17 und der Fokussierlinse 20. Für die Blockierelementebene 21 und die dazu konjugierte Ebene 22 gilt, dass Strahlen, die in der konjugierten Ebene 22 fokussiert sind, ebenso nach Durchlauf der Relaisoptik 17 in der Rückwärtsrichtung 6 in der Blockierelementebene 21 und somit hier auf das dort angeordnete Blockierelement 12 fokussiert sind. Dies bedeutet insbesondere, dass störende Rückreflexionen bzw. Geistreflexe oder Geiststrahlen, die in der konjugierte Ebene 22 fokussiert sind oder werden, an dem realen Blockierelement 12 zumindest nahezu vollständig unterdrückt, also je nach Ausführung des Blockierelements 12 beispielsweise absorbiert oder aus dem Hauptstrahlengang der Strahlführungsvorrichtung 15 herausreflektiert oder herausgestreut werden. Die konjugierte Ebene 22 kann also als virtuelle Blockierelement- oder Filterebene bezeichnet oder aufgefasst werden.Such a final or output-side lens arrangement is represented here by a single lens, which is designed here as a focusing lens 20. This is the last lens of the laser system 13 or the beam guiding device 15, i.e. the lens closest to the effective focus area 4 in the forward direction 2. Here, too, the first back reflection 9 can be generated on the lens arrangement, specifically in the example shown here on the front side 8 of the focusing lens 20 and the second back reflection 11 on the inner rear side 10 of the focusing lens 20. In the laser system 13 or beam guiding device 15 shown here, the position of the blocking element 12, i.e. the intensity distribution there or a corresponding blocking element plane 21 there perpendicular to the local backward direction 6, is imaged by the relay optics 17 onto an optically conjugate plane 22. This conjugate plane 22 is located here between the relay optics 17 and the focusing lens 20. For the blocking element plane 21 and the plane 22 conjugate thereto, rays that are focused in the conjugate plane 22, also after passing through the relay optics 17 in the backward direction 6 in the blocking element plane 21 and thus here on the arranged there Blocking element 12 is focused. This means, in particular, that interfering back reflections or ghost reflections or ghost rays that are or will be focused in the conjugate plane 22 are at least almost completely suppressed at the real blocking element 12, i.e., depending on the design of the blocking element 12, for example, absorbed or reflected or scattered out of the main beam path of the beam guiding device 15. The conjugate plane 22 can therefore be referred to or understood as a virtual blocking element or filter plane.

Dies wird vorliegend zum Unterdrücken des ersten Rückreflexes 9 ausgenutzt. Dazu ist die Form bzw. der Krümmungsradius der Vorderseite 8 der Fokussierlinse 20 so ausgestaltet bzw. gegenüber der herkömmlichen Bikonvexlinse 3 gemäß 1 so verändert, dass dadurch der erste Rückreflex 9 zumindest im Wesentlichen in der konjugierten Ebene 22 fokussiert wird bzw. dort höchstens einen dem Durchmesser des Blockierelements 12 entsprechenden Durchmesser aufweist. Damit ergibt sich durch die Relaisoptik 17 auch eine entsprechende Fokussierung des ersten Rückreflexes 9 auf dem Blockierelement 12 und somit eine effektive Unterdrückung des ersten Rückreflexes 9 in der mittels der Sensorik 7 erfassten bzw. gemessenen Intensitätsverteilung.This is used here to suppress the first back reflection 9. For this purpose, the shape or the radius of curvature of the front side 8 of the focusing lens 20 is designed or, compared to the conventional biconvex lens 3, according to 1 such that the first back reflection 9 is at least substantially focused in the conjugate plane 22 or has there a diameter corresponding at most to the diameter of the blocking element 12. Thus, the relay optics 17 also results in a corresponding focusing of the first back reflection 9 on the blocking element 12 and thus an effective suppression of the first back reflection 9 in the intensity distribution detected or measured by the sensor system 7.

Wie bereits angedeutet kann die Position des Blockierelements 12 nicht frei gewählt werden, sondern beispielsweise durch bauliche Gegebenheiten fest vorgegeben und somit bekannt sein. Ebenso kann die Relaisoptik 17 durch Anforderungen an die Führung des Vorwärtslaserstrahls 1 in der Vorwärtsrichtung 2 und/oder ebenfalls durch mechanische bzw. bauliche Gegebenheiten fest vorgegeben und somit bekannt sein. Damit ergibt sich auch die Lage der konjugierten Ebene 22. Basierend darauf kann nun anschaulich ausgehend von der in 1 dargestellten herkömmlichen Strahlführung die Form der Vorderseite 8 der Bikonvexlinse 3 so verändert bzw. verbogen werden, dass die Fokuslage des an der Vorderseite 8 entstehenden ersten Rückreflexes 9 in die konjugierte Ebene 22 fällt. Um damit notwendig werdende Veränderungen anderer Komponenten oder sich daraus ergebende Veränderungen in den Eigenschaften oder im Verhalten der Laseranlage 13 zu vermeiden oder zu minimieren kann auch die Rückseite 10 korrespondierend angepasst werden, um eine Veränderung der Brennweite bzw. Fokuslage zu bzw. auszugleichen. Dazu können ausgehend von der herkömmlichen Bikonvexlinse 3 beispielsweise die Vorderseite 8 und die Rückseite 10 gleichsinnig in ihrem Krümmungsradius verändert werden. Vorliegend ergibt sich damit also eine konkav-konvexe Form der Fokussierlinse 20. Für den Vorwärtslaserstrahl 1, der die derart angepasste Fokussierlinse 20 in der Vorwärtsrichtung 2 durchläuft, können sich die im Vergleich zur herkömmlichen Bikonvexlinse 3 vorgenommenen Veränderungen der Fokussierlinse 20 zumindest in erster Ordnung, also ohne Berücksichtigung von Aberrationen, aufheben. Somit kann sowohl in der in 1 gezeigten herkömmlichen Strahlführung als auch in der in 3 gezeigten verbesserten Strahlführung der Vorwärtslaserstrahl 1 ohne weitere Veränderungen an derselben Stelle fokussiert werden, sodass sich also keine Verschiebung des Wirkfokusbereichs 4 relativ zu der Laseranlage 13 bzw. einem Einbauort der Bikonvexlinse 3 bzw. der Fokussierlinse 20 ergibt und somit auch beispielsweise kein veränderter Abstand der Laseranlage 13 zu dem fest vorgegebenen Wirkfokusbereich 4 eingestellt oder der Einbauort für die Fokussierlinse 20 angepasst werden muss.As already indicated, the position of the blocking element 12 cannot be freely selected, but can be predetermined, for example, by structural conditions and thus be known. Likewise, the relay optics 17 can be predetermined and thus known by requirements for guiding the forward laser beam 1 in the forward direction 2 and/or by mechanical or structural conditions. This also results in the position of the conjugate plane 22. Based on this, it is now possible to clearly determine the position of the conjugate plane 22 starting from the 1 With the conventional beam guidance shown, the shape of the front side 8 of the biconvex lens 3 can be changed or bent such that the focal position of the first back reflection 9 arising at the front side 8 falls into the conjugate plane 22. In order to avoid or minimize necessary changes to other components or resulting changes in the properties or behavior of the laser system 13, the rear side 10 can also be adjusted accordingly in order to compensate for or compensate for a change in the focal length or focal position. For this purpose, starting with the conventional biconvex lens 3, for example, the front side 8 and the rear side 10 can be changed in the same direction in terms of their radius of curvature. In the present case, this results in a concave-convex shape of the focusing lens 20. For the forward laser beam 1, which passes through the thus adapted focusing lens 20 in the forward direction 2, the changes made to the focusing lens 20 compared to the conventional biconvex lens 3 can cancel each other out, at least to the first order, i.e. without taking aberrations into account. Thus, both in the 1 conventional beam guidance shown as well as in the 3 With the improved beam guidance shown, the forward laser beam 1 can be focused at the same location without further changes, so that there is no shift of the effective focus area 4 relative to the laser system 13 or a mounting location of the biconvex lens 3 or the focusing lens 20 and thus, for example, no changed distance of the laser system 13 to the fixedly predetermined effective focus area 4 has to be set or the mounting location for the focusing lens 20 has to be adjusted.

Durch die im Vergleich zur Vorderseite 8 stärkere Krümmung der Rückseite 10 der Fokussierlinse 20 ergibt sich für den dort entstehenden zweiten Rückreflex 11 eine entsprechend stärkere Aufweitung bzw. Divergenz. Der zweite Rückreflex 11 wird also nicht in der konjugierten Ebene 22 fokussiert. Jedoch läuft der zweite Rückreflex 11 oder zumindest ein Hauptteil des zweiten Rückreflexes 11 dadurch aus dem Hauptstrahlengang der Strahlführungsvorrichtung 15 heraus, sodass er die Sensorik 7 nicht erreicht. Beispielsweise kann der zweite Rückreflex 11 auf seinem Weg in Rückwärtsrichtung 6 bereits an der Aperturblende 18 und/oder an einer Innenseite eines hier rein schematisch und ausschnittsweise angedeuteten Strahlführungsgehäuses 23 abgefangen, also beispielsweise absorbiert oder von der Sensorik 7 weggelenkt werden. Damit lassen sich also durch die hier vorgeschlagene Strahlführungsvorrichtung 15 sowohl der erste Rückreflex 9 als auch der zweite Rückreflex 11 effektiv unterdrücken bzw. abschwächen, sodass eine präzisere bzw. genauere und zuverlässigere Analyse der mittels der Sensorik 7 erfassten Intensitätsverteilung bzw. Strahlung des Rückwärtslaserstrahls 5 ermöglicht wird.Due to the greater curvature of the rear side 10 of the focusing lens 20 compared to the front side 8, the second back reflection 11 created there is correspondingly more broadened or divergent. The second back reflection 11 is therefore not focused in the conjugate plane 22. However, the second back reflection 11, or at least a major part of the second back reflection 11, thereby runs out of the main beam path of the beam guiding device 15, so that it does not reach the sensor system 7. For example, the second back reflection 11 can be intercepted on its path in the backward direction 6 at the aperture stop 18 and/or on an inner side of a beam guiding housing 23, which is shown here purely schematically and in detail, i.e., for example, absorbed or deflected away from the sensor system 7. Thus, both the first back reflection 9 and the second back reflection 11 can be effectively suppressed or attenuated by the beam guiding device 15 proposed here, so that a more precise, accurate and reliable analysis of the intensity distribution or radiation of the backward laser beam 5 detected by the sensor system 7 is possible.

Beispielhaft zeigt dazu 4 eine schematische Darstellung einer möglichen Intensitätsverteilung an der Sensorik 7. Auch hier ist ein zentraler Bereich durch das Blockierelement 12 ausgeblendet bzw. unterdrückt. Darum herum ergibt sich ein Bereich, der primär dem Rückwärtslaserstrahl 5 entspricht sowie ein Störstrahlungsbereich 24, in dem eine im Vergleich zu dem Rückwärtslaserstrahl 5 und auch im Vergleich zu den Bereichen der störenden Rückreflexe 9, 11 gemäß 2 signifikant abgeschwächte durch störende Rückreflexionen verursachte Intensität gegeben ist.An example of this is 4 a schematic representation of a possible intensity distribution at the sensor 7. Here, too, a central area is masked or suppressed by the blocking element 12. Around this area, there is an area that primarily corresponds to the backward laser beam 5 and an interference radiation area 24, in which, compared to the backward laser beam 5 and also compared to the areas of the interfering back reflections 9, 11 according to 2 significantly attenuated intensity caused by disturbing back reflections.

Insgesamt zeigen die beschriebenen Beispiele wie eine verbesserte Ghost-Unterdrückung realisiert werden kann.Overall, the examples described show how improved ghost suppression can be achieved.

BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE SYMBOLS

11: VorwärtslaserstrahlForward laser beam
22: VorwärtsrichtungForward direction
33: Bikonvexlinsebiconvex lens
44: WirkfokusbereichEffective focus area
55: RückwärtslaserstrahlReverse laser beam
66: RückwärtsrichtungReverse direction
77: SensorikSensor technology
88: Vorderseitefront
99: erster Rückreflexfirst retroreflex
1010: Rückseiteback
1111: zweiter Rückreflexsecond back reflex
1212: BlockierelementBlocking element
1313: LaseranlageLaser system
1414: LaserstrahlungsquelleLaser radiation source
1515: StrahlführungsvorrichtungBeam guidance device
1616: EinkoppelelementCoupling element
1717: RelaisoptikRelay optics
1818: AperturblendeAperture diaphragm
1919: ZusatzoptikAdditional optics
2020: FokussierlinseFocusing lens
2121: BlockierelementebeneBlocking element level
2222: konjugierte Ebeneconjugate plane
2323: StrahlführungsgehäuseBeam guide housing
2424: StörstrahlungsbereichInterference radiation range

Claims

Beam guiding device (15) for guiding laser radiation (1, 5), in particular for EUV light generation and/or an EUV driver laser, comprising - a lens arrangement (20) with at least one lens (20) for guiding the laser radiation (1) in the forward direction (2) toward a predetermined effective focus area (4), - a sensor system (7) for detecting laser radiation (5) reflected from the effective focus area (4) in the backward direction (6) by the lens (20), - a blocking element (12) that is impermeable to the reflected laser radiation (5), which is arranged in the beam path of the reflected laser radiation (5) between the sensor system (7) and the lens arrangement (20) and is dimensioned such that it keeps only a radially central portion of the reflected laser radiation (5) away from the sensor system (7), and that another portion of the reflected laser radiation (5) passes the blocking element (12) to the sensor system (7). can reach, - an optic (17) arranged in the beam path of the reflected laser radiation (5) between the blocking element (12) and the lens arrangement (20), which optics images the plane (21) of the blocking element (12) into a conjugate plane (22) lying between the optic (17) and the lens arrangement (20), wherein - the lens arrangement (20) is designed such that, of two back reflections (9, 11) arising upon incidence of the laser radiation (1) in the forward direction (2) onto the lens arrangement (20) at different lens sides of the lens arrangement (20), in particular at a front side (8) and an inner rear side (10) of the lens (20), a first back reflection (9) is focused into the conjugate plane (22) lying between the optic (17) and the lens arrangement (20), and at least a major part of a second back reflection (11), in particular by the shape of the corresponding lens side (10) of the lens (20), such a large divergence is imposed that it does not reach the sensor (7).

Beam guiding device (15) according to Claim 1 , characterized in that between the blocking element (12) and the lens arrangement (20), in particular between the blocking element (12) and the optics (17), a coupling element (16) is arranged, via which laser radiation (1) can be coupled into the beam guiding device (15) in the forward direction (2) and through which the reflected laser radiation (5) can reach the sensor system (7).

Beam guiding device (15) according to one of the preceding claims, characterized in that the optics (17) are designed as relay optics (17) with at least two lenses.

Beam guiding device (15) according to one of the preceding claims, characterized in that the lens arrangement (20) is shaped such that the second back reflection (11) in front of the sensor system (7), in particular in front of the optics (17), strikes an aperture stop (18) surrounding the beam path of the reflected laser radiation (5) and/or an inner side of a housing (23) of the beam guiding device (15) surrounding this beam path.

Beam guiding device (15) according to Claim 4 , characterized in that an absorber material for absorbing the reflected laser radiation (5) is arranged at least in a region of the inside of the housing (23) onto which the second back reflection (11) strikes.

Beam guiding device (15) according to one of the preceding claims, characterized in that the lens arrangement (20) has a Forward direction (2) focusing lens (20) is or comprises.

Beam guiding device (15) according to one of the preceding claims, characterized in that the lens arrangement (20) is or comprises the lens (20) of the beam guiding device (15) that is closest to the effective focus area (4) in the forward direction (2).

Beam guiding device (15) according to one of the preceding claims, characterized in that the front side (8) of the lens (20) of the lens arrangement (20) is concave and the back side (10) of the lens (20) is convex, wherein the front side (8) has a larger radius of curvature than the back side (10).

Beam guiding device (15) according to one of the preceding claims, characterized in that the beam guiding device (15) has, in addition to the lens arrangement (20), at least one further transmissive optical element (19) for guiding the laser radiation (1) at least in the forward direction (2) and is designed to suppress back reflections arising therefrom in a polarization-based manner.

Beam guiding device (15) according to one of the preceding claims, characterized in that the plane (21) of the blocking element (12) is optically conjugated to the plane of the sensor (7).

Laser system (13), in particular for EUV light generation, comprising a laser radiation source (14) and a beam guiding device (15) according to one of the preceding claims arranged downstream of the laser radiation (1) generated thereby in the forward direction (2).