用于激光维持等离子体的横向泵激的系统及方法与流程

本申请案根据35U.S.C.§119(e)主张2014年4月1日提出申请的标题为“激光维持等离子体(LSP)横向泵激几何结构(LASER-SUSTAINED PLASMA(LSP)TRANSVERSE PUMP GEOMETRIES)”、发明人为Ilya Bezel、Anatoly Shchemelinin、Richard Solarz及Sebaek Oh的美国临时申请案第61/973,266号的权益，所述美国临时申请案以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明一般来说涉及基于等离子体的光源，且更特定来说涉及通过横向激光泵激形成的等离子体。

背景技术：

对用于表征不断缩小的集成电路装置特征的经改进照明源的需要持续增长。一种此照明源包含激光维持等离子体(LSP)源。激光维持等离子体光源能够产生高功率宽带光。激光维持光源通过将激光辐射聚焦到气体体积中以便将所述气体(例如氩或氙)激发成等离子体状态(其能够发射光)而操作。此效应通常称为等离子体“泵激”。在典型LSP源中，将泵激光聚焦到单个点。在其中将泵激光聚焦到单个点的情形中，在环绕焦点的小空间区域中激光强度最高。等离子体成形选项受限于聚焦到此点的激光的方向及数值孔径(NA)。

如图1A中所展示，当等离子体12纵向泵激时(其中激光泵激光14具有低NA)，针对较大泵激功率的等离子体12的形状变得沿着针对较大泵激功率的激光束14、16伸长。通常，在其中期望较长等离子体的设定中，需要较低NA光或较高泵激激光功率。此外，一旦给定等离子体增长到低泵激场梯度区域中，便可发生等离子体不稳定性。因此，期望提供一种消除上文所描述的现有技术中的缺陷的系统及方法。

技术实现要素：

揭示用于光维持等离子体的横向泵激的系统。在一个说明性实施例中，所述系统包含经配置以产生泵激照明的泵激源。在另一说明性实施例中，所述系统包含一或多个照明光学元件。在另一说明性实施例中，所述系统包含经配置以围阻气体体积的气体围阻结构。在另一说明性实施例中，所述一或多个照明光学元件经配置以通过沿着泵激路径将泵激照明引导到所述气体围阻结构的所述气体体积内的一或多个焦斑而在所述气体体积内维持等离子体。在另一说明性实施例中，所述系统包含经配置以沿着收集路径收集由所述等离子体发射的宽带辐射的一或多个收集光学元件。在另一说明性实施例中，所述一或多个照明光学元件经配置以界定所述泵激路径，使得泵激照明沿着横向于所述收集路径的所述所发射宽带光的传播方向的方向照射所述等离子体，使得所述泵激照明基本上从所述所发射宽带辐射解耦。

揭示用于光维持等离子体的横向泵激的方法。在一个说明性实施例中，所述方法包含产生泵激照明。在另一说明性实施例中，所述方法包含将气体体积围阻于气体围阻结构内。在另一说明性实施例中，所述方法包含沿着泵激路径将所述泵激照明的至少一部分聚焦到所述气体体积内的一或多个焦斑以在所述气体体积内维持伸长等离子体。在另一说明性实施例中，所述方法包含沿着由所述伸长等离子体的轴向尺寸界定的收集路径收集由所述等离子体发射的宽带辐射。在另一说明性实施例中，所述泵激照明沿着横向于由所述伸长等离子体的所述轴向尺寸界定的所述收集路径的方向照射所述伸长等离子体。

应理解，前述一般说明及以下详细说明两者均仅为示范性及解释性的且未必限制本发明。并入特性中且构成所述特性的一部分的附图图解说明本发明的标的物。说明与图式一起用于解释本发明的原理。

附图说明

所属领域的技术人员可通过参考附图更好地理解本发明的众多优点，其中：

图1A是传统等离子体泵激情景中的泵激照明、等离子体及所发射宽带辐射的定向的概念图。

图1B是根据本发明的一个实施例的用于激光维持等离子体的横向泵激的系统的概念图。

图1C是根据本发明的一个实施例的适合于将泵激照明聚焦到焦点以形成等离子体的一或多个球形光学元件的示意图。

图1D到1E是根据本发明的一个实施例的适合于横向等离子体泵激的一或多个圆柱形光学元件的示意图。

图1F到1G是根据本发明的一个实施例的系统的气体围阻结构的示意图。

图1H是根据本发明的一个实施例的用于形成多个等离子体特征的一组照明光学元件的示意图。

图1I是根据本发明的一个实施例的用于形成伸长等离子体的轴棱锥的示意图。

图1J是根据本发明的一个实施例的用于形成多个伸长等离子体特征的轴棱锥-反射器管组合件的示意图。

图1K到1L是根据本发明的一个实施例的用于形成多个伸长等离子体特征的多道次反射器管的示意图。

图1M到1N是根据本发明的一个实施例的经布置以形成沿着选定方向进行定向的伸长等离子体结构的一组光纤的示意图。

图1O到1P是根据本发明的一个实施例的经布置以形成伸长等离子体结构的多波长泵激源的示意图。

图1Q到1R是根据本发明的一个实施例的经布置以形成伸长等离子体结构的非球面光学元件的示意图。

具体实施方式

现在将详细参考图解说明于附图中的所揭示标的物。

大体参考图1B到1R，根据本发明的一或多个实施例描述一种用于激光维持等离子体(LSP)的横向泵激的系统及方法。本发明的实施例针对于泵激照明到光维持等离子体的横向递送。本发明的额外实施例针对于使泵激束散焦以便提供较大体积的等离子体泵激。

应认识到，为实现稳定LSP操作，泵激照明必须穿透等离子体的体积且形成接近照明焦点的泵激照明的高强度区域。随着激光穿透等离子体且行进到焦点，所述激光由等离子体部分地吸收。本文中应注意，等离子体吸收的程度取决于若干个特性，例如但不限于所使用的气体、激光波长以及泵激功率及几何结构。另外应注意，可通过改变等离子体或气体的一或多个特性(例如但不限于气体的压力)而调谐(即，增加或降低)等离子体的透明度。针对适当LSP操作，等离子体的透明度必须足够高以使充足照明透射穿过以到达焦点，同时具有足够吸收性以提供高效激光吸收。

在宽带光收集的情形中，从等离子体的最热区域(其接近激光焦斑)收集光为有益的。随着所收集光传播远离焦点且传播出等离子体，所述光由等离子体部分地吸收。应注意，光的等离子体吸收的程度取决于所使用的气体、宽带光的光谱区域以及等离子体形状及温度。应进一步注意，可通过改变一或多个特性(例如但不限于操作气体压力)而调整宽带光的等离子体吸收水平。应认识到，针对充足宽带光收集，等离子体必须为足够透明的以允许宽带光从焦点的透射而且为足够稠密的以在收集波长下提供高效等离子体发射。

在其中泵激照明NA与收集光NA重叠的情形中，必须同时满足对泵激处的等离子体吸收率及收集角度两者的要求。应注意，此可在许多设定(例如其中激光的等离子体吸收比所收集光的等离子体吸收高得多或低得多的设定)中为不可能的。

应进一步注意，在特定泵激配置中，等离子体形状可为大约球形，沿着任何尺寸不具有显著差异。此情形可使用较低功率、较高泵激NA激光来实现。在其它泵激配置中，等离子体可具有基本上伸长形状，具有明显的长方向。此情形可使用低NA、较高功率的激光来实现。在又其它泵激配置中，等离子体可以基本上平面形状来成形。

在其中等离子体具有伸长形状的设定中，等离子体的至少一个尺寸具有小于其它尺寸的大小。伸长形状可包含但不限于扁长形状、扁圆形状、铅笔状形状、盘状形状等等。

本发明的实施例利用伸长等离子体的特征来提供等离子体的横向泵激。出于本发明的目的，术语“横向泵激”是指其中沿着与等离子体的最小尺寸对应的方向将泵激照明递送到所述等离子体的情形。另外，可发生(但并非必需发生)对由本发明的等离子体沿着与等离子体的最长尺寸对应的方向发射的宽带辐射的收集。

图1B根据本发明的一或多个实施例图解说明横向LSP系统100的概念图。在2007年4月2日提出申请的美国专利申请案第11/695,348号、2006年3月31日提出申请的美国专利申请案第11/395,523号及2012年10月9日提出申请的美国专利申请案第13/647,680号(所述美国专利申请案的全文并入本文中)中大体描述等离子体在惰性气体种类内的产生。还在2014年3月25日提出申请的美国专利申请案第14/224,945号(其以全文引用的方式并入本文中)中大体描述等离子体的产生。此外，在2014年3月31日提出申请的美国专利申请案第14/231,196号及2014年5月27日提出申请的美国专利申请案第14/288,092号(所述美国专利申请案各自以全文引用的方式并入本文中)中描述等离子体单元的使用。在一般意义上，系统100应解释为扩展到此项技术中已知的任何基于等离子体的光源。

在一个实施例中，LSP系统100包含经配置以产生泵激照明103的泵激源102。泵激源102经配置以产生选定波长或波长范围的泵激照明103(例如但不限于红外、可见或UV辐射)。举例来说，泵激源102可包含但不限于能够发射在大约200nm到1.5μm的范围内的照明的任何源。

在另一实施例中，系统100包含一或多个光学元件104。在一个实施例中，一或多个光学元件104经布置将泵激照明103引导到气体109的体积中以便建立及/或维持等离子体106。在一个实施例中，一或多个光学元件104可通过沿着泵激路径101将泵激照明引导到一或多个焦斑113(例如，一或多个伸长焦斑)而建立及/或维持等离子体106。

在另一实施例中，一或多个照明光学元件104经布置以界定泵激路径101，使得泵激照明103横向于收集路径111的所发射宽带光107的传播方向而照射等离子体106。在一个实施例中，一或多个照明光学元件104经布置使得泵激照明103沿着与等离子体106的最小尺寸对应的方向照射于等离子体106上。举例来说，如图1B中所展示，横向泵激方向对应于与等离子体106的最窄尺寸平行的方向。在图1B的概念图解说明(其描绘经简化圆柱形等离子体)中，横向方向对应于垂直于等离子体106的长度的方向。相比来说，一或多个收集光学元件108可经布置以沿着等离子体106的最长尺寸收集宽带辐射107。在图1B中，此方向对应于等离子体106的轴向方向。在其中所收集光107(例如，宽带光)与泵激照明103相比被等离子体106较弱地吸收的设定中，此布置尤其有用。因此，在此设定中，沿着等离子体106的伸长方向(例如，沿着轴向方向)收集光107产生较亮等离子体。

在一个实施例中，如本文中进一步所描述，LSP系统100的一或多个照明光学元件104可通过在气体109中形成一或多个伸长焦斑113而形成伸长等离子体(或若干伸长等离子体)106。举例来说，伸长等离子体106可呈现此项技术中已知的由第一尺寸及至少第二尺寸(其中所述尺寸在大小上不相等)界定的任何伸长结构。举例来说，在扁圆或扁长等离子体(在图1B中理想化)的情形中，等离子体显示相对于等离子体106的厚度(沿着y方向)伸长的轴向尺寸(在图1B中沿着x方向)。

在另一实施例中，LSP系统100的一或多个光学元件104可通过形成沿着选定方向对准的一系列焦斑113而形成包含多个等离子体特征的等离子体106。本文中应注意，一或多个照明光学元件104可包含此项技术中已知的适合于将泵激照明引导/聚焦到气体109中的任何光学装置。

一或多个照明光学元件104可用以使泵激照明103散焦，使得较大体积的空间接收足以形成等离子体的激光强度。

用于形成等离子体106(或若干等离子体)的一或多个照明光学元件104可包含此项技术中已知的任何光学元件或装置。举例来说，一或多个照明光学元件104可包含但不限于一或多个透镜、一或多个镜等等。

如图1B中所展示，照明光学器件104经布置使得泵激照明路径101的泵激照明103的数值孔径及收集路径111的所发射宽带辐射107的数值孔径不重叠。应注意，泵激照明103到等离子体106的横向递送提供泵激路径101的泵激照明103与收集路径111的所发射宽带辐射107的解耦。本发明的其余部分将描述适合于实现本发明的横向泵激的多种布置。

在另一实施例中，LSP系统100包含气体围阻结构105。气体围阻结构105可包含此项技术中已知的能够围阻适合于经由激光泵激形成等离子体的气体的任何围阻结构。举例来说，气体围阻结构105可包含但不限于室、球状物(bulb)、管子或小室(cell)。在一个实施例中，气体围阻结构105包含适合于使泵激照明103(例如，IR、可见或UV光)从泵激源102透射到围阻于气体围阻结构105内的气体109的一或多个透明部分。在另一实施例中，气体围阻结构105包含适合于使所发射宽带照明107(例如，EUV光、VUV光、DUV光或UV光)从气体围阻结构105内透射到气体围阻结构105外部的一或多个光学元件的一或多个透明部分。举例来说，如图1B中所展示，气体围阻结构105可包含但不限于经配置以围阻气体109及通过气体109的激光刺激形成的伸长等离子体106的透明元件105(例如，管子、圆柱体等等)。应注意，此配置并非限制性的且仅出于说明性目的而提供。本文中应注意，各种光学元件(例如，照明光学器件104、收集光学器件108等等)也可封围于气体围阻结构内，其中气体围阻结构105由包含入口窗及/或出口窗(参见图1E)的室组成。本文中将进一步更详细地描述气体围阻结构105。

在另一实施例中，LSP系统100包含一或多个收集光学元件108。在一个实施例中，一或多个收集光学元件108经配置以沿着收集通路111收集由等离子体106发射的宽带辐射107。就此来说，一或多个收集光学元件108经布置以沿着横向于泵激照明103的方向的方向收集宽带辐射107。在另一实施例中，如本文中先前所提及，一或多个收集光学元件108经布置以沿着等离子体106的最长尺寸收集宽带辐射107。

举例来说，在伸长圆柱体形状的等离子体的情形中(如图1B中所描绘)，一或多个收集光学元件108可(但并非必需)经布置以沿着等离子体106的轴向方向收集宽带辐射107。本文中应注意，一或多个收集光学器件108可包含此项技术中已知的适合于收集宽带辐射的任何光学装置。举例来说，一或多个收集光学元件108可包含但不限于透镜、镜等等中的一或多者。

在另一实施例中，一或多个收集元件108适合于收集EUV辐射、DUV辐射、VUV辐射、UV辐射及/或可见辐射。在另一实施例中，可将来自一或多个收集元件108的宽带输出118提供到任何数目个下游光学元件110。就此来说，LSP系统100可将EUV辐射、DUV辐射、VUV辐射、UV辐射及/或可见辐射递送到一或多个下游光学元件。举例来说，一或多个下游光学元件可包含但不限于均质器、一或多个聚焦元件、滤波器、扰动(stirring)镜等等。在另一实施例中，LSP系统100可用作用于光学系统(例如但不限于光学表征系统或制造工具)的照明子系统或照明器。举例来说，LSP系统100可用作用于宽带检验工具(例如，晶片或光罩检验工具)、计量工具或光刻工具的照明子系统或照明器。

图1C图解说明适合于将泵激照明103聚焦到焦点以形成等离子体116的一或多个球形光学元件114。应注意，将泵激光114聚焦到单个点可产生沿着泵激方向伸长的等离子体。举例来说，在本发明的图1A中描绘等离子体沿着泵激方向的伸长。由于等离子体116沿着泵激方向(图1C中未展示)的伸长，因此等离子体在横向于泵激激光方向(例如，图1C中的y方向)的方向(例如，图1C中的x方向)上较小。在此设定中，针对一些光谱范围的光(例如，VUV光)，此等离子体116可在泵激方向上为不透明的。举例来说，VUV光与泵激照明(例如，IR光)相比通常被等离子体较强地吸收。如此，沿着横向于泵激方向(例如，y方向)的方向(例如，x方向)对光117的收集可导致由等离子体116发射的宽带光(例如，VUV光)的较低自吸收，这是因为等离子体在此收集方向上较小。

图1D到1E图解说明根据本发明的一或多个实施例的适合于横向等离子体泵激的系统100的一或多个照明光学元件104的示意图。在一个实施例中，如图1D到1E中所展示，一或多个照明光学元件104包含经配置以将泵激照明103聚焦到伸长焦斑(例如但不限于线焦点113)的一或多个圆柱形光学元件。在一个实施例中，如图1D中所展示，一或多个圆柱形元件104包含圆柱形透镜。在另一实施例中，如图1E中所展示，一或多个圆柱形元件104包含圆柱形镜。

应注意，在其中收集光107(例如，宽带辐射)与泵激照明103相比被等离子体106较弱地吸收的设定中，图1D到1E中所描绘的配置尤其有益。就此来说，较容易被吸收的泵激照明103横穿最小等离子体尺寸，而并非如此容易被等离子体106吸收的宽带光107横穿等离子体106的长尺寸。因此，此配置产生较亮等离子体106。

在另一实施例中，一或多个照明光学元件104可包含一或多个圆柱形光学元件(例如，圆柱形镜或圆柱形透镜)与一或多个球形光学元件的组合。举例来说，圆柱形光学元件与球形光学元件的组合可形成照射于气体围阻结构的气体109上的像散泵激束103。在一个实施例中，像散泵激束可聚焦到两个伸长焦斑113(图1D到1E中未展示)。

在另一实施例中，一或多个照明光学元件104可包含圆柱形透镜与圆柱形或球形镜的组合。此布置可导致透射穿过等离子体106的泵激照明103的背反射。

图1F及1G根据本发明的一或多个实施例图解说明系统100的气体围阻结构105。在一个实施例中，如图1F中所展示，气体围阻结构105可包含经配置以围阻用于建立及/或维持等离子体106的气体109的透明元件。透明元件可采取适合于等离子体产生的任何透明体的形式。举例来说，气体围阻结构105可包含但不限于透明管子、透明圆柱体、透明球状物(例如，扁长或扁圆球状物)、小室等等。在另一实施例中，如图1G中所展示，气体围阻结构可包含配备有入口窗119a及/或出口窗119b的室。在一个实施例中，入口窗119a至少对泵激照明103为透明的。在另一实施例中，出口窗119b至少对由等离子体106发射的宽带辐射107的一部分为透明的。

图1H根据本发明的一或多个实施例图解说明经配置以形成多个等离子体特征106a到106d的系统100的一或多个照明光学元件。在一个实施例中，一或多个光学元件包含但不限于一组共焦镜104a到104b。在另一实施例中，一或多个照明光学元件包含一组入口透镜104c、104d。

本文中应注意，对从两个共焦圆柱形镜104a、104b的多个反射的利用可产生长的等离子体及/或一系列轴向间隔开的等离子体特征106a到106d。应进一步注意，此布置在其中等离子体具有对泵激照明的高透明度的背景中(例如在稀释等离子体中)较容易实施。在此设定中，稀释等离子体对泵激激光束103a、103b不起太多作用，从而允许由共焦透镜104a、104b界定的体积内的泵激照明被收集且重新聚焦到不同斑点。如图1H中所展示，以此方式产生的等离子体或等离子体特征将沿着收集方向(图1H中的x方向)对准，从而导致沿着收集方向延伸的大的有效等离子体厚度。在一个实施例中，可在准分子激光(例如，Xe准分子激光)的背景中利用图1H的照明光学配置以提供操作准分子激光所需的长的光学路径。在2014年12月15日提出申请的美国专利申请案第14/571,100号(其以全文引用的方式并入本文中)中描述准分子激光的操作。

在一个实施例中，系统100包含多个泵激照明插入点。举例来说，泵激照明103a、103b可在沿着共焦镜组合件的不同位置处进入所述镜组合件。举例来说，泵激照明103a、103b可在共焦镜104a、104b的相对端处进入共焦镜组合件。就此来说，镜104c、104d(例如，圆柱形镜)可分别将来自相对泵激照明束103a、103b的光聚焦到两个相对定位的焦斑113a、113d以形成对应等离子体特征106a、106d。泵激照明103a、103b又由共焦镜104a、104b收集并引导到额外焦斑113b、113c以形成等离子体特征106b、106c，以此类推。可沿共焦镜组合件104a、104b的长度向下将此过程重复任何次数。在另一实施例中，泵激照明103a及泵激照明103b可递送到共焦镜组合件104a、104b，使得照明束103a及103b反向传播。

尽管在图1H中未描绘，但本文中应注意，等离子体特征106a、106d可形成于长的气体围阻结构105(例如，玻璃球状物或管子)或一系列个别气体围阻结构105(例如，若干玻璃球状物或管子)内。替代地，可利用室类型气体围阻结构，所述室类型气体围阻结构装纳照明光学器件104a到104d中的一或多者且围阻气体109及等离子体特征106a到106d。

尽管图1H已描绘泵激照明的聚焦沿着每一共焦镜104a、104b发生多次，但此并非对本发明的限制。举例来说，一或多个照明光学元件可包含用于在气体围阻结构105的气体109(图1H中未展示)内产生多个焦斑的任何数目个光学元件。举例来说，可在图1H的系统100的每一重新聚焦级处使用单独光学元件实现多个等离子体特征106a到106d。就此来说，可在每当泵激照明重新聚焦到伸长焦斑113a到113d中的一者中时使用单独光学元件。单独光学元件可包含此项技术中已知的任何类型的光学元件(例如，透镜或镜)，包含但不限于球形光学元件、非球面光学元件或圆柱形光学元件。本文中应认识到，在每一级处使用单独光学提供经改进对准性能及校正所积累像差的能力。

图1I到1J根据本发明的一或多个实施例图解说明将一或多个轴棱锥透镜用作系统100的照明光学元件中的一或多者。在一个实施例中，轴棱锥透镜104a、104b中的一或多者可沿着收集路径111的收集方向形成伸长等离子体106。在另一实施例中，轴棱锥透镜104a、104b可形成伸长焦斑113，使得伸长等离子体106形成于气体围阻结构105内沿着收集路径111的一位置处。本文中应注意，本发明的一或多个轴棱锥透镜可包含平凸轴棱锥透镜(104a)、平凹轴棱锥透镜(104a)或平凹104a与平凸104b的组合。本文中应注意，图1I(及/或图1J)的系统100的实施例不需要使用平凸透镜104a及平凹透镜104b两者。而是应认识到，可单独或以组合形式实施图1I(及图1J)的轴棱锥透镜104a及104b。

本文中应注意，气体围阻结构可采取贯穿本发明所描述的任何形式且不限于图1I的配置。举例来说，气体围阻结构105可由配备有入口窗及/或出口窗的室组成且围阻伸长等离子体106及光学元件104a、104b。

在另一实施例中，如图1J中所展示，一或多个轴棱锥透镜104a、104b与反射器管104c组合为轴棱锥-反射器管组合件123。如图1J中所展示，轴棱锥-反射器管组合件123经配置以沿着收集路径111形成一组伸长等离子体特征106a、106b。在一个实施例中，反射器管104c(例如，毛细管反射器管)布置于一或多个轴棱锥透镜104a、104b的输出处以便在反射器管104c内的某一位置处接收轴棱锥透镜104a、104b的所聚焦光。就此来说，轴棱锥透镜104a、104b用以形成产生第一等离子体特征106a的第一焦斑113a。在另一实施例中，泵激照明103可继续横穿内部反射管104c的长度且形成产生额外等离子体特征106b的额外焦斑113b。应认识到，可针对任何数目个焦斑而沿反射器管104c的长度向下重复此过程且形成任何数目个伸长等离子体特征。

在一个实施例中，反射器管104c为密封的。举例来说，如图1J中所展示，反射器管104c可包含定位于反射器管104c的入口及出口处的一对窗121a、121b。举例来说，窗121a、121b可用以在反射器管104c内形成经封围体积。就此来说，反射器管104c/窗121a、121b组合件可用作气体围阻结构105。在另一实施例中，窗121a、121b可经选择以便对泵激照明103及由等离子体特征106a、106b发射的宽带照明107a、107b为透明的。在另一实施例中，出口窗121b可经选择使得其反射泵激照明103。就此来说，泵激照明103往回反射到反射管104c的腔中且可提供等离子体特征106a、106b的额外泵激。应进一步注意，图1J的实施例并不限于对轴棱锥透镜104a、104b的使用且可与适合于将泵激照明103聚焦于反射器管104c内的任何光学元件组合。

图1K到1L根据本发明的一个实施例图解说明适合于沿着系统100的收集路径111形成一组等离子体特征106a到106e的多道次反射器管122。本文中应注意，图1K到1L的多道次反射器管122可用作用于沿着收集路径107将泵激照明聚焦到一或多个焦斑的照明光学元件中的一或多者。

本文中应进一步注意，出于清晰目的，仅在图1K中描绘泵激照明的单组光射线。本文中应认识到，输入照明103a可在多道次反射器管122的输入处从多个方向发出。在一个实施例中，如图1K中所展示，多道次反射器管122包含圆锥形镜124及平面镜125。平面镜125安置于所述腔的与圆锥形镜124相对的端处。在一个实施例中，多道次管122用作共焦谐振器。

在一个实施例中，具有第一NA的泵激照明103a聚焦到焦斑(出于清晰目的而未展示)以形成伸长等离子体106a的至少一部分。所述泵激照明又沿着具有第二NA的泵激照明103b的第二道次往回反射穿过谐振器124。来自第二道次的泵激照明103b也用以形成伸长等离子体106a的一部分。此过程针对具有第三NA的第三道次的泵激照明103c再次重复(以此类推)，其中第三道次的泵激照明103c也用以促成伸长等离子体106a的形成。应注意，出于清晰目的，仅在图1K中描绘三个道次的泵激照明103a到103c。然而，应进一步注意，此并非对此实施例的限制。可使用对泵激照明的计时与对泵激照明的NA的调整的组合来实现多道次管122中的多个道次。

在另一实施例中，反射器管122的反射壁及/或圆锥形镜124经配置以将由等离子体106a发射的宽带光107或宽带光107的一部分往回反射到等离子体106a。就此来说，反射器管122可使用宽带光107或宽带光107的一部分来对等离子体106a进行泵激。在一个实施例中，圆锥形镜124及/或反射器管122的内部壁可经配置以便对宽带光107或所述宽带光的选定光谱部分反射。本文中应注意，利用宽带光对等离子体106a的进一步泵激可提供系统100的经改进效率。

如图1L中所展示，多道次反射器管122可在管122的输入处从多个方向接收泵激照明103。就此来说，多道次反射器管122可沿着收集方向107形成多个等离子体特征106a到106e。

再次参考图1K，多道次反射器管122可在准分子激光的背景中实施。举例来说，如图1K中所展示，系统100可包含安置于反射器管122的相对端处的一对腔镜126、128。就此来说，多道次反射器管122的泵激照明103a到103c的横向几何结构可用作用于准分子激光的增益介质。在2014年12月15日提出申请的美国专利申请案第14/571,100号(其先前以全文引用的方式并入本文中)中描述了准分子激光的操作。

图1M到1N根据本发明的一或多个实施例图解说明用作系统100的泵激源102的一组光纤元件131a到131e。在一个实施例中，所述组光纤元件(例如，光纤)经配置以沿着选定方向维持一组等离子体特征132a到132e。就此来说，一或多个光纤元件131a到131e可将泵激照明103a到103e递送到气体内的沿着选定方向布置的一组焦斑以形成等离子体特征132a到132e。在一个实施例中，来自每一光纤131a到131e的泵激照明经成像到气体/等离子体的特定部分，如图1M到1N中所展示。在一个实施例中，光纤131a到131e可在空间上经布置以形成选定等离子体形状及/或定向。在一个实施例中，在其中光纤131a到131e基本上布置于共同平面中的情形中，等离子体特征132a到132e可形成沿着选定方向定向的伸长等离子体结构106，如图1M中所展示。在一个实施例中，如图1M中所展示，等离子体特征132a到132e沿着收集方向布置，使得宽带照明107沿着横向于泵激照明131a到131e的方向被收集。在另一实施例中，如图1N中所展示，等离子体特征132a到132e沿着收集方向布置，使得宽带照明107沿着倾斜于泵激照明131a到131e的方向被收集。本文中应注意，可通过调整光纤131a到131e的位置而调整等离子体结构106的定向及形状。就此来说，光纤131a到131e可个别地经致动以按需要调整等离子体形状及/或定向。

图1O到1P根据本发明的一或多个实施例图解说明经配置以发射多个波长的照明以便使等离子体106成形的泵激源150。在一个实施例中，如图1O到1P中所展示，泵激源102(例如，激光源的光纤输出)可发射包含多个波长(例如，λ₁、λ₂等等)的照明103。本文中应注意，出于清晰目的，仅在图1O及1P中描绘泵激照明103的两个光谱分量。

在一个实施例中，如图1O中所展示，一或多个照明光学元件可包含但不限于色散光学元件104。举例来说，色散光学元件可包含但不限于透镜或棱镜。在一个实施例中，在色散透镜的情形中，泵激照明103的光谱分量可聚焦到不同位置(例如，沿着泵激方向的不同位置)，借此形成一系列等离子体特征152a、152b，如图1O中所展示。通过将多波长泵激照明103的每一光谱分量聚焦到不同位置，色散透镜104可按需要使等离子体结构106成形。举例来说，如图1O中所展示，色散透镜104可形成伸长等离子体结构106。本文中应注意，此实施例不限于两个等离子体特征152a、152b的形成(此仅出于说明性目的而提供)。

在另一实施例中，如图1P中所展示，系统100包含一或多个方向性元件154。举例来说，如图1P中所展示，一或多个方向性元件154可包含但不限于衍射光栅、棱镜等等。在一个实施例中，可使用方向性元件154及透镜104基于给定光谱分量的波长(例如，λ₁、λ₂等等)而将泵激照明103的光谱分量引导并聚焦到不同位置，如图1P中所描绘。就此来说，可通过泵激照明103沿着横向于入射泵激照明103的方向而形成如图1P中所展示的一系列等离子体特征152a、152b(等等)。举例来说，方向性元件154可形成伸长等离子体结构106，所述伸长等离子体结构经定向使得等离子体结构106的最短尺寸沿着照明泵激的方向(例如，图1P中的y方向)定向。此外，虽然未展示，但收集光学器件108可经定向以便沿着等离子体结构106的最长尺寸(例如，图1P中的x方向)收集宽带辐射107。

在另一实施例中，泵激源102为可调整的。举例来说，泵激源102的输出的光谱量变曲线可为可调整的。就此来说，泵激源102可经调整以便发射选定波长或波长范围的泵激照明102。在另一实施例中，可通过结合图1O及1P的色散元件及/或方向性元件使用可调整泵激源而动态地调整等离子体结构106的形状及/或大小(例如，沿着收集方向的长度)。应注意，此项技术中已知的任何可调整泵激源适合于在系统100中实施。举例来说，可调整泵激源可包含但不限于一或多个可调整波长激光器。举例来说，可调整泵激源可包含但不限于一或多个二极管激光器。

图1Q到1R图解说明根据本发明的一或多个实施例的用作系统100的照明光学元件104中的一或多者的非球面光学元件162的示意图。在一个实施例中，非球面光学元件162可从泵激源102(在图1Q到1R中未展示)接收泵激照明103。举例来说，如图1Q中所展示，非球面光学元件162可从泵激源102(例如但不限于一或多个光纤或一组光束成形光学器件)接收发散照明。非球面光学元件162又可将泵激照明103聚焦到围阻于气体围阻结构107中的气体109/等离子体106内的线焦点。就此来说，如图1R中所展示的线焦点113可用以建立及/或维持伸长等离子体106。

非球面光学元件162经配置以将来自泵激源102的泵激照明103的特定部分(例如，特定射线)映射到沿着线焦点113的不同位置。本文中应注意，通过选择映射函数来匹配输入功率分布，可实现沿着线焦点的均匀功率。非球面光学元件162可包含此项技术中已知的任何非球面元件。举例来说，非球面光学元件162可包含但不限于一或多个非球面镜或一或多个非球面透镜。

在另一实施例中，由等离子体106沿着收集方向(图1R中的x方向)发射的宽带辐射107透射穿过气体围阻结构105的透明部分(例如，透明管子的透明端或出口窗166)。

再次参考图1B，气体围阻结构105(例如，室、球状物、管子等等)的透明部分可由此项技术中已知的至少部分地对泵激照明103及/或宽带辐射107为透明的任何材料形成。在一个实施例中，气体围阻结构105的透明部分可由此项技术中已知的至少部分地对由等离子体106产生的EUV辐射、VUV辐射、DUV辐射、UV辐射及/或可见光为透明的任何材料形成。在另一实施例中，气体围阻结构105的透射部分可由此项技术中已知的至少部分地对来自泵激源102的IR辐射、可见光及/或UV光为透明的任何材料形成。

在一些实施例中，气体围阻结构105的透明部分可由低OH含量熔融二氧化硅玻璃材料形成。在其它实施例中，气体围阻结构105的透明部分可由高OH含量熔融二氧化硅玻璃材料形成。举例来说，气体围阻结构105的透明部分可包含但不限于SUPRASIL 1、SUPRASIL 2、SUPRASIL 300、SUPRASIL 310、HERALUX PLUS、HERALUX-VUV等等。在其它实施例中，气体围阻结构105的透明部分可包含但不限于CaF₂、MgF₂、结晶石英及蓝宝石。本文中应注意，例如但不限于CaF₂、MgF₂、结晶石英及蓝宝石的材料提供对短波长辐射(例如，λ<190nm)的透明度。在A.Schreiber等人的“用于VUV放电灯的石英玻璃的抗辐射性(Radiation Resistance of Quartz Glass for VUV Discharge Lamps)”，J.Phys.D:Appl.Phys.38(2005年),3242-3250中详细地论述适合于实施于本发明的气体围阻结构105(例如，室窗、玻璃球状物、玻璃管子或透射元件)的透明部分中的各种玻璃。

在一个实施例中，气体围阻结构105可围阻此项技术中已知的适合于在吸收泵激照明104后即刻产生等离子体的任何选定气体(例如，氩、氙、汞等等)。在一个实施例中，将来自泵激源102的照明103聚焦到气体109的体积中致使能量由气体围阻结构105内的气体或等离子体(例如，通过一或多个选定吸收线)吸收，借此对气体种类进行“泵激”以便产生及/或维持等离子体。

本文中预期可利用系统100来在多种气体环境中起始及/或维持等离子体106。在一个实施例中，用于起始及/或维持等离子体106的气体可包含稀有气体、惰性气体(例如，稀有气体或非稀有气体)或非惰性气体(例如，汞)。在另一实施例中，用于起始及/或维持等离子体106的气体可包含两种或两种以上气体的混合物(例如，惰性气体的混合物、惰性气体与非惰性气体的混合物或非惰性气体的混合物)。在另一实施例中，所述气体可包含稀有气体与一或多种痕量(trace)材料(例如，金属卤化物、过渡金属等等)的混合物。

以实例方式，用于产生等离子体106的气体的体积可包含氩。举例来说，所述气体可包含保持于超过5atm(例如，20atm到50atm)的压力下的基本上纯氩气。在另一实例中，所述气体可包含保持于超过5atm(例如，20atm到50atm)的压力下的基本上纯氪气。在另一实例中，所述气体可包含两种气体的混合物。

应进一步注意，本发明可扩展到若干种气体。举例来说，适合于实施于本发明中的气体可包含但不限于Xe、Ar、Ne、Kr、He、N₂、H₂O、O₂、H₂、D₂、F₂、CH₄、一或多种金属卤化物、卤素、Hg、Cd、Zn、Sn、Ga、Fe、Li、Na、Ar:Xe、ArHg、KrHg、XeHg等等。在一般意义上，系统100应被解释为扩展到任何光泵激的等离子体产生系统且应进一步被解释为扩展到适合于在气体围阻结构内维持等离子体的任何类型的气体。

本文中应注意，LSP系统100可包含任何数目及类型的额外光学元件。在一个实施例中，LSP系统100可包含经布置以将照明从收集元件108引导到下游光学器件的一或多个额外光学元件。在另一实施例中，所述组光学器件可包含沿着LSP系统100的照明通路或收集通路放置的一或多个透镜。一或多个透镜可用于将来自泵激源102的照明聚焦到气体围阻结构105内的气体的体积中。替代地，一或多个额外透镜可用于将从等离子体106发出的宽带光聚焦到选定光学装置、目标或焦点。

在另一实施例中，所述组光学器件可包含沿着LSP系统100的照明通路或收集通路放置的一或多个滤波器，以便在光进入气体围阻结构105之前对照明进行滤波或在光从等离子体106发射之后对照明进行滤波。本文中应注意，如本文中所描述的LSP系统100的所述组光学器件仅出于图解说明而提供且不应被理解为限制性的。预期，可在本发明的范围内利用若干种等效或额外光学配置。

在另一实施例中，系统100的泵激源102可包含一或多个激光器。在一般意义上，泵激源102可包含此项技术中已知的任何激光系统。举例来说，泵激源102可包含此项技术中已知的能够在电磁光谱的红外、可见或紫外部分中发射辐射的任何激光系统。在一个实施例中，泵激源102可包含经配置以发射连续波(CW)激光辐射的激光系统。举例来说，泵激源102可包含一或多个CW红外激光源。举例来说，在其中气体围阻结构105内的气体是或包含氩的设定中，泵激源102可包含经配置以发射处于1069nm的辐射的CW激光器(例如，光纤激光器或圆盘Yb激光器)。应注意，此波长与氩中的1068nm吸收线拟合且如此对于泵激氩气尤其有用。本文中应注意，上文对CW激光器的说明并非限制性的且此项技术中已知的任何激光器可实施于本发明的背景中。

在另一实施例中，泵激源102可包含一或多个二极管激光器。举例来说，泵激源102可包含一或多个二极管激光器，所述一或多个二极管激光器发射处于与围阻于气体围阻结构105内的气体的种类的任何一或多个吸收线对应的波长的辐射。在一般意义上，可针对实施方案而选择泵激源102的二极管激光器使得二极管激光器的波长被调谐到此项技术中已知的任何等离子体的任何吸收线(例如，离子过渡线)或等离子体产生气体的任何吸收线(例如，高激发中性过渡线)。如此，对给定二极管激光器(或一组二极管激光器)的选择将取决于围阻于系统100的气体围阻结构105内的气体的类型。

在另一实施例中，泵激源102可包含离子激光器。举例来说，泵激源102可包含此项技术中已知的任何稀有气体离子激光器。举例来说，在基于氩的等离子体的情形中，用于对氩离子进行泵激的泵激源102可包含Ar+激光器。

在另一实施例中，泵激源102可包含一或多个频率转换激光系统。举例来说，泵激源102可包含具有超过100瓦特的功率电平的Nd:YAG或Nd:YLF激光器。在另一实施例中，泵激源102可包含宽带激光器。在另一实施例中，泵激源102可包含经配置以发射经调制激光辐射或脉冲激光辐射的激光系统。

在另一实施例中，泵激源102可包含经配置以在基本上恒定功率下将激光提供到等离子体106的一或多个激光器。在另一实施例中，泵激源102可包含经配置以将经调制激光提供到等离子体106的一或多个经调制激光器。在另一实施例中，泵激源102可包含经配置以将脉冲激光提供到等离子体106的一或多个脉冲激光器。

在另一实施例中，泵激源102可包含一或多个非激光源。在一般意义上，泵激源102可包含此项技术中已知的任何非激光光源。举例来说，泵激源102可包含此项技术中已知的能够在电磁光谱的红外、可见或紫外部分中离散地或连续地发射辐射的任何非激光系统。

在另一实施例中，泵激源102可包含两个或两个以上光源。在一个实施例中，泵激源102可包含两个或两个以上激光器。举例来说，泵激源102(或“源”)可包含多个二极管激光器。以另一实例方式，泵激源102可包含多个CW激光器。在另一实施例中，两个或两个以上激光器中的每一者可发射经调谐到系统100的气体围阻结构105内的气体或等离子体的不同吸收线的激光辐射。就此来说，多个脉冲源可将不同波长的照明提供到气体围阻结构105内的气体。

本文中所描述标的物有时图解说明含有于其它组件内或与其它组件连接的不同组件。应理解，此类所描绘架构仅为示范性的，且事实上可实施实现相同功能性的许多其它架构。在概念意义上，实现相同功能性的任何组件布置为有效地“相关联”使得实现所期望的功能性。因此，可将本文中经组合以实现特定功能性的任何两个组件视为彼此“相关联”使得实现所期望的功能性，而无论架构或中间组件如何。同样，也可将如此相关联的任何两个组件视为彼此“连接”或“耦合”以实现所期望的功能性，且还可将能够如此相关联的任何两个组件视为彼此“可耦合”以实现所期望的功能性。可耦合的特定实例包含但不限于：可物理互动及/或物理互动的组件；及/或可以无线方式互动及/或以无线方式互动的组件；及/或可以逻辑方式互动及/或以逻辑方式互动的组件。

据信，通过前述说明将理解本发明及许多其随附优点，且将明了可在不背离所揭示标的物或不牺牲所有其材料优点的情况下在组件的形式、构造及布置方面作出各种改变。所描述形式仅为解释性的，且所附权利要求书的意图为囊括并包含此类改变。此外，应理解，本发明由所附权利要求书界定。