高效率激光支持等离子体光源的制作方法

本申请是申请日为2016年06月22日，申请号为“201680032513.8”，而发明名称为“高效率激光支持等离子体光源”的专利申请的分案申请。

优先权

本申请案与下列申请案(“相关申请案”)相关且主张所述申请案的最早可用有效申请日的权利(例如，主张除临时专利申请案以外的最早可用优先日，或根据35usc§119(e)主张临时专利申请案，相关申请案的任何及所有父代申请案、祖父代申请案、曾祖父代申请案等的权利)。

相关申请案：

为满足uspto法外要求，本申请案构成命名ilyabezel、anatolyshchemelinineugeneshifrin及matthewderstine为发明者在2015年6月22申请的标题为“多通激光支持等离子体泵浦几何形状(multipasslaser-sustainedplasmapumpgeometries)”的美国临时专利申请案(第62/183,069号申请案，其全文以引用方式并入本文中)的正式(非临时)专利申请案。

为满足uspto法外要求，本申请案构成命名matthewderstine及ilyabezel为发明者在2016年2月3申请的标题为“光学晶片检验器(opticalwaferinspector)”的美国临时专利申请案(第62/290,593号申请案，其全文以引用方式并入本文中)的正式(非临时)专利申请案。

本发明大体上涉及激光支持等离子体光源，且更特定来说，涉及一种多通激光支持等离子体光源。

背景技术：

随着对具有越来越小的装置特征的集成电路的需求不断地增加，对用于检验这些不断缩小的装置的改进照明源的需要也不断地增长。一个此类照明源包含激光支持等离子体源。激光支持等离子体光源能够产生高功率宽带光。激光支持光源通过将激光辐射聚焦到气体容积中以将例如氩气或氙气的气体激发成能够发射光的等离子体状态而操作。此效应通常被称为“泵浦”等离子体。

受连续波(cw)辐射支持的等离子体常常按足以使所使用的泵浦光大体上穿透等离子体的低密度操作。因此，由等离子体发射的宽带光的亮度远暗于理论黑体极限。

已采用若干方法来解决低展度光学系统的此问题。一种方法涉及：通过使用较高压灯解决等离子体的低密度。此方法的成效有限，这是因为其导致等离子体生长。额外方法涉及：使用低数值孔径(na)激光器泵浦等离子体以产生伸长的等离子体。通过沿伸长方向收集宽带光，可在理论上获得接近黑体的亮度。已提出使泵浦与收集分离的几何形状来解决激光吸收与duv/vuv发射之间的失配问题。在两个实施方案中，伸长的等离子体发射大量从未使用过的光。因此，可期望提供一种用于克服先前方法的缺点(例如上文所识别的缺点)的系统及方法。

技术实现要素：

根据本公开的一或多个实施例，公开一种用于产生宽带光的多通激光支持等离子体系统。在一个实施例中，所述系统包含经配置以产生泵浦光束的泵浦源。在另一实施例中，所述系统包含用于容纳气体的气体容纳结构。在另一实施例中，所述系统包含多通光学组合件。在另一实施例中，所述多通光学组合件包含经配置以执行所述泵浦光束多次通过所述气体的一部分来支持发射宽带光的等离子体的一或多个光学元件。在另一实施例中，所述一或多个光学元件经布置以收集透射通过所述等离子体的所述泵浦光束的未吸收部分且将所述泵浦光束的所述收集的未吸收部分导引回到所述气体的所述部分中。

根据本公开的一或多个实施例，公开一种用于产生宽带光的多通激光支持等离子体系统。在一个实施例中，所述系统包含经配置以产生泵浦光束的泵浦源。在另一实施例中，所述系统包含用于容纳气体的气体容纳结构。在另一实施例中，所述系统包含光学组合件。在另一实施例中，所述光学子系统包含经配置以执行所述泵浦光束一或多次通过所述气体的一部分来支持发射宽带光的等离子体的一或多个光学元件。在另一实施例中，所述系统包含收集组合件，所述收集组合件包含一或多个收集光学装置。在另一实施例中，所述系统包含经配置以将由所述等离子体发射的宽带辐射的至少一部分导引到一或多个下游光学元件的一或多个收集光学装置。在另一实施例中，所述系统包含经配置以收集由所述等离子体发射的宽带辐射的至少一部分且将所述至少一部分导引回到所述等离子体的一或多个收集光学元件。

根据本公开的一或多个实施例，公开一种用于产生宽带光的多通激光支持等离子体系统。在一个实施例中，所述系统包含经配置以产生泵浦光束的泵浦源。在另一实施例中，所述系统包含经配置以容纳气体的反射器组合件。在另一实施例中，所述反射器组合件包含用于从所述泵浦源接收所述泵浦光束的一或多个入口孔径。在另一实施例中，所述泵浦光束支持所述气体的一部分内的等离子体。在另一实施例中，所述等离子体发射宽带辐射。在另一实施例中，所述反射器组合件的内表面经配置以收集由所述等离子体发射的所述宽带辐射的至少一部分且将所述收集的宽带辐射导引回到所述等离子体。

应理解，上文一般描述及下文详细描述两者仅是示范性及阐释性的且未必限制所主张的本发明。并入本说明书中且构成本说明书的一部分的附图说明本发明的实施例且连同一般描述一起用来阐释本发明的原理。

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公开的众多优点，其中：

图1a到1f说明根据本公开的一或多个实施例的多通激光支持等离子体系统的简化示意图。

图1g说明根据本公开的一或多个实施例的配备有一或多个离轴反射镜的多通光学组合件。

图1h说明根据本公开的一或多个实施例的布置成光学穿透配置的多通光学组合件。

图1i说明根据本公开的一或多个实施例的多通光学组合件，其经布置使得照明na在一或多次连续通过等离子体后就减小。

图1j到1k说明根据本公开的一或多个实施例的使用多通光学组合件控制等离子体的形状。

图1l说明根据本公开的一或多个实施例的配备有一或多个回射器组合件的多通光学组合件。

图1m到1n说明根据本公开的一或多个实施例的包含布置成谐振器配置的一或多个回射器组合件的多通光学组合件。

图1o说明根据本公开的一或多个实施例的配备有一或多个偏光器元件的多通光学组合件。

图1p到1q说明根据本公开的一或多个实施例的配备有用于测量多通光学组合件中的像差的一或多个波前传感器的多通光学组合件。

图2a到2h说明根据本公开的一或多个实施例的配备有反射器组合件的多通系统。

具体实施方式

现在将详细参考附图中所说明的所公开主题。

尽管已说明本发明的特定实施例，但应明白，在不脱离前文公开的范围及精神的情况下，所属领域的技术人员可实现本发明的各种修改及实施例。因此，本发明的范围应仅受本发明的随附权利要求书限制。

大体上参考图1a到2h，根据本公开的一或多个实施例，公开一种高效率激光支持等离子体(lsp)光源。本公开的实施例涉及一种包含用于使泵浦照明及/或宽带光再循环的多个离散光学元件的多通激光支持等离子体系统。本公开的额外实施例涉及一种包含用于使泵浦照明及/或宽带光再循环的椭球反射器组合件的多通激光支持等离子体系统。使泵浦照明及/或等离子体发射宽带再循环回到等离子体中以进一步泵浦等离子体会导致本公开的实施例的效率相对于非再循环系统的改进。另外，使用本公开的离散光学元件或反射器组合件组合等离子体的多个图像可导致宽带输出的亮度改进。

还在2008年10月14日发布的第7,435,982号美国专利中大体上描述光支持等离子体的产生，所述专利的全文以引用方式并入本文中。还在2010年8月31日发布的第7,786,455号美国专利中大体上描述等离子体的产生，所述专利的全文以引用方式并入本文中。还在2011年8月2日发布的第7,989,786号美国专利中大体上描述等离子体的产生，所述专利的全文以引用方式并入本文中。还在2012年5月22日发布的第8,182,127号美国专利中大体上描述等离子体的产生，所述专利的全文以引用方式并入本文中。还在2012年11月13日发布的第8,309,943号美国专利中大体上描述等离子体的产生，所述专利的全文以引用方式并入本文中。还在2013年2月9日发布的第8,525,138号美国专利中大体上描述等离子体的产生，所述专利的全文以引用方式并入本文中。还在2014年12月30日发布的第8,921,814号美国专利中大体上描述等离子体的产生，所述专利的全文以引用方式并入本文中。还在2016年4月19日发布的第9,318,311号美国专利中大体上描述等离子体的产生，所述专利的全文以引用方式并入本文中。还在2014年3月25日申请的第2014/029154号美国专利公布中大体上描述等离子体的产生，所述公布的全文以引用方式并入本文中。还在2015年3月31日申请的第2015/0282288号美国专利公布中大体上描述光支持等离子体的横向泵浦，所述公布的全文以引用方式并入本文中。在一般意义上，本公开的各种实施例应被解释为适用范围扩及所属领域中已知的任何等离子体基光源。在2010年4月27日发布的第7,705,331号美国专利中大体上描述在等离子体产生的背景下使用的光学系统，所述专利的全文以引用方式并入本文中。

图1a到1o说明根据本公开的一或多个实施例的用于高效产生lsp等离子体的多通系统100。在一个实施例中，如图1a中所展示，系统100包含经配置以产生用于支持等离子体106的泵浦照明的光束101的泵浦源104(例如，一或多个激光器)。泵浦光束101适于支持气体107的容积内的等离子体106。等离子体106响应于来自泵浦光束101的光学泵浦而发射宽带辐射115。在另一实施例中，系统100包含多通光学组合件102。在一个实施例中，多通光学组合件102包含经配置以执行泵浦光束多次通过108a到108d气体107的一部分来支持等离子体106的一或多个光学元件110a到110f。在另一实施例中，一或多个光学元件110a到110f经布置以收集透射通过等离子体106的泵浦光束的未吸收部分且将泵浦光束的收集的未吸收部分导引回到等离子体106及/或靠近等离子体106的气体107中。如前文中所提及，多通光学组合件102对由等离子体106吸收的泵浦照明较少的低压设置尤其有用。多通组合件102的一或多个光学元件110a到110f提供泵浦照明的“再循环”，借此泵浦光束的未吸收部分将未吸收泵浦光束再导引回到等离子体106及/或接近等离子体106的气体107中。

在一个实施例中，如图1a中所展示，多通光学组合件102包含两个或多于两个光学元件110a到110f。两个或多于两个光学元件110a到110f可包含所属领域中已知的任何光学元件，其能够收集透射通过等离子体106的等离子体照明且将泵浦照明再导引回到等离子体106及/或靠近等离子体106的气体107中。例如，两个或多于两个光学元件110a到110f可包含但不限于一或多个反射光学元件(例如，反射镜)及/或一或多个透射光学元件(例如，透镜)。例如，如图1a中所描绘，两个或多于两个光学元件110a到110f可包含但不限于一组反射镜110a到110f。例如，所述组反射镜110a到110f可包含但不限于一或多个转镜。所述组反射镜110a到110f可包含所属领域中已知的任何类型的反射镜。例如，所述组反射镜110a到110f可包含以下项中的一或多个：一或多个椭圆镜、一或多个抛物面镜、一或多个球面镜或一或多个平面镜。

如图1a中所展示，泵浦光束101执行等离子体106的第一次通过108a。首次通过108a的泵浦光束101的第一部分是由等离子体106及/或接近等离子体106的气体107吸收。首次通过108a的光束101的第二部分透射通过部分透明等离子体106且由反射镜110a收集。接着，反射镜110a将收集的照明导引到第二反射镜110b，第二反射镜110b又执行泵浦光束101第二次通过108b等离子体106。第二次通过108b的光束101的第一部分也由等离子体106及/或接近等离子体106的气体107吸收，而第二次通过108b的光束101的第二部分透射通过等离子体106。经由反射镜110c到110f多次重复此过程以执行泵浦光束101通过108c及108d等离子体106。应注意，本公开的范围不限于图1a中所描绘的反射镜的数目或布置(其仅出于说明目的而提供)。在本文中应认识到，多通组合件102可包含以任何方式定位及定向以实现泵浦照明多次通过等离子体106的任何数目个光学元件(例如，反射的及/或透射的)。

在另一实施例中，泵浦源104包含一或多个激光器。泵浦源104可包含所属领域中已知的任何激光器系统。例如，泵浦源104可包含所属领域中已知的能够发射电磁波谱的红外线、可见光及/或紫外线部分中的辐射的任何激光器系统。

在一个实施例中，泵浦源104可包含经配置以发射连续波(cw)激光辐射的激光器系统。例如，泵浦源104可包含一或多个cw红外线激光源。例如，在气体107是或包含氩气的设置中，泵浦源104可包含经配置以发射1069nm的辐射的cw激光器(例如，光纤激光器或盘形yb激光器)。应注意，此波长适合氩气的1068nm吸收谱线且因而对泵浦氩气尤其有用。在本文中应注意，cw激光器的上文描述不具限制性且可在本发明的背景下实施所属领域中已知的任何激光器。

在另一实施例中，泵浦源104可包含经配置以将激光以大体上恒定功率提供到等离子体106的一或多个激光器。在另一实施例中，泵浦源104可包含经配置以将调制激光提供到等离子体106的一或多个调制激光器。在另一实施例中，泵浦源104可包含经配置以将脉冲激光提供到等离子体的一或多个脉冲激光器。

在另一实施例中，泵浦源104可包含一或多个二极管激光器。例如，泵浦源104可包含发射波长与气体107的物种的任何一或多个吸收谱线对应的辐射的一或多个二极管激光器。可选择实施泵浦源104的二极管激光器，使得二极管激光器的波长调谐到任何等离子体的任何吸收谱线(例如，离子跃迁线)或所属领域中已知的等离子体产生气体的任何吸收谱线(例如，高度激发中性粒子跃迁线)。因而，给定二极管激光器(或二极管激光器组)的选择将取决于系统100中使用的气体107的类型。

在另一实施例中，泵浦源104可包含离子激光器。例如，泵浦源104可包含所属领域中已知的任何稀有气体离子激光器。例如，在氩气基等离子体的情况下，用来泵浦氩离子的泵浦源104可包含ar+激光器。在另一实施例中，泵浦源104可包含一或多个频率转换激光器系统。例如，泵浦源104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，泵浦源104可包含盘形激光器。在另一实施例中，泵浦源104可包含光纤激光器。在另一实施例中，泵浦源104可包含宽带激光器。

在另一实施例中，泵浦源104可包含一或多个非激光源。泵浦源104可包含所属领域中已知的任何非激光源。例如，泵浦源104可包含所属领域中已知的能够离散地或连续地发射电磁波谱的红外线、可见光或紫外线部分中的辐射的任何非激光系统。

在另一实施例中，泵浦源104可包含两个或多于两个光源。在一个实施例中，泵浦源104可包含两个或多于两个激光器。例如，泵浦源104(或“若干泵浦源”)可包含多个二极管激光器。在另一实施例中，两个或多于两个激光器中的每一个可发射调谐到系统100内的气体或等离子体的不同吸收谱线的激光辐射。

图1b说明根据本公开的一或多个实施例的由单个反射表面组成的多通组合件102。在一个实施例中，多通组合件102包含具有第一部分及至少第二部分的反射表面，所述反射表面经布置以收集泵浦光束101的未吸收部分且将泵浦光束的收集的未吸收部分再导引回到等离子体106及/或接近等离子体106的气体107中。在此实施例中，反射表面可由具有复杂形状的单个反射镜组成，借此反射镜的第一部分及反射镜的至少第二部分用作独立反射镜以执行泵浦照明多次通过等离子体106。单个反射表面可经构造以按与包含独立反射镜的本公开的任何实施例类似的方式起作用。就此来说，单个反射表面可包含复制本公开的各种实施例的独立反射镜的多个部分。例如，如图1b中所展示，反射表面可包含但不限于多个部分113a到113f，其用来收集透射通过等离子体106的未吸收泵浦照明且将收集的泵浦照明再导引回到等离子体106及/或接近等离子体106的气体107中。图1b的单个反射表面的形状及配置不应被解释为限制本公开且仅出于说明目的而提供。在本文中应注意，图1b的单个反射表面的反射部分的配置可适用于多个反射部分(例如，113a到113f)的任何形状、数目及/或位置。在另一实施例中，单个反射表面可由配合在一起的多个组件(例如，第一半部及第二半部)形成。在另一实施例中，单个反射表面可经配置以用作用于容纳气体107的气体容纳元件或容器。

图1c说明根据本公开的一或多个实施例的配备有一组收集光学装置103的系统100。在一个实施例中，所述组收集光学装置103包含经配置以将由等离子体106发射的宽带辐射115导引到一或多个下游光学元件105(例如但不限于均光器、透镜、反射镜、滤光器及/或孔径)的一或多个收集光学元件111a到111f。在此意义上，收集光学元件111a到111f用来组合等离子体106的多个图像，此导致具有增加亮度的宽带输出。

在一个实施例中，如图1c中所描绘，收集光学元件111a到111f可与多通光学元件110a到110f布置在同一个平面中。在此实施例中，收集光学元件111a到111f散布在多通光学元件110a到110f之间以免干扰与多通光学元件110a到110f相关联的标记线。随着等离子体106发射宽带光115，光115的一部分由第一收集元件111a收集且经由第二收集元件111b导引回到等离子体106及/或接近等离子体106的气体107。可经由额外收集光学元件111c到111f重复此过程任何数目次以实行额外通过等离子体106及/或接近等离子体106的气体107。

应注意，图中仅已展示收集宽带辐射115的单个反射路径(从收集光学元件111a开始)。在本文中应认识到，宽带辐射可由收集光学元件111b到111f中的任一个首先收集(在任何再导引之前)。应进一步注意，从元件111b到111f中的任一个开始反射路径的宽带光将经历比从收集元件111a开始的宽带光少的等离子体106的通过。

图1c的收集光学元件111a到111f的数目及配置不应被解释为限制本公开的范围。相反地，图1c中所描绘的布置仅出于说明目的而提供。应注意，收集光学装置103可由适于收集由等离子体106发射的宽带光115且组合等离子体的多个图像以增加宽带输出的亮度的任何光学布置组成。

在一个实施例中，虽然未展示，但收集光学装置103可布置在由多通光学元件102界定的平面外。在此实施例中，收集光学元件111a到111f可布置在与由多通光学元件110a到110f界定的光学平面不同的光学平面中。例如，收集光学元件111a到111f的平面可布置成相对于由多通光学元件110a到110f界定的平面成90°。

在另一实施例中，虽然未展示，但收集光学装置103可包含单个收集器元件。例如，单个收集元件可由单个反射表面组成(与图1b的实施例类似)，且经配置以收集由等离子体106发射的宽带光115。又，收集器元件的反射表面可用来组合等离子体106的多个图像以提供具有增加亮度的宽带输出。在一个实施例中，多通组合件102可定位在单个收集器元件的内容积内。

在另一实施例中，多通组合件102及收集组合件103可整合在单个单元内。就此来说，单个反射表面可执行泵浦光束101多次通过等离子体106及/或接近等离子体106的气体，同时还用来组合等离子体106的多个图像以增加宽带输出的整体亮度。就此来说，单个反射单元充当多通组合件102及收集组合件103两者。一个此类布置包含本文中进一步讨论的椭球反射器组合件(参见图2a到2h)。

图1d说明根据本公开的一或多个实施例的在单个泵浦通过模式中配置的系统100。例如，如图1d中所展示，泵浦照明104可通过等离子体106一次。在另一实施例中，收集光学组合件103可收集由泵浦照明发射的宽带光115且将其再导引回到等离子体106。

收集器组合件103(或整合式多通/收集器组合件)可收集由等离子体106发射的可见光、nuv、uv、duv、vuv及/或euv辐射中的一或多个且将宽带照明115导引到一或多个下游光学元件。就此来说，收集器组合件103可将可见光、nuv、uv、duv、vuv及/或euv辐射传递到所属领域中已知的任何光学特性化系统的下游光学元件，例如但不限于检验工具或计量工具。就此来说，宽带输出115可耦合到检验工具及/或计量工具的照明光学装置。

再次参考图1c，在一个实施例中，多通组合件102的光学元件110a到110f中的一或多个及/或收集组合件103的收集元件111a到111f中的一或多个选择性地透射一或多个选定波长的光。例如，光学元件110a到110f中的一或多个及/或收集元件111a到111f中的一或多个可透射由等离子体106发射的宽带辐射115的一或多个光谱区。例如，光学元件110a到110f中的一或多个可透射作为收集组合件103的收集目标的宽带辐射115的一或多个光谱区。在一个实施例中，多通组合件102的光学元件110a到110f中的一或多个及/或收集组合件103的收集元件111a到111f中的一或多个选择性地吸收一或多个选定波长的光。例如，光学元件110a到110f中的一或多个及/或收集元件111a到111f中的一或多个可吸收由等离子体106发射的宽带辐射115的一或多个光谱区。在另一实施例中，多通组合件102的光学元件110a到110f中的一或多个及/或收集组合件103的一或多个收集元件111a到111f选择性地反射一或多个选定波长的光。例如，光学元件110a到110f中的一或多个及/或一或多个收集光学装置111a到111f可将由等离子体106发射的宽带辐射115的一或多个光谱区反射回到等离子体106。此外，多通组合件102的光学元件110a到110f中的一或多个及/或收集组合件103的一或多个收集元件111a到111f可将一或多个选定波长的宽带光115选择性地反射回到等离子体106，同时选择性地透射一或多个额外选定波长的宽带光115(使得额外选定波长的光不被反射回到等离子体)。例如，多通组合件102的光学元件110a到110f中的一或多个可吸收作为收集组合件103的收集目标的宽带光115的一或多个光谱区。

在本文中应注意，从其引发及维持等离子体106的气体107的容积可容纳在等离子体产生领域中已知的任何气体容纳结构或容器中。

图1e说明根据本公开的一个实施例的配备有用于容纳气体107的等离子体球管及/或胞元140的系统100。在一个实施例中，气体容纳结构是等离子体球管。至少在2007年4月2日申请的第11/695,348号美国专利申请案、2006年3月31日申请的第11/395,523号美国专利申请案及2012年10月9日申请的第13/647,680号美国专利申请案中描述了等离子体球管的用法，所述申请案的全文各自以引用方式并入前文中。在另一实施例中，气体容纳结构是等离子体胞元。在等离子体胞元的情况下，等离子体胞元可包含但不限于布置成与用于容纳气体107的一或多个凸缘组合的透射元件。至少在2014年3月31日申请的第14/231,196号美国专利申请案及2014年5月27日申请的第14/288,092号美国专利申请案中描述了带凸缘等离子体胞元的用法，所述申请案的全文各自以引用方式并入前文中。

图1f说明根据本公开的一个实施例的配备有用于容纳气体107的腔室150的系统100。如图1f中所展示，多通光学组合件102及/或收集组合件103可安置在腔室150内。在另一实施例中，腔室150包含用于从泵浦源104接收泵浦照明101的一或多个入口窗口142。在另一实施例中，腔室150包含用于将宽带光115透射到一或多个下游光学元件105的一或多个出口窗口144。2010年5月26日申请的第12/787,827号美国专利申请案、2015年3月17日申请的第14/660,846号美国专利申请案、2015年3月26日申请的第14/670,210号美国专利申请案及2014年3月25日申请的第14/224,945号美国专利申请案中描述了作为气体容纳结构的气体腔室的用法，所述申请案的全文各自以引用方式并入本文中。

系统100的气体容纳结构的透射部分(例如，透射元件、球管或窗口)可由所属领域中已知的至少部分透射由等离子体106产生的宽带光115及/或泵浦照明101的任何材料形成。在一个实施例中，气体容纳结构的一或多个透射部分(例如，透射元件、球管或窗口)可由所属领域中已知的至少部分透射产生在气体容纳结构内的euv辐射、vuv辐射、duv辐射、uv辐射、nuv辐射及/或可见光的任何材料形成。此外，气体容纳结构的一或多个透射部分可由所属领域中已知的至少部分透射来自泵浦源104的ir辐射、可见光及/或uv光的任何材料形成。在另一实施例中，气体容纳结构的一或多个透射部分可由所属领域中已知的透射来自泵浦源104(例如，ir源)的辐射及由等离子体106发射的辐射(例如，euv、vuv、duv、uv、nuv辐射及/或可见光)两者的任何材料形成。

在一些实施例中，气体容纳结构的透射部分可由低oh含量熔融硅石玻璃材料形成。在其它实施例中，气体容纳结构的透射部分可由高oh含量熔融硅石玻璃材料形成。例如，气体容纳结构140、150的透射元件、球管或窗口可包含但不限于suprasil1、suprasil2、suprasil300、suprasil310、heraluxplus、heralux-vuv及类似者。在其它实施例中，气体容纳结构140、150的透射元件、球管或窗口可包含但不限于氟化钙、氟化镁、氟化锂、结晶石英及蓝宝石。a.schreiber等人在“用于vuv放电灯的石英玻璃的抗辐射性(radiationresistanceofquartzglassforvuvdischargelamps)”j.phys.d:appl.phys.38(2005),3242-3250(其全文以引用方式并入本文中)中详细讨论适于在实施本公开的气体容纳结构中实施的各种玻璃。

在一个实施例中，气体容纳结构140及/或150可容纳所属领域中已知的适于在吸收泵浦照明后就产生等离子体的任何选定气体(例如，氩气、氙气、汞或类似者)。在一个实施例中，将来自泵浦源104的泵浦照明101聚焦到气体107的容积中引起能量由气体容纳结构内的气体或等离子体吸收(例如，通过一或多个选定吸收谱线)，由此“泵浦”气体物种以产生及/或支持等离子体106。在另一实施例中，尽管未展示，但气体容纳结构可包含用于引发气体容纳结构的内容积内的等离子体106的一组电极，借此来自泵浦源104的照明维持由电极点燃之后的等离子体106。

在本文中预期到，系统100可用来引发及/或支持各种气体环境中的等离子体106。在一个实施例中，用来引发及/或维持等离子体106的气体可包含惰性气体(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，用来引发及/或维持等离子体106的气体可包含气体的混合物(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)。例如，适于在本公开的系统100中实施的气体可包含但不限于xe、ar、ne、kr、he、n2、h2o、o2、h2、d2、f2、ch4、一或多个金属卤化物、卤素、hg、cd、zn、sn、ga、fe、li、na、ar:xe、arhg、krhg、xehg及其任何混合物。本公开应被解释为适用范围扩及任何光泵浦等离子体产生系统且应进一步被解释为适用范围扩及适于支持气体容纳结构内的等离子体的任何类型的气体。

图1g说明根据本公开的一或多个实施例的配备有一或多个离轴反射镜的多通光学组合件102。在一个实施例中，反射镜中的一或多个是离轴抛物面镜。在一个实施例中，反射镜中的一或多个是离轴椭圆镜。在一个实施例中，反射镜中的一或多个是平面镜。在图1g所描绘的实例中，多通光学组合件102包含离轴抛物面镜110a、110b，离轴椭圆镜110c及平面镜110d。应注意，在离轴抛物面镜110a与110b之间通过的照明可大体上准直。相比之下，从离轴椭圆镜110c反射的照明聚焦到等离子体106上(经由来自平面镜110d的反射)。应注意，图1g的反射镜110a到110d的数目、类型及定位不限制本公开的范围且仅出于说明目的而提供。

图1h说明根据本公开的一或多个实施例的布置成光学穿透配置的多通光学组合件102。在一个实施例中，一或多个较高次通过108c可通行在与较低次通过108b相关联的光学元件之间。例如，多通光学组合件102可包含与泵浦光束101第一次通过108b等离子体106及/或接近等离子体106的气体107相关联的第一组光学元件110a、110b。另外，多通光学组合件102可包含与泵浦光束101额外通过108c等离子体106及/或接近等离子体106的气体107相关联的额外组光学元件110c、110d。在另一实施例中，第一组光学元件110a、110b及额外组光学元件110c、110d经布置使得额外通过108c的泵浦光束101的照明横穿第一组光学元件的反射镜110a与110b之间的区域117。图1h中所描绘的配置不应被解释为限制本公开范围，但仅出于说明目的而提供。在本文中应认识到，图1h的实施例可适用于来自高次反射的照明穿透低次光学元件的任何设置，如图1h中所展示。

应注意，图1h中所描绘的实施例对数值孔径(na)空间受限(其常见于lsp应用期间)的设置尤其有用。例如，对可用na空间的此约束可起因于出于等离子体性能的目的而期望使泵浦照明na与收集照明na分离(或其它技术原因)。此外，一般可期望出于等离子体泵浦的目的而使用尽可能大的na空间来最小化等离子体的大小。通常还可期望具有na空间的特定泵浦强度分布，例如但不限于均匀强度分布。上文所描述的光学穿透实施例的实施方案是尤其有用的，借此来自较高次通过的照明被导引在早先较低次通过的光学元件(例如，转向镜)之间。此类配置有助于最大化可用于lsp泵浦的na空间。

图1i说明根据本公开的一或多个实施例的多通光学组合件102，其经布置使得照明的na在一或多次连续通过等离子体106后就减小。例如，多通组合件102的一或多个光学元件110a及110b可经布置使得泵浦光束101在第二次通过108b等离子体106及/或接近等离子体106的气体107期间的na低于泵浦光束101在第一次通过108a等离子体106及/或接近等离子体106的气体107期间的na。应注意，归因于沿每一连续路径吸收泵浦光束101，连续较高次通过的聚焦na可经减小以维持与较低次通过的na空间的强度分布大致相同的na空间的强度分布。此类布置允许泵浦照明更均匀地分布在指定用于等离子体泵浦的na空间中。在另一实施例中，多通光学组合件102的光学元件可经布置以建立泵浦光束101连续通过的na的变动以产生na空间的选定泵浦强度分布。

图1j及1k说明根据本公开的一或多个实施例的使用多通光学组合件102控制等离子体106的形状。多通光学组合件102的一或多个光学元件可经布置以通过控制与泵浦光束101每次通过等离子体106及/或接近等离子体106的气体107相关联的每一焦点的位置而控制等离子体106的形状。在一个实施例中，如前文中所展示，一或多个光学元件110a、110b经布置使得泵浦光束101的每次通过的焦点大体上重叠以形成光点。在另一实施例中，如图1j中所展示，一或多个光学元件110a、110b经布置以使泵浦光束的第一次通过108a的焦点相对于泵浦光束的至少一额外通过108b的焦点移位以形成伸长的等离子体区域121。在另一实施例中，如图1k中所展示，一或多个光学元件110a、110b经布置以将来自每一连续路径108a、108b的照明聚焦为线，由此形成伸长的等离子体区域121。在一个实施例中，多通组合件102的光学元件中的一或多个可与泵浦源104布置在同一个平面中。在另一实施例中，多通组合件102的光学元件中的一或多个可布置在由泵浦源104界定的平面外，由此形成na空间中的泵浦光束101的三维分布。

应注意，上文所描述的布置及等离子体形状不限制本公开的范围且仅出于说明目的而提供。可按任何适合方式控制多次通过的焦点的定位以形成具有任何适合形状的等离子体区域。

图1l说明根据本公开的一或多个实施例的配备有一或多个回射器组合件的多通光学组合件102。在一个实施例中，多通光学组合件102的光学元件中的一或多个包含一或多个回射器组合件。例如，多通光学组合件102可包含但不限于回射器116。回射器116可包含但不限于球面镜。在此实施例中，在泵浦照明101第一次通过等离子体106之后，反射镜110a、110b收集未吸收的泵浦照明101且导引其反向通过等离子体106以执行第二次通过。又，回射器116从第二次通过接收未吸收的泵浦照明且使泵浦照明反射而反向通过等离子体106以执行泵浦照明101第三次通过等离子体106。应注意，利用回射器有效地使通过给定光学系统的次数加倍。

图1m到1n说明根据本公开的一或多个实施例的包含布置成谐振器配置的一或多个回射器组合件的多通光学组合件102。在一个实施例中，如图1m中所展示，多通光学组合件102可包含但不限于布置成谐振器配置的两个或多于两个回射器116a、116b。就此来说，第一回射器116a及第二回射器116b形成谐振器。在此实施例中，在泵浦照明101第一次通过等离子体106之后，反射镜110a、110b收集未吸收的泵浦照明101且导引其反向通过等离子体106以执行第二次通过。又，第一回射器116a(例如，球面镜)从第二次通过接收未吸收的泵浦照明且使泵浦照明反射而反向通过等离子体106以执行泵浦照明101第三次通过等离子体106。又，反射镜110b、110a使第三次通过光反向通过等离子体106以执行第四次通过等离子体106。接着，第二回射器116b从第四次通过接收光且重复光学路径序列。

在一个实施例中，如图1n中所展示，多通光学组合件102可包含但不限于布置成简单谐振器配置的两个或多于两个回射器116a、116b。就此来说，第一回射器116a及第二回射器116b形成简单谐振器。在此实施例中，在泵浦照明101第一次通过等离子体106之后，第一回射器116a(例如，球面镜)从第一次通过接收未吸收的泵浦照明且使泵浦照明反射而反向通过等离子体106以执行泵浦照明101第二次通过等离子体106。又，第二回射器116b从第二次通过接收光且重复光学路径序列。应注意，上文所提供的回射器的数目及布置不限制本公开的范围且仅出于说明目的而提供。

图1o说明根据本公开的一或多个实施例的配备有一或多个偏光器元件的多通光学组合件102。在一个实施例中，多通光学组合件102包含用于在多通组合件102中执行偏光旋转的偏光器125及四分之一波片126。在一个实施例中，泵浦照明101经水平偏光且通过偏光器125到透镜124，透镜124将照明101聚焦到等离子体106中。又，反射镜110a及110b收集未吸收的照明且再导引其反向通过等离子体106以执行第二次通过。接着，来自第二次通过的未吸收照明通过四分之一波片126到回射器116a且经反射而反向通过四分之一波片126以引起偏光翻转为垂直偏光。接着，垂直偏光的泵浦照明折回到光学组合件，以执行第三次通过及第四次通过以返回到偏光器125，偏光器125将垂直偏光照明反射到回射器116b(例如，平面镜)。接着，回射器116b将照明反射回到偏光器125且照明经透射而反向通过光学组合件102。应注意，上文所提供的回射器及偏光/波片元件的数目及布置不限制本公开的范围且仅出于说明目的而提供。在另一实施例中，可在多通光学组合件102中使用来自布置在由来自泵浦源104的泵浦照明界定的平面外的反射镜的多次反射实行偏光旋转。

图1p到1q说明根据本公开的一或多个实施例的配备有用于测量多通光学组合件的像差的一或多个波前传感器的多通光学组合件102。应注意，多通组合件102的像差可在多次通过等离子体106之后积累在透射泵浦激光波前中。像差可起因于等离子体及周围气体的折射率的变动。这些像差阻止激光在后续通过时的高效聚焦。在一个实施例中，多通光学组合件102可经配置以校正或至少减少这些像差。在一个实施例中，多通组合件102包含一或多个波前传感器128及以通信方式耦合到波前传感器128的一或多个自适应光学元件118。在另一实施例中，一或多个波前传感器128可沿多通组合件102的泵浦路径中的一或多个收集照明且测量像差。又，波前传感器128可将此测量传输到一或多个自适应光学元件118，自适应光学元件118可接着调整由自适应光学元件118反射的光束的波前以补偿波前传感器128处测量的像差。自适应光学元件可包含所属领域中已知的任何自适应光学元件，例如但不限于数字微镜阵列装置。

在另一实施例中，如图1q中所展示，自适应光学元件可包含自适应回射器130(例如，自适应球面镜)。就此来说，自适应回射器130可用来将泵浦照明反射回到等离子体106中，同时还用来校正由一或多个波前传感器128测量的像差。

在另一实施例中，尽管未展示，但系统100可包含以通信方式耦合到一或多个波前传感器128及一或多个自适应光学元件118及/或130的一或多个控制器。就此来说，一或多个控制器可从一或多个波前传感器128接收波前数据且分析像差数据。又，控制器可将一或多个控制信号发送到一或多个自适应光学装置以指导一或多个自适应光学装置补偿所测量像差。控制器可包含一或多个处理器及用于存储程序指令的一或多个存储器。程序指令可经预编程以引起一或多个处理器执行有关步骤。

图2a到2h说明根据本公开的一或多个实施例的配备有反射器组合件202的多通系统100。此实施例的反射器组合件202可提供更接近黑体极限的辐射。多次通过等离子体的收集允许优化气压，此犹如等离子体变大很多。因此，可降低每次通过等离子体时的所要宽带输出波长的吸收率/发射率。在类似几何形状用于泵浦照明的情况下，还可减少吸收泵浦照明以允许较低气压。以较低气压操作系统100有助于减少“气体摇摆”(其起因于导致折射率变动的强度及温度梯度)。

另外，由反射器组合件202的等离子体106以不会将光带到输出口的角度发射的光总是聚焦回到等离子体(或等离子体接近处)。因此，将被正常损耗的光部分用来泵浦等离子体。此类配置导致系统100的效率相对于单通系统的改进且允许较低功率泵浦源104实现给定宽带辐射。

图2a到2b说明根据本公开的一或多个实施例的系统100的反射器组合件202的横截面图。应注意，图2a表示与图2b的横截面垂直的横截面。

在一个实施例中，系统100包含泵浦源104及反射器组合件202。泵浦源104可包含一或多个照明源。例如，泵浦源104可包含单个照明源或多个离散照明源(参见图2g到2h)。应注意，泵浦源104可由前文中所讨论的泵浦源104中的任一个组成。在一个实施例中，反射器组合件202用作用于容纳气体107的压力容器。应注意，反射器组合件202可容纳贯穿本公开中所描述的任何气体，包含但不限于ar、xe、ne、n2、h2或其混合物。在另一实施例中，反射器组合件202可将气体107的压力维持在1atm到100atm的压力之间。

在另一实施例中，泵浦照明的波长可经调整以匹配气体107的吸收谱线，使得气体有效地吸收泵浦照明101。此方法对低密度设置尤其有用。

在另一实施例中，反射器组合件202包含用于从照明源104接收泵浦光束101(参见图2a)的一或多个入口孔径204。在另一实施例中，反射器组合件202包含用于将宽带辐射115的至少一部分(参见图2b)从反射器组合件的内容积传到一或多个下游光学元件105的一或多个出口孔径206。

在一个实施例中，反射器组合件202是具有内反射表面203的椭球形壳体。在一个实施例中，如图2a中所展示，泵浦照明101进入反射器组合件202且通过内反射表面203聚焦到反射器组合件202的第一焦点201a。响应于来自泵浦照明101的激发能，在第一焦点201a处支持(引发及/或维持)等离子体。又，如图2b中所展示，从等离子体106发射宽带光115。在另一实施例中，反射器组合件202的内反射表面经配置以收集由等离子体发射的宽带辐射的至少一部分且将收集的宽带辐射导引回到等离子体106。重复此过程，直到宽带光115的给定部分由等离子体106吸收或从出口孔径206射出为止。就此来说，反射器组合件202的内反射表面203用来组合等离子体106的两个或多于两个图像，使得宽带辐射115的输出部分的亮度大于等离子体106的单个图像的亮度。应注意，再导引的宽带光115的路径可在到达第一焦点201a之前第一次通过第二焦点201b。

在一个实施例中，椭球形反射器组合件202包含单个椭球壳体。在另一实施例中，椭球形反射器组合件202包含部分椭球壳体。应注意，通过出口孔径206耦合的光来自椭球上的有限覆盖区。因而，未必总需整个椭球壳体。在此情况下，可实施部分椭球壳体，其由多个元件形成以覆盖光将照射的椭球部分。例如，部分椭球壳体可包含全椭球表面的任何两个或多于两个区段。

在一个实施例中，输出角及焦点201a、201b分离可经选择使得椭球的中间部分不接收宽带光。在此情况下，反射器组合件202可包含两个椭圆收集器，其表示全椭球的顶部分及底部分。此类配置还允许使用第二较大椭球来环绕椭圆收集器以将来自所有方向的激光引领到等离子体106，从而提供较小较热等离子体106。利用椭圆收集器而非全椭球将放宽对内反射表面的涂覆过程的要求。

入口孔径204及/或出口孔径206可装配有一或多个窗口。入口孔径204及/或出口孔径206的窗口可由所属领域中已知的任何材料形成。例如，入口孔径204的窗口及/或出口孔径206的窗口可包含以下材料中的一或多种：蓝宝石、熔融硅石、结晶石英、氟化镁、氟化钙、氟化锂。在另一实施例中，入口孔径204的窗口可经弯曲以使泵浦照明101塑形及/或聚焦。

泵浦源104可包含一或多个照明源。例如，泵浦源104可包含单个照明源或多个离散照明源(参见图2g到2h)。应注意，泵浦源104可由前文中所讨论的任何一或多个泵浦源104组成。在另一实施例中，泵浦源104可包含直接耦合泵浦源(例如，直接耦合激光二极管)。在另一实施例中，泵浦源104可包含光纤耦合泵浦源。

在图2a未展示的一个实施例中，泵浦照明101可执行单次通过定位在椭球反射器组合件202的第一焦点201a处的等离子体106。在此实施例中，反射器组合件202可包含用于将透射通过等离子体106的未吸收泵浦照明传到反射器组合件202外的区域的额外出口孔径。

在另一实施例中，如图2a中所展示，反射器组合件202经配置以使泵浦照明101再循环。就此来说，反射器组合件202的内反射表面203经配置以收集透射通过定位在第一焦点201a处的等离子体106的泵浦光束101的未吸收部分且将泵浦光束的收集的未吸收部分导引回到等离子体106或定位在等离子体106附近的气体107中。应注意，再导引的泵浦照明101的路径可在到达第一焦点201a之前第一次通过第二焦点201b。

在另一实施例中，尽管未展示，但系统100可包含一或多个等离子体点燃单元。例如，系统100可包含安置在反射器组合件202内以引发等离子体106的一或多个电极组合件。作为另一实例，系统100可包含用于引发等离子体106的一或多个rf等离子体产生器。作为另一实例，系统100可使用来自泵浦源104的激光或来自专用于等离子体点燃的额外激光源的激光引发等离子体106。

在另一实施例中，气体107可在注入到椭球反射器组合件202中之前被预电离。例如，可经由电气电离、激光电离或rf电离中的一或多个将气体107预电离。例如，系统100可包含一组额外电极、额外激光点燃单元或rf点燃单元中的一或多个，其经配置以在气体107进入反射器组合件202的内容积之前将气体107预电离。

在一个实施例中，如图2a及2b中所展示，椭球反射器组合件的内表面经配置以在椭球反射器组合件202的焦点201a中的一个处形成单个等离子体106。

在另一实施例中，可垂直布置椭球反射器组合件的半长轴。在另一实施例中，可水平布置椭球反射器组合件的半长轴。在另一实施例中，椭球反射器组合件的半长轴可按相对于垂直或水平方向的选定角度布置。此外，形成单个等离子体106的焦点的选择可基于一或多个因子。例如，在垂直布置椭球反射器组合件的半长轴的情况下，单个等离子体106可基于气流几何形状(参见图2d到2e)而形成在顶焦点201a或底焦点201b处。应注意，可由引发等离子体(例如，经由电极、rf点燃单元或激光点燃单元引发)的位置控制等离子体106的位置(在焦点201a或焦点201b处)。

在另一实施例中，如图2c中所展示，两个等离子体区域106a、106b可由椭球反射器组合件202形成。例如，第一等离子体106a形成在椭球反射器组合件202的第一焦点201a处且第二等离子体形成在椭球反射器组合件202的第二焦点201b处。此类双等离子体配置减少通过等离子体的行程之间的反射次数。图2c的双等离子体配置对反射表面203小于理想反射器的光谱体系(例如100nm到200nm)尤其有利。在这些设置中，如果减少通过等离子体106a、106b的行程之间的反射次数，那么由系统100收集的宽带光115的量将变高。

在另一实施例中，在两个等离子体106a、106b的情况下，可按序引发两个等离子体106a、106b。例如，在垂直配置中，可通过上文所描述的任何构件(例如，电气、rf或激光)引发下等离子体106b。又，来自第一等离子体106a的卷流可用来点燃上等离子体106b。

图2d及2e说明根据本公开的一或多个实施例的配备有气体循环组合件209的反射器组合件202。应注意，反射器组合件202中的受限输出口/路径导致注入泵浦照明光束101中的大多数能量由气体107及/或内反射表面203吸收。因此，可实施一或多种冷却方法以使反射器组合件202的温度维持为或低于质量等离子体操作必需的温度。在一个实施例中，气体循环组合件209包含用于使气体循环通过反射器组合件202的气体输入口210及气体输出口212。

如图2d到2f中所展示，气体输入口210将气流提供到等离子体106a及/或106b。接着，气体输出口212将气体107从反射器组合件202排出。尽管图2d及2e的实施例描绘沿相同方向布置的气体输入口210及气体输出口212，但此并不限制本公开。在另一实施例中，气体输入口210及气体输出口212可经布置使得到反射器组合件202中的气流以相对于反射器组合件202外的气流的选定角度定向。在另一实施例中，气流可经加压且耦合到驻存在反射器组合件202外的散热器。在另一实施例中，反射器组合件202包含经布置以经由对流冷却反射器组合件202的一或多个对流装置及/或散热器。在2014年5月27日申请的第14/288,092号美国专利申请案中大体上描述了对流式冷却，所述申请案的全文以引用方式并入前文中。

在一个实施例中，如图2f中所展示，气体输入口210/气体输出口212还可用作等离子体点燃电极。例如，系统100可包含一或多个电馈通224。一或多个电馈通224可用来使金属气体输入管210/金属气体输出管212绝缘。此外，气体输入管210/气体输出管212可电耦合到用于将电能传递到气体107以点燃等离子体106的高电压源225。另外，系统100可包含用于使气体循环系统209的其余部分与电化气体输入管210/电化气体输出管212绝缘的一或多个电绝缘区段220。

在另一实施例中，反射器组合件202是多组件反射器组合件。就此来说，组合件202的椭圆壳体可由两个或多于两个组件形成。例如，如图2f中所展示，反射器组合件202可包含顶部分230及底部分232，其在配合一起时形成反射器组合件202的椭圆壳体。

在另一实施例中，可冷却个别组件230及/或232。例如，可液体冷却反射器组合件202的顶部分230及/或底部分232。例如，反射器组合件202的顶部分230及/或底部分232可包含用于使液体冷却剂(例如，水)通过组件230、232的主体的液体流动系统(例如，一或多个管)。此外，液体流动系统可耦合到外部散热器，借此经由流动系统中的液体流动将热量从反射器组合件202的顶部分230及/或底部分232转移到散热器。

图2g到2h说明根据本公开的一或多个实施例的配备有多个照明源104a到104d的反射器组合件202。图2g及图2h分别说明反射器组合件202的俯视图及侧视图。在本文中应注意，使用多个离散源104a到104d可有助于实现反射器组合件202内的高na等离子体泵浦。

在一个实施例中，反射器组合件202包含用于从分布在反射器组合件202周围的离散泵浦源104a到104d接收光的单个入射口204。

在另一实施例中，反射器组合件202包含分布在反射器组合件202周围的多个入射口204。在一个实施例中，多个入射口204可按不同角度布置在椭球反射器组合件202的对置侧上，使得与每一源104相关联的覆盖区是交错的。此类配置产生强度随着立体角更均匀地变动的泵浦照明。

在一个实施例中，多个入射口204可经布置使得由每一照明反射对向的立体角小于先前反射。此类配置可有助于在随着泵浦照明101横穿等离子体106而由等离子体106吸收功率时维持照明强度。

参考图2a到2f，在一个实施例中，反射器组合件202包含用于激光入射及宽带输出的单个孔径。在此实施例中，泵浦照明101可通过孔径进入反射器组合件202，此与出射宽带光115相反。可利用冷光镜使泵浦照明101与出射宽带光115分离。

本文中所描述的主题有时说明含于其它组件内或与其它组件连接的不同组件。应理解，此类描绘架构仅是示范性的，且事实上可实施实现相同功能的诸多其它架构。在概念意义上，用来实现相同功能的组件的任何布置有效“相关联”，使得实现所要功能。因此，本文中经组合以实现特定功能的任何两个组件可被视为彼此“相关联”，使得无论架构或中间组件如何，均实现所要功能。同样地，如此相关联的任何两个组件还可被视为彼此“连接”或“耦合”以实现所要功能，且能够如此相关联的任何两个组件还可被视为彼此“可耦合”以实现所要功能。“可耦合”的特定实例包含但不限于使组件可物理交互及/或物理交互，及/或使组件可无线交互及/或无线交互，及/或使组件可逻辑交互及/或逻辑交互。

据信，将通过上文描述而理解本公开及其诸多伴随优点，且将明白，可在不脱离所公开主题或不牺牲所有其材料优点的情况下对组件的形式、构造及布置作出各种改变。所描述形式仅是示范性的，且所附权利要求书意图于涵盖及包含此类改变。此外，应理解，本发明是由随附权利要求书界定。