本申請案根據(jù)35U.S.C.§119(e)主張2014年4月1日提出申請的標題為“激光維持等離子體(LSP)橫向泵激幾何結(jié)構(gòu)(LASER-SUSTAINED PLASMA(LSP)TRANSVERSE PUMP GEOMETRIES)”、發(fā)明人為Ilya Bezel、Anatoly Shchemelinin、Richard Solarz及Sebaek Oh的美國臨時申請案第61/973,266號的權(quán)益，所述美國臨時申請案以全文引用的方式并入本文中。

技術領域

本發(fā)明一般來說涉及基于等離子體的光源，且更特定來說涉及通過橫向激光泵激形成的等離子體。

背景技術：

對用于表征不斷縮小的集成電路裝置特征的經(jīng)改進照明源的需要持續(xù)增長。一種此照明源包含激光維持等離子體(LSP)源。激光維持等離子體光源能夠產(chǎn)生高功率寬帶光。激光維持光源通過將激光輻射聚焦到氣體體積中以便將所述氣體(例如氬或氙)激發(fā)成等離子體狀態(tài)(其能夠發(fā)射光)而操作。此效應通常稱為等離子體“泵激”。在典型LSP源中，將泵激光聚焦到單個點。在其中將泵激光聚焦到單個點的情形中，在環(huán)繞焦點的小空間區(qū)域中激光強度最高。等離子體成形選項受限于聚焦到此點的激光的方向及數(shù)值孔徑(NA)。

如圖1A中所展示，當?shù)入x子體12縱向泵激時(其中激光泵激光14具有低NA)，針對較大泵激功率的等離子體12的形狀變得沿著針對較大泵激功率的激光束14、16伸長。通常，在其中期望較長等離子體的設定中，需要較低NA光或較高泵激激光功率。此外，一旦給定等離子體增長到低泵激場梯度區(qū)域中，便可發(fā)生等離子體不穩(wěn)定性。因此，期望提供一種消除上文所描述的現(xiàn)有技術中的缺陷的系統(tǒng)及方法。

技術實現(xiàn)要素：

揭示用于光維持等離子體的橫向泵激的系統(tǒng)。在一個說明性實施例中，所述系統(tǒng)包含經(jīng)配置以產(chǎn)生泵激照明的泵激源。在另一說明性實施例中，所述系統(tǒng)包含一或多個照明光學元件。在另一說明性實施例中，所述系統(tǒng)包含經(jīng)配置以圍阻氣體體積的氣體圍阻結(jié)構(gòu)。在另一說明性實施例中，所述一或多個照明光學元件經(jīng)配置以通過沿著泵激路徑將泵激照明引導到所述氣體圍阻結(jié)構(gòu)的所述氣體體積內(nèi)的一或多個焦斑而在所述氣體體積內(nèi)維持等離子體。在另一說明性實施例中，所述系統(tǒng)包含經(jīng)配置以沿著收集路徑收集由所述等離子體發(fā)射的寬帶輻射的一或多個收集光學元件。在另一說明性實施例中，所述一或多個照明光學元件經(jīng)配置以界定所述泵激路徑，使得泵激照明沿著橫向于所述收集路徑的所述所發(fā)射寬帶光的傳播方向的方向照射所述等離子體，使得所述泵激照明基本上從所述所發(fā)射寬帶輻射解耦。

揭示用于光維持等離子體的橫向泵激的方法。在一個說明性實施例中，所述方法包含產(chǎn)生泵激照明。在另一說明性實施例中，所述方法包含將氣體體積圍阻于氣體圍阻結(jié)構(gòu)內(nèi)。在另一說明性實施例中，所述方法包含沿著泵激路徑將所述泵激照明的至少一部分聚焦到所述氣體體積內(nèi)的一或多個焦斑以在所述氣體體積內(nèi)維持伸長等離子體。在另一說明性實施例中，所述方法包含沿著由所述伸長等離子體的軸向尺寸界定的收集路徑收集由所述等離子體發(fā)射的寬帶輻射。在另一說明性實施例中，所述泵激照明沿著橫向于由所述伸長等離子體的所述軸向尺寸界定的所述收集路徑的方向照射所述伸長等離子體。

應理解，前述一般說明及以下詳細說明兩者均僅為示范性及解釋性的且未必限制本發(fā)明。并入特性中且構(gòu)成所述特性的一部分的附圖圖解說明本發(fā)明的標的物。說明與圖式一起用于解釋本發(fā)明的原理。

附圖說明

所屬領域的技術人員可通過參考附圖更好地理解本發(fā)明的眾多優(yōu)點，其中：

圖1A是傳統(tǒng)等離子體泵激情景中的泵激照明、等離子體及所發(fā)射寬帶輻射的定向的概念圖。

圖1B是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于激光維持等離子體的橫向泵激的系統(tǒng)的概念圖。

圖1C是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的適合于將泵激照明聚焦到焦點以形成等離子體的一或多個球形光學元件的示意圖。

圖1D到1E是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的適合于橫向等離子體泵激的一或多個圓柱形光學元件的示意圖。

圖1F到1G是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的系統(tǒng)的氣體圍阻結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖1H是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于形成多個等離子體特征的一組照明光學元件的示意圖。

圖1I是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于形成伸長等離子體的軸棱錐的示意圖。

圖1J是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于形成多個伸長等離子體特征的軸棱錐-反射器管組合件的示意圖。

圖1K到1L是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于形成多個伸長等離子體特征的多道次反射器管的示意圖。

圖1M到1N是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的經(jīng)布置以形成沿著選定方向進行定向的伸長等離子體結(jié)構(gòu)的一組光纖的示意圖。

圖1O到1P是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的經(jīng)布置以形成伸長等離子體結(jié)構(gòu)的多波長泵激源的示意圖。

圖1Q到1R是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的經(jīng)布置以形成伸長等離子體結(jié)構(gòu)的非球面光學元件的示意圖。

具體實施方式

現(xiàn)在將詳細參考圖解說明于附圖中的所揭示標的物。

大體參考圖1B到1R，根據(jù)本發(fā)明的一或多個實施例描述一種用于激光維持等離子體(LSP)的橫向泵激的系統(tǒng)及方法。本發(fā)明的實施例針對于泵激照明到光維持等離子體的橫向遞送。本發(fā)明的額外實施例針對于使泵激束散焦以便提供較大體積的等離子體泵激。

應認識到，為實現(xiàn)穩(wěn)定LSP操作，泵激照明必須穿透等離子體的體積且形成接近照明焦點的泵激照明的高強度區(qū)域。隨著激光穿透等離子體且行進到焦點，所述激光由等離子體部分地吸收。本文中應注意，等離子體吸收的程度取決于若干個特性，例如但不限于所使用的氣體、激光波長以及泵激功率及幾何結(jié)構(gòu)。另外應注意，可通過改變等離子體或氣體的一或多個特性(例如但不限于氣體的壓力)而調(diào)諧(即，增加或降低)等離子體的透明度。針對適當LSP操作，等離子體的透明度必須足夠高以使充足照明透射穿過以到達焦點，同時具有足夠吸收性以提供高效激光吸收。

在寬帶光收集的情形中，從等離子體的最熱區(qū)域(其接近激光焦斑)收集光為有益的。隨著所收集光傳播遠離焦點且傳播出等離子體，所述光由等離子體部分地吸收。應注意，光的等離子體吸收的程度取決于所使用的氣體、寬帶光的光譜區(qū)域以及等離子體形狀及溫度。應進一步注意，可通過改變一或多個特性(例如但不限于操作氣體壓力)而調(diào)整寬帶光的等離子體吸收水平。應認識到，針對充足寬帶光收集，等離子體必須為足夠透明的以允許寬帶光從焦點的透射而且為足夠稠密的以在收集波長下提供高效等離子體發(fā)射。

在其中泵激照明NA與收集光NA重疊的情形中，必須同時滿足對泵激處的等離子體吸收率及收集角度兩者的要求。應注意，此可在許多設定(例如其中激光的等離子體吸收比所收集光的等離子體吸收高得多或低得多的設定)中為不可能的。

應進一步注意，在特定泵激配置中，等離子體形狀可為大約球形，沿著任何尺寸不具有顯著差異。此情形可使用較低功率、較高泵激NA激光來實現(xiàn)。在其它泵激配置中，等離子體可具有基本上伸長形狀，具有明顯的長方向。此情形可使用低NA、較高功率的激光來實現(xiàn)。在又其它泵激配置中，等離子體可以基本上平面形狀來成形。

在其中等離子體具有伸長形狀的設定中，等離子體的至少一個尺寸具有小于其它尺寸的大小。伸長形狀可包含但不限于扁長形狀、扁圓形狀、鉛筆狀形狀、盤狀形狀等等。

本發(fā)明的實施例利用伸長等離子體的特征來提供等離子體的橫向泵激。出于本發(fā)明的目的，術語“橫向泵激”是指其中沿著與等離子體的最小尺寸對應的方向?qū)⒈眉ふ彰鬟f送到所述等離子體的情形。另外，可發(fā)生(但并非必需發(fā)生)對由本發(fā)明的等離子體沿著與等離子體的最長尺寸對應的方向發(fā)射的寬帶輻射的收集。

圖1B根據(jù)本發(fā)明的一或多個實施例圖解說明橫向LSP系統(tǒng)100的概念圖。在2007年4月2日提出申請的美國專利申請案第11/695,348號、2006年3月31日提出申請的美國專利申請案第11/395,523號及2012年10月9日提出申請的美國專利申請案第13/647,680號(所述美國專利申請案的全文并入本文中)中大體描述等離子體在惰性氣體種類內(nèi)的產(chǎn)生。還在2014年3月25日提出申請的美國專利申請案第14/224,945號(其以全文引用的方式并入本文中)中大體描述等離子體的產(chǎn)生。此外，在2014年3月31日提出申請的美國專利申請案第14/231,196號及2014年5月27日提出申請的美國專利申請案第14/288,092號(所述美國專利申請案各自以全文引用的方式并入本文中)中描述等離子體單元的使用。在一般意義上，系統(tǒng)100應解釋為擴展到此項技術中已知的任何基于等離子體的光源。

在一個實施例中，LSP系統(tǒng)100包含經(jīng)配置以產(chǎn)生泵激照明103的泵激源102。泵激源102經(jīng)配置以產(chǎn)生選定波長或波長范圍的泵激照明103(例如但不限于紅外、可見或UV輻射)。舉例來說，泵激源102可包含但不限于能夠發(fā)射在大約200nm到1.5μm的范圍內(nèi)的照明的任何源。

在另一實施例中，系統(tǒng)100包含一或多個光學元件104。在一個實施例中，一或多個光學元件104經(jīng)布置將泵激照明103引導到氣體109的體積中以便建立及/或維持等離子體106。在一個實施例中，一或多個光學元件104可通過沿著泵激路徑101將泵激照明引導到一或多個焦斑113(例如，一或多個伸長焦斑)而建立及/或維持等離子體106。

在另一實施例中，一或多個照明光學元件104經(jīng)布置以界定泵激路徑101，使得泵激照明103橫向于收集路徑111的所發(fā)射寬帶光107的傳播方向而照射等離子體106。在一個實施例中，一或多個照明光學元件104經(jīng)布置使得泵激照明103沿著與等離子體106的最小尺寸對應的方向照射于等離子體106上。舉例來說，如圖1B中所展示，橫向泵激方向?qū)谂c等離子體106的最窄尺寸平行的方向。在圖1B的概念圖解說明(其描繪經(jīng)簡化圓柱形等離子體)中，橫向方向?qū)诖怪庇诘入x子體106的長度的方向。相比來說，一或多個收集光學元件108可經(jīng)布置以沿著等離子體106的最長尺寸收集寬帶輻射107。在圖1B中，此方向?qū)诘入x子體106的軸向方向。在其中所收集光107(例如，寬帶光)與泵激照明103相比被等離子體106較弱地吸收的設定中，此布置尤其有用。因此，在此設定中，沿著等離子體106的伸長方向(例如，沿著軸向方向)收集光107產(chǎn)生較亮等離子體。

在一個實施例中，如本文中進一步所描述，LSP系統(tǒng)100的一或多個照明光學元件104可通過在氣體109中形成一或多個伸長焦斑113而形成伸長等離子體(或若干伸長等離子體)106。舉例來說，伸長等離子體106可呈現(xiàn)此項技術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)界定的任何伸長結(jié)構(gòu)。舉例來說，在扁圓或扁長等離子體(在圖1B中理想化)的情形中，等離子體顯示相對于等離子體106的厚度(沿著y方向)伸長的軸向尺寸(在圖1B中沿著x方向)。

在另一實施例中，LSP系統(tǒng)100的一或多個光學元件104可通過形成沿著選定方向?qū)实囊幌盗薪拱?13而形成包含多個等離子體特征的等離子體106。本文中應注意，一或多個照明光學元件104可包含此項技術中已知的適合于將泵激照明引導/聚焦到氣體109中的任何光學裝置。

一或多個照明光學元件104可用以使泵激照明103散焦，使得較大體積的空間接收足以形成等離子體的激光強度。

用于形成等離子體106(或若干等離子體)的一或多個照明光學元件104可包含此項技術中已知的任何光學元件或裝置。舉例來說，一或多個照明光學元件104可包含但不限于一或多個透鏡、一或多個鏡等等。

如圖1B中所展示，照明光學器件104經(jīng)布置使得泵激照明路徑101的泵激照明103的數(shù)值孔徑及收集路徑111的所發(fā)射寬帶輻射107的數(shù)值孔徑不重疊。應注意，泵激照明103到等離子體106的橫向遞送提供泵激路徑101的泵激照明103與收集路徑111的所發(fā)射寬帶輻射107的解耦。本發(fā)明的其余部分將描述適合于實現(xiàn)本發(fā)明的橫向泵激的多種布置。

在另一實施例中，LSP系統(tǒng)100包含氣體圍阻結(jié)構(gòu)105。氣體圍阻結(jié)構(gòu)105可包含此項技術中已知的能夠圍阻適合于經(jīng)由激光泵激形成等離子體的氣體的任何圍阻結(jié)構(gòu)。舉例來說，氣體圍阻結(jié)構(gòu)105可包含但不限于室、球狀物(bulb)、管子或小室(cell)。在一個實施例中，氣體圍阻結(jié)構(gòu)105包含適合于使泵激照明103(例如，IR、可見或UV光)從泵激源102透射到圍阻于氣體圍阻結(jié)構(gòu)105內(nèi)的氣體109的一或多個透明部分。在另一實施例中，氣體圍阻結(jié)構(gòu)105包含適合于使所發(fā)射寬帶照明107(例如，EUV光、VUV光、DUV光或UV光)從氣體圍阻結(jié)構(gòu)105內(nèi)透射到氣體圍阻結(jié)構(gòu)105外部的一或多個光學元件的一或多個透明部分。舉例來說，如圖1B中所展示，氣體圍阻結(jié)構(gòu)105可包含但不限于經(jīng)配置以圍阻氣體109及通過氣體109的激光刺激形成的伸長等離子體106的透明元件105(例如，管子、圓柱體等等)。應注意，此配置并非限制性的且僅出于說明性目的而提供。本文中應注意，各種光學元件(例如，照明光學器件104、收集光學器件108等等)也可封圍于氣體圍阻結(jié)構(gòu)內(nèi)，其中氣體圍阻結(jié)構(gòu)105由包含入口窗及/或出口窗(參見圖1E)的室組成。本文中將進一步更詳細地描述氣體圍阻結(jié)構(gòu)105。

在另一實施例中，LSP系統(tǒng)100包含一或多個收集光學元件108。在一個實施例中，一或多個收集光學元件108經(jīng)配置以沿著收集通路111收集由等離子體106發(fā)射的寬帶輻射107。就此來說，一或多個收集光學元件108經(jīng)布置以沿著橫向于泵激照明103的方向的方向收集寬帶輻射107。在另一實施例中，如本文中先前所提及，一或多個收集光學元件108經(jīng)布置以沿著等離子體106的最長尺寸收集寬帶輻射107。

舉例來說，在伸長圓柱體形狀的等離子體的情形中(如圖1B中所描繪)，一或多個收集光學元件108可(但并非必需)經(jīng)布置以沿著等離子體106的軸向方向收集寬帶輻射107。本文中應注意，一或多個收集光學器件108可包含此項技術中已知的適合于收集寬帶輻射的任何光學裝置。舉例來說，一或多個收集光學元件108可包含但不限于透鏡、鏡等等中的一或多者。

在另一實施例中，一或多個收集元件108適合于收集EUV輻射、DUV輻射、VUV輻射、UV輻射及/或可見輻射。在另一實施例中，可將來自一或多個收集元件108的寬帶輸出118提供到任何數(shù)目個下游光學元件110。就此來說，LSP系統(tǒng)100可將EUV輻射、DUV輻射、VUV輻射、UV輻射及/或可見輻射遞送到一或多個下游光學元件。舉例來說，一或多個下游光學元件可包含但不限于均質(zhì)器、一或多個聚焦元件、濾波器、擾動(stirring)鏡等等。在另一實施例中，LSP系統(tǒng)100可用作用于光學系統(tǒng)(例如但不限于光學表征系統(tǒng)或制造工具)的照明子系統(tǒng)或照明器。舉例來說，LSP系統(tǒng)100可用作用于寬帶檢驗工具(例如，晶片或光罩檢驗工具)、計量工具或光刻工具的照明子系統(tǒng)或照明器。

圖1C圖解說明適合于將泵激照明103聚焦到焦點以形成等離子體116的一或多個球形光學元件114。應注意，將泵激光114聚焦到單個點可產(chǎn)生沿著泵激方向伸長的等離子體。舉例來說，在本發(fā)明的圖1A中描繪等離子體沿著泵激方向的伸長。由于等離子體116沿著泵激方向(圖1C中未展示)的伸長，因此等離子體在橫向于泵激激光方向(例如，圖1C中的y方向)的方向(例如，圖1C中的x方向)上較小。在此設定中，針對一些光譜范圍的光(例如，VUV光)，此等離子體116可在泵激方向上為不透明的。舉例來說，VUV光與泵激照明(例如，IR光)相比通常被等離子體較強地吸收。如此，沿著橫向于泵激方向(例如，y方向)的方向(例如，x方向)對光117的收集可導致由等離子體116發(fā)射的寬帶光(例如，VUV光)的較低自吸收，這是因為等離子體在此收集方向上較小。

圖1D到1E圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一或多個實施例的適合于橫向等離子體泵激的系統(tǒng)100的一或多個照明光學元件104的示意圖。在一個實施例中，如圖1D到1E中所展示，一或多個照明光學元件104包含經(jīng)配置以將泵激照明103聚焦到伸長焦斑(例如但不限于線焦點113)的一或多個圓柱形光學元件。在一個實施例中，如圖1D中所展示，一或多個圓柱形元件104包含圓柱形透鏡。在另一實施例中，如圖1E中所展示，一或多個圓柱形元件104包含圓柱形鏡。

應注意，在其中收集光107(例如，寬帶輻射)與泵激照明103相比被等離子體106較弱地吸收的設定中，圖1D到1E中所描繪的配置尤其有益。就此來說，較容易被吸收的泵激照明103橫穿最小等離子體尺寸，而并非如此容易被等離子體106吸收的寬帶光107橫穿等離子體106的長尺寸。因此，此配置產(chǎn)生較亮等離子體106。

在另一實施例中，一或多個照明光學元件104可包含一或多個圓柱形光學元件(例如，圓柱形鏡或圓柱形透鏡)與一或多個球形光學元件的組合。舉例來說，圓柱形光學元件與球形光學元件的組合可形成照射于氣體圍阻結(jié)構(gòu)的氣體109上的像散泵激束103。在一個實施例中，像散泵激束可聚焦到兩個伸長焦斑113(圖1D到1E中未展示)。

在另一實施例中，一或多個照明光學元件104可包含圓柱形透鏡與圓柱形或球形鏡的組合。此布置可導致透射穿過等離子體106的泵激照明103的背反射。

圖1F及1G根據(jù)本發(fā)明的一或多個實施例圖解說明系統(tǒng)100的氣體圍阻結(jié)構(gòu)105。在一個實施例中，如圖1F中所展示，氣體圍阻結(jié)構(gòu)105可包含經(jīng)配置以圍阻用于建立及/或維持等離子體106的氣體109的透明元件。透明元件可采取適合于等離子體產(chǎn)生的任何透明體的形式。舉例來說，氣體圍阻結(jié)構(gòu)105可包含但不限于透明管子、透明圓柱體、透明球狀物(例如，扁長或扁圓球狀物)、小室等等。在另一實施例中，如圖1G中所展示，氣體圍阻結(jié)構(gòu)可包含配備有入口窗119a及/或出口窗119b的室。在一個實施例中，入口窗119a至少對泵激照明103為透明的。在另一實施例中，出口窗119b至少對由等離子體106發(fā)射的寬帶輻射107的一部分為透明的。

圖1H根據(jù)本發(fā)明的一或多個實施例圖解說明經(jīng)配置以形成多個等離子體特征106a到106d的系統(tǒng)100的一或多個照明光學元件。在一個實施例中，一或多個光學元件包含但不限于一組共焦鏡104a到104b。在另一實施例中，一或多個照明光學元件包含一組入口透鏡104c、104d。

本文中應注意，對從兩個共焦圓柱形鏡104a、104b的多個反射的利用可產(chǎn)生長的等離子體及/或一系列軸向間隔開的等離子體特征106a到106d。應進一步注意，此布置在其中等離子體具有對泵激照明的高透明度的背景中(例如在稀釋等離子體中)較容易實施。在此設定中，稀釋等離子體對泵激激光束103a、103b不起太多作用，從而允許由共焦透鏡104a、104b界定的體積內(nèi)的泵激照明被收集且重新聚焦到不同斑點。如圖1H中所展示，以此方式產(chǎn)生的等離子體或等離子體特征將沿著收集方向(圖1H中的x方向)對準，從而導致沿著收集方向延伸的大的有效等離子體厚度。在一個實施例中，可在準分子激光(例如，Xe準分子激光)的背景中利用圖1H的照明光學配置以提供操作準分子激光所需的長的光學路徑。在2014年12月15日提出申請的美國專利申請案第14/571,100號(其以全文引用的方式并入本文中)中描述準分子激光的操作。

在一個實施例中，系統(tǒng)100包含多個泵激照明插入點。舉例來說，泵激照明103a、103b可在沿著共焦鏡組合件的不同位置處進入所述鏡組合件。舉例來說，泵激照明103a、103b可在共焦鏡104a、104b的相對端處進入共焦鏡組合件。就此來說，鏡104c、104d(例如，圓柱形鏡)可分別將來自相對泵激照明束103a、103b的光聚焦到兩個相對定位的焦斑113a、113d以形成對應等離子體特征106a、106d。泵激照明103a、103b又由共焦鏡104a、104b收集并引導到額外焦斑113b、113c以形成等離子體特征106b、106c，以此類推?？裳毓步圭R組合件104a、104b的長度向下將此過程重復任何次數(shù)。在另一實施例中，泵激照明103a及泵激照明103b可遞送到共焦鏡組合件104a、104b，使得照明束103a及103b反向傳播。

盡管在圖1H中未描繪，但本文中應注意，等離子體特征106a、106d可形成于長的氣體圍阻結(jié)構(gòu)105(例如，玻璃球狀物或管子)或一系列個別氣體圍阻結(jié)構(gòu)105(例如，若干玻璃球狀物或管子)內(nèi)。替代地，可利用室類型氣體圍阻結(jié)構(gòu)，所述室類型氣體圍阻結(jié)構(gòu)裝納照明光學器件104a到104d中的一或多者且圍阻氣體109及等離子體特征106a到106d。

盡管圖1H已描繪泵激照明的聚焦沿著每一共焦鏡104a、104b發(fā)生多次，但此并非對本發(fā)明的限制。舉例來說，一或多個照明光學元件可包含用于在氣體圍阻結(jié)構(gòu)105的氣體109(圖1H中未展示)內(nèi)產(chǎn)生多個焦斑的任何數(shù)目個光學元件。舉例來說，可在圖1H的系統(tǒng)100的每一重新聚焦級處使用單獨光學元件實現(xiàn)多個等離子體特征106a到106d。就此來說，可在每當泵激照明重新聚焦到伸長焦斑113a到113d中的一者中時使用單獨光學元件。單獨光學元件可包含此項技術中已知的任何類型的光學元件(例如，透鏡或鏡)，包含但不限于球形光學元件、非球面光學元件或圓柱形光學元件。本文中應認識到，在每一級處使用單獨光學提供經(jīng)改進對準性能及校正所積累像差的能力。

圖1I到1J根據(jù)本發(fā)明的一或多個實施例圖解說明將一或多個軸棱錐透鏡用作系統(tǒng)100的照明光學元件中的一或多者。在一個實施例中，軸棱錐透鏡104a、104b中的一或多者可沿著收集路徑111的收集方向形成伸長等離子體106。在另一實施例中，軸棱錐透鏡104a、104b可形成伸長焦斑113，使得伸長等離子體106形成于氣體圍阻結(jié)構(gòu)105內(nèi)沿著收集路徑111的一位置處。本文中應注意，本發(fā)明的一或多個軸棱錐透鏡可包含平凸軸棱錐透鏡(104a)、平凹軸棱錐透鏡(104a)或平凹104a與平凸104b的組合。本文中應注意，圖1I(及/或圖1J)的系統(tǒng)100的實施例不需要使用平凸透鏡104a及平凹透鏡104b兩者。而是應認識到，可單獨或以組合形式實施圖1I(及圖1J)的軸棱錐透鏡104a及104b。

本文中應注意，氣體圍阻結(jié)構(gòu)可采取貫穿本發(fā)明所描述的任何形式且不限于圖1I的配置。舉例來說，氣體圍阻結(jié)構(gòu)105可由配備有入口窗及/或出口窗的室組成且圍阻伸長等離子體106及光學元件104a、104b。

在另一實施例中，如圖1J中所展示，一或多個軸棱錐透鏡104a、104b與反射器管104c組合為軸棱錐-反射器管組合件123。如圖1J中所展示，軸棱錐-反射器管組合件123經(jīng)配置以沿著收集路徑111形成一組伸長等離子體特征106a、106b。在一個實施例中，反射器管104c(例如，毛細管反射器管)布置于一或多個軸棱錐透鏡104a、104b的輸出處以便在反射器管104c內(nèi)的某一位置處接收軸棱錐透鏡104a、104b的所聚焦光。就此來說，軸棱錐透鏡104a、104b用以形成產(chǎn)生第一等離子體特征106a的第一焦斑113a。在另一實施例中，泵激照明103可繼續(xù)橫穿內(nèi)部反射管104c的長度且形成產(chǎn)生額外等離子體特征106b的額外焦斑113b。應認識到，可針對任何數(shù)目個焦斑而沿反射器管104c的長度向下重復此過程且形成任何數(shù)目個伸長等離子體特征。

在一個實施例中，反射器管104c為密封的。舉例來說，如圖1J中所展示，反射器管104c可包含定位于反射器管104c的入口及出口處的一對窗121a、121b。舉例來說，窗121a、121b可用以在反射器管104c內(nèi)形成經(jīng)封圍體積。就此來說，反射器管104c/窗121a、121b組合件可用作氣體圍阻結(jié)構(gòu)105。在另一實施例中，窗121a、121b可經(jīng)選擇以便對泵激照明103及由等離子體特征106a、106b發(fā)射的寬帶照明107a、107b為透明的。在另一實施例中，出口窗121b可經(jīng)選擇使得其反射泵激照明103。就此來說，泵激照明103往回反射到反射管104c的腔中且可提供等離子體特征106a、106b的額外泵激。應進一步注意，圖1J的實施例并不限于對軸棱錐透鏡104a、104b的使用且可與適合于將泵激照明103聚焦于反射器管104c內(nèi)的任何光學元件組合。

圖1K到1L根據(jù)本發(fā)明的一個實施例圖解說明適合于沿著系統(tǒng)100的收集路徑111形成一組等離子體特征106a到106e的多道次反射器管122。本文中應注意，圖1K到1L的多道次反射器管122可用作用于沿著收集路徑107將泵激照明聚焦到一或多個焦斑的照明光學元件中的一或多者。

本文中應進一步注意，出于清晰目的，僅在圖1K中描繪泵激照明的單組光射線。本文中應認識到，輸入照明103a可在多道次反射器管122的輸入處從多個方向發(fā)出。在一個實施例中，如圖1K中所展示，多道次反射器管122包含圓錐形鏡124及平面鏡125。平面鏡125安置于所述腔的與圓錐形鏡124相對的端處。在一個實施例中，多道次管122用作共焦諧振器。

在一個實施例中，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)以形成伸長等離子體106a的至少一部分。所述泵激照明又沿著具有第二NA的泵激照明103b的第二道次往回反射穿過諧振器124。來自第二道次的泵激照明103b也用以形成伸長等離子體106a的一部分。此過程針對具有第三NA的第三道次的泵激照明103c再次重復(以此類推)，其中第三道次的泵激照明103c也用以促成伸長等離子體106a的形成。應注意，出于清晰目的，僅在圖1K中描繪三個道次的泵激照明103a到103c。然而，應進一步注意，此并非對此實施例的限制?？墒褂脤Ρ眉ふ彰鞯挠嫊r與對泵激照明的NA的調(diào)整的組合來實現(xiàn)多道次管122中的多個道次。

在另一實施例中，反射器管122的反射壁及/或圓錐形鏡124經(jīng)配置以將由等離子體106a發(fā)射的寬帶光107或?qū)拵Ч?07的一部分往回反射到等離子體106a。就此來說，反射器管122可使用寬帶光107或?qū)拵Ч?07的一部分來對等離子體106a進行泵激。在一個實施例中，圓錐形鏡124及/或反射器管122的內(nèi)部壁可經(jīng)配置以便對寬帶光107或所述寬帶光的選定光譜部分反射。本文中應注意，利用寬帶光對等離子體106a的進一步泵激可提供系統(tǒng)100的經(jīng)改進效率。

如圖1L中所展示，多道次反射器管122可在管122的輸入處從多個方向接收泵激照明103。就此來說，多道次反射器管122可沿著收集方向107形成多個等離子體特征106a到106e。

再次參考圖1K，多道次反射器管122可在準分子激光的背景中實施。舉例來說，如圖1K中所展示，系統(tǒng)100可包含安置于反射器管122的相對端處的一對腔鏡126、128。就此來說，多道次反射器管122的泵激照明103a到103c的橫向幾何結(jié)構(gòu)可用作用于準分子激光的增益介質(zhì)。在2014年12月15日提出申請的美國專利申請案第14/571,100號(其先前以全文引用的方式并入本文中)中描述了準分子激光的操作。

圖1M到1N根據(jù)本發(fā)明的一或多個實施例圖解說明用作系統(tǒng)100的泵激源102的一組光纖元件131a到131e。在一個實施例中，所述組光纖元件(例如，光纖)經(jīng)配置以沿著選定方向維持一組等離子體特征132a到132e。就此來說，一或多個光纖元件131a到131e可將泵激照明103a到103e遞送到氣體內(nèi)的沿著選定方向布置的一組焦斑以形成等離子體特征132a到132e。在一個實施例中，來自每一光纖131a到131e的泵激照明經(jīng)成像到氣體/等離子體的特定部分，如圖1M到1N中所展示。在一個實施例中，光纖131a到131e可在空間上經(jīng)布置以形成選定等離子體形狀及/或定向。在一個實施例中，在其中光纖131a到131e基本上布置于共同平面中的情形中，等離子體特征132a到132e可形成沿著選定方向定向的伸長等離子體結(jié)構(gòu)106，如圖1M中所展示。在一個實施例中，如圖1M中所展示，等離子體特征132a到132e沿著收集方向布置，使得寬帶照明107沿著橫向于泵激照明131a到131e的方向被收集。在另一實施例中，如圖1N中所展示，等離子體特征132a到132e沿著收集方向布置，使得寬帶照明107沿著傾斜于泵激照明131a到131e的方向被收集。本文中應注意，可通過調(diào)整光纖131a到131e的位置而調(diào)整等離子體結(jié)構(gòu)106的定向及形狀。就此來說，光纖131a到131e可個別地經(jīng)致動以按需要調(diào)整等離子體形狀及/或定向。

圖1O到1P根據(jù)本發(fā)明的一或多個實施例圖解說明經(jīng)配置以發(fā)射多個波長的照明以便使等離子體106成形的泵激源150。在一個實施例中，如圖1O到1P中所展示，泵激源102(例如，激光源的光纖輸出)可發(fā)射包含多個波長(例如，λ₁、λ₂等等)的照明103。本文中應注意，出于清晰目的，僅在圖1O及1P中描繪泵激照明103的兩個光譜分量。

在一個實施例中，如圖1O中所展示，一或多個照明光學元件可包含但不限于色散光學元件104。舉例來說，色散光學元件可包含但不限于透鏡或棱鏡。在一個實施例中，在色散透鏡的情形中，泵激照明103的光譜分量可聚焦到不同位置(例如，沿著泵激方向的不同位置)，借此形成一系列等離子體特征152a、152b，如圖1O中所展示。通過將多波長泵激照明103的每一光譜分量聚焦到不同位置，色散透鏡104可按需要使等離子體結(jié)構(gòu)106成形。舉例來說，如圖1O中所展示，色散透鏡104可形成伸長等離子體結(jié)構(gòu)106。本文中應注意，此實施例不限于兩個等離子體特征152a、152b的形成(此僅出于說明性目的而提供)。

在另一實施例中，如圖1P中所展示，系統(tǒng)100包含一或多個方向性元件154。舉例來說，如圖1P中所展示，一或多個方向性元件154可包含但不限于衍射光柵、棱鏡等等。在一個實施例中，可使用方向性元件154及透鏡104基于給定光譜分量的波長(例如，λ₁、λ₂等等)而將泵激照明103的光譜分量引導并聚焦到不同位置，如圖1P中所描繪。就此來說，可通過泵激照明103沿著橫向于入射泵激照明103的方向而形成如圖1P中所展示的一系列等離子體特征152a、152b(等等)。舉例來說，方向性元件154可形成伸長等離子體結(jié)構(gòu)106，所述伸長等離子體結(jié)構(gòu)經(jīng)定向使得等離子體結(jié)構(gòu)106的最短尺寸沿著照明泵激的方向(例如，圖1P中的y方向)定向。此外，雖然未展示，但收集光學器件108可經(jīng)定向以便沿著等離子體結(jié)構(gòu)106的最長尺寸(例如，圖1P中的x方向)收集寬帶輻射107。

在另一實施例中，泵激源102為可調(diào)整的。舉例來說，泵激源102的輸出的光譜量變曲線可為可調(diào)整的。就此來說，泵激源102可經(jīng)調(diào)整以便發(fā)射選定波長或波長范圍的泵激照明102。在另一實施例中，可通過結(jié)合圖1O及1P的色散元件及/或方向性元件使用可調(diào)整泵激源而動態(tài)地調(diào)整等離子體結(jié)構(gòu)106的形狀及/或大小(例如，沿著收集方向的長度)。應注意，此項技術中已知的任何可調(diào)整泵激源適合于在系統(tǒng)100中實施。舉例來說，可調(diào)整泵激源可包含但不限于一或多個可調(diào)整波長激光器。舉例來說，可調(diào)整泵激源可包含但不限于一或多個二極管激光器。

圖1Q到1R圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一或多個實施例的用作系統(tǒng)100的照明光學元件104中的一或多者的非球面光學元件162的示意圖。在一個實施例中，非球面光學元件162可從泵激源102(在圖1Q到1R中未展示)接收泵激照明103。舉例來說，如圖1Q中所展示，非球面光學元件162可從泵激源102(例如但不限于一或多個光纖或一組光束成形光學器件)接收發(fā)散照明。非球面光學元件162又可將泵激照明103聚焦到圍阻于氣體圍阻結(jié)構(gòu)107中的氣體109/等離子體106內(nèi)的線焦點。就此來說，如圖1R中所展示的線焦點113可用以建立及/或維持伸長等離子體106。

非球面光學元件162經(jīng)配置以將來自泵激源102的泵激照明103的特定部分(例如，特定射線)映射到沿著線焦點113的不同位置。本文中應注意，通過選擇映射函數(shù)來匹配輸入功率分布，可實現(xiàn)沿著線焦點的均勻功率。非球面光學元件162可包含此項技術中已知的任何非球面元件。舉例來說，非球面光學元件162可包含但不限于一或多個非球面鏡或一或多個非球面透鏡。

在另一實施例中，由等離子體106沿著收集方向(圖1R中的x方向)發(fā)射的寬帶輻射107透射穿過氣體圍阻結(jié)構(gòu)105的透明部分(例如，透明管子的透明端或出口窗166)。

再次參考圖1B，氣體圍阻結(jié)構(gòu)105(例如，室、球狀物、管子等等)的透明部分可由此項技術中已知的至少部分地對泵激照明103及/或?qū)拵л椛?07為透明的任何材料形成。在一個實施例中，氣體圍阻結(jié)構(gòu)105的透明部分可由此項技術中已知的至少部分地對由等離子體106產(chǎn)生的EUV輻射、VUV輻射、DUV輻射、UV輻射及/或可見光為透明的任何材料形成。在另一實施例中，氣體圍阻結(jié)構(gòu)105的透射部分可由此項技術中已知的至少部分地對來自泵激源102的IR輻射、可見光及/或UV光為透明的任何材料形成。

在一些實施例中，氣體圍阻結(jié)構(gòu)105的透明部分可由低OH含量熔融二氧化硅玻璃材料形成。在其它實施例中，氣體圍阻結(jié)構(gòu)105的透明部分可由高OH含量熔融二氧化硅玻璃材料形成。舉例來說，氣體圍阻結(jié)構(gòu)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。在其它實施例中，氣體圍阻結(jié)構(gòu)105的透明部分可包含但不限于CaF₂、MgF₂、結(jié)晶石英及藍寶石。本文中應注意，例如但不限于CaF₂、MgF₂、結(jié)晶石英及藍寶石的材料提供對短波長輻射(例如，λ<190nm)的透明度。在A.Schreiber等人的“用于VUV放電燈的石英玻璃的抗輻射性(Radiation Resistance of Quartz Glass for VUV Discharge Lamps)”，J.Phys.D:Appl.Phys.38(2005年),3242-3250中詳細地論述適合于實施于本發(fā)明的氣體圍阻結(jié)構(gòu)105(例如，室窗、玻璃球狀物、玻璃管子或透射元件)的透明部分中的各種玻璃。

在一個實施例中，氣體圍阻結(jié)構(gòu)105可圍阻此項技術中已知的適合于在吸收泵激照明104后即刻產(chǎn)生等離子體的任何選定氣體(例如，氬、氙、汞等等)。在一個實施例中，將來自泵激源102的照明103聚焦到氣體109的體積中致使能量由氣體圍阻結(jié)構(gòu)105內(nèi)的氣體或等離子體(例如，通過一或多個選定吸收線)吸收，借此對氣體種類進行“泵激”以便產(chǎn)生及/或維持等離子體。

本文中預期可利用系統(tǒng)100來在多種氣體環(huán)境中起始及/或維持等離子體106。在一個實施例中，用于起始及/或維持等離子體106的氣體可包含稀有氣體、惰性氣體(例如，稀有氣體或非稀有氣體)或非惰性氣體(例如，汞)。在另一實施例中，用于起始及/或維持等離子體106的氣體可包含兩種或兩種以上氣體的混合物(例如，惰性氣體的混合物、惰性氣體與非惰性氣體的混合物或非惰性氣體的混合物)。在另一實施例中，所述氣體可包含稀有氣體與一或多種痕量(trace)材料(例如，金屬鹵化物、過渡金屬等等)的混合物。

以實例方式，用于產(chǎn)生等離子體106的氣體的體積可包含氬。舉例來說，所述氣體可包含保持于超過5atm(例如，20atm到50atm)的壓力下的基本上純氬氣。在另一實例中，所述氣體可包含保持于超過5atm(例如，20atm到50atm)的壓力下的基本上純氪氣。在另一實例中，所述氣體可包含兩種氣體的混合物。

應進一步注意，本發(fā)明可擴展到若干種氣體。舉例來說，適合于實施于本發(fā)明中的氣體可包含但不限于Xe、Ar、Ne、Kr、He、N₂、H₂O、O₂、H₂、D₂、F₂、CH₄、一或多種金屬鹵化物、鹵素、Hg、Cd、Zn、Sn、Ga、Fe、Li、Na、Ar:Xe、ArHg、KrHg、XeHg等等。在一般意義上，系統(tǒng)100應被解釋為擴展到任何光泵激的等離子體產(chǎn)生系統(tǒng)且應進一步被解釋為擴展到適合于在氣體圍阻結(jié)構(gòu)內(nèi)維持等離子體的任何類型的氣體。

本文中應注意，LSP系統(tǒng)100可包含任何數(shù)目及類型的額外光學元件。在一個實施例中，LSP系統(tǒng)100可包含經(jīng)布置以將照明從收集元件108引導到下游光學器件的一或多個額外光學元件。在另一實施例中，所述組光學器件可包含沿著LSP系統(tǒng)100的照明通路或收集通路放置的一或多個透鏡。一或多個透鏡可用于將來自泵激源102的照明聚焦到氣體圍阻結(jié)構(gòu)105內(nèi)的氣體的體積中。替代地，一或多個額外透鏡可用于將從等離子體106發(fā)出的寬帶光聚焦到選定光學裝置、目標或焦點。

在另一實施例中，所述組光學器件可包含沿著LSP系統(tǒng)100的照明通路或收集通路放置的一或多個濾波器，以便在光進入氣體圍阻結(jié)構(gòu)105之前對照明進行濾波或在光從等離子體106發(fā)射之后對照明進行濾波。本文中應注意，如本文中所描述的LSP系統(tǒng)100的所述組光學器件僅出于圖解說明而提供且不應被理解為限制性的。預期，可在本發(fā)明的范圍內(nèi)利用若干種等效或額外光學配置。

在另一實施例中，系統(tǒng)100的泵激源102可包含一或多個激光器。在一般意義上，泵激源102可包含此項技術中已知的任何激光系統(tǒng)。舉例來說，泵激源102可包含此項技術中已知的能夠在電磁光譜的紅外、可見或紫外部分中發(fā)射輻射的任何激光系統(tǒng)。在一個實施例中，泵激源102可包含經(jīng)配置以發(fā)射連續(xù)波(CW)激光輻射的激光系統(tǒng)。舉例來說，泵激源102可包含一或多個CW紅外激光源。舉例來說，在其中氣體圍阻結(jié)構(gòu)105內(nèi)的氣體是或包含氬的設定中，泵激源102可包含經(jīng)配置以發(fā)射處于1069nm的輻射的CW激光器(例如，光纖激光器或圓盤Yb激光器)。應注意，此波長與氬中的1068nm吸收線擬合且如此對于泵激氬氣尤其有用。本文中應注意，上文對CW激光器的說明并非限制性的且此項技術中已知的任何激光器可實施于本發(fā)明的背景中。

在另一實施例中，泵激源102可包含一或多個二極管激光器。舉例來說，泵激源102可包含一或多個二極管激光器，所述一或多個二極管激光器發(fā)射處于與圍阻于氣體圍阻結(jié)構(gòu)105內(nèi)的氣體的種類的任何一或多個吸收線對應的波長的輻射。在一般意義上，可針對實施方案而選擇泵激源102的二極管激光器使得二極管激光器的波長被調(diào)諧到此項技術中已知的任何等離子體的任何吸收線(例如，離子過渡線)或等離子體產(chǎn)生氣體的任何吸收線(例如，高激發(fā)中性過渡線)。如此，對給定二極管激光器(或一組二極管激光器)的選擇將取決于圍阻于系統(tǒng)100的氣體圍阻結(jié)構(gòu)105內(nèi)的氣體的類型。

在另一實施例中，泵激源102可包含離子激光器。舉例來說，泵激源102可包含此項技術中已知的任何稀有氣體離子激光器。舉例來說，在基于氬的等離子體的情形中，用于對氬離子進行泵激的泵激源102可包含Ar+激光器。

在另一實施例中，泵激源102可包含一或多個頻率轉(zhuǎn)換激光系統(tǒng)。舉例來說，泵激源102可包含具有超過100瓦特的功率電平的Nd:YAG或Nd:YLF激光器。在另一實施例中，泵激源102可包含寬帶激光器。在另一實施例中，泵激源102可包含經(jīng)配置以發(fā)射經(jīng)調(diào)制激光輻射或脈沖激光輻射的激光系統(tǒng)。

在另一實施例中，泵激源102可包含經(jīng)配置以在基本上恒定功率下將激光提供到等離子體106的一或多個激光器。在另一實施例中，泵激源102可包含經(jīng)配置以將經(jīng)調(diào)制激光提供到等離子體106的一或多個經(jīng)調(diào)制激光器。在另一實施例中，泵激源102可包含經(jīng)配置以將脈沖激光提供到等離子體106的一或多個脈沖激光器。

在另一實施例中，泵激源102可包含一或多個非激光源。在一般意義上，泵激源102可包含此項技術中已知的任何非激光光源。舉例來說，泵激源102可包含此項技術中已知的能夠在電磁光譜的紅外、可見或紫外部分中離散地或連續(xù)地發(fā)射輻射的任何非激光系統(tǒng)。

在另一實施例中，泵激源102可包含兩個或兩個以上光源。在一個實施例中，泵激源102可包含兩個或兩個以上激光器。舉例來說，泵激源102(或“源”)可包含多個二極管激光器。以另一實例方式，泵激源102可包含多個CW激光器。在另一實施例中，兩個或兩個以上激光器中的每一者可發(fā)射經(jīng)調(diào)諧到系統(tǒng)100的氣體圍阻結(jié)構(gòu)105內(nèi)的氣體或等離子體的不同吸收線的激光輻射。就此來說，多個脈沖源可將不同波長的照明提供到氣體圍阻結(jié)構(gòu)105內(nèi)的氣體。

本文中所描述標的物有時圖解說明含有于其它組件內(nèi)或與其它組件連接的不同組件。應理解，此類所描繪架構(gòu)僅為示范性的，且事實上可實施實現(xiàn)相同功能性的許多其它架構(gòu)。在概念意義上，實現(xiàn)相同功能性的任何組件布置為有效地“相關聯(lián)”使得實現(xiàn)所期望的功能性。因此，可將本文中經(jīng)組合以實現(xiàn)特定功能性的任何兩個組件視為彼此“相關聯(lián)”使得實現(xiàn)所期望的功能性，而無論架構(gòu)或中間組件如何。同樣，也可將如此相關聯(lián)的任何兩個組件視為彼此“連接”或“耦合”以實現(xiàn)所期望的功能性，且還可將能夠如此相關聯(lián)的任何兩個組件視為彼此“可耦合”以實現(xiàn)所期望的功能性?？神詈系奶囟▽嵗幌抻冢嚎晌锢砘蛹?或物理互動的組件；及/或可以無線方式互動及/或以無線方式互動的組件；及/或可以邏輯方式互動及/或以邏輯方式互動的組件。

據(jù)信，通過前述說明將理解本發(fā)明及許多其隨附優(yōu)點，且將明了可在不背離所揭示標的物或不犧牲所有其材料優(yōu)點的情況下在組件的形式、構(gòu)造及布置方面作出各種改變。所描述形式僅為解釋性的，且所附權(quán)利要求書的意圖為囊括并包含此類改變。此外，應理解，本發(fā)明由所附權(quán)利要求書界定。