CN113366610B - 用于使用交错脉冲照明源泵浦激光维持等离子体的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

公开一种用于泵浦激光维持等离子体的系统。所述系统包含经配置以产生用于所述激光维持等离子体的相应泵照明脉冲的多个泵模块，其中至少一个泵模块经配置以产生在时间上与由所述多个泵模块中的至少一个其它泵模块产生的另一串泵脉冲交错的一串泵脉冲。所述系统进一步包含经配置以将来自所述多个泵模块的所述相应泵照明脉冲引导到所述激光维持等离子体的集光体积中的多个非共线照明路径。

Description

用于使用交错脉冲照明源泵浦激光维持等离子体的系统及 方法
相关申请案的交叉参考
本申请案主张2019年2月25日申请且标题为“由交错脉冲激光器维持的等离子体光源(Plasma Light Source Sustained by Interlaced Pulsed Lasers)”的发明者是伊利亚·贝泽尔(Ilya Bezel)、马修·德斯坦(Matthew Derstine)、威廉·舒梅克(WilliamSchumaker)及迈克尔·弗里德曼(Michael Friedmann)的序列号为62/810,176的美国临时申请案的优先权，所述美国申请案以其全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本公开大体上涉及照明源，且更特定来说，涉及激光维持等离子体(LSP)源。
背景技术
一般来说，在基于LSP的照明系统中存在两个空间区域：集光体积内及集光体积外。所述集光体积被定义为其中光收集效率是最高的空间体积。增加此区域中的等离子体发射率会导致照明系统的可收集功率更高且性能更好。在LSP中，等离子体的最亮部分通常在泵激光器焦点附近，且泵激光器焦点通常位于集光体积中或附近。如果等离子体在集光体积外生长，那么从等离子体发射的光多半会被浪费，这是由于集光体积外的集光效率很低。为了产生在120nm到1000nm波长范围内的光，有益的是，使此体积填充有约1到5eV的等离子体。如果等离子体变得过冷，那么发射很低；如果其过热，那么等离子体在短得多的波长下发射且转换效率受到影响。
在基于LSP的照明系统的操作中，重要的是应认识到，当气体温度很低时，泵激光器光在行进穿过其时几乎没有吸收。当气体的温度很高时，即在等离子体被维持的情况下，泵功率的吸收很高。因此，为了创建高效光源，可期望具有其中泵激光器的气体吸收在集光体积中很高且在集光体积外很低的条件，即，创建尤其是在泵激光器传播路的径中不会显著超过集光体积的等离子体。
发明内容
根据本公开的一或多个说明性实施例，公开一种用于泵浦激光维持等离子体的系统。在说明性实施例中，所述系统包含经配置以产生用于所述激光维持等离子体的相应泵照明脉冲的多个泵模块，其中至少一个泵模块经配置以产生在时间上与由所述多个泵模块中的至少一个其它泵模块产生的另一串泵脉冲交错的一串泵脉冲。在实施例中，所述系统可进一步包含经配置以将来自所述多个泵模块的所述相应泵照明脉冲引导到所述激光维持等离子体的集光体积中的多个非共线照明路径。
根据本公开的一或多个说明性实施例，还公开一种用于产生宽带照明的系统。在说明性实施例中，所述系统包含等离子体形成材料及经配置以通过激发所述等离子体形成材料产生用于激光维持等离子体的相应泵照明脉冲的多个泵模块，其中至少一个泵模块经配置以产生在时间上与由所述多个泵模块中的至少一个其它泵模块产生的另一串泵脉冲交错的一串泵脉冲。在实施例中，所述系统可进一步包含经配置以将来自所述多个泵模块的所述相应泵照明脉冲引导到所述激光维持等离子体的集光体积中的多个非共线照明路径。在一些实施例中，所述系统可进一步包含经配置以接收由所述激光维持等离子体发射的宽带照明且进一步经配置以将所述宽带照明引导到输出(例如用于计量系统、检验系统或类似物的照明器输出)的一或多个集光光学器件。
根据本公开的一或多个说明性实施例，还公开一种泵浦激光维持等离子体的方法。在说明性实施例中，所述方法包含：使用多个泵模块通过经由至少一个泵模块产生在时间上与由所述多个泵模块中的至少一个其它泵模块产生的另一串泵脉冲交错的一串泵脉冲来产生用于所述激光维持等离子体的泵照明脉冲；及沿着多个非共线照明路径将来自所述多个泵模块的所述相应泵照明脉冲引导到所述激光维持等离子体的集光体积中。
应理解，前述一般描述及以下详细描述仅是示范性及解释性的且不一定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与一般描述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通过参考附图可更好地理解本公开的众多优点，其中：
图1A是说明根据本公开的一或多个实施例的激光维持等离子体(LSP)照明系统的示意性说明；
图1B是根据本公开的一或多个实施例的LSP照明系统的示意性说明；
图1C是说明根据本公开的一或多个实施例的具有多个泵模块的LSP照明系统的示意性说明；
图2A说明根据本公开的一或多个实施例的使用具有低数值孔径(NA)的常规泵模块在不同激光功率下泵浦的LSP(例如在图1A中说明的系统中)的实例图；
图2B说明根据本公开的一或多个实施例的使用具有低数值孔径(NA)的常规泵模块在不同激光功率下泵浦的LSP(例如在图1A中说明的系统中)的实例图；
图2C说明根据本公开的一或多个实施例的使用具有低数值孔径(NA)的常规泵模块在不同激光功率下泵浦的LSP(例如在图1A中说明的系统中)的实例图；
图2D说明根据本公开的一或多个实施例的使用具有低数值孔径(NA)的常规泵模块在不同激光功率下泵浦的LSP(例如在图1A中说明的系统中)的实例图；
图3A说明根据本公开的一或多个实施例的使用连续波(CW)或高重复率脉冲照明泵浦的LSP的等离子体生长；
图3B是根据本公开的一或多个实施例的图3A中说明的LSP的集光体积内及图3A中说明的LSP的集光体积外的CW或高重复率脉冲照明的泵功率的图表的实例；
图3C是根据本公开的一或多个实施例的图3A中说明的LSP的集光体积内及图3A中说明的LSP的集光体积外的等离子体发射率的图表的实例；
图4A说明根据本公开的一或多个实施例的使用低重复率短脉冲照明泵浦的LSP的等离子体生长；
图4B是根据本公开的一或多个实施例的图4A中说明的LSP的集光体积内的低重复率短脉冲照明的泵功率的图表的实例；
图4C是根据本公开的一或多个实施例的图4A中说明的LSP的集光体积内的等离子体发射率的图表的实例；
图5A说明根据本公开的一或多个实施例的使用低重复率长脉冲照明泵浦的LSP的等离子体生长；
图5B是根据本公开的一或多个实施例的图5A中说明的LSP的集光体积内及图5A中说明的LSP的集光体积外的低重复率长脉冲照明的泵功率的图表的实例；
图5C是根据本公开的一或多个实施例的图5A中说明的LSP的集光体积内及图5A中说明的LSP的集光体积外的等离子体发射率的图表的实例；
图6A说明根据本公开的一或多个实施例的由交错脉冲照明源泵浦的LSP的等离子体生长；
图6B是根据本公开的一或多个实施例的图6A中说明的LSP的集光体积内及图6A中说明的LSP的集光体积外的交错照明脉冲的泵功率的图表的实例；
图6C是根据本公开的一或多个实施例的图6A中说明的LSP的集光体积内的等离子体发射率的图表的实例；
图7是说明根据本公开的一或多个实施例的实施LSP照明源的光学特性化系统(例如图1A到6C中的任一者中说明的LSP照明系统或其任何组合)的示意性说明；
图8是说明根据本公开的一或多个实施例的实施LSP照明源的光学特性化系统(例如图1A到6C中的任一者中说明的LSP照明系统或其任何组合)的示意性说明；及
图9是说明根据本公开的一或多个实施例的泵浦激光维持等离子体的方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细参考在附图中说明的所公开标的物。特定来说，关于特定实施例及其特定特征展示并描述本公开。本文中陈述的实施例被视作说明性的而非限制性的。所属领域的一般技术人员应容易地明白，可在形式及细节上作出各种改变及修改而不会背离本公开的精神及范围。
等离子体维持等离子体(LSP)在包含晶片检验及计量的各种应用中用作宽带光源。一般来说，在基于LSP的照明系统中存在两个空间区域：集光体积内及集光体积外。所述集光体积被定义为其中光收集效率是最高的空间体积。增加此区域中的等离子体发射率会导致照明系统的可收集功率更高且性能更好。在LSP中，等离子体的最亮部分通常在泵激光器焦点附近，且泵激光器焦点通常位于集光体积中或附近。如果等离子体在集光体积外生长，那么从等离子体发射的光多半会被浪费，这是由于集光体积外的集光效率很低。为了产生在120nm到1000nm波长范围内的光，有益的是，使此体积填充有约1到5eV的等离子体。如果等离子体变得过冷，那么发射很低；如果其过热，那么等离子体在短得多的波长下发射且转换效率受到影响。
在基于LSP的照明系统的操作中，重要的是应认识到，当气体温度很低时，泵激光器光在行进穿过其时几乎没有吸收。当气体的温度很高时，即在等离子体被维持的情况下，泵功率的吸收很高。因此，为了创建有效光源，可期望具有其中泵激光器的气体吸收在集光体积中很高且在集光体积外很低的条件，即，创建尤其是在泵激光器传播路径中不会显著超过集光体积的等离子体。
参考图1A到9，在本公开中呈现一种用于使用交错脉冲照明源泵浦LSP的系统及方法。在说明性实施例中，所述系统包含经配置以产生用于所述激光维持等离子体的相应泵照明脉冲的多个泵模块，其中至少一个泵模块经配置以产生在时间上与由所述多个泵模块中的至少一个其它泵模块产生的另一串泵脉冲交错的一串泵脉冲。在实施例中，所述系统可进一步包含经配置以将来自所述多个泵模块的所述相应泵照明脉冲引导到所述激光维持等离子体的集光体积中的多个非共线照明路径。由于来自每一泵通道的脉冲在时间上交错，所以集光体积内的泵脉冲的重复率个别地高于通道中的每一者的重复率。此外，在集光体积外，通道之间的空间重叠程度很小。此设置允许将泵激光器功率递送到等离子体的中心部分(即递送到集光体积)，而没有由集光体积外的等离子体的吸收造成的损失。在下一脉冲从泵通道到达时，由前一脉冲在其路径中形成的等离子体已经冷却且不会吸收泵功率。在等离子体的中心，以类连续波(CW)方式维持LSP，且其不受标准脉冲布置的工作循环限制。
图1A到1C说明用于通过形成及/或维持LSP产生宽带照明的LSP照明系统100的实施例。等离子体的产生大体上描述于2010年8月31日授予的第7,786,455号美国专利及2008年10月14日授予的第7,435,982号美国专利中，所述美国专利以其全文引用方式并入本文中。各种等离子体单元设计及等离子体控制机构经描述于2016年4月19日授予的第9,318,311号美国专利中，所述美国专利以全文引用的方式并入本文中。等离子体的产生大体上还经描述于2017年4月4日授予的第9,615,439号美国专利中，所述美国专利以全文引用的方式并入本文中。等离子体单元及控制机构还经描述于2017年9月26日授予的第9,775,226号美国专利中，所述美国专利以全文引用的方式并入本文中。等离子体单元及控制机构还经描述于2015年11月10日授予的第9,185,788号美国专利中，所述美国专利以全文引用的方式并入本文中。等离子体单元及控制机构还经描述于2018年3月27日授予的第9,927,094号美国专利中，所述美国专利以全文引用的方式并入本文中。一般意义上，应将系统100解译为扩展到所属领域中已知的任何基于等离子体(例如LSP)的照明源。
图1A到1C说明根据本公开的一或多个实施例的LSP照明系统100的示意图。在实施例中，系统100包含经配置以产生所选择波长或波长范围的泵照明107(例如(但不限于)红外(IR)照明、可见(VIS)照明或超紫外(UV)照明)的一或多个泵模块110。在一些实施例中，泵模块110可经配置以产生具有在3太赫兹(THz)到3皮赫兹(PHz)的范围内的频率(或频率带)及/或在100纳米(nm)到100微米(μm)的范围内的波长(或波长范围)的照明107。举例来说，一或多个泵模块110可经配置以发射在IR及/或VIS光谱范围内的泵照明107。在另一实例中，一或多个泵模块110可经配置以发射在UV光谱范围内的泵照明107。
每一泵模块110可包含一或多个激光器。一般意义上，泵模块110可包含所属领域中已知的任何激光器系统。例如，泵模块110可包含所属领域中已知的能够在电磁光谱的红外、可见或超紫外部分中发射照明的任何激光器系统。在实施例中，泵模块110可包含经配置以发射CW照明、经配置以发射脉冲照明或经配置以选择性地发射CW或脉冲照明(例如，基于泵模块110的所选择模式)的激光器系统。举例来说，泵模块110可包含(但不限于)Yb或Yt光纤激光器、Yb或Yt盘形激光器、Nd:YAG固态激光器、Nd:YLF激光器或类似物。在其它实施例中，泵模块110可包含一或多个非激光源。举例来说，泵模块110可包含所属领域中已知的任何非激光照明源，例如能够在电磁光谱的红外、可见或超紫外部分中离散地或连续地发射照明的非激光器系统。在一些实施例中，系统100可包含经配置以产生被引导到等离子体104处或等离子体形成材料处(用以产生等离子体104)的泵照明(例如照明107A、107B、107C、107D)的多个泵模块110(例如泵模块110A、110B、110C、110D)。
经考虑，等离子体104(例如LSP)可由一串此类短脉冲维持，前提条件是这些脉冲的重复率高于等离子体衰变的反时。通常，区分LSP需要花费约1微秒。因此，在一些实施例中，泵模块110经配置以按1兆赫兹(MHz)或更高重复率发射脉冲照明以确保下一泵脉冲在其有机会离开之前到达等离子体104。在其它实施例中，脉冲照明源的重复率是至少200千赫兹。在一些实施例中，脉冲照明源的重复率在1兆赫兹到1000兆赫兹的范围内。在一些实施例中，脉冲照明源的脉冲持续时间在1皮秒到1000皮秒的范围内。在实施例中，泵模块110是具有约100MHz重复率及约100皮秒脉冲的锁模Nd:YAG激光器。这些实例出于说明性目的提供且不希望作为本公开的限制，除非本文中另有规定。
泵模块110可包含(但不限于)激光源(例如二极管激光器、光纤激光器、光纤耦合二极管激光器、自由射程激光器或类似物)且还可包含或可与将激光光塑形并聚焦到等离子体104中或附近的一组光学器件119对准。举例来说，如图1C中展示，泵模块110a、110b、110c及110d可具有经配置以将泵照明107a、107b、107c及107d塑形并聚焦到等离子体104中或附近的相应光学器件119a、119b、119c及119d。
在一些实施例中，泵模块110还可具有经配置以防止输出照明115(例如由等离子体104产生的宽带照明)的至少一部分重定向回到泵模块110中的至少一个阻挡滤波器112。举例来说，如图1C中展示，泵模块110a、110b、110c及110d可具有经配置以防止输出照明115的至少一部分重定向回到泵模块110a、110b、110c及110d中的相应阻挡滤波器112a、112b、112c及112d。一或多个阻挡滤波器112可防止由等离子体104产生的输出照明115耦合回到一或多个泵模块110中并防止引起例如归因于光引发损坏或热损坏的性能降级。在一些实施例中，阻挡滤波器112可包含经配置以透射一或多个波长的泵照明107并反射等离子体辐射或经配置以透射等离子体辐射并反射泵照明107的反射二向色滤波器。替代地或另外，阻挡滤波器112可包含吸收式滤波器(例如，有效地吸收UV或所选择的另一光谱范围的镀金镜)。在一些实施例中，阻挡滤波器112经配置以将泵照明107朝向等离子体104透射且经配置以阻挡(例如反射)输出照明115(例如带宽等离子体辐射)的至少一部分使得其不会到达泵模块110。在其它实施例中，阻挡滤波器112经配置以反射泵照明107(例如，以将泵照明107朝向等离子体104引导)，且阻挡滤波器112经配置以透射输出照明115(例如带宽等离子体辐射)的至少一部分使得其不会到达泵模块110。
图1A到1C说明用于使用由一或多个泵模块110产生的泵照明107产生及/或维持等离子体104(例如LSP)的系统100的实施例。然而，应注意，将图1A到1C中展示的实施例提供为可行实施方案的实例，且也可实施根据所属领域中已知的任何LSP光源配置的系统100。此外，本文中描述的一或多个泵模块110可经实施于任何其它LSP系统架构中而不会背离本公开的范围。
大体上参考图1A到1C，在实施例中，系统100包含等离子体位点102(例如用于产生或维持等离子体104)。等离子体位点102可包含(但不限于)等离子体单元、等离子体球、腔室、鼓或类似物。等离子体位点102可经配置以含有或支撑等离子体形成材料103(例如气体或气体混合物及/或液体或固体等离子体形成材料)。将来自一或多个泵模块110的泵照明107聚焦到等离子体形成材料103上/中可致使能量通过等离子体位点102处的等离子体形成材料103或等离子体104的一或多个所选择吸收线被吸收，借此“泵浦”等离子体形成材料103以便产生或维持等离子体104。在一些实施例中，尽管未展示，但等离子体位点102可包含用于启动等离子体位点102的内部体积内的等离子体104的一组电极，借此来自一或多个泵模块110的泵照明107在等离子体104由电极点燃之后维持等离子体104。等离子体104可例如在气体物种弛豫到较低能级后发射宽带照明。
在一些实施例中，准分子可在适于产生及/或维持表示分子的激发能量状态的受约束的准分子状态(例如，与等离子体形成材料103的一或多个组分相关联的受约束的分子状态)的温度下形成于所产生的等离子体104外的气体体积内。准分子在弛豫(例如去激发或类似物)到准分子的较低能量状态后可在超紫外光谱中发射照明。准分子的去激发可导致准分子分子离解。举例来说，Ar2*准分子可在126nm下发射，Kr2*准分子可在146nm下发射，且Xe2*准分子可在172nm或175nm下发射。应注意，从等离子体位点102发出的照明光谱含量可包含与来自等离子体位点102内的等离子体104及/或一或多个准分子的发射相关联的光谱分量。
在一些实施例中，系统100包含经配置以引导及/或处理从等离子体位点102发射的照明的一或多个传播元件。举例来说，一或多个传播元件可包含(但不限于)透射元件(例如等离子体位点102的透明部分、滤波器及类似物)、反射元件(例如，用于引导宽带照明115的镜及类似物)或聚焦元件(例如，照明光学器件119、集光光学器件123、透镜、聚焦镜及类似物)。
在本文中应注意，等离子体照明的宽带发射115通常受大量因素影响，所述因素包含(但不限于)来自一或多个泵模块110的泵照明107的聚焦密度、等离子体形成材料103的温度、等离子体形成材料103的压力及/或等离子体形成材料103的组成。此外，由等离子体104及/或等离子体形成材料103(例如等离子体位点102内的一或多个准分子)发射的宽带照明115的光谱内容可包含(但不限于)红外(IR)、可见(VIS)、超紫外(UV)、真空超紫外(VUV)、深紫外(DUV)或极紫外(EUV)波长。在实施例中，等离子体104发射具有在至少600nm到2000nm的范围内的波长的可见及IR照明。在另一实施例中，等离子体104发射具有在至少200nm到600nm的范围内的波长的可见及UV照明。在另一实施例中，等离子体104发射具有低于200nm的波长的至少短波长照明。在另一实施例中，等离子体位点102中的一或多个准分子发射UV及/或VUV照明。在本文中应注意，本公开不限于上文描述的波长范围，且等离子体位点102中的等离子体104及/或准分子可发射具有在上文提供的范围中的一者或其任何组合中的波长的照明。
在本文中经考虑，系统100可用于使用各种等离子体形成材料103启动及/或维持等离子体104。在实施例中，用于启动及/或维持等离子体104的等离子体形成材料103可包含稀有气体、惰性气体(例如稀有气体或非稀有气体)及/或非惰性气体(例如汞)。在另一实施例中，等离子体形成材料103包含气体(例如稀有气体、非稀有气体及类似物)及一或多种气态微量材料(例如金属卤化物、过渡金属及类似物)的混合物。举例来说，适于实施于本公开中的气体可包含(但不限于)Xe、Ar、Ne、Kr、He、N2、H2O、O2、H2、D2、F2、CH4、金属卤化物、卤素、Hg、Cd、Zn、Sn、Ga、Fe、Li、Na、K、Tl、In、Dy、Ho、Tm、ArXe、ArHg、ArKr、ArRn、KrHg、XeHg及类似物。一般意义上，应将本公开解译为扩展到适于维持等离子体位点102处或等离子体位点102内的等离子体104的任何LSP系统及任何类型的气体混合物。
等离子体位点102可包含所属领域中已知的适于启动及/或维持等离子体104的任何类型的等离子体位点102。举例来说，在实施例中，等离子体位点102包含等离子体单元。等离子体单元的使用至少描述于2017年9月26日授予的第9,775,226号美国专利及2015年11月10日授予的第9,185,788号美国专利中，所述美国专利各自以全文引用方式并入本文中。在另一实施例中，等离子体位点102包含等离子体球。等离子体球的使用至少描述于2010年8月31日授予的第7,786,455号美国专利及2016年4月19日授予的第9,318,311号美国专利中，所述美国专利各自以全文引用方式并入本文中。
在本文中应注意，各个光学元件(例如照明光学器件119、集光光学器件123及类似物)也可经围封于等离子体位点102内。在实施例中，等离子体位点102是适于装纳等离子体形成材料103及一或多个光学组件的腔室。举例来说，自包含气体腔室的使用经描述于2015年8月4日授予的第9,099,292号美国专利中，所述美国专利以全文引用的方式并入本文中。
在一些实施例中，等离子体位点102(例如等离子体单元、等离子体球、腔室及类似物)包含一或多个透明部分。透明部分可由所属领域中已知的对由等离子体104产生的照明是至少部分透明的任何材料形成。在实施例中，透明部分可由所属领域中已知的对来自一或多个泵模块110的IR照明、可见照明及/或UV照明107是至少部分透明的任何材料形成。在另一实施例中，透明部分可由所属领域中已知的对从等离子体104发射的宽带照明是至少部分透明的任何材料形成。在实施例中，等离子体位点102含有等离子体形成材料103，其包含一或多种气体组分以抑制对应于等离子体位点102的透明部分中的任一者的吸收光谱的照明波长。关于此实施例，通过等离子体形成材料103抑制非所要波长的益处可包含(但不限于)损坏减少、负感现象减少或等离子体位点102的透明部分的加热减少。
在一些实施例中，等离子体位点102的透明部分可由低OH含量的熔融石英玻璃材料形成。在其它实施例中，等离子体位点102的透明部分可由高OH含量的熔融石英玻璃材料形成。举例来说，等离子体位点102的透明部分可包含(但不限于)SUPRASIL 1、SUPRASIL 2、SUPRASIL 300、SUPRASIL 310、HERALUX PLUS、HERALUX-VUV及类似物。在其它实施例中，等离子体位点102的透明部分可包含(但不限于)CaF2、MgF2、LiF、晶状石英及蓝宝石。在本文中应注意，例如(但不限于)CaF2、MgF2、晶状石英及蓝宝石的材料提供对短波长照明(例如，λ<190nm)的透明性。适于实施于本公开的等离子体位点102的透明部分(例如腔室窗、玻璃球、玻璃管或透射元件)中的各种玻璃详细论述于A.施赖伯(A.Schreiber)等人的《物理杂志D：应用物理》38(2005)(J.Phys.D:Appl.Phys.38(2005))中3242到3250页的“用于VUV放电灯的石英玻璃的耐照度(Illumination Resistance of Quartz Glass for VUV DischargeLamps)”中，其以全文引用方式并入本文中。在本文中应注意，熔融石英确实会提供对具有比190nm短的波长的照明的一些透明性，从而展现对短至170nm的波长的有用透明性。
等离子体位点102的一或多个透明部分可呈所属领域中已知的任何形状。在实施例中，透明部分可具有圆柱形形状。在另一实施例中，透明部分可具有球形形状。在另一实施例中，透明部分可具有复合形状。举例来说，透明部分的形状可包括两种或更多种形状的组合。
在一些实施例中，系统100可包含经配置以将从一或多个泵模块110发出的照明聚焦到装纳于等离子体位点102内的等离子体形成材料103的体积中的集光器元件(例如椭圆形或球形集光器元件)。在实施例中，集光器元件经布置以收集由等离子体104发射的宽带照明115并将宽带照明115引导到一或多个额外光学元件(例如集光光学器件123、一或多个滤波器、均质器125及类似物)。应注意，上述配置不是对本公开的范围的限制。举例来说，系统100可包含用于将来自一或多个泵模块110的照明聚焦及/或引导到等离子体形成材料103的体积中的一或多个反射器及/或聚焦光学器件及用于收集由等离子体104发射的宽带照明115的一组单独集光光学器件。举例来说，包含单独反射器光学器件及集光光学器件的光学配置经描述于2016年12月29日发表的第2016/0381776号美国专利公开案中，所述美国专利公开案以全文引用的方式并入本文中。
集光器元件可呈所属领域中已知的适于将从一或多个泵模块110发出的照明聚焦到等离子体形成材料103中或上的任何物理配置。在一些实施例中，集光器元件可包含具有适于从一或多个泵模块110接收照明107并将照明107聚焦到装纳于等离子体位点102内的等离子体形成材料103的体积中的反射内部表面的凹形区域。举例来说，集光器元件可包含具有反射内部表面的椭圆形集光器元件。作为另一实例，集光器元件可包含具有反射内部表面的球形集光器元件。
在一些实施例中，集光器元件(例如集光器元件105)收集由等离子体104发射的宽带照明115并将宽度照明115引导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)集光光学器件123(例如聚焦元件、滤波器等)、均质器125及类似物。在一些实施例中，集光器元件可收集包含由等离子体104发射的EUV、DUV、VUV、UV、可见及/或红外照明的宽带照明115并将宽带照明引导到一或多个下游光学元件。在此方面，等离子体位点102可将EUV、DUV、VUV、UV、可见及/或红外照明递送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。举例来说，LSP系统100可用作宽带检验工具(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。在本文中应注意，系统100的等离子体位点102可在各种光谱范围内发射有用的照明，包含(但不限于)EUV、DUV照明、VUV照明、UV照明、可见照明及红外照明。
在一些实施例中，系统100可包含各种额外光学元件。举例来说，额外光学器件可包含经配置以收集从等离子体104发出的宽带照明的集光光学器件。例如，系统100可包含经布置以将来自集光器元件的照明引导到下游光学器件(例如(但不限于)均质器125)的冷光镜(例如，操作为光束分离器、取样器或类似物)。
在一些实施例中，系统100可包含沿着系统100的照明通路或集光通路放置的一或多个额外透镜。一或多个透镜可用于将来自一或多个泵模块110的照明聚焦到等离子体形成材料103的体积中。替代地，一或多个额外透镜可用于将由等离子体104发射的宽带照明聚焦到所选择目标(未展示)上。
在本文中应注意，为了说明提供上文所描述且在图1A到1C中说明的系统100的一组光学器件且不应将其解译为具限制性。经考虑，在本公开的范围内可利用数个等效光学配置。
LSP光源性能的限制是在较高操作功率下进行等离子体生长。举例来说，图2A到2D说明根据本公开的一或多个实施例的使用具有低数值孔径(NA)的常规泵模块在不同激光功率下泵浦的LSP(例如在图1A中说明的系统中)的实例图。
如图2A中展示，实例图像200展示经由具有0.3的NA(在NA空间中具有近高斯功率分布)的常规泵模块使用150W的激光功率泵浦的LSP的集光区域202。如图2B中展示，实例图像210展示经由具有0.3的NA(在NA空间中具有近高斯功率分布)的常规泵模块使用250W的激光功率泵浦的LSP的集光区域202。如图2C中展示，实例图像220展示经由具有0.3的NA(在NA空间中具有近高斯功率分布)的常规泵模块使用500W的激光功率泵浦的LSP的集光区域202。如图2D中展示，实例图像230展示经由具有0.3的NA(在NA空间中具有近高斯功率分布)的常规泵模块使用1000W的激光功率泵浦的LSP的集光区域202。
图2A到2D大体上说明等离子体尺寸在泵激光束204的方向上随着激光器的功率增加(例如，从图2A中的150W增加到图2D中的1000W)的增加。随着等离子体尺寸增加，等离子体吸收外围的泵激光功率从而阻止将激光功率递送到等离子体中心。为了在焦点中获得更亮、更高温度的等离子体，焦点处的泵激光密度必须增加。在低功率状态中，可通过增加泵激光功率增加泵激光密度。然而，在高功率状态中，等离子体开始生长，从而导致泵激光在更远处且更远离激光焦点被吸收，这是由于泵激光器必须传播通过热的吸收等离子体。在此方面，等离子体尺寸增加而最大辐射率保持基本上恒定并最终开始减小，从而限制最大等离子体辐射率。
脉冲泵状态中的一个难题是工作循环。为了获得相当的性能，脉冲激光平均功率应与CW相当。然而，在脉冲状态中，在短突发中递送此功率。脉冲状态中的瞬时功率比CW状态中高出许多倍。等离子体瞬时辐射又应比CW状态高得多以便补偿工作循环。因此，等离子体性能由稍微不同的过程驱动(如在图3A到5C中展示)。举例来说，等离子体激光重复率可比等离子体的冷却时间小得多(例如图3A中的系统300)。通过另一实例，等离子体重复率可比等离子体的冷却时间大得多(例如分别在图4A、5A中的系统400、500)。例如，等离子体可能比使等离子体扩展到集光区域外所需的时间短(例如图4A的系统400)。在另一例子中，等离子体可能比使等离子体扩展到集光区域外所需的时间长(例如图5A的系统500)。
图3A说明根据本公开的一或多个实施例的使用连续波(CW)或高重复率脉冲照明泵浦的LSP的等离子体生长。在实施例中，系统300可包含经配置以发射泵照明326的泵激光器302。在系统300中，使用泵照明326泵浦的LSP的等离子体生长发生于集光体积304内308及集光体积304外306。
图3B是根据本公开的一或多个实施例的图3A中说明的LSP的集光体积内及图3A中说明的LSP的集光体积外的CW或高重复率脉冲照明的泵功率的图表的实例。集光体积314内的CW状态的泵功率大于集光体积316外的CW的泵功率。集光体积310内的高重复率脉冲状态的泵功率大于集光体积312外的高重复率脉冲状态的泵功率。
图3C是根据本公开的一或多个实施例的图3A中说明的LSP的集光体积内及图3A中说明的LSP的集光体积外的等离子体发射率的图表的实例。集光体积320内的CW状态的等离子体发射率大于集光体积324外的CW的等离子体发射率。集光体积318内的高重复率脉冲状态的等离子体发射率大于集光体积322外的高重复率脉冲状态的等离子体发射率。
系统300的限制是等离子体在下一泵脉冲到达之前没有时间冷却。举例来说，典型的等离子体冷却时间是约300ns。因此，高于约10MHz的重复频率(其中1:100或更少的工作循环的脉冲持续时间小于约1ns，10kW操作的脉冲能量是约1mJ或更少)会导致具有与CW几乎相同性质的等离子体。
图4A说明根据本公开的一或多个实施例的使用低重复率短脉冲照明泵浦的LSP的等离子体生长。在实施例中，系统400可包含经配置以发射泵照明412的泵激光器402。在系统400中，使用泵照明326泵浦的LSP的等离子体生长仅仅发生于集光体积404的区域406内。
图4B是根据本公开的一或多个实施例的图4A中说明的LSP的集光体积内的低重复率短脉冲照明的泵功率408的图表的实例。图4C是根据本公开的一或多个实施例的图4A中说明的LSP的集光体积内的等离子体发射率的图表的实例。由于脉冲状态的不良工作循环，等离子体的峰值发射率410必须比在CW状态中高以便匹配CS等离子体的性能(如图4C中展示)。此外，由于短时间内沉积于集光体积404中的能量的量，瞬时等离子体温度以比所需要更高的速率增加。
系统400的限制是等离子体过热且存在不良工作循环。举例来说，使用约1ns或更短的脉冲宽度实现短脉冲状态。在此状态中，所有功率在击穿之后立即被递送到焦点附近。递送到等离子体的此高峰值功率导致比目标1到5eV高得多的瞬时等离子体温度。此类等离子体趋向于在比100nm短的波长下强烈地发射且通过辐射及快速绝热膨胀快速冷却，从而导致转换效率降低。针对典型的1:10000工作循环(10kHz 10ns)，峰值激光功率比在相同平均功率的CW案例中(图4A到4C)高约10000倍。峰值等离子体温度因此也比CW案例中的峰值等离子体温度高许多倍(相较于1到2eV CW是约10到100eV脉冲)。
图5A说明根据本公开的一或多个实施例的使用低重复率长脉冲照明泵浦的LSP的等离子体生长。在实施例中，系统500可包含经配置以发射泵照明518的泵激光器502。在系统500中，使用泵照明518泵浦的LSP的等离子体生长发生于集光体积504内508及集光体积504外506。
图5B是根据本公开的一或多个实施例的图5A中说明的LSP的集光体积内及图5A中说明的LSP的集光体积外的低重复率长脉冲照明的泵功率的图表的实例。集光体积510内的低重复率长脉冲状态的泵功率大于集光体积512外的低重复率长脉冲状态的泵功率。
图5C是根据本公开的一或多个实施例的图5A中说明的LSP的集光体积内及图5A中说明的LSP的集光体积外的等离子体发射率的图表的实例。集光体积514内的低重复率长脉冲状态的等离子体发射率大于集光体积516外的低重复率长脉冲状态的等离子体发射率。
系统500的限制是通过等离子体边缘处的泵功率沉积加速的等离子体生长。中心中的等离子体在实现击穿泵强度之前不会开始。此外，等离子体行进到击穿区域外存在延迟520(如图5B及5C中展示)。泵功率在等离子体开始从泵照明518发射能量之前开始。
图6A说明根据本公开的一或多个实施例的由交错脉冲照明源泵浦的LSP的等离子体生长。图6B是根据本公开的一或多个实施例的图6A中说明的LSP的集光体积内及图6A中说明的LSP的集光体积外的交错照明脉冲的泵功率的图表的实例。图6C是根据本公开的一或多个实施例的图6A中说明的LSP的集光体积内的等离子体发射率的图表的实例。
在实施例中，系统600包含经配置以产生用于LSP 606的泵照明608A、608B、608N的相应脉冲的一或多个泵模块602。举例来说，系统600可包含第一泵模块602A、第二泵模块602B、直到第N个泵模块602N。一或多个泵模块602的至少一个泵模块602A、602B、602N可经配置以产生在时间上与由一或多个泵模块602中的至少一个其它泵模块602A、602B、602N产生的另一串泵脉冲交错的至少一串泵脉冲。举例来说，由第一泵模块602A产生的第一串泵脉冲在时间上可与由第二泵模块602B产生的第二串泵脉冲交错。通过另一实例，第一串泵、第二串泵、第三串泵及第四串泵可分别交错。
在本文中经考虑，不应将图6A中展示的泵模块的布置解释为限制本公开的范围。举例来说，系统600可包含任何数目个泵模块602。通过另一实例，一或多个泵模块602可经定位成任何布置。
在实施例中，系统600包含经配置以将来自一或多个泵模块602的相应泵照明脉冲引导到LSP 606的集光体积604中的多个非共线路径。在一些实施例中个，多个非共线照明路径在集光体积604外不重叠。在另一实施例中，多个非共线照明路径在集光体积604的中心处或附近重叠，如图6A中展示。
在一些实施例中，如图6A中展示，多个非共线照明路径可经配置以从不同方向将相应泵照明脉冲引导到集光体积604中。
在一些实施例中，一或多个泵模块602的相应焦点可经定位在不同空间位置处。
在一些实施例中，递送到集光体积604的总泵功率可为由一或多个泵模块602中的个别泵模块递送到集光体积604的个别泵功率的和。由于每一串泵脉冲(例如图6B中的608)在时间上与由一或多个泵模块602产生的其它串泵脉冲交错(例如图6B中的610)，所以集光体积606内的泵脉冲重复率可高于一或多个泵模块602中的个别泵模块的重复率。举例来说，集光体积606内的泵脉冲重复率可为至少
Figure GDA0003193183840000151
其中t是LSP 604的冷却时间。
在集光体积外，非共线照明路径之间的重叠程度可能很小。一或多个泵模块602中的个别泵模块的脉冲宽度可为至少
Figure GDA0003193183840000152
其中t是LSP 606的冷却时间且n是泵模块602N的数目。
在一些实施例中，系统600包含经配置以产生用于LSP 606的连续波(CW)泵照明的至少一个泵模块。至少一个额外泵模块可经配置以在集光体积604内的泵脉冲重复率小于
Figure GDA0003193183840000153
时使用CW泵照明维持LSP 606，其中t是LSP 606的冷却时间。
给定300ns的等离子体冷却时间及十个泵通道，所需激光重复频率应为约3MHz。为了使脉冲在等离子体中心重叠，其持续时间应为约30ns。针对30kW系统，脉冲能量是10mJ。针对此操作，最亮体积的尺寸应为约0.3mm—类似于在5kW下操作的CW等离子体尺寸，且比大于约1mm的尺寸的30kW CW等离子体小得多。因此，高六倍的功率可被递送到等离子体中心。
在本文中经考虑，系统600提供优于已知系统的数个改进。首先，系统600允许将泵激光功率递送到等离子体的中心部分(例如集光体积)，而没有由集光体积外的等离子体的吸收造成的损失(例如，如其中展示了集光体积内的等离子体发射率612的图6C中说明)。在下一脉冲从一或多个泵模块到达时，由前一脉冲形成于其路径中的等离子体已经冷却且不会吸收泵功率。在等离子体的中心中，其以类CW方式维持，且因此不受标准脉冲布置的工作循环限制。激光脉冲中的每一者在没有等离子体吸收的情况下传播到集光体积，这是由于一或多个泵模块中的每一者的重复率很低且等离子体有时间在其路径上冷却。在集光体积内，来自不同的一或多个泵模块的泵激光脉冲交错，从而维持维持CW等离子体的泵功率强度。
其次，由于等离子体始终存在于集光体积内，所以每一脉冲的前沿被等离子体高效吸收。在低重复率脉冲操作中，泵脉冲的前沿在没有吸收的情况下穿过集光体积直到击穿发生。
第三，等离子体的尺寸可相较于CW泵减小，从而使LSP更高效且实现更高可收集辐射率。
图7说明根据本公开的一或多个实施例的实施LSP照明系统100的光学特性化系统的简化示意图。在一个实施例中，系统700包含LSP照明系统100、照明臂703、集光臂705、检测器组合件714及包含一或多个处理器720及存储器722的控制器718。
在本文中应注意，系统700可包括任何成像、检验、计量、光刻或所属领域中已知的其它特性化系统。在此方面，系统700可经配置以对样品707执行检验、光学计量、光刻及/或任何形式的成像。样品707可包含所属领域中已知的任何样本，包含(但不限于)晶片、光罩/光掩模或类似物。应注意，系统700可并入贯穿本公开描述的LSP照明系统100的各种实施例中的一或多者。
在一个实施例中，将样品707安置在载物台组合件712上以促进样品707的移动。载物台组合件712可包含所属领域中已知的任何载物台组合件712，包含(但不限于)X-Y载物台、R-θ载物台或类似物。在另一实施例中，载物台组合件712能够在检验或成像期间调整样品707的高度以维持聚焦在样品707上。
在另一实施例中，照明臂703经配置以将来自LSP照明系统100的照明115引导到样品707。照明臂703可包含所属领域中已知的任何数目及类型的光学组件。在一个实施例中，照明臂703包含一或多个光学元件702、光束分离器704及物镜706。在此方面，照明臂703可经配置以将来自LSP照明系统100的照明115聚焦到样品707的表面上。一或多个光学元件702可包含所属领域中已知的任何光学元件或光学元件的组合，包含(但不限于)一或多个镜、一或多个透镜、一或多个偏光器、一或多个光栅、一或多个滤波器、一或多个光束分离器及类似物。
在另一实施例中，集光臂705经配置以收集从样品707反射、散射、衍射及/或发射的光。在另一实施例中，集光臂705可将来自样品707的光引导及/或聚焦到检测器组合件714的传感器716。应注意，传感器716及检测器组合件714可包含所属领域中已知的任何传感器及检测器组合件。传感器716可包含(但不限于)电荷耦合装置(CCD)检测器、互补金属氧化物半导体(CMOS)检测器、时延积分(TDI)检测器、光电倍增管(PMT)、雪崩光电二极管(APD)及类似物。此外，传感器716可包含(但不限于)线传感器或电子轰击型线传感器。
在另一实施例中，检测器组合件714通信地耦合到包含一或多个处理器720及存储器722的控制器718。举例来说，一或多个处理器720可通信地耦合到存储器722，其中一或多个处理器720经配置以执行存储器722上存储的程序指令集。在实施例中，一或多个处理器720经配置以分析检测器组合件714的输出。在另一实施例中，程序指令集经配置以致使一或多个处理器720分析样品707的一或多个特性。在另一实施例中，程序指令集经配置以致使一或多个处理器720修改系统700的一或多个特性以便维持聚焦在样品707及/或传感器716上。举例来说，一或多个处理器720可经配置以调整物镜706或一或多个光学元件702以便将来自照明系统100的照明115聚焦到样品707的表面上。通过另一实例，一或多个处理器720可经配置以调整物镜706及/或一或多个光学元件710以便从样品707的表面收集照明并将收集到的照明聚焦在传感器716上。
应注意，系统700可经配置成所属领域中已知的任何光学配置，包含(但不限于)暗场配置、亮场定向或类似物。
在本文中应注意，系统100及/或系统700的一或多个组件可以所属领域中已知的任何方式通信地耦合到系统100及/或系统700的各种其它组件。举例来说，LSP照明系统100、检测器组合件714、控制器718及一或多个处理器720可经由有线(例如铜线、光纤缆线及类似物)或无线连接(例如RF耦合、IR耦合、数据网络通信(例如，WiFi、WiMax、蓝牙及类似物))通信地耦合到彼此及其它组件。
图8说明根据本公开的一或多个实施例的布置成反射计及/或椭偏仪配置的光学特性化系统800的简化示意图。应注意，可将关于图7中描述的系统700描述的各种实施例及组件解译为扩展到图8中说明的系统800。此外，系统800可包含所属领域中已知的任何类型的计量系统。
在实施例中，系统800包含LSP照明系统100、照明臂816、集光臂818、检测器组合件828及包含一或多个处理器834及存储器836的控制器832。
在此实施例中，经由照明臂816将来自LSP照明源的宽带照明115引导到样品807。系统800可经由集光臂818收集从样本发出的照明。照明臂816可包含适于修改及/或调节宽带光束115的一或多个光束调节组件820。举例来说，一或多个光束调节组件820可包含(但不限于)一或多个偏光器、一或多个滤波器、一或多个光束分离器、一或多个漫射器、一或多个均质器、一或多个变迹器、一或多个光束塑形器或一或多个透镜。
在实施例中，照明臂816可利用第一聚焦元件822将光束115聚焦及/或引导到安置在样本载物台812上的样品807上。集光臂818可包含用于从样品807收集照明的第二聚焦元件826。
在实施例中，检测器组合件828经配置以通过集光臂818捕获从样品807发出的照明。举例来说，检测器组合件828可接收从样品807反射或散射(例如，经由镜面反射、漫反射及类似物)的照明。通过另一实例，检测器组合件828可接收由样品807产生的照明(例如，与光束115的吸收相关联的发光及类似物)。应注意，检测器组合件828可包含所属领域中已知的任何传感器及检测器组合件。传感器可包含(但不限于)CCD检测器、CMOS检测器、TDI检测器、PMT、APD及类似物。
集光臂818可进一步包含用于引导及/或修改由第二聚焦元件826收集的照明的任何数目个集光光束调节元件830，包含(但不限于)一或多个透镜、一或多个滤波器、一或多个偏光器或一或多个相位板。
系统800可经配置为所属领域中已知的任何类型的计量工具，例如(但不限于)具有一或多个照明角的光谱椭偏仪、用于测量穆勒(Mueller)矩阵元素(例如，使用旋转补偿器)的光谱椭偏仪、单波长椭偏仪、角分辨椭偏仪(例如，光束轮廓椭偏仪)、光谱反射计、单波长反射计、角分辨反射计(例如光束轮廓反射计)、成像系统、瞳孔成像系统、光谱成像系统或散射计。
适于实施于本公开的各种实施例中的检验/计量工具的描述提供于以下各者中：2011年6月7日授予的标题为“使用小型反射折射物镜的分场检验系统(Split FieldInspection System Using Small Catadioptric Objectives)”的美国专利7,957,066；2007年1月4日授予的标题为“用于反射折射光学系统中激光暗场照明的光束递送系统(Beam Delivery System for Laser Dark-Field Illumination in a CatadioptricOptical System)”的美国专利7,345,825；1999年12月7日授予的标题为“具有大范围变焦能力的超宽带UV显微镜成像系统(Ultra-broadband UV Microscope Imaging Systemwith Wide Range Zoom Capability)”的美国专利5,999,310；2009年4月28日授予的标题为“使用具有二维成像的激光线照明的表面检验系统(Surface Inspection System UsingLaser Line Illumination with Two Dimensional Imaging)”的美国专利7,525,649；王(Wang)等人的在2016年1月5日授予的标题为“动态可调整半导体计量系统(DynamicallyAdjustable Semiconductor Metrology System)”的美国专利9,228,943；皮旺卡-科尔(Piwonka-Corle)等人的在1997年3月4日授予的标题为“聚焦光束光谱椭偏方法及系统(Focused Beam Spectroscopic Ellipsometry Method and System)”的美国专利5,608,526；及罗森奎格(Rosencwaig)等人的在2001年10月2日授予的标题为“用于分析半导体上的多层薄膜堆叠的设备(Apparatus for Analyzing Multi-Layer Thin Film Stacks onSemiconductors)”的美国专利6,297,880，所述美国专利各自以其全文引用方式并入本文中。
本公开的一或多个处理器720/834可包含所属领域中已知的任何处理元件。在此意义上，一或多个处理器720/834可包含经配置以执行软件算法及/或指令的任何微处理器型装置。应认识到，贯穿本公开描述的步骤可由单个计算机系统实施，或替代地，由多个计算机系统实施。一般来说，术语“处理器”可经广义定义以涵盖具有执行来自非暂时性存储器媒体722/836的程序指令的一或多个处理及/或逻辑元件的任何装置。此外，所公开的各个系统的不同子系统可包含适于实施贯穿本公开描述的步骤的至少一部分的处理器及/或逻辑元件。
存储器媒体722/836可包含所属领域中已知的适于存储可由相关联的一或多个处理器720/834执行的程序指令的任何存储媒体。举例来说，存储器媒体722/836可包含非暂时性存储器媒体。例如，存储器媒体722/836可包含(但不限于)只读存储器、随机存取存储器、磁性或光学存储器装置(例如磁盘)、磁带、固态驱动及类似物。在另一实施例中，存储器722/836经配置以存储本文中描述的各个步骤的一或多个结果及/或输出。应进一步注意，存储器722/836可与一或多个处理器720/834一起经容置于共同控制器壳体中。在替代性实施例中，存储器722/836可相对于一或多个处理器720/834的物理位置远程定位。例如，一或多个处理器720/834可存取可通过网络(例如因特网、内联网及类似物)存取的远程存储器(例如服务器)。在此方面，控制器718/832的一或多个处理器720/834可执行贯穿本公开描述的各种过程步骤中的任一者。
在一些实施例中，本文中所描述的LSP照明系统100及系统700、800可经配置为“独立性工具”，在本文中解译为未物理耦合到工艺工具的工具。在其它实施例中，此检验或计量系统可通过可包含有线及/或无线部分的传输介质经耦合到工艺工具(未展示)。工艺工具可包含所属领域中已知的任何工艺工具，例如光刻工具、蚀刻工具、沉积工具、抛光工具、镀覆工具、清洁工具或离子植入工具。由本文中描述的系统执行的检验或测量的结果可用于使用反馈控制技术、前馈控制技术及/或原位控制技术更改工艺或工艺工具的参数。工艺或工艺工具的参数可手动或自动进行更改。
LSP照明系统100及系统700、800的实施例可如本文中描述那样进一步进行配置。另外，LSP照明系统100及系统700、800可经配置以执行本文中描述的方法实施方案(例如方法900)中的任一者的任何其它步骤。
图9是说明根据本公开的一或多个说明性实施例的泵浦(即维持)LSP的方法900的流程图。在步骤902，方法900包含使用多个泵模块110(例如110a到110d等)通过经由至少一个泵模块产生时间上与由多个泵模块110中的至少一个其它泵模块产生的另一串泵脉冲交错的一串泵脉冲来产生用于LSP 104的泵照明脉冲。在步骤904，方法900进一步包含沿着非共线照明路径将来自多个泵模块110的相应泵照明脉冲引导到LSP 104的集光体积中。
本文中描述的标的物的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，所描绘的此类架构仅是示范性的，且实际上，可实施实现相同功能性的许多其它架构。在概念意义上，用于实现相同功能性的任何布置的组件有效地“相关联”使得实现所要功能性。因此，本文中经组合以实现特定功能性的任两个组件可视作“彼此相关联”使得实现所要功能性，无论架构或中间组件为何。同样地，如此相关联的任两个组件还可被视作“连接”或“耦合”到彼此以实现所要功能性，且能够如此相关联的任两个组件还可被视作“可耦合”到彼此以实现所要功能性。可耦合的特定实例包含(但不限于)可物理交互及/或物理交互组件及/或可无线交互及/或无线交互组件及/或可逻辑交互及/或逻辑交互组件。
据信，通过前述描述应理解本公开及许多其伴随优点，且应明白，可在组件的形式、构造及布置方面做出各种改变而不会背离所公开的标的物或不牺牲全部其材料优点。所描述的形式仅是解释性的，且所附权利要求书的意图是涵盖且包含此类改变。此外，应理解，本发明由所附权利要求书定义。

Claims (34)

1.一种用于泵浦激光维持等离子体的系统，其包括：
多个泵模块，其经配置以产生用于所述激光维持等离子体的相应泵照明脉冲，其中所述多个泵模块中的至少一个泵模块经配置以产生在时间上与由所述多个泵模块中的至少一个其它泵模块产生的另一串泵脉冲交错的一串泵脉冲；及
多个非共线照明路径，其经配置以将来自所述多个泵模块的所述相应泵照明脉冲引导到所述激光维持等离子体的集光体积中。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个非共线照明路径在所述集光体积外不重叠。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个非共线照明路径在所述集光体积的中心处或附近重叠。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个非共线照明路径经配置以从不同方向将所述相应泵照明脉冲引导到所述集光体积中。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个泵模块的相应焦点经定位在不同空间位置处。
6.根据权利要求1所述的系统，其中递送到所述集光体积的总泵功率是由所述多个泵模块中的个别泵模块递送到所述集光体积的个别泵功率的和。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述集光体积内的泵脉冲重复率高于所述多个泵模块中的个别泵模块的重复率。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述集光体积内的所述泵脉冲重复率是至少
Figure FDA0003720967000000011
其中t是所述激光维持等离子体的冷却时间。
9.根据权利要求7所述的系统，其中所述多个泵模块中的所述个别泵模块的脉冲宽度是至少
Figure FDA0003720967000000021
其中t是所述激光维持等离子体的冷却时间且n是泵模块的数目。
10.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括：
至少一个额外泵模块，其经配置以产生用于所述激光维持等离子体的连续波(CW)泵照明。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述至少一个额外泵模块经配置以在所述集光体积内的泵脉冲重复率小于
Figure FDA0003720967000000022
时使用所述连续波泵照明维持所述激光维持等离子体，其中t是所述激光维持等离子体的冷却时间。
12.一种用于产生宽带照明的系统，其包括：
等离子体形成材料；
多个泵模块，其经配置以通过激发所述等离子体形成材料产生用于激光维持等离子体的相应泵照明脉冲，其中所述多个泵模块中的至少一个泵模块经配置以产生在时间上与由所述多个泵模块中的至少一个其它泵模块产生的另一串泵脉冲交错的一串泵脉冲；及
多个非共线照明路径，其经配置以将来自所述多个泵模块的所述相应泵照明脉冲引导到所述激光维持等离子体的集光体积中。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述多个非共线照明路径在所述集光体积外不重叠。
14.根据权利要求12所述的系统，其中所述多个非共线照明路径在所述集光体积的中心处或附近重叠。
15.根据权利要求12所述的系统，其中所述多个非共线照明路径经配置以从不同方向将所述相应泵照明脉冲引导到所述集光体积中。
16.根据权利要求12所述的系统，其中所述多个泵模块的相应焦点经定位在不同空间位置处。
17.根据权利要求12所述的系统，其中递送到所述集光体积的总泵功率是由所述多个泵模块中的个别泵模块递送到所述集光体积的个别泵功率的和。
18.根据权利要求12所述的系统，其中所述集光体积内的泵脉冲重复率高于所述多个泵模块中的个别泵模块的重复率。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述集光体积内的所述泵脉冲重复率是至少
Figure FDA0003720967000000031
其中t是所述激光维持等离子体的冷却时间。
20.根据权利要求18所述的系统，其中所述多个泵模块中的所述个别泵模块的脉冲宽度是至少
Figure FDA0003720967000000032
其中t是所述激光维持等离子体的冷却时间且n是泵模块的数目。
21.根据权利要求12所述的系统，其进一步包括：
至少一个额外泵模块，其经配置以产生用于所述激光维持等离子体的连续波(CW)泵照明。
22.根据权利要求21所述的系统，其中所述至少一个额外泵模块经配置以在所述集光体积内的泵脉冲重复率小于
Figure FDA0003720967000000033
时使用所述连续波泵照明维持所述激光维持等离子体，其中t是所述激光维持等离子体的冷却时间。
23.根据权利要求12所述的系统，其进一步包括经配置以接收由所述激光维持等离子体发射的宽带照明且进一步经配置以将所述宽带照明引导到输出的一或多个集光光学器件。
24.根据权利要求23所述的系统，其中所述输出包括用于计量系统或检验系统中的至少一者的照明器输出。
25.一种泵浦激光维持等离子体的方法，其包括：
使用多个泵模块通过经由至少一个泵模块产生在时间上与由所述多个泵模块中的至少一个其它泵模块产生的另一串泵脉冲交错的一串泵脉冲来产生用于所述激光维持等离子体的泵照明脉冲；及
沿着多个非共线照明路径将来自所述多个泵模块的所述相应泵照明脉冲引导到所述激光维持等离子体的集光体积中。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述多个非共线照明路径在所述集光体积外不重叠。
27.根据权利要求25所述的方法，其中所述多个非共线照明路径在所述集光体积的中心处或附近重叠。
28.根据权利要求25所述的方法，其中所述多个非共线照明路径经配置以从不同方向将所述相应泵照明脉冲引导到所述集光体积中。
29.根据权利要求25所述的方法，其中所述多个泵模块的相应焦点经定位在不同空间位置处。
30.根据权利要求25所述的方法，其中递送到所述集光体积的总泵功率是由所述多个泵模块中的个别泵模块递送到所述集光体积的个别泵功率的和。
31.根据权利要求25所述的方法，其中所述集光体积内的泵脉冲重复率高于所述多个泵模块中的个别泵模块的重复率。
32.根据权利要求31所述的方法，其中所述集光体积内的所述泵脉冲重复率是至少
Figure FDA0003720967000000041
其中t是所述激光维持等离子体的冷却时间。
33.根据权利要求31所述的方法，其中所述多个泵模块中的所述个别泵模块的脉冲宽度是至少
Figure FDA0003720967000000042
其中t是所述激光维持等离子体的冷却时间且n是泵模块的数目。
34.根据权利要求25所述的方法，其进一步包括：
当所述集光体积内的泵脉冲重复率小于
Figure FDA0003720967000000043
时使用连续波泵照明维持所述激光维持等离子体，其中t是所述激光维持等离子体的冷却时间。
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