DE112007003819B4

DE112007003819B4 - Lasergetriebene Lichtquelle

Info

Publication number: DE112007003819B4
Application number: DE112007003819.5T
Authority: DE
Inventors: Donald K. Smith
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK; Energetiq Technology Inc
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK; Energetiq Technology Inc
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2007-04-02
Publication date: 2024-05-16
Anticipated expiration: 2027-04-03
Also published as: GB0817788D0; DE112007000821B4; KR20080108111A; JP5410958B2; US20070228288A1; KR101843701B1; KR101721576B1; WO2007120521A2; WO2007120521A3; KR20170038934A; GB2450045A; KR20150093858A; US7435982B2; JP2012230924A; US20070228300A1; US7786455B2; JP2009532829A; KR20130135393A; JP5628253B2; KR101639963B1

Abstract

Lichtquelle enthaltend:- eine versiegelte Druckkammer (128), die in der Lage ist, einen Druck zwischen 10,135 bar und 202,65 bar während des Betriebs auszuhalten, die einen Bereich umfasst, der für mindestens einen Teil des darin erzeugten Lichts durchlässig ist, so dass dieser Teil des erzeugten Lichts die versiegelte Druckkammer an einem Ausgang verlassen kann;- eine Zündquelle (140) zum Ionisieren eines Gases (132) innerhalb der versiegelten Druckkammer;- zusätzlich zur Zündquelle einen Laser (104), der außerhalb der versiegelten Druckkammer (128) positioniert ist und Laserstrahlung mit mindestens einer Wellenlänge in einem Bereich zwischen 700 nm und 2000 nm bereitstellt, wobei die Laserstrahlung kontinuierlich ist oder mit einer Pulsrate abgegeben wird und dem ionisierten Gas innerhalb der versiegelten Druckkammer Energie zuführt, um ein Laser-aufrechterhaltenes Hochtemperaturplasma zu erzeugen, das sichtbares und ultraviolettes Licht mit mindestens einer Wellenlänge in einem Bereich zwischen 50 nm und 400 nm erzeugt, wobei im Fall gepulster Laserstrahlung derartige Impulse von Energie mit hoher Pulsrate dem ionisierten Gas zugeführt werden, dass ein Betrag der Helligkeit der erzeugten Lichtimpulse während des Betriebs nicht um mehr als 90 % variiert; und- einen Reflektor (512), der die vom Laser (104) gelieferte Laserstrahlung auf das ionisierende Gas (132) reflektiert.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zum Bereitstellen einer lasergetriebenen Lichtquelle.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Lichtquellen hoher Helligkeit können in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet werden. Zum Beispiel kann eine Lichtquelle hoher Helligkeit verwendet werden zur Inspektion, zum Testen oder zur Messung von Eigenschaften, die mit Halbleiterwafern assoziiert sind, oder Materialien, die in der Herstellung von Wafern verwendet werden (zum Beispiel Retikel und Fotomasken). Die elektromagnetische Energie, die durch die Lichtquellen hoher Helligkeit erzeugt wird, kann alternativ als eine Quelle zur Beleuchtung in einem lithographischen, das in der Herstellung von Wafern verwendet wird, einem Mikroskopiesystem, oder einem System zum Aushärten von Fotolack System verwendet werden. Die Parameter des Lichts (zum Beispiel Wellenlänge, Leistungsniveau und Helligkeit) variieren abhängig von der Anwendung.
Der Stand der Technik in zum Beispiel Waferinspektionssystemen beinhaltet die Verwendung von Xenon oder Quecksilberbogenlampen, um Licht zu erzeugen. Die Bogenlampen beinhalten eine Anode und eine Kathode, die verwendet werden, um Xenon- oder Quecksilbergas zu erregen, das sich in der Kammer der Lampe befindet. Eine elektrische Entladung wird zwischen der Anode und der Kathode erzeugt, um Leistung an das erregte (zum Beispiel ionisierte) Gas bereitzustellen, um während des Betriebs der Lichtquelle das Licht, das durch das ionisierte Gas emittiert wird, aufrecht zu erhalten. Während des Betriebs werden die Anode und die Kathode sehr heiß aufgrund der elektrischen Entladung, die an das ionisierte Gas abgegeben wird, das sich zwischen der Anode und der Kathode befindet. Als ein Ergebnis ist die Anode und/oder die Kathode anfällig für Abnutzung und kann Partikel emittieren, welche die Lichtquelle kontaminieren können, oder im Versagen der Lichtquelle resultieren können. Zudem stellen diese Bogenlampen für einige Anwendungen nicht genügend Helligkeit bereit, insbesondere im ultravioletten Spektrum. Weiter kann die Position des Bogens in diesen Lampen instabil sein.
JP 2006 - 80 255 A vorrichtung, die extrem ultraviolettes Licht durch Bestrahlung eines Ziels mit einem Laserstrahl erzeugt.
Das Stand der Technik Dokument US 7 164 144 B2 offenbart ein Steuersystem für eine extrem ultraviolette Lichtquelle (EUV) mit lasererzeugtem Plasma umfassend ein Zielabgabesystem, das so angepasst ist, dass es bewegliche Plasmazündungsziele und eine EUV-Lichtsammeloptik mit einem Fokus, der eine gewünschte Plasmazündungsstelle definiert, abgibt, ein Zielverfolgungs- und Rückkopplungssystem, das Folgendes umfasst: mindestens eine Abbildungsvorrichtung, die als Ausgang ein Bild einer Zielstromspur liefert, und einen Stromspurfehlerdetektor, der einen Fehler in der Position der Zielstromspur in mindestens einer Achse im Allgemeinen senkrecht zur Zielstromspur von einer gewünschten Stromspur, die den gewünschten Plasmazündungsort schneidet, erfasst.
Das Stand der Technik Dokument US 3 619 588 A offenbart eine Lichtquelle, die aus einem gasgefüllten Druckbehälter besteht, in den Licht von einem Laser eingelassen und auf einen Punkt fokussiert wird. Das von dem Gas am Brennpunkt ausgestrahlte Licht wird durch ein Spiegelsystem auf eine Ausgangspupille gerichtet, um einen stark kollimierten Lichtstrahl zu erzeugen.
Das Stand der Technik Dokument US 5 577 092 A offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von extrem ultravioletter (EUV) Strahlung und weicher Röntgenstrahlung aus einer Plasmaquelle mit sehr geringen Ablagerungen („ultra low debris“). Targets werden durch die Freistrahlexpansion verschiedener Gase durch eine temperaturgesteuerte Düse erzeugt, um Molekülcluster zu bilden.
Das Stand der Technik Dokument US 2005 / 0 167 618 A1 offenbart eine Lichtquellenvorrichtung umfassend eine Target-Zuführeinheit zum Zuführen eines Materials, das das Target werden soll; eine Lasereinheit zum Erzeugen eines Plasmas durch Anwenden eines Laserstrahls auf das Target; ein optisches Sammelsystem zum Sammeln des extrem ultravioletten Lichts, das von dem Plasma abgestrahlt wird, und zum Emittieren des extrem ultravioletten Lichts; und eine Magnetfelderzeugungseinheit zum Erzeugen eines Magnetfelds innerhalb des optischen Sammelsystems, wenn es mit Strom versorgt wird, um geladene Teilchen, die von dem Plasma abstrahlen, einzufangen.
Das Stand der Technik Dokument US 2004 / 0 264 512 A1 offenbart rine EUV-Strahlungsquelle, die einen Laser-Vorimpuls mit niedriger Energie und einen Laser-Hauptimpuls mit hoher Energie verwendet. Der Vorpuls erzeugt ein schwaches Plasma im Zielbereich, das die Laserabsorption des Hauptlaserpulses verbessert, um die EUV-Strahlungsemissionen zu erhöhen. Der hochenergetische Ionenfluss wird durch Kollisionen in der durch den Vorpuls erzeugten lokalen Dampfwolke des Targets reduziert. Außerdem erreicht der Vorimpuls mit niedriger Energie den Zielbereich 20-200 ns vor dem Hauptimpuls, um eine maximale Ausgangsintensität zu erreichen. Der zeitliche Abstand zwischen dem Vorimpuls und dem Hauptimpuls kann auf unter 160 ns verringert werden, um eine geringere Intensität der EUV-Strahlung zu erreichen.
Das Stand der Technik Dokument JP S61- 193 358 A offenbart eine ultraviolette Lichtquellenvorrichtung, die ein abgedichtetes Gas durch Anregung mit Laserlicht zur Emission von Plasmalicht veranlasst.
Das Stand der Technik Dokument DE 41 40 988 A1 offenbart eine thermische Lichtquelle mit erhöhter Leuchtdichte und erweitertem Spektralbereich für die optische Spektroskopie von Materie, wobei die Lichtquelle der räumliche praktisch punktförmige Bereich eines Targets ist in dessen unmittelbarer Umgebung ein Überdruck herrscht und der Lichtquelle Energie in der Weise zugeführt wird, dass sie sich erwärmt und auf einer zeitlich konstanten Temperatur gehalten wird, so dass die Lichtquelle eine Plancksche Schwarzkörperstrahlung mit erhöhter Leuchtdichte und erweitertem Spektralbereich emittiert, die zu Spektroskopiezwecken verwendet werden kann.
Das Stand der Technik Dokument DE 101 53 204 A1 offenbart Ein UV-Strahlungserzeugungssystem und Verfahren zum Behandeln einer Beschichtung auf einem Substrat, wie einer Beschichtung auf einem Glasfaserkabel.
Das Stand der Technik Dokument WO 02/ 091 807 A1 offenbart eine Hochenergie-Photonenquelle zur Erzeugung von EUV-Strahlung umfassend eine Düse, die einen Überschallstrom von Quellmaterial aussendet, einen Laser- oder elektromagnetischen Vorionisierungsmechanismus und einen Laser- oder elektromagnetischen Anregungsmechanismus sowie eine Skimmerplatte dazwischen, die einen kollimierten Strahl mit hoher Dichte von Quellmaterial zur Anregung bereitstellt. Dementsprechend gibt es ein Bedürfnis nach verbesserten Lichtquellen hoher Helligkeit. Es besteht auch ein Bedürfnis nach Lichtquellen hoher Helligkeit, die keiner elektrischen Entladung bedürfen, um ein Plasma aufrecht zu erhalten, das ein Licht hoher Helligkeit erzeugt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe mit einer Lichtquelle gemäß dem unabhängigen Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 32 angegeben.
Die vorliegende Erfindung bietet eine Lichtquelle zum Erzeugen eines Lichtes hoher Helligkeit.
Die Erfindung bietet in einem Aspekt eine Lichtquelle, die eine Kammer hat. Die Lichtquelle weist auch eine Zündungsquelle auf zum Ionisieren eines Gases innerhalb der Kammer. Die Lichtquelle weist auch zumindest einen Laser auf, um Energie an das ionisierte Gas innerhalb der Kammer bereitzustellen, um ein Licht hoher Helligkeit zu erzeugen.
In einigen Ausführungsformen ist der zumindest eine Laser eine Mehrzahl von Lasern, die auf einen Bereich gerichtet sind, in dem das Licht hoher Helligkeit seinen Ursprung hat. In einigen Ausführungsformen weist die Lichtquelle auch zumindest ein optisches Element auf, um eine Eigenschaft der Laserenergie, die an das ionisierte Gas bereitgestellt wird, zu modifizieren. Das optische Element kann zum Beispiel eine Linse (zum Beispiel eine aplanatische Linse, eine achromatische Linse, eine Einzelelement-Linse und eine Fresnel-Linse) oder ein Spiegel sein (zum Beispiel ein beschichteter Spiegel, ein dielektrisch beschichteter Spiegel, ein schmalbandiger Spiegel und ein Spiegel, der ultraviolett transparent und infrarot reflektierend ist). In einigen Ausführungsformen ist das optische Element ein oder mehrere faseroptische Elemente zum Richten der Laserenergie auf das Gas.
Die Kammer kann einen ultraviolett transparenten Bereich aufweisen. Die Kammer oder ein Fenster in der Kammer kann ein Material aufweisen, das gewählt ist aus der Gruppe, welche besteht aus Quarz, Suprasil ® Quarz (Heraeus Quarz America, LLC, Buford, GA), Saphir, MgF₂, Diamant und CaF₂. In einigen Ausführungsformen ist die Kammer eine abgeschlossene Kammer. In einigen Ausführungsformen ist die Kammer in der Lage, aktiv gepumpt zu werden. In einigen Ausführungsformen weist die Kammer ein dielektrisches Material (zum Beispiel Quarz) auf. Die Kammer kann zum Beispiel ein Glaskolben sein. In einigen Ausführungsformen ist die Kammer eine ultraviolett transparente dielektrische Kammer.
Das Gas kann eines oder mehrere sein von einem Edelgas, Xe, Ar, Ne, Kr, He, D₂, H₂, O₂, F₂, ein Metallhalogenid, ein Halogen, Hg, Cd, Zn, Sn, Ga, Fe, Li, Na, ein einen Excimer bildendes Gas, Luft, ein Dampf, ein Metalloxid, ein Aerosol, ein fließendes Medium oder ein wiederaufbereitetes Medium. Das Gas kann durch einen gepulsten Laserstrahl erzeugt werden, der auf ein Ziel (zum Beispiel einen Feststoff oder eine Flüssigkeit) in der Kammer auftrifft. Das Ziel kann ein Pool oder ein Film aus Metall sein. In einigen Ausführungsformen ist das Ziel in der Lage, sich zu bewegen. Das Ziel kann zum Beispiel eine Flüssigkeit sein, die auf einen Bereich gerichtet ist, aus dem das Licht hoher Helligkeit entspringt.
In einigen Ausführungsformen ist der zumindest eine Laser multiple Dioden Laser, die in ein faseroptisches Element gekoppelt sind. In einigen Ausführungsformen weist der zumindest eine Laser einen Laser auf, der mit gepulsten Wellen oder im Dauerstrichbetrieb arbeitet. In einigen Ausführungsformen ist der zumindest eine Laser ein IR Laser, ein Diodenlaser, ein Faserlaser, ein Ytterbium Laser, ein CO₂ Laser, ein YAG Laser oder ein Gasentladungslaser. In einigen Ausführungsformen emittiert der zumindest eine Laser zumindest eine Wellenlänge elektromagnetischer Energie, die durch das ionisierte Medium stark absorbiert wird.
Die Zündungsquelle kann Elektroden sein oder diese aufweisen, eine ultraviolette Zündungsquelle, eine kapazitive Zündungsquelle, eine induktive Zündungsquelle, eine RF Zündungsquelle, eine Mikrowellenzündungsquelle, eine Blitzlampe, ein gepulster Laser oder eine gepulste Lampe sein. Die Zündungsquelle kann ein Laser sein, der im Dauerstrichbetrieb (CW) arbeitet, oder der gepulst wird, der auf ein festes oder flüssiges Ziel in der Kammer auftrifft. Die Zündungsquelle kann extern oder intern der Kammer sein.
Die Lichtquelle kann zumindest ein optisches Element aufweisen zum Modifizieren einer Eigenschaft der durch das ionisierte Gas emittierten elektromagnetischen Strahlung. Das optische Element kann zum Beispiel ein oder mehrere Spiegel oder Linsen sein. In einigen Ausführungsformen ist das optische Element konfiguriert, die von dem ionisierten Gas emittierte elektromagnetische Strahlung auf ein Werkzeug (zum Beispiel ein Halbleiterinspektionswerkzeug, ein Mikroskop, ein metrologisches Werkzeug, ein lithographisches Werkzeug oder ein endoskopisches Werkzeug) zu liefern.
Die Erfindung bezieht sich in einem anderen Aspekt auf ein Verfahren zum Erzeugen von Licht. Das Verfahren beinhaltet Ionisieren eines Gases innerhalb einer Kammer mit einer Zündungsquelle. Das Verfahren beinhaltet auch Bereitstellen von Laserenergie an das ionisierte Gas in der Kammer, um ein Licht hoher Helligkeit zu erzeugen.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren auch Richten der Laserenergie durch zumindest ein optisches Element zum Modifizieren einer Eigenschaft der Laserenergie, die an das ionisierte Gas bereitgestellt wird. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren auch das aktive Pumpen der Kammer. Das ionisierbare Medium kann ein bewegliches Ziel sein. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren auch das Richten des Lichtes hoher Helligkeit durch zumindest ein optisches Element um eine Eigenschaft des Lichts zu modifizieren. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren auch das Liefern des Lichtes hoher Helligkeit, das durch das ionisierte Medium emittiert wird, an ein Werkzeug (zum Beispiel ein Halbleiterinspektionswerkzeug, ein Mikroskop, ein metrologisches Werkzeug, ein lithographisches Werkzeug oder ein endoskopisches Werkzeug).
In einem anderen Aspekt bietet die Erfindung eine Lichtquelle. Die Lichtquelle weist eine Kammer und eine Zündungsquelle zum Ionisieren eines ionisierbaren Mediums innerhalb der Kammer auf. Die Lichtquelle weist auch zumindest einen Laser auf, um im Wesentlichen kontinuierliche Energie an das ionisierte Medium innerhalb der Kammer bereitzustellen, um ein Licht hoher Helligkeit zu erzeugen.
In einigen Ausführungsformen ist der zumindest eine Laser ein Laser, der im Dauerstrichbetrieb arbeitet, oder ein Laser mit hoher Pulsrate. In einigen Ausführungsformen ist der zumindest eine Laser ein Laser mit hoher Pulsrate, welcher Pulse von Energie an das ionisierte Medium bereitstellt, so dass das Licht hoher Helligkeit im Wesentlichen kontinuierlich ist. In einigen Ausführungsformen variiert während des Betriebs der Betrag des Lichtes hoher Helligkeit um nicht mehr als 90 %. In einigen Ausführungsformen stellt der zumindest eine Laser Energie im Wesentlichen kontinuierlich bereit, um Auskühlung des ionisierten Mediums, wenn Energie dem ionisierten Medium nicht bereitgestellt wird, zu minimieren.
In einigen Ausführungsformen kann die Lichtquelle zumindest ein optisches Element (zum Beispiel eine Linse oder einen Spiegel) aufweisen, um eine Eigenschaft der an das ionisierte Medium bereitgestellten Laserenergie zu modifizieren. Das optische Element kann zum Beispiel eine aplanatische Linse eine achromatische Linse, eine Einzelelement-Linse, eine Fresnel-Linse, ein beschichteter Spiegel, ein dielektrisch beschichteter Spiegel, ein schmalbandiger Spiegel oder ein ultraviolett transparenter infrarot reflektierender Spiegel sein. In einigen Ausführungsformen ist das optische Element ein oder mehrere faseroptische Elemente zum Richten der Laserenergie an das ionisierbare Medium.
In einigen Ausführungsformen weist die Kammer einen ultraviolett transparenten Bereich auf. In einigen Ausführungsformen weist die Kammer oder ein Fenster in der Kammer ein Quarzmaterial, Suprasil Quarzmaterial, Saphir Material, MgF₂ Material, Diamantmaterial, oder CaF₂ Material auf. In einigen Ausführungsformen ist die Kammer eine abgeschlossene Kammer. Die Kammer kann in der Lage sein, aktiv gepumpt zu werden. In einigen Ausführungsformen beinhaltet die Kammer ein dielektrisches Material (zum Beispiel Quarz). In einigen Ausführungsformen ist die Kammer ein Glaskolben. In einigen Ausführungsformen ist die Kammer eine ultraviolett transparente dielektrische Kammer.
Das ionisierbare Medium kann ein Feststoff, eine Flüssigkeit oder ein Gas sein. Das ionisierbare Medium kann eines oder mehrere enthalten von einem Edelgas, Xe, Ar, Ne, Kr, He, D₂, H₂, O₂, F₂, ein Metallhalogenid, ein Halogen, Hg, Cd, Zn, Sn, Ga, Fe, Li, Na, ein einen Excimer bildendes Gas, Luft, einen Dampf, ein Metalloxid, ein Aerosol, ein fließendes Medium, ein wiederaufbereitetes Medium, oder ein verdampfendes Ziel. In einigen Ausführungsformen ist das ionisierbare Medium ein Ziel in der Kammer und die Zündungsquelle ist ein gepulster Laser, der einen gepulsten Laserstrahl bereitstellt, der auf das Ziel auftrifft. Das Ziel kann ein Pool oder ein Film von Metall sein. In einigen Ausführungsformen ist das Ziel in der Lage, sich zu bewegen.
In einigen Ausführungsformen ist der zumindest eine Laser mehrere Diodenlaser, die in ein faseroptisches Element gekoppelt sind. Der zumindest eine Laser kann zumindest eine Wellenlänge elektromagnetischer Energie bereitstellen, die durch das ionisierte Medium stark absorbiert wird.
Die Zündungsquelle kann Elektroden sein oder diese aufweisen, eine ultraviolette Zündungsquelle, eine kapazitive Zündungsquelle, eine induktive Zündungsquelle, eine RF Zündungsquelle, eine Mikrowellenzündungsquelle, eine Blitzlampe, ein gepulster Laser oder eine gepulste Lampe sein. Die Zündungsquelle kann extern oder intern der Kammer sein.
In einigen Ausführungsformen weist die Lichtquelle zumindest ein optisches Element (zum Beispiel einen Spiegel oder eine Linse) zum Modifizieren einer Eigenschaft elektromagnetischer Strahlung auf, die durch das ionisierte Medium emittiert wird. Das optische Element kann konfiguriert sein, die durch das ionisierte Medium emittierte elektromagnetische Strahlung an ein Werkzeug (zum Beispiel ein Halbleiterinspektionswerkzeug, ein Mikroskop, ein metrologisches Werkzeug, ein lithographisches Werkzeug oder ein endoskopisches Werkzeug) abzugeben.
Die Erfindung bezieht sich in einem anderen Aspekt auf ein Verfahren zum Erzeugen von Licht. Das Verfahren beinhaltet Ionisieren mit einer Zündungsquelle eines ionisierbaren Mediums innerhalb einer Kammer. Das Verfahren beinhaltet auch Bereitstellen von im Wesentlichen kontinuierlicher Laserenergie an das ionisierte Medium in der Kammer, um ein Licht hoher Helligkeit zu erzeugen.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren auch das Richten der Laserenergie durch zumindest ein optisches Element zum Modifizieren einer Eigenschaft der Laserenergie, die an das ionisierbare Medium bereitgestellt wird. Das Verfahren kann auch aktives Pumpen der Kammer aufweisen. In einigen Ausführungsformen ist das ionisierbare Medium ein bewegliches Ziel. Das ionisierbare Medium kann einen Feststoff, eine Flüssigkeit oder ein Gas aufweisen. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren auch Richten des Lichtes hoher Helligkeit durch zumindest ein optisches Element um eine Eigenschaft des Lichts zu modifizieren. In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren auch Abgeben des Lichtes hoher Helligkeit beinhalten, das durch das ionisierte Medium emittiert wird, an ein Werkzeug.
Die Erfindung bietet in einem anderen Aspekt eine Lichtquelle, welche eine Kammer hat. Die Lichtquelle weist ein erstes Zündungsmittel zum Ionisieren eines ionisierbaren Mediums innerhalb der Kammer auf. Die Lichtquelle beinhaltet auch ein Mittel zum Bereitstellen im Wesentlichen kontinuierlicher Laserenergie an das ionisierte Medium innerhalb der Kammer.
Die Erfindung bietet in einem anderen Aspekt eine Lichtquelle, die eine Kammer hat, welche eine reflektive Oberfläche aufweist. Die Lichtquelle weist auch eine Zündungsquelle zum Ionisieren eines Gases innerhalb der Kammer auf. Die Lichtquelle weist auch einen Reflektor auf, der zumindest im Wesentlichen eine erste Menge vordefinierter Wellenlängen elektromagnetischer Energie reflektiert, die in Richtung auf den Reflektor gerichtet sind, und zumindest im Wesentlichen es einer zweiten Menge vordefinierter Wellenlängen elektromagnetischer Energie erlaubt, durch den Reflektor hindurch zu passieren. Die Lichtquelle beinhaltet auch zumindest einen Laser (zum Beispiel einen Dauerstrichfaserlaser) extern der Kammer, zum Bereitstellen elektromagnetischer Energie an das ionisierte Gas innerhalb der Kammer, um ein Plasma zu erzeugen, das ein Licht hoher Helligkeit erzeugt. Ein Dauerstrichlaser emittiert Strahlung kontinuierlich oder im Wesentlichen kontinuierlich, anstatt in kurzen Ausbrüchen, wie bei einem gepulsten Laser.
In einigen Ausführungsformen richtet zumindest ein Laser eine erste Menge von Wellenlängen elektromagnetischer Energie durch den Reflektor in Richtung auf die reflektive Oberfläche (zum Beispiel innere Oberfläche) der Kammer und die reflektive Oberfläche richtet zumindest einen Teil der ersten Menge von Wellenlängen elektromagnetischer Energie zum Plasma. In einigen Ausführungsformen ist zumindest ein Teil des Lichtes hoher Helligkeit in Richtung auf die reflektive Oberfläche der Kammer gerichtet, und wird zum Reflektor reflektiert und wird durch den Reflektor in Richtung auf ein Werkzeug reflektiert. In einigen Ausführungsformen richtet zumindest ein Laser eine erste Menge von Wellenlängen elektromagnetischer Energie in Richtung auf den Reflektor, der Reflektor reflektiert zumindest einen Teil der ersten Wellenlängen elektromagnetischer Energie in Richtung auf die reflektive Oberfläche der Kammer und die reflektive Oberfläche richtet einen Teil der ersten Menge von Wellenlängen elektromagnetischer Energie in Richtung auf das Plasma.
In einigen Ausführungsformen wird zumindest ein Teil des Lichtes hoher Helligkeit zu der reflektiven Oberfläche der Kammer gerichtet, wird in Richtung auf den Reflektor reflektiert und passiert durch den Reflektor hindurch in Richtung auf einen Auslass der Lichtquelle. In einigen Ausführungsformen weist die Lichtquelle ein Mikroskop, ein Ultraviolettmikroskop, ein Waferinspektionssystem, ein Retikelinspektionssystem oder Lithographiesystem auf, die relativ zum Auslass der Lichtquelle beabstandet sind, um das Licht hoher Helligkeit aufzunehmen. In einigen Ausführungsformen ist ein Teil des Lichts hoher Helligkeit auf die reflektive Oberfläche der Kammer gerichtet, wird zu dem Reflektor reflektiert und elektromagnetische Energie, welche die zweite Menge vordefinierter Wellenlängen elektromagnetischer Energie aufweist, passiert durch den Reflektor hindurch.
Die Kammer der Lichtquelle kann ein Fenster aufweisen. In einigen Ausführungsformen ist die Kammer eine abgeschlossene Kammer. In einigen Ausführungsformen weist die reflektive Oberfläche der Kammer eine gekrümmte Form, eine parabolische Form, eine elliptische Form, eine sphärische Form oder eine asphärische Form auf. In einigen Ausführungsformen hat die Kammer eine reflektive innere Oberfläche. In einigen Ausführungsformen befindet sich eine Beschichtung oder ein Film auf der Außenseite der Kammer, um die reflektive Oberfläche zu bilden. In einigen Ausführungsformen befindet sich eine Beschichtung oder ein Film auf der Innenseite der Kammer, um die reflektive Oberfläche zu bilden. In einigen Ausführungsformen ist die reflektive Oberfläche eine Struktur oder ein optisches Element, das von der inneren Oberfläche der Kammer verschieden ist.
Die Lichtquelle kann ein optisches Element aufweisen, das entlang eines Pfades angeordnet ist, auf dem sich die elektromagnetische Energie von dem Laser ausbreitet. In einigen Ausführungsformen ist das optische Element eingerichtet, elektromagnetische Energie von dem Laser an das Plasma über einen großen Raumwinkel bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen ist die reflektive Oberfläche der Kammer eingerichtet, das Licht hoher Helligkeit, das durch das Plasma erzeugt wird, über einen großen Raumwinkel zu sammeln. In einigen Ausführungsformen weisen eines oder mehrere von der reflektiven Oberfläche, dem Reflektor und dem Fenster ein Material auf (zum Beispiel sind beschichtet oder beinhalten), um vordefinierte Wellenlängen elektromagnetischer Energie zu filtern (zum Beispiel infrarote Wellenlängen elektromagnetischer Energie).
Die Erfindung bietet in einem anderen Aspekt eine Lichtquelle, die eine Kammer aufweist, die eine reflektive Oberfläche hat. Die Lichtquelle beinhaltet auch eine Zündungsquelle zum Ionisieren eines Gases innerhalb der Kammer. Die Lichtquelle weist auch zumindest einen Laser extern der Kammer auf zum Bereitstellen elektromagnetischer Energie an das ionisierte Gas innerhalb der Kammer, um ein Plasma zu erzeugen, das ein Licht hoher Helligkeit erzeugt. Die Lichtquelle weist auch einen Reflektor auf, der entlang einem Pfad angeordnet ist, entlang dessen sich die elektromagnetische Energie von dem zumindest einen Laser zu der reflektiven Oberfläche der Kammer ausbreitet.
In einigen Ausführungsformen ist der Reflektor eingerichtet, im Wesentlichen eine erste Menge vordefinierter Wellenlängen elektromagnetischer Energie, die auf den Reflektor gerichtet sind, zu reflektieren und zumindest im Wesentlichen es einer zweiten Menge vordefinierter Wellenlängen elektromagnetischer Energie zu erlauben, durch den Reflektor hindurch zu passieren.
Die Erfindung bezieht sich in einem anderen Aspekt auf ein Verfahren zum Erzeugen von Licht. Das Verfahren beinhaltet Ionisieren mit einer Zündungsquelle, ein Gas innerhalb der Kammer, die eine reflektive Oberfläche hat. Das Verfahren beinhaltet auch Bereitstellen von Laserenergie an das ionisierte Gas in der Kammer, um ein Plasma zu erzeugen, das ein Licht hoher Helligkeit erzeugt.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren Richten der Laserenergie, die eine erste Menge von Wellenlängen elektromagnetischer Energie aufweist, durch einen Reflektor zu der refektiven Oberfläche der Kammer, die reflektive Oberfläche reflektiert zumindest ein Teil der ersten Menge von Wellenlängen elektromagnetischer Energie zu dem Plasma. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren Richten zumindest eines Teils des Lichtes hoher Helligkeit zu der reflektiven Oberfläche der Kammer, welches zu dem Reflektor reflektiert wird und durch den Reflektor zu einem Werkzeug hin reflektiert wird.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren Richten der Laserenergie, welche eine erste Menge von Wellenlängen elektromagnetischer Energie aufweist, zu dem Reflektor, der Reflektor reflektiert zumindest einen Teil der ersten Wellenlängen elektromagnetischer Energie zu der reflektiven Oberfläche der Kammer, die reflektive Oberfläche richtet einen Teil der ersten Menge von Wellenlängen der elektromagnetischen Energie zu dem Plasma. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren Richten eines Teils des Lichtes hoher Helligkeit zu der reflektiven Oberfläche der Kammer, welches zu dem Reflektor reflektiert wird und elektromagnetische Energie, welche die zweite Menge vordefinierter Wellenlängen elektromagnetischer Energie aufweist, passiert durch den Reflektor hindurch.
Das Verfahren kann beinhalten Richten der Laserenergie durch ein optisches Element, welches eine Eigenschaft der Laserenergie modifiziert, um die Laserenergie zu dem Plasma über einen großen Raumwinkel zu richten. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren Richten der Laserenergie durch ein optisches Element, das eine Eigenschaft der Laserenergie modifiziert, um die Laserenergie zu dem Plasma über einen Raumwinkel von ungefähr 0,012 Steradian zu richten. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren Richten der Laserenergie durch ein optisches Element, welches eine Eigenschaft der Laserenergie modifiziert, um die Laserenergie zu dem Plasma über einen Raumwinkel von ungefähr 0,048 Steradian zu richten. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren Richten der Laserenergie durch ein optisches Element, das eine Eigenschaft der Laserenergie modifiziert, um die Laserenergie zu dem Plasma über einen Raumwinkel größer als etwa 2π (etwa 6,28) Steradian zu richten. In einigen Ausführungsformen ist die reflektive Oberfläche der Kammer eingerichtet, die Laserenergie an das Plasma über einen großen Raumwinkel bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen ist die reflektive Oberfläche der Kammer eingerichtet, das Licht hoher Helligkeit, das durch das Plasma erzeugt wird, über einen großen Raumwinkel zu sammeln.
Die Erfindung bezieht sich in einem anderen Aspekt auf ein Verfahren zum Erzeugen von Licht. Das Verfahren beinhaltet Ionisieren mit einer Zündungsquelle eines Gases innerhalb der Kammer, die eine reflektive Oberfläche hat. Das Verfahren beinhaltet auch Richten elektromagnetischer Energie von einem Laser zu einem Reflektor, der zumindest im Wesentlichen eine erste Menge von Wellenlängen elektromagnetischer Energie reflektiert zu dem ionisierten Gas in der Kammer, um ein Plasma zu erzeugen, das ein Licht hoher Helligkeit erzeugt.
In einigen Ausführungsformen wird die elektromagnetische Energie von dem Laser zuerst durch den Reflektor reflektiert in Richtung auf die reflektive Oberfläche der Kammer. In einigen Ausführungsformen wird die auf die reflektive Oberfläche der Kammer gerichtete elektromagnetische Energie zu dem Plasma reflektiert. In einigen Ausführungsformen wird ein Teil des Lichtes hoher Helligkeit zu der reflektiven Oberfläche der Kammer reflektiert, zu dem Reflektor reflektiert und passiert durch den Reflektor hindurch.
In einigen Ausführungsformen passiert die elektromagnetische Energie von dem Laser zuerst durch den Reflektor hindurch und wandert in Richtung auf die reflektive Oberfläche der Kammer. In einigen Ausführungsformen wird die in Richtung auf die reflektive Oberfläche der Kammer gerichtete elektromagnetische Energie zu dem Plasma hin reflektiert. In einigen Ausführungsformen ist ein Teil des Lichtes hoher Helligkeit in Richtung auf die reflektive Oberfläche der Kammer gerichtet, wird zu dem Reflektor reflektiert und durch den Reflektor reflektiert.
Die Erfindung bietet in einem anderen Aspekt eine Lichtquelle, welche eine Kammer mit einer reflektiven Oberfläche aufweist. Die Lichtquelle weist auch ein Mittel zum Ionisieren eines Gases innerhalb der Kammer auf. Die Lichtquelle weist auch ein Mittel zum im Wesentlichen Reflektieren einer ersten Menge von vordefinierten Wellenlängen elektromagnetischer Energie auf, die in Richtung auf den Reflektor gerichtet sind, und es zumindest im Wesentlichen einer zweiten Menge vordefinierter Wellenlängen elektromagnetischer Energie erlauben, durch den Reflektor hindurch zu passieren. Die Lichtquelle kann auch ein Mittel zum Bereitstellen elektromagnetischer Energie an das ionisierte Gas innerhalb der Kammer aufweisen, um ein Plasma zu erzeugen, das ein Licht hoher Helligkeit erzeugt.
Die Erfindung bietet in einem anderen Aspekt eine Lichtquelle, die eine abgeschlossene Kammer aufweist. Die Lichtquelle weist auch eine Zündungsquelle auf zum Ionisieren eines Gases innerhalb der Kammer. Die Lichtquelle weist auch zumindest einen Laser extern der abgeschlossenen Kammer auf, zum Bereitstellen elektromagnetischer Energie an das ionisierte Gas innerhalb der Kammer um ein Plasma zu erzeugen, das ein Licht hoher Helligkeit erzeugt. Die Lichtquelle weist auch eine gekrümmte reflektive Oberfläche auf, die extern der abgeschlossenen Kammer angeordnet ist, um zumindest einen Teil des Lichtes hoher Helligkeit zu empfangen, das durch die abgeschlossene Kammer emittiert wird, und das Licht hoher Helligkeit in Richtung auf einen Auslass der Lichtquelle zu reflektieren.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet die Lichtquelle ein optisches Element, das entlang eines Pfades angeordnet ist, entlang dessen die elektromagnetische Energie von dem Laser wandert. In einigen Ausführungsformen beinhaltet die abgeschlossene Kammer ein Trägerelement, das die abgeschlossene Kammer relativ zu der gekrümmten reflektiven Oberfläche lokalisiert. In einigen Ausführungsformen ist die abgeschlossene Kammer ein Quarzkolben. In einigen Ausführungsformen weist die Lichtquelle eine zweite gekrümmte reflektive Oberfläche auf, die intern oder extern der abgeschlossenen Kammer angeordnet ist, um zumindest einen Teil der elektromagnetischen Laserenergie zu empfangen und die elektromagnetische Energie auf das Plasma zu fokussieren, welches das Licht hoher Helligkeit erzeugt.
Die Erfindung bietet in einem anderen Aspekt eine Lichtquelle, welche eine abgeschlossene Kammer und eine Zündungsquelle zum Ionisieren eines Gases innerhalb der Kammer aufweist. Die Lichtquelle weist auch zumindest einen Laser extern der abgeschlossenen Kammer auf, um elektromagnetische Energie bereitzustellen. Die Lichtquelle weist auch eine gekrümmte reflektive Oberfläche auf, um zumindest einen Teil der elektromagnetischen Energie in Richtung auf das ionisierte Gas innerhalb der Kammer zu reflektieren, um ein Plasma zu erzeugen, das ein Licht hoher Helligkeit erzeugt, die gekrümmt reflektive Oberfläche empfängt auch zumindest einen Teil des Lichts hoher Helligkeit, das durch das Plasma emittiert wird, und reflektiert das Licht hoher Helligkeit in Richtung auf einen Auslass der Lichtquelle.
In einigen Ausführungsformen fokussiert die gekrümmte reflektive Oberfläche die elektromagnetische Energie auf einen Bereich in der Kammer, wo sich das Plasma befindet. In einigen Ausführungsformen ist die gekrümmte reflektive Oberfläche innerhalb der Kammer angeordnet. In einigen Ausführungsformen ist die gekrümmte reflektive Oberfläche außerhalb der Kammer angeordnet. In einigen Ausführungsformen ist das Licht hoher Helligkeit ultraviolettes Licht, enthält ultraviolettes Licht, oder ist im Wesentlichen ultraviolettes Licht.
Die vorstehenden und anderen Aufgaben, Aspekte, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden ersichtlich werden aus der folgenden Beschreibung und aus den Ansprüchen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorstehenden und anderen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie die Erfindung selbst, werden besser verstanden werden aus der folgenden illustrativen Beschreibung, wenn im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen gelesen, die nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.

1 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Lichtquelle gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
2 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Teils einer Lichtquelle gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
3 ist eine graphische Darstellung von UV Helligkeit als Funktion der Laserleistung, die an ein Plasma bereitgestellt wird, unter Verwendung einer Lichtquelle gemäß der Erfindung.
4 ist eine graphische Darstellung der Übertragung von Laserenergie durch ein Plasma, das aus Quecksilber gebildet wird, unter Verwendung einer Lichtquelle gemäß der Erfindung.
5 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Lichtquelle gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
6 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Lichtquelle gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
7 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Lichtquelle gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
8A ist ein schematisches Blockdiagramm einer Lichtquelle, in der elektromagnetische Energie von einem Laser an ein Plasma über einen ersten Raumwinkel bereitgestellt wird, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
8B ist ein schematisches Blockdiagramm der Lichtquelle von 8A, in der die elektromagnetische Energie von dem Laser an das Plasma über einen größeren Raumwinkel bereitgestellt wird, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Lichtquelle 100 zum Erzeugen von Licht, welche die Erfindung ausdrückt. Die Lichtquelle 100 beinhaltet eine Kammer 128, die ein ionisierbares Medium (nicht gezeigt) enthält. Die Lichtquelle 100 stellt Energie einem Bereich 130 der Kammer 128 bereit, der das ionisierbare Medium hat, das ein Plasma erzeugt 132. Das Plasma 132 erzeugt und emittiert ein Licht hoher Helligkeit 136, das seinen Ursprung in dem Plasma 132 hat. Die Lichtquelle 100 weist auch zumindest eine Laserquelle 104 auf, die einen Laserstrahl erzeugt, der dem Plasma 132 bereitgestellt wird, das sich in der Kammer 128 befindet, um das Licht hoher Helligkeit 136 zu initiieren und/oder aufrecht zu erhalten.
In einigen Ausführungsformen ist es wünschenswert, dass zumindest eine Wellenlänge von elektromagnetischer Energie, die durch die Laserquelle 104 erzeugt wird, durch das ionisierbare Medium stark absorbiert wird, um die Effizienz des Energietransfers von der Laserquelle 104 zu dem ionisierbaren Medium zu maximieren.
In einigen Ausführungsformen ist es wünschenswert, dass das Plasma 132 klein in Größe ist, um eine Lichtquelle hoher Helligkeit zu erzielen. Helligkeit ist die Leistung, welche durch eine Lichtquelle pro Einheit an Oberflächen abgestrahlt wird in eine Einheit eines Raumwinkels. Die Helligkeit des Lichts, das durch eine Lichtquelle erzeugt wird, bestimmt die Fähigkeit eines Systems (zum Beispiel eines metrologischen Werkzeugs) oder eines Bedieners, Sachen mit adäquater Auflösung zu sehen oder zu messen (zum Beispiel Merkmale auf der Oberfläche eines Wafers). Es ist auch wünschenswert, dass die Laserquelle 104 das Plasma mit einem Laserstrahl hoher Leistung treibt und/oder aufrecht erhält.
Erzeugen eines Plasmas 132, das klein in Größe ist, und Bereitstellen des Plasmas 132 mit einem Laserstrahl hoher Leistung führt gleichzeitig zu einem Licht hoher Helligkeit 136. Die Lichtquelle 100 erzeugt ein Licht hoher Helligkeit 136, weil der Großteil der Leistung, die durch die Laserquelle 104 eingeführt wird, dann von einem kleinvolumigen, hochtemperaturigem Plasma 132 abgestrahlt wird. Die Temperatur des Plasmas 132 wird sich erhöhen aufgrund des Erhitzens durch den Laserstrahl, bis sie ausbalanciert wird durch Strahlung und andere Prozesse. Die hohen Temperaturen, die in dem durch Laser aufrecht erhaltenen Plasma 132 erzielt werden, liefern erhöhte Strahlung bei kürzeren Wellenlängen elektromagnetischer Energie, zum Beispiel ultravioletter Energie. In einem Experiment wurden Temperaturen zwischen etwa 10.000 K und etwa 20.000 K beobachtet. Die Strahlung des Plasmas 132 ist in einem allgemeinen Sinn über das elektromagnetische Spektrum gemäß dem Planckschen Strahlungsgesetz verteilt. Die Wellenlänge maximaler Strahlung ist umgekehrt proportional zu der Temperatur eines schwarzen Körpers gemäß dem Wienschen Verschiebungsgesetz. Obwohl das durch Laser aufrecht erhaltene Plasma kein schwarzer Körper ist, verhält es sich ähnlich und als solches wird die höchste Helligkeit in dem ultravioletten Bereich bei etwa 300 mm Wellenlänge erwartet für durch Laser aufrecht erhaltene Plasmen, die eine Temperatur zwischen etwa 10.000 K und etwa 15.000 K haben. Die meisten herkömmlichen Bogenlampen sind jedoch nicht in der Lage, bei diesen Temperaturen zu arbeiten.
Es ist daher wünschenswert in einigen Ausführungsformen der Erfindung, die Temperatur des Plasmas 132 während des Betriebs der Lichtquelle 100 beizubehalten, um sicher zu stellen, dass ein genügend helles Licht 136 erzeugt wird, und dass das emittierte Licht während des Betriebs im Wesentlichen kontinuierlich ist.
In dieser Ausführungsform ist die Laserquelle 104 ein Diodenlaser, der einen Laserstrahl über ein faseroptisches Element 108 ausgibt. Das faseroptische Element 108 stellt dem Laserstrahl einen Kollimator 112 bereit, der dabei hilft, die Ausgabe des Diodenlasers zu konditionieren, indem er hilft, Laserstrahlen 116 im Wesentlichen parallel zueinander zu machen. Der Kollimator 112 richtet dann den Laserstrahl 116 auf einen Strahlexpander 118. Der Strahlexpander 118 weitet die Größe des Laserstrahls 116, um einen Laserstrahl 122 zu erzeugen. Der Strahlexpander 118 richtet auch den Laserstrahl 122 auf eine optische Linse 120. Die optische Linse 120 ist konfiguriert, den Laserstrahl 122 zu fokussieren, um einen Laserstrahl 124 geringeren Durchmessers zu erzeugen, der auf den Bereich 130 der Kammer 128 gerichtet ist, wo das Plasma 132 existiert (oder wo es gewünscht wird, dass das Plasma 132 erzeugt und aufrecht erhalten wird).
In dieser Ausführungsform weist die Lichtquelle 100 auch eine Zündungsquelle 140 auf, die als zwei Elektroden (zum Beispiel eine Anode und eine Kathode, die sich in der Kammer 128 befinden) dargestellt ist. Die Zündungsquelle 140 erzeugt eine elektrische Entladung in der Kammer 128 (zum Beispiel in dem Bereich 130 der Kammer 128), um das ionisierbare Medium zu zünden. Der Laser stellt dann Laserenergie an das ionisierte Medium bereit, um das Plasma 132, welches das Licht hoher Helligkeit 136 erzeugt, aufrecht zu erhalten oder zu erzeugen. Das durch die Lichtquelle 100 erzeugte Licht 136 wird dann aus der Kammer heraus gerichtet, zum Beispiel an ein Waferinspektionssystem (nicht gezeigt).
Gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung sind andere alternative Laserquellen bedacht. In einigen Ausführungsformen mögen weder der Kollimator 112, der Strahlexpander 118 oder die Linse 120 benötigt sein. In einigen Ausführungsformen können zusätzliche oder alternative optische Elemente verwendet werden. Die Laserquelle kann zum Beispiel eine Infrarot (IR) Laserquelle, eine Diodenlaserquelle, eine Faserlaserquelle, eine Ytterbium Laserquelle, eine CO₂ Laserquelle, eine YAG Laserquelle oder eine Gasentladungslaserquelle sein. In einigen Ausführungsformen ist die Laserquelle 104 eine Pulslaserquelle (zum Beispiel eine Laserquelle hoher Pulsrate) oder eine Dauerstrichlaserquelle. Faserlaser verwenden Laserdioden, um eine speziell dotierte Faser zu pumpen, welche dann nach dem Laserprinzip arbeitet, um die Ausgabe (das heißt, einen Laserstrahl) zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen sind mehrere Laser (zum Beispiel Diodenlaser) mit einem oder mehreren faseroptischen Elementen (zum Beispiel das faseroptische Element 108) gekoppelt. Diodenlaser nehmen Licht von einer oder normalerweise mehreren Dioden und richten das Licht durch eine Faser zu dem Auslass. In einigen Ausführungsformen sind Faserlaserquellen und direkte Halbleiterlaserquellen wünschenswert zur Verwendung als die Laserquelle 104, da sie relativ gering in Kosten sind, einen kleinen Formfaktor oder Packungsgröße haben und relativ hoch in Effizienz sind.
Effiziente, kosteneffektive Laser hoher Leistung (zum Beispiel Faserlaser und direkte Diodenlaser) sind seit Kurzem verfügbar in dem Wellenlängenbereich nahen Infrarot NIR von etwa 700 nm bis etwa 2000 nm. Energie in diesem Wellenlängenbereich kann einfacher durch bestimmte Materialien (zum Beispiel Glas, Quarz und Saphir) übertragen werden, die häufiger verwendet werden, um Kolben, Fenster und Kammern herzustellen. Es ist daher nun praktischer, Lichtquellen zu erzeugen, die unter Verwendung von Lasern in dem Bereich von 700 nm bis 2000 nm arbeiten, als es zuvor möglich war.
In einigen Ausführungsformen ist die Laserquelle 104 eine Laserquelle hoher Pulsrate, die im Wesentlichen kontinuierliche Laserenergie an die Lichtquelle 100 bereitstellt, die ausreicht, das Licht hoher Helligkeit 136 zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen ist das emittierte Licht hoher Helligkeit 136 im Wesentlichen kontinuierlich, wo zum Beispiel der Betrag (zum Beispiel Helligkeit oder Leistung) des Lichts hoher Helligkeit sich um nicht mehr als etwa 90 % während des Betriebs ändert. In einigen Ausführungsformen ist das Verhältnis von Spitzenleistung der Laserenergie, die an das Plasma geliefert wird, zur mittleren Leistung der Laserenergie, die an das Plasma geliefert wird, in etwa 2 bis 3. In einigen Ausführungsformen ist die im Wesentlichen kontinuierliche Energie, die dem Plasma 132 bereitgestellt wird, ausreichend, um Auskühlung des ionisierten Mediums zu minimieren, um eine wünschenswerte Helligkeit des emittierten Lichts 136 aufrecht zu erhalten.
In dieser Ausführungsform enthält die Lichtquelle 100 eine Mehrzahl optischer Elemente (zum Beispiel einen Strahlexpander 118, eine Linse 120 und ein faseroptisches Element 108) um Eigenschaften (zum Beispiel Durchmesser und Orientierung) des an die Kammer 132 gelieferten Laserstrahls zu modifizieren. Verschiedene Eigenschaften des Laserstrahls können modifiziert werden mit einem oder mehreren optischen Elementen (zum Beispiel Spiegel oder Linsen). Zum Beispiel kann ein oder können mehrere optische Elemente verwendet werden, um die Anteile von, oder den gesamten Laserstrahldurchmesser, Richtung, Divergenz, Konvergenz und Orientierung zu modifizieren. In einigen Ausführungsformen modifizieren optische Elemente die Wellenlänge des Laserstrahls und/oder filtern bestimmte Wellenlängen aus der elektromagnetischen Energie in dem Laserstrahl heraus.
Linsen, die in verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden können, schließen aplanatische Linsen, achromatische Linsen, Einzelelement-Linsen und Fresnel-Linsen ein. Spiegel, die in verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden können, schließen ein beschichtete Spiegel, dielektrisch beschichtete Spiegel, Schmalbandspiegel und ultraviolett transparente infrarot reflektierende Spiegel. Beispielsweise werden ultraviolett transparente, infrarot reflektierende Spiegel in einigen Ausführungsformen der Erfindung verwendet, wo es gewünscht ist, infrarote Energie aus einem Laserstrahl herauszufiltern, während es ultravioletter Energie erlaubt wird, durch den Spiegel hindurch zu passieren, um an ein Werkzeug (zum Beispiel ein Waferinspektionswerkzeug, ein Mikroskop, ein Lithographiewerkzeug oder ein Endoskopiewerkzeug) abgegeben zu werden.
In dieser Ausführungsform ist die Kammer 128 eine abgeschlossene Kammer, die anfänglich das ionisierbare Medium (zum Beispiel einen Feststoff, eine Flüssigkeit oder ein Gas) enthält. In einigen Ausführungsformen ist die Kammer 128 stattdessen in der Lage, aktiv gepumpt zu werden, wo ein oder mehrere Gase in die Kammer 128 durch einen Gaseinlass (nicht gezeigt) eingeführt werden, und Gas in der Lage ist, die Kammer 128 durch einen Gasauslass (nicht gezeigt) zu verlassen. Die Kammer kann hergestellt werden aus oder einschließend eines oder mehrere von zum Beispiel einem dielektrischen Material, einem Quarzmaterial, einem Suprasil Quarz, Saphir, MgF₂, Diamant oder CaF₂. Die Art des Materials kann gewählt werden basierend auf zum Beispiel dem Typ des ionisierbaren Mediums, das verwendet wird und/oder den Wellenlängen von Licht 136, die zu erzeugen gewünscht sind und von der Kammer 128 auszugeben gewünscht sind. In einigen Ausführungen ist ein Bereich der Kammer 128 transparent für zum Beispiel ultraviolette Energie. Kammern 128, die hergestellt sind unter Verwendung von Quarz, werden es im Allgemeinen Wellenlängen von elektromagnetischer Energie bis zu einer Länge von etwa 2 Mikrometer erlauben, durch Wände der Kammer hindurch zu passieren. Saphirkammerwände erlauben es im Allgemeinen elektromagnetische Energie von einer Länge bis zu etwa 4 Mikrometer, durch die Wände hindurch zu passieren.
In einigen Ausführungsformen ist es wünschenswert, dass die Kammer 128 eine abgeschlossene Kammer ist, die in der Lage ist, hohe Drücke und Temperaturen auszuhalten. In einer Ausführungsform ist zum Beispiel das ionisierbare Medium Quecksilberdampf. Um den Quecksilberdampf während des Betriebs einzudämmen, ist die Kammer 128 ein abgeschlossener Quarzkolben, der in der Lage ist, Drücke zwischen etwa 10 bis etwa 200 Atmosphären auszuhalten und bei etwa 900 Grad Celsius zu arbeiten. Der Quarzkolben erlaubt es auch, dass durch das Plasma 132 der Lichtquelle 100 erzeugtes ultraviolettes Licht 136 durch die Wände der Kammer 128 übertragen wird.
Verschiedene ionisierbare Medien können in alternativen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden. Zum Beispiel kann das ionisierbare Medium eines oder mehrere sein aus einem Edelgas, Xe, Ar, Ne, Kr, He, D₂, H₂, O₂, F₂, ein Metallhalogenid, ein Halogen, Hg, Cd, Zn, Sn, Ga, Fe, Li, Na, ein einen Excimer bildendes Gas, Luft, ein Dampf, ein Metalloxid, ein Aerosol, ein fließendes Medium oder ein wiederaufbereitetes Medium. In einigen Ausführungsformen wird ein festes oder flüssiges Ziel (nicht gezeigt) in der Kammer 128 verwendet, um ein ionisierbares Gas in der Kammer 128 zu erzeugen. Die Laserquelle 104 (oder eine alternative Laserquelle) kann verwendet werden, um Energie an das Ziel bereitzustellen, um das ionisierbare Gas zu erzeugen. Das Ziel kann zum Beispiel ein Pool oder ein Film von Metall sein. In einigen Ausführungsformen ist das Ziel ein Feststoff oder eine Flüssigkeit, die sich in der Kammer bewegt (zum Beispiel in der Form von Tröpfchen einer Flüssigkeit, die sich durch den Bereich 130 der Kammer 128 bewegen). In einigen Ausführungsformen wird ein erstes ionisierbares Gas zuerst in die Kammer 128 eingeführt, um das Plasma 132 zu zünden, und dann wird ein separates, zweites ionisierbares Gas eingeführt, um das Plasma 132 aufrecht zu erhalten. In dieser Ausführungsform ist das erste ionisierbare Gas ein Gas, das sich leichter zünden lässt unter Verwendung der Zündungsquelle 140, und das zweite ionisierbare Gas ist ein Gas, das eine bestimmte Wellenlänge elektromagnetischer Energie erzeugt.
In dieser Ausführungsform ist die Zündungsquelle 140 ein Paar von Elektroden, das in der Kammer 128 angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen sind die Elektroden auf derselben Seite der Kammer 128 angeordnet. Eine einzelne Elektrode kann verwendet werden mit zum Beispiel einer RF Zündungsquelle oder einer Mikrowellenzündungsquelle. In einigen Ausführungsformen sind die Elektroden, die in einem herkömmlichen Bogenlampenkolben vorhanden sind, die Zündungsquelle (zum Beispiel ein Quarzkolben des Modells USH-200DP, hergestellt durch Ushio (mit Büros in Cypress, CA)). In einigen Ausführungsformen sind die Elektroden kleiner und/oder sind weiter voneinander entfernt als die Elektroden, die in herkömmlichen Bogenlampenkolben verwendet werden, da die Elektroden nicht benötigt sind, um das Plasma hoher Helligkeit in der Kammer 128 aufrecht zu erhalten.
Es sind jedoch verschiedene Typen und Konfigurationen von Zündungsquellen bedacht, die innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung sind. In einigen Ausführungsformen ist die Zündungsquelle 140 extern der Kammer 128, oder teilweise intern und teilweise extern der Kammer 128. Alternative Typen von Zündungsquellen 140, die verwendet werden können in der Lichtquelle 100, beinhalten ultraviolette Zündungsquellen, kapazitive Entladungszündungsquellen, induktive Zündungsquellen, RF Zündungsquellen, eine Mikrowellenzündungsquellen, Blitzlampen, gepulste Laser und gepulste Lampen. In einigen Ausführungsformen wird keine Zündungsquelle 140 benötigt, und anstatt dessen wird die Laserquelle 104 verwendet, um das ionisierbare Medium zu zünden und das Plasma 132 zu erzeugen und das Plasma aufrecht zu erhalten und das Licht hoher Helligkeit 136, das durch das Plasma 132 emittiert wird.
In einigen Ausführungsformen ist es wünschenswert, die Temperatur der Kammer 128 und der Inhalte der Kammer 128 während des Betriebs der Lichtquelle 100 aufrecht zu erhalten, um sicher zu stellen, dass der Druck von Gas oder Dampf innerhalb der Kammer 128 auf einem gewünschten Niveau beibehalten wird. In einigen Ausführungsformen kann die Zündungsquelle 140 während des Betriebs der Lichtquelle 100 betrieben werden, wo die Zündungsquelle 140 Energie an das Plasma 132 zusätzlich zu der durch die Laserquelle 104 bereit gestellten Energie bereitstellt. Auf diese Weise wird die Zündungsquelle 140 verwendet, um die Temperatur der Kammer 128 und der Inhalte der Kammer 128 aufrecht zu erhalten (oder auf einem adäquaten Niveau aufrecht zu erhalten).
In einigen Ausführungsformen beinhaltet die Lichtquelle 100 zumindest ein optisches Element (zum Beispiel zumindest einen Spiegel oder eine Linse) zum Modifizieren einer Eigenschaft der elektromagnetischen Energie (zum Beispiel das Licht hoher Helligkeit 136), das von dem Plasma 132 (zum Beispiel ein ionisiertes Gas) emittiert wird, ähnlich wie andernorts hierin beschrieben.
2 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Teils einer Lichtquelle 200, welche Prinzipien der vorliegenden Erfindung inkorporiert. Die Lichtquelle 200 beinhaltet eine Kammer 128, die ein ionisierbares Gas enthält, und ein Fenster 204 hat, das einen Druck innerhalb der Kammer 128 aufrecht erhält, während es gleichzeitig elektromagnetischer Energie erlaubt, in die Kammer 128 einzutreten und aus der Kammer 128 auszutreten. In dieser Ausführungsform hat die Kammer 128 eine Zündungsquelle (nicht gezeigt), welche das ionisierbare Gas (zum Beispiel Quecksilber oder Xenon) zündet, um ein Plasma 132 zu erzeugen.
Eine Laserquelle 104 (nicht gezeigt) stellt einen Laserstrahl 216 bereit, der durch eine Linse 208 gerichtet wird, um einen Laserstrahl 220 zu erzeugen. Die Linse 208 fokussiert den Laserstrahl 220 auf eine Oberfläche 224 eines Dünnfilmreflektors 212, welcher den Laserstrahl 220 reflektiert, um einen Laserstrahl 124 zu erzeugen. Der Reflektor 212 richtet den Laserstrahl 124 auf einen Bereich 130, wo sich das Plasma 132 befindet. Der Laserstrahl 124 stellt Energie dem Plasma 132 bereit, um ein Licht hoher Helligkeit 136, das von dem Plasma 132 in dem Bereich 130 der Kammer 128 erzeugt wird, zu erzeugen und/oder aufrecht zu erhalten.
In dieser Ausführungsform hat die Kammer 128 eine parabole Form und eine innere Oberfläche 228, die reflektiv ist. Die Parabolform und die reflektive Oberfläche kooperieren miteinander, um einen wesentlichen Betrag des Lichtes hoher Helligkeit 136 in Richtung zu dem Fenster 204 und aus diesem hinaus zu reflektieren. In dieser Ausführungsform ist der Reflektor 212 transparent für das emittierte Licht 136 (zum Beispiel zumindest eine oder mehrere Wellenlängen ultravioletten Lichts). Auf diese Weise wird das emittierte Licht 136 aus der Kammer 128 hinaus übertragen und zum Beispiel zu einem metrologischen Werkzeug (nicht gezeigt) gerichtet. In einer Ausführungsform wird das emittierte Licht 136 zuerst in Richtung zu oder durch zusätzliche optische Elemente hindurch gerichtet, bevor es auf ein Werkzeug gerichtet wird.
Zur Veranschaulichung wurde ein Experiment ausgeführt, um ultraviolettes Licht zu erzeugen unter Verwendung einer Lichtquelle gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Ein Quarzkolbenmodell L6724, hergestellt durch Hamamatsu (mit Büros in Bridgewater, NJ) wurde verwendet als die Kammer der Lichtquelle (zum Beispiel die Kammer 128 der Lichtquelle 100 von 1) für Experimente unter Verwendung von Xenon als ionisierbares Medium in der Kammer. Ein Quarzkolben des Models USH-200DP, hergestellt durch Ushio (mit Büros in Cypress, CA) wurde verwendet, als die Kammer der Lichtquelle für Experimente unter Verwendung von Quecksilber als das ionisierbare Medium in der Kammer.
3 zeigt ein Diagramm 300 der UV Helligkeit eines Lichtes hoher Helligkeit, das erzeugt wurde durch ein Plasma, das sich in der Kammer befand, abhängig von der Laserleistung (in Watt), die dem Plasma bereitgestellt wurde. Die in dem Experiment verwendete Laserquelle war ein CW Laser mit 1,09 Mikrometer, 100 Watt. Die Y Achse 312 des Diagramms 300 ist die UV Helligkeit (zwischen etwa 200 und 400 mm) in Watt/mm² Steradian (sr). Die X Achse 316 des Diagramms 300 ist die Laserstrahlleistung in Watt, die dem Plasma bereitgestellt wurde. Die Kurve 304 ist die UV Helligkeit des Lichtes hoher Helligkeit, das von einem Plasma erzeugt wurde, welches erzeugt wurde unter Verwendung von Xenon als ionisierbares Medium in der Kammer. Das Plasma in dem Experiment, das Xenon verwendete, war zwischen etwa 1 mm und etwa 2 mm in Länge und etwa 0,1 mm im Durchmesser. Die Länge des Plasmas wurde kontrolliert durch Einstellen des Konvergenzwinkels des Laserstrahls. Ein größerer Winkel (das heißt, größere numerische Apertur) führt zu einem kürzeren Plasma, da der konvergierende Strahl eine Intensität erreicht, die in der Lage ist, das Plasma aufrecht zu erhalten, wenn es näher dem Fokus ist. Die Kurve 308 ist die UV Helligkeit des Lichtes hoher Leistung, erzeugt durch ein Plasma, das erzeugt wurde unter Verwendung von Quecksilber als das ionisierbare Medium in Kammer. Das Plasma in dem Experiment unter Verwendung von Quecksilber war etwa 1 mm in Länge und 0,1 mm im Durchmesser.
Zur Veranschaulichung wurde ein anderes Experiment ausgeführt, um ultraviolettes Licht unter Verwendung einer Lichtquelle gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zu erzeugen. Ein Quarzkolbenmodell USH-200DP, hergestellt durch Ushio (mit Büros in Cypress, CA) wurde als die Kammer der Lichtquelle für Experimente unter Verwendung von Quecksilber als ionisierbares Medium in der Kammer verwendet (zum Beispiel die Kammer 128 der Lichtquelle 100 von 1). Die in dem Experiment verwendete Laserquelle war ein 1,09 Mikrometer, 100 Watt Ytterbium dotierter Faserlaser von SPI Lasers PLC (mit Büros in Los Gatos, CA). 4 zeigt ein Diagramm 400 der Übertragung von Laserenergie durch ein Plasma, das sich in der Kammer befand, erzeugt aus Quecksilber, gegenüber dem Betrag an Leistung, die dem Plasma bereitgestellt wurde, in Watt. Die Y Achse 412 des Diagramms 400 ist der Übertragungskoeffizient in dimensionslosen Einheiten. Die X Achse 416 des Diagramms 400 ist die Laserstrahlleistung in Watt, die dem Plasma bereitgestellt wurde. Die Kurve in dem Diagramm 400 zeigt Absorptionslängen von 1 mm wurden erzielt unter Verwendung der Laserquelle. Der Übertragungswert von 0,34, beobachtet bei 100 Watt, entspricht einer 1/e Absorptionslänge von etwa 1 mm.
5 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Teils einer Lichtquelle 500, welche Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert. Die Lichtquelle 500 beinhaltet eine Kammer 528, die eine reflektive Oberfläche 540 hat. Die reflektive Oberfläche 540 kann zum Beispiel eine parabole Form, elliptische Form, gekrümmte Form, sphärische Form oder asphärische Form haben. In dieser Ausführungsform hat die Lichtquelle 500 eine Zündungsquelle (nicht gezeigt), welche ein ionisierbares Gas (zum Beispiel Quecksilber oder Xenon) in einem Bereich 530 innerhalb der Kammer 528 findet, um ein Plasma 532 zu erzeugen.
In einigen Ausführungsformen kann die reflektive Oberfläche 540 eine reflektive innere oder äußere Oberfläche sein. In einigen Ausführungsformen befindet sich eine Beschichtung oder ein Film auf der Innenseite oder der Außenseite der Kammer, um die reflektive Oberfläche 540 zu bilden.
Eine Laserquelle (nicht gezeigt) stellt einen Laserstrahl 516 bereit, der in Richtung auf eine Oberfläche 524 oder einen Reflektor 512 gerichtet ist. Der Reflektor 512 reflektiert den Laserstrahl 520 in Richtung auf die reflektive Oberfläche 540 der Kammer 528. Die reflektive Oberfläche 540 reflektiert den Laserstrahl 520 und richtet den Laserstrahl in Richtung auf das Plasma 532. Der Laserstrahl 516 stellt Energie an das Plasma 532 bereit, um ein Licht hoher Helligkeit 536, das von dem Plasma 532 der Kammer 528 emittiert wird, aufrecht zu erhalten und/oder zu erzeugen. Das durch das Plasma 532 erzeugte Licht hoher Helligkeit 536 wird in Richtung auf die reflektive Oberfläche 540 der Kammer 528 gerichtet. Zumindest ein Teil des Lichtes hoher Helligkeit 536 wird durch die reflektive Oberfläche 540 der Kammer 528 reflektiert und in Richtung auf den Reflektor 512 gerichtet. Der Reflektor 512 ist im Wesentlichen transparent für das Licht hoher Helligkeit 536 (zumindest eine oder mehrere Wellenlängen des ultravioletten Lichts). Auf diese Weise passiert das Licht hoher Helligkeit 536 durch den Reflektor 512 hindurch und wird zum Beispiel auf ein metrologisches Werkzeug (nicht gezeigt) gerichtet. In einigen Ausführungsformen wird das Licht hoher Helligkeit 536 zuerst in Richtung auf oder durch ein Fenster oder zusätzliche optische Elemente hindurch gerichtet, bevor es auf ein Werkzeug gerichtet wird.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet die Lichtquelle 500 eine getrennte abgeschlossene Kammer (zum Beispiel die abgeschlossene Kammer 728 von 7), die sich in dem konkaven Bereich der Kammer 528 befindet. Die abgeschlossene Kammer enthält das ionisierbare Gas, das verwendet wird, um das Plasma 532 zu erzeugen. In alternativen Ausführungsformen enthält die abgeschlossene Kammer die Kammer 528. In einigen Ausführungsformen enthält die abgeschlossene Kammer auch den Reflektor 512.
6 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Teils einer Lichtquelle 600, welche Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert. Die Lichtquelle 600 enthält eine Kammer 628, das eine reflektive Oberfläche 640 hat. Die reflektive Oberfläche 640 kann zum Beispiel eine parabole Form, elliptische Form, gekrümmte Form, sphärische Form oder asphärische Form haben. In dieser Ausführungsform hat die Lichtquelle 600 eine Zündungsquelle (nicht gezeigt), die ein ionisierbares Gas (zum Beispiel Quecksilber oder Xenon) in einem Bereich 630 innerhalb der Kammer 628 zündet, um ein Plasma 632 zu erzeugen.
Eine Laserquelle (nicht gezeigt) stellt einen Laserstrahl 616 bereit, der in Richtung auf einen Reflektor 612 gerichtet ist. Der Reflektor 612 ist im Wesentlichen für den Laserstrahl 616 transparent. Der Laserstrahl 616 tritt durch den Reflektor 612 hindurch und ist auch in Richtung auf die reflektive Oberfläche 640 der Kammer 628 gerichtet. Die reflektive Oberfläche 640 reflektiert den Laserstrahl 616 und richtet ihn hin zu dem Plasma 632 in dem Bereich 630 der Kammer 628. Der Laserstrahl 616 stellt Energie an das Plasma 632 bereit, um ein Licht hoher Helligkeit 636, das von dem Plasma 632 in der Region 630 in der Kammer 628 emittiert wird, aufrecht zu erhalten und/oder zu erzeugen. Das Licht hoher Helligkeit 636, das durch das Plasma 632 emittiert wird, wird auf die reflektive Oberfläche 640 der Kammer 628 gerichtet. Zumindest ein Teil des Lichts hoher Helligkeit 636 wird durch die reflektive Oberfläche 640 der Kammer 628 reflektiert und auf eine Oberfläche 624 des Reflektors 612 gerichtet. Der Reflektor 612 reflektiert das Licht hoher Helligkeit 636 (zum Beispiel zumindest eine oder mehrere Wellenlängen ultravioletten Lichts). Auf diese Weise ist das Licht hoher Helligkeit 636 (zum Beispiel sichtbares und/oder ultraviolettes Licht) auf zum Beispiel ein metrologisches Werkzeug (nicht gezeigt) gerichtet. In einigen Ausführungsformen wird das Licht hoher Helligkeit 636 zuerst in Richtung auf oder durch ein Fenster oder zusätzliche optische Elemente gerichtet, bevor es auf ein Werkzeug gerichtet ist. In einigen Ausführungsformen enthält das Licht hoher Helligkeit 636 ultraviolettes Licht. Ultraviolettes Licht ist elektromagnetische Energie mit einer Wellenlänge kürzer als diejenige sichtbaren Lichts, zum Beispiel zwischen etwa 50 nm und 400 nm.
In einigen Ausführungsformen enthält die Lichtquelle 600 eine separate abgeschlossene Kammer (zum Beispiel die abgeschlossene Kammer 728 von 7), angeordnet in dem konkaven Bereich der Kammer 628. Diese abgeschlossene Kammer enthält das ionisierbare Gas, das verwendet wird, um das Plasma 632 zu erzeugen. In alternativen Ausführungsformen enthält die abgeschlossene Kammer die Kammer 628. In einigen Ausführungsformen enthält die Kammer auch den Reflektor 612.
7 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Lichtquelle 700 zum Erzeugen von Licht, welche die Erfindung verkörpert. Die Lichtquelle 700 enthält eine abgeschlossene Kammer 728 (zum Beispiel einen abgeschlossenen Quarzkolben), welche ein ionisierbares Medium (nicht gezeigt) enthält. Die Lichtquelle 700 stellt Energie an einen Bereich 730 der Kammer 728 bereit, der das ionisierbare Medium aufweist, der ein Plasma 732 erzeugt. Das Plasma 732 erzeugt und emittiert Licht hoher Helligkeit 736, das seinen Ursprung in dem Plasma 732 hat. Die Lichtquelle 700 enthält auch zumindest eine Laserquelle 704, die einen Laserstrahl erzeugt, der dem Plasma 732 bereitgestellt wird, das sich in der Kammer 728 befindet, um das Licht hoher Helligkeit 736 zu initiieren und/oder aufrecht zu erhalten.
In dieser Ausführungsform ist die Laserquelle 704 ein Diodenlaser, der einen Laserstrahl über ein faseroptisches Element 708 ausgibt. Das faseroptische Element 708 stellt den Laserstrahl einem Kollimator 712 bereit, der dabei hilft, die Ausgaben des Diodenlasers zu konditionieren, in dem er dabei hilft, die Laserstrahlstrahlen 716 im Wesentlichen parallel zueinander zu machen. Der Kollimator 712 richtet dann den Laserstrahl 716 auf einen Strahlexpander 718. Der Strahlexpander 718 weitet die Größe des Laserstrahls 716, um einen Laserstrahl 722 zu erzeugen. Der Strahlexpander 718 richtet auch den Laserstrahl 722 auf eine optische Linse 720. Die optische Linse 720 ist konfiguriert, den Laserstrahl 722 zu fokussieren, um einen Laserstrahl 724 kleineren Durchmessers zu erzeugen. Der Laserstrahl 724 tritt durch eine Apertur oder ein Fenster 772 hindurch, die, bzw. das sich der Basis 724 einer gekrümmten reflektiven Oberfläche 740 befindet, und wird in Richtung auf die Kammer 728 gerichtet. Die Kammer 728 ist im Wesentlichen für den Laserstrahl 724 transparent. Der Laserstrahl 724 tritt durch die Kammer 728 hindurch und in Richtung auf den Bereich 730 der Kammer 728, wo das Plasma 732 existiert (oder wo es wünschenswert ist, dass das Plasma 732 durch den Laser 724 erzeugt und aufrecht erhalten wird).
In dieser Ausführungsform wird das ionisierbare Medium durch den Laserstrahl 724 gezündet. In alternativen Ausführungsformen enthält die Lichtquelle 700 eine Zündquelle (zum Beispiel ein Paar Elektroden oder eine Quelle ultravioletter Energie), welche zum Beispiel eine elektrische Entladung in der Kammer 728 (zum Beispiel den Bereich 730 der Kammer 728) erzeugt, um das ionisierbare Medium zu zünden. Die Laserquelle 704 stellt dann Laserenergie an das ionisierte Medium bereit, um das Plasma 732 aufrecht zu erhalten, welches das Licht hoher Helligkeit 736 erzeugt. Die Kammer 728 ist im Wesentlichen für das Licht hoher Helligkeit 736 (oder für vordefinierte Wellenlängen elektromagnetischer Strahlung in dem Licht hoher Helligkeit 736) transparent. Das Licht 736 (zum Beispiel sichtbares und/oder ultraviolettes Licht), das durch die Lichtquelle 700 erzeugt wird, wird dann aus der Kammer 728 heraus in Richtung auf eine innere Oberfläche 744 der reflektiven Oberfläche 740 gerichtet.
In dieser Ausführungsform enthält die Lichtquelle 700 eine Mehrzahl optischer Elemente (zum Beispiel einen Strahlexpander 718, eine Linse 720 und ein faseroptisches Element 708), um Eigenschaften (zum Beispiel Durchmesser und Orientierung) des Laserstrahls zu modifizieren, der an die Kammer 732 abgegeben wird. Verschiedene Eigenschaften des Laserstrahls können mit einem oder mit mehreren optischen Elementen (zum Beispiel Spiegel oder Linsen) modifiziert werden. Zum Beispiel kann ein oder können mehrere optische Elemente verwendet werden, um die Anteile von, oder den gesamten Laserstrahldurchmesser, Richtung, Divergenz, Konvergenz und Orientierung zu modifizieren. In einigen Ausführungsformen modifizieren optische Elemente die Wellenlänge des Laserstrahls und/oder filtern bestimmte Wellenlängen elektromagnetischer Energie in dem Laserstrahl heraus.
Linsen, die in verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden können, schließen ein aplanatische Linsen, achromatische Linsen, Einzel-Element-Linsen und Fresnel-Linsen. Spiegel, die in verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden können, schließen ein beschichtete Spiegel, dielektrisch beschichtete Spiegel, Schmalbandspiegel und ultraviolett transparente infrarot reflektierende Spiegel. Beispielsweise werden ultraviolett transparente infrarot reflektierende Spiegel in einigen Ausführungsformen der Erfindung verwendet, wo es wünschenswert ist, Infrarotenergie aus einem Laserstrahl herauszufiltern, während es ultravioletter Energie erlaubt wird, durch den Spiegel hindurch zu treten, um an ein Werkzeug (zum Beispiel ein Waferinspektionswerkzeug, ein Mikroskop, ein Lithographiewerkzeug oder ein endoskopisches Werkzeug) abgegeben zu werden.
8A und 8B sind schematische Blockdiagramme einer Lichtquelle 800 zum Erzeugen von Licht, welche die Erfindung verkörpert. Die Lichtquelle 800 beinhaltet eine Kammer 828, die ein ionisierbares Medium (nicht gezeigt) enthält. Die Lichtquelle 800 stellt Energie an einen Bereich 830 der Kammer 828 bereit, der das ionisierbare Medium enthält, das ein Plasma erzeugt. Das Plasma erzeugt und emittiert ein Licht hoher Helligkeit, das seinen Ursprung in dem Plasma hat. Die Lichtquelle 800 beinhaltet auch zumindest eine Laserquelle 804, die einen Laserstrahl erzeugt, der dem Plasma bereitgestellt wird, das sich in der Kammer 828 befindet, um das Licht hoher Helligkeit zu initiieren und/oder aufrecht zu erhalten.
In einigen Ausführungsformen ist es wünschenswert, dass das Plasma von kleiner Größe ist, um eine Lichtquelle hoher Helligkeit zu erzeugen. Helligkeit ist die Leistung, die von einer Lichtquelle pro Einheit eines Oberflächenbereichs abgestrahlt wird in eine Einheit eines Raumwinkels. Die Helligkeit des Lichts, das durch eine Lichtquelle erzeugt wird, bestimmt die Fähigkeit eines Systems (zum Beispiel eines metrologischen Werkzeugs) oder eines Bedieners, Dinge zu sehen oder zu messen (zum Beispiel Merkmale auf der Oberfläche eines Wafers) mit adäquater Auflösung. Es ist auch wünschenswert, dass die Laserquelle 804 das Plasma mit einem Laserstrahl hoher Leistung treibt und/oder aufrecht erhält.
Das Erzeugen eines Plasmas, das von kleiner Größe ist und Bereitstellen eines Laserstrahls hoher Leistung an das Plasma führt gleichzeitig zu einem Licht hoher Helligkeit. Die Lichtquelle 800 erzeugt ein Licht hoher Helligkeit, weil der Großteil der Leistung, die durch die Laserquelle 804 eingeführt wird, dann von einem Plasma kleinen Volumens und hoher Temperatur abgestrahlt wird. Die Plasmatemperatur wird sich erhöhen wegen der Erhitzung durch den Laserstrahl, bis dieses durch Strahlung und andere Prozesse ausbalanciert wird. Die hohen Temperaturen, die in dem durch Laser aufrecht erhaltenen Plasma erzielt werden, liefern erhöhte Strahlung bei kürzeren Wellenlängen elektromagnetischer Energie, zum Beispiel ultravioletter Energie. In einem Experiment wurden Temperaturen zwischen etwa 10.000 K und etwa 20.000 K beobachtet. Die Strahlung des Plasmas ist in einem allgemeinen Sinn über das elektromagnetische Spektrum gemäß dem Plankschen Strahlungsgesetz verteilt. Die Wellenlänge maximaler Strahlung ist umgekehrt proportional zur Temperatur eines schwarzen Körpers gemäß dem Wienschen Verschiebungsgesetz. Während das durch Laser aufrecht erhaltene Plasma kein schwarzer Körper ist, verhält es sich ähnlich und als solches wird die höchste Helligkeit in dem ultravioletten Bereich bei etwa 300 nm Wellenlänge erwartet für Laser aufrecht erhaltene Plasmen, die eine Temperatur zwischen etwa 10.000 K und etwa 15.000 K haben. Herkömmliche Bogenlampen sind jedoch nicht in der Lage, bei diesen Temperaturen zu arbeiten.
Es ist in einigen Ausführungsformen der Erfindung wünschenswert, die Laserenergie an das Plasma in der Kammer 828 über einen großen Raumwinkel abzugeben, um ein Plasma zu erreichen, das von kleiner Größe ist. Verschiedene Verfahren und optische Elemente können verwendet werden, um die Laserenergie über einen gro-ßen Raumwinkel abzugeben. In dieser Ausführungsform der Erfindung werden Parameter eines Strahlexpanders und optische Linsen variiert, um die Größe des Raumwinkels zu verändern, über den die Laserenergie an das Plasma in der Kammer 828 abgegeben wird.
Mit Bezug auf 8A ist die Laserquelle 804 ein Diodenlaser, der einen Laserstrahl über ein faseroptisches Element 808 abgibt. Das faseroptische Element 808 stellt den Laserstrahl an einen Kollimator 812 bereit, der beim Konditionieren der Ausgabe des Diodenlasers hilft, indem er hilft, Laserstrahlstrahlen 816 im Wesentlichen parallel zueinander zu machen. Der Kollimator 812 richtet den Laserstrahl 816 auf eine optische Linse 820. Die optische Linse 820 ist konfiguriert, den Laserstrahl 816 zu fokussieren, um einen Laserstrahl 824 kleineren Durchmessers zu erzeugen, der einen Raumwinkel 878 hat. Der Laserstrahl 824 ist auf den Bereich 830 der Kammer 828 gerichtet, wo das Plasma 832 existiert.
In dieser Ausführungsform enthält die Lichtquelle 800 auch eine Zündquelle 840, dargestellt als zwei Elektroden (zum Beispiel eine Anode und eine Kathode, die sich in der Kammer 828 befinden). Die Zündquelle 840 erzeugt eine elektrische Entladung in der Kammer 828 (zum Beispiel den Bereich 830 der Kammer 828), um das ionisierbare Medium zu zünden. Der Laser stellt dann Laserenergie an das ionisierte Medium bereit, um das Plasma 832, welches das Licht hoher Helligkeit 836 erzeugt, aufrecht zu erhalten oder zu erzeugen. Das durch die Lichtquelle 800 erzeugte Licht 836 ist dann aus der Kammer heraus auf zum Beispiel ein Waferinspektionssystem (nicht gezeigt) gerichtet.
8B zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, in der die Laserenergie an das Plasma in der Kammer 828 über einen Raumwinkel 874 abgegeben wird. Diese Ausführungsform der Erfindung enthält einen Strahlexpander 854. Der Strahlexpander weitet den Bereich des Laserstrahls 816, um einen Laserstrahl 858 zu erzeugen. Der Strahlexpander 854 richtet den Laserstrahl 858 auf eine optische Linse 862. Die Kombination aus Strahlexpander 854 und der optischen Linse 862 erzeugt einen Laserstrahl 866, der einen Raumwinkel 874 hat, welcher größer als der Raumwinkel 878 des Laserstrahls 824 von 8A ist. Der größere Raumwinkel 874 von 8B erzeugt ein Plasma 884 mit kleinerer Größe als die Größe des Plasmas in 8A. In dieser Ausführungsform ist die Größe des Plasmas 884 in 8B entlang den X Achsen und Y Achsen kleiner als die Größe des Plasmas 832 in 8A. Auf diese Weise erzeugt die Lichtquelle 800 ein helleres Licht 870 in 8B, wenn verglichen mit dem Licht 836 in 8A.
Ein Experiment wurde durchgeführt, in dem ein Strahlexpander und eine optische Linse ausgewählt wurden, um einen Betrieb der Lichtquelle wie in 8A und 8B gezeigt zu erlauben. Ein Hamamatsu L2273 Xenon Kolben (mit Büros in Bridgewater, NJ) wurde verwendet als die abgeschlossene Kammer 828. Das Plasma wurde gebildet in dem Hamamatsu L2273 Xenon Kolben unter Verwendung eines SPI Dauerstrich (CW) 100W, 1090 nm Faserlaser (vertrieben durch SPI Lasers PLC, mit Büros in Los Gatos, CA)). Ein Dauerstrichlaser emittiert Strahlung kontinuierlich oder im Wesentlichen kontinuierlich, anstatt in kurzen Ausbrüchen wie bei einem gepulsten Laser. Der Faserlaser 804 enthält Laserdioden, die verwendet werden, um eine speziell dotierte Faser (innerhalb des Faserlasers 804, aber nicht gezeigt) zu pumpen. Die speziell dotierte Faser arbeitet dann nach dem Laser produziert (?????), um die Ausgabe des Faserlasers 804 zu erzeugen. Die Ausgabe des Faserlasers 804 wandert dann durch das faseroptische Element 808 zu dem Kollimator 812. Der Kollimator 812 gibt dann den Laserstrahl 816 aus. Der ursprüngliche Laserstrahldurchmesser (entlang der Y Achse) entsprechend dem Strahl 816 in 8A war 5mm. Der Laserstrahl 816 war ein Gauss'scher Strahl mit einem 5 mm Durchmesser, gemessen nach dem Intensitätsniveau 1/e². Die in dem Experiment verwendete Linse, entsprechend der Linse 820, war 30 mm im Durchmesser und hatte eine Brennweite von 40 mm. Dies erzeugte einen Raumwinkel der Beleuchtung des Plasmas 832 von etwa 0,012 Steradian. Die Länge (entlang der X Achse) des in dieser Anordnung erzeugten Plasmas 832 wurde als etwa 2 mm gemessen. Der Durchmesser des Plasmas 832 (entlang der Y Achse) war etwa 0,05 mm. Das Plasma 832 erzeugte ein ultraviolettes Licht hoher Helligkeit 836.
Mit Bezug auf 8B wurde ein 2X Strahlexpander verwendet, als der Strahlexpander 854. Der Strahlexpander 854 weitete den Strahl 816 von 5 mm im Durchmesser (entlang der Y Achse) auf 10 mm im Durchmesser, entsprechend dem Strahl 858. Die Linse 862 in 8B war dieselbe wie die Linse 820 in 8A. Die Kombination aus dem Strahlexpander 854 und der optischen Linse 862 erzeugte einen Laserstrahl 866, der einen Raumwinkel 874 der Beleuchtung von etwa 0,048 Steradian hatte. In diesem Experiment wurde die Länge des Plasmas (entlang der X Achse) gemessen als etwa 1 mm und der entlang der Y Achse gemessene Durchmesser verblieb 0,05 mm. Diese Reduktion der Plasmalänge mit einem Faktor von 2, aufgrund eines Wechsels im Raumwinkel um einen Faktor von 4, ist erwartet, wenn die Intensität, die benötigt wird, um das Plasma an seinen Grenzen aufrecht zu erhalten, eine Konstante ist. Eine Verminderung der Plasmalänge (entlang der X Achse) um einen Faktor von 2 (Verminderung von 2 mm in 8A auf 1 mm in 8B) resultierte in einer annähernden Verdoppelung der Helligkeit der Strahlung, die durch das Plasma emittiert wurde, für einen spezifizierten Laserstrahleingangsleistung, da die durch das Plasma absorbierte Leistung etwa dieselbe ist, während der strahlende Bereich des Plasmas annähernd halbiert war (aufgrund der Verminderung in Länge entlang der X Achse). Dieses Experiment zeigt die Fähigkeit, das Plasma durch Erhöhung des Raumwinkels der Bestrahlung von dem Laser kleiner zu machen.
Im Allgemeinen können größere Raumwinkel der Beleuchtung erzielt werden durch Erhöhung des Laserstrahldurchmessers und/oder Verringerung der Brennweite der Objektivlinse. Wenn reflektive Optiken zur Beleuchtung des Plasmas verwendet werden, dann kann der Raumwinkel der Beleuchtung viel größer werden als in dem oben beschriebenen Experiment. In einigen Ausführungsformen kann zum Beispiel der Raumwinkel der Beleuchtung größer als etwa 2π (etwa 6,28) Steradian sein, wenn das Plasma durch eine tiefe, gekrümmte reflektierende Oberfläche (zum Beispiel ein Paraboloid oder ein Ellipsoid) umgeben ist. Basierend auf dem Konzept, das eine konstante Lichtintensität benötigt wird, um das Plasma an dessen Oberfläche aufrecht zu erhalten, berechneten wir in einer Ausführungsform (unter Verwendung desselben Kolbens und derselben Laserleistung wie in dem obigen Experiment beschrieben), dass ein Raumwinkel von 5 Steradian ein Plasma erzeugen würde, dessen Länge und Durchmesser gleich sind, was ein annähernd sphärisches Plasma erzeugt.
Variationen, Modifikationen und andere Implementierungen dessen, was hierin beschrieben ist, werden den Fachleuten einfallen, ohne den Geist und den Bereich der Erfindung wie beansprucht zu verlassen. Dementsprechend ist die Erfindung nicht durch die vorstehende veranschaulichende Beschreibung zu definieren, sondern durch den Geist und den Bereich der folgenden Ansprüche.

Claims

Lichtquelle enthaltend: - eine versiegelte Druckkammer (128), die in der Lage ist, einen Druck zwischen 10,135 bar und 202,65 bar während des Betriebs auszuhalten, die einen Bereich umfasst, der für mindestens einen Teil des darin erzeugten Lichts durchlässig ist, so dass dieser Teil des erzeugten Lichts die versiegelte Druckkammer an einem Ausgang verlassen kann; - eine Zündquelle (140) zum Ionisieren eines Gases (132) innerhalb der versiegelten Druckkammer; - zusätzlich zur Zündquelle einen Laser (104), der außerhalb der versiegelten Druckkammer (128) positioniert ist und Laserstrahlung mit mindestens einer Wellenlänge in einem Bereich zwischen 700 nm und 2000 nm bereitstellt, wobei die Laserstrahlung kontinuierlich ist oder mit einer Pulsrate abgegeben wird und dem ionisierten Gas innerhalb der versiegelten Druckkammer Energie zuführt, um ein Laser-aufrechterhaltenes Hochtemperaturplasma zu erzeugen, das sichtbares und ultraviolettes Licht mit mindestens einer Wellenlänge in einem Bereich zwischen 50 nm und 400 nm erzeugt, wobei im Fall gepulster Laserstrahlung derartige Impulse von Energie mit hoher Pulsrate dem ionisierten Gas zugeführt werden, dass ein Betrag der Helligkeit der erzeugten Lichtimpulse während des Betriebs nicht um mehr als 90 % variiert; und - einen Reflektor (512), der die vom Laser (104) gelieferte Laserstrahlung auf das ionisierende Gas (132) reflektiert.
Lichtquelle nach Anspruch 1, wobei die versiegelte Druckkammer ein dielektrisches Material umfasst.
Lichtquelle nach Anspruch 1, wobei die versiegelte Druckammer ein Fenster aus einem dielektrischen Material umfasst, das elektromagnetische Energie vom Laser (104) in die versiegelte Druckkammer (₁₂8) durchlässt.
Lichtquelle nach Anspruch 1, wobei die versiegelte Druckkammer ein aus einem dielektrischen Material gebildetes Fenster aufweist, das in der versiegelten Druckkammer erzeugtes Licht aus der versiegelten Druckkammer herausleitet.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 3 bis 4, wobei das dielektrische Material ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Quarz, Suprasil-Quarz, Saphir, MgF2, Diamant und CaF2.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die versiegelte Druckkammer einen für Ultraviolett transparenten Bereich aufweist.
Die Lichtquelle nach Anspruch 1, wobei die versiegelte Druckammer ein Glaskolben ist.
Die Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Ausgang so konfiguriert ist, dass er das erzeugte Licht auf ein Mikroskop, ein Ultraviolettmikroskop, ein Wafer-Inspektionssystem, ein Reticle-Inspektionssystem oder ein Lithografie-System richtet, das relativ zum Ausgang der Lichtquelle einen Abstand aufweist.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Reflektor innerhalb der versiegelten Druckkammer angeordnet ist.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Reflektor außerhalb der versiegelten Druckkammer angeordnet ist.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Reflektor in einer gekrümmten Form ausgebildet ist, die die Laserstrahlung und damit ihre elektromagnetische Energie auf das ionisierte Gas (132) fokussiert.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Reflektor in einer parabolischen, elliptischen, sphärischen oder asphärischen Form ausgebildet ist.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Zündquelle ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Elektroden, einer Ultraviolett-Zündquelle, einer kapazitiven Zündquelle, einer induktiven Zündquelle, einer Blitzlampe, einem gepulsten Laser und einer gepulsten Lampe.
Die Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Zündquelle (140) eine einzelne Elektrode umfasst.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Zündquelle (140) zum Ionisieren von Xe-Gas (132) innerhalb der versiegelten Druckkammer konfiguriert ist.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Zündquelle (140) so konfiguriert ist, dass sie eines oder mehrere von Ar, Ne, Kr, He, D₂, H₂, O₂, F₂, einem Metallhalogenid, einem Halogen, Hg, Cd, Zn, Sn, Ga, Fe, Li, Na, einem Excimer-bildenden Gas, Luft, einem Dampf, einem Metalloxid oder einem Aerosol ionisiert.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der Laser (104), der außerhalb der versiegelten Druckkammer (128) positioniert ist, Laserstrahlung mit einem ersten Satz von Wellenlängen auf den Reflektor (512) richtet, der Reflektor (512) mindestens einen Teil dieser Laserstrahlung auf eine reflektierende Oberfläche (540) in der versiegelten Druckkammer (128) reflektiert und die reflektierende Oberfläche (540) einen Teil der auf sie einfallenden Laserstrahlung und damit die in diesem Teil der Laserstrahlung enthaltene elektromagnetische Energie auf das ionisierte Gas richtet.
Lichtquelle nach Anspruch 17, wobei mindestens ein Teil des vom Laser-aufrechterhaltenen Hochtemperaturplasma erzeugten sichtbaren und ultravioletten Lichts von der reflektierenden Oberfläche (540) der versiegelten Druckkammer (128) in Richtung des Reflektors (512) reflektiert wird und durch den Reflektor (512) in Richtung des Ausgangs der Lichtquelle gelangt.
Lichtquelle nach Anspruch 17, wobei die reflektierende Oberfläche (540) ein Material umfasst, das vordefinierte Wellenlängen von elektromagnetischer Energie filtert.
Lichtquelle nach Anspruch 17, wobei die reflektierende Oberfläche (540) der versiegelten Druckkammer (128) so konfiguriert ist, dass sie dem ionisierten Gas über einen Raumwinkel Laserstrahlung vom Laser (104) zuführt, wobei der Raumwinkel größer als 3 Steradian ist.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei der Laser (104) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem IR-Laser, einem Diodenlaser, einem Faserlaser, einem Ytterbiumlaser, einem YAG-Laser und einem Gasentladungslaser.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei der Laser (104) mindestens eine Wellenlänge elektromagnetischer Energie emittiert, die von dem Gas (132) innerhalb der versiegelten Druckkammer (128) stark absorbiert wird.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1-22, ferner aufweisend ein optisches Element, das entlang eines Pfades der vom Laser (104) gelieferten Laserstrahlung angeordnet ist.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei der Laser (104) mehrere Diodenlaser umfasst, die in ein faseroptisches Element gekoppelt sind.
Lichtquelle nach Anspruch 23, wobei das optische Element eine Eigenschaft der Laserstrahlung modifiziert.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 23 oder 25, wobei das optische Element eine Linse oder einen Spiegel umfasst.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 23 oder 25, wobei das optische Element eine Linse ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer aplanatischen Linse, einer achromatischen Linse, einer Ein-Element-Linse und einer Fresnel-Linse besteht.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 23 oder 25, wobei das optische Element ein Spiegel ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem beschichteten Spiegel, einem dielektrisch beschichteten Spiegel, einem Schmalbandspiegel und einem ultravioletttransparenten, infrarotreflektierenden Spiegel besteht.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 23 oder 25, wobei das optische Element ein oder mehrere faseroptische Elemente ist, die so konfiguriert sind, dass sie die Laserstrahlung auf das Gas richten.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 23 oder 25, wobei das optische Element so konfiguriert ist, dass es die Laserstrahlung über einen Raumwinkel auf das Gas richtet, wobei der Raumwinkel 5 Steradian beträgt.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 30, die ferner ein optisches Element umfasst, das optisch mit dem Ausgang gekoppelt und so konfiguriert ist, dass es das von dem ionisierten Gas erzeugte Licht an ein Werkzeug abgibt.
Lichtquelle nach Anspruch 31, wobei das Werkzeug ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Wafer-Inspektionswerkzeug, einem Mikroskop, einem Metrologie-Werkzeug, einem Lithographie-Werkzeug und einem endoskopischen Werkzeug.