DE112016000310T5

DE112016000310T5 - System und verfahren zum inhibieren von strahlungsemission einer lasergestützten plasmaquelle

Info

Publication number: DE112016000310T5
Application number: DE112016000310.2T
Authority: DE
Inventors: Ilya V. Bezel; Anatoly Shchemelinin; Kenneth P. Gross; Richard Solarz; Lauren Wilson; Rahul Yadav; Joshua Wittenberg; Anant Chimmalgi; Xiumei Lui; Brooke Bruguier
Original assignee: KLA Tencor Corp
Current assignee: KLA Corp
Priority date: 2015-01-09
Filing date: 2016-01-08
Publication date: 2017-10-05
Also published as: JP6664402B2; KR102356948B1; US9615439B2; WO2016112326A1; KR20170105043A; US20160205758A1; JP2018508936A

Abstract

Ein System zum Bilden eines lasergestützten Plasmas umfasst ein Gasbehälterelement, eine Beleuchtungsquelle, die konfiguriert ist, um ein Pumplicht zu erzeugen, und ein Kollektorelement. Das Gasbehälterelement ist so konfiguriert, dass es ein Volumen eines Gasgemischs aufnimmt. Das Kollektorelement ist so konfiguriert, dass es das Pumplicht von der Pumpquelle in das Volumen des in dem Gasbehälterelement enthaltenen Gasgemischs fokussiert, um ein Plasma innerhalb des Gasgemischvolumens zu erzeugen, das Breitbandstrahlung emittiert. Das Gasgemisch filtert eine oder mehrere ausgewählte Wellenlängen der vom Plasma emittierten Strahlung.

Description

PRIORITÄTSANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der provisorischen US-Patentanmeldung 62/101,835 mit dem Titel: "REDUCING EXCIMER EMISSION FROM LASER-SUSTAINED PLASMAS (LSP)", angemeldet von Ilya Bezel et al. am 09. Januar 2015; und beansprucht ebenfalls die Priorität der provisorischen US-Patentanmeldung 62/172,373 mit dem Titel: "GAS MIXTURES FOR BRIGHTER LSP LIGHTSOURCE FOR VIS-NIR APPLICATIONS", angemeldet von Ilya Bezel et al. am 8. Juni 2015. All diese Anmeldungen sind durch Bezugnahme hierin aufgenommen.
VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung ist verwandt mit der US-Patentanmeldung 14/989,348, eingereicht am 6. Januar 2016. Auch diese Anmeldung ist durch Bezugnahme hierin aufgenommen.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf plasmabasierte Lichtquellen und insbesondere auf lasergestützte Plasma-Lichtquellen mit Gasgemischen zum Inhibieren (Hemmen), dass ausgewählte Wellenlängen in dem von der Plasma-Lichtquellenquelle emittierten Breitband-Spektrum emittiert werden.
STAND DER TECHNIK, HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Da die Nachfrage nach integrierten Schaltungen mit immer kleineren Gerätemerkmalen weiter zunimmt, wächst der Bedarf an verbesserten Beleuchtungsquellen, die für die Inspektion dieser immer weiter schrumpfenden Vorrichtungen verwendet werden, immer weiter. Eine solche Beleuchtungsquelle umfasst eine lasergestützte Plasma(LSP)-Quelle. LSP-Quellen sind in der Lage, High-Power-Breitband-Licht zu produzieren. Lasergestützte Plasmaquellen arbeiten derart, dass Laserstrahlung in ein Gasvolumen fokussiert wird, um das Gas in einen Plasmazustand anzuregen, welcher Licht emittieren kann. Dieser Effekt wird typischerweise als "Pumpen" des Plasmas bezeichnet. Jedoch kann die Breitbandstrahlung, die von dem erzeugten Plasma emittiert wird, eine oder mehrere unerwünschte Wellenlängen umfassen. Beispielsweise können unerwünschte Wellenlängen von Elementen absorbiert werden, wie beispielsweise, jedoch nicht darauf beschränkt, ein Transmissionselement, ein reflektierendes Element, ein Fokussierelement oder Komponenten, die der LSP-Lichtquelle zugeordnet sind. Bei einigen Anwendungen kann die Absorption von unerwünschten Wellenlängen zu Schäden, Verschlechterungen oder Fehlern führen. Daher wäre es wünschenswert, ein System und ein Verfahren bereitzustellen, das die oben genannten Defekte beseitigt.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
Ein System zum Bilden eines lasergestützten Plasmas ist gemäß einer oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung offenbart. In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das System ein Gasbehälterelement. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist das Gasbehälterelement so konfiguriert, dass es ein Gasgemischvolumen aufnimmt. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform umfasst das System eine Beleuchtungsquelle, die konfiguriert ist, um ein Pumplicht zu erzeugen. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst das System ein Kollektorelement, das so konfiguriert ist, dass es das Pumplicht von der Pumpquelle in das in dem Gasbehälterelement enthaltene Gasgemischvolumen fokussiert, um ein Plasma innerhalb des Gasgemischvolumens zu erzeugen. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform emittiert das Plasma eine Breitbandstrahlung. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform hemmt (inhibiert) das Gasgemisch die Emission einer oder mehrerer ausgewählter Wellenlängen der Strahlung aus dem Gasbehälterelement.
Eine Plasmalampe zum Bilden eines lasergestützten Plasmas ist gemäß einer oder mehreren erläuternden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung offenbart. In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das System ein Gasbehälterelement. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist das Gasbehälterelement so konfiguriert, dass es ein Volumen eines Gasgemischs aufnimmt. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist das Gasgemisch ferner so konfiguriert, dass es ein Pumplicht empfängt, um ein Plasma innerhalb des Gasgemischvolumens zu erzeugen. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform emittiert das Plasma eine Breitbandstrahlung. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform hemmt (inhibiert) das Gasgemisch die Emission einer oder mehrerer ausgewählter Wellenlängen der Strahlung aus dem Gasbehälterelement.
Ein Verfahren zum Erzeugen von lasergestütztem Plasmalicht wird gemäß einer oder mehreren erläuternden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung offenbart. In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren das Erzeugen eines Pumplichts. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren das Aufnehmen eines Volumens eines Gasgemischs in eine Gasbehälterstruktur. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren das Fokussieren mindestens eines Teils des Pumplichts auf einen oder mehrere Brennpunkte innerhalb des Gasgemischvolumens, um ein Plasma innerhalb des Gasgemischvolumens aufrechtzuerhalten. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform emittiert das Plasma eine Breitbandstrahlung. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren das Inhibieren (Hemmen) der Emission einer oder mehrerer ausgewählter Wellenlängen der Strahlung aus der Gasbehälterstruktur mittels des Gasgemischs.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die zahlreichen Vorteile der Offenbarung können von Fachleuten unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren besser verstanden werden, in denen:
1A ein schematisches Diagramm ist, das ein System zum Bilden eines lasergestützten Plasmas gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
1B ein schematisches Diagramm einer Plasmazelle zur Aufnahme eines Gasgemischs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist;
1C ein schematisches Diagramm eines Plasmakolbens zur Aufnahme eines Gasgemischs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist;
1D ein schematisches Diagramm einer Plasmakammer zur Aufnahme eines Gasgemischs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ein konzeptuelles Diagramm ist, das ein Plasma darstellt, das in einem Volumen eines Gasgemischs gebildet wird, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
3 eine grafische Darstellung des Emissionsspektrums im Bereich von 120 nm bis etwa 280 nm eines Plasmas ist, das in verschiedenen Gasen gebildet wird, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
4A ein schematisches Diagramm eines langgestreckten Plasmakolbens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist;
4B eine grafische Darstellung der oberen Schultertemperatur eines langgestreckten Plasmakolbens ist, der verschiedene Gase aufnimmt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
4C eine grafische Darstellung der Äquatortemperatur eines langgestreckten Plasmakolbens ist, der verschiedene Gase aufnimmt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
5 eine grafische Darstellung des Emissionsspektrums im Bereich von 650 nm bis etwa 1000 nm eines in verschiedenen Gasen gebildeten Plasmas gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist; und
6 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Erzeugen von lasergestütztem Plasmalicht gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es wird nun im Detail auf den offenbarten Gegenstand Bezug genommen, der in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist.
In den 1 bis 6 ist ein System zum Erzeugen eines lasergestützten Plasmas gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind auf eine lasergestützte Plasmaquelle mit einem Gasgemisch gerichtet, die dazu gestaltet ist, um ein Plasma aufrechtzuhalten, das breitbandiges Licht emittiert und gleichzeitig die Emission ausgewählter Wellenlängen hemmt (inhibiert). Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind auf die Aufnahmeeines oder mehrerer Gase in ein Gasgemisch in einer LSP-Quelle gerichtet, um selektiv die Emission ausgewählter Wellenlängen der von dem Plasma emittierten Strahlung zu absorbieren. Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind auf die Aufnahme eines oder mehrerer Gase in ein Gasgemisch in einer LSP-Quelle gerichtet, um die Emission von Excimeren in dem Gasgemisch zu dämpfen. Weitere Ausführungsformen sind auf Gasgemische gerichtet, die eine Lichtemission mit hoher spektraler Intensität in ultravioletten, sichtbaren und / oder infraroten Spektralbereichen mit begrenzter Helligkeit in unerwünschten Spektralbereichen erzeugen.
1A bis 5 zeigen ein System 100 zum Bilden eines lasergestützten Plasmas gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Die Erzeugung von Plasma innerhalb von Inertgasarten wird allgemein in der US-Patentanmeldung Nr. 11 / 695,348, eingereicht am 2. April 2007, beschrieben; und in der veröffentlichten US-Patentanmeldung Nr. 2007/0228288, eingereicht am 31. März 2006, die hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen sind. Verschiedene Plasmazellengestaltungen und Plasmasteuerungsmechanismen sind in der veröffentlichten US-Patentanmeldung Nr. 2013/0106275, eingereicht am 9. Oktober 2012, beschrieben, die hierin durch Bezugnahme in der Gesamtheit aufgenommen ist. Die Erzeugung von Plasma ist auch allgemein in der veröffentlichten US-Patentanmeldung Nr. 2014/0291546, eingereicht am 25. März 2014, beschrieben, die hierin durch Bezugnahme in der Gesamtheit aufgenommen ist. Plasmazelle und Steuerungsmechanismen sind auch in der US-Patentanmeldung Nr. 14/231,196, eingereicht am 31. März 2014, beschrieben, die hierin durch Bezugnahme in der Gesamtheit aufgenommen ist. Plasmazelle und Steuerungsmechanismen sind auch in dem US-Patent Nr. 9,185,788 , eingereicht am 27. Mai 2014, beschrieben, das hierin durch Bezugnahme in der Gesamtheit aufgenommen ist. Plasmazelle und Steuerungsmechanismen sind auch in der veröffentlichten US-Patentanmeldung Nr. 2013/0181595, eingereicht am 15. Januar 2013, beschrieben, die hierin durch Bezugnahme in der Gesamtheit aufgenommen ist. Im allgemeinen Sinne sollte das System 100 so interpretiert werden, dass es sich auf jede aus dem Stand der Technik bekannte plasmabasierte Lichtquelle erstreckt.
Bezugnehmend auf 1A umfasst das System 100 in einer Ausführungsform eine Beleuchtungsquelle 111 (beispielsweise einen oder mehrere Laser), die so konfiguriert ist, dass sie ein Pumplicht 107 mit einer ausgewählten Wellenlänge oder einem Wellenlängenbereich erzeugt, wie beispielsweise Infrarotstrahlung oder sichtbare Strahlung, worauf sie jedoch nicht beschränkt ist. In einer anderen Ausführungsform umfasst das System 100 eine Gasbehälterstruktur 102 (beispielsweise zum Erzeugen oder Aufrechterhalten eines Plasmas 104). Die Gasbehälterstruktur 102 kann eine Plasmazelle (siehe 1B), einen Plasmakolben (siehe 1C) oder eine Kammer (siehe 1D) umfassen, worauf sie jedoch nicht beschränkt ist. Das Fokussieren von Pumplicht 107 von der Beleuchtungsquelle 111 in das Gasvolumen 103 bewirkt, dass Energie durch eine oder mehrere ausgewählte Absorptionslinien des Gases oder Plasmas 104 innerhalb der Gasbehälterstruktur 102 absorbiert wird, wodurch die Gasspezies "gepumpt" wird, um Plasma 104 zu erzeugen oder aufrechtzuerhalten. In einer anderen, nicht gezeigten Ausführungsform kann die Gasbehälterstruktur 102 einen Satz von Elektroden zum Initiieren des Plasmas 104 innerhalb des Innenvolumens der Gasbehälterstruktur 102 umfassen, wobei die Beleuchtung 107 von der Beleuchtungsquelle 111 das Plasma 104 nach der Zündung durch die Elektroden aufrecht hält.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das System 100 ein Kollektorelement 105 (beispielsweise ein ellipsoides oder ein sphärisches Kollektorelement), das so konfiguriert ist, dass es die von der Beleuchtungsquelle 111 ausgehende Beleuchtung in ein in der Gasbehälterstruktur 102 enthaltenes Gasvolumen 103 fokussiert. In einer anderen Ausführungsform ist das Kollektorelement 105 angeordnet, um die Breitbandbeleuchtung 115, die von dem Plasma 104 emittiert wird, zu sammeln und die Breitbandbeleuchtung 115 auf ein oder mehrere zusätzliche optische Elemente (beispielsweise Filter 123, Homogenisator 125 und dergleichen) zu richten. In einer anderen Ausführungsform umfasst die Gasbehälterstruktur 102 einen oder mehrere transparente Abschnitte 108, die konfiguriert sind, um das Pumplicht 107 in die Gasbehälterstruktur 102 zu übertragen und / oder die Breitbandbeleuchtung 115 von dem Plasma 104 außerhalb der Gasbehälterstruktur 102 zu übertragen.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das System 100 ein oder mehrere Ausbreitungselemente, die konfiguriert sind, um Licht, das von der Gasbehälterstruktur 102 emittiert wird, zu leiten und / oder zu verarbeiten. Beispielsweise können das eine oder die mehreren Ausbreitungselemente transmissive Elemente (beispielsweise ein transparenter Abschnitt 108 der Gasbehälterstruktur 102, ein oder mehrere Filter 123 und dergleichen), reflektierende Elemente (beispielsweise das Kollektorelement 105, Spiegel zum Leiten der Breitbandbeleuchtung 115 und dergleichen) oder Fokussierelemente (beispielsweise Linsen, fokussierende Spiegel und dergleichen) umfassen, worauf das eine oder die mehreren Ausbreitungselemente jedoch nicht beschränkt sind.
Es wird hierin angemerkt, dass die Breitbandemission 115 von Plasmalicht im Allgemeinen durch eine Vielzahl von Faktoren beeinflusst wird, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, der fokussiertes Intensität des Pumplichts 107 von der Beleuchtungsquelle 111, der Temperatur des Gasvolumens 103, des Drucks des Gasvolumens 103 und / oder der Zusammensetzung des Gasvolumens 103. Ferner kann der spektrale Umfang der Breitbandstrahlung 115, die von dem Plasma 104 und / oder dem Gasgemisch 103 emittiert wird, Infrarot (IR), sichtbare, ultraviolette (UV), vakuumultraviolette (VUV), tiefe ultraviolette (DUV) oder extrem ultraviolette (EUV) Wellenlängen umfassen, worauf der spektrale Umfang jedoch nicht beschränkt ist. In einer Ausführungsform emittiert das Plasma 104 sichtbare und IR-Strahlung mit Wellenlängen in mindestens dem Bereich von 600 bis 1000 nm. In einer anderen Ausführungsform emittiert das Plasma 104 sichtbare und UV-Strahlung mit Wellenlängen in mindestens dem Bereich von 200 bis 600 nm. In einer anderen Ausführungsform emittiert das Plasma 104 mindestens eine kurzwellige Strahlung mit einer Wellenlänge unterhalb von 200 nm. Es wird hier angemerkt, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die oben beschriebenen Wellenlängenbereiche beschränkt ist und das Plasma 104 Licht mit Wellenlängen in einer oder einer beliebigen Kombination der oben vorgesehenen Bereiche emittieren kann.
Bei bestimmten Anwendungen ist nur ein Teil des spektralen Umfangs der von dem Plasma 104 und / oder dem Gasgemisch 103 emittierten Breitbandstrahlung erwünscht. In einigen Ausführungsformen hemmt (inhibiert) das in der Gasbehälterstruktur 102 enthaltene Gasgemisch 103 die Emission von einer oder mehreren ausgewählten Wellenlängen der Strahlung von der Gasbehälterstruktur 102. In dieser Hinsicht dienen eine oder mehrere Komponenten des Gasgemischs 103 dazu, selektiv die Intensität von unerwünschten Wellenlängen der von dem Plasma 104 und / oder dem Gasgemisch 103 erzeugten Strahlung zu reduzieren.
Eine LSP-Lichtquelle, in der unerwünschte Wellenlängen durch das Gasgemisch 103 gehemmt worden sind, kann im Allgemeinen für die Anpassung der Ausgabe der Lichtquelle nützlich sein. In dieser Hinsicht ist ein Leistungsmaß für eine Lichtquelle in einer gegebenen Anwendung das Verhältnis der Strahlungsleistung für die gewünschten Spektralbereiche relativ zu der Gesamtstrahlungsleistung der LSP-Quelle. In dieser Hinsicht kann die Leistung der LSP-Lichtquelle verbessert werden, indem die Strahlungsleistung für gewünschte Spektralbereiche relativ zu der Strahlungsleistung von unerwünschten Spektralbereichen erhöht wird. In einer Ausführungsform nimmt die Gasbehälterstruktur 102 ein Gasgemisch 103 auf, das die Emission von unerwünschten Wellenlängen einer Strahlung, die von der Gasbehälterstruktur 102 emittiert wird, hemmt, um die spektrale Leistung von unerwünschten Wellenlängen zu verringern und dadurch die Leistung der LSP-Quelle zu verbessern. Ferner kann die Verwendung eines Gasgemischs 103 mit einer oder mehreren Gaskomponenten, die konfiguriert sind, um unerwünschte Wellenlängen zu hemmen, einen breiteren Bereich von geeigneten Gasen für LSP-Lichtquellen ermöglichen. Beispielsweise kann ein in einem identifizierten Gas erzeugtes Plasma 104 eine hohe spektrale Leistung für Wellenlängen in einem gewünschten Spektralbereich aufweisen, kann jedoch aufgrund einer problematischen spektralen Leistung für Wellenlängen in unerwünschten Spektralbereichen unpraktisch sein. In einer Ausführungsform kann die hohe spektrale Leistung für Wellenlängen in gewünschten Spektralbereichen durch Hinzufügen einer oder mehrerer Gaskomponenten zu dem identifizierten Gas verwendet werden, um ein Gasgemisch 103 zu erzeugen, in dem Wellenlängen in unerwünschten Spektralwellenlängen gehemmt werden.
In einer anderen Ausführungsform nimmt die Gasbehälterstruktur 102 ein Gasgemisch 103 auf, das die Emission von unerwünschten Strahlungswellenlängen, die den Absorptionsbändern einer oder mehrerer Komponenten des Systems 100 entsprechen, hemmt. Die eine oder mehreren Komponenten des Systems 100 können ein oder mehrere Ausbreitungselemente in dem System 100 oder ein oder mehrere Elemente außerhalb des Systems 100 umfassen, worauf die eine oder mehreren Komponenten jedoch nicht beschränkt sind. Wie zuvor erwähnt, können das eine oder die mehreren Ausbreitungselemente ein oder mehrere transmissive Elemente (beispielsweise ein transparenter Abschnitt 108 der Gasbehälterstruktur 102, ein oder mehrere Filter 123 und dergleichen), ein oder mehrere reflektierende Elemente (beispielsweise das Kollektorelement 105, Spiegel zum Leiten der Breitbandbeleuchtung 115 und dergleichen) oder ein oder mehrere Fokussierelemente (beispielsweise Linsen, Fokussierungsspiegel und dergleichen) umfassen, worauf das eine oder die mehreren Ausbreitungselemente jedoch nicht beschränkt sind. Beispielsweise können Anwendungen, die eine LSP-Quelle zum Erzeugen von sichtbarer und / oder infraroter Strahlung verwenden, optische Komponenten umfassen, die empfindlich bezüglich einer Strahlung mit geringerer Wellenlänge sind, beispielsweise, jedoch nicht darauf beschränkt, UV-, VUV-, DUV- oder EUV-Strahlung. Es wird hier angemerkt, dass viele optische Komponenten (beispielsweise transparente Abschnitte 108 der Gasbehälterstruktur 102, Linsen, Spiegel und dergleichen), die für eine sichtbare und / oder infrarote Beleuchtung konfiguriert sind, eine Strahlung geringerer Wellenlänge absorbieren können, was zu einem Erhitzen, Abbau oder einer Beschädigung der Komponente führen kann. In einigen Fällen induziert die Absorption von Strahlung innerhalb eines transparenten Abschnitts 108 der Gasbehälterstruktur 102 oder zusätzlicher optischer Komponenten in dem System eine Solarisierung, die die Leistungsfähigkeit und / oder Betriebslebensdauer der Komponente begrenzt. Als weiteres Beispiel können eine oder mehrere Komponenten des Systems 100 empfindlich sein, um Wellenlängen innerhalb sichtbarer oder infraroter Spektralbereiche auszuwählen.
Das Inhibieren von Strahlung unter Verwendung des in der Gasbehälterstruktur 102 enthaltenen Gasgemischs 103 kann potentielle Inkubationseffekte verringern, die mit einer Langzeitbelichtung mit unerwünschten Wellenlängen der Strahlung verbunden sind. In einer Ausführungsform wird das Gasgemisch 103 in der Gasbehälterstruktur 102 zirkuliert (beispielsweise durch natürliche oder erzwungene Zirkulation), so dass Inkubationseffekte vermieden werden, die mit einer fortgesetzten Exposition gegenüber Strahlung, die von dem Plasma 104 emittiert wird, verbunden sind. Beispielsweise kann die Zirkulation Modifikationen der Temperatur, des Drucks oder von Spezies innerhalb des Gasgemischs 103, die die Emission von Strahlung von der Gasbehälterstruktur 102 beeinflussen können, verringern.
In einer Ausführungsform erhält das in der Gasbehälterstruktur 102 enthaltene Gasgemisch 103 gleichzeitig das Plasma 104 aufrecht und hemmt die Emission von einer oder mehreren ausgewählten unerwünschten Wellenlängen der Strahlung von der Gasbehälterstruktur 102. Es wird hierin angemerkt, dass die relativen Konzentrationen der Gaskomponenten innerhalb des Gasgemischs 103 sowohl das Spektrum der von dem Plasma 104 emittierten Breitbandstrahlung 115 als auch das Spektrum der durch das Gasgemisch 103 gehemmten Strahlung beeinflussen können. In dieser Hinsicht können das durch das Plasma emittierte Spektrum der Breitbandstrahlung 115 und das durch das Gasgemisch 103 gehemmte (beispielsweise absorbierte oder gedämpfte) Spektrum der Strahlung eingestellt werden, indem die relative Zusammensetzung von Gaskomponenten innerhalb des Gasgemischs gesteuert wird.
In einer Ausführungsform absorbiert das in der Gasbehälterstruktur 102 enthaltene Gasgemisch 103 eine oder mehrere ausgewählte Wellenlängen einer Strahlung, die von dem Plasma 104 emittiert wird. 2 ist ein vereinfachtes Diagramm, das das Plasma 104 innerhalb eines Gasgemischvolumens 103 veranschaulicht, in dem ausgewählte Strahlungswellenlängen, die von dem Plasma 104 emittiert werden, durch das Gasgemisch 103 absorbiert werden. In einer Ausführungsform wird die Breitbandstrahlung 115a, 115b durch das Plasma emittiert. In einer anderen Ausführungsform ist die Gasbehälterstruktur 102 so konfiguriert, dass die Größe des Plasmas 104 wesentlich kleiner als die Größe des umgebenden Gasgemischs 103 ist. Als Ergebnis breitet sich die von dem Plasma 104 emittierte Breitbandstrahlung 115a, 115b im Gas über eine Distanz aus, die wesentlich größer als die Größe des Plasmas 104 ist. Die Gasbehälterstruktur 102 kann so konfiguriert sein, dass die Größe des Gasgemischs 103 mit einem Faktor von größer oder gleich zwei größer als die Größe des Plasmas ist. Als weiteres Beispiel kann die Gasbehälterstruktur 102 so konfiguriert sein, dass die Größe des Gasgemischs 103 eine oder mehrere Größenordnungen größer als die Größe des Plasmas 104 ist.
In einer anderen Ausführungsform absorbieren eine oder mehrere Gaskomponenten des Gasgemischs 103 selektiv eine oder mehrere ausgewählte Wellenlängen der Strahlung 115a, die von dem Plasma emittiert werden, so dass die Intensitäten der einen oder mehreren ausgewählten Wellenlängen der Strahlung 115a während der Ausbreitung durch das Gasgemischvolumen 103 gedämpft werden. Es wird hierin angemerkt, dass der Grad, zu dem die eine oder mehreren ausgewählten Wellenlängen der Strahlung 115a absorbiert werden, zumindest teilweise mit der Absorptionskraft durch das Gasgemisch 103 bei der einen oder den mehreren ausgewählten Wellenlängen in Beziehung steht sowie mit der Distanz, über die sich die Strahlung 115a durch das Gasgemisch 103 ausbreitet. In dieser Hinsicht kann die gleiche Gesamtdämpfung durch eine relativ starke Absorption der einen oder mehreren ausgewählten Wellenlängen über eine kurze Ausbreitungsdistanz oder durch eine relativ schwache Absorption der einen oder mehreren ausgewählten Wellenlängen über eine längere Ausbreitungsdistanz erreicht werden.
In einer anderen Ausführungsform ist das Gasgemisch 103 für eine oder mehrere zusätzliche Wellenlängen der Strahlung 115b, die von dem Plasma 104 emittiert wird, transparent, so dass die spektralen Intensitäten der einen oder mehreren zusätzlichen Wellenlängen der Strahlung 115b während der Ausbreitung durch das Gasgemischvolumen 103 nicht gedämpft werden. Folglich kann das Gasgemisch 103 selektiv eine oder mehrere ausgewählte Wellenlängen des breitbandigen Strahlungsspektrums der von dem Plasma 104 emittierten Strahlung 115 filtern.
Es wird hier in Betracht gezogen, dass das System 100 verwendet werden kann, um ein Plasma 104 unter Verwendung einer Vielzahl von Gasgemischen 103 zu initiieren und / oder aufrechtzuerhalten. In einer Ausführungsform kann das Gasgemisch 103, das zum Initiieren und / oder zum Erhalten des Plasmas 104 verwendet wird, ein Edelgas, ein Inertgas (beispielsweise Edelgas oder Nicht-Edelgas) und / oder ein nicht-inertes Gas (beispielsweise Quecksilber) umfassen. In einer anderen Ausführungsform umfasst das Gasgemisch 103 ein Gemisch aus einem Gas (beispielsweise Edelgas, nicht-edle Gase und dergleichen) und ein oder mehrere gasförmige Spurenmaterialien (beispielsweise Metallhalogeniden, Übergangsmetalle und dergleichen). Beispielsweise können Gase, die für die Implementierung in der vorliegenden Offenbarung geeignet sind, Xe, Ar, Ne, Kr, He, N₂, H₂O, O₂, H₂, D₂, F₂, CH₄, Metallhalogenide, Halogene, Hg, Cd, Zn, Sn, Ga, Fe, Li, Na, K, Tl, In, Dy, Ho, Tm, ArXe, ArHg, ArKr, ArRn, KrHg, XeHg und dergleichen umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Im allgemeinen Sinne sollte die vorliegende Offenbarung so interpretiert werden, dass sie sich auf jedes LSP-System und jede Art von Gasgemisch erstreckt, die geeignet sind, ein Plasma 104 in einer Gasbehälterstruktur 102 aufrechtzuerhalten.
Es wird hierin angemerkt, dass ein Großteil der Emission von atomaren Elementen in einem Gasgemisch 103, das in einer LSP-Quelle gepumpt wird, ein Ergebnis der Linienemission von hoch angeregten Elektronenzuständen neutraler Spezies ist. In dieser Hinsicht kann das Gasgemisch 103 eine beliebige Gaskomponente umfassen, die geeignet ist, um eine Strahlung 115 zu emittieren, wenn sie von einem Beleuchtungsstrahl 107 gepumpt wird. Beispielsweise kann eine LSP-Quelle, die konfiguriert ist, um eine Beleuchtung 115 im Spektralbereich von 600 nm bis 1000 nm zu erzeugen, ein Gasgemisch mit einem oder mehreren der folgenden Gase umfassen: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, C, N oder O. Insbesondere wird hier festgestellt, dass mindestens 125 Linien von He I, mindestens 209 Linien von Ne I, mindestens 159 Linien Ar I, mindestens 239 Linien Kr I, mindestens 376 Linien Xe I, mindestens 47 Linien Rn I, mindestens 138 Linien C, mindestens 208 Linien N und mindestens 148 Linien O zur Abgabe von Strahlung im Spektralbereich von 600 bis 1000 nm zur Verfügung stehen. Ferner hat Na Emissionslinien mindestens bei 819 nm, 616 nm und 767 nm; und K hat Emissionslinien mindestens bei 766 nm und 770 nm, die zum Erzeugen der Emission 115 in einer LSP-Quelle geeignet sind.
In einer Ausführungsform umfasst das in der Gasbehälterstruktur 102 enthaltene Gasgemisch 103 eine erste Gaskomponente und mindestens eine zweite Gaskomponente. Beispielsweise kann das Gasgemisch 103 eine erste Gaskomponente mit einem Partialdruck von mindestens 10 atm und eine zweite Gaskomponente mit einem Partialdruck von weniger als 20% des ersten Partialdrucks umfassen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die erste Gaskomponente eins oder mehrere von Argon und / oder Neon mit einem Partialdruck von mindestens 10 atm umfassen, worauf die erste Gaskomponente jedoch nicht beschränkt ist, während die zweite Gaskomponente ein oder mehrere von Xenon, Krypton und / oder Radon mit einem Partialdruck von weniger als 20% des Partialdrucks der ersten Gaskomponente umfassen kann, worauf die zweite Gaskomponente jedoch nicht beschränkt ist.
Beispielsweise nimmt das in der Gasbehälterstruktur 102 enthaltene Gasgemisch 103 Argon, das mit Krypton, Xenon und / oder Radon gemischt ist, auf. Es wird angemerkt, dass die Zugabe von Krypton, Xenon und / oder Radon dazu dient, Strahlung, die von dem Plasma 104 in einem ausgewählten Wellenlängenbereich (beispielsweise VUV-Strahlung) emittiert wird, zu absorbieren. Beispielsweise kann das in der Gasbehälterstruktur 102 enthaltene Gasgemisch 103 Argon mit einem Partialdruck von 10 atm und Xenon mit einem Partialdruck von 2 atm umfassen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Ein Gasgemisch 103, das Argon und eine kleine Konzentration von Xenon umfasst, kann ein durch Druck verbreitertes Absorptionsband im Bereich von 145–150 nm und eine breite Absorption für Wellenlängen umfassen, die kürzer als 130 nm sind, und zwar zumindest teilweise aufgrund der Absorption von Licht im Grundzustand durch das Gasgemisch 103. Als weiteres Beispiel umfasst das in der Gasbehälterstruktur 102 enthaltene Gasgemisch 103 ein mit Neon gemischtes Krypton, Xenon und / oder Radon, um VUV-Strahlung in einem ausgewählten Wellenlängenbereich (beispielsweise VUV-Strahlung), der von einem Plasma 104 emittiert wird, zu absorbieren.
In einem weiteren Beispiel umfasst das in der Gasbehälterstruktur 102 enthaltene Gasgemisch 103 Argon mit einem Partialdruck von 10 atm und Radon mit einem Partialdruck von 2 atm. Ein Gasgemisch 103, das Argon und Radon umfasst, kann Absorptionsbänder für Wellenlängen um 145 nm und 179 nm sowie Absorptionsbänder für kürzere Wellenlängen umfassen, die mit der Absorption im Grundzustand durch das Gasgemisch 103 assoziiert sind. In einem weiteren Beispiel umfasst das in der Gasbehälterstruktur 102 enthaltene Gasgemisch 103 Argon mit einem Partialdruck von 10 atm, Radon mit einem Partialdruck von 1 atm und Xenon mit einem Partialdruck von 1 atm. Es wird angemerkt, dass wenn sowohl Xenon als auch Radon in dem Gasgemisch 103 enthalten ist, dies dazu dient, dass das Gasgemisch im Wesentlichen von dem Plasma 104 emittierte VUV-Wellenlängen absorbiert.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das in der Gasbehälterstruktur 102 enthaltene Gasgemisch 103 eine oder mehrere Gaskomponenten, die so konfiguriert sind, dass sie die Emission von Excimeren in dem Gasgemisch 103 dämpfen. Folglich können sich Excimere innerhalb des Gasvolumens außerhalb des erzeugten Plasmas 104 bei Temperaturen bilden, die niedrig genug sind, um einen gebundenen Excimerzustand aufrechtzuerhalten. Es wird ferner darauf hingewiesen, dass Excimere Strahlung im Ultraviolett-Spektrum bei Relaxation in einen Grundzustand emittieren können. Beispielsweise können Ar₂* Excimere bei 126 nm emittieren, Kr₂* Excimere können bei 146 nm emittieren und Xe₂* Excimere können bei 172 nm oder 175 nm emittieren.
Es wird hierin angemerkt, dass das Gasgemisch 103 irgendeine aus dem Stand der Technik bekannte Gaskomponente umfassen kann, die geeignet ist, eine Excimeremission zu dämpfen. Das Gasgemisch 103 kann eine oder mehrere Gaskomponenten umfassen, die zum Dämpfen der Emission eines beliebigen aus dem Stand der Technik bekannten Excimertyps geeignet sind, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, homonukleare Excimere von Edelgasspezies, heteronukleare Excimere von Edelgasspezies, homonukleare Excimere von einer oder mehreren nicht-Edelgasarten oder heteronukleare Excimere von einer oder mehreren nicht-Edelgasarten. Es wird ferner darauf hingewiesen, dass Temperaturen, die niedrig genug sind, um gebundene Excimerzustände zu unterstützen, auch molekulare Spezies sowie atomare Spezies unterstützen können, um die Excimeremission zu dämpfen. Beispielsweise kann das Gasgemisch 103 O₂, N₂, CO₂, H₂O, SF₆, I₂, Br₂ oder Hg, jedoch nicht darauf beschränkt, umfassen, um die Excimeremission zu dämpfen. Zusätzlich kann das in der Gasbehälterstruktur 102 enthaltene Gasgemisch 103 eine oder mehrere Gaskomponenten umfassen, die typischerweise für die Verwendung in alternativen Lichtquellen ungeeignet sind. Beispielsweise kann das Gasgemisch 103 Gase umfassen, jedoch nicht darauf beschränkt, wie beispielsweise N₂ und O₂, die typischerweise nicht in Bogenlampen verwendet werden, da diese Gase Komponenten, wie beispielsweise, jedoch nicht darauf beschränkt, Elektroden, abbauen können.
Es wird ferner hierin darauf hingewiesen, dass eine oder mehrere Gaskomponenten eines Gasgemischs 103 eine Excimeremission durch einen beliebigen, aus dem Stand der Technik bekannten Weg dämpfen können. Beispielsweise können eine oder mehrere Gaskomponenten eines Gasgemischs 103, jedoch nicht darauf beschränkt, eine Excimer-Emission durch Kollisionsdissoziation, photolytische Prozesse oder Übertragung der Anregung mittels Resonanz dämpfen. Zusätzlich können eine oder mehrere Gaskomponenten eines Gasgemischs 103 eine Excimeremission durch Absorption von Strahlung, die von Excimeren innerhalb des Gasgemischs 103 emittiert wird, dämpfen.
In einer Ausführungsform umfasst das in der Gasbehälterstruktur 102 enthaltene Gasgemisch 103 Xenon und mindestens eines von O₂ oder N₂, um die Emission von in dem Gasgemisch 103 erzeugten Xe₂*-Excimern zu dämpfen. In einer anderen Ausführungsform umfasst das in der Gasbehälterstruktur 102 enthaltene Gasgemisch 103 Argon und mindestens eines von Xenon oder N₂, um die Emission von in dem Gasgemisch 103 erzeugten Ar₂*-Excimern dämpfen. In einer anderen Ausführungsform umfasst das in der Gasbehälterstruktur 102 enthaltene Gasgemisch 103 Neon und H₂, um die Emission von in dem Gasgemisch 103 erzeugten Ne₂*-Excimern zu dämpfen.
3 ist ein Graph 302, der das Dämpfen der Excimeremission in einer LSP-Lichtquelle im Spektralbereich von 120 nm bis 280 nm gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt. Das Emissionsspektrum von Argon bei einem Druck von 30 atm ist in der Kurve 304 gezeigt, die eine signifikante Excimeremission in einem Band um 126 nm umfasst. Das Emissionsspektrum von Xenon bei einem Druck von 18 atm ist in der Kurve 306 gezeigt, die mehrere Emissionsspitzen unterhalb von 200 nm umfasst. Das Emissionsspektrum von Argon bei einem Druck von 26 atm in einer kristallinen Quarzzelle ist in der Kurve 308 gezeigt. Es wird hierin angemerkt, dass die in der Zeichnung 504 gezeigten Excimer-Emissionsbänder in der Kurve 308 signifikant gedämpft werden. In dieser Hinsicht zeigt 3 eine Gasbehälterstruktur 102, die ein Gasgemisch 103 aufnimmt, in dem die Excimeremission gedämpft wird.
Es wird hierin angemerkt, dass das Gasgemisch 103 Gaskomponenten umfassen kann, die zur Verwendung in alternativen Lichtquellen geeignet sind, wie beispielsweise Metallhalogenidlampen oder Bogenlampen, jedoch nicht darauf beschränkt. In einer Ausführungsform ist die Gasbehälterstruktur 102 eine Metallhalogenidlampe. Ferner kann das Gasgemisch 103 Elemente umfassen, die typischerweise für die Verwendung in alternativen Lichtquellen unerwünscht sind. Beispielsweise kann das Gasgemisch 103 für eine LSP-Quelle Gase umfassen, wie beispielsweise N₂ und O₂, jedoch nicht darauf beschränkt sind, die typischerweise nicht in Bogenlampen verwendet werden, da diese Elemente die Elektroden einer Bogenlampe abbauen können. Zusätzlich können lasergestützte Plasmen höhere Temperaturbereiche erreichen als Bogenlampen, so dass Gaskomponenten Strahlung mit unterschiedlichen Energieniveaus emittieren können, wenn sie in einer LSP-Quelle verwendet werden, verglichen mit einer Bogenlampe. Auf diese Weise ermöglichen hohe Temperaturen, die durch LSP-Quellen zugänglich sind, eine Emission mit hoher Helligkeit im sichtbaren und infraroten Spektralbereich gemäß der Schwarzkörpergrenze.
4A bis 4C veranschaulichen die Entwicklung der Temperatur eines Plasmakolbens 400 als eine Darstellung der Hemmung (Inhibition) von unerwünschten Wellenlängen, um die Absorption von Strahlung durch einen transparenten Abschnitt 402 eines Plasmakolbens 400 zu verhindern. 4A ist ein vereinfachtes schematisches Diagramm eines Plasmakolbens 400, bei dem ein langgestreckter transparenter Abschnitt 402 ein Gasvolumen 103 aufnimmt. Es wird hierin angemerkt, dass der transparente Abschnitt 402 eines Plasmakolbens 400 nicht für alle Wellenlängen transparent ist und ein Absorptionsspektrum aufweist umfassend, jedoch nicht darauf beschränkt, UV-, EUV-, DUV- und / oder VUV-Spektralstrahlung. Die Absorption von Strahlung durch den transparenten Abschnitt 402 des Plasmakolbens kann zu einer direkten Erwärmung des transparenten Abschnitts 402 führen. Zusätzlich kann die Absorption von Strahlung durch einen transparenten Abschnitt 402 zu einer Solarisierung führen, die eine weitere Absorption von Strahlung induzieren kann. Wie in der vorliegenden Offenbarung durchgehend beschrieben, kann das Gasgemisch 103 eine oder mehrere ausgewählte Wellenlängen einer von dem Plasma 104 emittierten Strahlung hemmen, so dass die eine oder mehreren ausgewählten Wellenlängen der Strahlung nicht auf den transparenten Abschnitt 402 des Plasmakolbens 402 auftreffen (oder die auf den transparenten Abschnitt auftreffende Strahlungsmenge wird zumindest reduziert). In dieser Hinsicht können unerwünschte Effekte, wie beispielsweise, jedoch nicht darauf beschränkt, Erwärmung, Abbau oder Beschädigung des Plasmakolbens 400, abgemildert werden.
4B ist ein Graph 411, der die Entwicklung der Temperatur des Plasmakolbens 400 an einer Stelle 404 (beispielsweise die Stelle 404 von 3A) für verschiedene Gase und Gasgemische darstellt. Die Stelle 404 repräsentiert die obere Schultertemperatur, die als ein Indikator der Konvektion in dem Plasmakolben 400 sowie der Absorption von Strahlung durch den transparenten Abschnitt 402 des Plasmakolbens 400 dient. 4C ist ein Graph 421, der die Entwicklung der Temperatur des Plasmakolbens 400 an einer Stelle 406 (beispielsweise die Stelle 406 in 3A) unter den gleichen Bedingungen wie für 4B beschrieben zeigt. Die Stelle 406 repräsentiert die äquatoriale Temperatur, die primär durch Absorption der von dem Plasma emittierten Strahlung durch den transparenten Abschnitt 402 des Plasmakolbens 400 bestimmt wird.
Für jede der Kurven in den Graphen 411 und 421 wurde ein 2kW-Beleuchtungsstrahl in das Volumen von verschiedenen Gasgemischen 103 fokussiert, die in dem Plasmakolben 400 enthalten waren, um ein Plasma 104 zu erzeugen. Die Kurven 412a, 412b stellen einen mit 20 atm reinem Argon gefüllten Plasmakolben dar. Die Kurven 414a, 414b stellen einen Plasmakolben dar, der mit 20 atm Argon und 2 atm Xenon gefüllt ist. Die Kurven 416a, 416b stellen einen Plasmakolben dar, der mit 20 atm Argon und 5 atm Xenon gefüllt ist. Die Kurven 418a, 418b stellen einen Plasmakolben dar, der mit 20 atm Argon und 2 atm Krypton gefüllt ist. Die Kurven 420a, 420b stellen einen Plasmakolben dar, der mit 20 atm reinem Xenon gefüllt ist.
Wie in 4B und 4C gezeigt, steigt bei den mit entweder reinem Argon (Kurven 412a, 412b) oder reinem Xenon (Kurven 420a, 420b) gefüllten Plasmakolben 400 die Temperatur anhaltend über eine Laufzeit von 900 Sekunden an. Insbesondere nimmt der Anstieg der Kurven 412a, 412b bei etwa 75 Sekunden aufgrund einer schnellen Temperaturerhöhung ab, die durch die Absorption von Strahlung verursacht wird, die von dem Plasma 104 emittiert wird, das in reinem Argon durch den transparenten Abschnitt 402 des Plasmakolbens 400 erzeugt wird. In ähnlicher Weise zeigen in dem Fall des reinen Xenons die Kurven 420a, 420b eine anhaltende Temperaturerhöhung am Äquator des transparenten Abschnitts des Plasmakolbens 402, die durch die Absorption von emittierter Strahlung durch den transparenten Abschnitt 402 des Plasmakolbens 402 verursacht wird. Plasmakolben, die mit einem Gasgemisch 103 umfassend Argon plus Xenon oder Krypton gefüllt sind, stabilisierten sich innerhalb von etwa zwei Minuten, was auf eine verminderte Absorption der von dem Plasma 104 emittierten Strahlung hindeutet, im Vergleich mit einem mit reinem Argon gefüllten Plasmakolben. Ferner liefert die stabilisierte Äquatortemperatur eine relative Angabe der Absorption von Strahlung durch den transparenten Abschnitt 402 (beispielsweise Absorption von UV-, EUV-, DUV- oder VUV-Strahlung), so dass eine relativ höhere äquatoriale Temperatur eine relativ höhere Absorption anzeigt. Umgekehrt zeigt eine relativ niedrigere äquatoriale Temperatur eine relativ höhere Hemmung der Emission von unerwünschten Strahlungswellenlängen durch das Gasgemisch 103 an. Beispielsweise kann das Gasgemisch 103 ausgewählte Wellenlängen der von dem Plasma 104 emittierten Strahlung absorbieren oder die Excimeremission in dem Gasgemisch 103 dämpfen. Folglich führen Plasmakolben 400, die Gasgemische 103 mit Argon und Xenon (beispielsweise Kurven 414b und 416b) umfassen, zu niedrigeren stabilisierten äquatorialen Temperaturen als die Plasmakolben 400, die ein Gasgemisch 103 mit Argon und Krypton (Kurve 418b) umfassen, und stellen somit eine relativ größere Hemmung von unerwünschten Strahlungswellenlängen (beispielsweise UV-, EUV-, DUV- oder VUV-Strahlung) bereit.
Es wird hierin angemerkt, dass 4B und 4C und die oben beschriebene entsprechende Beschreibung lediglich der Veranschaulichung dienen und sie sollen nicht als Einschränkung der vorliegenden Offenbarung interpretiert werden. Die genauen Temperaturcharakteristiken des Plasmas 104, die Temperatur des Plasmakolbens 400 und das Spektrum der von dem Gasgemisch 103 absorbierten Strahlung hängen von einem breiten Bereich von Faktoren ab, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, der Glühbirnenform, der Glühlampenzusammensetzung, dem Gasdruck, der Temperatur, dem Spektrum des erzeugten Plasmas 104 und / oder den Absorptionsspektren von Elementen der Gasbehälterstruktur 102 (beispielsweise eines transparenten Abschnitts 402). Folglich beschreiben 4B und 4C und die entsprechende Beschreibung eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Zusätzliche Ausführungsformen umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, verschiedene Zusammensetzungen von Gasgemischen 103, verschiedene Charakteristiken der Pumpbeleuchtung 107, verschiedene Konfigurationen der Gasbehälterstruktur 102, verschiedene Spektren von Strahlung, die von dem erzeugten Plasma 104 emittiert werden, verschiedene Spektren von Strahlung, die durch das Gasgemisch 103 absorbiert werden und dergleichen.
5 zeigt die Emissionsspektren im Bereich von 650 bis etwa 1020 nm von Plasmen 104, die in verschiedenen Gasen oder Gasgemischen erzeugt werden. In einer Ausführungsform sind das Emissionsspektrum von Plasmen 104, die in reinem Argon erzeugt wurden, ein Gasgemisch 103, das Argon und 10% Xenon umfasst, und reines Xenon jeweils durch die Kurven 504, 506, 508 und 510 gezeigt. Es wird hierin angemerkt, dass die Kurven 504 und 510, die Plasmen entsprechen, die in reinem Argon und reinem Xenon erzeugt werden, signifikante Unterschiede in den relativen Stärken von Emissionslinien aufweisen. Jedoch zeigen die in einem Gasgemisch 103 mit Argon und 10% Xenon oder 10% Krypton erzeugten Plasmen nur geringe Modifikationen in den relativen Stärken von Emissionslinien gegenüber Plasmen, die in reinem Argon erzeugt wurden. In dieser Hinsicht kann ein Gasgemisch 103 eine oder mehrere Gaskomponenten umfassen, die so konfiguriert sind, dass sie selektiv eine oder mehrere ausgewählte Wellenlängen von von dem Plasma 104 emittierter Strahlung mit minimaler Auswirkung auf zusätzliche Emissionslinien, die nicht durch die eine oder mehrere Gaskomponenten gefiltert werden, filtern.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1A bis 1D kann die Gasbehälterstruktur 102 jede Art von Gasbehälterstruktur 102 umfassen, die aus dem Stand der Technik bekannt ist und zum Initiieren und / oder Aufrechterhalten eines Plasmas 104 geeignet ist. In einer Ausführungsform, wie in 1B gezeigt, ist die Gasbehälterstruktur 102 eine Plasmazelle. In einer anderen Ausführungsform ist der transparente Abschnitt ein Transmissionselement 116. In einer anderen Ausführungsform ist das Transmissionselement 116 ein Hohlzylinder, der zur Aufnahme eines Gasgemischs 103 geeignet ist. In einer anderen Ausführungsform umfasst die Plasmazelle einen oder mehrere Flansche 112a, 112b, die mit dem Transmissionselement 116 gekoppelt sind. In einer anderen Ausführungsform können die Flansche 112a, 112b an dem Transmissionselement 116 (beispielsweise einem Hohlzylinder) unter Verwendung von Verbindungsstangen 114 befestigt sein. Die Verwendung einer geflanschten Plasmazelle ist beschrieben in der US-Patentanmeldung Nr. 14/231,196, eingereicht am 31. März 2014, und im US-Patent Nr. 9,185,788 , eingereicht am 27. Mai 2014, die jeweils zuvor hierin durch Bezugnahme in der Gesamtheit aufgenommen werden.
In einer anderen Ausführungsform, wie in 1C gezeigt, ist die Gasbehälterstruktur 102 ein Plasmakolben. In einer anderen Ausführungsform ist ein transparenter Abschnitt 120 des Plasmakolbens an Gasversorgungsanordnungen 124a, 124b befestigt, die dazu konfiguriert sind, um Gas zu einem Innenvolumen des Plasmakolbens zuzuführen. Die Verwendung eines Plasmakolbens ist zumindest beschrieben in der US-Patentanmeldung Nr. 11/695,348, eingereicht am 2. April 2007, im U.S. Patent Nr. 7,786,455 , eingereicht am 31. März 2006, und in der veröffentlichten US-Patentanmeldung Nr. 2013/0106275, eingereicht am 9. Oktober 2012, die jeweils zuvor hierin durch Bezugnahme in der Gesamtheit aufgenommen wurden.
Es wird hier angemerkt, dass die verschiedenen optischen Elemente (beispielsweise Beleuchtungsoptiken 117, 119, 121, Sammeloptiken 105 und dergleichen) auch innerhalb der Gasbehälterstruktur 102 eingeschlossen sein können. In einer Ausführungsform, wie in 1D gezeigt, ist die Gasbehälterstruktur eine Kammer, die zur Aufnahme eines Gasgemischs und einer oder mehrerer optischer Komponenten geeignet ist. In einer Ausführungsform umfasst die Kammer das Kollektorelement 105. In einer anderen Ausführungsform umfassen ein oder mehrere transparente Abschnitte der Kammer ein oder mehrere Transmissionselemente 130. In einer anderen Ausführungsform sind das eine oder die mehreren Transmissionselemente 130 als Eingangs- und / oder Austrittsfenster (beispielsweise 130a, 130b in 1D) konfiguriert. Die Verwendung einer in sich geschlossenen Gaskammer ist in dem US-Patent Nr. 9,099,292 , eingereicht am 26. Mai 2010, beschrieben, das hierin durch Bezugnahme in der Gesamtheit aufgenommen ist.
In einer anderen Ausführungsform kann der transparente Abschnitt der Gasbehälterstruktur 102 (beispielsweise Plasmazellen-Plasmakolben, Kammer und dergleichen) aus irgendeinem aus dem Stand der Technik bekannten Material gebildet sein, das zumindest teilweise für Strahlung, die durch Plasma erzeugt wird, transparent ist. In einer Ausführungsform kann der transparente Abschnitt aus irgendeinem aus dem Stand der Technik bekannten Material gebildet sein, das für IR-Strahlung, sichtbare Strahlung und / oder UV-Strahlung 107 von der Beleuchtungsquelle 111 zumindest teilweise transparent ist. In einer anderen Ausführungsform kann der transparente Abschnitt aus irgendeinem aus dem Stand der Technik bekannten Material gebildet werden, das für die von dem Plasma 104 emittierte Breitbandstrahlung 115 zumindest teilweise transparent ist. In einer Ausführungsform nimmt eine Gasbehälterstruktur 102 ein Gasgemisch 103 mit einer oder mehreren Gaskomponenten auf, um Wellenlängen der Strahlung zu hemmen, die einem Absorptionsspektrum des transparenten Abschnitts der Gasbehälterstruktur 102 entsprechen. In Bezug auf diese Ausführungsform können die Vorteile der Hemmung (Inhibition) der unerwünschten Wellenlängen durch das Gasgemisch 103 eine geringere Beschädigung, eine reduzierte Solarisierung oder eine verminderte Erwärmung des transparenten Abschnitts der Gasbehälterstruktur 102 umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
In einigen Ausführungsformen kann der transparente Abschnitt der Gasbehälterstruktur 102 aus einem Quarzglasmaterial mit niedrigem OH-Gehalt gebildet sein. In anderen Ausführungsformen kann der transparente Abschnitt der Gasbehälterstruktur 102 aus einem Quarzglasmaterial mit hohem OH-Gehalt gebildet sein. Beispielsweise kann der transparente Abschnitt der Gasbehälterstruktur 102, jedoch nicht darauf beschränkt, SUPRASIL 1, SUPRASIL 2, SUPRASIL 300, SUPRASIL 310, HERALUX PLUS, HERALUX-VUV und dergleichen umfassen. In anderen Ausführungsformen kann der transparente Abschnitt der Gasbehälterstruktur 102 CaF₂, MgF₂, LiF, kristallines Quarz und Saphir umfassen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Es wird hierin angemerkt, dass Materialien, wie beispielsweise CaF₂, MgF₂, kristallines Quarz und Saphir, eine Transparenz für kurzwellige Strahlung (beispielsweise λ < 190 nm) liefern. Verschiedene Gläser, die für die Implementierung in dem transparenten Abschnitt 108 der Gasbehälterstruktur 102 (beispielsweise Kammerfenster, Glaskolben, Glasrohr oder Transmissionselement) der vorliegenden Offenbarung geeignet sind, werden ausführlich diskutiert in A. Schreiber et al., Radiation Resistance of Quartz Glass for VUV Discharge Lamps, J. Phys. D: Appl. Phys. 38 (2005), 3242–3250, die hierin durch Bezugnahme in der Gesamtheit aufgenommen ist. Es wird hierin angemerkt, dass Quarzglas eine gewisse Transparenz für Strahlung mit einer Wellenlänge von weniger als 190 nm bietet, was eine nützliche Transparenz gegenüber Wellenlängen von nur 170 nm zeigt.
Der transparente Abschnitt der Gasbehälterstruktur 102 kann jede beliebige, aus dem Stand der Technik bekannte Form annehmen. In einer Ausführungsform kann der transparente Abschnitt eine zylindrische Form aufweisen, wie in 1A und 1B gezeigt. In einer anderen Ausführungsform kann der transparente Abschnitt, obwohl nicht gezeigt, eine sphärische Gestalt aufweisen. In einer anderen Ausführungsform kann der transparente Abschnitt, obwohl nicht gezeigt, eine zusammengesetzte Form aufweisen. Beispielsweise kann die Form des transparenten Abschnitts aus einer Kombination von zwei oder mehreren Formen bestehen. Beispielsweise kann die Form des transparenten Abschnitts aus einem sphärischen Mittelabschnitt bestehen, der so angeordnet ist, dass er das Plasma 104 aufnimmt, und einen oder mehrere zylindrische Abschnitte, die sich oberhalb und / oder unterhalb des sphärischen Mittelabschnitts erstrecken, wobei der eine oder die mehreren zylindrischen Abschnitte mit einem oder mehreren Flanschen 112 gekoppelt sind.
Das Kollektorelement 105 kann jede aus dem Stand der Technik bekannte physikalische Konfiguration annehmen, die geeignet ist, um eine von der Beleuchtungsquelle 111 ausgehende Beleuchtung in das Gasvolumen 103 zu fokussieren, das in dem transparenten Abschnitt 108 der Gasbehälterstruktur 102 enthalten ist. Wie in einer Ausführungsform gemäß 1A gezeigt, kann das Kollektorelement 105 einen konkaven Bereich mit einer reflektierenden inneren Oberfläche umfassen, die geeignet ist, die Beleuchtung 113 von der Beleuchtungsquelle 111 zu empfangen und die Beleuchtung 113 in das in der Gasbehälterstruktur 102 enthaltene Gasvolumen 103 zu fokussieren. Das Element 105 kann beispielsweise ein ellipsoidförmiges Kollektorelement 105 mit einer reflektierenden Innenfläche umfassen, wie in 1A gezeigt. Als weiteres Beispiel kann das Kollektorelement 105 ein sphärischförmiges Kollektorelement 105 mit einer reflektierenden Innenfläche aufweisen.
In einer anderen Ausführungsform sammelt das Kollektorelement 105 eine Breitbandstrahlung 115, die von dem Plasma 104 emittiert wird, und leitet die Breitbandstrahlung 115 zu einem oder mehreren nachgeordneten optischen Elementen. Beispielsweise können das eine oder die mehreren nachgeordneten optischen Elemente einen Homogenisator 125, ein oder mehrere Fokussierelemente, einen Filter 123, einen Rührspiegel und dergleichen umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt. In einer anderen Ausführungsform kann das Kollektorelement 105 eine Breitbandstrahlung 115 einschließlich EUV-, DUV-, VUV-, UV-, sichtbare und / oder Infrarotstrahlung, die vom Plasma 104 emittiert wird, sammeln und die Breitbandstrahlung auf ein oder mehrere nachgeordnete optische Elemente richten. In dieser Hinsicht kann die Gasbehälterstruktur 102 EUV-, DUV-, VUV-, UV-, sichtbare und / oder infrarote Strahlung an nachgeordnete optische Elemente eines beliebigen optischen Charakterisierungssystems liefern, das aus dem Stand der Technik bekannt ist, wie beispielsweise, jedoch nicht darauf beschränkt, ein Inspektionswerkzeug oder eine Metrologie-Maschine. Beispielsweise kann das LSP-System 100 als ein Beleuchtungs-Subsystem, oder Beleuchtungseinrichtung, für ein Breitband-Inspektionswerkzeug (beispielsweise ein Wafer- oder Retikel-Inspektionswerkzeug), eine Metrologie-Maschine oder ein Fotolithografie-Werkzeug dienen. Es wird hierin angemerkt, dass die Gasbehälterstruktur 102 des Systems 100 nützliche Strahlung in einer Vielzahl von Spektralbereichen emittieren kann, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, EUV, DUV-Strahlung, VUV-Strahlung, UV-Strahlung, sichtbare Strahlung und Infrarotstrahlung.
In einer Ausführungsform kann das System 100 verschiedene zusätzliche optische Elemente umfassen. In einer Ausführungsform kann der Satz zusätzlicher Optiken eine Sammeloptik umfassen, die konfiguriert ist, um breitbandiges Licht zu sammeln, das von dem Plasma 104 ausgeht. Beispielsweise kann das System 100 einen Kaltlichtspiegel 121 umfassen, der angeordnet ist, um die Beleuchtung von dem Kollektorelement 105 zu einer nachgeordneten Optik zu leiten, beispielsweise, jedoch nicht darauf beschränkt, zu einem Homogenisator 125.
In einer anderen Ausführungsform kann der Satz von Optiken eine oder mehrere zusätzliche Linsen (beispielsweise Linse 117) umfassen, die entweder entlang des Beleuchtungsweges oder des Sammelweges des Systems 100 angeordnet sind. Die eine oder mehreren Linsen können verwendet werden, um die Beleuchtung von der Beleuchtungsquelle 111 in das Gasvolumen 103 zu fokussieren. Alternativ können die eine oder mehreren zusätzlichen Linsen verwendet werden, um das von dem Plasma 104 emittierte Breitbandlicht auf ein ausgewähltes Ziel (nicht gezeigt) zu fokussieren.
In einer anderen Ausführungsform kann der Satz von Optiken einen Drehspiegel 119 umfassen. In einer Ausführungsform kann der Drehspiegel 119 angeordnet sein, um die Beleuchtung 113 von der Beleuchtungsquelle 111 zu empfangen und die Beleuchtung auf das in dem transparenten Abschnitt 108 der Gasbehälterstruktur 102 enthaltene Gasvolumen 103 über das Sammelelement 105 zu richten. In einer anderen Ausführungsform ist das Sammelelement 105 so angeordnet, dass es eine Beleuchtung von dem Spiegel 119 empfängt und die Beleuchtung auf den Brennpunkt des Sammelelements 105 (beispielsweise ellipsoidförmiges Sammel-Element) fokussiert, wo sich der transparente Abschnitt 108 der Gasbehälterstruktur 102 befindet.
In einer anderen Ausführungsform kann der Satz von Optiken einen oder mehrere Filter 123 umfassen. In einer anderen Ausführungsform werden ein oder mehrere Filter 123 vor der Gasbehälterstruktur 102 angeordnet, um das Pumplicht 107 zu filtern. In einer anderen Ausführungsform werden ein oder mehrere Filter nach der Gasbehälterstruktur 102 angeordnet, um die von der Gasbehälterstruktur emittierte Strahlung zu filtern.
In einer anderen Ausführungsform ist die Beleuchtungsquelle 111 einstellbar. Beispielsweise kann das Spektralprofil der Ausgabe der Beleuchtungsquelle 111 einstellbar sein. In dieser Hinsicht kann die Beleuchtungsquelle 111 eingestellt werden, um ein Pumplicht 107 mit einer ausgewählten Wellenlänge oder einem ausgewählten Wellenlängenbereich zu emittieren. Es ist anzumerken, dass jede einstellbare Beleuchtungsquelle 111, die aus dem Stand der Technik bekannt ist, für die Implementierung in dem System 100 geeignet ist. Beispielsweise kann die einstellbare Beleuchtungsquelle 111 einen oder mehrere einstellbare Wellenlängenlaser umfassen, worauf sie jedoch nicht beschränkt ist.
In einer anderen Ausführungsform kann die Beleuchtungsquelle 111 des Systems 100 einen oder mehrere Laser umfassen. Im allgemeinen Sinne kann die Beleuchtungsquelle 111 jedes aus dem Stand der Technik bekannte Lasersystem umfassen. Beispielsweise kann die Beleuchtungsquelle 111 jedes Lasersystem umfassen, das aus dem Stand der Technik bekannt ist und dazu geeignet ist, Strahlung in den infraroten, sichtbaren oder ultravioletten Abschnitten des elektromagnetischen Spektrums zu emittieren. In einer Ausführungsform kann die Beleuchtungsquelle 111 ein Lasersystem umfassen, das so konfiguriert ist, dass es eine Dauerstrich-(CW-)Laserstrahlung emittiert. Beispielsweise kann die Beleuchtungsquelle 111 eine oder mehrere CW-Infrarotlaserquellen umfassen. Beispielsweise kann in Einstellungen, bei denen das Gasvolumen 103 Argon ist oder umfasst, die Beleuchtungsquelle 111 einen CW-Laser (beispielsweise einen Faserlaser oder einen Scheiben-Yb-Laser) umfassen, der so konfiguriert ist, dass er Strahlung bei 1069 nm emittiert. Es wird angemerkt, dass diese Wellenlänge zu einer 1068 nm Absorptionslinie in Argon passt und als solche besonders nützlich ist, um Argongas zu pumpen. Es wird hier angemerkt, dass die obige Beschreibung eines CW-Lasers nicht beschränkend ist und jeder aus dem Stand der Technik bekannte Laser im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung implementiert werden kann.
In einer anderen Ausführungsform kann die Beleuchtungsquelle 111 einen oder mehrere Diodenlaser aufweisen. Beispielsweise kann die Beleuchtungsquelle 111 einen oder mehrere Diodenlaser aufweisen, die Strahlung mit einer Wellenlänge emittieren, die einer oder mehreren Absorptionslinien der Spezies des in dem Volumen 103 enthaltenen Gasgemischs entspricht. Im allgemeinen Sinne kann ein Diodenlaser der Beleuchtungsquelle 111 für die Implementierung so gewählt werden, dass die Wellenlänge des Diodenlasers auf jede aus dem Stand der Technik bekannte Absorptionslinie eines beliebigen Plasmas (beispielsweise ionische Übergangslinie) oder irgendeine aus dem Stand der Technik bekannte Absorptionslinie des plasmaerzeugenden Gases (beispielsweise hoch angeregte neutrale Übergangslinie) abgestimmt ist. Als solches hängt die Wahl eines gegebenen Diodenlasers (oder eines Satzes von Diodenlasern) von der Art des Gases ab, das in der Gasbehälterstruktur 102 des Systems 100 enthalten ist.
In einer anderen Ausführungsform kann die Beleuchtungsquelle 111 einen Ionenlaser umfassen. Beispielsweise kann die Beleuchtungsquelle 111 jeden aus dem Stand der Technik bekannten Edelgasionenlaser umfassen. Beispielsweise kann im Fall eines Argon-basierten Plasmas die Beleuchtungsquelle 111, die verwendet wird, um Argon-Ionen zu pumpen, einen Ar+ Laser umfassen.
In einer anderen Ausführungsform kann die Beleuchtungsquelle 111 ein oder mehrere frequenzkonvertierte Lasersysteme umfassen. Beispielsweise kann die Beleuchtungsquelle 111 einen Nd:YAG oder Nd:YLF Laser mit einem Leistungspegel von mehr als 100 Watt umfassen. In einer anderen Ausführungsform kann die Beleuchtungsquelle 111 einen Breitbandlaser umfassen. In einer anderen Ausführungsform kann die Beleuchtungsquelle ein Lasersystem umfassen, das konfiguriert ist, um eine modulierte Laserstrahlung oder gepulste Laserstrahlung zu emittieren.
In einer anderen Ausführungsform kann die Beleuchtungsquelle 111 einen oder mehrere Laser umfassen, die so konfiguriert sind, dass sie Laserlicht mit im Wesentlichen einer konstanten Leistung an das Plasma 106 liefern. In einer anderen Ausführungsform kann die Beleuchtungsquelle 111 einen oder mehrere modulierte Laser umfassen, die konfiguriert sind, um moduliertes Laserlicht an das Plasma 104 zu liefern. In einer anderen Ausführungsform kann die Beleuchtungsquelle 111 einen oder mehrere gepulste Laser umfassen, die so konfiguriert sind, dass sie dem Plasma 104 gepulstes Laserlicht liefern.
In einer anderen Ausführungsform kann die Beleuchtungsquelle 111 eine oder mehrere Nicht-Laserquellen umfassen. Im allgemeinen Sinne kann die Beleuchtungsquelle 111 jede aus dem Stand der Technik bekannte Nicht-Laser-Lichtquelle umfassen. Beispielsweise kann die Beleuchtungsquelle 111 jedes aus dem Stand der Technik bekannte Nicht-Lasersystem umfassen, das dazu geeignet ist, Strahlung diskret oder kontinuierlich in den infraroten, sichtbaren oder ultravioletten Abschnitten des elektromagnetischen Spektrums zu emittieren.
Es wird hierin angemerkt, dass der Satz von Optiken des Systems 100, wie oben beschrieben und in 1A bis 1D dargestellt sind, lediglich zur Veranschaulichung vorgesehen sind und sollten nicht als einschränkend interpretiert werden. Es wird antizipiert, dass eine Anzahl von äquivalenten optischen Konfigurationen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann.
6 veranschaulicht ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Erzeugen von lasergestützter Plasmastrahlung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt.
In Schritt 602 wird ein Pumplicht 107 erzeugt. In einer Ausführungsform wird das Pumplicht 107 unter Verwendung eines oder mehrerer Laser erzeugt. In einer anderen Ausführungsform wird das Pumplicht mit einem CW-Laser erzeugt, der konfiguriert ist, um Strahlung bei 1069 nm zu emittieren.
In Schritt 604 wird ein Volumen eines Gasgemischs 103 in einer Gasbehälterstruktur 102 (beispielsweise einer Plasmazelle, einem Plasmakolben, einer Kammer oder dergleichen) aufgenommen. In einer anderen Ausführungsform umfasst das Gasgemisch eine erste Gaskomponente mit einem ersten Partialdruck und eine zweite Gaskomponente mit einem oder mehreren zusätzlichen Gasen mit einem zweiten Partialdruck.
In Schritt 606 wird zumindest ein Teil des Pumplichts 107 auf einen oder mehrere Brennpunkte innerhalb des Gasgemischvolumens 103 fokussiert, um das Plasma 104 innerhalb des Gasgemischvolumens 103 aufrechtzuerhalten. In einer anderen Ausführungsform fokussiert ein Kollektorelement 105 gleichzeitig das Pumplicht 107 innerhalb des Gasgemischvolumens 103 und sammelt Strahlung 115, die von der Gasbehälterstruktur 102 emittiert wird.
In Schritt 608 hemmt (inhibiert) das Gasgemisch 103 die Emission einer oder mehrerer ausgewählter Wellenlängen der Strahlung von der Gasbehälterstruktur 102. In einer anderen Ausführungsform absorbiert das Gasgemisch 103 eine oder mehrere ausgewählte Wellenlängen, die von dem Plasma 104 emittiert werden. In einer weiteren Ausführungsform dämpfen eine oder mehrere Komponenten des Gasgemischs 103 eine Excimeremission aus dem Gasgemisch 103. In einer anderen Ausführungsform absorbiert das Gasgemisch 103 sowohl eine oder mehrere ausgewählte Wellenlängen, die von dem Plasma 104 emittiert werden, als auch dämpft es die Excimeremission aus dem Gasgemisch 103.
Der hierin beschriebene Gegenstand veranschaulicht manchmal verschiedene Komponenten, die in anderen Komponenten enthalten oder mit diesen verbunden sind. Es versteht sich, dass solche dargestellten Architekturen lediglich beispielhaft sind und dass in der Tat viele andere Architekturen implementiert werden können, die die gleiche Funktionalität erreichen. In einem konzeptionellen Sinne ist jede Anordnung von Komponenten, um dieselbe Funktionalität zu erreichen, effektiv "assoziiert" (zugeordnet), so dass die gewünschte Funktionalität erreicht wird. Somit können irgendwelche zwei hierin kombinierten Komponenten, um eine bestimmte Funktionalität zu erreichen, als "miteinander assoziiert" betrachtet werden, so dass die gewünschte Funktionalität unabhängig von Architekturen oder Zwischenkomponenten erreicht wird. Ebenso können beliebige zwei so assoziierte Komponenten auch als "verbunden" oder "gekoppelt" betrachtet werden, um die gewünschte Funktionalität zu erreichen, und beliebige zwei Komponenten, die dazu geeignet sind, so assoziiert zu werden, können auch als miteinander "koppelbar" angesehen werden, um die gewünschte Funktionalität zu erreichen. Spezielle Beispiele für „koppelbar“ umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, physikalisch zusammenpassende und / oder physikalisch wechselwirkende Komponenten und / oder drahtlos interagierbare und / oder drahtlos wechselwirkende Komponenten und / oder logisch wechselwirkende und / oder logisch interagierbare Komponenten.
Es wird angenommen, dass die vorliegende Offenbarung und viele ihrer begleitenden Vorteile durch die vorstehende Beschreibung verstanden werden, und es ist offensichtlich, dass verschiedene Änderungen in der Form, Konstruktion und Anordnung der Komponenten vorgenommen werden können, ohne von dem offenbarten Gegenstand abzuweichen oder ohne Beeinträchtigung aller seiner materiellen Vorteile. Die beschriebene Form ist lediglich beispielhaft, und es ist die Absicht der folgenden Ansprüche, solche Änderungen zu erfassen und einzubeziehen. Weiterhin ist zu verstehen, dass die Offenbarung durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.

Claims

Ein System zum Bilden eines lasergestützten Plasmas, umfassend: ein Gasbehälterelement, wobei das Gasbehälterelement so konfiguriert ist, dass es ein Volumen eines Gasgemischs aufnimmt; eine Beleuchtungsquelle, die konfiguriert ist, um ein Pumplicht zu erzeugen; und ein Kollektorelement, das so konfiguriert ist, dass es das Pumplicht von der Pumpquelle in das Volumen des in dem Gasbehälterelement enthaltenen Gasgemischs fokussiert, um ein Plasma innerhalb des Gasgemischvolumens zu erzeugen, wobei das Plasma eine Breitbandstrahlung emittiert, wobei das Gasgemisch die Emission einer oder mehrerer ausgewählter Wellenlängen der Strahlung aus dem Gasbehälterelement inhibiert.
Das System nach Anspruch 1, wobei das Gasbehälterelement mindestens eine Kammer, einen Plasmakolben oder eine Plasmazelle umfasst.
Das System nach Anspruch 1, wobei die Breitbandstrahlung, die eine oder mehrere ausgewählte Wellenlängen umfasst, die von dem Plasma emittiert werden, mindestens eine von Infrarotwellenlängen, sichtbaren Wellenlängen, UV-Wellenlängen, DUV-Wellenlängen, VUV-Wellenlängen oder EUV-Wellenlängen umfasst.
Das System nach Anspruch 1, wobei die eine oder mehreren ausgewählten Strahlungswellenlängen, die durch das Gasgemisch inhibiert werden, Wellenlängen von weniger als 600 nm umfassen.
Das System nach Anspruch 1, wobei das Gasgemisch die eine oder mehreren ausgewählten Wellenlängen der vom Plasma emittierten Strahlung absorbiert.
Das System nach Anspruch 1, wobei das Gasgemisch umfasst: mindestens zwei aus der Gruppe umfassend Argon, Quecksilber, Xenon, Krypton, Radon, Neon und mindestens eine Metallhalogenidverbindung.
Das System nach Anspruch 1, wobei das Gasgemisch umfasst: mindestens eines von Argon oder Neon mit einem ersten Partialdruck von mindestens 10 Atmosphären; und eine zusätzliche Gaskomponente mit mindestens einem von Xenon, Krypton oder Radon, wobei die zusätzliche Gaskomponente einen zweiten Partialdruck von weniger als 20% des ersten Partialdrucks aufweist.
Das System nach Anspruch 1, wobei das Gasgemisch eine oder mehrere Gaskomponenten umfasst, um die Strahlungsemission von Excimeren im Gasgemisch zu dämpfen.
Das System nach Anspruch 8, wobei die eine oder mehreren Gaskomponenten die Strahlungsemission von Excimeren im Gasgemisch durch mindestens eine Kollisionsdissoziation, einen photolytischen Prozess oder eine Übertragung der Anregung mittels Resonanz wesentlich dämpfen.
Das System nach Anspruch 8, wobei die eine oder mehrere Gaskomponenten mindestens eines von O₂, N₂, CO₂, H₂O, SF₆, I₂, Br₂ oder Hg umfassen.
Das System nach Anspruch 8, wobei das Gasgemisch Xenon und mindestens eines von O₂ oder N₂ umfasst.
Das System nach Anspruch 8, wobei das Gasgemisch Neon und H₂ umfasst.
Das System nach Anspruch 8, wobei das Gasgemisch Argon und mindestens eines von Xenon oder N₂ umfasst.
Das System nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Kollektorelement angeordnet ist, um zumindest einen Teil der vom Plasma emittierten Breitbandstrahlung zu sammeln und die Breitbandstrahlung auf ein oder mehrere zusätzliche optische Elemente zu richten.
Das System nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Gasgemisch Strahlung mit Wellenlängen innerhalb eines Absorptionsspektrums eines oder mehrerer Ausbreitungselemente inhibiert.
Das System nach Anspruch 15, wobei das eine oder die mehreren Ausbreitungselemente umfassen: mindestens eines des Kollektorelements, eines Transmissionselements, eines reflektierenden Elements oder eines Fokussierelements.
Das System nach Anspruch 15, wobei das eine oder die mehreren Ausbreitungselemente mindestens aus einem von kristallinem Quarz, Saphir, Quarzglas, Calciumfluorid, Lithiumfluorid oder Magnesiumfluorid gebildet sind.
Das System nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Inhibition der Strahlung durch das Gasgemisch eine Beschädigung einer oder mehrerer Komponenten des Systems verhindert.
Das System nach Anspruch 18, wobei die Beschädigung die Solarisierung umfasst.
Das System nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei das Gasgemisch Strahlung mit Wellenlängen innerhalb eines Absorptionsspektrums eines oder mehrerer zusätzlicher Elemente inhibiert.
Das Verfahren nach Anspruch 20, wobei das eine oder die mehreren zusätzlichen Elemente mindestens einen Flansch oder eine Dichtung umfassen.
Das System nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei die Beleuchtungsquelle einen oder mehrere Laser umfasst.
Das System nach Anspruch 22, wobei der eine oder die mehreren Laser einen oder mehrere Infrarotlaser umfassen.
Das System nach Anspruch 22, wobei der eine oder die mehreren Laser mindestens einen Diodenlaser, einen Dauerstrich-Laser oder einen Breitbandlaser umfassen.
Das System nach einem der Ansprüche 1 bis 24, wobei die Beleuchtungsquelle umfasst: eine Beleuchtungsquelle, die konfiguriert ist, um ein Pumplicht mit einer ersten Wellenlänge zu emittieren und eine Beleuchtung mit einer zusätzlichen Wellenlänge zu emittieren, die sich von der ersten Wellenlänge unterscheidet.
Das System nach einem der Ansprüche 1 bis 25, wobei die Beleuchtungsquelle umfasst: eine einstellbare Beleuchtungsquelle, wobei eine von der Beleuchtungsquelle emittierte Wellenlänge des Pumplichts einstellbar ist.
Das System nach einem der Ansprüche 1 bis 26, wobei das Kollektorelement außerhalb des Gasbehälterelements angeordnet ist.
Das System nach einem der Ansprüche 1 bis 27, wobei das Kollektorelement innerhalb des Gasbehälterelements angeordnet ist.
Das System nach einem der Ansprüche 1 bis 28, wobei das Kollektorelement umfasst: mindestens eines von einem ellipsoidförmigen Kollektorelement oder einem sphärischförmigen Kollektorelement.
Eine Plasmalampe zum Bilden eines lasergestützten Plasmas, umfassend: ein Gasbehälterelement, wobei das Gasbehälterelement konfiguriert ist, um ein Gasgemischvolumen aufzunehmen, wobei das Gasgemisch zudem konfiguriert ist, um ein Pumplicht zu empfangen, um ein Plasma innerhalb des Gasgemischvolumens zu erzeugen, wobei das Plasma eine Breitbandstrahlung emittiert, wobei das Gasgemisch die Emission einer oder mehrerer ausgewählter Wellenlängen der Strahlung von dem Gasbehälterelement inhibiert.
Ein Verfahren zum Erzeugen einer lasergestützten Plasmastrahlung, umfassend: Erzeugen eines Pumplichts; Aufnehmen eines Volumens eines Gasgemischs in eine Gasbehälterstruktur; Fokussieren mindestens eines Teils des Pumplichts auf einen oder mehrere Brennpunkte innerhalb des Gasgemischvolumens, um das Plasma innerhalb des Gasgemischvolumens aufrechtzuerhalten, wobei das Plasma eine Breitbandstrahlung emittiert; und Inhibieren der Emission einer oder mehrerer ausgewählter Wellenlängen der Strahlung von der Gasbehälterstruktur mittels des Gasgemischs.