JP2019079826A - レーザ励起光源においてポンプ（励起）光と集光光とを分離するためのシステム - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ励起光源においてポンプ（励起）光と集光光とを分離するためのシステムを提供する。【解決手段】システムは、少なくとも第１波長を含むポンプ照明を生成するように構成されたポンプ光源１０４と、ガス体積を収容するためのガス収容素子１０１と、ポンプ光源からのポンプ照明をガス体積中に集光することによりガス体積内にプラズマを生成するように構成された集光器であって、プラズマが少なくとも第２波長を含む広帯域放射を放出する集光器１０６と、均質化素子２０２と、ポンプ光源と均質化素子とを光学的に結合させる光ファイバであって、均質化素子の軸外位置でポンプ照明を均質化素子に供給するように構成された光ファイバ２０１を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、レーザ励起光源においてポンプ（励起）光と集光光とを分離するためのシステム及び方法に関する。

これまで以上に微細化したデバイスパターンを有する集積回路への需要が増え続けるにつれ、これらのかつてないほど小型化したデバイスの検査に使用される改良照明光源の必要性が高まり続けている。このような照明光源の一つとして、レーザ維持プラズマ光源がある。従来、レーザ維持プラズマ光源は、長い間コールドミラーを使用して赤外（ＩＲ）光と紫外（ＵＶ）光とを分離するように構成されていた。このようなコールドミラーは、選択波長を透過させつつ他の波長を反射させるように設計された誘電材料から形成される。例えば、コールドミラーは、レーザ励起光源からの光を反射させ且つプラズマにより放射された集光光を透過させるように構成できる。このような広帯域誘電体鏡の製造は困難ではあるが、可視光及び近ＵＶ光のスペクトル範囲については最も優れた方法であり続けている。現在入手可能な材料は、２００ｎｍ未満のスペクトル領域では効率的な広帯域誘電体鏡の設計を実現不可能にしてしまう。例えば、真空紫外（ＶＵＶ）領域（即ち、１９０ｎｍ未満の波長）の広帯域鏡は、通常アルミニウム等の金属から形成され且つ典型的なポンプ（励起）レーザ波長を透過させない。

米国特許第７７０５３３１号 米国特許出願公開第２００９／０３２３１９２号 米国特許出願公開第２００３／０１８４８５４号 米国特許出願公開第２０１３／００９４０７７号 米国特許出願公開第２００７／０２７２２９９号

したがって、複雑なコールドミラー被膜を回避し且つ上述の欠点を解決するシステム及び方法を提供することが望ましい。

本発明の例示的な実施例に従って、レーザ励起光源においてポンプ光と集光光とを分離するためのシステムが開示される。例示的な一実施例において、該システムは、少なくとも第１波長を含むポンプ照明を生成するように構成されたポンプ光源と、ガス体積を収容するためのガス収容素子と、ポンプ光源からのポンプ照明をガス体積中に集光することによりガス体積内にプラズマを生成するように構成された集光器であって、プラズマが少なくとも第２波長を含む広帯域放射を放出する集光器と、集光器の反射面とポンプ光源との間に位置付けられ、且つ、第１波長を含むポンプ照明とプラズマから放出された少なくとも第２波長を含む放出された広帯域放射とを空間的に分離するように配置された、一以上の照明分離プリズム素子と、を備えてもよい。

別の例示的な実施例において、該システムは、少なくとも第１波長を含むポンプ照明を生成するように構成されたポンプ光源と、ガス体積を収容するためのガス収容素子と、ポンプ光源からのポンプ照明をガス体積中に集光することによりガス体積内にプラズマを生成するように構成された集光器であって、プラズマが少なくとも第２波長を含む広帯域放射を放出する集光器と、均質化素子と、ポンプ光源と均質化素子とを光学的に結合させる光ファイバであって、均質化素子の軸外位置でポンプ照明を均質化素子に供給するように構成された光ファイバと、を備えてもよい。

別の例示的な実施例において、該システムは、少なくとも第１波長を含むポンプ照明を生成するように構成されたポンプ光源と、ポンプ光源からのポンプ照明をガス体積中に集光することによりガス体積内にプラズマを生成するように構成された第１集光器であって、プラズマが少なくとも第２波長を含む広帯域放射を放出する第１集光器と、プラズマにより放出された広帯域放射を集光するように構成された第２集光器であって、第１集光器の反対側に位置付けられた第２集光器と、少なくとも第１波長を透過させ且つポンプ光源と第１集光器の凹状集光部との間に位置付けられた一以上の窓であって、第１集光器、第２集光器及び一以上の鏡がガス収容素子を構成する一以上の窓と、を備えてもよい。

別の例示的な実施例において、該システムは、少なくとも第１波長を含むポンプ照明を生成するように構成されたポンプ光源と、ガス体積を収容するためのガス収容素子と、ポンプ光源からのポンプ照明をガス体積中に集光することによりガス体積内にプラズマを生成するように構成された第１集光器であって、プラズマが少なくとも第２波長を含む広帯域放射を放出する第１集光器と、プラズマにより放出された広帯域放射を集光するように構成された第２集光器であって、第１集光器の反対側に位置付けられた第２集光器と、を備えてもよい。

上述の概要及び以下の詳細な説明はともに単に例示的且つ説明的なものであるに過ぎず、必ずしも特許請求の範囲に記載された発明を限定するものではないことは理解されるであろう。添付図面は本明細書に組み込まれるとともにその一部を構成する。これらの図面は本発明の実施例を示し、概要とともに本発明の原理を説明するために用いられる。

本開示の多くの利点は、以下の添付図面を参照することにより当業者にはより良く理解されるであろう。
本発明に係る、レーザ励起光源においてポンプ光と集光光とを分離するためのシステムの概念図を例示する。 本発明に係る全内部反射分離素子の概念図を例示する。 本発明に係る、プリズムアレイを構成する複数の全内部反射分離素子の概念図を例示する。 本発明に係る分散分離素子の概念図を例示する。 本発明に係るエバネッセント場結合素子の概念図を例示する。 本発明に係る、レーザ励起光源においてポンプ光と集光光とを分離するためのシステムの概念図を例示する。 本発明に係る、レーザ励起光源においてポンプ光と集光光とを分離するためのシステムの概念図を例示する。

以下、添付図面に例示された、開示された主題について詳細に記載する。

本発明の特定の実施例が例示されたが、上述の開示の範囲及び精神を逸脱することなく、当業者によって本発明の様々な変形例及び実施例が実施され得ることは明らかである。したがって、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。

概ね図１Ａから図３を参照すると、レーザ励起光源においてポンプ光と集光光とを分離するためのシステム及び方法が、本発明に従って記載される。本開示の実施例は、プラズマからのＶＵＶ放射等の集光された広帯域放射出力からの赤外光等のプラズマポンプ照明の分離に関する。また、本開示の実施例は、以下の記載において例示されるように、コールドミラーを必要とせずにこのような分離を実施する。

図１Ａから図１Ｅは、本発明の実施例に係る、レーザ励起光源においてポンプ光と集光光とを分離するためのシステム１００を例示する。不活性ガス種内でのプラズマの生成は、概して２００７年４月２日に出願された米国特許出願第１１／６９５，３４８号明細書、２００６年３月３１日に出願された米国特許出願第１１／３９５，５２３号明細書及び２０１２年１０月９日に出願された米国特許出願第１３／６４７，６８０号明細書に記載され、その全内容が本明細書に援用される。プラズマの生成もまた、概して２０１４年３月２５日に出願された米国特許出願第１４／２２４，９４５号明細書に記載され、その全内容が参照により本明細書に援用される。更に、フランジ付きプラズマセルの使用は、２０１４年３月３１日に出願された米国特許出願第１４／２３１，１９６号明細書及び２０１４年５月２７日に出願された米国特許出願第１４／２８８，０９２号明細書に記載され、その各々の全内容が参照により本明細書に援用される。一般的な意味では、システム１００は当該技術において周知のいかなるプラズマベース光源にも適用されるように解釈されるべきである。

一実施例において、システム１００は、少なくとも、赤外放射などであるがこれに限定されない第１波長又は波長帯を含むポンプ照明を生成するように構成されたポンプ光源１０４（例えば一以上のレーザ）を備える。また、ポンプ光源１０４は可視又は紫外ポンプ照明を生成してもよい。別の実施例において、システム１００は、プラズマ１０８を生成又は維持するのに好適なガス体積を収容するためのガス収容素子１０１（例えば、プラズマセル、プラズマバルブ又はガスチャンバ）を備える。

別の実施例において、システム１００は、ポンプ光源１０４から放射されるポンプ照明をガス収容素子１０１内に収容されたガス体積中に集光するように構成された集光器／反射器１０６を備える。別の実施例において、集光器１０６は、プラズマ１０１によって放射された広帯域照明１１２ａ（例えば、ＶＵＶ放射、ＤＵＶ放射、ＵＶ放射及び／又は可視放射）を集光し且つ該広帯域照明を一以上の追加の光学素子（例えば、集光開口１１４、フィルタ、均質化器及び同種のもの）に導光するように配置される。例えば、集光器１０６は、プラズマ１０１によって放出されたＶＵＶ広帯域放射、ＤＵＶ放射、ＵＶ放射又は可視放射のうちの少なくとも一つを集光し且つ広帯域照明１１２ａを一以上の下流側光学素子に導光してもよい。この点に関して、ガス収容素子１０１は、ＶＵＶ放射、ＵＶ放射及び／又は可視放射を、検査具又は計測具などであるがこれらに限定されない、当該技術において周知のいかなる光学特性評価システムの下流側光学素子にも供給してもよい。ここでシステム１００のガス収容素子１０１は、ＤＵＶ放射、ＶＵＶ放射、ＵＶ放射及び可視放射を含むがこれらに限定されない様々なスペクトル範囲の有用な放射を放出してもよいことに留意されたい。

一実施例において、システム１００は一以上の照明分離プリズム素子１０２を備える。一実施例において、該一以上のプリズムベース照明分離素子（例えば一以上のプリズム）は、集光器１０６の反射面とポンプ光源１０４との間に位置付けられる。別の実施例において、一以上のプリズムベース照明分離素子１０２は、ポンプ光源１０４からのポンプ照明１１０ａ及び１１０ｂとプラズマ１０８から放出された広帯域放射１１２ａ及び１１２ｂとを空間的に分離するように配置される（例えば、位置付けられ且つ配向される）。例えば、ポンプ光源１０４からの照明はＩＲ光などの第１波長又は波長帯の光を含み、プラズマ１０８から放出された広帯域放射はＶＵＶ光などの第２波長又は波長帯の光を含んでもよい。この点に関して、プリズムベース素子１０２は、ポンプ光源１０４に関連付けられた光の第１波長及びプラズマ１０８から放出された広帯域放射に関連付けられた光の第２波長の両方を透過させるように選択されてもよい。

ここでプリズムベース照明分離素子は、ポンプ光１１２ａ及び１１２ｂ並びにプラズマ１０８から放出された放射１１０ａ及び１１０ｂの両方を透過させる当該技術において周知のいかなる一又は複数の材料から形成されてもよいことに留意されたい。例えば、ＩＲベースポンプレーザ及びプラズマ発光ＶＵＶ放射の場合、プリズムベース光学素子１０２は、ＣａＦ_２若しくはＭｇＦ_２、サファイア又は結晶水晶などであるがこれらに限定されない材料から形成されてもよい。ここでこのような材料は、２００ｎｍ未満の波長（例えばＶＵＶ光）での屈折光学素子の使用に備えるものであることが理解される。ＣａＦ_２から形成されたプリズム素子１０２の場合、ＣａＦ_２の屈折率は（ポンプ放射用に好適な）１μｍでは１．４２９であり、２００ｎｍ以下では１．４９を超える。ＭｇＦ_２から形成されたプリズム素子１０２の場合、ＭｇＦ２の屈折率は１μｍでは１．３７であり、２００ｎｍ以下では１．４２を超える。ここでプリズムベース照明分離素子は、上述の分散関係を利用してポンプ光源１０４からの光とプラズマ１０８により放射された光とを分離するようにシステム１００内に配置されることに留意されたい。

ここでシステム１００の一以上の照明分離プリズム素子１０２の構成は、本明細書において先に挙げられた材料に限定されず、このような材料が単に例示を目的として与えられたに過ぎないことに留意されたい。ここで分離プリズム素子１０２を構成するために使用される材料の選択は、ポンプ照明（例えばＩＲ光）とプラズマ生成照明（例えばＶＵＶ光）との間の屈折率差の要求レベル及び／又は任意の用途におけるプラズマ生成照明の透過の要求レベルに依存し得ることが更に理解される。

更に、一以上のプリズム素子１０２がＩＲベースポンプ光源１０４及びプラズマ１０８から放出されたＶＵＶ光との関連で本開示を通じて述べられる一方で、本発明はこのような波長又は波長帯に限定されない。ここでシステム１００は、ＩＲ光、可視光及びＵＶ光などであるがこれらに限定されない光のいかなる好適な波長又は波長帯を放射できるポンプ光源１０４にも適用され得ることが理解される。更に、システム１００は、可視光、ＮＵＶ光、ＵＶ光、ＤＵＶ光、ＶＵＶ光及びＥＵＶ光を含むがこれらに限定されない、いかなる好適な波長又は波長帯のプラズマ発光放射にも適用され得る。

図１Ｂを参照すると、一実施例において、一以上の分離プリズム素子１０２は全内部反射素子１１４を備える。一実施例において、全内部反射（ＴＩＲ）素子１１４は、集光器１０６の反射面とポンプ光源１０４との間に位置付けられる。別の実施例において、ＴＩＲ素子１１４は、第１波長を含むポンプ照明１１０ａとプラズマから放出された少なくとも第２波長を含む広帯域放射１１２ｂとを空間的に分離するように配置される。例えば、図１Ｂに示すように、ＴＩＲ素子１１４に入射する第１波長（例えばＩＲ）のポンプ照明１１０ａは、ＴＩＲ素子１１４から出射するプラズマ生成放射１１２ｂ（例えばＶＵＶ光）から空間的に分離されてもよい。

一実施例において、該ＴＩＲ素子は、選択材料（例えば、ＣａＦ_２、ＭｇＦ_２及び同種のもの）から形成されており、且つ、ＴＩＲ素子に入射するプラズマ照明１１２ａの全内部反射を生じさせるためにポンプ光源１０４及び生成されたプラズマ１０８に対して相対的に配置される。更に、ＴＩＲ素子は、ポンプ光源１０４からのポンプ照明１１０ａを透過させる材料から形成される。例えば、図１Ｂに示すように、ＴＩＲ素子１１４の材料、位置及び向きは、プラズマ照明１１２ａ及び１１２ｂがＴＩＲ素子１１４内の第１の面１１３で全内部反射し且つ第２の面１１５でＴＩＲ素子１１４から出射するように選択されてもよい。そして出射するプラズマ照明１１２ｂは、本明細書において更に述べるように、下流側光学素子（例えばＵＶ集光開口）に導光されてもよい。更に、ＴＩＲ素子１１４の材料、位置及び向きは、ポンプ照明１１０ａが第１の面１１３で屈折され且つＴＩＲ素子を介して透過されるように選択されてもよい。そしてポンプ照明１１０ｂは、第３の面１１７でＴＩＲ素子１１４からプラズマ生成のためにガス収容素子１０１に向かって出射する。この点に関して、ポンプ光源１０４に関連付けられた光の第１波長とプラズマ１０８の出力に関連付けられた光の第２波長との間の屈折率差によって、第１波長の光（例えばＩＲ光）を透過させ且つ第２波長の光（例えばＶＵＶ光）を全内部反射させるＴＩＲ素子１０４の製造が可能となる。

ここでＴＩＲ素子１１４の構成は、本明細書において先に挙げられた材料に限定されず、このような材料が単に例示を目的として与えられたに過ぎないことに留意されたい。ここでＴＩＲ素子１１４を構成するために使用される材料の選択は、ポンプ照明（例えばＩＲ光）とプラズマ生成照明（例えばＶＵＶ光）との間の屈折率差の要求レベル及び／又は任意の用途におけるプラズマ生成照明の透過の要求レベルに依存し得ることが更に理解される。

別の実施例において、図示を省略しているが、ＴＩＲ素子１１４は、ＴＩＲ素子１１４の一以上の表面の反射率を低減するためにＴＩＲ素子１１４の該一以上の表面に配置されるＩＲ被膜又は反射防止（ＡＲ）膜を備えてもよい。

図１Ｃを参照すると、別の実施例において、ＴＩＲ素子１１４は複数のプリズム構造１２２ａから１２２ｃを含んでもよい。この点に関して、複数のプリズム構造１２２ａから１２２ｃは「プリズムアレイ」を形成してもよい。ここでこのような構造は、ＴＩＲ素子１１４におけるプラズマ生成光１１２ｂ（例えばＶＵＶ光）のバルク吸収を低減するために利用されてもよいことに留意されたい。ここで複数のプリズム構造１２２ａから１２２ｃにより形成されたプリズムアレイをリソグラフィ設定で利用することで、リソグラフィ対象物の構造化照明についてこのようなプリズムアレイを実現するシステム１００を可能にしてもよいことが更に考えられる。

図１Ｄを参照すると、一実施例において、一以上の分離プリズム素子１０２は分散素子１１６を備える。一実施例において、分散素子１１６は、集光器１０６の反射面とポンプ光源１０４との間に位置付けられる。別の実施例において、分散素子１１６は、第１波長を含む、入射するポンプ照明１１０ａとプラズマから放出された少なくとも第２波長を含む広帯域放射１１２ｂとを空間的に分離するように配置される。例えば、図１Ｄに示すように、分散素子１１６は、分散素子１１６に入射する第１波長（例えばＩＲ）のポンプ照明１１０ａを分散素子１１６から出射するプラズマ生成放射１１２ｂ（例えばＶＵＶ光）から空間的に分離してもよい。

一実施例において、該分散素子は、選択材料（例えば、ＣａＦ_２又はＭｇＦ_２）から形成されており、且つ、図１Ｄに示すように、プラズマ照明１１２ａを屈折により初期方向から偏向することで入射するポンプ照明１１０ａと放出されたプラズマ照明１１２ｂとを分離するために、ポンプ光源１０４及び生成されたプラズマ１０８に対して相対的に配置されるので、出射するプラズマ照明１１２ｂが初期方向とは異なる方向に沿って進む。

ここで分散素子１１６は、ＣａＦ_２、ＭｇＦ_２、結晶水晶、サファイア及び同種のものなどであるがこれらに限定されない、ポンプ照明及びプラズマ１０８からの照明を透過させる当該技術において周知のいかなる材料から形成されてもよいことに留意されたい。しかしながら、分散素子１１６の構成は、本明細書において先に挙げられた材料に限定されず、このような材料が単に例示を目的として与えられたに過ぎないことに留意されたい。ここで分散素子１１６を構成するために使用される材料の選択は、ポンプ照明（例えばＩＲ光）とプラズマ生成照明（例えばＶＵＶ光）との間の屈折率差の要求レベル及び／又は任意の用途におけるプラズマ生成照明の透過の要求レベルに依存し得ることが更に理解される。

ここでポンプ光源１０４からの光１１０ａ及びプラズマ１０８からの光１１２ａがプリズム１０２を伝播する際、光束はスネルの法則に従った角度で偏向することに留意されたい。ＣａＦ_２分散素子の場合、第１波長１μｍと第２波長２００ｎｍとの間の偏向角差は、約１．４°即ち２４ｍＲａｄである。ここでこの分離は、妥当な距離（例えば、１ｍｍ直径の光束に対して４．２ｃｍ）内でＶＵＶ光及びＩＲ光については充分であることに更に留意されたい。

別の実施例において、図示を省略しているが、システム１００は、ポンプ光源１０４と分散素子１１６との間に位置付けられ且つ／又はプラズマ１０８と分散素子１１６との間に位置付けられた一以上の平行光学系（例えばコリメータ）を備える。この点に関して、ポンプ照明１１０ａ及び／又はプラズマ照明１１２ａは、分散素子１１６に入射する前に平行にされてもよい。

ここで分散素子１１６は、図１Ｄに示すように、偏向光束１１２ｂを分散させてもよいことが理解される。別の実施例において、システム１００は、分散されたプラズマ光１１２ａを一以上の統合光束へと再結合するのに好適なプラズマ１０８と分散素子１１６との間に位置付けられた一以上の再結合光学系を備える。例えば、再結合光学系は、分散されたプラズマ光１１２ａを一以上の統合光束へと再結合するのに好適な均質化器を含み得るがこれに限定されない。

別の実施例において、図示を省略しているが、システム１００は、図１Ｄに示すように、分散素子１１６によって生じたプラズマ生成光１１２ｂの分散を補償するのに好適な追加の分散素子を備えてもよい。

別の実施例において、図示を省略しているが、分散素子１１６は、分散素子１１６の一以上の表面の反射率を低減するために分散素子１１６の該一以上の表面に配置されるＩＲ被膜又はＡＲ膜を備えてもよい。

別の実施例において、分散素子１１６は、本明細書において前述した図１Ｃに示される複数のプリズム構造に類似した複数のプリズム構造を備えてもよい。この場合も先と同様に、このような構造は、分散素子１１６におけるプラズマ生成光１１２ｂ（例えばＶＵＶ光）のバルク吸収を低減するために利用されてもよいことに留意されたい。

図１Ｅを参照すると、一以上の分離プリズム素子１０２はエバネッセント場結合素子１１８を備える。一実施例において、エバネッセント場結合素子１１８は、集光器１０６の反射面とポンプ光源１０４との間に位置付けられる。別の実施例において、エバネッセント場結合素子１１８は、第１波長を含む、入射するポンプ照明１１０ａとプラズマから放出された少なくとも第２波長を含む広帯域放射１１２ｂとを空間的に分離するように配置される。例えば、図１Ｅに示すように、エバネッセント場結合素子１１８は、エバネッセント場結合素子１１８に入射する第１波長（例えばＩＲ）のポンプ照明１１０ａを、エバネッセント場結合素子１１８から出射するプラズマ生成放射１１２ｂ（例えばＶＵＶ光）から空間的に分離してもよい。

一実施例において、エバネッセント場結合素子１１８は第１プリズム副素子１２０ａと第２プリズム副素子１２０ｂとを備える。例えば、第１プリズム副素子１２０ａ及び第２プリズム副素子１２０ｂは各々がプリズムを含み得るがこれに限定されない。一実施例において、第２プリズム副素子１２０ｂを第１プリズム副素子１２０ａに近接して位置付けることで、第１プリズム副素子１２０ａと第２プリズム副素子１２０との間に選択距離（例えば１００ｎｍから５００ｎｍ）の隙間を形成する。別の実施例において、第１プリズム副素子１２０ａ及び第２プリズム副素子１２０ｂは、第１波長（例えばＩＲ光）を含むポンプ照明１１０ｂの一部を透過させ且つプラズマ１０８から放出された少なくとも第２波長（例えばＶＵＶ光）を含む広帯域放射１１２ｂの少なくとも一部を反射させるように配置される。図１Ｅに示すように、入射するポンプ光１１０ａの透過及び入射するプラズマ生成光１１２ａの反射により、空間的に分離されるべき生成光１１０ｂ及び１１２ｂが発生する。ここで第１プリズム副素子１２０ａ及び第２プリズム副素子１２０ｂは、ＣａＦ_２、ＭｇＦ_２、結晶水晶、サファイア及び同種のものなどであるがこれらに限定されない、ポンプ照明及びプラズマ１０８からの照明を透過させる当該技術において周知のいかなる材料から形成されてもよいことに留意されたい。

ここでエバネッセント場結合素子１１８は、エバネッセント場結合効率の波長への依存を利用していることに留意されたい。例えば、エバネッセント場結合素子１１８は、ポンプ光源１０４からのポンプ照明（例えばＩＲ光）とプラズマ１０８からのプラズマ生成光（例えばＶＵＶ光）との間のエバネッセント場結合効率差に基づいて動作する。ここで全内部反射が生じると、関連付けられた光は、より低屈折率の媒質中に伝播することに留意されたい。境界に沿った場はエバネッセント場として知られる。エバネッセント場強度は、以下に例示するように、ＴＩＲ面１２１からの距離とともに指数関数的に低下する。

式中、ＩはＴＩＲ面１２１からの距離ｚの関数としての強度であり、Ｉ_０はＴＩＲ面１２１での初期強度であり、λは光の波長である。

第２プリズム１２０ｂをエバネッセント場１２３中に配置すると、問題となる光束（例えば、ポンプ照明又はプラズマ生成照明）は部分的に透過されることに更に留意されたい。ここで透過線強度対反射線強度比は、第２プリズム１２０ｂにおけるエバネッセント場強度により定められ且つ距離とともに指数関数的に低下することが理解される。

例えば、２００ｎｍ離れて配置される、ＣａＦ_２プリズムからなる第１部分素子１２０ａおよび第２部分素子１２０ｂの場合、１９０ｎｍの波長を有するプラズマ発生光１１２ａ（すなわち、ＶＵＶ光）は反射率が６５％となるが、１μｍの波長を有するポンプ光源１０４からの光は透過率が約９８％となる。他の例として、第１部分素子１２０ａと第２部分素子１２０ｂの間の間隔が広がると、１９０ｎｍの光の反射率は８０％超に増大するが、１μｍの光の透過率は約７６％に低下する。この点に関して、第１部分素子１２０ａと第２部分素子１２０ｂの間のギャップの大きさを制御することによって、ポンプ照明１１０ａおよびプラズマ生成照明１１２ａの透過率および反射率の量を制御することができる。

エバネッセント結合素子１１８の部分素子１２０ａ、１２０ｂの構築は、既に本明細書において列挙された材料に限定されず、そのような材料は、単に例証目的のために提供されたものであることが本明細書において注記される。エバネッセント場結合素子１１８を構築するために用いられる材料の選択は、ポンプ照明（例えば、ＩＲ光）とプラズマ生成照明（例えば、ＶＵＶ光）の間の必要屈折率変化レベル、および／または所定の用途のためのプラズマ生成照明の必要透過レベルに依存し得ることが、本明細書において更に認識される。

別の一実施形態において、図示されていないが、エバネッセント場結合素子１１８の部分素子１２０ａ、１２０ｂの一方または両方は、部分素子１２０ａ、１２０ｂの一方または両方の１つ以上の表面の反射率を低下させるために、部分素子１２０ａ、１２０ｂの表面の内の１つ以上に設けられるＩＲコーティングまたはＡＲコーティングを含むことができる。

別の一実施形態において、エバネッセント場結合素子１１８は、第１部分素子１２０ａと第２部分素子１２０ｂの間に設けられる材料コーティングを含む。例えば、第１部分素子１２０ａと第２部分素子１２０ｂの間の界面における第１部分素子１２０ａおよび／または第２部分素子１２０ｂの表面に材料コーティング（図示せず）を設けてもよい。この点に関して、材料コーティングは、図１Ｅに示されるエアギャップに取って代わることができる。一実施形態において、材料コーティングは、（部分素子１２０ａ、１２０ｂの屈折率に比べて）低屈折率を有する材料コーティングを含むことができるが、これに限定されるものではない。例えば、第１部分素子１２０ａおよび第２部分素子１２０ｂがＣａＦ_２から形成される場合、材料コーティングは、ＭｇＦ_２のコーティングを含むことができるが、これに限定されるものではない。

第１プリズム部分素子１２０ａおよび第２プリズム部分素子１２０ｂの関連においてエバネッセント場結合素子１１８について記載したが、部分素子１２０ａおよび／１２０ｂはプリズムに限定されるものではないことが注記される。例えば、第２部分素子１２０ｂは、界面１２１におけるプラズマ発生光１１２ｂ（例えば、ＶＵＶ光）の反射を高めるためにＩＲコーティングまたはＡＲコーティングの内の少なくとも１つでコーティングされた板構造（例えば、板）を含むことができるが、これに限定されるものではない。

更に、ギャップ１２３および第２部分素子１２０ｂの両方の代わりに材料コーティングを用いてもよい。例えば、材料コーティングは、プラズマ発生光１１２ｂ（例えば、ＶＵＶ光）に対する（第１部分素子１２０ａに比べて）低屈折率を有するが、ポンプ光源１０４からの光（例えば、ＩＲ光）に対しても少なくとも部分的に透明な材料の上層を少なくとも含んでもよい。この点に関して、材料コーティングは多層コーティングを含んでよく、それによって、第１部分素子１２０ａと接触する上層は、より低い屈折率を有し、したがって、入射プラズマ発生光１１２ｂに対するＴＩＲを高める。更に、多層コーティングの底部は、ポンプ光源１０４からの光に対して非常に透明なものであってもよい。

ＴＩＲ素子１１４、分散素子１１６、エバネッセント場結合素子１１８等、既に本明細書に記載されている分離素子のいずれかを互いに組み合わせて用いることができることが本明細書において更に注記される。

ガス収容素子１０１は、プラズマ１０４の開始および／または維持を行うために適切な多くのガス含有構造を含むことができることが本明細書において認識される。一実施形態において、ガス収容素子１０１は、プラズマ１０４の開始および／または維持を行うために適切なプラズマバルブを含むことができるが、これに限定されるものではない。別の一実施形態において、ガス収容素子１０１は、プラズマセルを含むことができるが、これに限定されるものではない。一実施形態において、プラズマセルは、プラズマ１０４の開始および／または維持を行うために適切なガスを含有するための１つ以上のフランジと組み合わせて透過素子を含むことができるが、これに限定されるものではない。別の一実施形態において、ガス収容素子１０１は、大きなガス室を含むことができる。フランジを取り付けたプラズマセルの使用は、少なくとも、２０１４年３月３１日に出願の米国特許出願第１４／２３１，１９６号；および２０１４年５月２７日に出願の米国特許出願第１４／２８８，０９２号に記載されており、それらの各々は、既に参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。プラズマバルブの使用は、少なくとも、２００７年４月２日に出願の米国特許出願第１１／６９５，３４８号；２００６年３月３１日に出願の米国特許出願第１１／３９５，５２３号；および２０１２年１０月９日に出願の米国特許出願第１３／６４７，６８０号に記載されており、それらの各々は、既に参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。ガス収容素子としてのガス室の使用は、２０１０年５月２６日に出願の米国特許出願第１２／７８７，８２７号に記載されており、それは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

いくつかの実施形態において、プラズマ１０８によって発生する放射および／または励起光１１０ａに対して少なくとも部分的に透明である、本技術分野で知られている任意の材料から、ガス収容素子１０１の透過部（例えば、透過素子、バルブまたは窓）を形成することができる。一実施形態において、ガス収容素子１０１内で発生するＶＵＶ放射、ＤＵＶ放射、ＵＶ放射および／または可視光に対して少なくとも部分的に透明な、本技術分野で知られている任意の材料から、ガス収容素子１０１の透過部（例えば、透過素子、バルブまたは窓）を形成することができる。別の一実施形態において、ポンプ光源１０４からのＩＲ放射、可視光および／またはＵＶ光に対して少なくとも部分的に透明な、本技術分野で知られている任意の材料から、ガス収容素子１０１の透過部を形成することができる。別の一実施形態において、ポンプ光源１０４（例えば、ＩＲ源）からの放射、およびプラズマ１０８が発した放射（例えば、ＶＵＶ放射、ＤＵＶ放射、ＵＶ放射および／または可視放射）の両方に対して透明な、本技術分野で知られている任意の材料から、ガス収容素子１０１の透過部を形成することができる。

いくつかの実施形態において、低ＯＨ含有量溶融シリカガラス材料からガス収容素子１０１の透過部を形成することができる。他の実施形態において、高ＯＨ含有量溶融シリカガラス材料からガス収容素子１０１の透過部を形成することができる。例えば、ガス収容素子１０１の透過素子またはバルブは、ＳＵＰＲＡＳＩＬ１、ＳＵＰＲＡＳＩＬ２、ＳＵＰＲＡＳＩＬ３００、ＳＵＰＲＡＳＩＬ３１０、ＨＥＲＡＬＵＸ ＰＬＵＳ、ＨＥＲＡＬＵＸ−ＶＵＶ等を含むことができるが、これらに限定されるものではない。他の実施形態において、ガス収容素子１０１の透過素子またはバルブは、ＣａＦ_２、ＭｇＦ_２、結晶石英およびサファイアを含むことができるが、これらに限定されるものではない。限定されるものではないが、ＣａＦ_２、ＭｇＦ_２、結晶石英、サファイア等の材料は、短波長放射（例えば、λ＜１９０ｎｍ）に対する透過性を提供することが本明細書において再度注記される。本発明のガス収容素子１０１における実施に適切な各種ガラスは、A. Schreiber et al., Radiation Resistance of Quartz Glass for VUV Discharge Lamps, J. Phys. D: Appl. Phys. 38 (2005), 3242-3250において詳細に考察され、それは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

ガス収容素子１０１の透過部は、本技術分野で知られている任意の形状を呈することができる。例えば、透過素子またはバルブは、円筒形状、球形または楕円形状を含むことができるが、これらに限定されるものではない。別の一実施形態において、透過素子またはバルブは、複合形状を含むことができるが、これに限定されるものではない。例えば、ガス収容素子１０の透過部の形状は、２つ以上の形状の組み合わせからなることができる。例えば、ガス収容素子１０１の透過部の形状は、プラズマ１０８を含むために配置される球形または楕円形中心部と、球形または楕円形中心部の上および／または下で延び、それによって１つ以上の円筒部となる、１つ以上の円筒部とからなることができる。ガス収容素子１０１が、透過素子を含むプラズマセルを含む場合、透過素子は、円筒形の透過素子の端部に位置する透過素子の１つ以上の開口部を有する円筒形であってもよい。この点に関して、プラズマセルの透過素子は、中空円筒の形態をとることが可能であり、それによって、第１開口部（頂部開口部）から第２開口部（底部開口部）に溝が延びる。別の一実施形態において、プラズマセルは、透過素子の（１つまたは複数の）壁と共に、透過素子の溝内のガスの体積を含む役割を果たす第１フランジおよび第２フランジを含むことができる。既に本明細書に記載されているように、この配置を様々な透過素子形状に拡大することができることは、本明細書において認識される。

ガス収容素子１０１がプラズマバルブを含む設定において、プラズマバルブは、本技術分野で知られている任意の形状を呈することもできる。一実施形態において、プラズマバルブは、円筒形状、球形または楕円形状を有することができる。別の一実施形態において、プラズマバルブは、複合形状を有することができる。例えば、プラズマバルブの形状は、２つ以上の形状の組み合わせからなることができる。例えば、プラズマバルブの形状は、プラズマ１０８を含むために配置される球形または楕円形中心部と、球形または楕円形中心部の上および／または下で延びる１つ以上の円筒部とからなることができる。

一実施形態において、ガス収容素子１０１は、適切な照光の吸収の際にプラズマを発生させるために適切な、本技術分野で知られている任意の選択されたガス（例えば、アルゴン、キセノン、水銀等）を含むことができる。一実施形態において、ポンプ光源１０４からガスの体積内に照光１１０ａを焦束することによって、エネルギーが、ガス収容素子１０１内でガスまたはプラズマに（例えば、１つ以上の選択された吸収線を通して）吸収され、それによって、プラズマの発生および／または持続を行うためにガス種を「励起」する。別の一実施形態において、図示されていないが、ガス収容素子１０１は、ガス収容素子１０１の内容積の中でプラズマ１０８を開始するための一組の電極を含んでよく、それによって、ポンプ光源１０４から照光は、電極による点火後においてプラズマ１０８を維持する。

様々なガス環境内においてプラズマ１０８の開始および／または持続を行うためにシステム１００を利用することができることは、本明細書において検討される。一実施形態において、プラズマ１０８の開始および／または維持を行うために用いられるガスは、不活性ガス（例えば、希ガスまたは非希ガス）または非不活性ガス（例えば、水銀）を含むことができる。別の一実施形態において、プラズマ１０８の開始および／または維持を行うために用いられるガスは、ガスの混合物（例えば、不活性ガスの混合物、不活性ガスと非不活性ガスとの混合物、または非不活性ガスの混合物）を含むことができる。例えば、プラズマ１０８を発生させるために用いられるガスの体積がアルゴンを含むことができることが、本明細書において予期される。例えば、ガスは、５ａｔｍを上回る圧力（例えば、２０〜５０ａｔｍ）で保持される実質的に純粋なアルゴンガスを含むことができる。別の一例において、ガスは、５ａｔｍを上回る圧力（例えば、２０〜５０ａｔｍ）で保持される実質的に純粋なクリプトンガスを含むことができる。別の一例において、ガスは、アルゴンガスと更なるガスとの混合物を含むことができる。

本発明を多くのガスに拡大することができることが更に注記される。例えば、本発明における実施に適切なガスとしては、Ｘｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｈｅ、Ｎ_２、Ｈ_２Ｏ、Ｏ_２、Ｈ_２、Ｄ_２、Ｆ_２、ＣＨ_４、１つ以上の金属ハロゲン化物、ハロゲン、Ｈｇ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｆｅ、Ｌｉ、Ｎａ、Ａｒ：Ｘｅ、ＡｒＨｇ、ＫｒＨｇ、ＸｅＨｇ等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。一般的な意味において、本発明は、任意の光励起プラズマ発生システムに拡大されると解釈すべきであり、かつ、ガス収容素子１０１内においてプラズマを持続させるために適切な任意の種類のガスに拡大されると更に解釈すべきである。

集光器１０６は、ガス収容素子１０１内に含まれるガスの体積内にポンプ光源１０４から発出する照光を焦束するために適切な、本技術分野で知られている任意の物理的構成を呈することができる。一実施形態において、図１に示されるように、集光器１０６は、ポンプ光源１０４からの照光１１０ｂを受光するために、かつガス収容素子１０１内に含まれるガスの体積内に照光１１０ｂを焦束するために適切な反射内面を有する凹形領域を含むことができる。例えば、集光器１０６は、図１に示されるように、反射内面を有する楕円形集光器１０６を含むことができる。

一実施形態において、システム１００は、各種の更なる光学素子を含むことができる。一実施形態において、更なる光学部品のセットは、プラズマ１０８から発出する広帯域光を集光するように構成された集光光学部品を含むことができる。例えば、システム１００は、集光器１０６から、限定されるものではないが、均質化器および／または集光アパーチャ１１４等の下流の光学部品に照光を向けるように配置された１つ以上の更なる光学素子を含むことができる。

別の一実施形態において、光学部品のセットは、システム１００の照光経路または集光経路に沿って設置される１つ以上のレンズを含むことができる。ポンプ光源１０４からの照光をガス収容素子１０１内のガスの体積内に焦束するために、１つ以上のレンズを利用することができる。別の場合、プラズマ１０８から発出する広帯域光を選択標的（図示せず）上に焦束するために、１つ以上の更なるレンズを利用することができる。

別の一実施形態において、光学部品のセットは、ガス収容素子１０１に光が入る前に照光を濾光するために、またはプラズマ１０８から光の発光後の照光を濾光するために、照光経路または集光経路に沿って設置された１つ以上の濾光器を含むことができる。上記のような、図１Ａに図示されるシステム１００の光学部品のセットは、単に例証のためにだけ提供されるものであって、限定的に解釈すべきではないことが、本明細書において注記される。多くの同等のまたは更なる光学構成を本発明の範囲内において利用することができることが予期される。

別の一実施形態において、システム１００のポンプ光源１０４は、１つ以上のレーザを含むことができる。一般的な意味において、ポンプ光源１０４は、本技術分野で知られている任意のレーザシステムを含むことができる。例えば、ポンプ光源１０４は、電磁スペクトルの赤外部、可視部または紫外部における放射を発することが可能な、本技術分野で知られている任意のレーザシステムを含むことができる。一実施形態において、ポンプ光源１０４は、持続波（ＣＷ）レーザ放射を発するように構成されたレーザシステムを含むことができる。例えば、ポンプ光源１０４は、１つ以上のＣＷ赤外線レーザ源を含むことができる。例えば、ガス収容素子１０１内のガスがアルゴンであるか、またはアルゴンを含む設定において、ポンプ光源１０４は、１０６９ｎｍの放射を発するように構成されたＣＷレーザ（例えば、ファイバレーザまたはディスクＹｂレーザ）を含むことができる。この波長は、アルゴンの１０６８ｎｍ吸収線に適合し、そのようにアルゴンガスを励起するために特に有用であることが注記される。ＣＷレーザの上記の記載は限定するものではなく、本技術分野で知られている任意のレーザを本発明の関連において実装することができることが、本明細書において注記される。

別の一実施形態において、ポンプ光源１０４は、１つ以上のダイオードレーザを含むことができる。例えば、ポンプ光源１０４は、ガス収容素子１０１内に含まれるガス種のいずれか１つ以上の吸収線と一致する波長の放射を発する１つ以上のダイオードレーザを含むことができる。一般的な意味において、ポンプ光源１０４のダイオードレーザは、ダイオードレーザの波長が、本技術分野で知られている任意のプラズマの任意の吸収線（例えば、イオン性転移線）またはプラズマ生成ガスの任意の吸収線（例えば、高励起中性転移線）に同調するような実施のために選択され得る。そのように、所定のダイオードレーザ（またはダイオードレーザのセット）の選択は、システム１００のガス収容素子１０１内に含まれるガスの種類に依存する。

別の一実施形態において、ポンプ光源１０４は、イオンレーザを含むことができる。例えば、ポンプ光源１０４は、本技術分野で知られている任意の希ガスイオンレーザを含むことができる。例えば、アルゴン系プラズマの場合、アルゴンイオンを励起するために用いられるポンプ光源１０４は、Ａｒ＋レーザを含むことができる。

別の一実施形態において、ポンプ光源１０４は、１つ以上の周波数変換レーザシステムを含むことができる。例えば、ポンプ光源１０４は、１００ワットを超える出力レベルを有するＮｄ：ＹＡＧまたはＮｄ：ＹＬＦレーザを含むことができる。別の一実施形態において、ポンプ光源１０４は、広帯域レーザを含むことができる。別の一実施形態において、ポンプ光源１０４は、変調レーザ放射またはパルスレーザ放射を発するように構成されたレーザシステムを含むことができる。

別の一実施形態において、ポンプ光源１０４は、実質的に一定の出力のレーザ光をプラズマ１０８に提供するように構成された１つ以上のレーザを含むことができる。別の一実施形態において、ポンプ光源１０４は、変調レーザ光をプラズマ１０８に提供するように構成された１つ以上の変調レーザを含むことができる。別の一実施形態において、ポンプ光源１０４は、パルスレーザ光をプラズマに提供するように構成された１つ以上のパルスレーザを含むことができる。

別の一実施形態において、ポンプ光源１０４は、１つ以上の非レーザ源を含むことができる。一般的な意味において、ポンプ光源１０４は、本技術分野で知られている任意の非レーザ光源を含むことができる。例えば、ポンプ光源１０４は、別々にまたは連続的に電磁スペクトルの赤外部、可視部または紫外部内の放射を発することが可能な、本技術分野で知られている任意の非レーザシステムを含むことができる。

別の一実施形態において、ポンプ光源１０４は、２つ以上の光源を含むことができる。一実施形態において、ポンプ光源１０４は、１つ以上のレーザを含むことができる。例えば、ポンプ光源１０４（または「複数の源」）は、複数のダイオードレーザを含むことができる。別の一例として、ポンプ光源１０４は、複数のＣＷレーザを含むことができる。別の一実施形態において、２つ以上のレーザの各々は、システム１００のガス収容素子１０１内のガスまたはプラズマの異なる吸収線に同調するレーザ放射を発することができる。

図２は、本発明の他の実施形態において、レーザ励起光源における励起光および集光を分離するためのシステム２００を示す。一実施形態において、システム２００は、少なくとも第１波長を含むポンプ照明１１０ａを発生させるように構成されたポンプ光源１０４を含む。別の一実施形態において、システム２００は、ある体積のガスを含むためのガス収容素子１０１を含む。例えば、ガス収容素子１０１は、既に本明細書に記載されているように、プラズマセル、プラズマバルブ、または透明窓を有するガス室（図２に示されない）を含むことができるが、これらに限定されるものではない。別の一実施形態において、システム２００は、ポンプ光源１０４からのポンプ照明１１０ｂをガスの体積内に焦束してガスの体積内においてプラズマ１０８を発生させるように構成された集光器１０６を含む。別の一実施形態において、プラズマ１０８は、少なくとも第２波長を含む広帯域放射１１２ａを発する。別の一実施形態において、システム２００は、均質化素子２０２を含む。別の一実施形態において、システム２００は、ポンプ光源１０４と均質化素子２０２とを光学的に結合するための光学ファイバ２０１を含む。別の一実施形態において、光学ファイバ２０１は、均質化素子２０２の軸外位置２０４でポンプ照明１１０ａを均質化素子２０２に送出するように構成される。

図１Ａ〜１Ｅに関して既に本明細書に記載されている各種の構成素子および実施形態は、特に明記しない限り、図２に拡大されると解釈すべきであり、かつ、明確にする目的のために本明細書において繰り返されないことが、本明細書において注記される。

一実施形態において、均質化素子２０２は、プラズマ１０８からのプラズマ発生広帯域放射１１２ａと、ポンプ光源１０４からのポンプ照明１１０ａとに対して透明である。均質化素子２０２は、入射励起ビーム１１０ａを成形する役割を果たし、かつ、集光されたプラズマ発生光１１２ａを均質化する役割も果たすので、二重の役割を果たすことができることが、本明細書において注記される。ファイバ内への均質化光の結合は低い。集光器１０６からのプラズマ発生光１１２ｂ（例えば、ＵＶ、ＤＵＶおよびＶＵＶ光）のほとんどが均質化素子２０２を透過するので、ファイバ２０１と均質化素子２０２との軸外結合のため、ファイバ２０１内へのプラズマ発生光１１２ｂの結合は低下することが、本明細書において更に注記される。更に、均質化素子２０２を伝播する光とファイバ２０１を伝播する光とに関連した大きいエタンデュの差のため、ファイバ２０１内へのプラズマ発生光１１２ｂの結合は低下する。

一実施形態において、均質化素子２０２は、１つ以上の均質化器を含む。別の一実施形態において、均質化素子２０２は、１つ以上の導波路を含む。例えば、均質化素子２０２は、限定されるものではないが、ＣａＦ_２、ＭｇＦ_２、結晶石英、サファイア等のＶＵＶ透明材料から形成される均質化器または導波路を含むことができる。均質化素子は、単に例証目的のために提供されるこれらの材料に限定されるものではないことが、本明細書において注記される。更に、均質化素子２０２は、ＶＵＶ−光以外の波長状況に対して透明であるように選択され得る。均質化素子２０２は、プラズマから集光される有用な光の任意の波長に対して透明であってもよい。例えば、均質化素子２０２は、ＶＵＶ−光、ＤＵＶ−光、ＵＶ−光および可視光の内の少なくとも１つに対して透明な材料から形成され得る。

均質化素子２０２は、本技術分野で知られている任意の断面形状を呈することができる。一実施形態において、均質化素子２０２は、選択された断面形状を有する伸長形状を有することができる。例えば、均質化素子２０２の断面形状は、矩形、円、正方形、六角形、八角形等を含むことができるが、これらに限定されるものではない。

別の一実施形態において、均質化素子２０２は、固体均質化素子を含むことができる。例えば、均質化素子２０２は、固体円筒、固体直方柱、固体六角柱、固体八角柱等を含むことができる。別の一実施形態において、均質化素子２０２は、中空均質化素子を含むことができる。例えば、均質化素子２０２は、中空円筒、中空直方柱、中空六角柱、中空八角柱等を含むことができる。

別の一実施形態において、図示されていないが、システム２００は、第１波長および第１波長と異なる更なる波長の内の少なくとも１つを含む更なるポンプ照明を発生させるように構成された更なるポンプ光源を含むことができる。例えば、更なるポンプ光源は、第１ポンプ光源１０４と同じまたは異なる波長の更なるレーザ光を提供することができる。別の一実施形態において、図示されていないが、システム２００は、更なるポンプ光源と均質化素子２０２とを光学的に結合する更なる光学ファイバを含むことができる。この点に関して、更なる光学ファイバは、均質化素子２０２の更なる軸外位置において均質化素子に更なるポンプ照明（例えば、第１波長と同じ波長または第１波長とは異なる波長）を送出することができる。そのような配置によって、複数のファイバ（例えば、２０１）が複数のポンプ光源（例えば、１０４）を同じ均質化素子２０２に結合することができる。そのように、別個のレーザからの励起光を均質化素子２０２に結合することができる。一実施形態において、複数の励起レーザは、異なる波長の光を発生させることが可能であり、それによって、システム２００は、多様性励起波長を有するプラズマを効率的に励起する。任意の出力パラメータ（例えば、強度、パルス周波数、偏光等）は、複数の励起レーザのビームの各々にわたって変化し得るが、そのような変化は、各ポンプ光源に関連した波長に限定されるものではないことが、本明細書に注記される。

別の一実施形態において、均質化素子２０２の１つ以上の部分には、１つ以上の材料コーティングがコーティングされる。例えば、ポンプ照明１１０ａ（例えば、ＩＲ光）またはプラズマ生成照明１１２ａ（例えば、ＶＵＶ光）に関連した反射損失を減らすために、均質化素子２０２の出入口の一方または両方には、ＩＲコーティングまたはＡＲコーティングがコーティングされ得る。

システム２００および関連の実施形態は、ポンプ照明１１０ａ、１１０ｂおよび集光照光１１２ａ、１１２ｂの両方についての高ＮＡの維持を提供することが、本明細書において認識される。その上、システム２００は、プラズマ発生光（例えば、ＶＵＶ光）に関連した均質化出力照光を生成する。

図３は、本発明の他の実施形態において、レーザ励起光源における励起光と集光とを分離するためのシステム３００を示す。図１Ａ〜１Ｅおよび図２に関して既に本明細書に記載されている各種の構成素子および実施形態は、特に明記しない限り、図３に拡大されると解釈すべきであり、かつ、明確にする目的のために本明細書において繰り返されないことが、本明細書において注記される。

一実施形態において、システム３００は、少なくとも第１波長を含むポンプ照明を発生させるように構成されたポンプ光源１０４を含む。

別の一実施形態において、システム３００は、第１集光器１０６を含む。一実施形態において、第１集光器１０６は、ポンプ光源１０４からのポンプ照明１１０（例えば、ＩＲ光）をガスの体積内に集光し、焦束して、ガスの体積内にプラズマ１０８を発生させるように構成される。更に、第１集光器１０６の反射面は、ポンプ光源１０４からのポンプ照明１１０に対して高反射性であるように選択され得る。別の一実施形態において、システム３００は、第２集光器１０７を含む。一実施形態において、第２集光器１０７は、プラズマ１０８が発する広帯域放射１１２を集光し、焦束するように構成される。この点に関して、第１集光器１０６の反射面は、発せられた広帯域光１１２の１つ以上の選択部分（例えば、ＶＵＶ光、ＤＵＶ光、ＵＶ光および／または可視）に対して高反射性であるように選択され得る。別の一実施形態において、第１集光器１０６および／または第２集光器１０７は、楕円面鏡を含むことができるが、これに限定されるものではない。

別の一実施形態において、第１集光器１０６および第２集光器１０７は、互いに反対側に配置され、それらの反射面は互いに実質的に対向している。図３に示されるように、限定されたＮＡだけを利用することが、本明細書において注記される。第１集光器１０６（ポンプ照明１１０を集光するために用いられる）は、照光の全体的角分布と比較して相対的に大きく、プラズマ励起のために２π未満の立体角が用いられることが、注記される。

別の一実施形態において、図３に示されるように、システム３００は、ポンプ光源１０４からの光（例えば、ＩＲ光）の少なくとも第１波長に対して透明な１つ以上の窓を含む。別の一実施形態において、図３に示されるように、ポンプ光源１０４と第１集光器１０６の凹状集光部の間に１つ以上の窓が配置される。別の一実施形態において、第１集光器１０６、第２集光器１０７および１つ以上の鏡３０２は、プラズマ１０８を維持するために必要なガスを含むために適切なガス格納室３０３を形成する。既に本明細書に記載されているように、プラズマを維持するために適切な任意のガスでガス格納室３０３を加圧することができることが、本明細書において注記される。

別の一実施形態において、第１集光器１０６は、プラズマ１０８からの集光された広帯域放射１１２が下流の光学素子を通過することができるように寸法決めされ、配置された開口部３０６を含む。一実施形態において、開口部３０６は、広帯域放射（例えば、ＶＵＶ、ＤＵＶまたはＵＶ）の少なくとも一部に対して透明な窓を含むことができる。透明窓３０２と共に、そのような構成によって、室３０３の封止および加圧が可能になる。総集光角は立体角約２πであってもよいことが、本明細書において注記される。

別の一実施形態において、システム３００は、第１集光器１０６の内壁上に設けられた１つ以上の球面鏡３０４を含む。例えば、１つ以上の球面鏡３０４は、図３に示されるように、開口部３０６の第１側面上に設けられた第１球面鏡と、第１側面の反対側の開口部３０６の第２側面上に設けられた第２球面鏡とを含むことができる。一実施形態において、１つ以上の球面鏡は、ＩＲや可視光等の帯域外光（すなわち、プラズマ出力の帯域外の光）の少なくとも一部をプラズマ１０８内に反射するように構成される。帯域外光をプラズマ１０８内に戻すことによってプラズマ励起効率を向上することができることが、本明細書において注記される。別の一実施形態において、１つ以上の球面鏡３０４は、ＶＵＶ、ＤＵＶ、ＵＶ光等の帯域内光（すなわち、プラズマ出力の帯域内の光）の少なくとも一部を第２集光器１０７上に反射するように構成される。球面鏡３０４から反射された帯域内光は、第２集光器１０７によって集められ、開口部３０６から送り出されることが、本明細書において更に注記される。

別の一実施形態において、第１集光器１０６および第２集光器１０７は、異なる相対配向を有してもよい。

別の一実施形態において、システム３００は、２つの別個の集光器１０６、１０７ではなく、セグメント化された集光器（例えば、楕円）を含むことができる。この点に関して、セグメント化された楕円の各セグメントは、ＵＶおよびＩＲ光を独立して集光し、反射することができる。一実施形態において、セグメント楕円の各セグメントは、必ずしも含むことが必要ではないが、セグメントがＵＶおよびＩＲ光に対して反射応答することを可能にする異なるコーティングを含むことができる。別の一実施形態において、各セグメントは、ＩＲおよびＵＶ光を分離するために使用され得る別個の焦点を有することができる。

別の一実施形態において、ポンプ照明１１０（例えば、ＩＲ光）および集光された広帯域照光１１２（例えば、ＶＵＶ光）の両方のために、一般的な集光器を用いることができる。例えば、ポンプ照明１１０および集光された照光１１２を分離するために、不透明鏡を用いることができる。

別の一実施形態において、第１集光器１０６および／または第２集光器１０７は、励起および／または集光照光のための複数の角区域と共に構築され得る。例えば、広帯域放射（例えば、ＶＵＶ光）を集光するために用いられる第２集光器１０７は、複数の開口部に対応する複数の角区域（例えば、チェッカーボードパターン）を含むことができる。これらの複数の開口部は、プラズマ１０７を励起するために各々個別に使用され得る。

別の一実施形態において、システム３００は、本技術分野で知られている任意のガス格納構造と共に使用され得る。例えば、既に本明細書に記載されているように、ガスを含み、第１集光器１０６から（例えば、ＩＲ透明窓またはバルブ壁を通して）ポンプ照明を受光するために、プラズマセルまたはプラズマバルブを用いてもよい。更に、プラズマセルまたはプラズマバルブは、広帯域放射を（例えば、ＶＵＶ透明窓またはバルブ壁を通して）透過することができる。次いで、透過した広帯域放射を、集光器１０７を介して集光し、開口部３０６に方向づけることができる。プラズマガスが局所的にプラズマセルまたはプラズマバルブに含まれる構成において、窓３０２は必要でなくてもよいことが、本明細書において注記される。

別の一実施形態において、ポンプ照明および集光された広帯域照光の集束、集光および／または分離を行う目的のためのシステム３００と組み合わせて、既に本明細書に記載されている屈折素子のいずれかを用いることができる。

励起鏡１０６および広帯域鏡１０７の独立した最適化を可能にする、ポンプ照明および発せられた広帯域放射のための光学素子の完全な分離のため、図３において示される構成が特に有利であることが、本明細書において認識される。３００のシステムは、短波長広帯域光を小さい個所に焦束することを更に可能にするが、このことは、ある種の設定において有益であり得る。その上、システム３００は、それを多くの短波長発生において好ましくする反射構成素子から完全に構築される。更に、大きい光学構成素子（例えば、集光器１０６および集光器１０７）の利用は、ＵＶ損傷耐性の向上の助けとなる。

本明細書に記載されている目的物は、他の構成素子内に含まれるか、またはそれらに接続する異なる構成素子を示す場合がある。そのような示された構成は単に例示的なものであり、実際、同じ機能性を実現する多くの他の構成を実装することができることを理解すべきである。概念上の意味において、所望の機能性が実現されるように、同じ機能性を実現するための構成素子の任意の配置を効果的に「関連」させる。故に、構成または中間構成素子に関係なく、所望の機能性が実現されるように、特定の機能性を実現するために本明細書において組み合わせられた任意の２つの構成素子を、互いに「関連」させたものとして見ることができる。同様に、そのように関連させた任意の２つの構成素子を、所望の機能性を実現するために互いに「接続」または「結合」させたものとして視認することも可能であり、そのように関連させることができる任意の２つの構成素子を、所望の機能性を実現するために互いに「結合可能な」ものとして視認することもできる。結合可能なものの具体例としては、物理的に相互作用可能なものおよび／または物理的に相互作用する構成素子および／または無線で相互作用可能なものおよび／または無線で相互作用する構成素子および／または論理的に相互作用可能なものおよび／または論理的に相互作用する構成素子が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

本発明の開示およびその付随する利点の多くが前述の記載によって理解されると考えられ、開示された目的物から逸脱することなく、またはその材料の利点の全てを犠牲にすることなく、構成素子の形態、構築および配置における各種変更を為すことができることが明らかである。記載された形態は、単に説明的なものであり、そのような変更を包含し、含むことは、以下の請求項の意図である。更に、本発明が添付の請求項によって定義されることを理解すべきである。

Claims (38)

1. レーザ励起光源においてポンプ光と集光光とを分離するためのシステムであって、
   少なくとも第１波長を含むポンプ照明を生成するように構成されたポンプ光源と、
   ガス体積を収容するためのガス収容素子と、
   前記ポンプ光源からの前記ポンプ照明を前記ガス体積中に集光することにより前記ガス体積内にプラズマを生成するように構成された集光器であって、前記プラズマが少なくとも第２波長を含む広帯域放射を放出する前記集光器と、
   均質化素子と、
   前記ポンプ光源と前記均質化素子とを光学的に結合させる光ファイバであって、前記均質化素子の軸外位置でポンプ照明を前記均質化素子に供給するように構成された前記光ファイバと、
   を備えるシステム。
2. 前記均質化素子は一以上の均質化器を備える、請求項１に記載のシステム。
3. 前記均質化素子は一以上の導波管を備える、請求項１に記載のシステム。
4. 前記均質化素子は、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、結晶水晶及びサファイアのうちの少なくとも一つから形成される、請求項１に記載のシステム。
5. 前記均質化素子は、矩形、円、六角形及び八角形のうちの少なくとも一つの断面形状を有する、請求項１に記載のシステム。
6. 前記均質化素子は、固体均質化素子及び中空均質化素子のうちの少なくとも一つを含む、請求項１に記載のシステム。
7. 前記均質化素子は、赤外線被膜及び反射防止膜の少なくともいずれか一方が塗布された一以上の部分を含む均質化素子を含む、請求項１に記載のシステム。
8. 前記第１波長及び前記第１波長とは異なる追加の波長の少なくともいずれか一方を含む追加のポンプ照明を生成するように構成された追加のポンプ光源と、
   前記追加のポンプ光源と前記均質化素子とを光学的に結合させる追加の光ファイバであって、前記均質化素子の追加の軸外位置で前記追加のポンプ照明を前記均質化素子に供給するように構成された前記追加の光ファイバと、
   を更に備える、請求項１に記載のシステム。
9. 前記プラズマにより放出された前記広帯域放射は、真空紫外放射、深紫外放射、紫外放射及び可視放射のうちの少なくとも一つを含む、請求項１に記載のシステム。
10. 前記ガス収容素子は、前記ガスを収容するためのプラズマバルブを備える、請求項１に記載のシステム。
11. 前記ガス収容素子は、前記ガスを収容するためのプラズマセルを備える、請求項１に記載のシステム。
12. 前記プラズマセルは、
    透過素子と、
    前記ガスを収容するための前記透過素子の一以上の端部に配置された一以上のフランジと、
    を備える、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記ガス収容素子は、前記ポンプ照明及び前記放出された広帯域放射の少なくともいずれか一方を透過させる一以上の窓が装着されたチャンバを備える、請求項１に記載のシステム。
14. 前記ガス収容素子の透過部は、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、結晶水晶、サファイア及び溶融石英のうちの少なくとも一つから形成される、請求項１に記載のシステム。
15. 前記ガス収容素子の透過部は、前記プラズマにより放出された真空紫外放射、深紫外放射、紫外放射及び可視放射のうちの少なくとも一つを少なくとも部分的に透過させる、請求項１に記載のシステム。
16. 前記集光器は楕円体集光器を含む、請求項１に記載のシステム。
17. 前記照明光源は一以上のレーザを備える、請求項１に記載のシステム。
18. 前記一以上のレーザは、一以上の赤外レーザ、一以上の可視レーザ及び一以上の紫外レーザのうちの少なくとも一つを含む、請求項１７に記載のシステム。
19. 前記一以上のレーザは、ダイオードレーザ、連続発振レーザ又は広帯域レーザのうちの少なくとも一つを含む、請求項１７に記載のシステム。
20. 前記ガスは、希ガス、不活性ガス、非不活性ガス及び二以上のガスの混合物のうちの少なくとも一つを含む、請求項１に記載のシステム。
21. レーザ励起光源においてポンプ光と集光光とを分離するためのシステムであって、
    少なくとも第１波長を含むポンプ照明を生成するように構成されたポンプ光源と、
    前記ポンプ光源からの前記ポンプ照明を前記ガス体積中に集光することにより前記ガス体積内にプラズマを生成するように構成された第１集光器であって、前記プラズマが少なくとも第２波長を含む広帯域放射を放出する前記第１集光器と、
    前記プラズマにより放出された広帯域放射を集光するように構成された第２集光器であって、前記第１集光器の反対側に位置付けられた前記第２集光器と、
    前記少なくとも第１波長を透過させ且つ前記ポンプ光源と前記第１集光器の凹状集光部との間に位置付けられた一以上の窓であって、前記第１集光器、前記第２集光器及び前記一以上の鏡がガス収容素子を構成する前記一以上の窓と、
    を備えるシステム。
22. 前記第１集光器の内壁に配置され且つ帯域外の光の少なくとも一部を前記プラズマ内へと反射させるように構成された一以上の球面鏡を更に備える、請求項２１に記載のシステム。
23. 前記一以上の球面鏡は、前記第１集光器の内壁に配置され且つ帯域内の光の少なくとも一部を前記第２集光器上へと反射させるように構成される、請求項２２に記載のシステム。
24. 前記プラズマにより放出された前記広帯域放射は、真空紫外放射、深紫外放射、紫外放射及び可視放射のうちの少なくとも一つを含む、請求項２１に記載のシステム。
25. 前記一以上の窓は第１窓と第２窓とを含む、請求項２１に記載のシステム。
26. 前記第２集光器は前記第１窓と前記第２窓との間に位置付けられる、請求項２５に記載のシステム。
27. 前記第１集光器は、ＩＲ光、可視光及びＵＶ光のうちの少なくとも一つを反射させる、請求項２１に記載のシステム。
28. 前記第２集光器は、ＶＵＶ光、ＤＵＶ光及びＵＶ光のうちの少なくとも一つを反射させる、請求項２１に記載のシステム。
29. 前記第１集光器は、前記プラズマにより放出された前記広帯域放射の少なくとも一部を透過させるための出力を備える、請求項２１に記載のシステム。
30. 前記第１集光器及び前記第２集光器の少なくともいずれか一方は楕円体集光器を含む、請求項２１に記載のシステム。
31. 前記照明光源は一以上のレーザを備える、請求項２１に記載のシステム。
32. 前記一以上のレーザは、一以上の赤外レーザ、一以上の可視レーザ及び一以上の紫外レーザのうちの少なくとも一つを含む、請求項３１に記載のシステム。
33. 前記一以上のレーザは、ダイオードレーザ、連続発振レーザ又は広帯域レーザのうちの少なくとも一つを含む、請求項３１に記載のシステム。
34. 前記ガスは、希ガス、不活性ガス、非不活性ガス及び二以上のガスの混合物のうちの少なくとも一つを含む、請求項２１に記載のシステム。
35. レーザ励起光源においてポンプ光と集光光とを分離するためのシステムであって、
    少なくとも第１波長を含むポンプ照明を生成するように構成されたポンプ光源と、
    ガス体積を収容するためのガス収容素子と、
    前記ポンプ光源からの前記ポンプ照明を前記ガス体積中に集光することにより前記ガス体積内にプラズマを生成するように構成された第１集光器であって、前記プラズマが少なくとも第２波長を含む広帯域放射を放出する前記第１集光器と、
    前記プラズマにより放出された広帯域放射を集光するように構成された第２集光器であって、前記第１集光器の反対側に位置付けられた前記第２集光器と、
    を備えるシステム。
36. 前記ガス収容素子は、前記ガスを収容するためのプラズマバルブを備える、請求項３５に記載のシステム。
37. 前記ガス収容素子は、前記ガスを収容するためのプラズマセルを備える、請求項３５に記載のシステム。
38. 前記プラズマセルは、
    透過素子と、
    前記ガスを収容するための前記透過素子の一以上の端部に配置された一以上のフランジと、
    を備える、請求項３５に記載のシステム。

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