KR102206501B1 - 레이저 지속형 플라즈마의 횡방향 펌핑 시스템 및 방법 - Google Patents

레이저 지속형 플라즈마의 횡방향 펌핑 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

횡방향 플라즈마 펌핑을 위한 레이저 지속형 플라즈마 광원은 펌핑 조명을 발생시키도록 구성된 펌프 공급원, 하나 이상의 조명 광학 요소 및 가스 용적을 수용하도록 구성되는 가스 수용 구조체를 포함한다. 하나 이상의 조명 광학 요소는 펌프 조명을 펌프 경로를 가스 용적 내의 하나 이상의 초점에 지향시킴으로써 플라즈마를 가스 수용 구조체의 가스 체적 내에 지속시키도록 구성된다. 하나 이상의 포집 광학 요소는 포집 경로를 따라 플라즈마에 의해 방출되는 광대역 복사선을 포집하도록 구성된다. 또한, 조명 광학 요소는, 펌프 조명이 포집 경로의 방출된 광대역 광의 전파 방향을 가로지르는 방향을 따라 플라즈마와 충돌함으로써, 펌프 조명이 방출된 광대역 복사선으로부터 실질적으로 분리되도록 펌프 경로를 규정하게 구성된다.

Description

레이저 지속형 플라즈마의 횡방향 펌핑 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR TRANSVERSE PUMPING OF LASER-SUSTAINED PLASMA}
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 2014년 4월 1일자로 출원되었고 발명의 명칭이 "LASER-SUSTAINED PLASMA (LSP) TRANSVERSE PUMP GEOMETRIES"이며 발명자가 Ilya Bezel, Anatoly Shchemelinin, Richard Solarz 및 Sebaek Oh이고 그 전체가 본 명세서에 참조로 합체되는 미국 가출원 제61/973,266호의 35 U.S.C. § 119(e) 하의 이익을 청구한다.
기술분야
본 발명은 전반적으로 플라즈마계 광원, 보다 구체적으로는 횡방향 레이저 펌핑에 의해 형성되는 플라즈마에 관한 것이다.
계속 줄어들고 있는 집적 회로 디바이스 피쳐들의 특성화에 사용되는 개선된 조명원에 대한 요구가 계속 증가하고 있다. 그러한 한가지 조명원은 레이저 지속형 플라즈마(LSP; laser-sustained plasma) 광원을 포함한다. 레이저 지속형 플라즈마 광원은 고출력의 광대역 광을 생성할 수 있다. 레이저 지속형 광원은, 아르곤 또는 제논 등의 가스를, 광을 방출할 수 있는 플라즈마 상태로 여기시키기 위해 레이저 복사선을 가스 용적에 집속시킴으로써 작동한다. 이 효과는 통상적으로 플라즈마 "펌핑"으로 지칭된다. 통상적인 LSP 광원에서, 펌프 광은 단일점으로 집속된다. 펌핑 광이 단일점으로 집속되는 경우에, 레이저 세기는 초점을 둘러싸는 작은 공간 구역에서 가장 높다. 플라즈마 형성 옵션은 이 초점에 집속되는 레이저의 방향 및 개구수(NA; numerical aperture)로 제한된다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 플라즈마(12)가 종방향으로 펌핑될 때에, 레이저 펌프 광(14)이 낮은 NA를 갖는 경우, 더 큰 펌프 출력을 위한 플라즈마(12)의 형상은 더 큰 펌프 출력을 위해 레이저 빔(14, 16)을 따라 길어지게 된다. 통상적으로, 더 긴 플라즈마가 요망되는 세팅에서, 더 낮은 NA 광 또는 더 높은 펌프 레이저 출력이 요구된다. 또한, 주어진 플라즈마가 낮은 펌프 필드 구배의 구역으로 성장하면, 플라즈마 불안정성이 일어날 수 있다. 따라서, 종래 기술에서 전술한 결함을 치유하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이 요망된다.
광 지속형 플라즈마의 횡방향 펌핑 시스템이 개시된다. 한가지 예시적인 실시예에서, 시스템은 펌핑 조명을 발생시키도록 구성되는 펌프 공급원을 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 시스템은 하나 이상의 조명 광학 요소를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 시스템은 가스 용적을 수용하도록 구성되는 가스 수용 구조체를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 하나 이상의 조명 광학 요소는 펌프 조명을 펌프 경로를 따라 가스 용적 내의 하나 이상의 초점으로 지향시킴으로써 가스 수용 구조체의 가스 용적 내에 플라즈마를 지속시키도록 구성된다. 다른 예시적인 실시예에서, 시스템은 포집 경로를 따라 플라즈마에 의해 방출되는 광대역 복사선을 포집하도록 구성되는 하나 이상의 포집 광학 요소를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 하나 이상의 조명 광학 요소는, 펌프 조명이 포집 경로의 방출된 광대역 광의 전파 방향을 가로지르는 방향을 따라 플라즈마와 충돌함으로써 펌프 조명이 방출된 광대역 복사선으로부터 실질적으로 분리되도록 펌프 경로를 규정하게 구성된다.
광 지속형 플라즈마의 횡방향 펌핑 방법이 개시된다. 한가지 예시적인 실시예에서, 방법은 펌프 조명을 발생시키는 단계를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 방법은 가스 수용 구조체 내에 가스 용적을 수용하는 단계를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 방법은 가스 용적 내에 세장형 플라즈마를 지속시키기 위해 펌프 조명의 적어도 일부를 펌프 경로를 따라 가스 용적 내에 하나 이상의 초점에 집속시키는 단계를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 방법은 플라즈마에 의해 방출되는 광대역 복사선을 세장형 플라즈마의 축방향 치수에 의해 규정되는 포집 경로를 따라 포집하는 단계를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 펌프 조명은 세장형 플라즈마의 축방향 치수에 의해 규정되는 포집 경로를 가로지르는 방향을 따라 세장형 플라즈마와 충돌한다.
전술한 일반적인 설명과 아래의 상세한 설명 모두는 예시적이고 단지 설명하기 위한 것이며 반드시 본 개시를 제한하는 것은 아니다. 특징에 통합되고 특징의 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 개시의 주제를 예시한다. 함께, 설명과 도면은 본 개시의 원리를 설명하는 역할을 한다.
본 개시의 다수의 이점은 첨부 도면을 참조하면 당업계의 숙련자에게 보다 잘 이해될 수 있다.
도 1a는 전통적인 플라즈마 펌핑 시나리오에서 펌핑 조명, 플라즈마 및 방출된 광대역 복사선의 배향의 개념도이다.
도 1b는 본 개시의 일 실시예에 따른 레이저 지속형 플라즈마의 횡방향 펌핑을 위한 시스템의 개념도이다.
도 1c는 본 개시의 일 실시예에 따른, 플라즈마를 형성하기 위해 펌프 조명을 초점으로 집속하기에 적절한 하나 이상의 구형 광학 요소의 개략도이다.
도 1d-1e는 본 개시의 일 실시예에 따른, 횡방향 플라즈마 펌핑에 적절한 하나 이상의 원통형 광학 요소의 개략도이다.
도 1f-1g는 본 개시의 일 실시예에 따른, 시스템의 가스 수용 구조의 개략도이다.
도 1h는 본 개시의 일 실시예에 따른, 다중 플라즈마 피쳐를 형성하기 위한 조명 광학 요소들의 세트의 개략도이다.
도 1i는 본 개시의 일 실시예에 따른, 세장형 플라즈마를 형성하기 위한 액시콘의 개략도이다.
도 1j는 본 개시의 일 실시예에 따른, 다중 세장형 플라즈마 피쳐를 형성하기 위한 액시콘-반사체 파이프의 개략도이다.
도 1k-1l은 본 개시의 일 실시예에 따른, 다중 세장형 플라즈마 피쳐를 형성하기 위한 다중 통과 반사체 파이프의 개략도이다.
도 1m-1n은 본 개시의 일 실시예에 따른, 선택된 방향을 따라 배향된 세장형 플라즈마 구조를 형성하도록 배치된 광 섬유 세트의 개략도이다.
도 1o-1p은 본 개시의 일 실시예에 따른, 세장형 플라즈마 구조를 형성하도록 배치된 다중 파장 펌프 공급원의 개략도이다.
도 1q-1r은 본 개시의 일 실시예에 따른, 세장형 플라즈마 구조를 형성하도록 배치된 비구면 광학 요소의 개략도이다.
이하, 첨부 도면에 예시된 본 개시의 주제를 상세하게 참조한다.
대략적으로 도 1b 내지 도 1r을 참조하면, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 레이저 지속형 플라즈마(LSP)의 횡방향 펌핑 시스템 및 방법이 설명된다. 본 개시의 실시예는 펌프 조명의 광 지속형 플라즈마로의 횡방향 운반에 관한 것이다. 본 개시의 추가 실시예는 더 큰 용적의 플라즈마 펌핑을 제공하는 펌프 빔의 초점 이탈에 관한 것이다.
안정적인 LSP 작동을 달성하기 위하여, 펌프 조명은 플라즈마의 용적을 관통하고 조명 초점 근처에 펌프 조명의 고강도 구역을 형성해야 한다. 레이저 광이 플라즈마를 관통하여 초점으로 진행함에 따라, 레이저 광은 부분적으로 플라즈마에 의해 흡수된다. 여기서, 플라즈마 흡수도는, 제한하지 않지만, 사용된 가스, 레이저 파장, 및 펌프 출력과 기하학적 형태 등의 다수의 특성에 따라 좌우된다는 점이 유념된다. 게다가, 플라즈마의 투명도는, 제한하지 않지만, 가스의 압력 등의 플라즈마 또는 가스의 하나 이상의 특성을 변화시킴으로써 조정(즉, 증가 또는 감소)될 수 있다는 점이 유념된다. 적절한 LSP 작동을 위해, 플라즈마의 투명도는, 효율적인 레이저 흡수를 제공하기에 충분한 흡수성을 가지면서 적절한 조명을 초점으로 전달시킬 정도로 충분히 높아야 한다.
광대역 광 포집의 경우에, 레이저 초점 근처에 있는 플라즈마의 가장 뜨거운 구역으로부터 광을 포집하는 것이 유리하다. 포집된 광은 광이 초점으로부터 멀어지게 그리고 플라즈마 밖으로 전파됨에 따라 플라즈마에 의해 부분적으로 흡수된다. 광의 플라즈마 흡수도는, 사용된 가스, 광대역 광의 스펙트럼 구역, 및 플라즈마 형상과 온도에 따라 좌우된다는 점이 유념된다. 광대역 광의 플라즈마 흡수 레벨은 제한하지 않지만 작동 가스 압력 등의 하나 이상의 특성을 변화시킴으로써 조절될 수 있다는 점이 또한 유념된다. 적절한 광대역 광 포집을 위해, 플라즈마는 초점ㅇ느로부터 광대역 광의 전달을 허용할 정도로 충분히 투명하고 또한 포집 파장에서 효율적인 플라즈마 방출을 제공할 정도로 충분히 조밀해야 한다는 점이 인지된다.
펌프 조명 NA와 포집 광 NA가 중첩되는 경우에, 펌프에서 플라즈마 흡수성에 대한 요건과 포집 각도에 대한 요건 모두가 동시에 만족되어야 한다. 이는 레이저 광의 플라즈마 흡수가 포집된 광의 플라즈마 흡수보다 훨씬 높거나 낮은 세팅과 같은 많은 세팅에서 가능하지 않을 수 있다.
또한, 특정한 펌프 구성에서, 플라즈마 형상은 대략 구형일 수 있고 임의의 치수를 따라 상당한 차이가 없다는 점이 유념된다. 이 경우는 저출력, 높은 펌프 NA 레이저를 이용하여 실현될 수 있다. 다른 펌프 구성에서, 플라즈마는 분명하게 긴 방향을 갖는 사실상 세장형 형상을 가질 수 있다. 이 경우는 낮은 NA, 고출력 레이저를 이용하여 실현될 수 있다. 또 다른 펌프 구성에서, 플라즈마는 사실상 평탄한 형상으로 형성될 수 있다.
플라즈마가 세장형 형상을 갖는 세팅에서, 플라즈마의 적어도 하나의 치수는 다른 치수보다 작은 크기를 갖는다. 세장형 형상은, 제한하지 않지만, 장형(prolate) 형상, 편원형(oblate) 형상, 펜슬형 형상, 디스크형 형상 등을 포함할 수 있다.
본 개시의 실시예는 플라즈마의 횡방향 펌핑을 제공하도록 세장형 플라즈마의 피쳐를 이용한다. 본 개시의 목적을 위해, "횡방향 펌핑"이라는 용어는 펌프 조명이 플라즈마의 가장 작은 치수에 대응하는 방향을 따라 플라즈마로 전달되는 경우를 지칭한다. 게다가, 본 개시의 플라즈마에 의해 방출되는 광대역 복사선의 포집은 플라즈마의 가장 큰 치수에 대응하는 방향을 따라 일어날 수 있지만 반드시 일어날 필요는 없다.
도 1b는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 횡방향 LSP 시스템(100)의 개념도를 도시한다. 불활성 가스종 내에서 플라즈마의 발생은 2007년 4월 2일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/695,348호; 2006년 3월 31일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/395,523호; 및 2012년 10월 9일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/647,680호에 대략적으로 설명되어 있고, 이들 출원은 그 전체가 본 명세서에 합체된다. 플라즈마의 발생은 또한 2014년 3월 25일자로 출원된 미국 특허 출원 제14/224,945호에 대략적으로 설명되어 있고, 이 출원은 그 전체가 본 명세서에 합체된다. 또한, 플라즈마 셀의 사용은 2014년 3월 31일자로 출원된 미국 특허 출원 제14/231,196호; 및 2014년 5월 27일자로 출원된 미국 특허 출원 제14/288,092호에 설명되어 있고, 이들 출원은 각각 본 명세서에 그 전체가 합체된다. 일반적으로, 시스템(100)은 당업계에 공지된 임의의 플라즈마계 광원으로 확장하도록 해석되어야 한다.
일 실시예에서, LSP 시스템(100)은 펌핑 조명(103)을 발생시키도록 구성되는 펌프 공급원(102)을 포함한다. 펌프 공급원(102)은, 제한하지 않지만, 적외선, 가시 또는 UV 복사선과 같이 선택된 파장, 또는 파장 범위의 펌핑 조명(103)을 발생시키도록 구성된다. 예컨대, 펌프 공급원(102)은, 제한하지 않지만, 대략 200 nm 내지 1.5 ㎛ 범위의 조명을 방출할 수 있는 임의의 공급원을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 시스템(100)은 하나 이상의 광학 요소(104)를 포함한다. 일 실시예에서, 하나 이상의 광학 요소(104)는 플라즈마(106)를 구축 및/또는 지속하기 위해 펌프 조명(103)을 가스(109)의 용적 내로 지향시키도록 배치된다. 일 실시예에서, 하나 이상의 광학 요소(104)는 펌프 조명을 펌프 경로(101)를 따라 하나 이상의 초점(113)(예컨대, 하나 이상의 세장형 초점)으로 지향시킴으로써 플라즈마(106)를 구축 및/또는 지속시킬 수 있다.
다른 실시예에서, 하나 이상의 조명 광학 요소(104)는 펌프 조명(103)이 포집 경로(111)의 방출된 광대역 광(107)의 전파 방향을 가로질러 플라즈마(106)에 충돌하도록 펌프 경로(101)를 규정하게 배치된다. 일 실시예에서, 하나 이상의 조명 광학 요소(104)는 펌프 조명(103)이 플라즈마(106)의 가장 작은 치수에 대응하는 방향을 따라 플라즈마(106)에 충돌하도록 배치된다. 예컨대, 도 1b에 도시된 바와 같이, 횡방향 펌핑 방향은 플라즈마(106)의 가장 작은 치수에 평행한 방향에 대응한다. 단순화된 원통형 플라즈마를 도시하는 도 1b의 개념도에서, 횡방향은 플라즈마(106)의 길이에 직교하는 방향에 대응한다. 이와 달리, 하나 이상의 포집 광학 요소(108)는 플라즈마(106)의 가장 큰 치수를 따라 광대역 복사선(107)을 포집하도록 배치될 수 있다. 도 1b에서, 이 방향은 플라즈마(106)의 축방향에 대응한다. 이 배열은 포집된 광(107; 예컨대, 광대역 광)이 펌프 조명(103)보다 플라즈마(106)에 의해 더 약하게 흡수되는 세팅에서 특히 유용하다. 그 결과, 이 세팅에서, 플라즈마(106)의 세장형 방향을 따라(예컨대, 축방향을 따라) 포집하는 광(107)은 더 밝은 플라즈마를 초래한다.
일 실시예에서, 본 명세서에서 더 설명되는 바와 같이, LSP 시스템(100)의 하나 이상의 조명 광학 요소는 가스(109) 내에서 하나 이상의 세장형 초점(113)의 형성을 통해 세장형 플라즈마(또는 플라즈마들)(106)를 형성할 수 있다. 예컨대, 세장형 플라즈마(106)는 제1 치수와 적어도 제2 치수에 의해 규정되는 당업계에 공지된 임의의 세장형 구조를 취할 수 있는데, 치수들은 크기가 동일하지 않다. 예컨대, 편원형 또는 장형 플라즈마(도 1b에 이상화됨)의 경우에, 플라즈마는 플라즈마(106)의 (y 방향을 따른) 두께에 대해 길어지는 (도 1b의 x 방향을 따른) 축방향 치수를 나타낸다.
다른 실시예에서, LSP 시스템(100)의 하나 이상의 광학 요소(104)는 선택된 방향을 따라 정렬되는 일련의 초점(113)의 형성을 통해 다중 플라즈마 피쳐를 포함하는 플라즈마(106)를 형성할 수 있다. 본 명세서에서, 하나 이상의 조명 광학 요소(104)는 펌프 조명을 가스(109) 내로 지향/집속하기에 적절한 당업계에 공지된 임의의 광학 디바이스를 포함할 수 있다.
하나 이상의 조명 광학 요소(104)는 더 큰 용적의 공간이 플라즈마를 형성하기에 충분한 레이저 강도를 수신하도록 펌프 조명(103)을 초점 이탈시키는 역할을 할 수 있다.
플라즈마(106)(또는 플라즈마들)을 형성하는 데에 사용되는 하나 이상의 조명 광학 요소(104)는 당업계에 공지된 임의의 광학 요소 또는 디바이스를 포함할 수 있다. 예컨대, 하나 이상의 조명 광학 요소(104)는, 제한하지 않지만, 하나 이상의 렌즈, 하나 이상의 미러 등을 포함할 수 있다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 조명 광학 요소(104)는 펌핑 조명 경로(101)의 펌핑 조명(103)의 개구수와 포집 경로(111)의 방출된 광대역 복사선(107)의 개구수가 중첩하지 않도록 배치된다. 펌프 조명(103)의 플라즈마(106)로의 횡방향 전달은 포집 경로(111)의 방출된 광대역 복사선(107)으로부터 펌프 경로(101)의 펌프 조명(103)의 분리를 제공한다. 본 개시의 나머지는 본 개시의 횡방향 펌핑을 달성하기에 적절한 광범위한 구성을 설명한다.
다른 실시예에서, LSP 시스템(100)은 가스 수용 구조체(105)를 포함한다. 가스 수용 구조체(105)는 레이저 펌핑을 통한 플라즈마의 형성에 적절한 가스를 수용할 수 있는 당업계에 공지된 임의의 수용 구조체를 포함할 수 있다. 예컨대, 가스 수용 구조체(105)는, 제한하지 않지만, 챔버, 벌브, 튜브 또는 셀을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 가스 수용 구조체(105)는 펌프 조명(103; 예컨대, IR, 가시 또는 UV 광)을 펌프 공급원(102)으로부터 가스 수용 구조체(105) 내에 수용된 가스(109)로 전달하기에 적절한 하나 이상의 투과성 부분을 포함한다. 다른 실시예에서, 가스 수용 구조체(105)는 방출된 광대역 조명(107; 예컨대, EUV 광, VUV 광, DUV 광 또는 UV 광)을 가스 수용 구조체(105) 내측으로부터 가스 수용 구조체(105) 외측의 하나 이상의 광학 요소로 전달하기에 적절한 하나 이상의 투과성 부분을 포함한다. 예컨대, 도 1b에 도시된 바와 같이, 가스 수용 구조체(105)는, 제한하지 않지만, 가스(109)와 가스(109)의 레이저 자극에 의해 형성되는 세장형 플라즈마(106)를 수용하도록 구성되는 투과성 요소(105; 예컨대, 튜브, 실린더 등)을 포함할 수 있다. 이 구성은 제한이 아니라 단순히 예시 목적을 위해 제공된다는 점이 유념된다. 본 명세서에서, 다양한 광학 요소들[예컨대, 조명 광학 요소(104), 포집 광학 요소(108) 등]이 또한 가스 수용 구조체 내에 밀폐될 수 있고, 가스 수용 구조체(105)는 입구 및/또는 출구 윈도우를 포함하는 챔버로 이루어진다는 점이 유념된다(도 1e 참조). 가스 수용 구조체(105)는 본 명세서에서 더 상세하게 설명될 것이다.
다른 실시예에서, LSP 시스템(100)은 하나 이상의 포집 광학 요소(108)를 포함한다. 일 실시예에서, 하나 이상의 포집 광학 요소(108)는 포집 경로(111)를 따라 플라즈마(106)에 의해 방출된 광대역 복사선(107)을 포집하도록 구성된다. 이와 관련하여, 하나 이상의 포집 광학 요소(108)는 펌핑 조명(103)을 가로지르는 방향을 따라 광대역 복사선(107)을 포집하도록 배치된다. 다른 실시예에서, 전술한 바와 같이, 하나 이상의 포집 광학 요소(108)는 플라즈마(106)의 가장 큰 치수를 따라 광대역 복사선(107)을 포집하도록 배치된다.
예컨대, 도 1b에 도시된 바와 같이, 세장형의 원통형 플라즈마의 경우에, 하나 이상의 포집 광학 요소(108)는 플라즈마(106)의 축방향을 따라 광대역 복사선(107)을 포집하도록 배치될 수 있지만 필수는 아니다. 본 명세서에서, 하나 이상의 포집 광학 요소(108)는 광대역 복사선을 포집하기에 적절한 당업계에 공지된 임의의 광학 디바이스를 포함할 수 있다. 예컨대, 하나 이상의 포집 광학 요소(108)는, 제한하지 않지만, 하나 이상의 렌즈, 미러 등을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 하나 이상의 포집 광학 요소(108)는 EUV 복사선, DUV 복사선, VUV 복사선, UV 복사선 및/또는 가시 복사선을 포집하기에 적절하다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 포집 광학 요소(108)로부터의 광대역 출력(118)은 임의의 갯수의 하류측 광학 요소(110)에 제공될 수 있다. 이와 관련하여, LSP 시스템은 EUV 복사선, DUV 복사선, VUV 복사선, UV 복사선 및/또는 가시 복사선을 하나 이상의 하류측 광학 요소로 전달할 수 있다. 예컨대, 하나 이상의 하류측 광학 요소는, 제한하지 않지만, 균질기(homogenizer), 하나 이상의 집속 요소, 필터, 교반 미러(stirring mirror) 등을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, LSP 시스템(100)은, 제한하지 않지만, 광학 특성화 시스템 또는 제조 공구 등의 광학 시스템을 위한 조명 서브 시스템 또는 조명기의 역할을 할 수 있다. 예컨대, LSP 시스템(100)은 광대역 검사 공구(예컨대, 웨이퍼 또는 레티클 검사 공구), 계측 공구 또는 포토리소그래피 공구를 위한 조명 서브 시스템, 또는 조명기의 역할을 할 수 있다.
도 1c는 플라즈마(116)를 형성하기 위해 펌프 조명(103)을 초점에 집속하기에 적절한 하나 이상의 구형 광학 요소(114)를 예시한다. 펌프 광(114)을 단일점으로 집속하면 펌프 방향을 따라 길어지는 플라즈마가 초래될 수 있다. 펌프 방향을 따른 플라즈마의 신장은, 예컨대 본 개시의 도 1a에 도시되어 있다. 펌프 방향(도 1c에 도시되지 않음)을 따른 플라즈마(116)의 신장의 결과로서, 플라즈마는 펌프 레이저 방향(예컨대, 도 1c의 y 방향)을 가로지르는 방향(예컨대, 도 1c의 x 방향)에서 더 작다. 이 세팅에서, 그러한 플라즈마(116)는 VUV 광 등의 광의 일부 스텍트럼 범위에 대해 펌프 방향에서 불투명할 수 있다. 예컨대, VUV 광은 통상적으로 펌프 조명(예컨대, IR 광)보다 훨씬 더 강하게 플라즈마에 의해 흡수된다. 따라서, 펌프 방향(예컨대, y 방향)을 가로지르는 방향(예컨대, x 방향)을 따른 광(117)의 포집은 플라즈마가 이 포집 방향에서 더 작기 때문에 플라즈마(116)에 의해 방출되는 광대역 광(예컨대, VUV 광)의 자기 흡수가 더 낮게 될 수 있다.
도 1d-1e는 본 개시의 일 실시예에 따른, 횡방향 플라즈마 펌핑에 적절한 시스템(100)의 하나 이상의 조명 광학 요소의 개략도를 예시한다. 일 실시예에서, 도 1d-1e에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 조명 광학 요소(104)는 펌프 조명(103)을, 제한하지 않지만 선 초점(113) 등의 세장형 초점에 집속하도록 구성되는 하나 이상의 원통형 광학 요소를 포함한다. 일 실시예에서, 도 1d에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 원통형 광학 요소(104)는 원통형 렌즈를 포함한다. 다른 실시예에서, 도 1e에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 원통형 광학 요소(104)는 원통형 미러를 포함한다.
도 1d-1e에 도시된 구성은 포집 광(107; 예컨대, 광대역 복사선)이 펌프 조명(103)보다 플라즈마(106)에 의해 더 약하게 흡수되는 세팅에서 특히 유리하다는 점이 유념된다. 이와 관련하여, 보다 쉽게 흡수되는 펌프 조명(103)은 가장 작은 플라즈마 치수를 가로지르고, 플라즈마(106)에 의해 쉽게 흡수되지 않는 광대역 광(107)은 플라즈마(106)의 긴 치수를 가로지른다. 그 결과, 이 구성은 더 밝은 플라즈마(106)를 초래한다.
다른 실시예에서, 하나 이상의 조명 광학 요소(104)는 하나 이상의 원통형 광학 요소(예컨대, 원통형 미러 또는 원통형 렌즈)와 하나 이상의 구형 광학 요소의 조합을 포함할 수 있다. 예컨대, 원통형 광학 요소와 구형 광학 요소의 조합은 가스 수용 구조체의 가스(109)에 충돌하는 비점 수차 펌프 빔(103)을 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 비점 수차 펌프 빔은 2개의 세장형 초점(113; 도 1d-1e에 도시되지 않음)에 집속될 수 있다.
다른 실시예에서, 하나 이상의 조명 광학 요소(104)는 원통형 렌즈와 원통형 또는 구형 미러의 조합을 포함할 수 있다. 그러한 구성은 플라즈마(106)를 통해 전달되는 펌프 조명(103)의 후방 반사를 생성할 수 있다.
도 1f 및 도 1g는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 시스템(100)의 가스 수용 구조체(105)를 예시한다. 일 실시예에서, 도 1f에 도시된 바와 같이, 가스 수용 구조체(105)는 플라즈마(106)를 구축 및/또는 지속하는 데에 사용되는 가스(109)를 수용하도록 구성되는 투과성 요소를 포함할 수 있다. 투과성 요소는 플라즈마 생성에 적절한 임의의 투과성 본체의 형태를 취할 수 있다. 예컨대, 가스 수용 구조체(105)는, 제한하지 않지만, 투과성 실린더, 투과성 벌브(예컨대, 장형 또는 편원형 벌브), 셀 등을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 도 1g에 도시된 바와 같이, 가스 수용 구조체는 입구 윈도우(119a) 및/또는 출구 윈도우(119b)를 구비한 챔버를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 입구 윈도우(119a)는 펌프 조명(103)에 대해 적어도 투명하다. 다른 실시예에서, 출구 윈도우(119b)는 플라즈마(106)에 의해 방출되는 광대역 복사선(107)의 일부에 대해 적어도 투명하다.
도 1h는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 다중 플라즈마 피쳐(106a-106d)를 형성하도록 구성되는 시스템(100)의 하나 이상의 조명 광학 요소를 예시한다. 일 실시예에서, 하나 이상의 광학 요소는, 제한하지 않지만, 공초점 미러(104a-104b; confocal mirror)들의 세트를 포함한다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 조명 광학 요소는 입구 렌즈(104c, 104d)의 세트를 포함한다.
본 명세서에서, 2개의 공초점 원통형 미러(104a, 104b)로부터의 다중 반사의 이용은 긴 플라즈마 및/또는 일련의 축방향으로 이격된 플라즈마 피쳐(106a-106d)를 생성할 수 있다는 점이 유념된다. 또한, 그러한 구성은 플라즈마가, 예컨대 희석 플라즈마에서 펌프 조명에 대해 높은 투명도를 갖는 문맥에서 보다 쉽게 실행될 수 있다는 점이 유념된다. 이 세팅에서, 희석 플라즈마는 공초점 렌즈(104a, 104b)에 의해 규정되는 용적 내의 펌프 조명이 포집되고 상이한 초점에 재집속되게 하는 대단한 펌프 레이저 빔(103a, 103b)은 아니다. 도 1h에 도시된 바와 같이, 이 방식으로 발생되는 플라즈마, 또는 플라즈마 피쳐는 포집 방향(도 1h의 x 방향)을 따라 정렬되어 포집 방향을 따라 연장되는 매우 효과적인 플라즈마를 초래한다. 일 실시예에서, 도 1h의 조명 광학 구성은 엑시머 레이저를 작동시키는 데에 요구되는 긴 광학 경로를 제공하도록 엑시머 레이저(예컨대, Xe 엑시머 레이저)의 맥락에서 이용될 수 있다. 엑시머 레이저의 작동은 2014년 12월 15일자로 출원된 미국 특허 출원 제14/571,100호에 설명되어 있고, 이 출원은 그 전체가 본 명세서에 참조로 합체된다.
일 실시예에서, 시스템(100)은 다중 펌프 조명 삽입점을 포함한다. 예컨대, 펌프 조명(103a, 103b)은 미러 조립체를 따라 상이한 위치에서 공초점 미러 조립체에 진입할 수 있다. 예컨대, 펌프 조명(103a, 103b)은 공초점 미러(104a, 104b)의 양단부에서 공초점 미러 조립체에 진입할 수 있다. 이와 관련하여, 미러(104c, 104d)(예컨대, 원통형 미러)는 대응하는 플라즈마 피쳐(106a, 106d)를 형성하도록 대향하는 펌프 조명 빔(103a, 103b) 각각으로부터 2개의 대향하게 위치된 초점(113a, 113d)으로 광을 집속할 수 있다. 다시, 펌프 조명(103a, 103b)은 공초점 미러(104a, 104b)에 의해 포집되고 추가 초점(113b, 113c)으로 지향되어 플라즈마 피쳐(106b, 106c) 등을 형성한다. 이 프로세스는 공초점 미러 조립체(104a, 104b)의 길이 아래로 얼마든지 반복될 수 있다. 다른 실시예에서, 펌프 조명(103a) 및 펌프 조명(103b)은 조명(103a, 103b)의 빔이 반대로 전파되도록 공초점 미러 조립체(104a, 104b)로 전달될 수 있다.
도 1h에 도시되지는 않았지만, 본 명세서에서, 플라즈마 피쳐(106a, 106b)는 긴 가스 수용 구조체(105; 예컨대, 유리 벌브 또는 튜브) 또는 일련의 개별적인 가스 수용 구조체(105; 예컨대, 가스 벌브 또는 튜브) 내에 형성될 수 있다. 대안으로, 조명 광학 요소(104a-104b) 중 하나 이상을 수용하고 가스(109)와 플라즈마 피쳐(106a-106d)를 포함하는 챔버형 가스 수용 구조체가 사용될 수 있다.
도 1h는 각각의 공초점 미러(104a, 104b)를 따라 수회 발생하는 펌프 조명의 초점을 도시하였지만, 이는 본 개시에 관한 제한이 아니다. 예컨대, 하나 이상의 조명 광학 요소는 가스 수용 구조체(105; 도 1h에 도시되지 않음)의 가스(109) 내에 다중 초점을 생성하도록 임의의 갯수의 광학 요소를 포함할 수 있다. 예컨대, 다중 플라즈마 피쳐(106a-106d)는 도 1h의 시스템(100)의 각각의 리포커싱 단계에서 별개의 광학 요소를 이용하여 달성될 수 있다. 이와 관련하여, 펌핑 조명이 세장형 초점(113a-113d) 중 하나로 리포커싱될 때마다 별개의 광학 요소가 사용될 수 있다. 별개의 광학 요소는, 제한하지 않지만, 구형 광학 요소, 비구면 광학 요소 또는 원통형 광학 요소를 비롯하여 당업계에 공지된 임의의 종류의 광학 요소(예컨대, 렌즈 또는 미러)를 포함할 수 있다. 본 명세서에서, 각 단계에서 별개의 광학 요소의 사용은 개선된 정렬 능력 및 누적 수차를 보정하는 능력을 제공한다는 점이 인지된다.
도 1i-1j는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 시스템(100)의 조명 광학 요소들 중 하나 이상의 조명 광학 요소로서 하나 이상의 액시콘 렌즈의 사용을 예시한다. 일 실시예에서, 액시콘 렌즈(104a, 104b) 중 하나 이상은 포집 경로(111)의 포집 방향을 따라 세장형 플라즈마(106)를 형성할 수 있다. 다른 실시예에서, 액시콘 렌즈(104a, 104b)는 세장형 플라즈마(106)가 가스 수용 구조체(105) 내에서 포집 경로(111)를 따른 위치에 형성되도록 세장형 초점(113)을 형성할 수 있다. 본 명세서에서, 본 개시의 하나 이상의 액시콘 렌즈는 평볼록(plano-convex) 액시콘 렌즈(104a), 평오목(plano-concave) 액시콘 렌즈(104b) 또는 평오목과 평볼록 액시콘 렌즈(104a, 104b)의 조합을 포함할 수 있다는 점이 유념된다. 본 명세서에서, 도 1i(및/또는 도 1j)의 시스템(100)의 실시예는 평볼록 렌즈(104a)와 평오목 렌즈(104b) 양자의 사용을 필요로 하지 않는다는 점이 유념된다. 오히려, 도 1i(및 도 1j)의 액시콘 렌즈(104a, 104b)는 단독으로 또는 조합하여 실행될 수 있다는 점이 인지된다.
본 명세서에서, 가스 수용 구조체는 본 개시의 전체에 걸쳐 설명되는 임의의 형태를 취할 수 있고 도 1i의 구성으로 제한되지 않는다는 점이 유념된다. 예컨대, 가스 수용 구조체(105)는 입구 및/또는 출구 윈도우를 구비한 챔버로 이루어지고 세장형 플라즈마(106)와 광학 요소(104a, 14b)를 수용할 수 있다.
다른 실시예에서, 도 1j에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 액시콘 렌즈(104a, 104b)는 액시콘-반사체 파이프 조립체(123)에서의 반사체 파이프(104c)와 조합된다. 도 1j에 도시된 바와 같이, 액시콘-반사체 파이프 조립체(123)는 포집 경로(111)를 따라 세장형 플라즈마 피쳐(106a, 106b)의 세트를 형성하도록 구성된다. 일 실시예에서, 반사체 파이프(104c; 예컨대, 모세관 반사체 파이프)는 반사체 파이프(104c) 내의 몇몇 위치에서 액시콘 렌즈(104a, 104b)의 집속된 광을 수신하도록 하나 이상의 액시콘 렌즈(104a, 104b)의 출력부에 배치된다. 이와 관련하여, 액시콘 렌즈(104a, 104b)는 제1 플라즈마 피쳐(106a)를 생성하는 제1 초점(113a)을 형성하는 역할을 한다. 다른 실시예에서, 펌프 조명(103)은 내부 반사 파이프(104c)의 길이를 연속적으로 가로질러서 추가 플라즈마 피쳐(106b)를 생성하는 추가 초점(113b)을 형성할 수 있다. 이 프로세스는 임의의 갯수의 초점에 대해 반복되고 반사체 파이프(104c)의 길이 아래로 임의의 갯수의 세장형 플라즈마 피쳐를 형성할 수 있다.
일 실시예에서, 반사체 파이프(104c)는 밀봉된다. 예컨대, 도 1j에 도시된 바와 같이, 반사체 파이프(104c)는 반사체 파이프(104c)의 입구와 출구에 위치 설정되는 한쌍의 윈도우(121a, 121b)를 포함할 수 있다. 예컨대, 윈도우(121a, 121b)는 반사체 파이프(104c) 내에 밀폐된 용적을 형성하는 역할을 할 수 있다. 이와 관련하여, 반사체 파이프(104c)/윈도우(121a, 121b) 조립체는 가스 수용 구조체(105)의 역할을 할 수 있다. 다른 실시예에서, 윈도우(121a, 121b)는 펌프 조명(103) 및 플라즈마 피쳐(106a, 106b)에 의해 방출되는 광대역 조명(107a, 107b)에 대해 투명하도록 선택될 수 있다. 다른 실시예에서, 출구 윈도우(121b)는 펌프 조명(103)을 반사하도록 선택될 수 있다. 이와 관련하여, 펌프 조명(103)은 반사체 파이프(104c)의 공동 내로 다시 반사되어 플라즈마 피쳐(106a, 106b)의 추가 펌핑을 제공할 수 있다. 또한, 도 1j의 실시예는 액시콘 렌즈(104a, 104b)의 사용으로 제한되지 않고 펌프 조명(103)을 반사체 파이프(104c) 내에 집속하기에 적절한 임의의 광학 요소와 조합될 수 있다는 점이 유념된다.
도 1k-1l은 본 개시의 일 실시예에 따른, 시스템(100)의 포집 경로(111)를 따른 플라즈마 피쳐(106a-106e)의 세트를 형성하기에 적절한 다중 통과 반사체 파이프(122)를 예시한다. 본 명세서에서, 도 1k-1l의 다중 통과 반사체 파이프(122)는 펌프 조명을 포집 경로(107)를 따라 하나 이상의 초점에 집속하는 조명 광학 요소들 중 하나 이상의 조명 광학 요소의 역할을 할 수 있다는 점이 유념된다.
또한, 본 명세서에서, 명확화를 위해, 펌프 조명 광선들의 단일 세트만이 도 1k에 도시되어 있다는 점이 유념된다. 본 명세서에서, 펌프 조명(103a)은 다중 통과 반사체 파이프(122)의 입력부에서 다중 방향으로 방출될 수 있다는 점이 인지된다. 일 실시예에서, 도 1k에 도시된 바와 같이, 다중 통과 반사체 파이프(122)는 원추형 미러(124)와 평탄한 미러(125)를 포함한다. 평탄한 미러(125)는 원추형 미러(124)로부터의 공동의 대향 단부에 배치된다. 일 실시예에서, 다중 통과 파이프(122)는 공초점 공진기의 역할을 한다.
일 실시예에서, 제1 NA를 갖는 펌프 조명(103a)은 세장형 플라즈마(106a)의 적어도 일부를 형성하도록 초점(명확화를 위해 도시되지 않음)으로 집속된다. 다시, 펌프 조명은 제2 NA를 갖는 펌프 조명(103b)의 제2 통과를 따라 공진기(124)를 통해 반사된다. 제2 통과(103b)로부터의 펌프 조명은 또한 세장형 플라즈마(106a)의 일부를 형성하는 역할을 한다. 이 프로세스는 제3 NA를 갖는 펌프 조명의 제3 통과(103c)(기타 등등)에 대해 다시 반복되고, 펌프 조명(103c)의 제3 통과는 또한 세장형 플라즈마(106a)의 형성에 기여하는 역할을 한다. 명확화를 위해, 펌프 조명(103a-103c)의 3개의 통과만이 도 1k에 도시되어 있다는 점이 유념된다. 그러나, 이 실시예로 제한되지 않는다는 점이 또한 유념된다. 다중 통과 파이프(122)에서의 다중 통과는 펌프 조명의 NA의 클록킹(clocking)과 조절의 조합을 이용하여 달성될 수 있다.
다른 실시예에서, 반사체 파이프(122)의 반사벽 및/또는 원추형 미러(124)는 플라즈마(106a)에 의해 방출되는 광대역 광(107), 또는 광대역 광(107)의 일부를 플라즈마(106a)로 다시 반사시키도록 구성된다. 이와 관련하여, 반사체 파이프(122)는 광대역 광(107), 또는 광대역 광(107)의 일부를 이용하여 플라즈마(106a)를 펌핑할 수 있다. 일 실시예에서, 원추형 미러(124) 및/또는 반사체 파이프(122)의 내부벽은 광대역 광(107) 또는 광대역 광의 선택된 스펙트럼 부분에 대해 반사성이 되도록 구성될 수 있다. 본 명세서에서, 광대역 광을 이용한 플라즈마(106a)의 추가 펌핑은 시스템(100)의 개선된 효율을 제공할 수 있다는 점이 유념된다.
도 1l에 도시된 바와 같이, 다중 통과 반사체 파이프(122)는 파이프(122)의 입력부에서 다중 방향으로부터 펌프 조명(103)을 수신할 수 있다. 이와 관련하여, 다중 통과 반사체 파이프(122)는 포집 방향(107)을 따라 다중 플라즈마 피쳐(106a-106e)를 형성할 수 있다.
다시 도 1k를 참조하면, 다중 통과 반사체 파이프(122)는 엑시머 레이저의 맥락에서 실행될 수 있다. 예컨대, 도 1k에 도시된 바와 같이, 시스템(100)은 반사체 파이프(122)의 양단부에 배치되는 한쌍의 공동 미러(126, 128)를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 다중 통과 반사체 파이프(122)의 펌프 조명(103a-103c)의 횡방향 기하학적 형태는 엑시머 레이저를 위한 이득 매체의 역할을 할 수 있다. 엑시머 레이저의 작동은 2014년 12월 15일자로 출원된 미국 특허 출원 제14/571,100호에 설명되어 있고, 이 출원은 그 전체가 본 명세서에 참조로 합체된다.
도 1m-1n은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 시스템(100)의 펌프 공급원(102)의 역할을 하는 광섬유 요소(131a-131e)의 세트를 예시한다. 일 실시예에서, 광섬유 요소(예컨대, 광섬유)의 세트는 선택된 방향을 따라 플라즈마 피쳐(132a-132e)의 세트를 지속하도록 구성된다. 이와 관련하여, 하나 이상의 광섬유 요소(131a-131e)는 펌프 조명(103a-103e)을 가스 내에서 선택된 방향을 따라 배치된 초점들의 세트로 전달하여 플라즈마 피쳐(132a-132e)를 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 광섬유(131a-131e)로부터의 펌프 조명은 도 1m-1n에 도시된 바와 같이 가스/플라즈마의 특별한 부분으로 촬영된다. 일 실시예에서, 광섬유(131a-131e)는 선택된 플라즈마 형상 및/또는 배향을 형성하도록 공간적으로 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 광섬유(131a-131e)가 실질적으로 공통 평면 내에 배치되는 경우에, 플라즈마 피쳐(132a-132e)는 도 1m에 도시된 바와 같이 선택된 방향을 따라 배향되는 세장형 플라즈마 구조체(106)를 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 도 1m에 도시된 바와 같이, 플라즈마 피쳐(132a-132e)는 광대역 조명(107)이 펌프 조명(131a-131e)을 가로지르는 방향을 따라 포집되도록 포집 방향을 따라 배치된다. 다른 실시예에서, 도 1n에 도시된 바와 같이, 플라즈마 피쳐(132a-132e)는 광대역 조명(107)이 펌프 조명(131a-131e)에 비스듬한 방향을 따라 포집되도록 포집 방향을 따라 배치된다. 본 명세서에서, 플라즈마 구조체(106)의 배향 및 형상은 광섬유(131a-131e)의 위치 조절을 통해 조절될 수 있다는 점이 유념된다. 이와 관련하여, 광섬유(131a-131e)는 플라즈마 형상 및/또는 배향을 원하는 데로 조절하도록 개별적으로 구동될 수 있다.
도 1o-1p는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 플라즈마(106)를 형성하기 위해 다중 조명 파장을 방출하도록 구성되는 펌프 공급원(150)을 예시한다. 일 실시예에서, 도 1o-1p에 도시된 바와 같이, 펌프 공급원(102; 예컨대, 레이저 공급원의 광섬유 출력부)은 다중 파장(예컨대, λ1, λ2 등)을 포함하는 조명(103)을 방출할 수 있다. 본 명세서에서, 명확화를 위해 펌프 조명(103)의 단 2개의 스펙트럼 구성요소가 도 1o 및 1p에 도시되어 있다는 점이 유념된다.
일 실시예에서, 도 1o에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 조명 광학 요소는, 제한하지 않지만, 분산 광학 요소(104)를 포함할 수 있다. 예컨대, 분산 광학 요소는, 제한하지 않지만, 렌즈 또는 프리즘을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 분산 렌즈의 경우에, 펌프 조명(103)의 스펙트럼 구성요소는 상이한 위치(펌프 방향을 따라 상이한 위치)로 집속됨으로써, 도 1o에 도시된 바와 같이 일련의 플라즈마 피쳐(152a, 152b)를 형성할 수 있다. 다중 파장 펌프 조명(103)의 각각의 스펙트럼 구성요소를 상이한 위치에 집속함으로써, 분산 렌즈(104)는 원하는 데로 플라즈마 구조체(106)를 형성할 수 있다. 예컨대, 도 1o에 도시된 바와 같이, 분산 렌즈(104)는 세장형 플라즈마 구조체(106)를 형성할 수 있다. 본 명세서에서, 이 실시예는 단순히 예시 목적을 위해 제공되는 2개의 플라즈마 피쳐(152a, 152b)의 형성으로 제한되지 않는다는 점이 유념된다.
다른 실시예에서, 도 1p에 도시된 바와 같이, 시스템(100)은 하나 이상의 지향 요소(154)를 포함한다. 예컨대, 도 1p에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 지향 요소(154)는, 제한하지 않지만, 회절 격자, 프리즘 등을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 펌프 조명(103)의 스텍트럼 구성요소는 도 1p에 도시된 바와 같이 지향 요소(154)와 렌즈(104)를 이용하여 주어진 스펙트럼 구성요소의 파장(예컨대, λ1, λ2 등)을 기초로 하여 상이한 위치로 지향 및 집속될 수 있다. 이와 관련하여, 일련의 플라즈마 피쳐(152a, 152b 등)는, 도 1p에 도시된 바와 같이, 입사하는 펌프 조명(103)을 가로지르는 방향을 따라 펌프 조명(103)에 의해 형성될 수 있다. 예컨대, 지향 요소(154)는 플라즈마 구조체(106)의 가장 짧은 치수가 조명 펌핑의 방향(도 1p에서 y 방향)을 따라 배향되도록 배향되는 세장형 플라즈마 구조체(106)를 형성할 수 있다. 또한, 도시되지 않았지만, 포집 광학 요소(108)는 플라즈마 구조체(106)의 가장 큰 치수(예컨대, 도 1p에서 x 방향)를 따라 광대역 복사선(107)을 포집하도록 배향될 수 있다.
다른 실시예에서, 펌프 공급원(102)은 조절될 수 있다. 예컨대, 펌프 공급원(102)의 출력부의 스펙트럼 프로파일은 조절 가능할 수 있다. 이와 관련하여, 펌프 공급원(102)은 선택된 파장 또는 파장 범위의 펌프 조명(102)을 방출시키도록 조절될 수 있다. 다른 실시예에서, 플라즈마 구조체(106)의 형상 및/또는 크기(예컨대, 포집 방향을 따른 길이)는 도 1o 및 1p의 분산 요소 및/또는 지향 요소와 조합하여 조절 가능한 펌프 공급원을 이용함으로써 동적으로 조절될 수 있다. 당업계에 공지된 임의의 조절 가능한 펌프 공급원이 시스템(100)에서 실행하기에 적절하다는 점이 유념된다. 예컨대, 조절 가능한 펌프 공급원은, 제한하지 않지만, 하나 이상의 조절 가능한 파장 레이저를 포함할 수 있다. 예컨대, 조절 가능한 펌프 공급원은, 제한하지 않지만, 하나 이상의 다이오드 레이저를 포함할 수 있다.
도 1q-1r은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 시스템(100)의 조명 광학 요소(104) 중 하나 이상의 조명 광학 요소로서 사용하기 위한 비구면 광학 요소(162)의 개략도를 예시한다. 일 실시예에서, 비구면 광학 요소(162)는 펌프 공급원(102; 도 1q-1r에는 도시되지 않음)으로부터 펌프 조명(103)을 수신할 수 있다. 예컨대, 도 1q에 도시된 바와 같이, 비구면 광학 요소(162)는, 제한하지 않지만, 하나 이상의 광섬유 또는 빔 성형 광학 요소 세트와 같이 펌프 공급원(102)으로부터 발산하는 조명을 수신할 수 있다. 다시, 비구면 광학 요소(162)는 펌프 조명(103)을 가스 수용 구조체(107) 내에 수용된 가스(109)/플라즈마(106) 내의 선 초점에 집속할 수 있다. 이와 관련하여, 도 1r에 도시된 바와 같이, 선 초점(113)은 세장형 플라즈마(106)를 구축 및/또는 유지하도록 작용할 수 있다.
비구면 광학 요소(162)는 펌프 공급원(102)으로부터 선 초점(113)을 따라 상이한 지점으로 펌프 조명(103)의 특정한 부분(예컨대, 특정한 광선)을 맵핑하도록 구성된다. 본 명세서에서, 입력 출력 분배에 일치하도록 맵핑 기능을 선택함으로써, 선 초점을 따라 균일한 출력이 달성될 수 있다는 점이 유념된다. 비구면 광학 요소(162)는 당업계에 공지된 임의의 비구면 요소를 포함할 수 있다. 예컨대, 비구면 광학 요소(162)는, 제한하지 않지만, 하나 이상의 비구면 미러 또는 하나 이상의 비구면 렌즈를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 포집 방향(도 1r에서 x 방향)을 따라 플라즈마(106)에 의해 방출되는 광대역 복사선(107)은 가스 수용 구조체(105)의 투과성 부분[예컨대, 투과성 튜브 또는 출구 윈도우(166)의 투과성 단부]을 통해 전달된다.
다시 도 1b를 참조하면, 가스 수용 구조체(105; 예컨대, 챔버, 벌브, 튜브 등)의 투과성 부분은 펌프 조명(103) 및/또는 광대역 복사선(107)에 대해 적어도 부분적으로 투과성인 당업계에 공지된 임의의 재료로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 가스 수용 구조체(105)의 투과성 부분은 플라즈마(106)에 의해 발생되는 EUV 복사선, VUV 복사선, DUV 복사선, UV 복사선 및/또는 가시 광에 대해 적어도 부분적으로 투과성인 당업계에 공지된 임의의 재료로 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 가스 수용 구조체(105)의 전달 부분은 펌프 공급원(102)으로부터의 IR 복사선, 가시 광 및/또는 UV 광에 대해 적어도 부분적으로 투과성인 당업계에 공지된 임의의 재료로 형성될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 가스 수용 구조체(105)의 투과성 부분은 낮은-OH 함량의 융합형 실리카 유리 재료로 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 가스 수용 구조체(105)의 투과성 부분은 높은-OH 함량의 융합형 실리카 유리 재료로 형성될 수 있다. 예컨대, 가스 수용 구조체(105)의 투과성 부분은, 제한하지 않지만, SUPRASIL 1, SUPRASIL 2, SUPRASIL 300, SUPRASIL 310, HERALUX PLUS, HERALUX-VUV 등을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 가스 수용 구조체(105)의 투과성 부분은, 제한하지 않지만, LiF, CaF2, MgF2, 결정질 석영 및 사파이어를 포함할 수 있다. 본 명세서에서, 제한하지 않지만, LiF, CaF2, MgF2, 결정질 석영 및 사파이어 등의 재료는 단파장 복사선(예컨대, λ<190 nm)에 투과도를 제공한다는 점이 유념된다. 본 개시의 가스 수용 구조체(105)의 투과성 부분(예컨대, 챔버 윈도우, 유리 벌브, 유리 튜브 또는 전달 요소)에서 실행하기에 적절한 다양한 유리는 A. Schreiber 등의 "Radiation Resistance of Quartz Glass for VUV Discharge Lamps"(J. Phys. D: Appl. Phys. 38 (2005), 3242-3250쪽)에 설명되어 있고, 이 논문은 그 전체가 본 명세서에 참조로 합체된다.
일 실시예에서, 가스 수용 구조체(105)는 펌프 조명(104)의 흡수 시에 플라즈마를 발생시키기에 적절한 당업계에 공지된 임의의 선택된 가스(예컨대, 아르곤, 제논, 수은 등)를 수용할 수 있다. 일 실시예에서, 펌프 공급원(102)으로부터 가스(109)의 용적으로 집속하는 조명(103)은 에너지가 가스 수용 구조체(105) 내에 가스 또는 플라즈마에 의해 흡수되게 함으로써, 가스종을 펌핑시켜 플라즈마를 발생 및/또는 지속시킨다.
본 명세서에서, 시스템(100)은 광범위한 가스 환경에서 플라즈마(106)를 개시 및/또는 지속시키는 데에 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 플라지마(106)를 개시 및/또는 지속시키는 데에 사용되는 가스는 비활성 가스, 불활성 가스(예컨대, 비활성 가스 또는 비-비활성 가스) 또는 비-불활성 가스(예컨대, 수은)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 플라즈마(106)를 개시 및/또는 유지하는 데에 사용되는 가스는 2개 이상의 가스의 혼합물(예컨대, 불활성 가스들의 혼합물, 불활성 가스와 비-불활성 가스의 혼합물, 또는 비-불활성 가스들의 혼합물)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 가스는 비활성 가스와 하나 이상의 트레이스 재료(예컨대, 금속 할로겐화물, 천이 금속 등)의 혼합물을 포함할 수 있다.
일례로서, 플라즈마(106)를 발생시키는 데에 사용되는 가스의 용적은 아르곤을 포함할 수 있다. 예컨대, 가스는 5 atm을 초과하는 압력(예컨대, 20-50 atm)으로 유지되는 실질적으로 순수한 아르곤을 포함할 수 있다. 다른 경우에, 가스는 5 atm을 초과하는 압력(예컨대, 20-50 atm)으로 유지되는 실질적으로 순수한 크립톤을 포함할 수 있다. 다른 경우에, 가스는 2개의 가스들의 혼합물을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 많은 가스로 확장될 수 있다는 점이 유념된다. 예컨대, 본 발명을 실행하기에 적절한 가스는, 제한하지 않지만, Xe, Ar, Ne, Kr, He, N2, H2O, O2, H2, D2, F2, CH4, 하나 이상의 금속 할로겐화물, 할로겐, Hg, Cd, Zn, Sn, Ga, Fe, Li, Na, Ar:Xe, ArHg, KrHg, XeHg 등을 포함할 수 있다. 일반적으로, 시스템(100)은 임의의 광 펌핑된 플라즈마 발생 시스템으로 확장하는 것으로 해석되어야 하고 또한 가스 수용 구조체 내에 플라즈마를 지속하기에 적절한 임의의 종류의 가스로 확장하는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서, LSP 시스템(100)은 임의의 갯수 및 종류의 추가 광학 요소를 포함할 수 있다는 점이 유념된다. 일 실시예에서, LSP 시스템(100)은 조명을 포집 요소(108)로부터 하류측 광학 요소로 지향시키도록 배치되는 하나 이상의 추가 광학 요소를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 광학 요소 세트는 LSP 시스템(100)의 조명 경로 또는 포집 경로를 따라 배치되는 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 하나 이상의 렌즈는 펌프 공급원(102)으로부터의 조명을 가스 수용 구조체(105) 내의 가스의 용적 내로 집속하도록 이용될 수 있다. 대안으로, 하나 이상의 추가 렌즈가 플라즈마(106)로부터 방출되는 광대역 광을 선택된 광학 디바이스, 타겟 또는 초점으로 집속시키도록 이용될 수 있다.
다른 실시예에서, 광학 요소 세트는, 광이 가스 수용 구조체(105)에 진입하기 전에 조명을 필터링하기 위하여 또는 플라즈마(106)로부터의 광의 방출 후에 조명을 필터링하기 위하여, LSP 시스템(100)의 조명 경로 또는 포집 경로를 따라 배치되는 하나 이상의 필터를 포함할 수 있다. 여기서, 본 명세서에서 설명되는 LSP 시스템(100)의 광학 요소 세트는 단순히 예시를 위해 제공되고 제한으로서 해석되어서는 안된다. 다수의 동등한 또는 추가의 광학 구성이 본 개시의 범위 내에서 이용될 수 있다는 점이 예상된다.
다른 실시예에서, 시스템(100)의 펌프 공급원(102)은 하나 이상의 레이저를 포함할 수 있다. 일반적으로, 펌프 공급원(102)은 당업계에 공지된 임의의 레이저 시스템을 포함할 수 있다. 예컨대, 펌프 공급원(102)은 전자기 스펙트럼의 적외선, 가시 또는 자외선 부분의 복사선을 방출할 수 있는 당업계에 공지된 임의의 레이저 시스템을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 펌프 공급원(102)은 연속파(CW; continuous wave) 레이저 복사선을 방출하도록 구성되는 레이저 시스템을 포함할 수 있다. 예컨대, 펌프 공급원(102)은 하나 이상의 CW 적외선 레이저 공급원을 포함할 수 있다. 예컨대, 가스 수용 구조체(105) 내의 가스가 아르곤이거나 아르곤을 포함하는 세팅에서, 펌프 공급원(102)은 1069 nm의 복사선을 방출하도록 구성되는 CW 레이저(예컨대, 섬유 레이저 또는 디스크 Yb 레이저)를 포함할 수 있다. 이 파장은 아르곤에서 1068 bm 흡수선에 맞고 이에 따라 아르곤 가스를 펌핑하는 데에 특히 유용하다는 점이 유념된다. 본 명세서에서, CW 레이저의 상기 설명은 제한적이지 않고 당업계에 공지된 임의의 레이저가 본 개시의 맥락에서 실행될 수 있다.
다른 실시예에서, 펌프 공급원(102)은 하나 이상의 다이오드 레이저를 포함할 수 있다. 예컨대, 펌프 공급원(102)은 가스 수용 구조체(105) 내에 수용되는 가스종의 임의의 하나 이상의 흡수선에 대응하는 파장의 복사선을 방출하는 하나 이상의 다이오드 레이저를 포함할 수 있다. 일반적으로, 펌프 공급원(102)의 다이오드 레이저는 다이오드 레이저의 파장이 당업계에 공지된 임의의 플라즈마의 임의의 흡수선(예컨대, 이온 천이선) 또는 플라즈마 생성 가스의 임의의 흡수선(예컨대, 고도로 여기된 중립 천이선)으로 조정되도록 실행을 위해 선택될 수 있다. 따라서, 주어진 다이오드 레이저(또는 다이오드 레이저 세트)의 선택은 시스템(100)의 가스 수용 구조체(105) 내에 수용된 가스의 종류에 따라 좌우될 것이다.
다른 실시예에서, 펌프 공급원(102)은 이온 레이저를 포함할 수 있다. 예컨대, 펌프 공급원(102)은 당업계에 공지된 임의의 비활성 가스 이온 레이저를 포함할 수 있다. 예컨대, 아르곤계 플라즈마의 경우에, 아르곤 이온을 펌핑하는 데에 사용되는 펌프 공급원(102)은 Ar+ 레이저를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 펌프 공급원(102)은 하나 이상의 주파수 변환형 레이저 시스템을 포함할 수 있다. 예컨대, 펌프 공급원(102)은 100 와트를 초과하는 출력 레벨을 갖는 Nd:YAG 또는 Nd:YLF 레이저를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 펌프 공급원(102)은 광대역 레이저를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 펌프 공급원(102)은 변조 레이저 복사선 또는 펄스 레이저 복사선을 방출하도록 구성되는 레이저 시스템을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 펌프 공급원(102)은 플라즈마(106)에 실질적으로 일정한 출력의 레이저 광을 제공하도록 구성되는 하나 이상의 레이저를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 펌프 공급원(102)은 플라즈마(106)에 변조 레이저 광을 제공하도록 구성되는 하나 이상의 변조 레이저를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 펌프 공급원(102)은 플라즈마(106)에 펄스 레이저 광을 제공하도록 구성되는 하나 이상의 펄스 레이저를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 펌프 공급원(102)은 하나 이상의 비-레이저 공급원을 포함할 수 있다. 일반적으로, 펌프 공급원(102)은 당업계에 공지된 비-레이저 시스템을 포함할 수 있다. 예컨대, 펌프 공급원(102)은 전자기 스펙트럼의 적외선, 가시 또는 자외선 부분의 복사선을 이산적으로 또는 연속적으로 방출할 수 있는 당업계에 공지된 임의의 비-레이저 시스템을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 펌프 공급원(102)은 2개 이상의 광원을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 펌프 공급원(102)은 2개 이상의 레이저를 포함할 수 있다. 예컨대, 펌프 공급원(102; 또는 "공급원들")은 다중 다이오드 레이저를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 펌프 공급원(102)은 다중 CW 레이저를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 2개 이상의 레이저 각각은 시스템(100)의 가스 수용 구조체(105) 내에 가스 또는 플라즈마의 상이한 흡수선으로 조정되는 레이저 복사선을 방출할 수 있다. 이와 관련하여, 다중 펄스 공급원은 가스 수용 구조체(105) 내의 가스에 대해 상이한 파장의 조명을 제공할 수 있다.
본 명세서에 설명된 주제는 때때로 다른 구성요소 내에 수용된, 또는 다른 구성요소와 연결된 상이한 구성요소를 예시한다. 그렇게 도시된 아키텍쳐는 단순히 예시적이고, 사실상 동일한 기능을 달성하는 많은 다른 아키텍쳐가 실행될 수 있다는 점을 이해해야 한다. 개념적인 관점에서, 동일한 기능을 달성하는 구성요소들의 임의의 배열은 원하는 기능이 달성되도록 효과적으로 "결합된다". 그러므로, 특별한 기능을 달성하기 위해 결합되는 본 명세서의 임의의 2개의 구성요소는 아키텍쳐 또는 중간 구성요소와 관계없이 원하는 기능이 달성되도록 서로 "결합되는" 것으로 볼 수 있다.
마찬가지로, 그렇게 결합되는 임의의 2개의 구성요소는 또한 원하는 기능을 달성하도록 서로 "연결" 또는 "커플링"되는 것으로 보일 수 있고, 그렇게 결합될 수 있는 임의의 2개의 구성요소는 또한 원하는 기능을 달성하도록 서로 "커플링 가능"한 것으로 보일 수 있다. 커플링 가능한 구체적인 예는, 제한하지 않지만, 물리적으로 상호 작용 가능한 및/또는 물리적으로 상호 작용하는 구성요소 및/또는 무선으로 상호 작용 가능한 및/또는 무선으로 상호 작용하는 구성요소 및/또는 논리적으로 상호 작용 가능한 및/또는 논리적으로 상호 작용하는 구성요소를 포함한다.
본 개시 및 그 많은 부수적인 이점은 전술한 설명에 의해 이해될 것이고, 개시된 주제로부터 벗어남이 없이 또는 그 재료의 이점을 모두 희생하지 않으면서 구성요소들의 형태, 구성 및 배열에 다양한 변화가 이루어질 수 있다는 점이 명백할 것이다. 설명된 형태는 단순히 예시적이고, 아래의 청구범위의 의도는 그러한 변화를 망라하고 포함하는 것이다. 더욱이, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 한정된다는 점을 이해해야 한다.

Claims (33)

  1. 레이저 지속형(laser-sustained) 플라즈마 광원에 있어서,
    펌프 조명을 발생시키도록 구성되는 펌프 공급원(pump source);
    하나 이상의 조명 광학 요소;
    가스 용적(a volume of gas)을 수용하도록 구성되는 가스 수용 구조체; 및
    포집 경로(collection path)를 따라 복수의 플라즈마 피쳐(feature)에 의해 방출되는 광대역 복사선을 포집하도록 구성되는 하나 이상의 포집 광학 요소
    를 포함하고,
    상기 하나 이상의 조명 광학 요소는, 펌프 조명을, 하나 이상의 펌프 경로를 따라, 상기 가스 용적 내의 선택된 방향을 따라 배치된 복수의 초점(focal spots)으로 지향시킴으로써, 상기 가스 용적 내에 상기 복수의 플라즈마 피쳐를 상기 선택된 방향을 따라 지속시키도록 구성되며, 상기 복수의 플라즈마 피쳐는 상기 가스 수용 구조체 내에 동시에(simultaneously) 지속되고, 가스는 상기 복수의 플라즈마 피쳐 중 둘 이상을 분리시키며(separate),
    상기 하나 이상의 조명 광학 요소는, 펌프 조명이, 상기 포집 경로의 방출되는 광대역 광의 주 전파 방향(primary direction of propagation)을 가로지르는 방향을 따라 상기 복수의 플라즈마 피쳐와 충돌함으로써, 상기 펌프 조명이 상기 방출되는 광대역 복사선으로부터 실질적으로 분리되도록(decoupled) 상기 펌프 경로를 규정하게 구성되는 것인, 레이저 지속형 플라즈마 광원.
  2. 제1항에 있어서,
    펌프 조명 경로의 상기 펌프 조명의 개구수(numerical aperture)는 상기 포집 경로의 상기 방출되는 광대역 복사선의 개구수와 중첩되지 않는 것인, 레이저 지속형 플라즈마 광원.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 조명 광학 요소는 상기 복수의 플라즈마 피쳐를 지속시키도록 구성되고, 상기 복수의 플라즈마 피쳐 중 적어도 일부는 제1 치수와 상기 제1 치수보다 큰 제2 치수를 갖는 세장형인(elongated) 것인, 레이저 지속형 플라즈마 광원.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하나 이상의 조명 광학 요소는, 상기 세장형의 플라즈마 피쳐의 적어도 일부의 상기 제1 치수를 따라 상기 펌프 경로의 펌프 조명을 지향시키도록 구성되는 것인, 레이저 지속형 플라즈마 광원.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 하나 이상의 포집 광학 요소는, 방출되는 광대역 복사선을 세장형의 상기 플라즈마 피쳐의 적어도 일부의 상기 제2 치수를 따라 포집시키도록 구성되는 것인, 레이저 지속형 플라즈마 광원.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 조명 광학 요소는, 펌프 조명을 하나 이상의 펌프 경로를 따라 상기 가스 용적 내의 세장형 형상을 갖는 상기 복수의 초점으로 지향시킴으로써, 상기 가스 용적 내에 세장형 형상을 갖는 상기 복수의 플라즈마 피쳐를 지속시키도록 구성되는 것인, 레이저 지속형 플라즈마 광원.
  7. 제6항에 있어서, 상기 하나 이상의 조명 광학 요소는,
    펌프 조명을 하나 이상의 펌프 경로를 따라 상기 가스 용적 내의 상기 복수의 세장형 초점으로 지향시킴으로써, 상기 가스 용적 내에 세장형의 상기 복수의 플라즈마 피쳐를 지속시키도록 구성되는 원통형 렌즈를 포함하는 것인, 레이저 지속형 플라즈마 광원.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 하나 이상의 조명 광학 요소는,
    펌프 조명을 하나 이상의 펌프 경로를 따라 상기 가스 용적 내의 세장형의 상기 복수의 초점으로 지향시킴으로써, 상기 가스 용적 내에 세장형의 상기 복수의 플라즈마를 지속시키도록 구성되는 원통형 미러를 포함하는 것인, 레이저 지속형 플라즈마 광원.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 하나 이상의 조명 광학 요소는,
    펌프 조명을 하나 이상의 펌프 경로를 따라 상기 가스 용적 내의 세장형의 상기 복수의 초점으로 지향시킴으로써, 상기 가스 용적 내에 세장형의 상기 복수의 플라즈마 피쳐를 지속시키도록 구성되는 복수의 공초점 원통형 미러를 포함하는 것인, 레이저 지속형 플라즈마 광원.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 하나 이상의 조명 광학 요소는,
    펌프 조명을 하나 이상의 펌프 경로를 따라 상기 가스 용적 내의 세장형의 상기 복수의 초점으로 지향시킴으로써, 상기 가스 용적 내에 세장형의 상기 복수의 플라즈마 피쳐를 지속시키도록 구성되는 액시콘(axicon)을 포함하는 것인, 레이저 지속형 플라즈마 광원.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 조명 광학 요소는,
    펌프 조명을 상기 가스 용적 내의 선택된 방향을 따라 배치된 상기 복수의 초점으로 지향시킴으로써, 상기 가스 용적 내에 상기 선택된 방향을 따라 세장형 형상을 갖는 상기 복수의 플라즈마 피쳐를 지속시키도록 구성되는 복수의 공초점 원통형 미러를 포함하는 것인, 레이저 지속형 플라즈마 광원.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 펌프 공급원은,
    펌프 조명을 제1 삽입점(insertion point)을 통해 상기 복수의 공초점 원통형 미러로 전달하도록 구성되는 제1 펌프 공급원; 및
    펌프 조명을 추가 삽입점을 통해 상기 복수의 공초점 원통형 미러로 전달하도록 구성되는 적어도 추가 펌프 공급원
    을 포함하는 것인, 레이저 지속형 플라즈마 광원.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 펌프 공급원과 상기 추가 펌프 공급원은 반대로 전파되는(counter-propagating) 것인, 레이저 지속형 플라즈마 광원.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 조명 광학 요소는,
    액시콘; 및
    펌프 조명을 펌프 경로를 따라 상기 가스 용적 내의 세장형 형상을 갖는 상기 복수의 초점으로 지향시킴으로써, 상기 가스 용적 내에 세장형 형상을 갖는 상기 복수의 플라즈마 피쳐를 지속시키도록 구성되는 반사체 파이프
    를 포함하는 것인, 레이저 지속형 플라즈마 광원.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 조명 광학 요소는,
    펌프 조명을 펌프 경로를 따라 상기 가스 용적 내의 세장형 형상을 갖는 상기 복수의 초점으로 지향시킴으로써, 상기 가스 용적 내에 세장형 형상을 갖는 상기 복수의 플라즈마 피쳐를 지속시키도록 구성되는 다중 통과(multi-pass) 반사체 파이프
    를 포함하고,
    제1 세장형 플라즈마 피쳐는 적어도 제2 세장형 플라즈마 피쳐로부터 분리되는 것인, 레이저 지속형 플라즈마 광원.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 다중 통과 반사체 파이프는, 세장형의 상기 복수의 플라즈마 피쳐에 의해 방출되는 상기 광대역 복사선을 적어도 부분적으로 반사하는 적어도 하나의 반사 요소를 포함하고, 상기 적어도 하나의 반사 요소는, 상기 플라즈마를 상기 광대역 복사선을 통해 펌핑하기 위해, 세장형의 상기 복수의 플라즈마 피쳐에 의해 방출되는 상기 광대역 복사선을 상기 플라즈마로 지향시키도록 구성되는 것인, 레이저 지속형 플라즈마 광원.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 펌프 공급원은,
    펌프 조명을 상기 가스 내에 선택된 방향을 따라 배치된 상기 복수의 초점으로 전달함으로써, 상기 선택된 방향을 따라 상기 복수의 플라즈마 피쳐를 지속시키도록 구성되는 복수의 광섬유 요소를 포함하고, 각 광섬유로부터의 펌프 조명은 상이한 초점으로 집속되는 것인, 레이저 지속형 플라즈마 광원.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 복수의 플라즈마 피쳐는 세장형 플라즈마 구조체를 형성하도록 위치 설정되는(positioned) 것인, 레이저 지속형 플라즈마 광원.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 펌프 공급원은,
    제1 파장의 펌프 조명과, 상기 제1 파장과는 상이한 추가 파장의 조명을 방출하도록 구성되는 펌프 공급원을 포함하는 것인, 레이저 지속형 플라즈마 광원.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 하나 이상의 조명 광학 요소는,
    상기 제1 파장의 펌프 조명을 제1 초점에 집속함으로써 제1 플라즈마 피쳐를 형성하도록 구성되는 분산(dispersive) 광학 요소를 포함하고, 상기 분산 광학 요소는 또한, 상기 추가 파장의 펌프 조명을 상기 제1 초점과는 상이한 추가 초점에 집속함으로써 추가 플라즈마 피쳐를 형성하도록 구성되며, 상기 제1 플라즈마 피쳐와 상기 추가 플라즈마 피쳐는 세장형 플라즈마 구조체를 형성하도록 위치 설정되는 것인, 레이저 지속형 플라즈마 광원.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 펌프 공급원은,
    조절 가능한 펌프 공급원을 포함하고, 상기 펌프 공급원에 의해 방출되는 펌프 조명의 파장은 조절 가능한 것인, 레이저 지속형 플라즈마 광원.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 하나 이상의 조명 광학 요소는,
    제1 파장의 펌프 조명을 제1 초점에 집속함으로써 제1 플라즈마 피쳐를 형성하도록 구성되는 분산 광학 요소를 포함하고, 상기 분산 광학 요소는 또한, 추가 파장의 펌프 조명을 상기 제1 초점과는 상이한 추가 초점에 집속함으로써 추가 플라즈마 피쳐를 형성하도록 구성되며, 상기 제1 플라즈마 피쳐와 상기 추가 플라즈마 피쳐는 세장형 플라즈마 구조체를 형성하도록 위치 설정되는 것인, 레이저 지속형 플라즈마 광원.
  23. 제1항에 있어서,
    펌프 조명을 상기 펌프 공급원으로부터 수신하고 상기 펌프 조명의 적어도 일부를 상기 가스 용적 내의 하나 이상의 세장형 초점에 집속하도록 구성되는 비구면(aspheric) 광학 요소
    를 더 포함하는, 레이저 지속형 플라즈마 광원.
  24. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 조명 광학 요소 또는 상기 하나 이상의 포집 광학 요소 중 적어도 하나는 상기 가스 수용 구조체의 외측에 위치 설정되는 것인, 레이저 지속형 플라즈마 광원.
  25. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 조명 광학 요소 또는 상기 하나 이상의 포집 광학 요소 중 적어도 하나는 상기 가스 수용 구조체의 내측에 위치 설정되는 것인, 레이저 지속형 플라즈마 광원.
  26. 제1항에 있어서,
    상기 가스 수용 구조체의 적어도 일부는 상기 펌프 공급원으로부터의 펌프 조명에 대해 투과성인 것인, 레이저 지속형 플라즈마 광원.
  27. 제1항에 있어서,
    상기 가스 수용 구조체의 적어도 일부는 상기 플라즈마에 의해 방출되는 광대역 복사선에 대해 투과성인 것인, 레이저 지속형 플라즈마 광원.
  28. 제1항에 있어서,
    상기 가스 수용 구조체의 적어도 일부는 상기 펌프 공급원으로부터의 펌프 조명 및 상기 플라즈마에 의해 방출되는 광대역 복사선에 대해 투과성인 것인, 레이저 지속형 플라즈마 광원.
  29. 제1항에 있어서,
    상기 가스 수용 구조체의 투과성 부분은 플루오르화 칼슘, 플루오르화 마그네슘, 플루오르화 리튬, 결정질 석영, 사파이어 또는 융합된 실리카 중 적어도 하나로부터 형성되는 것인, 레이저 지속형 플라즈마 광원.
  30. 제1항에 있어서, 상기 가스는,
    불활성 가스, 비-불활성 가스 또는 2개 이상의 가스들의 혼합물 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 레이저 지속형 플라즈마 광원.
  31. 레이저 지속형 플라즈마 광을 발생시키는 방법에 있어서,
    펌프 조명을 발생시키는 단계;
    가스 수용 구조체 내에 가스 용적을 수용하는 단계;
    상기 가스 수용 구조체 내에 수용된 상기 가스 용적 내에 선택된 방향을 따라 복수의 세장형 플라즈마 피쳐를 동시에 지속시키기 위해, 상기 펌프 조명의 적어도 일부를 펌프 경로를 따라 상기 가스 용적 내에 하나 이상의 초점에 집속시키는 단계 - 가스는 상기 가스 용적 내의 상기 복수의 세장형 플라즈마 피쳐 중 둘 이상을 분리시킴 -; 및
    상기 복수의 세장형 플라즈마 피쳐의 축방향 치수에 의해 규정되는 포집 경로를 따라 상기 복수의 세장형 플라즈마 피쳐에 의해 방출되는 광대역 복사선을 포집하는 단계
    를 포함하고, 상기 펌프 조명은, 방출되는 광대역 광의 주 전파 방향을 가로지르는 방향을 따라 상기 복수의 세장형 플라즈마 피쳐와 충돌하는 것인, 레이저 지속형 플라즈마 광을 발생시키는 방법.
  32. 삭제
  33. 삭제
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10887974B2 (en) * 2015-06-22 2021-01-05 Kla Corporation High efficiency laser-sustained plasma light source
US10283342B2 (en) * 2015-12-06 2019-05-07 Kla-Tencor Corporation Laser sustained plasma light source with graded absorption features
US9865447B2 (en) * 2016-03-28 2018-01-09 Kla-Tencor Corporation High brightness laser-sustained plasma broadband source
US20180284746A1 (en) 2016-05-09 2018-10-04 StrongForce IoT Portfolio 2016, LLC Methods and systems for data collection optimization in an industrial internet of things environment
US11067389B2 (en) 2018-03-13 2021-07-20 Kla Corporation Overlay metrology system and method
US10568195B2 (en) 2018-05-30 2020-02-18 Kla-Tencor Corporation System and method for pumping laser sustained plasma with a frequency converted illumination source
US11121521B2 (en) * 2019-02-25 2021-09-14 Kla Corporation System and method for pumping laser sustained plasma with interlaced pulsed illumination sources
US10921261B2 (en) 2019-05-09 2021-02-16 Kla Corporation Strontium tetraborate as optical coating material
US11255797B2 (en) 2019-07-09 2022-02-22 Kla Corporation Strontium tetraborate as optical glass material
US20230034635A1 (en) 2021-07-30 2023-02-02 Kla Corporation Protective coating for nonlinear optical crystal
WO2023117265A1 (en) * 2021-12-23 2023-06-29 Asml Netherlands B.V. An assembly for a laser-operated light source and method of use

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070228300A1 (en) 2006-03-31 2007-10-04 Energetiq Technology, Inc. Laser-Driven Light Source
US20100264820A1 (en) 2009-04-15 2010-10-21 Ushio Denki Kabushiki Kaisha Laser driven light source
US20110181191A1 (en) 2006-03-31 2011-07-28 Energetiq Technology, Inc. Laser-Driven Light Source
US20110254448A1 (en) 2008-11-07 2011-10-20 Ecole Polytechnique Method and system for increasing the lifespan of a plasma
US20120161631A1 (en) 2009-09-01 2012-06-28 Ihi Corporation Plasma light source system
US20130003384A1 (en) 2011-06-29 2013-01-03 Kla-Tencor Corporation Adaptive optics for compensating aberrations in light-sustained plasma cells
US20130001438A1 (en) 2011-06-29 2013-01-03 Kla-Tencor Corporation Optically pumping to sustain plasma
US20130114637A1 (en) 2010-07-19 2013-05-09 Yuri Aleksandrovich Chivel Method and device for obtaining an optical discharge in a gas
US20130329204A1 (en) 2012-06-12 2013-12-12 Asml Netherlands B.V. Photon Source, Metrology Apparatus, Lithographic System and Device Manufacturing Method
US20130342105A1 (en) 2012-06-26 2013-12-26 Kla-Tencor Corporation Laser Sustained Plasma Light Source With Electrically Induced Gas Flow
US20140042336A1 (en) 2012-08-08 2014-02-13 Kla-Tencor Corporation Laser Sustained Plasma Bulb Including Water
US20150262808A1 (en) 2014-03-17 2015-09-17 Weifeng Wang Light Source Driven by Laser
US20160044774A1 (en) 2013-04-11 2016-02-11 Rnd-Isan, Ltd Light source with laser pumping and method for generating radiation

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5552675A (en) * 1959-04-08 1996-09-03 Lemelson; Jerome H. High temperature reaction apparatus
US4118274A (en) * 1975-05-29 1978-10-03 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy System for the production of plasma
US4166760A (en) * 1977-10-04 1979-09-04 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Plasma confinement apparatus using solenoidal and mirror coils
US4152625A (en) * 1978-05-08 1979-05-01 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Plasma generation and confinement with continuous wave lasers
US4369514A (en) * 1980-10-30 1983-01-18 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Recombination laser
US5152135A (en) * 1990-07-18 1992-10-06 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Reflector for efficient coupling of a laser beam to air or other fluids
JPH0567498A (ja) * 1991-09-09 1993-03-19 Hitachi Ltd レーザ誘雷装置
DE19802971C2 (de) 1998-01-27 1999-12-02 Fraunhofer Ges Forschung Plasmareaktor
FR2871622B1 (fr) * 2004-06-14 2008-09-12 Commissariat Energie Atomique Dispositif de generation de lumiere dans l'extreme ultraviolet et application a une source de lithographie par rayonnement dans l'extreme ultraviolet
US7989786B2 (en) * 2006-03-31 2011-08-02 Energetiq Technology, Inc. Laser-driven light source
US7705331B1 (en) * 2006-06-29 2010-04-27 Kla-Tencor Technologies Corp. Methods and systems for providing illumination of a specimen for a process performed on the specimen
JP2011049513A (ja) * 2009-07-30 2011-03-10 Ushio Inc 光源装置
JP2012119098A (ja) * 2010-11-29 2012-06-21 Gigaphoton Inc 光学装置、レーザ装置および極端紫外光生成装置
US8575576B2 (en) * 2011-02-14 2013-11-05 Kla-Tencor Corporation Optical imaging system with laser droplet plasma illuminator
US9318311B2 (en) * 2011-10-11 2016-04-19 Kla-Tencor Corporation Plasma cell for laser-sustained plasma light source
NL2011533A (en) 2012-10-31 2014-05-06 Asml Netherlands Bv Method and apparatus for generating radiation.
RU2539970C2 (ru) * 2012-12-17 2015-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "РнД-ИСАН" Источник света с лазерной накачкой и способ генерации излучения
US9735534B2 (en) * 2013-12-17 2017-08-15 Kla-Tencor Corporation Sub 200nm laser pumped homonuclear excimer lasers
US9530636B2 (en) * 2014-03-20 2016-12-27 Kla-Tencor Corporation Light source with nanostructured antireflection layer

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110181191A1 (en) 2006-03-31 2011-07-28 Energetiq Technology, Inc. Laser-Driven Light Source
US20070228300A1 (en) 2006-03-31 2007-10-04 Energetiq Technology, Inc. Laser-Driven Light Source
US20110254448A1 (en) 2008-11-07 2011-10-20 Ecole Polytechnique Method and system for increasing the lifespan of a plasma
US20100264820A1 (en) 2009-04-15 2010-10-21 Ushio Denki Kabushiki Kaisha Laser driven light source
US20120161631A1 (en) 2009-09-01 2012-06-28 Ihi Corporation Plasma light source system
JP2013519211A (ja) 2010-02-09 2013-05-23 エナジェティック・テクノロジー・インコーポレーテッド レーザー駆動の光源
US20130114637A1 (en) 2010-07-19 2013-05-09 Yuri Aleksandrovich Chivel Method and device for obtaining an optical discharge in a gas
US20130001438A1 (en) 2011-06-29 2013-01-03 Kla-Tencor Corporation Optically pumping to sustain plasma
US20130003384A1 (en) 2011-06-29 2013-01-03 Kla-Tencor Corporation Adaptive optics for compensating aberrations in light-sustained plasma cells
US20130329204A1 (en) 2012-06-12 2013-12-12 Asml Netherlands B.V. Photon Source, Metrology Apparatus, Lithographic System and Device Manufacturing Method
US20130342105A1 (en) 2012-06-26 2013-12-26 Kla-Tencor Corporation Laser Sustained Plasma Light Source With Electrically Induced Gas Flow
US20140042336A1 (en) 2012-08-08 2014-02-13 Kla-Tencor Corporation Laser Sustained Plasma Bulb Including Water
US20160044774A1 (en) 2013-04-11 2016-02-11 Rnd-Isan, Ltd Light source with laser pumping and method for generating radiation
US20150262808A1 (en) 2014-03-17 2015-09-17 Weifeng Wang Light Source Driven by Laser

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DE112015001623B4 (de) 2023-09-07
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US9723703B2 (en) 2017-08-01
KR20160141798A (ko) 2016-12-09
DE112015001623T5 (de) 2017-02-09
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WO2015153802A1 (en) 2015-10-08
CN106165061A (zh) 2016-11-23
JP2017517139A (ja) 2017-06-22

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