KR102402287B1 - 광 지속 플라즈마를 형성하기 위한 개방형 플라즈마 램프 - Google Patents

광 지속 플라즈마를 형성하기 위한 개방형 플라즈마 램프 Download PDF

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로렌 윌슨
아난트 침말기
일야 베젤
아나톨리 스체멜린인
매튜 더스틴
길다르도 델가도
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케이엘에이 코포레이션
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Abstract

개방형 플라즈마 램프는 캐비티 섹션을 포함한다. 캐비티 섹션의 가스 입력 및 가스 출력은 캐비티 섹션을 통해 가스를 유동하도록 배열된다. 플라즈마 램프는 캐비티 섹션의 가스 입력에 유동 결합되고 캐비티 섹션의 내부 체적에 가스를 공급하도록 구성된 가스 공급 조립체를 또한 포함한다. 플라즈마 램프는 캐비티 섹션의 가스 출력에 유동 결합된 노즐 조립체를 또한 포함한다. 노즐 조립체 및 캐비티 섹션은 가스의 체적이 펌프 소스로부터 펌핑 조명을 수용하도록 배열되고, 지속된 플라즈마는 광대역 방사선을 방출한다. 노즐 조립체는 캐비티 섹션 내부로부터 캐비티 섹션의 외부에 있는 영역으로 대류 가스 유동을 설정하여 지속된 플라즈마의 부분이 가스 유동에 의해 캐비티 섹션으로부터 제거되게 하도록 구성된다.

Description

광 지속 플라즈마를 형성하기 위한 개방형 플라즈마 램프{OPEN PLASMA LAMP FOR FORMING A LIGHT-SUSTAINED PLASMA}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 본 명세서에 그대로 참조로서 통합되어 있는, 로렌 윌슨(Lauren Wilson) 및 아난트 침말기(Anant Chimmalgi)를 발명자로서 하는, 발명의 명칭이 "레이저 지속 플라즈마의 강제 대류 제어(FORCED CONVECTION CONTROL OF LASER SUSTAINED PLASMAS)"인 2014년 3월 27일 출원된 미국 가출원 제61/971,035호의 35 U.S.C. § 119(e) 하에서 이익을 청구한다.
기술분야
본 발명은 일반적으로 광 지속(light-sustained) 플라즈마 광원 광에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 광 지속형 플라즈마 램프 내의 대류 제어(convection control)에 관한 것이다.
더 소형의 디바이스 특징부를 갖는 집적 회로에 대한 수요가 계속 증가함에 따라, 이들 더 소형의 디바이스의 검사를 위해 사용되는 향상된 조명 소스에 대한 요구가 계속 증가하고 있다. 일 이러한 조명 소스는 레이저 지속(laser-sustained) 플라즈마 소스를 포함한다. 레이저 지속 플라즈마 광원은 고출력 광대역 광을 생성하는 것이 가능하다. 레이저 지속 광원은 아르곤 또는 제논과 같은 가스를 광을 방출하는 것이 가능한 플라즈마 상태로 여기하기 위해 가스 체적 내로 레이저 방사선을 포커싱함으로써 작동한다. 이 효과는 통상적으로 플라즈마 "펌핑(pumping)"이라 칭한다. 레이저 지속 플라즈마 광원은 통상적으로 선택된 작동 가스(working gas)를 수납하는 밀봉형 램프 내로 레이저광을 포커싱함으로써 작동한다. 이들 접근법은 통상적으로 플라즈마를 냉각하기 위해 자연 대류에 의존한다. 자연 대류는 종종 주어진 플라즈마 소스를 최적화하기 위해 불충분하고, 플라즈마가 집광 영역의 외부에서 성장하게 하여, 더 대형의 더 희미한(dimmer) 플라즈마를 생성할 수도 있다. 따라서, 상기에 식별된 것들과 같은 결함을 교정하기 위한 장치, 시스템 및/또는 방법을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 광 지속 플라즈마를 형성하기 위한 개방형 플라즈마 램프가 개시된다. 일 예시적인 실시예에서, 플라즈마 램프는 가스 입력 및 가스 출력을 포함하는 캐비티 섹션을 포함하고, 가스 입력 및 가스 출력은 캐비티 섹션을 통해 가스를 유동하도록 배열된다. 다른 예시적인 실시예에서, 플라즈마 램프는 캐비티 섹션의 가스 입력에 유동 결합되고 캐비티 섹션의 내부 체적에 가스를 공급하도록 구성된 가스 공급 조립체를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 플라즈마 램프는 캐비티 섹션의 가스 출력에 유동 결합된 노즐 조립체를 포함한다. 일 예시적인 실시예에서, 노즐 조립체 및 캐비티 섹션은 가스의 체적이 가스 내에 플라즈마를 지속하기 위해 펌프 소스로부터 펌핑 조명을 수용하도록 배열되고, 지속된 플라즈마는 광대역 방사선을 방출한다. 다른 예시적인 실시예에서, 노즐 조립체는 캐비티 섹션 내부로부터 캐비티 섹션의 외부에 있는 영역으로 대류 가스 유동을 설정하여 지속된 플라즈마의 부분이 가스 유동에 의해 캐비티 섹션으로부터 제거되게 하도록 구성된다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 광 지속 플라즈마를 형성하기 위한 시스템이 개시된다. 일 예시적인 실시예에서, 시스템은 펌핑 조명을 발생하도록 구성된 펌프 소스를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 시스템은 개방형 플라즈마 램프를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 개방 플라즈마 램프는 가스 입력 및 가스 출력을 포함하는 캐비티 섹션으로서, 가스 입력 및 가스 출력은 캐비티 섹션을 통해 가스를 유동하도록 배열되는 것인, 캐비티 섹션; 캐비티 섹션의 가스 입력에 유동 결합되고 캐비티 섹션의 내부 체적에 가스를 공급하도록 구성된 가스 공급 조립체; 및 캐비티 섹션의 가스 출력에 유동 결합된 노즐 조립체를 포함하고, 노즐 조립체는 캐비티 섹션 내부로부터 캐비티 섹션의 외부에 있는 영역으로 가스 유동을 설정하여 지속된 플라즈마의 부분이 가스 유동에 의해 캐비티 섹션으로부터 제거되게 하도록 구성된다. 다른 예시적인 실시예에서, 시스템은 가스 내에 플라즈마를 지속하기 위해 펌프 소스로부터 가스 내로 조명을 포커싱하도록 배열된 집광기 요소를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 플라즈마는 광대역 방사선을 방출한다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 광 지속 플라즈마를 형성하기 위한 플라즈마 램프가 개시된다. 일 예시적인 실시예에서, 플라즈마 램프는 펌프 소스로부터 펌프 조명의 흡수시에 플라즈마를 발생하기 위해 적합한 가스를 수납하도록 구성된 가스 수납 구조체를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 플라즈마 램프는 가스 수납 구조체 내에 배치된 대류 제어 요소를 포함하고, 대류 제어 요소는 선택된 방향을 따라 플라즈마의 플룸(plume)을 유도하기 위한 채널을 포함하고, 대류 제어 요소는 열 저장조에 열적으로 결합되고 플라즈마의 플룸으로부터 열 저장조로 열을 전달하도록 구성된다.
상기 일반적인 설명 및 이하의 상세한 설명의 모두는 단지 예시적이고 설명적인 것이고, 청구된 바와 같은 본 발명을 반드시 한정하는 것은 아니라는 것이 이해되어야 한다. 명세서에 합체되어 그 부분을 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 실시예를 예시하고 있고, 일반적인 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
본 발명의 수많은 장점이 첨부 도면을 참조하여 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 더 양호하게 이해될 수도 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 개방형 플라즈마 램프의 개략도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 개방형 플라즈마 램프의 개략도이다.
도 1c 내지 도 1f는 본 발명의 일 실시예에 따른, 다양한 플라즈마 발생 위치를 도시하고 있는 개방형 플라즈마 램프의 개략도이다.
도 1g 내지 도 1j는 본 발명의 일 실시예에 따른, 개방형 플라즈마 램프의 다양한 형상의 개략도이다.
도 1k는 본 발명의 일 실시예에 따른, 탈착 가능한 노즐 조립체를 갖는 개방형 플라즈마 램프의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 개방형 플라즈마 램프를 갖는 광 지속 플라즈마를 발생하기 위한 시스템의 고레벨 개략도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 재순환 서브시스템을 구비한 광 지속 플라즈마를 발생하기 위한 시스템의 고레벨 개략도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 재순환 서브시스템을 구비한 광 지속 플라즈마를 발생하기 위한 시스템의 고레벨 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 유동 제어형 플라즈마 램프의 개략도이다.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 일 실시예에 따른, 대류 제어 요소를 구비한 플라즈마 램프의 개략도이다.
도 6a 및 도 6f는 본 발명의 일 실시예에 따른, 대류 제어 요소를 구비한 플라즈마 램프의 개략도이다.
이제, 첨부 도면에 도시되어 있는 개시된 요지를 상세히 참조할 것이다.
도 1a 내지 도 3b를 일반적으로 참조하면, 광 지속 플라즈마를 발생하기 위한 플라즈마 램프가 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따라 설명된다. 본 발명의 실시예는 개방 단부형 플라즈마 램프를 갖는 광 지속 플라즈마 광원에 의한 광대역 광의 발생에 관한 것이다. 본 발명의 부가의 실시예는 주어진 플라즈마 램프의 플라즈마 주위의 가스의 대류 유동을 능동적으로 제어하기 위해 충분한 노즐 조립체를 구비한 개방 단부형 플라즈마 램프에 관한 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예는 개방 단부형 플라즈마 램프에 공급된 가스의 압력 및 질량 유량의 능동 조정을 제공한다. 게다가, 본 발명의 실시예는 플라즈마의 영역 또는 층 외부의 냉각기의 제거를 제공한다. 플라즈마의 영역 외부의 냉각기의 제거는 더 많은 펌프광이 플라즈마의 코어 영역에 도달하게 하는 데, 이는 이어서 광대역 방사선의 더 효율적인 생성을 야기한다. 가스/플라즈마 대류를 능동 제어하는 것은 플라즈마 동역학에 비해 더 큰 제어를 제공한다는 것이 또한 주목된다. 플라즈마 동역학에 비해 향상된 제어는 펌프 광 전력의 증가 없이 플라즈마의 밝기의 증가를 허용할 수도 있다.
불활성 가스종(gas species) 내의 플라즈마의 발생은 일반적으로 2007년 4월 2일 출원된 미국 특허 출원 제11/695,348호; 및 2006년 3월 31일 출원된 미국 특허 출원 제11/395,523호에 설명되어 있는 데, 이들 미국 출원은 본 명세서에 그대로 참조로서 합체되어 있다. 다양한 플라즈마 셀 디자인 및 플라즈마 제어 메커니즘은 2012년 10월 9일 출원된 미국 특허 출원 제13/647,680호에 설명되어 있는 데, 이 미국 출원은 본 명세서에 그대로 참조로서 합체되어 있다. 플라즈마의 발생은 또한 일반적으로 2014년 3월 25일 출원된 미국 특허 출원 제14/224,945호; 및 2010년 5월 26일 출원된 미국 특허 출원 제12/787,827호에 설명되어 있는 데, 이들 미국 출원은 본 명세서에 그대로 참조로서 합체되어 있다. 플라즈마 셀 및 제어 메커니즘은 또한 2014년 3월 31일 출원된 미국 특허 출원 제14/231,196호; 및 2014년 12월 11일 출원된 미국 특허 출원 제14/567,546호에 설명되어 있는 데, 이들 미국 출원은 본 명세서에 그대로 참조로서 합체되어 있다. 플라즈마 셀 및 제어 메커니즘은 또한 2014년 5월 27일 출원된 미국 특허 출원 제14/288,092호에 설명되어 있는 데, 이 미국 출원은 본 명세서에 그대로 참조로서 합체되어 있다. 플라즈마 셀 및 제어 메커니즘은 또한 2013년 1월 15일 출원된 미국 특허 출원 제13/741,566호에 설명되어 있는 데, 이 미국 출원은 본 명세서에 그대로 참조로서 합체되어 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른, 광 지속 플라즈마를 형성하기 위한 플라즈마 램프(100)를 도시하고 있다. 일 실시예에서, 플라즈마 램프(100)는 가스 입력(103) 및 가스 출력(105)을 갖는 캐비티 섹션(102)을 포함한다. 다른 실시예에서, 플라즈마 램프(100)는 캐비티 섹션(102)의 가스 입력(103)에 유동 결합되고 캐비티 섹션(102)의 내부 체적에 가스를 공급하도록 구성된 가스 공급 조립체(108)를 포함한다. 예를 들어, 가스 공급 조립체(108)는, 이들에 한정되는 것은 아니지만 가스 포트(111)를 거쳐 캐비티 섹션(102)의 내부 체적에 가스를 전달하도록 구성된 공급 탱크(예를 들어, 도 12 참조) 또는 재순환 서브시스템(도 3a 및 도 3b 참조)과 같은 가스 공급부(도 1a에는 도시되어 있지 않음)를 포함할 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 실시예에서, 가스 입력(103) 및 가스 출력(105)은 캐비티 섹션(102)을 통해 가스(109)를 유동하도록 배열된다. 예를 들어, 가스 입력(103) 및 가스 출력(105)은, 가스 포트(111)로부터의 가스(109)가 가스 입력(103)을 통해 캐비티(102)에 진입하고, 캐비티 섹션(102)의 길이를 통해 유동하고, 가스 출력(105)을 거쳐 캐비티 섹션(102)을 나오도록 유동 결합된다.
다른 실시예에서, 플라즈마 램프(100)는 노즐 조립체(104)를 포함한다. 일 실시예에서, 노즐 조립체(104)는 캐비티 섹션(102)의 가스 출력(105)에 유동 결합된다. 이와 관련하여, 노즐 조립체(104)는 캐비티 섹션(102) 내부로부터 캐비티 섹션(102)의 외부에 있는 영역(106)까지 가스(109)를 전달하는 역할을 할 수도 있다.
일 실시예에서, 노즐 조립체(104)는 수렴 섹션(113)을 포함하지만, 이를 포함하도록 요구되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 노즐 조립체(104)는 분기 섹션(117)을 포함하지만, 이를 포함하도록 요구되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 도 1a 및 도 1b에 도시되어 있는 바와 같이, 노즐 조립체(104)는 수렴 섹션(113) 및 분기 섹션(117)의 모두를 포함하는 수렴-분기 노즐 조립체이다. 예를 들어, 노즐 조립체(104)는 드 라발 노즐 조립체(de Laval nozzle assembly)를 포함할 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 노즐 조립체(104)는 수축 섹션(constricting section)(115), 또는 스로트 섹션(throat section)을 포함한다. 예를 들어, 노즐 조립체(104)의 수축 섹션(115)은 노즐 조립체(104)의 수렴 섹션(113)과 분기 섹션(117) 사이에 위치되거나 또는 이들 섹션 사이에 전이부를 형성할 수도 있다. 이와 관련하여, 가스(109)는 캐비티 섹션(102)으로부터 노즐 조립체(104)의 수렴 섹션(113) 내로 유동할 수도 있다. 가스가 수렴 섹션(113)을 통해 유동한 후에, 이는 수축 섹션(115)에 진입할 수도 있다. 이어서, 가스는 수축 섹션(115)을 나와 분기 섹션(117)에 진입할 수도 있고, 최종적으로 플라즈마 셀(100)의 외부에 있는 영역(106) 내로 배기될 수도 있다.
노즐 조립체(104)는 캐비티 섹션(102)으로부터 플라즈마 램프 외부에 있는[예를 들어, 캐비티 섹션(102) 및 노즐 조립체(104) 외부에 있는] 영역(106)으로의 가스 유동(121)을 설정할 수도 있어 광 지속 플라즈마(107)의 부분이 가스 유동(121)에 의해 캐비티 섹션(102)으로부터 제거되게 된다. 예를 들어, 설정된 가스 유동(121)은 플라즈마(107)의 외측부를 제거하고 플라즈마 램프(100)의 외부의 영역(106)에 가스를 배기하기에 충분할 수도 있다. 이와 관련하여, 노즐 조립체(104)[및 노즐 조립체(104)의 섹션(113, 115, 117)]의 크기 및 형상은 노즐 조립체(104)가 플라즈마(107)의 외부 에지에서 또는 그 부근에서 충분한 가스 유량을 설정하여 플라즈마(107)의 부분이 제거되게 하도록 선택될 수도 있다. 예를 들어, 노즐 조립체(104)는 플라즈마(107)의 외부 영역(115)의 부분을 제거하는 데 충분한 가스 유량을 설정할 수도 있다. 전술된 바와 같이, 플라즈마(107)의 외부 영역(115)은 적어도 부분적으로 플라즈마(107)의 코어(117)를 펌핑 조명(118)으로부터 차폐할 수도 있다. 이 세팅에서, 플라즈마(107)의 외부 영역(115)은 차폐층으로서 거동한다. 이들 차폐층(115)의 적어도 일부의 제거는 플라즈마(107)의 코어(117)를 펌핑 조명(118)에 더 즉시 노출하는 역할을 할 수도 있다. 펌핑 조명(118)으로의 코어(117)의 향상된 노출은 광대역 방사선(120) 및 더 밝은 광대역 방사선 출력의 더 효율적인 생성을 야기한다.
다른 실시예에서, 플라즈마 램프(100)의 가스(109)의 하나 이상의 유체 특성이 조정 가능하다. 예를 들어, 가스(109)의 압력 및/또는 가스(109)의 유동의 질량 유량은 선택적으로 조정될 수도 있지만, 그와 같이 요구되는 것은 아니다. 예를 들어, 가스(109)의 가스압 및/또는 질량 유량은 펌프 조명(118)의 전력에 기초하여 조정될 수도 있다. 일 실시예에서, 가스(109)의 압력 및/또는 질량 유량은 가스 공급 조립체(108)를 사용하여 조정될 수도 있다. 이와 관련하여, 압력 및/또는 질량 유량은 캐비티 섹션(102)으로의 가스(108)의 공급을 증가시키거나 감소시킴으로써 능동 제어될 수도 있다.
일 실시예에서, 플라즈마 램프(100)의 가스 유동은 층류 가스 유동(121)을 설정하기 위해 제어된다. 예를 들어, 노즐 조립체(104) 및 노즐 조립체(104)의 섹션은 가스 공급 조립체(108)가 층류 가스 유동(121)을 설정할 수 있도록 구조화될 수도 있다.
다른 실시예에서, 플라즈마 램프(100)의 가스 유동은 초음속 가스 유동(121)을 설정하기 위해 제어된다. 예를 들어, 노즐 조립체(104) 및 노즐 조립체(104)의 섹션은 가스 공급 조립체(108)가 플라즈마 램프(100)의 하나 이상의 부분을 통해 초음속 가스 유동(121)을 설정할 수 있도록 구조화될 수도 있다. 다른 실시예에서, 플라즈마 램프(100)의 가스 유동은 아음속 가스 유동(121)을 설정하기 위해 제어된다. 예를 들어, 노즐 조립체(104) 및 노즐 조립체(104)의 섹션은 가스 공급 조립체가 플라즈마 램프(100)의 하나 이상의 부분을 통해 아음속 가스 유동(121)을 설정할 수 있도록 구조화될 수도 있다.
본 발명의 플라즈마 램프(100)는 플라즈마 램프(100)의 내부 및 외부의 다양한 위치에서 플라즈마(107)를 지속할 수도 있다는 것이 본 명세서에서 주목된다. 도 1c 내지 도 1f는 플라즈마(107)가 플라즈마 램프(100)에 의해 지속될 수도 있는 다양한 위치를 도시하고 있다. 일 실시예에서, 도 1c에 도시되어 있는 바와 같이, 플라즈마(107)는 캐비티 섹션(102)의 내부 체적 내에 지속된다. 다른 실시예에서, 도시되어 있지는 않지만, 플라즈마(107)는 노즐 조립체(104)의 수렴 섹션(117) 내에 지속된다. 다른 실시예에서, 도 1d에 도시되어 있는 바와 같이, 플라즈마(107)는 노즐 조립체(104)의 수축 섹션(115), 또는 스로트 내에 지속된다. 다른 실시예에서, 도 1e에 도시되어 있는 바와 같이, 플라즈마(107)는 노즐 조립체(104)의 분기 섹션(117) 내에 지속된다. 다른 실시예에서, 도 1f에 도시되어 있는 바와 같이, 플라즈마(107)는 노즐 조립체(104)의 분기 섹션(117) 위 및 플라즈마 램프(100)의 외부의 위치에서 지속된다. 플라즈마 램프(100)를 통한 충분한 가스 유동에 의해, 플라즈마(107)는 분기 섹션(117)[또는 노즐 조립체(104)의 다른 출력부] 위의 위치에서 유동(121) 내에 유지될 수도 있다는 것이 본 명세서에서 주목된다.
노즐 조립체(104) 및 노즐 조립체(104)의 섹션의 형상은 가스 노즐의 분야에서 공지된 임의의 형상 또는 형상의 조합을 취할 수도 있다. 예를 들어, 노즐 조립체(104) 및/또는 노즐 조립체(104)의 섹션은 이들에 한정되는 것은 아니지만, 실린더, 튜브, 긴 회전 타원체, 타원체, 회전 타원체 등을 포함하는 형상 중 임의의 하나(또는 이들 형상의 일부 또는 조합)로 구성될 수도 있다.
캐비티 섹션(102)의 형상 및 캐비티 섹션(102)의 단면은 가스 노즐의 분야에 공지되어 있는 임의의 형상, 형상의 부분 또는 형상의 조합을 취할 수도 있다는 것이 본 명세서에서 또한 주목된다. 예를 들어, 캐비티 섹션(104)은 이들에 한정되는 것은 아니지만, 실린더, 튜브, 긴 회전 타원체, 타원체, 회전 타원체 등을 포함하는 형상 중 임의의 하나(또는 이들 형상의 일부 또는 조합)로 구성될 수도 있다.
예로서, 도 1a 및 도 1b에 도시되어 있는 바와 같이, 플라즈마 램프(100)의 캐비티 섹션(104)은 원통형 형상을 가질 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 노즐 조립체(104)의 수렴 섹션(113)은 절두형 긴 회전 타원체 형상을 가질 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 게다가, 노즐 조립체(104)의 분기 섹션(117)은 절두형 긴 회전 타원체 형상을 가질 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 1a 및 도 1b에 도시되어 있는 바와 같이, 수렴 섹션(113)의 출력부는 노즐 조립체(104)가 일체형 수렴-분기 노즐 조립체를 형성하도록 분기 섹션(117)의 입구부를 형성하거나 또는 입구부와 일체화될 수 있다.
캐비티 섹션(104)의 벽은 도 1a에 도시되어 있는 바와 같이, 노즐 조립체(104)의 입구부를 형성하거나 또는 입구부와 일체화될 수 있다는 것이 또한 주목된다. 예를 들어, 도 1a 및 도 1b에 도시되어 있는 바와 같이, 캐비티 섹션(102)의 출력부(105)는 노즐 조립체(104) 및 캐비티 섹션(102)이 일체화된 구조체를 형성하도록 노즐 조립체(104)의 수렴 섹션(113)과 일체화된다. 예를 들어, 일체화된 캐비티 섹션/노즐 조립체 구조체는 펌프 조명 및 플라즈마(107)로부터 방출된 광대역 방사선에 적합하게 투명한 재료와 같은, 단일의 재료로부터 형성될 수도 있다.
도 1g 내지 도 1j는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른, 플라즈마 램프(100)에 사용을 위해 적합한 부가의 형상을 도시하고 있다. 일 실시예에서, 도 1g에 도시되어 있는 바와 같이, 플라즈마 램프(100)는 긴 회전 타원체 형상을 갖는 캐비티 섹션(102)을 포함할 수도 있다. 다른 실시예에서, 캐비티 섹션(102)의 상부 부분은 노즐 조립체(104)를 위한 수렴부로서 역할을 할 수도 있다. 이러한 구성은 예를 들어, 도 1g에 도시되어 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 긴 회전 타원체 형상의 캐비티 섹션(102)의 상부 부분은 또한 노즐 조립체의 수렴 섹션(113)으로서 작용한다. 다른 실시예에서, 노즐 조립체(104)는 분기 섹션(117)을 포함한다.
다른 실시예에서, 도 1h에 도시되어 있는 바와 같이, 노즐 조립체(104)는 다수의 수렴부를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 노즐 조립체(104)는 캐비티 섹션(102)과 일체화된 제1 수렴 섹션(113)을 포함할 수도 있다. 게다가, 도 1h의 노즐 조립체(104)는 제1 샤프트 섹션(119a)을 포함한다. 제1 샤프트 섹션(119a)은 이어서 제2 수렴 섹션(113b)에 결합되고, 이 제2 수렴 섹션은 노즐 조립체(104) 내의 가스 유동(121)에 수렴한다. 또한, 제2 수렴 섹션(113b)은 제2 샤프트 섹션(119)에 결합될 수도 있고, 이 제2 샤프트 섹션은 이어서 플라즈마 램프(100)의 개구에서 유동(121)을 배기한다.
다른 실시예에서, 도 1i에 도시되어 있는 바와 같이, 도 1h와 관련하여 설명된 듀얼 수렴 구성은 실린더형 캐비티 섹션(102)과 일체화될 수 있다. 본 발명의 노즐 조립체(104) 구성 중 임의의 하나는 본 발명의 캐비티 섹션(102) 구성 중 임의의 하나와 일체화될 수도 있다는 것이 재차 주목된다. 또한, 다양한 조합은 도 1a 및 도 1g 내지 도 1j에 도시되어 있는 것들에 한정되는 것은 아니고, 캐비티 섹션, 수렴 섹션, 분기 섹션 및/또는 샤프트 섹션의 임의의 조합이 본 발명의 플라즈마 셀(100)에 사용될 수도 있다.
다른 실시예에서, 도 1j에 도시되어 있는 바와 같이, 플라즈마 램프(100)는 또한 노즐 조립체(104) 없이 구성될 수도 있다. 본 실시예에서, 캐비티 섹션(102)은 원하는 유동(121)을 성취하기 위해 필요한 유동 제어를 제공하도록 작용한다.
도 1k는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른, 탈착 가능한 노즐 조립체(130)를 구비한 플라즈마 램프(100)를 도시하고 있다. 이와 관련하여, 노즐 조립체(130)는 캐비티 섹션(102)의 출력부에 가역적으로 기계적으로 결합 가능하다. 임의의 캐비티 섹션(102)이 제거 가능한 노즐 조립체(130)의 부착에 의해 개방 단부형 플라즈마 램프(100)로서 사용을 위해 적용될 수도 있다는 것이 본 명세서에서 주목된다. 일 실시예에서, 탈착 가능한 노즐 조립체(130)는 캐비티 섹션(102)과 동일한 재료로 구성될 수도 있다. 다른 실시예에서, 탈착 가능한 노즐 조립체(130) 및 캐비티 섹션(102)은 상이한 재료로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 노즐 조립체(130)는 금속 또는 세라믹 재료로 구성될 수도 있고, 캐비티 섹션(102)은 당해의 펌프 조명 및 광대역 방사선에 투명한 재료로 구성된다. 다양한 적합하게 투명한 재료가 본 명세서에 또한 설명된다. 탈착 가능한 노즐 조립체(130)는 본 명세서 전체에 걸쳐 설명된 임의의 노즐 조립체 구성의 형태를 취할 수도 있다는 것이 또한 주목된다.
도 1a를 재차 참조하면, 일 실시예에서, 플라즈마 램프(100)는 적합한 조명의 흡수시에 플라즈마를 발생하기 위해 적합한 당 기술 분야에 공지되어 있는 임의의 선택된 가스(예를 들어, 아르곤, 제논, 수은 등)를 이용할 수도 있다. 일 실시예에서, 펌프 소스[예를 들어, 도 2의 펌프 소스(202) 참조]로부터 가스(109)의 체적 내로 조명(118)을 포커싱하는 것은 캐비티 섹션(102) 내에, 노즐 조립체(104) 내에 그리고/또는 노즐 조립체(104) 위에 가스 또는 플라즈마의 하나 이상의 선택된 흡수 라인을 통해 에너지가 흡수될 수 있게 한다. 이 에너지의 흡수는 플라즈마(107)를 발생하거나 지속하기 위해 가스종의 "펌핑"을 유발한다.
본 발명의 플라즈마 램프(100)는 다양한 가스 환경에서 플라즈마(107)를 개시하고 그리고/또는 지속하도록 이용될 수도 있다. 일 실시예에서, 플라즈마(107)를 개시하고 그리고/또는 유지하는 데 사용된 가스는 불활성 가스(예를 들어, 희가스 또는 비-희가스) 또는 비-불활성 가스(예를 들어, 수은)를 포함할 수도 있다. 다른 실시예에서, 플라즈마(107)를 개시하고 그리고/또는 유지하는 데 사용된 가스는 가스의 혼합물(예를 들어, 불활성 가스의 혼합물, 불활성 가스와 비-불활성 가스의 혼합물 또는 비-불활성 가스의 혼합물)을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 플라즈마(107)를 발생하는 데 사용된 가스(109)의 체적은 아르곤을 포함할 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 경우에, 가스(109)는 크립톤 가스를 포함할 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 경우에, 가스(109)는 아르곤 가스와 부가의 가스의 혼합물을 포함할 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 다수의 가스에 확장될 수도 있다는 것이 또한 주목된다. 예를 들어, 플라즈마 램프(100) 내의 구현을 위해 적합한 가스는 Xe, Ar, Ne, Kr, He, N2, H20, O2, H2, D2, F2, CH4, 하나 이상의 금속 할라이드, 할로겐, Hg, Cd, Zn, Sn, Ga, Fe, Li, Na, Ar:Xe, ArHg, KrHg, XeHg 등을 포함할 수도 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 일반적으로, 본 발명은 임의의 광 펌핑된 플라즈마 발생 시스템에 확장되는 것으로 해석되어야 하고, 플라즈마 램프 내에 플라즈마를 지속하기 위해 적합한 임의의 유형의 가스에 확장되는 것으로 또한 해석되어야 한다.
다른 실시예에서, 발생된 또는 유지된 플라즈마(107)는 광대역 방사선(120)을 방출한다. 일 실시예에서, 플라즈마(107)에 의해 방출된 광대역 조명(120)은 극자외선(extreme ultraviolet: EUV) 방사선을 포함한다. 일 실시예에서, 플라즈마(107)에 의해 방출된 광대역 조명(120)은 진공 자외선(vacuum ultraviolet: VUV) 방사선을 포함한다. 일 실시예에서, 플라즈마(107)에 의해 방출된 광대역 조명(120)은 심자외선(deep ultraviolet: DUV) 방사선을 포함한다. 다른 실시예에서, 플라즈마(107)에 의해 방출된 광대역 조명(120)은 자외선(ultraviolet: UV) 방사선을 포함한다. 다른 실시예에서, 플라즈마(107)에 의해 방출된 광대역 조명(120)은 가시 방사선을 포함한다.
예를 들어, 플라즈마(107)는 120 내지 200 nm의 범위의 단파장 방사선을 방출할 수도 있다. 다른 예로서, 플라즈마(107)는 120 nm 미만의 파장을 갖는 단파장 방사선을 방출할 수도 있다. 다른 실시예에서, 플라즈마(107)는 200 nm 초과의 파장을 갖는 방사선을 방출할 수도 있다.
플라즈마(107)가 캐비티 섹션(102) 및/또는 노즐 조립체(104) 내에 지속되는 경우에, 캐비티 섹션(102) 및/또는 노즐 조립체(104)는 플라즈마(107)에 의해 발생된 방사선에 적어도 부분적으로 투명한 당 기술 분야에 공지된 임의의 재료로부터 형성될 수도 있다. 일 실시예에서, 캐비티 섹션(102) 및/또는 노즐 조립체(104)는 VUV 방사선에 적어도 부분적으로 투명한 당 기술 분야에 공지된 임의의 재료로부터 형성될 수도 있다. 다른 실시예에서, 캐비티 섹션(102) 및/또는 노즐 조립체(104)는 DUV 방사선에 적어도 부분적으로 투명한 당 기술 분야에 공지된 임의의 재료로부터 형성될 수도 있다. 다른 실시예에서, 캐비티 섹션(102) 및/또는 노즐 조립체(104)는 UV 방사선에 투명한 당 기술 분야에 공지된 임의의 재료로부터 형성될 수도 있다. 다른 실시예에서, 캐비티 섹션(102) 및/또는 노즐 조립체(104)는 가시광에 투명한 당 기술 분야에 공지된 임의의 재료로부터 형성될 수도 있다.
다른 실시예에서, 캐비티 섹션(102) 및/또는 노즐 조립체(104)는 펌프 소스[예를 들어, 펌프 소스(202)]로부터 방사선(120)(예를 들어, 가시 또는 IR 방사선)에 투명한 당 기술 분야에 공지된 임의의 재료로부터 형성될 수도 있다.
다른 실시예에서, 캐비티 섹션(102) 및/또는 노즐 조립체(104)는 펌프 소스로부터의 방사선 및 플라즈마(107)에 의해 방출된 방사선(예를 들어, EUV 방사선, VUV 방사선, DUV 방사선, UV 방사선 및 가시 방사선)의 모두에 투명한 당 기술 분야에 공지된 임의의 재료로부터 형성될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 캐비티 섹션(102) 및/또는 노즐 조립체(104)는 저-OH 함량 용융 실리카 글래스 재료로부터 형성될 수도 있다. 다른 실시예에서, 캐비티 섹션(102) 및/또는 노즐 조립체(104)는 고-OH 함량 용융 실리카 글래스 재료로부터 형성될 수도 있다. 예를 들어, 투과 요소(108)(또는 전구)는 SUPRASIL 1, SUPRASIL 2, SUPRASIL 300, SUPRASIL 310, HERALUX PLUS, HERALUX- VUV 등을 포함할 수도 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 캐비티 섹션(102) 및/또는 노즐 조립체(104)는 칼슘 플루오라이드(CaF2), 마그네슘 플루오라이드(MgF2), 결정질 석영 및 사파이어를 포함할 수도 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 이들에 한정되는 것은 아니지만, CaF2, MgF2, 결정질 석영 및 사파이어와 같은 재료는 단파장 방사선(예를 들어, λ<190 nm)에 대한 투명성을 제공한다는 것이 본 명세서에서 주목된다. 본 발명의 캐비티 섹션(102) 및/또는 노즐 조립체(104) 내의 구현을 위해 적합한 다양한 글래스는 본 명세서에 그대로 참조로서 합체되어 있는, 에이. 쉬라이버(A. Schreiber) 등의 Radiation Resistance of Quartz Glass for VUV Discharge Lamps, J. Phys.D: Appl. Phys. 38 (2005), 3242-3250에 상세하게 설명되어 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 개방형 플라즈마 램프 내에 지속되는 플라즈마를 갖는 광대역 방사선을 발생하기 위한 시스템(200)을 도시하고 있다. 일 실시예에서, 시스템(200)은 플라즈마(107)를 발생하거나 유지하기 위한 플라즈마 램프(100)를 포함한다. 플라즈마 램프(100)와 관련하여 본 명세서에 이전에 제공된 실시예 및 예는 시스템(200)에 확장되는 것으로 해석되어야 한다는 것이 본 명세서에 주목된다.
다른 실시예에서, 시스템(200)은 이들에 한정되는 것은 아니지만, 적외선 또는 가시 방사선과 같은 선택된 파장, 또는 파장 범위의 조명을 발생하도록 구성된 펌프 소스(202)(예를 들어, 하나 이상의 레이저)를 포함한다.
일 실시예에서, 플라즈마 램프(100)는 플라즈마 램프(100) 내에 또는 플라즈마 램프(100)의 출력에 근접하여 위치된 가스(109)의 체적의 플라즈마 발생 영역 내에 플라즈마(107)를 발생하기 위해 펌프 소스(202)로부터 조명을 수용하도록 구성된다(도 1c 내지 도 1f 참조). 전술된 바와 같이, 플라즈마(107)가 캐비티 섹션(102) 및/또는 노즐 조립체(104) 내에 지속되는 경우에, 캐비티 섹션(102) 및/또는 노즐 조립체(104)는 펌프 소스(202)에 의해 발생된 조명에 적어도 부분적으로 투명하여, 펌프 소스(202)에 의해 전달된(예를 들어, 광파이버 커플링을 거쳐 전달되거나 또는 자유 공간 커플링을 거쳐 전달된) 조명이 캐비티 섹션(102) 및/또는 노즐 조립체(104)를 통해 플라즈마 램프(100) 내로 투과되게 한다. 다른 실시예에서, 소스(202)로부터 조명을 흡수할 때, 플라즈마(107)는 광대역 방사선(예를 들어, 광대역 IR, 광대역 가시선, 광대역 UV, 광대역 DUV, 광대역 VUV 및/또는 광대역 EUV 방사선)을 방출한다. 전술된 바와 같이, 캐비티 섹션(102) 및/또는 노즐 조립체(104)는 플라즈마(107)에 의해 방출된 광대역 방사선의 적어도 일부에 적어도 부분적으로 투명할 수도 있다.
다른 실시예에서, 가스 공급 조립체(108)는 가스 공급부(209)를 포함한다. 예를 들어, 가스 공급부는 플라즈마(107)를 형성하기 위해 사용된 가스(109)의 저장된 체적을 포함할 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 가스 공급 조립체(108)는 공급부(209)로부터 가스 포트(111)로의 가스(109)의 유동을 제어하도록 구성된 펌프, 송풍기, 또는 팬 중 적어도 하나를 포함한다. 다른 실시예에서, 가스(109)가 플라즈마 램프(100)로부터 배기된 후에, 이는 주위 주변부로 통기될 수도 있다. 이 구성은 본 발명에 대한 한정은 아니라는 것이 본 명세서에서 주목된다. 예를 들어, 플라즈마 램프(100)의 출력은 본 명세서에 또한 더 상세히 설명된 바와 같이, 가스 재순환 서브시스템에 결합될 수도 있다.
다른 실시예에서, 시스템(200)은 펌프 소스(202)로부터 발산하는 조명을 플라즈마 램프(100) 내에 수납된 또는 플라즈마 램프(100)의 출력에 근접한 영역으로부터의 가스의 체적 내로 포커싱하도록 구성된 집광기/반사기 요소(206)를 포함한다. 집광기 요소(206)는 펌프 소스(202)로부터 발산하는 조명을 포커싱하기 위해 적합한 당 기술 분야에 공지된 임의의 물리적 구성을 취할 수도 있다. 일 실시예에서, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 집광기 요소(206)는 펌프 소스(202)로부터 조명(118)을 수용하고 조명(118)을 플라즈마 램프(100) 내의 가스(109)에 또는 플라즈마 램프(100)의 출력에 근접한 영역의 가스(109)에 포커싱하기 위해 적합한 반사 내부면을 갖는 오목 영역을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 집광기 요소(206)는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 반사 내부면을 갖는 타원체형 집광기 요소(206)를 포함할 수도 있다. 다른 예로서, 시스템(200)은 반사 내부면(도시 생략)을 갖는 포물선형 집광기 요소(206)와 함께 동작하도록 적용될 수도 있다.
다른 실시예에서, 집광기 요소(206)는 플라즈마(107)에 의해 방출된 광대역 조명(120)(예를 들어, EUV 방사선, VUV 방사선, DUV 방사선, UV 방사선 및/또는 가시 방사선)을 집광하고 하나 이상의 부가의 광학 요소[예를 들어, 균질화기(210), 필터 등]에 광대역 조명을 유도하도록 배열된다. 예를 들어, 집광기 요소(206)는 플라즈마(107)에 의해 방출된 EUV 광대역 방사선, VUV 광대역 방사선, DUV 방사선, UV 방사선 또는 가시 방사선 중 적어도 하나를 집광하고 하나 이상의 하류측 광학 요소에 광대역 조명(120)을 유도할 수도 있다. 이와 관련하여, 플라즈마 램프(100)는 이들에 한정되는 것은 아니지만, 검사 도구 또는 계측 도구와 같은 당 기술 분야에 공지된 임의의 광학 특징화 시스템의 하류측 광학 요소에 EUV 방사선, VUV 방사선, DUV 방사선, UV 방사선 및/또는 가시 방사선을 전달할 수도 있다. 시스템(200)의 플라즈마 램프(100)는 이들에 한정되는 것은 아니지만, EUV 방사선, DUV 방사선, VUV 방사선, UV 방사선 및 가시 방사선을 포함하는 다양한 스펙트럼 범위에서 유용한 방사선을 방출할 수도 있다는 것이 본 명세서에서 주목된다.
일 실시예에서, 시스템(200)은 다양한 부가의 광학 요소를 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 부가의 광학 기기의 세트는 플라즈마(107)로부터 발산하는 광대역 광을 집광하도록 구성된 집광 광학 기기를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 시스템(200)은 펌프 소스(202)로부터 펌프 조명(118)을 투과하고 집광기 요소(206)로부터 이에 한정되는 것은 아니지만 균질화기(120)와 같은 하류측 광학 기기에 광대역 조명을 유도하도록 배열된 다이크로익 미러(dichroic mirror)(예를 들어, 고온 미러, 저온 미러)와 같은 스펙트럼 선택 미러(216)를 포함할 수도 있다.
다른 실시예에서, 광학 기기의 세트는 시스템(200)의 조명 경로 또는 집광 경로를 따라 배치된 하나 이상의 렌즈[예를 들어, 렌즈(212)]를 포함할 수도 있다. 하나 이상의 렌즈는 펌프 소스(202)로부터 가스(109)의 체적 내로 조명을 포커싱하는 데 이용될 수도 있다. 대안적으로, 하나 이상의 부가의 렌즈는 플라즈마(107)로부터 발산하는 광대역 광을 선택된 타겟(도시 생략) 상에 포커싱하는 데 이용될 수도 있다.
다른 실시예에서, 광학 기기의 세트는 회전 미러(turning mirror)(214)를 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 회전 미러(214)는 펌프 소스(202)로부터 조명(118)을 수용하고 집광 요소(206)를 거쳐 가스의 체적에 조명을 유도하도록 배열될 수도 있다. 다른 실시예에서, 집광 요소(206)는 미러(214)로부터 조명을 수용하고 플라즈마 램프(100)가 위치되어 있는 집광 요소(206)(예를 들어, 타원체형 집광 요소)의 초점에 조명을 포커싱하도록 배열된다.
다른 실시예에서, 광학 기기의 세트는 광이 플라즈마 램프(100)에 진입하기 전에 조명을 필터링하거나 또는 플라즈마(107)로부터 광의 방출 후에 광을 필터링하기 위해 조명 경로 또는 집광 경로를 따라 배치된 하나 이상의 필터(도시 생략)를 포함할 수도 있다. 전술되고 도 2에 도시되어 있는 바와 같은 시스템(200)의 광학 기기의 세트는 단지 예시를 위해 제공된 것이고 한정으로서 해석되어서는 안된다는 것이 본 명세서에서 주목된다. 다수의 등가의 또는 부가의 광학 구성이 본 발명의 범주 내에서 이용될 수도 있다는 것이 예측된다.
다른 실시예에서, 시스템(200)의 펌프 소스(202)는 하나 이상의 레이저를 포함할 수도 있다. 펌프 소스(202)는 당 기술 분야에 공지된 임의의 레이저 시스템을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 펌프 소스(202)는 전자기 스펙트럼의 적외선, 가시 또는 자외선 부분 내의 방사선을 방출하는 것이 가능한 당 기술 분야에 공지된 임의의 레이저 시스템을 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 펌프 소스(202)는 연속파(continuous wave: CW) 레이저 방사선을 방출하도록 구성된 레이저 시스템을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 펌프 소스(202)는 하나 이상의 CW 적외선 레이저 소스를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 플라즈마 램프(100)를 통해 유동된 가스가 아르곤이거나 또는 아르곤을 포함하는 세팅에서, 펌프 소스(202)는 1069 nm에서 방사선을 방출하도록 구성된 CW 레이저(예를 들어, 파이버 레이저 또는 디스크 Yb 레이저)를 포함할 수도 있다. 이 파장은 아르곤 내의 1068 nm 흡수 라인에 적합하고, 이와 같이 특히 아르곤 가스를 펌핑하기 위해 유용하다는 것이 주목된다. CW 레이저의 상기 설명은 한정적인 것은 아니고, 당 기술 분야에 공지된 임의의 레이저가 본 발명에 있어서 구현될 수도 있다는 것이 본 명세서에서 주목된다.
다른 실시예에서, 펌프 소스(202)는 하나 이상의 다이오드 레이저를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 펌프 소스(202)는 가스(109)의 종의 임의의 하나 이상의 흡수 라인과 대응하는 파장에서 방사선을 방출하는 하나 이상의 다이오드 레이저를 포함할 수도 있다. 펌프 소스(202)의 다이오드 레이저는 다이오드 레이저의 파장이 당 기술 분야에 공지된 임의의 플라즈마의 임의의 흡수 라인(예를 들어, 이온성 전이 라인) 또는 플라즈마 생성 가스의 임의의 흡수 라인(예를 들어, 고도로 여기된 중성 전이 라인)으로 조절되도록 구현을 위해 선택될 수도 있다. 이와 같이, 주어진 다이오드 레이저(또는 다이오드 레이저의 세트)의 선택은 시스템(200)의 플라즈마 램프(100)에 사용된 가스(109)의 유형에 의존할 것이다.
다른 실시예에서, 펌프 소스(202)는 이온 레이저를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 펌프 소스(202)는 당 기술 분야에 공지된 임의의 희가스 이온 레이저를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 아르곤계 플라즈마의 경우에, 아르곤 이온을 펌핑하는 데 사용된 펌프 소스(202)는 Ar+ 레이저를 포함할 수도 있다.
다른 실시예에서, 펌프 소스(202)는 하나 이상의 주파수 변환 레이저 시스템을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 펌프 소스(202)는 100 와트를 초과하는 전력 레벨을 갖는 Nd:YAG 또는 Nd:YLF 레이저를 포함할 수도 있다. 다른 실시예에서, 펌프 소스(202)는 광대역 레이저를 포함할 수도 있다. 다른 실시예에서, 조명 소스는 변조된 레이어 방사선 또는 펄스화된 레이저 방사선을 방출하도록 구성된 레이저 시스템을 포함할 수도 있다.
다른 실시예에서, 펌프 소스(202)는 실질적으로 일정한 전력에서 플라즈마(107)에 레이저광을 제공하도록 구성된 하나 이상의 레이저를 포함할 수도 있다. 다른 실시예에서, 펌프 소스(202)는 플라즈마(107)에 변조된 레이저광을 제공하도록 구성된 하나 이상의 변조된 레이저를 포함할 수도 있다. 다른 실시예에서, 펌프 소스(202)는 플라즈마(107)에 펄스화된 레이저광을 제공하도록 구성된 하나 이상의 펄스화된 레이저를 포함할 수도 있다.
다른 실시예에서, 펌프 소스(202)는 하나 이상의 비-레이저 소스를 포함할 수도 있다. 일반적으로, 펌프 소스(202)는 당 기술 분야에 공지된 임의의 비-레이저광 소스를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 펌프 소스(202)는 전자기 스펙트럼의 적외선, 가시 또는 자외선 부분에서 불연속적으로 또는 연속적으로 방사선을 방출하는 것이 가능한 당 기술 분야에 공지된 임의의 비-레이저 시스템을 포함할 수도 있다.
다른 실시예에서, 펌프 소스(202)는 2개 이상의 광원을 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 펌프 소스(202)는 2개 이상의 레이저를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 펌프 소스(202)(또는 조명 소스)는 다수의 다이오드 레이저를 포함할 수도 있다. 다른 예로서, 펌프 소스(202)는 다수의 CW 레이저를 포함할 수도 있다. 다른 실시예에서, 2개 이상의 레이저의 각각은 플라즈마 램프(100)의 플라즈마 또는 가스의 상이한 흡수 라인에 조절된 레이저 방사선을 방출할 수도 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 가스 재순환 서브시스템을 구비한 광대역 방사선을 발생하기 위한 시스템(300)을 도시하고 있다.
도 1a 내지 도 2와 관련하여 본 명세서에 이전에 제공된 실시예 및 예는 시스템(300)에 확장되는 것으로 해석되어야 한다는 것이 본 명세서에 주목된다. 재순환 서브시스템의 구현예는 본 명세서에 그대로 참조로서 상기에 합체되어 있는 2014년 3월 24일 출원된 미국 특허 출원 제14/224,945호에 상세히 설명되어 있다.
일 실시예에서, 시스템(300)은 가스 재순환 서브시스템(302)을 포함한다. 가스 재순환 서브시스템(302)은 플라즈마 램프(100)로부터 배기된 가스를 흡인하고 이를 재순환하여 이 가스가 본 명세서 전체에 걸쳐 설명된 플라즈마 지속 프로세스(가스의 충분한 냉각 후에)에서 재사용될 수도 있게 한다.
일 실시예에서, 시스템(300)은 플라즈마 램프(100)로부터 배기됨에 따라 가스를 수납하기에 적합한 가스 수납 구조체(306)를 포함한다. 다른 실시예에서, 재순환 서브시스템(302)은 플라즈마 램프(100)에 의한 재사용을 위해 가스 수납 구조체(306)의 상부 부분으로부터 플라즈마 램프(100)의 가스 포트(111)로 고온 가스를 전달하도록 구성된 복귀 라인(304)을 포함한다.
다른 실시예에서, 가스 재순환 서브시스템(302)은 재순환 서브시스템(302)을 통해 가스(109)의 순환을 용이하게 하고 플라즈마 램프(100)를 통해 유동하는 가스의 압력 및/또는 질량 유량을 제어하기 위한 하나 이상의 가스 펌프(310)를 포함한다. 가스 펌프 대신에, 재순환 서브시스템은 재순환 서브시스템(302)을 통한 가스의 유동을 제어하기 위해 하나 이상의 가스 송풍기 또는 가스팬을 이용할 수도 있다는 것이 본 명세서에서 주목된다.
다른 실시예에서, 시스템(300)은, 가스 수납 구조체(306)에 결합되고 펌프 소스(202)로부터의 입사 조명(118)이 가스 수납 구조체(306)의 체적 및 집광기 요소(206)의 오목 영역(109)에 진입하게 하도록 배열된 하나 이상의 윈도우(311)를 포함한다. 윈도우(311)는 조명 소스(202)로부터 수납 구조체(306)의 내부로 레이저광과 같은 광을 투과하기에 적합한 당 기술 분야에 공지된 임의의 윈도우 재료를 포함할 수도 있다. 다른 실시예에서, 시스템(300)은, 가스 수납 구조체(306)에 결합되고 플라즈마 램프(100) 및 집광기 요소(206)로부터 방출된 광대역 방사선(120)이 이에 한정되는 것은 아니지만, 균질화기(210)와 같은 하류측 광학 요소에 투과되게 하도록 배열된 하나 이상의 윈도우(312)를 포함한다. 윈도우(312)는 수납 구조체(306)의 내부로부터 수납 구조체(306)의 외부의 위치로 광대역 광(예를 들어, EUV, VUV, DUV, UV 및/또는 가시)과 같은 광을 투과하기에 적합한 당 기술 분야에 공지된 임의의 윈도우 재료를 포함할 수도 있다.
다른 실시예에서, 도시되어 있지는 않지만, 시스템(300)의 집광기(206)는 반전될 수도 있다. 예를 들어, 집광기 요소(206)는 플라즈마 램프(100) 위의 위치에 위치될 수도 있지만, 그와 같이 요구되는 것은 아니다. 본 실시예에서, 집광기(206)는 가스가 플라즈마 램프(100)를 떠난 후에 집광기(206)의 벽을 통해 그리고 재순환 시스템(300) 내로 통과하게 하는 배기 개구를 포함할 수도 있다. 재순환 서브시스템과 일체화된 반전된 집광기는 본 명세서에 그대로 참조로서 상기에 합체되어 있는 2014년 3월 25일 출원된 미국 특허 출원 제14/224,945호에 상세히 설명되어 있다.
다른 실시예에서, 도 3b에 도시되어 있는 바와 같이, 가스 수납 구조체(306)는 플라즈마 램프(100)의 노즐 조립체(104)의 출력에 국부화될 수도 있다. 본 실시예에서, 시스템(300)과 연계된 전체 광학 시스템을 압축할 필요가 없어, 시스템(300)의 취급 및 작동을 더 관리 가능하게 한다. 시스템(300)의 재순환 서브시스템(306)은 단지 예시적인 목적으로만 제공된 도 3a 및 도 3b에 도시되어 있는 구성에 한정되는 것은 아니라는 것이 본 명세서에서 인식된다.
도 4는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른, 플라즈마(107)에 가스 유동을 전달하기 위한 시스템(400)을 도시하고 있다. 일 실시예에서, 시스템(400)은 광 지속 플라즈마 광대역 광(120)을 생성하기 위해 적합한 플라즈마 램프(402)(예를 들어, 플라즈마 셀 또는 플라즈마 전구)를 포함한다. 명료화를 위해, 펌프 소스 및 다양한 다른 광학 요소는 도 4에 도시되어 있지 않다. 도 1a 내지 도 3b와 관련하여 본 명세서에서 전술된 다양한 실시예 및 예는 도 4의 시스템(400)에 확장되는 것으로 해석되어야 한다는 것이 본 명세서에서 주목된다.
일 실시예에서, 시스템(400)은 가스 흡인 라인(411) 및 가스 복귀 라인(412)을 포함하는 가스 재순환 서브시스템(412)을 포함한다. 다른 실시예에서, 플라즈마 램프(402)는 플라즈마 램프(402)의 플라즈마 발생 영역에서 층류 유동(405)을 설정하기 위해 적합한 노즐 조립체(404)를 포함한다. 플라즈마 발생 영역을 통한 층류 가스 유동의 사용은 향상된 안정성을 제공하고 가스(408)의 발광 영역의 성형을 허용한다는 것이 본 명세서에서 주목된다. 플라즈마(107)에 유동을 제공하는 것은 본 명세서에서 전술된 바와 같이, 더 높은 플라즈마 온도가 성취될 수 있기 때문에 광대역 출력을 증가시키는 역할을 한다는 것이 또한 주목된다.
일 실시예에서, 노즐 조립체(404)는 당 기술 분야에 공지된 수렴 및 분기 노즐 섹션의 임의의 조합을 포함한다. 예를 들어, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 노즐 조립체(404)는 수렴 섹션(409) 및/또는 분기 노즐 섹션(410)을 포함할 수도 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 이러한 구성은 본 명세서에 전술되어 있고, 그 설명은 시스템(400)으로 확장되는 것으로 해석되어야 한다. 이러한 수렴-분기 노즐 구성은 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 가스(404) 내에 층류 유동(405)을 설정하기 위해 적합하다는 것이 또한 주목된다.
다른 실시예에서, 재순환 서브시스템(412)에 의한 가스의 재순환은 능동적 또는 수동적일 수도 있다. 예를 들어, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 서브시스템(412)은 가스 펌프(410)(또는 가스 송풍기 또는 가스팬)를 포함할 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예로서, 재순환 서브시스템(412)은 자연 대류를 거쳐 흡인 및 복귀 라인(411, 412)을 통해 가스를 순환시킬 수도 있다.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른, 플라즈마 램프 내의 구현을 위해 적합한 일련의 대류 제어 디바이스를 도시하고 있다.
일 실시예에서, 플라즈마 램프(500)는 펌프 소스[예를 들어, 도 2의 펌프 소스(202)]로부터 펌프 조명(118)의 흡수시에 플라즈마(107)를 발생하기 위해 적합한 가스(504)를 수납하도록 구성된 가스 수납 구조체(501)를 포함한다. 예를 들어, 플라즈마 램프(500)는 플라즈마 전구 또는 플라즈마 셀을 포함할 수도 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 이와 관련하여, 가스 수납 구조체(501)는 플라즈마 전구 또는 플라즈마 셀의 투명부를 포함할 수도 있다. 이하의 예에서 대류 제어 디바이스는 임의의 광 지속 플라즈마 발생 시나리오의 맥락에서 이용될 수도 있고, 본 명세서에서 전술된 플라즈마 램프 및/또는 셀에 한정되는 것은 아니라는 것이 본 명세서에서 주목된다.
대류 제어를 위한 다양한 디바이스 및 방법은 2010년 5월 26일 출원된 미국 특허 출원 제12/787,827호; 2014년 3월 31일 출원된 미국 특허 출원 제14/231,196호; 2012년 10월 9일 출원된 미국 특허 출원 제13/647,680호; 2014년 3월 25일 출원된 미국 특허 출원 제14/224,945호; 2014년 12월 11일 출원된 미국 특허 출원 제14/567,546호; 및 2014년 5월 27일 출원된 미국 특허 출원 제14/288,092호에 설명되어 있는 데, 이들 미국 출원은 각각 본 명세서에 그대로 참조로서 합체되어 있다.
다른 실시예에서, 플라즈마 램프(500)는 가스 수납 구조체(501) 내에 배치된 대류 제어 요소(502)를 포함한다. 일 실시예에서, 대류 제어 요소(506)는 선택된 방향을 따라 플라즈마(107)의 플룸(505)을 유도하기 위한 채널(507)을 포함한다. 예를 들어, 도 5a에 도시되어 있는 바와 같이, 플라즈마(107)의 플룸(505)은 대류 제어 요소(506)의 중공 구조체에 의해 상향으로 유도된다. 채널(507)은 가스 수납 구조체(501)의 내부벽과 플룸(505) 사이의 직접적인 접촉을 제거하거나, 또는 적어도 감소시키는 역할을 한다는 것이 주목된다. 플룸(505)과 가스 수납 구조체(501)의 내부벽 사이의 직접적인 접촉을 감소시키는 것은 가스 수납 구조체(501) 상의 열 응력을 감소시키는 것을 보조한다.
다른 실시예에서, 대류 제어 요소는 열 저장조(509)에 열적으로 결합된다. 이와 관련하여, 대류 제어 요소(506)는 플라즈마(107)의 플룸(505)으로부터 플라즈마 램프(500)의 외부에 위치된 열 저장조(509)로 열을 전달할 수도 있다. 일 실시예에서, 도 5a에 도시되어 있는 바와 같이, 채널(507)은 대류 제어 요소의 상부 부분에서 폐쇄된다.
다른 실시예에서, 도 5b에 도시되어 있는 바와 같이, 플라즈마(107)의 플룸(505)을 유도하기 위한 채널(507)이 대류 제어 요소(512)의 상부 부분에 개방되어 있다. 일 실시예에서, 대류 제어 요소(512)는 대류 제어 요소(512)의 상부 부분으로부터 대류 제어 요소(512) 아래에 위치된 플라즈마 발생 영역으로 가스(513)를 복귀시킬 수도 있다. 예를 들어, 열이 고온 가스로부터 열교환 요소(516)로 전달됨에 따라, 가스는 냉각하고 복귀 채널(518)을 통해 대류 제어 요소(512) 아래의 영역으로 재차 순환된다. 예를 들어, 도 5b에 도시되어 있는 바와 같이, 복귀 채널(518)은 대류 제어 요소(512) 및 가스 수납 구조체(501)의 내부벽에 의해 형성될 수도 있다. 다음에, 가스는 플라즈마(107)의 지속에 재사용될 수도 있다.
다른 실시예에서, 도 5c에 도시되어 있는 바와 같이, 개방 단부형 대류 제어 요소(522)는 플라즈마 램프(100)의 외부의 영역에 가스를 전달한다. 이와 관련하여, 개방 단부형 대류 제어 요소(522)는 플라즈마 램프(100)의 외부의 영역에 고온 가스를 통기하도록 작용할 수도 있다.
다른 실시예에서, 도 5d에 도시되어 있는 바와 같이, 하나 이상의 열교환 구조체(534)가 대류 제어 요소(532)의 하나 이상의 표면(533, 535) 상에 배치된다. 일 실시예에서, 하나 이상의 열교환 구조체(534)는 플라즈마(107)의 플룸(505)으로부터 대류 제어 요소(532)에 열을 전달하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 대류 제어 요소(532)는 또한 열 저장조(509)에 열적으로 결합된다. 이와 관련하여, 열은 플라즈마(107)의 플룸(505)으로부터 열교환 구조체(534)를 거쳐 열 저장조(509)로 전달된다. 열교환 구조체(534)는 당 기술 분야에 공지된 임의의 열교환 구조체를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 도 5d에 도시되어 있는 바와 같이, 열교환 구조체(534)는 열교환 핀(fin)의 세트를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 실시예에서, 도 5e에 도시되어 있는 바와 같이, 플라즈마 램프(500)는 냉각제 서브시스템(544)을 포함한다. 일 실시예에서, 냉각제 서브시스템(544)은 하나 이상의 냉각제 루프(546)를 포함한다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 냉각제 루프(546)의 부분은 대류 제어 요소(542) 내에 형성된 하나 이상의 채널(548) 내에 배치된다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 냉각제 루프(546)는 대류 제어 요소(542)로부터 하나 이상의 냉각제 루프(546) 내에서 순환되는 유체 냉각제로 열을 전달한다. 냉각제 서브시스템(544) 및 냉각제 루프(546)는 열교환 요소가 구현되는 경우에 한정되는 것은 아니라는 것이 본 명세서에서 주목된다. 냉각제 서브시스템(544) 및 냉각제 루프(546)는 본 명세서에 설명된 임의의 세팅 내에서 구현될 수도 있다는 것이 주목된다.
다른 실시예에서, 냉각제 서브시스템(544)은 유체 기반 냉각의 분야에서 사용된 임의의 수의 구성요소를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 냉각제 서브시스템(544)은 냉각제 루프(546)를 통해 유체 냉각제를 펌핑하는 데 사용된 하나 이상의 펌프를 포함할 수도 있다. 다른 실시예에서, 냉각제 서브시스템(544)은 냉각제 루프(546)로부터 부가의 냉각제 루프(도시 생략) 또는 임의의 다른 히트 싱크로 열을 전달하기 위해 적합한 열교환기(도시 생략)를 포함할 수도 있다.
다른 실시예에서, 도 5f에 도시되어 있는 바와 같이, 플라즈마 램프(500)는 제2 대류 제어 요소(554)를 포함한다. 일 실시예에서, 제1 대류 제어 요소(552)는 플라즈마 램프(500)의 상부 부분에 위치되고, 제2 대류 요소(554)는 도 5f에 도시되어 있는 바와 같이, 플라즈마 램프(500)의 하부 부분에 위치된다.
일 실시예에서, 하부 대류 요소(554)는 플라즈마 발생 영역을 통해 가스 유동(556)을 성형하기 위해 구성된다. 예를 들어, 하부 대류 요소(554)는 제트, 층류 가스 유동, 초음속 가스 유동 등을 형성하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 대류 요소(554)는 수렴-분기 노즐 조립체를 포함할 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 대류 요소(554)는 드 라발 노즐을 포함할 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 명세서에 전술된 다양한 노즐 조립체는 도 5f에 도시되어 있는 실시예로 확장될 수도 있다는 것이 주목된다.
다른 실시예에서, 도 5a 내지 도 5f의 대류 요소는 플라즈마 램프(500)의 하나 이상의 전극으로서 작동할 수도 있다. 예를 들어, 대류 요소(502, 512, 522, 532, 542, 552 및/또는 554) 중 임의의 하나는 레이저 펌핑에 앞서 플라즈마(107)를 점화하는 데 사용되는 플라즈마 램프의 전극으로서 역할을 할 수도 있다. 플라즈마 점화를 위해 사용되면, 다양한 대류 요소는 플라즈마 점화 중에 가스 분해를 용이하게 하기 위한 돌출 니들 구조체(예를 들어, 도 6a 및 도 6b 참조)를 또한 포함할 수도 있다는 것이 또한 주목된다.
본 발명은 단지 예시적인 목적으로만 제공된 도 5a 내지 도 5f에 도시되어 있는 구조 요소 및 배열에 한정되는 것은 아니라는 것이 본 명세서에서 주목된다. 다양한 구조 요소 및/또는 배열은 본 발명의 범주 내에서 사용될 수도 있다는 것이 본 명세서에서 인식된다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른, 자연 대류를 거쳐 층류 유동을 설정하기 위해 적합한 하나 이상의 대류 제어 구조체를 구비한 플라즈마 램프(600)를 도시하고 있다.
일 실시예에서, 도 6a에 도시되어 있는 바와 같이, 플라즈마 램프(600)는 플라즈마 전구(602)의 형태를 취할 수도 있다. 일 실시예에서, 전구(602)는 자연 대류에 의해 플라즈마의 발생 영역을 가로질러 층류 유동(601)을 설정하기 위해 적합한 대류 요소(603, 605)의 세트를 포함할 수도 있다. 도 6a에 도시되어 있는 구조체(603, 605)는 전구(602) 내에 난류를 감소시키는 역할을 한다는 것이 주목된다. 예를 들어, 고온 가스가 플라즈마(107)로부터 상향으로 이동함에 따라, 구조체는 가스로부터 열을 또한 추출하면서 가스를 외향으로 유도한다. 가스가 열을 상부 구조체(603)에 전달함에 따라, 가스는 냉각하고 더 고온의 상향으로 이동하고 순환하는 가스로 대체된다. 이 구성은 도 6a에 화살표에 의해 개념적으로 도시되어 있는 바와 같은 가스 운동을 생성하는 경향이 있다. 이들 화살표는 전구(602) 내의 가스 유동의 이상화를 표현하지만, 난류를 감소시키고 자연 대류를 통한 층류 유동을 설정하는 구조체(603, 605)의 경향을 강조하는 역할을 한다는 것이 주목된다. 다른 실시예에서, 도 6b에 도시되어 있는 바와 같이, 플라즈마 램프(600)는 플라즈마 셀(602)의 형태를 취할 수도 있다. 플라즈마 셀(602)의 구조체(603, 605)는 도 6a의 구조체에 유사하다는 것이 주목된다. 이와 같이, 도 6a의 설명은 도 6b에 확장되는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서에 설명된 요지는 때때로 다른 구성요소 내에 포함되거나 또는 연결된 상이한 구성요소를 예시하고 있다. 이러한 설명된 아키텍처는 단지 예시적인 것이고, 실제로 동일한 기능성을 성취하는 다수의 다른 아키텍처가 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 개념적으로, 동일한 기능성을 성취하기 위한 구성요소의 임의의 배열은 원하는 기능성이 성취되도록 효과적으로 "연계된다". 따라서, 특정 기능성을 성취하도록 조합된 본 명세서의 임의의 2개의 구성요소는 아키텍처 또는 중간 구성요소에 무관하게, 원하는 기능성이 성취되도록 서로 "연계되는" 것으로 보일 수 있다. 마찬가지로, 이와 같이 연계된 임의의 2개의 구성요소는 원하는 기능성을 성취하기 위해 서로 "연결되고" 또는 "결합되는" 것으로서 보일 수도 있고, 이와 같이 연계되는 것이 가능한 임의의 2개의 구성요소는 또한 원하는 기능성을 성취하기 위해 서로 "결합 가능함" 것으로서 또한 보여질 수 있다. 결합 가능한 것의 특정 예는 물리적으로 정합 가능한 및/또는 물리적으로 상호작용하는 구성요소 및/또는 무선으로 상호작용 가능한 및/또는 무선으로 상호작용하는 구성요소 및/또는 논리적으로 상호작용하는 및/또는 논리적으로 상호작용 가능한 구성요소를 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
본 발명 및 다수의 그 수반하는 장점은 상기 설명에 의해 이해될 수 있을 것으로 고려되고, 다양한 변경이 개시된 요지로부터 벗어나지 않고 또는 모든 그 실질적인 장점을 희생하지 않고 구성요소의 형태, 구성 및 배열에 이루어질 수도 있다는 것이 명백할 것이다. 설명된 형태는 단지 예시적인 것이고, 이러한 변경을 포함하고 구비하는 것이 이하의 청구범위의 의도이다. 더욱이, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 규정된다는 것이 이해되어야 한다.
100: 플라즈마 램프 102: 캐비티 섹션
103: 가스 입력 104: 노즐 조립체
105: 가스 출력 107: 플라즈마
108: 가스 공급 조립체 109: 가스
111: 가스 포트 113: 수렴 섹션
115: 수축 섹션 117: 코어
118: 펌핑 조명 120: 광대역 방사선

Claims (7)

  1. 광 지속 플라즈마를 형성하기 위한 플라즈마 램프로서,
    펌프 소스로부터 펌프 조명의 흡수시에 플라즈마를 발생시키기 위해 적합한 가스를 수납하도록 구성된 가스 수납 구조체; 및
    상기 가스 수납 구조체 내에 배치된 대류 제어 요소
    를 포함하고,
    상기 대류 제어 요소는 선택된 방향을 따라 플라즈마의 플룸(plume)을 유도하기 위한 채널을 포함하고,
    상기 플라즈마의 플룸을 유도하기 위한 채널은 상기 대류 제어 요소의 상부 부분에서 개방되어 있고, 상기 대류 제어 요소는 상기 대류 제어 요소의 상부 부분으로부터 플라즈마 발생 영역으로 가스를 복귀시키도록 구성되는 것인 플라즈마 램프.
  2. 광 지속 플라즈마를 형성하기 위한 플라즈마 램프로서,
    펌프 소스로부터 펌프 조명의 흡수시에 플라즈마를 발생시키기 위해 적합한 가스를 수납하도록 구성된 가스 수납 구조체; 및
    상기 가스 수납 구조체 내에 배치된 대류 제어 요소
    를 포함하고,
    상기 대류 제어 요소는 선택된 방향을 따라 플라즈마의 플룸(plume)을 유도하기 위한 채널을 포함하고,
    상기 플라즈마의 플룸을 유도하기 위한 채널은 상기 대류 제어 요소의 상부 부분에서 개방되어 있고, 상기 대류 제어 요소는 상기 플라즈마 램프의 외부에 있는 영역으로 가스를 전달하도록 구성되는 것인 플라즈마 램프.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가스 수납 구조체는 플라즈마 전구 또는 플라즈마 셀 중 적어도 하나를 포함하는 것인 플라즈마 램프.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 대류 제어 요소의 적어도 하나의 표면 상에 배치된 하나 이상의 열교환 구조체를 더 포함하는 플라즈마 램프.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    하나 이상의 냉각제 루프를 포함하는 냉각제 서브시스템을 더 포함하고, 상기 하나 이상의 냉각제 루프의 부분은 상기 대류 제어 요소 내에 형성된 채널 내에 배치되고, 상기 하나 이상의 냉각제 루프는 상기 대류 제어 요소로부터 상기 하나 이상의 냉각제 루프 내에서 순환되는 유체 냉각제로 열을 전달하도록 구성되는 것인 플라즈마 램프.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 대류 제어 요소는 플라즈마를 개시하도록 구성된 상기 플라즈마 램프의 전극인 것인 플라즈마 램프.
  7. 광 지속 플라즈마를 형성하기 위한 플라즈마 램프로서,
    펌프 소스로부터 펌프 조명의 흡수시에 플라즈마를 발생시키기 위해 적합한 가스를 수납하도록 구성된 가스 수납 구조체; 및
    상기 가스 수납 구조체 내에 배치된 대류 제어 요소로서, 상기 대류 제어 요소는 선택된 방향을 따라 플라즈마의 플룸(plume)을 유도하기 위한 채널을 포함하고, 상기 플라즈마의 플룸을 유도하기 위한 채널은 상기 대류 제어 요소의 상부 부분에서 개방되어 있고, 상기 대류 제어 요소는 상기 플라즈마 램프의 외부에 있는 영역으로 가스를 전달하도록 구성되고, 상기 대류 제어 요소는 열 저장조에 열적으로 결합되고 상기 플라즈마의 플룸으로부터 상기 열 저장조로 열을 전달하도록 구성되는 것인, 대류 제어 요소를 포함하는 플라즈마 램프.
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