KR20030016268A - 충돌 중성 빔을 기반으로 한 극자외선 공급원 - Google Patents

Abstract

광자 공급원은 방전 챔버와, 상기 방전 챔버 내의 복수의 이온빔 공급원 및 중성화 메커니즘을 포함한다. 상기 이온빔 공급원의 각각은 작용 가스의 이온빔을 플라즈마 방전 영역으로 가속시킨다. 상기 중성화 메커니즘은 상기 이온빔들이 상기 플라즈마 방전 영역에 들어가기 전에 이들을 적어도 부분적으로 중성화시킨다. 중성화된 빔들은 상기 플라즈마 방전 영역에 들어가서, 광자를 방사하는 고온 플라즈마를 형성한다. 광자는 소프트 X선 또는 극자외선 파장 범위 내에 있을 수 있으며, 일 실시예에서 약 10 내지 15 ㎚ 범위의 파장을 갖는다.

Description

충돌 중성 빔을 기반으로 한 극자외선 공급원{EXTREME ULTRAVIOLET SOURCE BASED ON COLLIDING NEUTRAL BEAMS}

<관련 출원의 상호 관련 참증>

본 출원인 2000년 5월 22일자로 출원되고, 본 명세서에 참조로 수록되어 있는 미국 가출원 제60,206,130호의 권리를 향유한다.

주사 링필드(ringfield) 카메라 또는 기타 화상 처리 시스템을 사용한 광학 전사 프로세스를 위해서 극자외선 또는 소프트 X선 광자의 고출력 휘원(bright source)이 요구된다. 링필드 전사법은 예를 들면 1994년 5월 24일자로 쥬얼(Jewell) 등에게 허여된 미국 특허 제5,315,629호에 기재되어 있다. 12.5 내지 14.5 ㎚의 파장 범위가 이러한 목적에 특히 유용한데, 그 이유는 이 대역폭에서 실리콘 및 몰리브덴 다층을 기반으로 한 비교적 높은 반사 미러가 이용 가능하기 때문이다. 11.4 ㎚의 다른 인접 파장 또한 입수 가능한 실리콘 및 베릴륨 다층으로 인해 중요하다.

펄스 레이저를 크세논 클러스터 확장체 상으로 집속함으로써 생성되는 플라즈마 방사를 통한 상기 전사 파장의 발생을 위해서 10 ㎚와 15 ㎚ 사이의 크세논 대역폭 방사가 제안되어 왔다. 예를 들면, 1996년 11월 19일자로 쿠비악(Kubiak) 등에게 허여된 미국 특허 제5,577,092호를 참조하자. 그 결과로 얻은 크세논 플라즈마는 소망하는 대역폭에서 방사되는 고이온화 크세논 종을 포함하도록 20eV 이상의 온도에 도달하여야 한다. 레이저 에너지로부터 유용한 13.5 ㎚ 광자 에너지로의 변환은 효율이 1 ％미만이며, 그 결과 매우 높은 출력(다중 킬로와트)이 요구된다. 그러한 레이저는 높은 자본 및 운전비용을 갖는다. 레이저에 의해 발생된 플라즈마 접근법의 2가지 다른 단점은 (a) 큰 입체각의 방사된 방사선을 수집하기 위해서는 수집 광학 소자들이 플라즈마에 근접해야 하며, 그 결과 플라즈마로부터 나온 크세논 이온은 비산에 의해 수집면을 손상시킨다는 것과 (b) 클러스터 확장체를 발생시키는 노즐은 가공 공정을 위해서 플라즈마의 대략 2 밀리미터 이내에 있어야 한다는 것이다. 이것은 노즐 부식을 야기하고 수집 광학 장치 상으로의 재료 퇴적을 유발시키며, 후속해서 수집 광학 장치의 극자외선 반사율을 저하시킨다.

10 내지 15 ㎚ 크세논 대역폭 방사선의 발생을 위한 보다 직접적인 방법으로는 Z핀치(Z-pinch) 방전으로 알려져 있는 펄스식 원통형 방전의 축 쪽으로 크세논 이온을 자기적으로 가속화하는 것이 있다. 이 기술은 예를 들면 1996년 4월 2일에 맥지오크(McGeoch)에게 허여된 미국 특허 제5,504,795호, 및 맥지오크의 저서 응용 광학(1988년 발행) 중 제37권, 제1651쪽 내지 제1658쪽의 "극자외선 전사를 위한무선 주파수 사전 이온화 크세논 Z핀치 공급원"편에 기재되어 있다. 이 공급원은 중심 축을 갖는 핀치 영역을 한정하는 챔버와, RF 에너지의 RF 전극으로의 인가에 응답해서 중심 축을 중심으로 대칭을 이룬 플라즈마 셸(shell)을 형성하도록 핀치 영역 둘레에 배치되어, 핀치 영역에서 가스를 사전에 이온화하는 RF 전극과, 핀치 영역의 양단에 배치되는 핀치 양극 및 핀치 음극을 포함한다. X선 방사 가스는 0.1torr와 10torr 사이의 통상적인 압력 상태에 있는 챔버 내로 도입된다. 핀치 양극과 핀치 음극은 이들 핀치 양극과 핀치 음극으로의 고에너지 전기 펄스의 인가에 응답해서 플라즈마 셸을 통해 축방향으로 전류를 발생시키고 핀치 영역 내에 등거리 자기장을 발생시킨다. 등거리 자기장은 플라즈마 셸을 중심 축선 쪽으로 붕괴시켜 X선이 발생되게 한다.

Z핀치 공급원은 비교적 높은 효율로 전기 에너지를 플라즈마 에너지로 직접 변환시킨다. 전달된 전기 에너지의 대략 10 ％가 크세논 대역에서 방사된다. 그러나, 방사 플라즈마는 레이저를 집속함으로써 발생되는 플라즈마보다 수배나 크기 때문에 보다 작은 입체각의 방사선이 제한된 영역(etendue)을 갖는 전사 광학 장치 내로 수집되어 향해질 수 있다. 따라서, 순수 효율 이득은 2 내지 4배 범위내의 보다 작은 비율로 감소된다. Z핀치의 보다 작은 수집 각도의 장점은 수집면이 크세논 이온에 의해 손상 받지 않을 만큼 핀치 영역으로부터 충분히 멀리 떨어져 있다는 것이다. 또한, 광자 빔의 수집 각도가 보다 작으면, 오랜 작동 수명에 걸쳐 수집 장치를 보호하도록 오염물질 및 미립자를 제거하기 위한 호일 트랩 또는 기타 장치를 플라즈마와 수집 소자 사이에 삽입할 수 있게 된다.

Z핀치 공급원의 단점은 이온 가속이 방전 플라즈마 내의 전자에 미치는 힘의 결과로서 발생한다는 사실에 기인한다. 전자가 방전 양극과 음극 사이의 원통형 시트 내에서 흐르고, 복귀 전류는 외부 안내 실린더를 통해 흐른다. 이들 원통형 전류 시트들 사이에서 강자기장은 압력을 제공해서 플라즈마를 Z핀치 축선 쪽으로 가속시킨다. 그러나, 플라즈마 시트를 발생시키는 대가로서 전자가 Z핀치 전극으로부터 추출되어야 하며, 이러한 프로세스는 방전 입사 크세논 이온에 의한 전극 재료의 비산으로 인해 작지만 불가피한 속도의 전자 부식과 관련성이 있다.

융합 반응을 생성시키기 위해 이온을 구체의 중심 쪽으로 가속시키는 융합기(fusor)로 알려진 장치가 연구되어 왔다. 이와 같은 장치는 예를 들어, 1966년 6월 _일자로 파른스워쓰(Farnsworth)에게 허여된 미국 특허 제3,258,402호, 1968년 6월 4일자로 파른스워쓰에게 허여된 미국 특허 제3,386,883호, 및 1970년 9월 22일자로 히르쉬(Hirsh) 등에게 허여된 미국 특허 제3,530,497호에 개시되어 있다.

공지된 종래 기술 장치는 모두 1개 이상의 결점 또는 단점을 가지고 있다. 이에 따라, 소프트 X선 또는 극자외선 광자를 발생시키기 위한 향상된 방법 및 장치에 대한 필요성이 존재한다.

본 발명은 플라즈마 X선 공급원에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 방전 영역이 접근함에 따른 공간 전하 반발을 회피하기 위해서 이온의 중성화가 후속되는 이온의 플라즈마 방전 영역 쪽으로의 정전 가속에 의해 광자의 고출력 발생이 획득되는 소프트 X선 또는 극자외선 광자에 공급원에 관한 것이다.

본 발명의 보다 쉬운 이해를 위해 본 명세서에 참조로 수록되고 있는 첨부 도면을 참조하여 설명이 이루어진다.

도1a는 단일 유사 불꽃 방전 장치의 개략도이다.

도1b는 탠덤 유사 불꽃 방전 장치의 개략도이다.

도2a는 본 발명에 따른 극자외선 공급원의 제1 실시예에 대한 측단면도이다.

도2b는 도2a에 도시된 극자외선 공급원의 상부 단면도이다.

도3a는 본 발명에 따른 극자외선 공급원의 제2 실시예에 대한 측단면도이다.

도3b는 도3a에 도시된 극자외선 공급원의 상부 단면도이다.

도4a는 본 발명에 따른 극자외선 공급원의 제3실시예에 대한 측단면도이다.

도4b는 도4a에 도시된 극자외선 공급원의 상부 단면도이다.

도5는 본 발명에 따라서 극자외선 광자를 발생하는 시스템의 일 실시예의 개략도이다.

본 발명의 제1 태양에 따르면, 광자의 공급원은 방전 챔버와, 상기 방전 챔버 내의 복수의 이온빔 공급원 및 중성화 메커니즘을 포함한다. 상기 이온빔 공급원의 각각은 작용 가스의 이온빔을 플라즈마 방전 영역으로 정전기로 가속시킨다.상기 중성화 메커니즘은 이온빔들이 플라즈마 방전 영역에 들어가기 전에 이들을 적어도 부분적으로 중성화한다. 중성화된 빔들이 플라즈마 방전 영역에 들어가서, 광자를 방사하는 고온 플라즈마(hot plasma)를 형성한다.

광자들은 소프트 X선 또는 극자외선 파장 범위를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 방사된 광자들은 약 10 내지 15 ㎚ 범위의 파장을 갖는다.

이온빔 공급원은 펄스로 형성되거나 연속적일 수 있다. 일 실시예에서, 플라즈마 방전 영역은 구형 형상으로 이루어지고, 이온빔 공급원은 상기 구형 플라즈마 방전 영역 주위에 분포된다. 다른 실시예에서, 플라즈마 방전 영역은 원통형 형상으로 이루어지고, 이온빔 공급원은 상기 원통형 플라즈마 방전 영역 주위에 분포된다.

복수의 이온빔 공급원은 플라즈마 방전 영역을 통과하는 축을 따라 정렬된 개구들의 세트들을 갖는 동심의 전극 셸들과, 상기 전극 셸들 사이에 전압을 인가하는 전압원과, 작용 가스를 상기 전극 셸에 있는 개구 세트들에 공급하는 가스 공급원을 포함할 수 있다. 상기 전극 셸들은 음극 셸과 양극 셸을 포함할 수 있다. 상기 전극 셸들은 상기 음극 셸과 상기 양극 셸 사이에 하나 이상의 중간 셸을 더 포함할 수 있다. 상기 전극 셸들은 유사 불꽃(pseudospark) 방전을 발생하도록 구성될 수 있는데, 보다 구체적으로는 탠덤 유사 불꽃 방전을 발생시키도록 구성될 수 있다.

일 실시예에서, 중성화 메커니즘은 이온빔들의 각각에서의 공진 전하 교환을 포함한다. 다른 실시예에서, 이온빔들은 전자를 도입합으로써 중성화된다.

작용 가스는 크세논, 리튬, 헬륨, 네온, 아르곤 및 크립톤으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있지만, 이들 가스로 제한되는 것은 아니다. 방전 챔버 내의 작용 가스 압력은 약 1 내지 100 밀리토르 범위인 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 광자 공급원은 작용 가스를 담고 있는 방전 챔버와, 상기 방전 챔버 내의 동심 전극 셸들과, 상기 전극 셸들 사이에 전압을 인가하는 전압원과, 중성화 메커니즘을 포함한다. 상기 전극 셸들은 플라즈마 방전 영역을 통과하는 축을 따라 정렬된 개구 세트들을 갖는다. 작용 가스의 이온빔들은 상기 축을 따라서 플라즈마 방전 영역으로 향한다. 상기 중성화 메커니즘은 이온빔들이 상기 플라즈마 방전 영역에 들어가기 전에 이들을 적어도 부분적으로 중성화한다. 중성화된 빔들은 상기 플라즈마 방전 영역에 들어가서, 광자를 방사하는 고온 플라즈마를 형성한다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 광자를 생성하는 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 방전 챔버를 한정하는 하우징과, 상기 방전 챔버 내에 위치한 동심 전극 셸들과, 상기 전극 셸들 사이에 전압을 인가하는 전압원과, 상기 방전 챔버에 작용 가스를 공급하는 가스 공급원과, 중성화 메커니즘 및 상기 방전 챔버 내의 작용 가스의 압력을 제어하는 진공 시스템을 포함한다. 상기 전극 셸들은 플라즈마 영역을 통과하는 축을 따라 정렬된 개구 세트들을 갖는다. 상기 작용 가스의 이온빔들은 상기 축을 따라서 상기 플라즈마 방전 영역으로 향한다. 상기 중성화 메커니즘은 상기 이온빔들이 상기 플라즈마 방전 영역에 들어가기 전에 이들을 중성화하고, 중성화된 빔들은 상기 플라즈마 방전 영역에 들어가서, 광자를 방사하는 고온 플라즈마를 형성한다.

상기 가스 공급원과 상기 진공 시스템은 상기 방전 챔버를 통해서 작용 가스를 순환시키도록 연결될 수 있다.

상기 시스템은 측정된 방사 광자의 스펙트럼에 응답하여 작용 가스의 방전 챔버로의 유동률을 제어하기 위한 피드백 제어 시스템을 더 포함할 수 있다. 상기 피드백 제어 시스템은 방사된 광자들의 스펙트럼을 검출하는 광자 검출기와, 작용 가스의 방전 챔버로의 유동을 제어하기 위하여 상기 측정된 광자 스펙트럼에 응답하는 유동 제어기를 포함할 수 있다.

상기 하우징은 방사된 광자들을 수집 영역으로 통과시키는 구조체를 포함할 수 있다. 상기 구조체는 방사된 광자들의 전파 방향으로 정렬된 복수의 구멍을 갖는 벌집형의 스크린을 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 광자를 생성하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 작용 가스의 복수의 이온빔을 플라즈마 방전 영역으로 정전기로 가속시키는 단계와, 상기 이온빔들이 상기 플라즈마 방전 영역에 들어가기 전에 이들을 적어도 부분적으로 중성화하여, 중성화된 빔들이 상기 플라즈마 방전 챔버에 들어가서, 광자를 방사하는 고온 플라즈마를 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 광자 공급원은 광자를 방사하는 고온 플라즈마를 형성하기 위해 방전 영역으로의 이온의 가속을 이용한다. 이온들은 자기력이 아닌 정전력에 의해 가속된다. 이온들을 작은 방전 체적 내로 향하게 하기 위해서는, 이온들은 기하학적으로 정밀한 가속 갭(acceleration gap)에서 가속되며, 상기 가속 갭의 축들은 방전 영역에서 교차한다. 이온들은 이온 공급원으로부터 상기 가속 갭에 공급될 수 있거나, 상기 갭 내에서 직접 발생될 수 있다. 극자외선 광자를 방사하기 위하여, 방전 영역의 플라즈마는 20eV 이상의 온도에 도달해야 하지만, 이 온도에서의 방사는 매우 강해서 플라즈마를 빠르게 냉각하기 쉽다. 펄스 이온빔을 가함으로써, 요구되는 온도에 가장 쉽게 도달할 수 있다. 그러나 본 발명의 범위 내에서 연속적인 이온빔이 활용될 수 있다. 극자외선 범위 또는 소프트 X선 범위에서재결합하여 방사되는 높은 이온화 상태를 만들기 위하여 중심 플라즈마에 가해지는 입자당 에너지는 통상적으로 수 ㎸이다. 또한, 이온들의 중성화 메커니즘이 제공되지 않는 경우, 이온들은 그들이 방전 영역에 도달하기 전에 서로로부터 반발하는 양 전하를 운반한다. 일 실시예에서, 가속된 이온들은 가속 갭을 떠날 때 공진 전하 교환을 겪게 되어, 중성 원자로서 중심 위치로 보내진다. 또 다른 실시예에서, 이온빔은 전자들의 유동이 부가되어 중성화된다. 그 결과, 중성화된 빔들은 편향되지 않고 방전 영역에 들어갈 수 있다. 공진 전하 교환의 경우, 수㎝의 거리에서 사실상 완전한 전하 교환을 이루도록 가스 압력이 조절되는데, 가스 압력은 약 1 내지 100 밀리토르 범위가 될 것이다.

광자 공급원을 위한 이온빔들은 유사 불꽃 방전 장치에서 발생될 수 있으며, 이것의 일예가 도1a에 도시되어 있다. 유사 불꽃 방전 장치(10)는 정렬 구멍(20, 22, 24)을 각각 갖는 일정 간격 떨어진 평면 전극들(12, 14, 16)을 포함한다. 도1a에서, 유사 불꽃 방전 장치(10)는 2개의 직렬 갭을 포함한다. 일반적으로, 유사 불꽃 방전 장치는 유사 불꽃 방전의 양극 및 음극으로서의 기능을 하는 말단 전극들 사이에 한 개 내지 여러 개의 갭을 포함할 수 있다. 상기 구멍(20, 22, 24)들은 원형이며, 하나의 축 상에 정렬된다. 통상적으로 1 내지 100 밀리토르 범위의 압력을 갖는 작용 가스가 상기 방전 장치에 공급된다. 펄스 전압이 상기 전극들에 인가되어 플라즈마 형성이 시작될 때, 입자빔들은 양방향으로 갭을 떠난다. 포지티브 펄스가 전극(16)에 인가되면, 전자빔(30)이 양극 전극(16)의 구멍(24)을 통해서 나가고, 이온빔(32)이 음극 전극(12)의 구멍(20)을 통해서 나간다.전극(14)과 같은 중간 전극들은 중간 전위로 플로팅될 수 있거나, 발생된 입자 빔의 집속을 돕기 위해 바이어스될 수 있다. 또한, 중간 전극들은 보다 낮은 가스 밀도가 소정의 펄스 전압에 사용될 수 있도록 하여, 극자외선 흡수를 감소시킨다.

본 발명에 따른 광자 공급원의 제1 실시예가 도2a 및 도2b에 도시되어 있다. 도2a 및 도2b의 실시예는 2개 갭의 이온 가속 구조체(100)를 갖는다. 가속 구조체(100)는 동심의 구형 전극 셸(112, 113, 114)들을 포함한다. 상기 전극 셸(112, 113, 114)들은 중심 플라즈마 방전 영역(120)을 통과하는 축을 따라 정렬된 복수의 구멍의 세트들을 갖는다. 따라서 예를 들어, 전극 셸(112, 113, 114)들에 있는 각각의 구멍(122, 123, 124)들은 플라즈마 방전 영역(120)을 통과하는 축을 따라 정렬된다. 구멍(122, 123, 124)들과 같은 구멍들의 각각의 세트는 가속 컬럼(acceleration column)(128)을 한정한다. 전극 셸(112, 113, 114)들 사이의 공간은 이온빔의 정전적인 가속을 위한 가속 갭을 구성한다. 따라서 각각의 가속 컬럼은 도2a 및 도2b의 실시예에서 2개의 갭을 갖는다. 도2a 및 도2b의 실시예는 12개의 3세트로 배열된 36개의 가속 컬럼(128)을 포함한다. 따라서 가속 구조체(100)는 36개의 이온빔을 플라즈마 방전 영역(120)으로 향하게 한다. 그러나 본 발명의 범위 내에서 다른 이온빔의 수가 사용될 수 있다.

전극 셸(112, 113, 114)들은 절연 스페이서(130)에 의해 지지될 수 있다. 단지 일예로서, 가장 내부의 전극 셸(112)은 50 ㎜의 직경을 가질 수 있고, 전극 셸들 간의 간격은 약 5 내지 10 ㎜일 수 있다. 상기 전극 셸의 정렬 구멍(122, 123, 124)들은 약 3 ㎜의 직경을 가질 수 있다. 이들 직경은 단지 일예로서 주어진 것으로, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아님을 이해할 것이다. 가속 구조체(100)는 중간 전극 셸(113) 없이 구성될 수 있거나, 2 이상의 중간 전극 셸을 가질 수 있다.

포트(134)를 갖는 플레넘(plenum)(132)이 가속 구조체(100)를 둘러싼다. 10 내지 15 ㎚ 복사선을 발생시키는 경우에 크세논일 수 있는 작용 가스가 플레넘(132)의 포트(134)를 통해서 도입되어, 플라즈마 방전 영역(120)에서 가장 먼 말단으로부터 가속 컬럼(128)들의 각각을 공급한다. 상기 구조체의 중심부는 가속 구조체(100)의 상부 개구(140) 및/또는 하부 개구(142)를 통한 진공 펌핑에 의해 진공으로 유지된다.

상기 가속 구조체(100)의 중심부의 작용 가스 압력은 약 1 밀리토르 내지 100 밀리토르 범위로 유지되는 것이 바람직하다. 상기한 바와 같이, 적절한 작용 가스 중의 하나가 크세논이다. 다른 적절한 작용 가스로서는 리튬, 헬륨, 네온, 아르곤 및 크립톤을 포함하지만, 이들에 한정되지는 않는다.

작동 시에, 작용 가스가 펄스 모드로 또는 연속적으로 포트(134)를 통해서 가장 바깥쪽의 전극 셸(114) 뒤에 있는 공간(144) 내로 도입된다. 작용 가스 중의 일부가 가속 컬럼(128)을 흘러 내려간다. 가속 컬럼(128)에 적절한 가스 밀도가 존재하는 경우, 전극 셸(112)에 대한 전극 셸(114)의 극성이 양인 상태가 되도록 하면서, 펄스 전압이 전극 셸(112, 114)들 사이에 인가될 수 있다. 도2a 및 도2b의 구성에서, 적절한 가스 밀도가 존재하고 충분한 전압이 인가되는 경우, 상기 가속 컬럼(128)의 각각에서 유사 불꽃 방전이 동시에 발생된다. 유사 불꽃 방전은매우 높은 밀도를 가지고 서로 반대로 향해진 전자빔 및 이온빔들의 발생을 특징으로 한다. 이온빔이 전극 셸(112)의 가속 컬럼(128)의 음극성 말단으로부터 나오고, 전자빔이 전극 셸(114)의 가속 컬럼의 양극성 말단으로부터 나온다. 중간 전극 셸(113)은 전극 셸(112, 114)들 사이에서 선택된 중간 전위로 유지될 수 있다. 이 중간 전위의 조정으로 플라즈마 방전 영역(120)에서의 이온빔의 집속을 향상시킬 수 있다.

전극 셸(112, 114)들 사이에 인가된 전압은 펄스인 것이 바람직하다. 대안으로, 연속적인 전압이 사용될 수 있다. 펄스 전압은 5 내지 50㎸의 진폭, 10 내지 1000㎱의 펄스 폭 및 1 ㎐ 내지 100 ㎑의 반복률을 갖는 것이 바람직하다. 펄스 진폭은 이온빔을 100eV 내지 10keV의 에너지로 가속시키도록 선택된다. 이들 매개변수들은 단지 일예로서 주어진 것으로, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아님을 이해할 것이다. 인가된 전압은 가속 구조체의 매개변수, 작용 가스의 매개변수 및 방사된 광자의 매개변수에 따라서 달라진다.

가속 컬럼(128)에서 발생된 이온빔들은 플라즈마 방전 영역(120)으로 정전기로 가속되어, 상기 플라즈마 방전 영역에서 효과적으로 충돌하고 이온빔인 작용 가스 원자의 지속적인 도달에 의해 성장하는 플라즈마를 빠르게 가열하게 된다. 가속 컬럼(128)의 각각의 출구 영역(146)에서의 작용 가스 밀도의 조절을 보정함으로써, 대부분의 이온들이 공진 전하 교환에 의해 중성화될 수 있어서, 플라즈마 방전 영역(120)의 플라즈마에 대한 편향 없이 전파하는 중성 빔을 형성할 수 있다. 작용 가스 압력은 공진 전하 교환을 촉진시키기 위해 약 1 내지 100 밀리토르 범위인것이 바람직하다. 중성화되지 않은 이들 이온들은 이온빔들의 각각에 여분의 양전하를 제공하여, 전자들은 유사 불꽃 방전으로의 방전에 의해 음극으로서 이미 준비되어 있는 전극 셸(112)의 가까운 표면으로부터 끌어 당겨지게 된다. 따라서 중성 원자들은, 전하가 거의 균형을 이루고 있고 나머지 중성화되지 않은 이온들과 전자들을 포함하는 빔 플라즈마를 동반하며, 상기 빔 플라즈마는 플라즈마 방전 영역(120)에 형성되는 고온 플라즈마에 추가적인 에너지를 제공한다. 플라즈마 방전 영역(120)은 약 0.001 내지 0.1 입방 센티미터의 체적을 갖는다.

플라즈마가 20eV 이상의 온도에 도달하면, 극자외선으로 방사하는 전하 상태가 형성되어 중심 플라즈마의 구성을 지배하기 시작한다. 극자외선 광자의 방사는 10 내지 100㎱ 지속될 수 있는 에너지 추가 단계 동안과, 중성 빔 전력이 감소될 때 시작되어 10 내지 100㎱ 지속될 수 있는 플라즈마 냉각 단계 동안 모두에서 일어난다. 관성의 Z-핀치 소스로 유추하여, 플라즈마 방전 영역(120)에서의 플라즈마로부터의 방사는 확장 단계 동안 빠르게 냉각된 전자의 존재에 의해 공급되는 재결합 전이(recombination transition)에 의해 지배될 수 있다. 극자외선 방사 빔(150)은 가속 구조체(100)의 개구(140, 142)의 각각을 통해서 나오지만, 통상적으로 단 하나의 방향에서 사용된다.

수십 ㎑에 이르는 비율로 도2a 및 도2b의 광자 공급원을 반복적으로 동작시키는 것으로 전사 애플리케이션의 주사 링필드 카메라에 정확한 노출 선량을 제공할 수 있다. 유사 불꽃 방전 장치는 100 ㎑를 초과하는 주파수에서 재발생될 수 있다. 또한, 다중 유사 불꽃 채널의 동기는, 1996년 5월 2일에 맥지오크(McGeoch)에게 허여된 미국 특허 제5,502,356호에 개시된 바와 같은 광자 공급원으로서가 아니라 높은 전류의 전기 스위치로서 디자인된 유사한 전극 구조에서 실연되었다. 수 ㎑를 초과하는 높은 반복 주파수에서, 둘러싸인 체적 내에서 플라즈마가 영구적으로 존재한다. 플라즈마는 플라즈마 방전 영역(120)으로부터 방사상으로 빠르게 흐르는 부분적으로 이온화된 가스를 포함한다. 전극 셸(112)의 표면에서의 상기 플라즈마 유동의 도달로 전압 펄스가 인가된 경우 동기하여 각각의 컬럼 방전을 개시하는 2차 전자들이 방출된다.

본 발명에 따른 광자 공급원의 제2 실시예가 도3a 및 도3b에 도시되어 있다. 도2a, 도2b, 도3a 및 도3b의 동일한 구성 요소에는 동일한 참조부호가 부여된다. 도3a 및 도3b의 실시예에서, 탠덤 유사 불꽃 장치로 불리는 백-투-백 유사 불꽃 장치(back-to-back pseudospark device)에 의해 이온빔과 전자빔이 동시에 발생된다.

탠덤 유사 불꽃 방전 장치(200)가 도1b에 개략적으로 도시되어 있다. 탠덤 유사 불꽃 방전 장치(200)는 정렬된 구멍(212)을 갖는 평면 전극(202, 204, 206, 208, 210)들을 포함한다. 중간 전극(206)이 상기 장치의 각각의 말단의 전극(202, 210)에 대하여 양으로 펄스를 보내므로, 백-투-백 구성이 형성된다. 전자빔 및 이온빔이 도1a의 장치에서처럼 발생된다. 그러나 도1b의 백-투-백 구성에서, 전자빔 및 이온빔이 서로 중첩되어 이온빔이 낮은 에너지의 전자를 동반하게 된다. 그 결과 중성 플라즈마빔이 공간 전하의 척력에 의한 실질적인 발산 없이 전파되어, 그렇지 않은 경우에 이온을 반발시킬 수 있는 양 전위를 만들지 않고 광자 공급원의 방전 영역에 접근한다.

도3a 및 도3b를 다시 참조하면, 가속 구조체(300)는 동심 구형 전극 셸(312, 314, 316, 318, 320)들을 포함한다. 상기 전극 셸(312, 314, 316, 318, 320)들은 플라즈마 방전 영역(120)을 통과하는 축(330)을 따라 정렬된 구멍(324)의 세트들을 갖는다. 상기 정렬된 구멍(324)은 가속 컬럼(128)을 한정한다.

작동 시에, 크세논 가스나 다른 작용 가스가 포트(134)를 통해서 공간(144)과, 전극 셸(312, 314, 316, 318, 320)들 사이에 도입된다. 중간 전극 셸(316)은 가장 안쪽의 전극 셸(312)과 가장 바깥쪽의 전극 셸(320)에 대하여 양으로 펄스를 발생한다. 유사 불꽃 방전이 전극 셸(316, 321)들 사이 및 전극 셸(316, 320)들 사이에서 동시에 점화되어, 축(330)을 따라 중성 빔이 발생된다. 내부로 향하는 빔은 플라즈마 방전 영역(120)에 집중되어 충돌하여, 통상적으로 20 내지 50eV의 온도를 갖는 고온 플라즈마를 발생시킨다. 플라즈마 확장 및 가열이 중지된 경우, 플라즈마가 냉각 및 재결합되어 극자외선 광자를 방사한다. 한 일예로서, 작용 가스는 수 밀리토르의 압력의 크세논일 수 있다. 방전 영역(120)의 플라즈마는 100Å과 150Å 사이의 크세논 대역에서 방사한다. 전극 셸들의 구조, 작용 가스 매개변수 및 인가된 펄스 전압의 매개변수는 도2a 및 도2b의 실시예와 관련하여 상기한 것과 유사할 수 있다.

도2a, 도2b, 도3a 및 도3b의 실시예의 플라즈마 방전 영역(120)은 구형이다. 그러나 충돌 중성 빔에 의해 형성되는 플라즈마 방전 영역은 반드시 구형일 필요는 없고, 원통형, 타원형 또는 임의의 어떤 형태일 수도 있다.

원통형의 플라즈마 방전 영역을 갖는 본 발명에 따른 광자 공급원의 제3실시예가 도4a 및 도4b에 도시되어 있다. 도2a, 도2b, 도4a 및 도4b의 동일한 구성 요소에는 동일한 참조부호가 부여된다. 도4a 및 도4b의 실시예에서, 가속 구조체(400)는 동심 전극 셸(412, 414, 416)들을 포함한다. 상기 전극 셸(412, 414, 416)들은 원통형 플라즈마 방전 영역(430)을 통과하는 축(424)을 따라 정렬된 구멍(420)의 세트들을 갖는다. 상기 구멍(420)의 세트들은 가속 컬럼(128)을 한정한다. 도4a 및 도4b의 실시예에서, 작용 가스가 플레넘(132)의 포트(134)를 통해서 가속 구조체(400)에 도입되어, 공간(144)에, 그리고 전극 셸(412, 414, 416)들 사이에 실질적으로 일정하게 제공된다. 전극 셸(414)을 중간 전위로 유지하면서 펄스 전압이 전극 셸(412, 416)들 사이에 인가된다. 전극 셸(412, 414, 416)들의 구조는 가속 컬럼(128)에서 발생된 빔들이 원통형 플라즈마 방전 영역(430)에 집중되도록 되어 있다. 도2a, 도2b, 도3a 및 도3b의 실시예에서와 마찬가지로, 상기 빔들은 공진 전하 교환에 의해 중성화되거나 또는 중성화된 전자를 동반한 이온을 포함한다. 상기 빔들에 의해 운반된 에너지는 방전 영역(430)의 플라즈마 내에 축적되어, 스펙트럼의 극자외선 영역 또는 소프트 X선 영역에서 방사되는 고도로 이온화된 종(種)을 생성한다. 고온 플라즈마가 공급원으로부터 개구(142)를 통해서 배출되는 동안, 공급원으로부터 빔(450)으로서 방사가 이루어진다.

도4a 및 도4b의 광자 공급원은 중간 전극 셸(414)없이 구성될 수 있거나, 2개 이상의 중간 전극 셸로 구성될 수 있다. 도1a, 도3a 및 도3b에 도시되고 설명된 바와 같이, 탠덤 유사 불꽃 방전 장치를 합체한 광자 공급원이 구성될 수 있다.

방전 영역(430)의 원통형 플라즈마는 방사 방향보다 원통형 방사 영역의 축방향으로 보다 강한 극자외선 방사를 방출한다. 긴 플라즈마가 재결합 방사를 방출할 때, 지향성 방사가 일어날 수 있다. 통상적으로 미러(mirror)와 같은 수집 광학면이 플라즈마로부터 멀리 떨어져서 위치하여 상기 미러의 플라즈마 가열을 감소시키거나 상기 미러 상으로의 작은 방사 입사각의 사용을 허용하도록 할 때, 좁은 빔으로의 복사 에너지의 투사가 유리하다. 적절한 중성 빔의 어레이를 사용하여 회전 타원체와 같이, 구형과 타원형의 중간쯤 되는 플라즈마 모양이 만들어질 수 있다.

본 발명에 따라서 광자를 생성하는 시스템의 실시예가 도5에 개략적으로 도시되어 있다. 가속 구조체(500)는 도2a 및 도2b에 도시된 가속 구조체(100), 도3a 및 도3b에 도시된 가속 구조체(300), 도4a 및 도4b에 도시된 가속 구조체(400) 또는 본 발명의 범위 내의 어떤 가속 구조체와도 대응할 수 있다. 도5의 일예에서, 가속 구조체(500)는 도2a 및 도2b에 도시되고 상기에 설명된 바와 같은 가속 구조체(100)에 대응한다. 도2a, 도2b, 도5의 동일한 구성 요소에는 동일한 참조부호가 부여된다. 가속 구조체(500)와 플레넘(132)이 하우징(502) 내에 들어가고, 상기 하우징(502)은 방전 챔버(504)를 한정한다. 스크린(510)을 통해서 가속 구조체(500)의 상부 개구(140)가 엔클로져(516)에 의해 한정되는 수집 영역(514)에 연결된다. 엔클로져(516)는 광자 빔(150)을 원거리 사용 지점에 다시 공급하기 위한 수집 광학 장치(518)를 포함한다. 하기에 설명되는 바와 같이, 스크린(510)은 방전 챔버(504)로부터 수집 영역(514)으로의 광자의 전파를 허용하지만, 방전 챔버(504)로부터 수집 영역(514)으로의 가스의 유동을 방해한다. 하우징(502)에연결된 가스 공급원(520)은 플레넘(132)의 포트(134)를 통해서 작용 가스를 가속 구조체(500)에 공급한다. 가속 구조체(500)의 하부 개구(142)는 진공 펌프(524)에 연결된다. 가스 재순환 시스템을 형성하기 위하여 진공 펌프(524)의 방출구(526)가 가스 공급원(520)에 연결된다. 가스 공급원(520)과 진공 펌프(524)는 방전 챔버(504)를 통한 가스의 재순환을 허용하는 폐쇄 루프 구성으로 하우징(520)에 연결된다. 가스 공급원(520)은 작용 가스로부터 불순물과 미립자들을 제거하는 구성 요소를 포함할 수 있다.

펄스 전압원(530)이 전기 도전체(532, 534)를 통해서 전극 셸(114, 112)에 각각 연결된다. 펄스 전압원(530)이 하우징(502)의 외부에 위치하고, 도전체(532, 534)는 절연된 피드쓰루(feedthrough)(536, 538)를 각각 경유하여 가속 구조체(500)에 연결된다. 전압원(530)의 양극 단자가 외부 전극 셸(114)에 연결되고, 전압원(530)의 음극 단자가 내부 전극 셸(112)에 연결된다. 펄스 전압원(530)은 고체 상태로 스위칭되고 자기적으로 변조된 펄스 발생기일 수 있다.

엔클로져(512)로부터 플라즈마 방전 영역(120)을 분리하는 스크린(510)은 광자 빔(150)의 국부적인 전파 방향으로 정렬된 다수의 소구경 구멍들을 포함하는 벌집형 구조를 갖는다. 스크린(510)은 방전 챔버(504)로부터 수집 영역(514)으로의 가스의 유동을 방해하지만, 광자들은 거의 감쇠시키지 않고 통과시킨다. 그러므로 스크린(510)은 방전 챔버(504)와 수집 영역(514)의 압력 차이를 방전 챔버(504)의 전하 교환에 충분한 고압 및 수집 영역(514)에서의 광자 빔의 효과적인 전파를 허용하는 저압으로 유지할 수 있다. 스크린(510)은 플라즈마 열을 제거하고 수집 영역(514)의 수집 광학 장치를 보호하기 위해 매우 열 전도성이 좋은 재료로 만들어질 수 있다. 스크린(510)은 실리콘 카바이드와 같은 전기 절연 재료 또는 동과 같은 전도성 재료로 제조될 수 있다.

상기 시스템은 측정된 방사 광자들의 스펙트럼에 응답하여 작용 가스의 방전 챔버(504)로의 유동률을 제어하는 피드백 제어 시스템(548)을 포함할 수 있다. 상기 피드백 제어 시스템(548)은 수집 영역(514)에 위치한 검출기(550), 제어 회로(552) 및 유동 제어기(554)를 포함한다. 검출기(550)는 제어 회로(552)를 통해서 유동 제어기(554)에 연결된다. 작용 가스의 방전 챔버(504)로의 유동을 제어하도록 유동 제어기(554)가 위치한다. 일 실시예에서, 검출기(550)는 현저한 스펙트럼 모양과 일치하는 2개의 파장에서 방사 광자들의 극자외선 스펙트럼을 샘플링한다. 예를 들어, 크세논 스펙트럼에서 제1 검출기는 13.4 ㎚에서 강도를 샘플링하고, 제2 검출기는 11.4 ㎚에서 강도를 샘플링한다. 이들 검출기의 각각은 별개의 실리콘 다이오드 상으로 좁은 방사 대역폭을 반사하는 다층 미러를 포함할 수 있다. 13.4 ㎚ 대역폭은 몰리브덴-실리콘 다층 미러에 의해 반사되고, 11.4 ㎚ 대역폭은 실리콘-베릴륨 다층 미러에 의해 반사된다. 13.4 ㎚에서의 신호 대 11.4 ㎚에서의 신호의 비율은 제어 회로(552)에 의해 결정되어, 유동 제어기(554)로의 제어 신호를 계산하는데 사용된다. 상기 비율이 원하는 값보다 높은 경우, 플라즈마가 너무 냉각되고, 가스 압력이 약간 감소된다. 이 방법으로, 피드백 제어 시스템(548)은 극자외선 방출 스펙트럼의 안정성을 유지한다.

본 발명이 극자외선 및 소프트 X선 파장 범위의 광자를 생성하는 것과 관련하여 설명되었다. 극자외선 파장 범위는 일반적으로 10 ㎚ 내지 100 ㎚의 범위를 포함하는 것으로 간주되고, 소프트 X선 파장 범위는 일반적으로 0.1 ㎚ 내지 10 ㎚의 범위를 포함하는 것으로 간주된다. 본 발명은 이들 파장 범위에 제한되지 않고, 다른 파장 범위의 광자를 발생하는데 사용될 수 있다.

한 일예에서, 작용 가스로서 아르곤이 사용되었고, 40 내지 120 ㎚ 파장 범위의 극자외선 방사의 생성이 실연되었다. 음극 셸, 양극 셸 및 하나의 중간 전극 셸은 64개의 가속 컬럼을 한정하는 정렬된 3 ㎜ 직경의 구멍들의 세트들을 갖고, 상기 64개의 가속 컬럼은 모두 구체의 중심을 통과하는 축을 따라 정렬된다. 비록 가장 안쪽의 전극 셸이 50 ㎜의 내부 직경을 갖지만, 직경이 3 ㎜보다 작은 체적으로부터 방사된 구형 중심에 플라즈마가 형성되었다. 이 테스트에서, 장치에 인가된 에너지는 6줄(Joule)이었고, 아르곤 압력은 40 밀리토르의 범위 이내였으며, 분광계가 플라즈마로부터 150㎝ 떨어져서 위치되었다. 극자외선 방사는 상기 장치의 단일 펄스의 전체 스펙트럼의 수집을 허용할 만큼 충분히 강했다. 높은 반복률 동작을 위한 장치의 전위의 실연으로, 상기 장치에는 300 ㎐에 이르는 펄스가 발생되었다.

현재 본 발명의 바람직한 실시예로 고려되는 것이 도시되고 설명되었지만, 본 기술 분야의 숙련자들은 첨부된 청구범위에 의해 한정된 바와 같은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형예 및 수정예가 실현될 수 있음을 분명히 이해할 것이다.

Claims (37)

1. 광자 공급원이며,

   방전 챔버와,

   각각이 작용 가스의 이온빔을 플라즈마 방전 영역으로 정전기로 가속시키는, 상기 방전 챔버 내의 복수의 이온빔 공급원과,

   상기 이온빔들이 플라즈마 방전 영역에 들어가기 전에 상기 이온빔을 적어도 부분적으로 중성화하고, 중성화된 빔들이 플라즈마 방전 영역에 들어가서 광자들을 방사하는 고온 플라즈마를 형성하는 중성화 메커니즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 공급원.
2. 제1항에 있어서, 상기 이온빔 공급원은 펄스 이온빔 공급원을 포함하는 것을 특징으로 하는 공급원.
3. 제1항에 있어서, 상기 이온빔 공급원은 연속적인 이온빔 공급원인 것을 특징으로 하는 공급원.
4. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 방전 영역은 구형 형상이고, 상기 이온빔 공급원은 상기 구형의 플라즈마 방전 영역 주위에 분포되는 것을 특징으로 하는 공급원.
5. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 방전 영역은 원통형 형상이고, 상기 이온빔 공급원은 상기 원통형의 플라즈마 방전 영역 주위에 분포되는 것을 특징으로 하는 공급원.
6. 제1항에 있어서, 상기 복수의 이온빔 공급원은 상기 플라즈마 방전 영역을 통과하는 축을 따라 정렬된 개구들의 세트들을 갖는 동심 전극 셸과, 상기 전극 셸들 사이에 전압을 인가하는 전압원과, 상기 작용 가스를 상기 전극 셸들의 개구들의 세트들에 공급하는 가스 공급원을 포함하는 것을 특징으로 하는 공급원.
7. 제6항에 있어서, 상기 전극 셸들은 음극 셸과 양극 셸을 포함하는 것을 특징으로 하는 공급원.
8. 제7항에 있어서, 상기 전극 셸들은 상기 음극 셸과 상기 양극 셸 사이에 하나 이상의 중간 셸을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공급원.
9. 제6항에 있어서, 상기 전극 셸들은 유사 불꽃 방전을 발생시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 공급원.
10. 제6항에 있어서, 상기 전극 셸들은 탠덤 유사 불꽃 방전으로서 구성되는 것을 특징으로 하는 공급원.
11. 제1항에 있어서, 상기 중성화 메커니즘은 상기 이온빔들의 각각의 공진 전하 교환을 포함하는 것을 특징으로 하는 공급원.
12. 제1항에 있어서, 상기 광자들은 소프트 X선 또는 극자외선 파장 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 공급원.
13. 제1항에 있어서, 상기 작용 가스는 크세논이고, 상기 방사된 광자들은 약 10 내지 15 ㎚ 범위의 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 공급원.
14. 제1항에 있어서, 상기 작용 가스는 리튬, 헬륨, 네온 및 크립톤으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 공급원.
15. 광자 공급원이며,

    작용 가스를 포함하는 방전 챔버와,

    플라즈마 방전 영역을 통과하는 축을 따라 정렬된 개구들의 세트들을 갖는, 상기 방전 챔버 내의 동심 전극 셸들과,

    상기 전극 셸들 사이에 전압을 인가하고, 상기 작용 가스의 이온빔들이 상기 축을 따라서 상기 플라즈마 방전 영역으로 향하도록 된 전압원과,

    상기 이온빔들이 플라즈마 방전 영역에 들어가기 전에 상기 이온빔들을 적어도 부분적으로 중성화하고, 중성화된 빔들이 플라즈마 방전 영역에 들어가서 광자들을 방사하는 고온 플라즈마를 형성하는 중성화 메커니즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 공급원.
16. 제15항에 있어서, 상기 전압원은 펄스인 것을 특징으로 하는 공급원.
17. 제15항에 있어서, 상기 전압원은 약 10 내지 1000㎱ 범위의 펄스 폭을 갖는 펄스들을 발생시키는 것을 특징으로 하는 공급원.
18. 제15항에 있어서, 상기 전압원은 연속적인 것을 특징으로 하는 공급원.
19. 제15항에 있어서, 상기 전극 셸들 사이에 인가된 전압이 약 5 내지 50㎸ 범위 내인 것을 특징으로 하는 공급원.
20. 제15항에 있어서, 상기 작용 가스는 크세논을 포함하고, 상기 방사된 광자들은 약 10 내지 15 ㎚ 범위의 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 공급원.
21. 제15항에 있어서, 상기 작용 가스는 리튬, 헬륨, 네온, 아르곤 및 크립톤으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 공급원.
22. 제15항에 있어서, 상기 작용 가스는 약 1 내지 100 밀리토르 범위의 압력을 갖는 것을 특징으로 하는 공급원.
23. 제15항에 있어서, 상기 전극 셸들은 실질적으로 구형 형상인 것을 특징으로 하는 공급원.
24. 광자를 생성하는 시스템이며,

    방전 챔버를 한정하는 하우징과,

    플라즈마 방전 영역을 통과하는 축을 따라 정렬된 개구들의 세트들을 갖는, 상기 방전 챔버 내에 위치된 동심 전극 셸들과,

    상기 전극 셸들 사이에 전압을 인가하는 전압원과,

    작용 가스를 상기 방전 챔버에 공급하고, 상기 작용 가스의 이온빔들이 상기 축을 따라 상기 플라즈마 방전 영역으로 향하도록 된 가스 공급원과,

    상기 이온빔들이 플라즈마 방전 영역에 들어가기 전에 상기 이온빔들을 적어도 부분적으로 중성화하고, 중성화된 빔들이 플라즈마 방전 영역에 들어가서 광자를 방사하는 고온 플라즈마를 형성하는 중성화 메커니즘과,

    방전 챔버 내의 작용 가스의 압력을 제어하는 진공 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
25. 제24항에 있어서, 상기 플라즈마 방전 영역은 구형 형상인 것을 특징으로 하는 시스템.
26. 제24항에 있어서, 상기 플라즈마 방전 영역은 원통형 형상인 것을 특징으로 하는 시스템.
27. 제24항에 있어서, 상기 가스 공급원과 상기 진공 시스템은 상기 방전 챔버를 통한 상기 작용 가스의 순환을 제공하기 위해 연결되는 것을 특징으로 하는 시스템.
28. 제24항에 있어서, 측정된 상기 방사 광자들의 스펙트럼에 응답하여 상기 작용 가스의 상기 방전 챔버로의 유동률을 제어하는 피드백 제어 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
29. 제28항에 있어서, 상기 피드백 제어 시스템은 상기 방사된 광자들의 스펙트럼을 검출하는 광자 검출기와, 상기 작용 가스의 상기 방전 챔버로의 유동을 제어하기 위해 상기 측정된 광자 스펙트럼에 응답하는 유동 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
30. 제24항에 있어서, 상기 하우징은, 상기 방사된 광자들의 전파 방향으로 정렬된 복수의 구멍을 갖는 벌집형 스크린을 구비하는 방사 광자 통과용 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
31. 제24항에 있어서, 상기 플라즈마 방전 영역은 약 0.001 내지 0.1 입방 센티미터 범위의 체적을 갖는 것을 특징으로 하는 시스템.
32. 제24항에 있어서, 상기 이온빔들은 약 100 eV 내지 10 keV 범위의 에너지를 갖는 것을 특징으로 하는 시스템.
33. 광자를 생성하는 방법이며,

    작용 가스의 복수의 이온빔을 플라즈마 방전 영역으로 정전기로 가속시키는 단계와,

    상기 이온빔들이 상기 플라즈마 방전 영역에 들어가기 전에 상기 이온빔들을 적어도 부분적으로 중성화하여, 중성화된 빔들이 플라즈마 방전 영역에 들어가서 광자를 방사하는 고온 플라즈마를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
34. 제33항에 있어서, 상기 복수의 이온빔을 정전기로 가속시키는 단계는 복수의 펄스 이온빔을 상기 플라즈마 방전 영역으로 향하게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
35. 제33항에 있어서, 상기 이온빔들을 적어도 부분적으로 중성화하는 단계는 상기 이온빔들을 운반하는 전자들을 상기 플라즈마 방전 영역에 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
36. 제33항에 있어서, 상기 이온빔들을 적어도 부분적으로 중성화하는 단계는 상기 이온빔들의 각각의 공진 전하 교환을 촉진하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
37. 제33항에 있어서, 측정된 상기 방사 광자들의 스펙트럼에 응답하여 상기 플라즈마 방전 영역을 포함하는 방전 챔버로의 상기 작용 가스의 유동률을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.