TW201515519A - 用於在雷射激發光源中分離幫浦光和採集光之系統及方法 - Google Patents

用於在雷射激發光源中分離幫浦光和採集光之系統及方法 Download PDF

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Ilya Bezel
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Abstract

本發明揭示一種用於分離電漿幫浦光(pumping light)及採集寬頻光之系統，其包括：一幫浦源，其經組態以產生包含至少一第一波長之幫浦照明；一氣體圍阻元件，其用於容納大量氣體；一採集器，其經組態以將來自該幫浦源之該幫浦照明聚集至該大量氣體中以在該大量氣體內產生一電漿，其中該電漿發射包含至少一第二波長之寬頻輻射；及一照明分離稜鏡元件，其定位於該採集器之一反射表面與該幫浦源之間且經配置以在空間上分離包含該第一波長之該幫浦照明與自該電漿發射之包含至少一第二波長之所發射寬頻輻射。

Description

用於在雷射激發光源中分離幫浦光和採集光之系統及方法 [優先權]
本申請案係關於且主張來自下列列出之申請案(「相關申請案」)之最早可用有效申請日期之權利(例如，主張非臨時專利申請案之最早可用優先權日期或根據35 USC § 119(e)規定主張臨時專利申請案、相關申請案之任何及所有母案(parent)、前代母案(grandparent)、前兩代母案(great-grandparent)等申請案之權利)。
[相關申請案]
出於USPTO額外法定要求之目的，本申請案構成2013年8月14日申請之指定Anatoly Shchemelinin、Ilya Bezel、Matthew Panzer及Eugene Shifrin作為發明者之標題為METHODS OF SEPARATION OF PUMP IR AND COLLECTED UV LIGHT FOR LASER PUMPED LIGHT SOURCES之美國臨時專利申請案第61/865,981號之一正式(非臨時)專利申請案。上述申請案之全部內容以引用的方式併入本文中。
隨著對於具有不斷變小之器件特徵之積體電路之需求持續增大，對於用於此等不斷縮小之器件之檢測之改良照明源之需求持續增長。一種此等照明源包含一雷射持續電漿源。先前，雷射持續電漿光源早已經組態以使用一冷光鏡來解除紅外線(IR)光與紫外線(UV)光之 耦合。此一冷光鏡係由經設計以透射選定波長同時反射其他波長之一介電材料所形成。舉例而言，一冷光鏡可經組態以反射來自雷射幫浦源之光且透射藉由電漿發射之採集光。儘管此一寬頻介電鏡之製造具挑戰性，但其仍為選擇用於可見光及近UV光之光譜範圍之方法。目前可用之材料無法達成處於低於200奈米之光譜型態之一高效介電寬頻鏡之一設計。舉例而言，在真空紫外線(VUV)範圍(即，低於190奈米之波長)中之寬頻鏡通常由諸如鋁之一金屬形成，且不對典型幫浦雷射波長透明。因此，可期望提供避免複雜冷光鏡塗層且處置上文描述之缺點之一系統及方法。
根據本發明之一闡釋性實施例揭示一種用於在一雷射幫浦光源中分離幫浦光及採集光之系統。在一項闡釋性實施例中，該系統可包括：一幫浦源，其經組態以產生包含至少一第一波長之幫浦照明；一氣體圍阻元件，其用於容納大量氣體；一採集器，其經組態以將來自該幫浦源之該幫浦照明聚集至該大量氣體中以在該大量氣體內產生一電漿，其中該電漿發射包含至少一第二波長之寬頻輻射；及一或多個照明分離稜鏡元件，其等定位於該採集器之一反射表面與該幫浦源之間且經配置以在空間上分離包含該第一波長之該幫浦照明與自該電漿發射之包含至少一第二波長之所發射寬頻輻射。
在另一闡釋性實施例中，該系統可包括：一幫浦源，其經組態以產生包含至少一第一波長之幫浦照明；一氣體圍阻元件，其用於容納大量氣體；一採集器，其經組態以將來自該幫浦源之該幫浦照明聚集至該大量氣體中以在該大量氣體內產生一電漿，其中該電漿發射包含至少一第二波長之寬頻輻射；及一光纖，其光學耦合該幫浦源與均勻化元件，其中該光纖經組態以在該均勻化元件之一偏軸位置處將幫浦照明遞送至該均勻化元件。
在另一闡釋性實施例中，該系統可包含：一幫浦源，其經組態以產生包含至少一第一波長之幫浦照明；一第一採集器，其經組態以採集來自該幫浦源之該幫浦照明且將其聚集至該大量氣體中以在該大量氣體內產生一電漿，其中該電漿發射包含至少一第二波長之寬頻輻射；一第二採集器，其經組態以採集及聚集藉由該電漿發射之寬頻輻射，該第二採集器經定位而對置於該第一採集器；及一或多個窗，其等對該至少一第一波長透明且定位於該幫浦源與該第一採集器之一凹採集部分之間，該第一採集器、該第二採集器及該一或多個鏡形成一氣體圍阻室。
在另一闡釋性實施例中，該系統可包括：一幫浦源，其經組態以產生包含至少一第一波長之幫浦照明；一氣體圍阻元件，其用於容納大量氣體；一第一採集器，其經組態以採集來自該幫浦源之該幫浦照明且將其聚集至該大量氣體中以在該大量氣體內產生一電漿，其中該電漿發射包含至少一第二波長之寬頻輻射；及一第二採集器，其經組態以採集及聚集藉由該電漿發射之寬頻輻射，該第二採集器經定位而對置於該第一採集器。
應理解，前述一般描述及下列詳細描述僅係例示性及解釋性的且不必要限制如申請之本發明。併入本說明書中且構成本說明書之一部分之隨附圖式圖解說明本發明之實施例且與一般描述共同用於解釋本發明之原理。
100‧‧‧系統
101‧‧‧氣體圍阻元件
102‧‧‧照明分離稜鏡元件/基於稜鏡之光學元件
104‧‧‧幫浦源
106‧‧‧採集器/第一採集器/幫浦鏡
107‧‧‧第二採集器/寬頻鏡
108‧‧‧電漿
110‧‧‧幫浦照明
110a‧‧‧幫浦照明/入射幫浦光/幫浦光束
110b‧‧‧幫浦照明/入射幫浦光/幫浦光束
112‧‧‧寬頻輻射/寬頻照明/寬頻光
112a‧‧‧寬頻輻射/寬頻照明/寬頻光/電漿產生光/散射電漿光
112b‧‧‧寬頻輻射/寬頻照明/寬頻光/電漿產生光/偏轉光束
113‧‧‧第一表面
114‧‧‧採集孔/全內反射(TIR)元件
115‧‧‧第二表面
116‧‧‧散射元件/稜鏡
118‧‧‧消逝場耦合元件
120a‧‧‧第一稜鏡子元件/第一子元件
120b‧‧‧第二稜鏡子元件/第二子元件
121‧‧‧TIR表面/介面
122a‧‧‧稜鏡結構
122b‧‧‧稜鏡結構
122c‧‧‧稜鏡結構
123‧‧‧消逝場/間隙
200‧‧‧系統
201‧‧‧光纖
202‧‧‧均化元件
204‧‧‧偏軸位置
300‧‧‧系統
302‧‧‧鏡/窗
303‧‧‧氣體圍阻室
304‧‧‧球面鏡
306‧‧‧開口
藉由參考隨附圖式可使熟習此項技術者更好理解本發明之數種優勢，在圖式中：圖1A圖解說明根據本發明之用於在一雷射幫浦光源中分離幫浦光及採集光之一系統之一概念圖。
圖1B圖解說明根據本發明之一全內反射分離元件之一概念圖。
圖1C圖解說明根據本發明之形成一稜鏡陣列之複數個全內反射分離元件之一概念圖。
圖1D圖解說明根據本發明之一散射分離元件之一概念圖。
圖1E圖解說明根據本發明之一消逝場耦合元件之一概念圖。
圖2圖解說明根據本發明之用於在一雷射幫浦光源中分離幫浦光及採集光之一系統之一概念圖。
圖3圖解說明根據本發明之用於在一雷射幫浦光源中分離幫浦光及採集光之一系統之一概念圖。
現將詳細參考在隨附圖式中圖解說明之揭示之標的。
儘管已圖解說明本發明之特定實施例，但應明白，熟習此項技術者可在不脫離前述發明之範疇及精神之情況下做出本發明之各種修改及實施例。因此，本發明之範疇應僅藉由隨附申請專利範圍限定。
大體參考圖1A至圖3，描述根據本發明之用於在一雷射幫浦光源中分離幫浦光及採集光之一系統及方法。本發明之實施例係關於自採集寬頻輻射輸出(諸如來自電漿之VUV輻射)分離電漿幫浦照明(諸如紅外線光)。另外，本發明之實施例提供此分離而不需要一冷光鏡(如將在以下描述中圖解說明)。
圖1A至圖1E圖解說明根據本發明之一實施例之用於在一雷射幫浦光源中分離幫浦光及採集光之一系統100。在2007年4月2日申請之美國專利申請案第11/695,348號、2006年3月31日申請之美國專利申請案第11/395,523號及2012年10月9日申請之美國專利申請案第13/647,680號(其等之全部內容以引用的方式併入本文中)中大體描述在惰性氣體內產生電漿。亦在2014年3月25日申請之美國專利申請案第14/224,945號(其之全部內容以引用的方式併入本文中)中大體描述電漿之產生。此外，在2014年3月31日申請之美國專利申請案第 14/231,196號及2014年5月27日申請之美國專利申請案第14/288,092號(其等之全部內容各以引用的方式併入本文中)中描述一凸緣電漿單元之使用。廣而言之，系統100應解釋為延伸至此項技術中已知之任何基於電漿之光源。
在一項實施例中，系統100包含幫浦源104(例如，一或多個雷射)，其經組態以產生包含諸如(但不限於)紅外線輻射之至少一第一波長或波長範圍之幫浦照明。另外，幫浦源104可產生可見幫浦照明或紫外線幫浦照明。在另一實施例中，系統100包含一氣體圍阻元件101(例如，電漿單元、電漿燈泡或氣體室)，其用於容納適用於產生或維持一電漿108之大量氣體。
在另一實施例中，系統100包含一採集器/反射器106，其經組態以將自幫浦源104放射之幫浦照明聚集至包含於氣體圍阻元件101內之大量氣體中。在另一實施例中，採集器106經配置以採集藉由電漿108發射之寬頻照明112a(例如，VUV輻射、DUV輻射、UV輻射及/或可見光輻射)且將寬頻照明引導至一或多個額外光學元件(例如，採集孔114、濾光器、均化器及類似物)。舉例而言，採集器106可採集藉由電漿108發射之VUV寬頻輻射、DUV輻射、UV輻射或可見光輻射之至少一者且將寬頻照明112a引導至一或多個下游光學元件。就此而言，氣體圍阻元件101可將VUV輻射、UV輻射及/或可見光輻射遞送至此項技術中已知之任何光學特性系統之下游光學元件，諸如(但不限於)一檢測工具或一度量工具。在本文中應注意，系統100之氣體圍阻元件101可發射在各種光譜範圍中之有用輻射，包含(但不限於)DUV輻射、VUV輻射、UV輻射及可見光輻射。
在一項實施例中，系統100包含一或多個照明分離稜鏡元件102。在一項實施例中，一或多個基於稜鏡之照明分離元件(例如，一或多個稜鏡)定位於採集器106之一反射表面與幫浦源104之間。在另 一實施例中，一或多個基於稜鏡之照明分離元件102經配置(例如，定位及定向)以在空間上分離來自幫浦源104之幫浦照明110a、110b與藉由電漿108發射之寬頻輻射112a、112b。舉例而言，來自幫浦源104之照明可包含一第一波長或波長範圍之光，諸如IR光，同時自電漿108發射之寬頻輻射可包含一第二波長或波長範圍之光，諸如VUV光。就此而言，基於稜鏡之元件102可經選擇以對與幫浦源104相關聯之第一波長光及與自電漿108發射之寬頻輻射相關聯之第二波長光透明。
在本文中應注意，基於稜鏡之照明分離元件可由對幫浦光110a、110b及自電漿108發射之輻射112a、112b皆透明之任何材料或此項技術中已知之材料所形成。舉例而言，在一基於IR之幫浦雷射及發射VUV輻射之電漿之情況中，基於稜鏡之光學元件102可由諸如(但不限於)CaF2或MgF2、藍寶石或結晶型石英之一材料所形成。在本文中應認識到，此等材料提供在低於200奈米之波長(例如，VUV光)之折射光學元件之使用。在一稜鏡元件102係由CaF2所形成之情況中，CaF2之折射率在1微米係1.429(適合於用作幫浦輻射)且在200奈米或低於200奈米處超過1.49。在一稜鏡元件102係由MgF2所形成之情況中，MgF2之折射率在1微米係1.37且在200奈米或低於200奈米處超過1.42。在本文中應注意，基於稜鏡之照明分離元件配置於系統100內，以便使用上文提及之散射關係而使來自幫浦源104之光與藉由電漿108發射之光分離。
在本文中應注意，系統100之一或多個照明分離稜鏡元件102之建構不限於先前在本文中列出之材料且僅出於闡釋性目的提供此等材料。在本文中應進一步認識到，用於建構分離稜鏡元件102之材料選擇可取決於幫浦照明(例如，IR光)與電漿產生照明(例如，VUV光)之間的所要折射率變化等級及/或對於一給定應用之電漿產生照明之所要透射等級。
此外，雖然貫穿本發明在一基於IR之幫浦源104及藉由電漿108發射之VUV光之背景內容中論述一或多個稜鏡元件102，但本發明不限於此等波長或波長範圍。在本文中應認識到，系統100可延伸至能夠發射任何合適波長或波長範圍光(諸如(但不限於)IR光、可見光及UV光)之一幫浦源104。此外，系統100可延伸至任何合適波長或波長範圍之電漿發射輻射，包含(但不限於)可見光、NUV光、UV光、DUV光、VUV光及EUV光。
參考圖1B，在一項實施例中，一或多個分離稜鏡元件102包含一全內反射元件114。在一項實施例中，全內反射(TIR)元件114定位於採集器106之一反射表面與幫浦源104之間。在另一實施例中，TIR元件114經配置以便在空間上分離包含第一波長之幫浦照明110a與自電漿發射之包含至少一第二波長之所發射寬頻輻射112b。舉例而言，如在圖1B中展示，入射於TIR元件114上之具有一第一波長(例如，IR)之幫浦照明110a與離開TIR元件114之電漿產生輻射112b(例如，VUV光)可在空間上分離。
在一項實施例中，TIR元件係由一選定材料(例如，CaF2、MgF2及類似物)所形成且相對於幫浦源104及所產生之電漿108予以配置，以便建立入射於TIR元件上之電漿照明112a之全內反射。此外，TIR元件係由對來自幫浦源104之幫浦照明110a透明之一材料所形成。舉例而言，如在圖1B中展示，TIR元件114之材料、位置及定向可經選擇，使得電漿照明112a、112b在TIR元件114內之一第一表面113經受全內反射且在一第二表面115離開TIR元件114。接著，離開之電漿照明112b可經引導至下游光學元件(例如，UV採集孔)，如在本文中進一步論述。此外，TIR元件114之材料、位置及定向可經選擇，使得幫浦照明110a在第一表面113折射且透射穿過TIR元件。接著，幫浦照明110b在一第三表面117離開TIR元件114朝向氣體圍阻元件101以用於產 生電漿。就此而言，相關聯於幫浦源104之第一波長光與相關聯於電漿108之輸出之第二波長光之間的折射率差異允許製造對第一波長光(例如，IR光)透明且對第二波長光(例如，VUV光)全內反射之一TIR元件114。
在本文中應注意，TIR元件114之建構不限於先前在本文中列出之材料且僅出於闡釋性目的提供此等材料。在本文中應進一步認識到，用於建構TIR元件114之材料選擇可取決於幫浦照明(例如，IR光)與電漿產生照明(例如，VUV光)之間的所要折射率變化等級及/或對於一給定應用之電漿產生照明之所要透射等級。
在另一實施例中，儘管未展示，TIR元件114可包含安置於TIR元件114之一或多個表面上之一IR塗層或一抗反射(AR)塗層，以便降低TIR元件114之一或多個表面之反射率。
參考圖1C，在另一實施例中，TIR元件114可包含複數個稜鏡結構122a至122c。就此而言，稜鏡結構122a至122c可形成一「稜鏡陣列」。在本文中應注意，可利用此一結構以便降低TIR元件114中之電漿產生光112b(例如，VUV光)之體吸收。在本文中可進一步預期，使用稜鏡結構122a至122c形成之稜鏡陣列可用於微影設定中，從而允許一系統100將此一稜鏡陣列實施至結構化照明以達成一微影目標。
參考圖1D，在一項實施例中，一或多個分離稜鏡元件102包含一散射元件116。在一項實施例中，散射元件116定位於採集器106之一反射表面與幫浦源104之間。在另一實施例中，散射元件116經配置以便在空間上分離包含第一波長之入射幫浦照明110a與自電漿發射之包含至少一第二波長之所發射寬頻輻射112b。舉例而言，如在圖1D中展示，散射元件116可在空間上分離入射於散射元件116上之具有一第一波長(例如，IR)之幫浦照明110a與離開散射元件116之電漿產生輻射112b(例如，VUV光)。
在一項實施例中，散射元件係由一選定材料(例如，CaF2或MgF2)所形成且相對於幫浦源104及所產生之電漿108予以配置，以便藉由經由折射而使來自一初始方向之電漿照明112a偏轉而使入射幫浦照明110a與所發射電漿照明112b分離，使得離開之電漿照明112b沿著不同於初始方向之一方向行進，如在圖1D中展示。
在本文中應注意，散射元件116可由此項技術中已知之對幫浦照明及來自電漿108之照明透明之任何材料所形成，諸如(但不限於)CaF2、MgF2、結晶型石英、藍寶石及類似物。然而，應注意，散射元件116之建構不限於先前在本文中列出之材料且僅出於闡釋性目的提供此等材料。在本文中應進一步認識到，用於建構散射元件116之材料選擇可取決於幫浦照明(例如，IR光)與電漿產生照明(例如，VUV光)之間的所要折射率變化等級及/或對於一給定應用之電漿產生照明之所要透射等級。
在本文中應注意，當來自幫浦源104之光110a及來自電漿108之光112a傳播穿過稜鏡116時，根據司乃耳定律，光束以一角度偏轉。在一CaF2散射元件之情況中，1微米之一第一波長與200奈米之一第二波長之間的偏轉角度差異約為1.4°或24mRad。在本文中應進一步注意，此分離足夠用於一合理距離(例如，對於1毫米直徑之一光束，為4.2公分)內之VUV光及IR光。
在另一實施例中，儘管未展示，系統100包含定位於幫浦源104與散射元件116之間及/或電漿108與散射元件116之間的一或多個準直光學器件(例如，準直器)。就此而言，可在撞擊於散射元件116上之前準直幫浦照明110a及/或電漿照明112a。
在本文中應認識到，散射元件116可引起偏轉光束112b散射，如在圖1D中展示。在另一實施例中，系統100包含定位於電漿108與散射元件116之間的適用於將散射電漿光112a重組為一或多個合併光束 之一或多個或重組光學器件。舉例而言，重組光學器件可包含(但不限於)適用於將散射電漿光112a重組為一或多個合併光束之一均化器。
在另一實施例中，儘管未展示，系統100可包含適用於補償藉由散射元件116引起之電漿產生光112b之散射之一額外散射元件，如在圖1D中展示。
在另一實施例中，儘管未展示，散射元件116可包含安置於散射元件116之一或多個表面上之一IR塗層或一AR塗層，以便降低散射元件116之一或多個表面之反射率。
在另一實施例中，散射元件116可包含類似於先前在本文中描述之圖1C中描繪之稜鏡結構之複數個稜鏡結構。在本文中應再次注意，可利用此一結構以便降低散射元件116中之電漿產生光112b(例如，VUV光)之體吸收。
參考圖1E，一或多個分離稜鏡元件102包含一消逝場耦合元件118。在一項實施例中，消逝場耦合元件118定位於採集器106之一反射表面與幫浦源104之間。在另一實施例中，消逝場耦合元件118經配置以便在空間上分離包含第一波長之入射幫浦照明110a與自電漿發射之包含至少一第二波長之寬頻輻射112b。舉例而言，如在圖1E中展示，消逝場耦合元件118可在空間上分離入射於消逝場耦合元件118上之具有一第一波長之幫浦照明110a(例如，IR)與離開消逝場耦合元件118之電漿產生輻射112b(例如，VUV光)。
在一項實施例中，消逝場耦合元件118包含一第一稜鏡子元件120a及一第二稜鏡子元件120b。舉例而言，第一稜鏡子元件120a及第二稜鏡子元件120b可各包含(但不限於)一稜鏡。在一項實施例中，第二稜鏡子元件120b經定位接近於第一稜鏡子元件120a，藉此在第一稜鏡子元件120a與第二稜鏡子元件120b之間形成具有一選定距離(例如， 100奈米至500奈米)之一間隙。在另一實施例中，第一稜鏡子元件120a及第二稜鏡子元件120b經配置以透射包含第一波長之幫浦照明110b(例如，IR光)之一部分且反射藉由電漿108發射之包含至少第二波長之寬頻輻射112b(例如，VUV光)之至少一部分。如在圖1E中展示，入射幫浦光110a之透射及入射電漿產生光112a之反射引起所得光束110b及112b在空間上分離。在本文中應注意，第一稜鏡子元件120a及第二稜鏡子元件120b可由此項技術中已知之對幫浦照明及來自電漿108之照明透明之任何材料所形成，諸如(但不限於)CaF2、MgF2、結晶型石英、藍寶石及類似物。
在本文中應注意，消逝場耦合元件118利用消逝場耦合效率對於波長之相依性。舉例而言，消逝場耦合元件118基於來自幫浦源104之幫浦照明(例如，IR光)與來自電漿108之電漿產生光(例如，VUV光)之間的消逝場耦合效率差異而運作。在本文中應注意，在一全內反射發生之情況中，相關聯之光傳播至具有一較低折射率之介質中。沿邊界之場稱為消逝場。消逝場強度隨著自TIR表面121之距離以指數方式下降，如下圖解說明：
其中I係依據自TIR表面121之距離z而變化之強度，I0係在TIR表面121之初始強度，且λ係光之波長。
應進一步注意，在一第二稜鏡120b放置於消逝場123內之情況中，部分透射論述中之光束(例如，幫浦照明或電漿產生照明)。在本文中應認識到，透射對反射光束強度比率係藉由第二稜鏡120b中之消逝場強度予以定義且隨著距離以指數方式下降。
舉例而言，在由CaF2稜鏡構成之第一子元件120a與第二子元件120b經放置相距200奈米時，具有190奈米之一波長之電漿產生光112a(即，VUV光)經歷65%反射率，同時來自幫浦源104之具有1微米波長 之光經歷約98%透射率。藉由另一實例，增大第一子元件120a與第二子元件120b之間的間隔使190奈米光之反射率增大至超過80%，同時1微米光之透射率下降至約76%。就此而言，可藉由控制第一子元件120a與第二子元件120b之間的間隙大小而控制幫浦照明110a及電漿產生照明112a之透射量及反射量。
在本文中應注意，消逝場耦合元件118之子元件120a、120b之建構不限於先前在本文中列出之材料且僅出於闡釋性目的提供此等材料。在本文中應進一步認識到，用於建構消逝場耦合元件118之材料選擇可取決於幫浦照明(例如，IR光)與電漿產生照明(例如，VUV光)之間的所要折射率變化等級及/或對於一給定應用之電漿產生照明之所要透射等級。
在另一實施例中，儘管未展示，消逝場耦合元件118之子元件120a、120b之一者或兩者可包含安置於子元件120a、120b之一或多個表面上之一IR塗層或一AR塗層，以便降低子元件120a、120b之一或多個表面之反射率。
在另一項實施例中，消逝場耦合元件118包含安置於第一子元件120a及第二子元件120b之間的一材料塗層。舉例而言，材料塗層(未展示)可安置於在第一子元件120a與第二子元件120b之間的一介面處之第一子元件120a及/或第二子元件120b之一表面上。就此而言，材料塗層可取代在圖1E中描繪之氣隙。在一項實施例中，材料塗層可包含(但不限於)具有一低折射率(相對於子元件120a、120b之折射率)之一材料塗層。舉例而言，在其中第一子元件120a及第二子元件120b係由CaF2所形成之情況中，材料塗層可包含(但不限於)一MgF2塗層。
雖然已在一第一稜鏡子元件120a及一第二稜鏡子元件120b之背景內容中描述消逝場耦合元件118，但應注意，子元件120a/120b不限於稜鏡。舉例而言，第二子元件120b可包含(但不限於)塗佈有一IR塗層 或一AR塗層之至少一者之一板結構(例如，板)，以便增強電漿產生光112b(例如，VUV光)在介面121之反射。
此外，可使用一材料塗層取代間隙123及第二子元件120b兩者。舉例而言，材料塗層可包含至少一頂層材料，其具有對於電漿產生光112b(例如，VUV光)之一低折射率(相對於第一子元件120a)，同時亦對來自幫浦源104之光(例如，IR光)至少部分透明。就此而言，材料塗層可包含一多層塗層，藉此與第一子元件120a接觸之頂層具有一較低折射率且因此增強對於入射電漿產生光112b之TIR。此外，多層塗層之底層可對來自幫浦源104之光高度透明。
在本文中應進一步注意，先前在本文中描述之任何分離元件(諸如TIR元件114、散射元件116及消逝場耦合元件118)可與另一者組合使用。
在本文中應認識到，氣體圍阻元件101可包含適用於起始及/或維持一電漿108之數個氣體容納結構。在一項實施例中，氣體圍阻元件101可包含(但不限於)適用於起始及/或維持一電漿108之一電漿燈泡。在另一實施例中，氣體圍阻元件101可包含(但不限於)一電漿單元。在一項實施例中，電漿單元可包含(但不限於)與一或多個凸緣組合以用於容納適用於起始及/或維持一電漿108之一氣體之一透射元件。在另一實施例中，氣體圍阻元件101可包含一大氣體室。在至少2014年3月31日申請之美國專利申請案第14/231,196號及2014年5月27日申請之美國專利申請案第14/288,092號(其等之全部內容在先前各以引用的方式併入本文中)中描述一凸緣電漿單元之使用。在至少2007年4月2日申請之美國專利申請案第11/695,348號、2006年3月31日申請之美國專利申請案第11/395,523號及2012年10月9日申請之美國專利申請案第13/647,680號(其等之全部內容在先前各以引用的方式併入本文中)中描述一電漿燈泡之使用。在2010年5月26日申請之美國專利申請案第 12/787,827號(其之全部內容以引用的方式併入本文中)中描述作為一氣體圍阻元件之一氣體室之使用。
在一些實施例中，氣體圍阻元件101之透射部分(例如，透射元件、燈泡或窗)可由此項技術中已知之對藉由電漿108產生之輻射及/或幫浦光110a至少部分透明之任何材料所形成。在一項實施例中，氣體圍阻元件101之透射部分(例如，透射元件、燈泡或窗)可由此項技術中已知之對在氣體圍阻元件101內產生之VUV輻射、DUV輻射、UV輻射及/或可見光至少部分透明之任何材料所形成。在另一實施例中，氣體圍阻元件101之透射部分可由此項技術中已知之對來自幫浦源104之IR輻射、可見光及/或UV光至少部分透明之任何材料所形成。在另一實施例中，氣體圍阻元件101之透射部分可由此項技術中已知之對來自幫浦源104之輻射(例如，IR源)及藉由電漿108發射之輻射(例如，VUV輻射、DUV輻射、UV輻射及/或可見光輻射)皆至少部分透明之任何材料所形成。
在一些實施例中，氣體圍阻元件101之透射部分可由一低OH含量之熔矽石玻璃材料所形成。在其他實施例中，氣體圍阻元件101之透射部分可由高OH含量之熔矽石玻璃材料所形成。舉例而言，氣體圍阻元件101之透射元件或燈泡可包含(但不限於)SUPRASIL 1、SUPRASIL 2、SUPRASIL 300、SUPRASIL 310、HERALUX PLUS、HERALUX-VUV及類似物。在其他實施例中，氣體圍阻元件101之透射元件或燈泡可包含(但不限於)CaF2、MgF2、結晶型石英及藍寶石。在本文中應再次注意，諸如(但不限於)CaF2、MgF2、結晶型石英及藍寶石之材料提供對短波長輻射(例如，λ<190奈米)之透明度。在A.Schreiber等人之Radiation Resistance of Quartz Glass for VUV Discharge Lamps,J.Phys.D：Appl.Phys.38(2005),3242-3250(其之全部內容以引用的方式併入本文中)中詳細論述適用於在本發明之氣體 圍阻元件101中實施之各種玻璃。
氣體圍阻元件101之透射部分可呈此項技術中已知之任何形狀。舉例而言，透射元件或燈泡可包含(但不限於)一圓柱形狀、一球形或橢圓形狀。在另一實施例中，透射元件或燈泡可包含(但不限於)一複合形狀。舉例而言，氣體圍阻元件101之透射部分之形狀可由兩個或兩個以上形狀之一組合構成。舉例而言，氣體圍阻元件101之透射部分之形狀可由經配置以容納電漿108之一球形或橢圓形中心部分及在球形或橢圓形中心部分上及/或下延伸之一或多個圓柱形部分(藉此該一或多個圓柱形部分)所構成。在其中氣體圍阻元件101包含含有一透射元件之電漿單元之情況中，透射元件可為圓柱形狀，其中透射元件之一或多個開口定位於圓柱形狀之透射元件之端部。就此而言，電漿單元之透射元件可呈一空心圓柱體之形式，藉此一通道自第一開口(頂開口)延伸至第二開口(底開口)。在另一實施例中，電漿單元可包含一第一凸緣及一第二凸緣，其等與透射元件之壁共同用於將大量氣體容納於透射元件之通道內。在本文中應認識到，此配置可延伸至各種透射元件形狀，如先前在本文中描述。
在其中氣體圍阻元件101包含一電漿燈泡之設定中，電漿燈泡亦可呈此項技術中已知之任何形狀。在一項實施例中，電漿燈泡可具有一圓柱形狀、一球形或一橢圓形狀。在另一實施例中，電漿燈泡可具有一複合形狀。舉例而言，電漿燈泡之形狀可由兩個或兩個以上形狀之一組合構成。舉例而言，電漿燈泡之形狀可由經配置以容納電漿108之一球形或橢圓形中心部分及在球形或橢圓形中心部分上及/或下延伸之一或多個圓柱形部分構成。
在一項實施例中，氣體圍阻元件101可容納此項技術中已知之適用於基於合適照明之吸收產生一電漿之任何選定氣體(例如，氬、氙、汞或類似物)。在一項實施例中，將來自幫浦源104之照明110a聚 集至大量氣體中引起藉由氣體或電漿(例如，通過一或多個選定吸收線)將能量吸收於氣體圍阻元件101內，藉此「激發」氣體物種，以便產生及/或維持一電漿。在另一實施例中，儘管未展示，氣體圍阻元件101可包含一組電極，其等用於在氣體圍阻元件101之內部體積內起始電漿108，藉此來自幫浦源104之照明維持藉由電極引燃後之電漿108。
在本文中可預期，系統100可用於在各種氣體環境中起始及/或維持一電漿108。在一項實施例中，用於起始及/或維持電漿108之氣體可包含一惰性氣體(例如，鈍性氣體或非鈍性氣體)或一非惰性氣體(例如，汞)。在另一實施例中，用於起始及/或維持電漿108之氣體可包含氣體之一混合物(例如，惰性氣體之混合物、惰性氣體與非惰性氣體之混合物或非惰性氣體之一混合物)。舉例而言，在本文中可預期，用於產生一電漿108之大量氣體可包含氬。舉例而言，氣體可包含固持於超過5atm(例如，20atm至50atm)之壓力之一實質上純氬氣。在另一例項中，氣體可包含固持於超過5atm(例如，20atm至50atm)之壓力之一實質上純氪氣。在另一例項中，氣體可包含氬氣與一額外氣體之一混合物。
應進一步注意，本發明可延伸至數種氣體。舉例而言，適用於在本發明中實施之氣體可包含(但不限於)Xe、Ar、Ne、Kr、He、N2、H2O、O2、H2、D2、F2、CH4、一或多種類金屬鹵化物、鹵素、Hg、Cd、Zn、Sn、Ga、Fe、Li、Na、Ar：Xe、ArHg、KrHg、XeHg及類似物。廣而言之，本發明應被解釋為延伸至任何光幫浦電漿產生系統且應進一步被解釋為延伸至適用於在一氣體圍阻元件101內維持一電漿之任何類型之氣體。
採集器106可呈此項技術中已知之適用於將自幫浦源104放射之照明聚集至容納於氣體圍阻元件101內之大量氣體中之任何實體組 態。在一項實施例中，如在圖1中展示，採集器106可包含具有適用於接收來自幫浦源104之照明110b且將照明110b聚集至容納於氣體圍阻元件101內之大量氣體中之一反射內表面之一凹區域。舉例而言，採集器106可包含具有如圖1展示之一反射內表面之一橢圓形採集器106。
在一項實施例中，系統100可包含各種額外光學元件。在一項實施例中，該組額外光學器件可包含經組態以採集自電漿108放射之寬頻光之採集光學器件。舉例而言，系統100可包含經配置以將來自採集器106之照明引導至下游光學器件(諸如(但不限於)一均化器及/或一採集孔114)之一或多個額外光學元件。
在另一實施例中，該組光學器件可包含沿著系統100之照明路徑或採集路徑放置之一或多個透鏡。一或多個透鏡可用於將來自幫浦源104之照明聚集至氣體圍阻元件101內之大量氣體中。替代性地，一或多個額外透鏡可用於將自電漿108放射之寬頻光聚集至一選定目標(未展示)上。
在另一實施例中，該組光學器件可包含沿著照明路徑或採集路徑放置之一或多個濾光器，以便在光進入氣體圍阻元件101之前過濾照明或在自電漿108發射光隨後過濾照明。在本文中應注意，僅出於圖解之目的提供如上文描述且在圖1A中圖解說明之系統100之該組光學器件且不應解釋為限制。可預期，可在本發明之範疇內利用數個等效或額外光學組態。
在另一實施例中，系統100之幫浦源104可包含一或多個雷射。廣而言之，幫浦源104可包含此項技術中已知之任何雷射系統。舉例而言，幫浦源104可包含此項技術中已知之能夠在電磁光譜之紅外線、可見光或紫外線部分中發射輻射之任何雷射系統。在一項實施例中，幫浦源104可包含經組態以發射連續波(CW)雷射輻射之一雷射系 統。舉例而言，幫浦源104可包含一或多個CW紅外線雷射源。舉例而言，在其中氣體圍阻元件101內之氣體係氬或包含氬之設定中，幫浦源104可包含經組態以發射在1069奈米之輻射之一CW雷射(例如，光纖雷射或碟片Yb雷射)。應注意，此波長適配氬中之一1068奈米吸收線且如此尤其用於幫浦氬氣。在本文中應注意，一CW雷射之上述描述並不限制且此項技術中已知之任何雷射可在本發明之背景內容中實施。
在另一實施例中，幫浦源104可包含一或多個二極體雷射。舉例而言，幫浦源104可包含發射在對應於容納於氣體圍阻元件101內之氣體物種之任何一或多個吸收線之一波長之輻射之一或多個二極體雷射。廣而言之，可選擇幫浦源104之一二極體雷射用以實施，使得二極體雷射之波長經調諧至任何電漿之任何吸收線(例如，離子躍遷線)或此項技術中已知之電漿產生氣體之任何吸收線(例如，高度激發之中性躍遷線)。如此，一給定二極體雷射(或二極體雷射組)之選擇將取決於容納於系統100之氣體圍阻元件101內之氣體類型。
在另一實施例中，幫浦源104可包含一離子雷射。舉例而言，幫浦源104可包含此項技術中已知之任何鈍性氣體離子雷射。舉例而言，在一基於氬之電漿之情況中，用於激發氬離子之幫浦源104可包含一Ar+雷射。
在另一實施例中，幫浦源104可包含一或多個頻率轉換雷射系統。舉例而言，幫浦源104可包含具有超過100瓦特之一功率位準之一Nd：YAG或Nd：YLF雷射。在另一實施例中，幫浦源104可包含一寬頻雷射。在另一實施例中，幫浦源104可包含經組態以發射調變雷射輻射或脈衝雷射輻射之一雷射系統。
在另一實施例中，幫浦源104可包含經組態以將在實質上一恆定功率之雷射光提供至電漿108之一或多個雷射。在另一實施例中，幫 浦源104可包含經組態以將調變雷射光提供至電漿108之一或多個調變雷射。在另一實施例中，幫浦源104可包含經組態以將脈衝雷射光提供至電漿之一或多個脈衝雷射。
在另一實施例中，幫浦源104可包含一或多個非雷射源。廣而言之，幫浦源104可包含此項技術中已知之任何非雷射光源。舉例而言，幫浦源104可包含此項技術中已知之能夠在電磁光譜之紅外線、可見光或紫外線部分中離散地或持續地發射輻射之任何非雷射系統。
在另一實施例中，幫浦源104可包含兩個或兩個以上光源。在一項實施例中，幫浦源104可包含一或多個雷射。舉例而言，幫浦源104(或「源」)可包含多個二極體雷射。藉由另一實例，幫浦源104可包含多個CW雷射。在另一實施例中，兩個或兩個以上雷射之各者可發射經調諧至系統100之氣體圍阻元件101內之氣體或電漿之一不同吸收線之雷射輻射。
圖2圖解說明根據本發明之一替代實施例之用於在一雷射幫浦光源中分離幫浦光及採集光之一系統200。在一項實施例中，系統200包含經組態以產生包含至少一第一波長之幫浦照明110a之一幫浦源104。在另一實施例中，系統200包含用於容納大量氣體之氣體圍阻元件101。舉例而言，如先前在本文中描述，氣體圍阻元件101可包含(但不限於)一電漿單元、一電漿燈泡或具有透明窗(未在圖2中展示)之一氣體室。在另一實施例中，系統200包含經組態以將來自幫浦源104之幫浦照明110b聚集至大量氣體中以在大量氣體內產生一電漿108之採集器106。在另一實施例中，電漿108發射包含至少一第二波長之寬頻輻射112a。在另一實施例中，系統200包含一均化元件202。在另一實施例，系統200包含用於光學耦合幫浦源104與均化元件202之一光纖201。在另一實施例中，光纖201經組態以在均化元件202之一偏軸位置204處將幫浦照明110a遞送至均化元件202。
在本文中應注意，先前在本文中相對於圖1A至圖1E描述之各種組件及實施例應解釋為延伸至圖2，除非另外陳述，且出於簡明之目的在此處並不重複。
在一項實施例中，均化元件202對來自電漿108之電漿產生寬頻輻射112a及來自幫浦源104之幫浦照明110a透明。在本文中應注意，均化元件202可擔當一雙重角色，因為其用於塑型入射幫浦光束110a且亦用於均化採集之電漿產生光112a。均化光至光纖中之耦合係低的。在本文中應進一步注意，歸因於光纖201與均化元件202之偏軸耦合，由於來自採集器106之大部分電漿產生光112b(例如，UV光、DUV光及VUV光)透射穿過均化元件202，故電漿產生光112b至光纖201中之耦合削弱。此外，歸因於與行進穿過均化元件202之光及行進穿過光纖201之光相關聯之大光展量差異，電漿產生光112b至光纖201中之耦合削弱。
在一項實施例中，均化元件202可包含一或多個均化器。在另一實施例中，均化元件202可包含一或多個波導。舉例而言，均化元件202可包含由一VUV透明材料(諸如(但不限於)CaF2、MgF2、結晶型石英、藍寶石)形成之一均化器或一波導。在本文中應注意，均化元件並不限於僅出於闡釋性目的提供之此等材料。此外，均化元件202可經選擇，使得其對除VUV光以外之波長型態透明。均化元件202可對自一電漿採集之有用光之任何波長透明。舉例而言，均化元件202可由對VUV光、DUV光、UV光及可見光之至少一者透明之一材料所形成。
均化元件202可呈現此項技術中已知之任何形狀。在一項實施例中，均化元件202可具有含一選定橫截面形狀之一長形形狀。舉例而言，均化元件202之橫截面形狀可包含(但不限於)一矩形、一圓形、一方形、一六邊形、一八邊形及類似物。
在另一實施例中，均化元件202可包一實心均化元件。舉例而言，均化元件202可包含一實心圓柱體、一實心矩形稜鏡、一實心六邊形稜鏡、一實心八邊形稜鏡及類似物。在另一實施例中，均化元件202可包一空心均化元件。舉例而言，均化元件202可包含一空心圓柱體、一空心矩形稜鏡、一空心六邊形稜鏡、一空心八邊形稜鏡及類似物。
在另一實施例中，儘管未展示，系統200可包含經組態以產生包含第一波長及不同於第一波長之一額外波長之至少一者之額外幫浦照明之一額外幫浦源。舉例而言，額外幫浦源可提供具有相同於或不同於第一幫浦源104之一波長之額外雷射光。在另一實施例中，儘管未展示，系統200可包含光學耦合額外幫浦源與均化元件202之一額外光纖。就此而言，額外光纖可在均化元件202之一額外偏軸位置將額外幫浦照明(例如，相同於或不同於第一波長之波長)遞送至均化元件。此一配置允許多個光纖(例如，201)將多個幫浦源(例如，104)耦合至相同均化元件202。如此，來自分開雷射之幫浦光可耦合至均化元件202。在一項實施例中，多個幫浦雷射可產生不同波長之光，從而允許系統200使用各種幫浦波長高效激發電漿。在本文中應注意，可跨多個幫浦雷射之光束之各者來改變任何輸出參數(例如，強度、脈衝頻率、極性及類似物)且此等改變並不限於與每一幫浦源相關聯之波長。
在另一實施例中，均化元件202之一或多個部分塗佈有一或多個材料塗層。舉例而言，均化元件202之入口之一者或兩者可塗佈有一IR塗層或一AR塗層，以便減少與幫浦照明110a(例如，IR光)或電漿產生照明112a(例如，VUV光)相關聯之反射損耗。
在本文中應認識到，系統200及相關聯實施例提供對於幫浦照明110a、110b及採集照明112a、112b之一高NA之保存。另外，系統200 產生與電漿產生光(例如，VUV光)相關聯之一均化輸出照明。
圖3圖解說明根據本發明之一替代實施例之用於在一雷射幫浦光源中分離幫浦光及採集光之一系統300。在本文中應注意，先前在本文中相對於圖1A至圖1E及圖2描述之各種組件及實施例應解釋為延伸至圖3，除非另外陳述，且出於簡明之目的在此處並不重複。
在一項實施例中，系統300包含經組態以產生包含至少一第一波長之幫浦照明之幫浦源104。
在另一實施例中，系統300包含一第一採集器106。在一項實施例中，第一採集器106經組態以將來自幫浦源104之幫浦照明110(例如，IR光)聚集至大量氣體中以在大量氣體內產生一電漿108。此外，第一採集器106之反射表面可經選擇，使得其對來自幫浦源104之幫浦照明110高度反射。在另一實施例中，系統300包含一第二採集器107。在一項實施例中，第二採集器107經組態以採集及聚集藉由電漿108發射之寬頻輻射112。就此而言，第一採集器106之反射表面可經選擇，使得其對所發射寬頻光112之一或多個選定部分(例如，VUV光、DUV光、UV光及/或可見光)高度反射。在另一實施例中，第一採集器106及/或第二採集器107可包含(但不限於)一橢圓形鏡。
在另一實施例中，第一採集器106及/或第二採集器107經配置成彼此對置，其中其等之反射表面實質上面向彼此。在本文中應注意，如在圖3中展示，僅利用一有限NA。應注意，第一採集器106(用於採集幫浦照明110)與照明之整體角向分佈相比較相對大，其中小於2 π之立體角用於電漿激發。
在另一實施例中，如在圖3中展示，系統300包含對來自幫浦源104之光(例如，IR光)之第一波長透明之一或多個窗。在另一實施例中，一或多個窗定位於幫浦源104與第一採集器106之一凹採集部分之間，如在圖3中展示。在另一實施例中，第一採集器106、第二採集器 107及一或多個鏡302形成適用於容納維持電漿108所需之氣體之一氣體圍阻室303。在本文中應注意，氣體圍阻室303可壓有適用於維持一電漿之任何氣體，如先前在本文中描述。
在另一實施例中，第一採集器106包含經定大小及定位以便允許採集之來自電漿108之寬頻輻射112穿過至下游光學元件之一開口306。在一項實施例中，開口306可包含對寬頻輻射之至少一部分(例如，VUV、DUV或UV)透明之一窗。沿著透明窗302之此一組態允許室303之密封及加壓。在本文中應注意，總採集角亦可為約2π之立體角。
在另一實施例中，系統300包含安置於第一採集器106之一內壁上之一或多個球面鏡304。舉例而言，一或多個球面鏡304可包含安置於開口306之一第一側上之一第一球面鏡及安置於開口306之相對於第一側之一第二側上之一第二球面鏡，如在圖3中展示。在一項實施例中，一或多個球面鏡經組態以將帶外光(即，在電漿輸出之頻帶外之光)之至少一部分(諸如，IR光或可見光)反射至電漿108中。在本文中應注意，藉由將帶外光引導回至電漿108中可改良電漿激發效率。在另一實施例中，一或多個球面鏡304經組態以將帶內光(即，在電漿輸出之頻帶中之光)之至少一部分(諸如，VUV光、DUV光或UV光)反射至第二採集器107上。在本文中應進一步注意，自球面鏡304反射之帶內光藉由第二採集器107拾取且引導出開口306。
在另一實施例中，第一採集器106及第二採集器107可具有不同相對定向。
在另一實施例中，系統300可包含一分段採集器(例如，橢圓形)而非兩個分開採集器106、107。就此而言，分段橢圓形之每一片段可獨立地採集及反射UV光及IR光。在一項實施例中，分段橢圓形之每一片段可包含(但不要求包含)實現對UV光及IR光之片段反射回應之一不同塗層。在另一實施例中，每一片段可具有可用於分離IR光及UV 光之一分離焦點。
在另一實施例中，一共同採集器可用於幫浦照明110(例如，IR光)及採集之寬頻照明112(例如，VUV光)兩者。舉例而言，一不透明鏡可用於分離幫浦照明110及採集照明112。
在另一實施例中，第一採集器106及/或第二採集器107可建構有用於幫浦照明及/或採集照明之多個角區。舉例而言，用於採集寬頻輻射(例如，VUV光)之第二採集器107可包含對應於多個開口之多個角區(例如，棋盤狀型樣)。此等多個開口各可個別地用於激發電漿108。
在另一實施例中，可結合此項技術中已知之任何氣體圍阻結構使用系統300。舉例而言，一電漿單元或一電漿燈泡(如先前在本文中描述)可用於容納氣體及接收來自第一採集器106之幫浦照明(例如，經由IR透明窗或燈泡壁)。此外，電漿單元或電漿燈泡可透射寬頻輻射(例如，經由VUV透明窗或燈泡壁)。接著，所透射寬頻輻射可經由採集器107採集且經引導至開口306。在本文中應注意，在其中電漿氣體局部地容納於一電漿單元或電漿燈泡中之一組態中，可不需窗302。
在另一實施例中，出於聚集、採集及/或分離幫浦照明及採集之寬頻照明之目的，先前在本文中描述之任何折射元件可與系統300組合使用。
在本文中應認識到，歸因於用於幫浦照明及所發射寬頻輻射之光學元件之完全分離，從而允許幫浦鏡106及寬頻鏡107之獨立最佳化，故在圖3中描繪之建構尤其有利。系統300進一步允許將短波長之寬頻光聚集至一小點上，此在某些設定中可為有利的。另外，系統300完全由反射組件建構，使其在諸多短波長產生中係較佳的。此外，大光學組件(例如，採集器106及採集器107)之利用有助於改良抗UV破壞性。
在本文中描述之標的有時圖解說明包含於其他組件內或與其他組件連接之不同組件。應理解，此描繪之架構僅為例示性，且事實上可實施達成相同功能性之諸多其他架構。在一概念意義上，達成相同功能性之組件之任何配置有效「相關」以達成所要功能性。因此，在不考慮架構或中間組件之情況下，經組合以達成一特定功能性之在本文中之任何兩個組件可視為與彼此「相關」以達成所要功能性。同樣地，如此相關之任何兩個組件亦可視為經「連接」或「耦合」至彼此以達成所要功能性，且能夠如此相關之任何兩個組件亦可視為「可耦合」至彼此以達成所要功能性。可耦合之特定實例包含但不限於可實體相互作用及/或實體相互作用之組件及/或可無線相互作用及/或無線相互作用之組件及/或可邏輯相互作用及/或邏輯相互作用之組件。
據信，將藉由前述描述理解本發明及諸多其之伴隨優勢，且將明白，在不脫離所揭示之標的或不犧牲其之所有材料優勢之情況下可對組件之形式、構造及配置做出各種改變。描述之形式僅為解釋性，且涵蓋及包含此等改變係下列申請專利範圍之意圖。此外，應理解，本發明由隨附申請專利範圍定義。
104‧‧‧幫浦源
106‧‧‧採集器/第一採集器/幫浦鏡
107‧‧‧第二採集器/寬頻鏡
108‧‧‧電漿
110‧‧‧幫浦照明
112‧‧‧寬頻輻射/寬頻照明/寬頻光
300‧‧‧系統
302‧‧‧鏡/窗
303‧‧‧氣體圍阻室
304‧‧‧球面鏡
306‧‧‧開口

Claims (67)

  1. 一種用於在一雷射幫浦光源中分離幫浦光及採集光之系統，其包括：一幫浦源，其經組態以產生包含至少一第一波長之幫浦照明；一氣體圍阻元件，其用於容納大量氣體；一採集器，其經組態以將來自該幫浦源之該幫浦照明聚集至該大量氣體中以在該大量氣體內產生一電漿，其中該電漿發射包含至少一第二波長之寬頻輻射；及一或多個照明分離稜鏡元件，其等定位於該採集器之一反射表面與該幫浦源之間且經配置以在空間上分離包含該第一波長之該幫浦照明與自該電漿發射之包含至少一第二波長之該所發射寬頻輻射。
  2. 如請求項1之系統，其中該一或多個照明分離稜鏡元件包括：一或多個全內反射元件，其等定位於該採集器之一反射表面與該幫浦源之間且經配置以在空間上分離包含該第一波長之該幫浦照明與自該電漿發射之包含至少該第二波長之該寬頻輻射。
  3. 如請求項2之系統，其中該一或多個全內反射元件由一選定材料形成且相對於該幫浦源及該所產生之電漿予以配置，以便建立對該電漿照明之全內反射及對該幫浦照明之透明度。
  4. 如請求項3之系統，其中該電漿照明在該一或多個全內反射元件內之一第一表面經受全內反射且在一第二表面離開該一或多個全內反射元件。
  5. 如請求項2之系統，該一或多個全內反射元件包括： 複數個全內反射元件。
  6. 如請求項1之系統，其中該一或多個照明分離稜鏡元件包括：一或多個散射元件，其等定位於該採集器之一反射表面與該幫浦源之間且經配置以在空間上分離包含該第一波長之該幫浦照明與自該電漿發射之包含至少該第二波長之該寬頻輻射。
  7. 如請求項6之系統，其中該一或多個散射元件由一材料及一選定材料形成且相對於該幫浦源及該所產生之電漿予以配置，以便藉由經由折射而使來自一初始方向之該電漿照明偏轉而使該幫浦照明與該電漿照明分離。
  8. 如請求項6之系統，其進一步包括：一或多個準直光學器件，其等經組態以在入射於該一或多個散射元件上之前準直該幫浦照明及該電漿照明之至少一者。
  9. 如請求項6之系統，其進一步包括：一或多個重組光學器件，其等經組態以組合自該一或多個散射元件放射之電漿照明。
  10. 如請求項6之系統，其進一步包括：一或多個額外散射元件，其等經組態以補償藉由該一或多個散射元件引起之散射。
  11. 如請求項6之系統，該一或多個散射元件包括：複數個散射元件。
  12. 如請求項1之系統，其中該一或多個照明分離稜鏡元件包括：一或多個消逝場耦合元件，其等定位於該採集器之一反射表面與該幫浦源之間且經配置以在空間上分離包含該第一波長之該幫浦照明與自該電漿發射之包含至少該第二波長之該寬頻輻射。
  13. 如請求項12之系統，其中該一或多個消逝場耦合元件包括： 一第一子元件；一第二子元件，其經定位接近於該第一子元件以在該第一子元件與該第二子元件之間形成具有一選定距離之一間隙，其中該第一子元件及該第二子元件經配置以透射包含該第一波長之該幫浦照明之至少一部分且反射藉由該電漿發射之包含至少該第二波長之該寬頻輻射之至少一部分。
  14. 如請求項13之系統，其中該等第一子元件包括：一稜鏡。
  15. 如請求項14之系統，其中該等第二子元件包括：一稜鏡及一板之至少一者，其塗佈有一紅外線塗層或一抗反射塗層之至少一者。
  16. 如請求項13之系統，其中第一子元件與該第二子元件之間的間隙含有具有一低折射率之一塗層。
  17. 如請求項1之系統，其中該一或多個照明分離稜鏡元件之一或多個表面塗佈有一紅外線塗層及一抗反射塗層之至少一者，以便減少該幫浦照明及該寬頻照明之至少一者在該一或多個表面之反射。
  18. 如請求項1之系統，其中該一或多個照明分離稜鏡元件係由氟化鈣、氟化鎂、結晶型石英及藍寶石之至少一者所形成。
  19. 如請求項1之系統，其中藉由該電漿發射之該寬頻輻射包含真空紫外線輻射、深紫外線輻射、紫外線輻射及可見光輻射之至少一者。
  20. 如請求項1之系統，其中該氣體圍阻元件包括：一電漿燈泡，其用於容納該氣體。
  21. 如請求項1之系統，其中該氣體圍阻元件包括：一電漿單元，其用於容納該氣體。
  22. 如請求項21之系統，其中該電漿單元包括：一透射元件；及一或多個凸緣，其等安置於該透射元件之一或多個端部以用於容納該氣體。
  23. 如請求項1之系統，其中該氣體圍阻元件之一透射部分係由氟化鈣、氟化鎂、結晶型石英、藍寶石及熔矽石之至少一者所形成。
  24. 如請求項1之系統，其中該氣體圍阻元件之一透射部分對藉由該電漿發射之真空紫外線輻射、深紫外線輻射、紫外線輻射及可見光輻射之至少一者至少部分透明。
  25. 如請求項1之系統，其中該採集器包括：一橢圓形採集器。
  26. 如請求項1之系統，其中該照明源包括：一或多個雷射。
  27. 如請求項26之系統，其中該一或多個雷射包括：一或多個紅外線雷射、一或多個可見光雷射及一或多個紫外線雷射之至少一者。
  28. 如請求項26之系統，其中該一或多個雷射包括：一二極體雷射、一連續波雷射或一寬頻雷射之至少一者。
  29. 如請求項1之系統，其中該氣體包括：一惰性氣體、一非惰性氣體及兩種或兩種以上氣體之一混合物之至少一者。
  30. 一種用於在一雷射幫浦光源中分離幫浦光及採集光之系統，其包括：一幫浦源，其經組態以產生包含至少一第一波長之幫浦照明； 一氣體圍阻元件，其用於容納大量氣體；一採集器，其經組態以將來自該幫浦源之該幫浦照明聚集至該大量氣體中以在該大量氣體內產生一電漿，其中該電漿發射包含至少一第二波長之寬頻輻射；及一均化元件；及一光纖，其光學耦合該幫浦源與該均化元件，其中該光纖經組態以在該均化元件之一偏軸位置將幫浦照明遞送至該均化元件。
  31. 如請求項30之系統，其中該均化元件包括：一或多個均化器。
  32. 如請求項30之系統，其中該均化元件包括：一或多個波導。
  33. 如請求項30之系統，其中該均化元件係由氟化鈣、氟化鎂、結晶型石英及藍寶石之至少一者所形成。
  34. 如請求項30之系統，其中該均化元件具有呈一矩形、一圓形、一六邊形及一八邊形之至少一者之一橫截面形狀。
  35. 如請求項30之系統，其中該均化元件包括：一實心均化元件及一空心均化元件之至少一者。
  36. 如請求項30之系統，其中該均化元件包括：一均化元件，其包含塗佈有一紅外線塗層及一抗反射塗層之至少一者之一或多個部分。
  37. 如請求項30之系統，其進一步包括：一額外幫浦源，其經組態以產生包含該第一波長及不同於該第一波長之一額外波長之至少一者之額外幫浦照明；及一額外光纖，其光學耦合該額外幫浦源與該均化元件，其中該額外光纖經組態以在該均化元件之一額外偏軸位置將該額外 幫浦照明遞送至該均化元件。
  38. 如請求項30之系統，其中藉由該電漿發射之該寬頻輻射包含真空紫外線輻射、深紫外線輻射、紫外線輻射及可見光輻射之至少一者。
  39. 如請求項30之系統，其中該氣體圍阻元件包括：一電漿燈泡，其用於容納該氣體。
  40. 如請求項30之系統，其中該氣體圍阻元件包括：一電漿單元，其用於容納該氣體。
  41. 如請求項40之系統，其中該電漿單元包括：一透射元件；及一或多個凸緣，其等安置於該透射元件之一或多個端部以用於容納該氣體。
  42. 如請求項30之系統，其中該氣體圍阻元件包括：一室，其配備有對該幫浦照明及該所發射寬頻輻射之至少一者透明之一或多個窗。
  43. 如請求項30之系統，其中該氣體圍阻元件之一透射部分係由氟化鈣、氟化鎂、結晶型石英、藍寶石及熔矽石之至少一者所形成。
  44. 如請求項30之系統，其中該氣體圍阻元件之一透射部分對藉由該電漿發射之真空紫外線輻射、深紫外線輻射、紫外線輻射及可見光輻射之至少一者至少部分透明。
  45. 如請求項30之系統，其中該採集器包括：一橢圓形採集器。
  46. 如請求項30之系統，其中該照明源包括：一或多個雷射。
  47. 如請求項46之系統，其中該一或多個雷射包括： 一或多個紅外線雷射、一或多個可見光雷射及一或多個紫外線雷射之至少一者。
  48. 如請求項46之系統，其中該一或多個雷射包括：一二極體雷射、一連續波雷射或一寬頻雷射之至少一者。
  49. 如請求項30之系統，其中該氣體包括：一鈍性氣體、惰性氣體、一非惰性氣體及兩種或兩種以上氣體之一混合物之至少一者。
  50. 一種用於在一雷射幫浦光源中分離幫浦光及採集光之系統，其包括：一幫浦源，其經組態以產生包含至少一第一波長之幫浦照明；一第一採集器，其經組態以採集來自該幫浦源之該幫浦照明且將其聚集至該大量氣體中以在該大量氣體內產生一電漿，其中該電漿發射包含至少一第二波長之寬頻輻射；一第二採集器，其經組態以採集及聚集藉由該電漿發射之寬頻輻射，該第二採集器經定位而對置於該第一採集器；及一或多個窗，其等對該至少一第一波長透明且定位於該幫浦源與該第一採集器之一凹採集部分之間，該第一採集器、該第二採集器及該一或多個鏡形成一氣體圍阻室。
  51. 如請求項50之系統，其進一步包括：一或多個球面鏡，其等安置於該第一採集器之一內壁上且經組態以將帶外光之至少一部分反射至該電漿中。
  52. 如請求項51之系統，其中該一或多個球面鏡安置於該第一採集器之一內壁上且經組態以將帶內光之至少一部分反射至該第二採集器上。
  53. 如請求項50之系統，其中藉由該電漿發射之該寬頻輻射包含真 空紫外線輻射、深紫外線輻射、紫外線輻射及可見光輻射之至少一者。
  54. 如請求項50之系統，其中該一或多個窗包括：一第一窗及一第二窗。
  55. 如請求項54之系統，其中該第二採集器定位於該第一窗與該第二窗之間。
  56. 如請求項50之系統，其中該第一採集器對IR光、可見光及UV光之至少一者反射。
  57. 如請求項50之系統，其中該第二採集器對VUV光、DUV光及UV光之至少一者反射。
  58. 如請求項50之系統，其中該第一採集器包含用於透射藉由該電漿發射之該寬頻輻射之至少一部分之一輸出。
  59. 如請求項50之系統，其中該第一採集器及該第二採集器之至少一者包括：一橢圓形採集器。
  60. 如請求項50之系統，其中該照明源包括：一或多個雷射。
  61. 如請求項60之系統，其中該一或多個雷射包括：一或多個紅外線雷射、一或多個可見光雷射及一或多個紫外線雷射之至少一者。
  62. 如請求項60之系統，其中該一或多個雷射包括：一二極體雷射、一連續波雷射或一寬頻雷射之至少一者。
  63. 如請求項50之系統，其中該氣體包括：一鈍性氣體、一惰性氣體、一非惰性氣體及兩種或兩種以上氣體之一混合物之至少一者。
  64. 一種用於在一雷射幫浦光源中分離幫浦光及採集光之系統，其 包括：一幫浦源，其經組態以產生包含至少一第一波長之幫浦照明；一氣體圍阻元件，其用於容納大量氣體；一第一採集器，其經組態以採集來自該幫浦源之該幫浦照明且將其聚集至該大量氣體中以在該大量氣體內產生一電漿，其中該電漿發射包含至少一第二波長之寬頻輻射；及一第二採集器，其經組態以採集及聚集藉由該電漿發射之寬頻輻射，該第二採集器經定位而對置於該第一採集器。
  65. 如請求項64之系統，其中該氣體圍阻元件包括：一電漿燈泡，其用於容納該氣體。
  66. 如請求項64之系統，其中該氣體圍阻元件包括：一電漿單元，其用於容納該氣體。
  67. 如請求項64之系統，其中該電漿單元包括：一透射元件；及一或多個凸緣，其等安置於該透射元件之一或多個端部以用於容納該氣體。
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