TWI781301B - 用於激發雷射持續等離子體及增強輸出照明之選定波長之系統及用於產生寬頻照明之系統及方法 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示一種用於激發雷射持續等離子體及增強由該雷射持續等離子體產生之輸出照明之一或多個選定波長的系統。在實施例中,該系統包含:一或多個激發模組,其等經組態以產生用於該雷射持續等離子體之激發照明;及一或多個增強照明源,其等經組態以在一或多個選定波長下產生增強照明。該激發照明可被引導沿著與該輸出照明之一輸出照明路徑非共線之一或多個激發照明路徑。該增強照明可被引導沿著與該輸出照明之該輸出照明路徑共線之一照明路徑,使得該增強照明與該輸出照明組合,從而在該一或多個選定波長下增強該輸出照明。
Description
本發明大體上係關於照明源,且更特定言之係關於雷射持續等離子體(LSP)源。
雷射持續等離子體(LSP)用作多種應用(包含晶圓檢測及計量)中之寬頻光源。一些既有LSP照明系統可能難以滿足計量及檢測應用之特定功率/輻照度要求。例如,LSP照明系統在寬頻紅色及紅外線(IR)光譜範圍內可具有有限亮度。LSP源在紅色及IR光譜範圍內之亮度受黑體發射極限限制。黑體IR發射不會隨著等離子體溫度增加太多,從而導致光譜輻照度在大多數實際情況中難以超過約0.2W/mm2/srad/nm,而在紫外線(UV)範圍內,光譜輻照度可能超過約2W/mm2/srad/nm。在更深IR範圍內,等離子體輻照度甚至更低。此外,針對用於LSP中之大多數氣體,在IR範圍內之吸收率高於在可見光(VIS)至UV光譜範圍內之吸收率。當試圖在VIS至UV範圍內達成更高輻照度時,增加氣體密度以增加發射率。在IR中之等離子體吸收率極快地達到黑體極限(特別是在吸收線上)且較冷等離子體周邊吸收來自一較熱核心之發射,從而導致在IR範圍內之等離子體
輻照度之一有效極限對應於低於等離子體核心之溫度。
一些LSP照明系統亦受雷射源之有限光譜寬度阻礙。當使用雷射源時,其等輻照度可能極高且不受黑體限制。然而,雷射源係窄頻的且無法用於其中寬頻較佳之應用中。類似地,在VIS至UV至DUV光譜範圍內僅少數雷射波長可用。
此外,在採用來自LSP及雷射源之組合照明的LSP照明系統中可能發生光譜輻照度之不平衡。在一些版本中,來自等離子體之光收集可設計為與激發雷射共線地發生。在此情況中,將透射穿過LSP之雷射波長添加至經收集光譜以形成對應於由雷射源貢獻之光譜輻照度的一窄頻線。然而,對於持續等離子體所需之激發功率及約20%之典型等離子體透射率(針對大多數吸收性情況),經透射雷射輻射之光譜輻照度超過等離子體輻照度達數量級。為了使等離子體更亮,需要更高激發功率且永遠不會達成光譜亮度之平衡。
需要用於產生滿足在所有適用光譜範圍之功率/輻照度要求之寬頻照明的改良式LSP技術。
根據本發明之一或多項闡釋性實施例,揭示一種用於激發雷射持續等離子體及增強由該雷射持續等離子體產生之輸出照明之一或多個選定波長的系統。在一項闡釋性實施例中,該系統包含:一或多個激發模組,其等經組態以產生用於該雷射持續等離子體之激發照明;及一或多個增強照明源,其等經組態以在一或多個選定波長下產生增強照明。該激發照明可沿與該輸出照明之一輸出照明路徑非共線之一或多個激發照明路徑引導。該增強照明可沿與該輸出照明之該輸出照明路徑共線之一照明路
徑引導使得該增強照明與該輸出照明組合,由此在該一或多個選定波長下增強該輸出照明。
根據本發明之一或多項闡釋性實施例,亦揭示一種用於產生寬頻照明之系統。在一項闡釋性實施例中,該系統包含:一等離子體形成材料;及一或多個激發模組,其等經組態以產生激發照明。該系統可包含一或多個光學元件,該一或多個光學元件經組態以將該激發照明引導至該等離子體形成材料,藉此該激發照明引起該等離子體形成材料產生發射寬頻照明之一雷射持續等離子體。該激發照明可沿與該寬頻照明之一輸出照明路徑非共線之一或多個激發照明路徑引導。在實施例中,該系統進一步包含一或多個增強照明源,該一或多個增強照明源經組態以在一或多個選定波長下產生增強照明。該增強照明可沿與輸出照明之該輸出照明路徑共線之一照明路徑引導使得該增強照明與該輸出照明組合,由此在該一或多個選定波長下增強該輸出照明。
根據本發明之一或多項闡釋性實施方案,亦揭示一種產生寬頻照明之方法。在一項闡釋性實施方案中,該方法包含:運用一或多個激發模組產生激發照明;將該激發照明引導至一等離子體形成材料,藉此該激發照明引起該等離子體形成材料產生發射寬頻照明之一雷射持續等離子體,其中該激發照明沿與該寬頻照明之一輸出照明路徑非共線之一或多個激發照明路徑引導;運用一或多個增強照明源在一或多個選定波長下產生增強照明;及沿與該寬頻照明之該輸出照明路徑共線之一照明路徑引導該增強照明使得該增強照明與該寬頻照明組合,由此在該一或多個選定波長下增強該寬頻照明。
應瞭解,前文一般描述及下文[實施方式]兩者僅為例示性
的及說明性的且不一定如所主張般限制本發明。併入於本說明書中且構成本說明書之一部分之隨附圖式繪示本發明之實施例且連同一般描述一起用於說明本發明之原理。
100:雷射持續等離子體(LSP)照明系統
102:等離子體位點
103:等離子體形成材料
104:等離子體
107:激發照明
107a至107d:激發照明
108:增強照明源
110:激發模組
110a至110d:激發模組
111:增強照明
112:阻斷濾光片
112a至112d:阻斷濾光片
114:光束擋塊
115:輸出照明/寬頻照明/寬頻光束
116:收集器元件
117:光學器件
118:二向色鏡
119:照明光學器件
119a至119d:光學器件
123:收集光學器件
125:均質器
200:方法
202:步驟
204:步驟
206:步驟
208:步驟
300:光學特性化系統
302:光學元件
303:照明臂
304:光束分離器
305:收集臂
306:物鏡
307:樣品
310:光學元件
312:載台總成/樣本載台
314:偵測器總成
316:感測器
318:控制器
320:處理器
322:記憶體/記憶媒體
400:光學特性化系統
416:照明臂/照明臂路徑
418:收集臂
420:光束調節組件
422:第一聚焦元件
426:第二聚焦元件
428:偵測器總成
430:收集光束調節元件
藉由參考隨附圖,熟習此項技術者可更好地理解本發明之許多優點,其中:圖1A係根據本發明之一或多項實施例之一雷射持續等離子體(LSP)照明系統之一示意性繪示;圖1B係來自一LSP照明系統(諸如圖1A中繪示之LSP照明系統)之輸出照明之光譜輻照度的一圖表之一實例;圖2A係根據本發明之一或多項實施例之一LSP照明系統之一示意性繪示;圖2B係來自一LSP照明系統(諸如圖2A中繪示之LSP照明系統)之輸出照明之光譜輻照度的一圖表之一實例;圖3A係根據本發明之一或多項實施例之包含一或多個激發模組及一或多個增強照明源的一LSP照明系統之一示意性繪示;圖3B係來自包含一或多個激發模組及一或多個增強照明源之一LSP照明系統(諸如圖3A中繪示之LSP照明系統)的輸出照明之光譜輻照度之一圖表之一實例;圖4A係根據本發明之一或多項實施例之包含一或多個阻斷濾光片的一LSP照明系統(諸如圖3A中繪示之LSP照明系統)之一部分之一示意性繪示,該一或多個阻斷濾光片經組態以防止輸出照明之至少一部分重新引導至一或多個激發模組或一或多個增強照明源;
圖4B係根據本發明之一或多項實施例之包含一或多個阻斷濾光片的一LSP照明系統(諸如圖3A中繪示之LSP照明系統)之一部分之一示意性繪示,該一或多個阻斷濾光片經組態以防止輸出照明之至少一部分重新引導至一或多個激發模組或一或多個增強照明源;圖5A係根據本發明之一或多項實施例之包含一反光(retro-reflective)二向色鏡的一LSP照明系統(諸如圖3A中繪示之LSP照明系統)之一示意性繪示,該反光二向色鏡經組態以沿輸出照明路徑重新引導輸出照明之至少一部分;圖5B係根據本發明之一或多項實施例之一LSP照明系統(諸如圖5A中繪示之LSP照明系統)之一部分之一示意性繪示,其中一或多個增強照明源經組態以沿與輸出照明路徑非共線之一第一照明路徑引導增強照明,且其中一二向色鏡經組態以將增強照明自第一照明路徑重新引導至與輸出照明路徑共線之一照明路徑;圖6係繪示根據本發明之一或多項實施方案之用於產生寬頻照明的方法之一流程圖;圖7係根據本發明之一或多項實施例之實施一LSP照明源(諸如圖1至圖5B之任一者中繪示之LSP照明系統或其等之任何組合)的一光學特性化系統之示意性繪示;及圖8係根據本發明之一或多項實施例之實施一LSP照明源(諸如圖1至圖5B之任一者中繪示之LSP照明系統或其等之任何組合)的一光學特性化系統之一示意性繪示。
相關申請案之交叉參考
本申請案主張由發明人Ilya Bezel、Anatoly Shchemelinin、Eugene Shifrin及Matthew Derstine於2018年3月19日申請且標題為「Enhanced IR Multipump Laser-Sustained Plasma Light Source」之美國臨時申請案序號62/644,968號的優先權,該案之全文係以引用的方式併入本文中。
現將詳細參考隨附圖式中繪示之所揭示標的物。已關於特定實施例及其等具體特徵特別地展示及描述本發明。本文中闡述之實施例被認為是闡釋性的而非限制性的。一般技術者應容易明白,在不脫離本發明之精神及範疇之情況下,可在形式及細節上進行各種改變及修改。
雷射持續等離子體(LSP)用作多種應用(包含晶圓檢測及計量)中之寬頻光源。在一些實施例中,一LSP照明系統可包含例如具有共線或非共線幾何形狀之收集方向(如圖1A及圖2A中分別展示)之一單一激發模組(例如,一激發雷射源)。在一共線配置中(例如,如圖1A中繪示),經收集光包含LSP輻射及雷射輻射。如圖1B中可見,在此一組態中,持續LSP所需之激發雷射之雷射功率/輻照度導致經收集光譜輻照度之一不成比例高峰值。在一非共線配置中(例如,如圖2A中繪示),經收集光僅包含LSP輻射。如圖2B中可見,在此一組態中,在特定光譜範圍(例如,紅外線(IR))內之LSP光譜輻照度可能遠弱於在其他光譜範圍(例如,可見光(VIS)及紫外線(UV))內之LSP光譜輻照度。
大體上參考圖1A至圖8,根據本發明之闡釋性實施例,揭示用於激發雷射持續等離子體及增強由雷射持續等離子體產生之輸出(例如,寬頻)照明之一或多個選定波長的系統及方法。在實施例中,系統包含經組態以產生用於雷射持續等離子體之激發照明之一或多個激發模組。
激發照明可沿與輸出照明之一輸出照明路徑非共線之一或多個激發照明路徑引導。在非共線配置中使用一單一高功率或多個激發雷射源可用於持續LSP及增加LSP產生之寬頻光譜輻照度。在一些實施例中,系統進一步包含經組態以在一或多個選定波長下(例如,在IR範圍或任何其他選定光譜範圍內)產生增強照明之一或多個增強照明源。增強照明可沿與輸出照明之輸出照明路徑共線之一照明路徑引導使得增強照明與輸出照明組合,由此在一或多個選定波長下增強輸出照明。在一些實施例中,一或多個增強照明源包含以足夠近光譜間隔組合以形成一連續增強照明光譜之雷射。
圖3A至圖5B繪示用於藉由形成及/或持續LSP而產生寬頻照明之一LSP照明系統100之實施例。在2010年8月31日授與之美國專利第7,786,455號;及2008年10月14日授與之美國專利第7,435,982號中大體上描述等離子體之產生,該等案之全文以引用的方式併入本文中。在2016年4月19日授與之美國專利第9,318,311號中描述各種等離子體單元設計及等離子體控制機制,該案之全文以引用的方式併入本文中。在2017年4月4日授與之美國專利第9,615,439號中亦大體上描述等離子體之產生,該案之全文以引用的方式併入本文中。在2017年9月26日授與之美國專利第9,775,226號中亦描述等離子體單元及控制機制,該案之全文以引用的方式併入本文中。在2015年11月10日授與之美國專利第9,185,788號中亦描述等離子體單元及控制機制,該案之全文以引用的方式併入本文中。在2018年3月27日授與之美國專利第9,927,094號中亦描述等離子體單元及控制機制,該案之全文以引用的方式併入本文中。在一般意義上,系統100應被解釋為擴展至此項技術中已知之任何基於等離子體(例如,LSP)之照明源。
在實施例中,系統100包含一或多個激發模組110,一或多個激發模組110經組態以產生一選定波長或波長範圍之激發照明107,諸如但不限於紅外線(IR)照明、可見光(VIS)照明或紫外線(UV)照明。在一些實施例中,一激發模組110可經組態以產生具有在3兆赫(THz)至3拍赫茲(PHz)之範圍內之一頻率(或頻帶)及/或在100奈米(nm)至100微米(μm)之範圍內之一波長(或波長範圍)的照明107。例如,一或多個激發模組110可經組態以發射在IR及/或VIS光譜範圍內之激發照明107。在另一實例中,一或多個激發模組110可經組態以發射在UV光譜範圍內之激發照明107。
各激發模組110可包含一或多個雷射。在一般意義上,激發模組110可包含此項技術中已知之任何雷射系統。例如,激發模組110可包含此項技術中已知之能夠發射在電磁光譜之紅外線、可見光或紫外線部分內之照明的任何雷射系統。在實施例中,一激發模組110可包含一雷射系統,該雷射系統經組態以發射連續波(CW)照明、經組態以發射脈衝照明,或經組態以選擇性地發射CW或脈衝照明(例如,基於激發模組110之一選定模式)。例如,激發模組110可包含但不限於Yb或Yt光纖雷射、Yb或Yt盤形雷射、Nd:YAG固態雷射、Nd:YLF雷射,或類似者。在其他實施例中,激發模組110可包含一或多個非雷射源。例如,激發模組110可包含此項技術中已知之任何非雷射照明源,諸如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連續地發射照明之一非雷射系統。在一些實施例中,系統100可包含複數個激發模組110(例如,激發模組110a、110b、110c、110d),其等經組態以產生經引導於等離子體104或等離子體形成材料(用於產生等離子體104)處之激發照明(例如,照明107a、107b、107c、107d)。
預期一等離子體104(例如,LSP)可由一連串此等短脈衝維持,只要此等脈衝之重複率高於等離子體衰減之反比延時即可。通常,熄滅LSP需要約1微秒。因此,在一些實施例中,激發模組110經組態以依一1百萬赫(MHz)或更高重複率發射脈衝照明,以確保下一激發脈衝在等離子體104有機會熄滅之前到達等離子體104。在其他實施例中,脈衝照明源之重複率至少為200千赫。在一些實施例中,脈衝照明源之重複率係在1百萬赫至1000百萬赫。在一些實施例中,脈衝照明源之一脈衝持續時間在1皮秒至1000皮秒的範圍內。在一實施例中,激發模組110係具有約100MHz重複率及約100皮秒脈衝之一鎖模Nd:YAG雷射。此等實例係提供用於闡釋性目的且並不意欲作為本發明之限制,除非本文中另有規定。
一激發模組110可包含但不限於一雷射光源(例如,一二極體雷射、光纖雷射、光纖耦合二極體雷射、自由範圍(free-range)雷射,或類似者),且亦可包含一組光學器件119或可與一組光學器件119對準,該組光學器件119對雷射光整形且將其聚焦至等離子體104中或附近。例如,如圖3A中展示,激發模組110a、110b、110c及110d可具有經組態以對激發照明107a、107b、107c及107d整形且將其等聚焦至等離子體104中或附近的各自光學器件119a、119b、119c及119d。
在一些實施例(諸如圖4A中繪示之實施例)中,一激發模組110亦可包含經組態以防止輸出照明115(例如,由等離子體104產生之寬頻照明)的至少一部分被重新引導回至激發模組110中的至少一個阻斷濾光片112。例如,如圖3A中展示,激發模組110a、110b、110c及110d可具有經組態以防止輸出照明115之至少一部分被重新引導回至激發模組110a、110b、110c及110d中的各自阻斷濾光片112a、112b、112c及
112d。一或多個阻斷濾光片112可防止由等離子體104產生之輸出照明115耦合回至一或多個激發模組110中,且防止(例如)歸因於光致損壞或熱損壞而引起效能降級。在一些實施例中,一阻斷濾光片112可包含一反射二向色濾光片,其經組態以透射激發照明107之一或多個波長且反射等離子體輻射,或經組態以透射等離子體輻射且反射激發照明107。替代地或額外地,一阻斷濾光片112可包含一吸收濾光片(例如,有效率地吸收UV或另一選定光譜範圍之一鍍金鏡)。圖4A繪示一實施例,其中阻斷濾光片112經組態以使激發照明107透射朝向等離子體104且經組態以阻斷(例如,反射)輸出照明115(例如,寬頻等離子體輻射)的至少一部分,使得其未到達激發模組110。圖4B中展示另一實施例,其中阻斷濾光片112經組態以反射激發照明107(例如,將激發照明107引導朝向等離子體104),且阻斷濾光片112經組態以透射輸出照明115(例如,寬頻等離子體輻射)的至少一部分,使得其未到達激發模組110。在圖4B組態中,阻斷濾光片112可經組態以使輸出照明115(或其之一部分)透射至一光束擋塊114中,光束擋塊114自系統100吸收照明或以其他方式移除照明。
系統100可進一步包含經組態以在一或多個選定波長(例如,IR及/或VIS波長)下產生增強照明111之一或多個增強照明源108。在一些實施例中,一或多個增強照明源108經組態以在600nm至2000nm之範圍內之一或多個選定波長或選定波長帶下產生照明111。在其他實施例中,增強照明111可具有在其他光譜範圍(例如,UV及/或其他光譜)內之選定波長/帶。
在實施例中,激發照明107可沿與輸出照明115之一輸出照明路徑非共線之一或多個激發照明路徑引導。例如,一或多個激發模組
110或其等各自激發照明路徑可與由等離子體104產生之輸出(例如,寬頻)照明115之輸出照明路徑非共線(例如,相對於其成角度)。同時,增強照明111可沿與輸出照明115之輸出照明路徑共線(例如,沿相同軸)之一照明路徑引導使得增強照明111可與輸出照明115組合,由此在一或多個選定波長下增強輸出照明115。
一增強照明源108可包含但不限於一雷射光源(例如,一二極體雷射、光纖雷射、光纖耦合二極體雷射、自由範圍雷射或類似者)、一多波長及/或多色照明源、複數個單波長及/或窄頻照明源或一寬頻照明源。各種波長可用於增強照明111。就此而言,一或多個增強照明源108可包含至少一個多波長二極體雷射、CW雷射、一脈衝雷射、一獨立雷射、一超連續雷射及/或一單獨雷射持續等離子體光源。例如,在一實施例中,一或多個增強照明源108包含一多波長照明源。在另一實施例中,一或多個增強照明源108包含耦合至一共同光纖中之複數個單波長或多波長照明源。在另一實施例中,一或多個增強照明源108包含組合至二向色光學器件上或組合於數值孔徑(NA)空間中之複數個單波長或多波長照明源。
增強照明源108亦可包含一組光學器件117或可與一組光學器件117對準,該組光學器件117對雷射光整形且將其聚焦至等離子體104中或附近及/或使其沿著輸出照明路徑。在實施例中,增強照明源108容許在一或多個特定波長下以一受控方式增加經收集等離子體輻照度,而與等離子體持續性要求無關。增強照明111之輻照度/強度可低於激發照明107之輻照度/強度,使得輸出照明115在光譜輻照度中不具有一極大尖峰(例如,如圖1B中展示)且代替地在一或多個選定波長下以更均勻施加之增加
的光譜輻照度增強(例如,如圖3B中展示)。例如,一或多個增強照明源108可經組態以在一或多個選定波長下產生增強照明111,其中光譜輻照度比未經修改輸出照明(即,不具有增強照明111之輸出照明115)之一峰值光譜輻照度大不超過50%。在一些實施例中,一或多個增強照明源108包含以足夠近光譜間隔組合以形成一連續增強照明光譜(例如,在VIS及/或IR光譜範圍內)之至少一個寬頻光源或複數個單/多波長源(例如,雷射)。
在一些實施例中,增強照明源108可經組態以持續等離子體(例如,協助激發模組110激發等離子體)且在一或多個選定波長下改良光譜輻照度兩者。例如,增強照明111可引導於等離子體104處或附近,且在一些實施例中可經由等離子體104處或附近之等離子體耦合或任何其他類型之光學耦合與輸出照明115組合(例如,整合至輸出照明115中)。在其他實施例中,增強照明111可在等離子體104下游與輸出照明115組合(例如,藉由光纖耦合或任何其他類型之光學耦合技術)。
儘管圖3A繪示包含一個增強照明源108之系統100之一實施例,然在其他實施例中,系統100可包含經組態以沿與輸出照明115之輸出照明路徑共線之一或多個照明路徑引導增強照明111的複數個增強照明源108。
在一些實施例(諸如圖4A中繪示之實施例)中,一增強照明源108亦可包含經組態以防止輸出照明115(例如,由等離子體104產生之寬頻照明)之至少一部分重新引導回至激發模組110中的至少一個阻斷濾光片112。阻斷濾光片112可防止由等離子體104產生之輸出照明115耦合回至增強照明源108中且防止例如歸因於光致損壞或熱損壞而引起效能降級。在一些實施例中,一阻斷濾光片112可包含經組態以透射增強照明111
之一或多個波長且反射等離子體輻射或經組態以透射等離子體輻射及增強照明111的一反射二向色濾光片。替代地或額外地,一阻斷濾光片112可包含一吸收濾光片(例如,有效率地吸收UV或另一選定光譜範圍之一鍍金鏡)。圖4A繪示一實施例,其中阻斷濾光片112經組態以使增強照明111透射朝向等離子體104且經組態以阻斷(例如,反射)輸出照明115(例如,寬頻等離子體輻射)之至少一部分使得其未到達增強照明源108。圖4B中展示另一實施例,其中阻斷濾光片112經組態以反射增強照明111(例如,將增強照明111引導朝向等離子體104),且阻斷濾光片112經組態以透射輸出照明115(例如,寬頻等離子體輻射)之至少一部分透射使得其未到達增強照明源108。在圖4B組態中,阻斷濾光片112可經組態以使輸出照明115(或其之一部分)透射至一光束擋塊114中,光束擋塊114自系統100吸收照明或以其他方式移除照明。
圖5A及圖5B繪示系統100之額外實施例,其中系統100包含使用反射或透射二向色鏡之一反光配置。如圖5A中展示,系統100可包含一收集器元件116(例如,一橢圓形或一球形收集器元件),收集器元件116包括經組態以沿輸出照明路徑重新引導輸出照明115之至少一部分之一反光二向色鏡。例如,反光收集器元件116可經組態以透射增強照明111之一或多個波長且經組態以反射由等離子體104產生之輸出/寬頻照明115之至少一部分。此組態之一個優點其容許透過等離子體104之雙程收集,例如,如美國專利申請案第15/187,590號中描述,該案之全文以引用的方式併入本文中。此組態中之增強照明源108可結合或不結合激發模組110使用。
圖5B中展示另一實施例,其中一或多個增強照明源108經
組態以沿與輸出照明路徑非共線之一第一照明路徑引導增強照明111,且一二向色鏡118經組態以將增強照明111自第一照明路徑重新引導至與輸出照明路徑共線之一第二照明路徑。在此組態中,二向色鏡118可反射(或部分反射)增強照明111,而收集器元件116反射增強照明111及寬頻/輸出照明115。收集器元件116可經組態以收集且聚焦增強照明111及寬頻照明115以沿輸出照明路徑引導經組合輸出照明115。就此而言,收集器元件116可經組態以反射由等離子體產生之增強照明111及寬頻照明115兩者。在此一配置中,增強照明111可具有較高輻照度,此係因為其之僅一部分將被收集。大多數增強照明將由等離子體吸收且由二向色鏡反射。因此,此組態中之增強照明源108可結合或不結合激發模組110使用。亦可翻轉二向色鏡118之定向以將增強照明111直接注入至收集器元件116中。
圖3A至圖5B繪示用於運用由一或多個激發模組110產生之激發照明107產生及/或維持一等離子體104(例如,LSP)的一系統100之實施例。然而,應注意,圖3A至圖5B中展示之實施例提供為可能實施方案之實例,且系統100亦可根據此項技術中已知之任何LSP光源組態實施。此外,在不脫離本發明之範疇之情況下,可在任何其他LSP系統架構中實施本文中描述之一或多個激發模組110及/或一或多個增強照明源108。
大體上參考圖3A至圖5B,在實施例中,系統100包含一等離子體位點(plasma site)102(例如,用於產生或維持一等離子體104)。等離子體位點102可包含但不限於一等離子體單元、等離子體燈泡、腔室、鼓或類似者。等離子體位點102可經組態以容納或支撐等離子體形成材料103(例如,一氣體或氣體混合物及/或液體或固體等離子體形成材料)。將來自一或多個激發模組110之激發照明107聚焦至等離子體形成材
料103上或中可引起透過等離子體位點102處之等離子體形成材料103或等離子體104之一或多個選定吸收線吸收能量,由此「激發」等離子體形成材料103以產生或持續等離子體104。在一些實施例中,儘管未展示,然等離子體位點102可包含用於起始等離子體位點102之內部容積內之等離子體104的一組電極,藉此來自一或多個激發模組110之激發照明107在由電極點燃之後維持等離子體104。等離子體104可例如在氣體物種弛豫至一較低能階時發射寬頻照明。
在一些實施例中,在適於產生及/或維持表示分子之一激發能量狀態之一結合準分子狀態(例如,與等離子體形成材料103之一或多種組分相關聯之一結合分子狀態)的溫度下,準分子可形成在經產生等離子體104外部之氣體體積內。在弛豫(例如,去激發或類似者)至準分子之一較低能量狀態時,準分子可發射在紫外線光譜中之照明。一準分子之去激發可導致準分子之一解離。例如,Ar2*準分子可在126nm下發射,Kr2*準分子可在146nm下發射,且Xe2*準分子可在172nm或175nm下發射。應注意,自等離子體位點102發出之照明之光譜內容可包含與來自等離子體位點102內之等離子體104及/或一或多個準分子之發射相關聯的光譜分量。
在一些實施例中,系統100包含經組態以引導及/或處理自等離子體位點102發射之照明的一或多個傳播元件。例如,一或多個傳播元件可包含但不限於透射元件(例如,等離子體位點102之透明部分、濾光片及類似者)、反射元件(例如,用於引導寬頻照明115之鏡及類似者)或聚焦元件(例如,照明光學器件119、收集光學器件123、透鏡、聚焦鏡及類似者)。
本文中應注意,等離子體照明之寬頻發射115一般受許多因素影響,包含但不限於來自一或多個激發模組110之激發照明107之聚焦強度、等離子體形成材料103之溫度、等離子體形成材料103之壓力及/或等離子體形成材料103之組合物。此外,由等離子體104及/或等離子體形成材料103(例如,等離子體位點102內之一或多個準分子)發射之寬頻照明115之光譜內容可包含但不限於紅外線(IR)、可見光(VIS)、紫外線(UV)、真空紫外線(VUV)、深紫外線(DUV)或極紫外線(EUV)波長。在一實施例中,等離子體104發射具有至少在600nm至2000nm之範圍內之波長的可見光及IR照明。在另一實施例中,等離子體104發射具有至少在200nm至600nm之範圍內之波長的可見光及UV照明。在另一實施例中,等離子體104至少發射具有低於200nm之一波長之短波長照明。在又一實施例中,等離子體位點102中之一或多個準分子發射UV及/或VUV照明。本文中應注意,本發明不限於上文描述之波長範圍,且等離子體位點102中之等離子體104及/或準分子可發射具有在上文提供之一個或任何範圍組合內之波長的照明。
本文中預期系統100可用於使用多種等離子體形成材料103起始及/或持續一等離子體104。在一實施例中,用於起始及/或維持等離子體104之等離子體形成材料103可包含一稀有氣體、一惰性氣體(例如,稀有氣體或非稀有氣體)及/或一非惰性氣體(例如,汞)。在另一實施例中,等離子體形成材料103包含一氣體(例如,稀有氣體、非稀有氣體及類似者)與一或多種氣態痕量材料(例如,金屬鹵化物、過渡金屬及類似者)之一混合物。例如,適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、金屬鹵化物、鹵
素、Hg、Cd、Zn、Sn、Ga、Fe、Li、Na、K、TI、In、Dy、Ho、Tm、ArXe、ArHg、ArKr、ArRn、KrHg、XeHg及類似者。在一般意義上,本發明應被解釋為擴展至適於持續一等離子體位點102處或內之一等離子體104之任何LSP系統及任何類型之氣體混合物。
等離子體位點102可包含此項技術中已知之適於起始及/或維持一等離子體104之任何類型之等離子體位點102。例如,在一實施例中,等離子體位點102包含一等離子體單元。至少在2017年9月26日授與之美國專利第9,775,226號;及2015年11月10日授與之美國專利第9,185,788號中描述一等離子體單元之使用,該等案之全文各自以引用的方式併入本文中。在另一實施例中,等離子體位點102包含一等離子體燈泡。至少在2010年8月31日授與之美國專利第7,786,455號中;及2016年4月19日授與之美國專利第9,318,311號描述一等離子體燈泡之使用,該等案之全文各自以引用的方式併入本文中。
本文中應注意,各種光學元件(例如,照明光學器件119、收集光學器件123;及類似者)亦可圍封於等離子體位點102內。在一實施例中,等離子體位點102係適於容納一等離子體形成材料103及一或多個光學組件之一腔室。例如,在2015年8月4日授與之美國專利第9,099,292號中描述一自含型氣體腔室之使用,該案之全文以引用的方式併入本文中。
在一些實施例中,等離子體位點102(例如,等離子體單元、等離子體燈泡、腔室及類似者)包含一或多個透明部分。透明部分可由此項技術中已知之對由等離子體104產生之照明至少部分透明之任何材料形成。在一實施例中,透明部分可由此項技術中已知之對來自一或多個
激發模組110之IR照明、可見光照明及/或UV照明107至少部分透明的任何材料形成。在另一實施例中,透明部分可由此項技術中已知之對自等離子體104發射之寬頻照明115至少部分透明之任何材料形成。在一實施例中,一等離子體位點102容納一等離子體形成材料103,等離子體形成材料103包含一或多種氣體組分以抑制對應於等離子體位點102之任何透明部分之一吸收光譜的照明波長。關於此實施例,等離子體形成材料103禁止非所要波長之益處可包含但不限於對等離子體位點102之透明部分之減少的損壞、減少的日曬或減少的加熱。
在一些實施例中,等離子體位點102之透明部分可由一低OH含量之熔融矽石玻璃材料形成。在其他實施例中,等離子體位點102之透明部分可由高OH含量之熔融矽石玻璃材料形成。例如,等離子體位點102之透明部分可包含但不限於SUPRASIL 1、SUPRASIL 2、SUPRASIL 300、SUPRASIL 310、HERALUX PLUS、HERALUX-VUV及類似者。在其他實施例中,等離子體位點102之透明部分可包含但不限於CaF2、MgF2、LiF、結晶石英及藍寶石。本文中應注意,諸如但不限於CaF2、MgF2、結晶石英及藍寶石之材料對短波長照明(例如,λ<190nm)提供透明度。在A.Schreiber等人之Illumination Resistance of Quartz Glass for VUV Discharge Lamps,J.Phys.D:Appl.Phys.38(2005),3242-3250(其之全文以引用的方式本文中)中詳細論述適於在本發明之等離子體位點102之透明部分(例如,腔室窗、玻璃燈泡、玻璃管或透射元件)中實施之各種玻璃。本文中應注意,熔融矽石確實對具有短於190nm之波長之照明提供某種透明度,從而對短至170nm之波長顯展現有用透明度。
等離子體位點102之一或多個透明部分可呈此項技術中已
知之任何形狀。在一實施例中,透明部分可具有一圓柱形形狀。在另一實施例中,透明部分可具有一球形形狀。在另一實施例中,透明部分可具有一複合形狀。例如,透明部分之形狀可包括兩種或更多種形狀之一組合。
在一些實施例中,系統100可包含一收集器元件(例如,一橢圓形或一球形收集器元件),該收集器元件經組態以將自一或多個激發模組110發出之照明聚焦至經容納於等離子體位點102內之一等離子體形成材料103之一體積中。在實施例中,收集器元件經配置以收集由等離子體104發射之寬頻照明115,且將寬頻照明115引導至一或多個額外光學元件(例如,收集光學器件123、一或多個濾光片、均質器125,及類似者)。應注意,上述組態並非對本發明之範疇之一限制。例如,系統100可包含用於將來自一或多個激發模組110之照明聚焦及/或引導至等離子體形成材料103之體積中的一或多個反射器及/或聚焦光學器件,以及用於收集由等離子體104發射之寬頻照明115的一組各別收集光學器件。例如,在2016年12月29日發表之美國專利公開案第2016/0381776號中,描述包含各別反射器光學器件及收集光學器件之一光學組態,該案之全文係以引用的方式併入本文中。
收集器元件可呈此項技術中已知之適於將自一或多個激發模組110發出之照明聚焦至等離子體形成材料103中或上的任何實體組態。在一些實施例中,收集器元件可包含一凹形區域,其中一反射內表面適於接收來自一或多個激發模組110之照明107且將照明107聚焦至經容納於等離子體位點102內之等離子體形成材料103的體積中。例如,收集器元件可包含具有一反射內表面之一橢圓形收集器元件。作為另一實例,收集器元件可包含具有一反射內表面之一球形收集器元件。
在一些實施例中,一收集器元件(例如,收集器元件116)收集由等離子體104發射之寬頻照明115,且將寬頻照明115引導至一或多個下游光學元件。例如,一或多個下游光學元件可包含但不限於收集光學器件123(例如,聚焦元件、濾光片等)、一均質器125,及類似者。在一些實施例中,收集器元件可收集寬頻照明115(其包含由等離子體104發射之EUV、DUV、VUV、UV、可見光及/或紅外線照明),且將寬頻照明引導至一或多個下游光學元件。就此而言,等離子體位點102可將EUV、DUV、VUV、UV、可見光及/或紅外線照明遞送至此項技術中已知之任何光學特性化系統的下游光學元件,諸如但不限於一檢測工具或一計量工具。例如,LSP系統100可用作一寬頻檢測工具(例如,晶圓或主光罩檢測工具)、一計量工具,或一光微影工具之一照明子系統或照明器。本文中應註意,系統100之等離子體位點102可發射在多種光譜範圍內之有用照明,包含但不限於EUV照明、DUV照明、VUV照明、UV照明、可見光照明,及紅外線照明。
在一些實施例中,系統100可包含各種額外光學元件。例如,額外光學器件可包含經組態以收集自等離子體104發出之寬頻照明之收集光學器件。例如,系統100可包含經配置以將照明自一收集器元件引導至下游光學器件(諸如但不限於一均質器125)之一冷鏡(例如,操作為一光束分離器、一取樣器或類似者)。
在一些實施例中,系統100可包含沿系統100之照明路徑或收集路徑之任一者放置之一或多個額外透鏡。一或多個透鏡可用於將來自一或多個激發模組110之照明聚焦至等離子體形成材料103之體積中。替代地,一或多個額外透鏡可用於將由等離子體104發射之寬頻照明聚焦至
一選定目標(未展示)上。
本文中應注意,如上文描述且如圖3A至圖5B中繪示之系統100之該組光學器件經提供用於繪示且不應被解釋為限制。預期可在本發明之範疇內利用若干等效光學組態。
圖6係繪示用於運用採用一或多個激發模組110及一或多個增強照明源108之一系統(諸如系統100)產生寬頻照明115的一方法200之一或多項實施方案之一流程圖。在步驟202,藉由一或多個激發模組110產生激發照明107。在步驟204,將激發照明107引導至一等離子體形成材料以產生發射寬頻照明115之一等離子體104。在實施方案中,激發照明107沿與寬頻照明115之一輸出照明路徑非共線之一或多個激發照明路徑引導。在步驟206,藉由經組態以輸出一或多個選定照明波長/帶之一或多個增強照明源108產生增強照明111。在步驟208,沿與寬頻照明115之輸出照明路徑共線之一照明路徑引導增強照明111使得增強照明111與寬頻照明115組合,由此在一或多個選定波長下增強寬頻照明115。
應注意,本文中先前在系統100之內容背景中描述之實施例及實現技術應被解釋為擴展至方法200。就此而言,方法200之步驟可藉由系統100實行,且方法200可進一步包含系統100之架構所需或所暗示之一或多個步驟。然而,方法200不限於系統100之架構,且應認知,方法200之一或多個步驟或其部分可由替代系統組件及/或架構實行。此外,除非本文中另有指定,否則方法200之步驟可以任何順序實行。
圖7繪示根據本發明之一或多項實施例之實施LSP照明系統100的一光學特性化系統300之一簡化示意圖。在一項實施例中,系統300包含LSP照明系統100、一照明臂303、一收集臂305、一偵測器總成314
及包含一或多個處理器320及記憶體322之一控制器318。
本文中應注意,系統300可包括此項技術中已知之任何成像、檢測、計量、微影或其他特性化系統。就此而言,系統300可經組態以對一樣品307執行檢測、光學計量、微影及/或任何形式之成像。樣品307可包含此項技術中已知之任何樣本,包含但不限於一晶圓、一主光罩/光罩及類似者。應注意,系統300可併有在本發明各處描述之LSP照明系統100之各項實施例之一或多者。
在一項實施例中,樣品307安置於一載台總成312上以有利於樣品307之移動。載台總成312可包含此項技術中已知之任何載台總成312,包含但不限於一X-Y載台、一R-θ載台及類似者。在另一實施例中,載台總成312能夠在檢測或成像期間調整樣品307之高度以維持樣品307上之聚焦。
在另一實施例中,照明臂303經組態以將來自LSP照明系統100之照明115引導至樣品307。照明臂303可包含此項技術中已知之任何數目及類型之光學組件。在一項實施例中,照明臂303包含一或多個光學元件302、一光束分離器304及一物鏡306。就此而言,照明臂303可經組態以將來自LSP照明系統100之照明115聚焦至樣品307之表面上。一或多個光學元件302可包含此項技術中已知之任何光學元件或光學元件組合,包含但不限於一或多個鏡、一或多個透鏡、一或多個偏振器、一或多個光柵、一或多個濾光片、一或多個光束分離器及類似者。
在另一實施例中,收集臂305經組態以收集自樣品307反射、散射、繞射及/或發射之光。在另一實施例中,收集臂305可將來自樣品307之光引導及/或聚焦至一偵測器總成314之一感測器316。應注意,感
測器316及偵測器總成314可包含此項技術中已知之任何感測器及偵測器總成。感測器316可包含但不限於一電荷耦合裝置(CCD)偵測器、一互補金屬氧化物半導體(CMOS)偵測器、一時間延遲積分(TDI)偵測器、一光電倍增管(PMT)、一雪崩光電二極體(APD)及類似者。此外,感測器316可包含但不限於一線感測器或一電子轟擊線感測器。
在另一實施例中,偵測器總成314通信地耦合至包含一或多個處理器320及記憶體322之一控制器318。例如,一或多個處理器320可通信地耦合至記憶體322,其中一或多個處理器320經組態以執行儲存於記憶體322上之一程式指令集。在一項實施例中,一或多個處理器320經組態以分析偵測器總成314之輸出。在一項實施例中,該程式指令集經組態以引起一或多個處理器320分析樣品307之一或多個特性。在另一實施例中,該程式指令集經組態以引起一或多個處理器320修改系統300之一或多個特性以將焦點維持在樣品307及/或感測器316上。例如,一或多個處理器320可經組態以調整物鏡306或一或多個光學元件302以將來自LSP照明系統100之照明115聚焦至樣品307之表面上。藉由另一實例,一或多個處理器320可經組態以調整物鏡306及/或一或多個光學元件310以自樣品307之表面收集照明且將經收集照明聚焦於感測器316上。
應注意,系統300可組態為此項技術中已知之任何光學組態,包含但不限於一暗場組態、一亮場定向及類似者。
本文中應注意,系統100之一或多個組件可以此項技術中已知之任何方式通信地耦合至系統100之各種其他組件。例如,LSP照明系統100、偵測器總成314、控制器318及一或多個處理器320可經由一有線(例如,銅線、光纖電纜及類似者)或無線連接(例如,RF耦合、IR耦
合、資料網路通信(例如,WiFi、WiMax、藍芽及類似者)彼此通信地耦合及與其他組件通信地耦合。
圖8繪示根據本發明之一或多項實施例之配置成一反射儀及/或橢偏儀組態的一光學特性化系統400之一簡化示意圖。應注意,關於圖7描述之各項實施例及組件可被解釋為擴展至圖8之系統。系統400可包含此項技術中已知之任何類型之計量系統。
在一項實施例中,系統400包含LSP照明系統100、一照明臂416、一收集臂418、一偵測器總成428及包含一或多個處理器320及記憶體322之控制器318。
在此實施例中,來自LSP照明源之寬頻照明115經由照明臂416引導至樣品307。在另一實施例中,系統400經由收集臂418收集自樣本發出之照明。照明臂416可包含適於修改及/或調節寬頻光束115之一或多個光束調節組件420。例如,一或多個光束調節組件420可包含但不限於一或多個偏振器、一或多個濾光片、一或多個光束分離器、一或多個漫射器、一或多個均質器、一或多個變跡器、一或多個光束整形器,或一或多個透鏡。
在另一實施例中,照明臂416可利用一第一聚焦元件422來將光束115聚焦及/或引導至安置於樣本載台312上之樣品307上。在另一實施例中,收集臂418可包含用於自樣品307收集照明之一第二聚焦元件426。
在另一實施例中,偵測器總成428經組態以擷取自樣品307透過收集臂418發出之照明。例如,偵測器總成428可接收自樣品307反射或散射之照明(例如,經由鏡面反射、漫反射及類似者)。藉由另一實例,
偵測器總成428可接收由樣品307產生之照明(例如,與光束115之吸收相關聯之發光及類似者)。應注意,偵測器總成428可包含此項技術中已知之任何感測器及偵測器總成。感測器可包含但不限於CCD偵測器、一CMOS偵測器、一TDI偵測器、一PMT、一APD及類似者。
收集臂418可進一步包含用於引導及/或修改由第二聚焦元件426收集之照明的任何數目個收集光束調節元件430,包含但不限於一或多個透鏡、一或多個濾光片、一或多個偏振器,或一或多個相位板。
系統400可組態為此項技術中已知之任何類型之計量工具,諸如但不限於具有一或多個照明角度之一光譜橢偏儀、用於量測穆勒矩陣元素之一光譜橢偏儀(例如,使用旋轉補償器)、一單波長橢偏儀、一角度解析橢圓儀(例如,一光束輪廓橢偏儀)、一光譜反射儀、一單波長反射儀、一角度解析反射儀(例如,一光束輪廓反射儀)、一成像系統、一光瞳成像系統、一光譜成像系統或一散射儀。
在以下各者中提供適於在本發明之各項實施例中實施之一檢測/計量工具之一描述:2012年7月9日申請之標題為「Wafer Inspection System」之美國專利申請案13/554,954;2009年7月16日發表之標題為「Split Field Inspection System Using Small Catadioptric Objectives」之美國公開專利申請案2009/0180176;2007年1月4日發表之標題為「Beam Delivery System for Laser Dark-Field Illumination in a Catadioptric Optical System」之美國公開專利申請案2007/0002465;1999年12月7日發佈之標題為「Ultra-broadband UV Microscope Imaging System with Wide Range Zoom Capability」之美國專利5,999,310;2009年4月28日發佈之標題為「Surface Inspection System Using Laser Line
Illumination with Two Dimensional Imaging」之美國專利7,525,649;Wang等人在2013年5月9日發表之標題為「Dynamically Adjustable Semiconductor Metrology System」之美國公開專利申請案2013/0114085;Piwonka-Corle等人在1997年3月4日發佈之標題為「Focused Beam Spectroscopic Ellipsometry Method and System」之美國專利5,608,526;及Rosencwaig等人在2001年10月2日發佈之標題為「Apparatus for Analyzing Multi-Layer Thin Film Stacks on Semiconductors」之美國專利6,297,880,該等案之全文各自以引用的方式併入本文中。
本發明之一或多個處理器320可包含此項技術中已知之任一或多個處理元件。在此意義上,一或多個處理器320可包含經組態以執行軟體演算法及/或指令之任何微處理器型裝置。應認知,在本發明各處描述之步驟可藉由一單一電腦系統或者多個電腦系統來實行。一般而言,術語「處理器」可廣義地定義為涵蓋具有執行來自一非暫時性記憶媒體322之程式指令之一或多個處理及/或邏輯元件的任何裝置。此外,所揭示之各種系統之不同子系統可包含適於實行在本發明各處描述之步驟之至少一部分之處理器及/或邏輯元件。
記憶媒體322可包含此項技術中已知之適於儲存可由相關聯之一或多個處理器320執行之程式指令的任何儲存媒體。例如,記憶媒體322可包含一非暫時性記憶媒體。例如,記憶媒體322可包含但不限於一唯讀記憶體、一隨機存取記憶體、一磁性或光學記憶體裝置(例如,磁碟)、一磁帶、一固態硬碟及類似者。在另一實施例中,記憶體322經組態以儲存本文中描述之各種步驟之一或多個結果及/或輸出。進一步應注
意,記憶體322可與一或多個處理器320容置於一共同控制器外殼中。在一替代換實施例中,記憶體322可相對於一或多個處理器320之實體位置遠端地定位。例如,一或多個處理器320可存取可透過一網路(例如,網際網路、內部網路及類似者)存取之一遠端記憶體(例如,伺服器)。就此而言,控制器318之一或多個處理器320可執行在本發明各處描述之各種程序步驟之任一者。
在一些實施例中,如本文中描述之LSP照明系統100及系統300、400可組態為一「獨立工具」,其在本文中被解釋為未實體地耦合至一製程工具之一工具。在其他實施例中,此一檢測或計量系統可藉由可包含有線及/或無線部分之一傳輸媒體耦合至一製程工具(未展示)。製程工具可包含此項技術中已知之任何製程工具,諸如一微影工具、一蝕刻工具、一沈積工具、一拋光工具、一電鍍工具、一清潔工具或一離子植入工具。可使用一回饋控制技術、一前饋控制技術及/或一原位控制技術來使用藉由本文中描述之系統執行之檢測或量測之結果更改一程序或一製程工具之一參數。可手動或自動更改程序或製程工具之參數。
LSP照明系統100及系統300、400之實施例可如本文中描述般進一步組態。另外,LSP照明系統100及系統300、400可經組態以執行本文中描述之(若干)方法實施方案之任一者(例如,方法200)之(若干)任何其他步驟。
本文中描述之標的物有時繪示含於其他組件內或與其他組件連接之不同組件。應瞭解,此等所描繪架構僅為例示性的,且事實上可實施達成相同功能性之許多其他架構。在概念意義上,達成相同功能性之任何組件配置有效地「相關聯」使得達成所要功能。因此,在本文中組合
以達成一特定功能性之任兩個組件可被視為彼此「相關聯」使得達成所要功能性,而與架構或中間組件無關。同樣地,如此相關聯之任兩個組件亦可被視為彼此「連接」或「耦合」以達成所要功能性,且能夠如此相關聯之任兩個組件亦可被視為彼此「可耦合」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互動及/或實體互動之組件、及/或可無線互動及/或無線互動之組件、及/或可邏輯上互動及/或邏輯上互動之組件。
據信藉由前文描述將理解本發明及其許多伴隨優點,且將明白可在不脫離所揭示標的物或不犧牲所有其材料優點之情況下在組件之形式、構造及配置方面進行各種改變。所描述形式僅為說明性的,且下文發明申請專利範圍意欲涵蓋及包含此等改變。此外,應瞭解,本發明由隨附發明申請專利範圍定義。
100:雷射持續等離子體(LSP)照明系統
102:等離子體位點
103:等離子體形成材料
104:等離子體
107a至107d:激發照明
108:增強照明源
110a至110d:激發模組
111:增強照明
112a至112d:阻斷濾光片
115:輸出照明/寬頻照明/寬頻光束
117:光學器件
119a至119d:光學器件
123:收集光學器件
125:均質器
Claims (44)
- 一種用於激發雷射持續等離子體(sustained plasma)及增強由該雷射持續等離子體產生之輸出照明之一或多個選定波長的系統,該系統包括:一或多個激發模組,其等經組態以產生用於該雷射持續等離子體之激發照明,該激發照明被引導沿著與該輸出照明之一輸出照明路徑非共線之一或多個激發照明路徑;及一或多個增強照明源,其等經組態以在一或多個選定波長下產生增強照明,該增強照明被引導沿著與該輸出照明之該輸出照明路徑共線之一照明路徑,使得該增強照明與該輸出照明組合,從而在該一或多個選定波長下增強該輸出照明。
- 如請求項1之系統,其中該一或多個選定波長包含在紅外線光譜內之一或多個波長。
- 如請求項1之系統,其中該一或多個選定波長包含在600nm至2000nm之範圍內之一或多個波長。
- 如請求項1之系統,其中該一或多個增強照明源包含一多波長照明源。
- 如請求項1之系統,其中該一或多個增強照明源包含經耦合至一共同光纖中之複數個單波長或多波長照明源。
- 如請求項1之系統,其中該一或多個增強照明源包含經組合至二向(dichronic)色光學器件上或經組合於數值孔徑空間中之複數個單波長或多波長照明源。
- 如請求項1之系統,其中該一或多個增強照明源包含一連續波雷射、一脈衝雷射、一獨立式(free-standing)雷射、一超連續(supercontinuum)雷射或一單獨雷射持續等離子體光源之至少一者。
- 如請求項1之系統,其中該增強照明之強度低於該激發照明之強度。
- 如請求項1之系統,其中該一或多個增強照明源進一步經組態以運用該增強照明來激發該雷射持續等離子體。
- 如請求項1之系統,其中該一或多個激發模組包含一或多個雷射光源。
- 如請求項10之系統,其中該一或多個雷射光源之至少一個雷射光源包含一二極體雷射、一光纖雷射、一光纖耦合二極體雷射或一自由範圍雷射之至少一者。
- 如請求項1之系統,進一步包括經組態以將該激發照明引導至該雷射持續等離子體之一或多個光學元件。
- 如請求項12之系統,其中該一或多個光學元件包含經組態以對該激發照明整形且將該激發照明聚焦至該雷射持續等離子體中或該雷射持續等離子體附近的光學器件。
- 如請求項1之系統,進一步包括經組態以將該增強照明引導至該輸出照明路徑的一或多個光學元件。
- 如請求項14之系統,其中該一或多個光學元件包含經組態以對該激發照明整形且將該激發照明聚焦至該雷射持續等離子體中或該雷射持續等離子體附近的光學器件。
- 如請求項1之系統,進一步包括:一或多個阻斷濾光片,其等經組態以防止該輸出照明之至少一部分被重新引導至該一或多個激發模組或該一或多個增強照明源。
- 如請求項16之系統,其中該一或多個阻斷濾光片之至少一者包含一二向色鏡或一吸收濾光片之至少一者。
- 如請求項1之系統,進一步包括:一反光(retro-reflective)二向色鏡,其經組態以沿該輸出照明路徑重新引導該輸出照明的至少一部分。
- 如請求項18之系統,其中該一或多個增強照明源經組態以沿著與該輸出照明路徑非共線之一第一照明路徑引導該增強照明,且其中一二向色鏡經組態以將該增強照明自該第一照明路徑重新引導至與該輸出照明路徑共線之該照明路徑。
- 一種用於產生寬頻照明之系統,其包括:一等離子體形成材料;一或多個激發模組,其等經組態以產生激發照明;及一或多個光學元件,其等經組態以將該激發照明引導至該等離子體形成材料,藉此該激發照明引起該等離子體形成材料產生發射寬頻照明之一雷射持續等離子體,其中該激發照明被引導沿著與該寬頻照明之一輸出照明路徑非共線之一或多個激發照明路徑;及一或多個增強照明源,其等經組態以在一或多個選定波長下產生增強照明,該增強照明被引導沿著與該寬頻照明之該輸出照明路徑共線之一照明路徑,使得該增強照明與該寬頻照明組合,從而在該一或多個選定波長下增強該寬頻照明。
- 如請求項20之系統,其中該一或多個選定波長包含在紅外線光譜內的一或多個波長。
- 如請求項20之系統,其中該一或多個選定波長包含在600nm至2000nm之範圍內的一或多個波長。
- 如請求項20之系統,其中該一或多個增強照明源包含一多波長照明源。
- 如請求項20之系統,其中該一或多個增強照明源包含經耦合至一共同光纖中之複數個單波長或多波長照明源。
- 如請求項20之系統,其中該一或多個增強照明源包含經組合至二向色光學器件上或經組合於數值孔徑空間中之複數個單波長或多波長照明源。
- 如請求項20之系統,其中該一或多個增強照明源包含一連續波雷射、一脈衝雷射、一獨立式雷射、一超連續雷射或一單獨雷射持續等離子體光源之至少一者。
- 如請求項20之系統,其中該增強照明之強度低於該激發照明之強度。
- 如請求項20之系統,其中該一或多個增強照明源進一步經組態以運用該增強照明來激發該雷射持續等離子體。
- 如請求項20之系統,其中該一或多個激發模組包含一或多個雷射光源。
- 如請求項29之系統,其中該一或多個雷射光源之至少一個雷射光源包含一二極體雷射、一光纖雷射、一光纖耦合二極體雷射或一自由範圍雷射之至少一者。
- 如請求項20之系統,其中該一或多個光學元件經組態以將該激發照明引導至該雷射持續等離子體。
- 如請求項31之系統,其中該一或多個光學元件包含經組態以對該激發照明整形且將該激發照明聚焦至該雷射持續等離子體中或該雷射持續等離子體附近的光學器件。
- 如請求項20之系統,其中該一或多個光學元件經組態以將該增強照明引導至該輸出照明路徑。
- 如請求項33之系統,其中該一或多個光學元件包含經組態以對該激發照明整形且將該激發照明聚焦至該雷射持續等離子體中或該雷射持續等離子體附近的光學器件。
- 如請求項20之系統,進一步包括:一或多個阻斷濾光片,其等經組態以防止該寬頻照明之至少一部分被重新引導至該一或多個激發模組或該一或多個增強照明源。
- 如請求項35之系統,其中該一或多個阻斷濾光片包含一二向色鏡或 一吸收濾光片之至少一者。
- 如請求項20之系統,進一步包括:一反光二向色鏡,其經組態以沿該輸出照明路徑重新引導該寬頻照明的至少一部分。
- 如請求項37之系統,其中該一或多個增強照明源經組態以沿著與該輸出照明路徑非共線之一第一照明路徑引導該增強照明,且其中一二向色鏡經組態以將該增強照明自該第一照明路徑重新引導至與該輸出照明路徑共線之該照明路徑。
- 如請求項20之系統,進一步包括經組態以接收該寬頻照明且將該寬頻照明引導至一輸出的一或多個收集光學器件。
- 如請求項39之系統,其中該輸出包括用於一計量系統或一檢測系統之至少一者之一照明器輸出。
- 一種產生寬頻照明之方法,其包括:運用一或多個激發模組來產生激發照明;將該激發照明引導至一等離子體形成材料,藉此該激發照明引起該等離子體形成材料產生發射寬頻照明之一雷射持續等離子體,其中該激發照明被引導沿著與該寬頻照明之一輸出照明路徑非共線之一或多個激發照明路徑; 運用一或多個增強照明源在一或多個選定波長下產生增強照明;及沿與該寬頻照明之該輸出照明路徑共線之一照明路徑引導該增強照明,使得該增強照明與該寬頻照明組合,從而在該一或多個選定波長下增強該寬頻照明。
- 如請求項41之方法,其中該一或多個選定波長包含在紅外線光譜內的一或多個波長。
- 如請求項41之方法,其中該一或多個選定波長包含在600nm至2000nm之範圍內的一或多個波長。
- 如請求項41之方法,其中該增強照明之強度低於該激發照明之強度。
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