(57)【要約】  光を発生するための装置は、チャンバーとチャンバー内のガスをイオン化する点火源とを備える。装置は、チャンバー内のイオン化ガスにエネルギーを供給する少なくとも１つのレーザーも備え、これにより高輝度光を発生する。レーザーは、イオン化ガスに実質的に連続する量のエネルギーを供給して実質的に連続する高輝度光を発生することができる。【選択図】図１
2013519211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源であって、
ガスが中に配設されるチャンバーと、
前記ガスを励起するための点火源であって、前記励起ガスは赤外線波長において少なくとも１つの強い吸収線を有する、点火源と、
前記チャンバー内の前記励起ガスの強い吸収線に近い波長においてエネルギーを前記励起ガスに供給し、高輝度光を発生するための少なくとも１つのレーザーと
を備える光源。
【請求項２】
前記ガスは、希ガスを含む請求項１に記載の光源。
【請求項３】
前記ガスは、キセノンを含む請求項１に記載の光源。
【請求項４】
前記励起ガスは、最低励起状態の原子を含む請求項１に記載の光源。
【請求項５】
前記ガスは、前記少なくとも１つのレーザーの前記波長の近いところで吸収性を有する請求項１に記載の光源。
【請求項６】
前記励起ガスの前記強い吸収線は、約９８０ｎｍである請求項１に記載の光源。
【請求項７】
前記励起ガスの前記強い吸収線は、約８８２ｎｍである請求項１に記載の光源。
【請求項８】
前記励起ガスは、準安定状態にある請求項１に記載の光源。
【請求項９】
光を発生するための方法であって、
点火源でチャンバー内のガスを励起するステップと、
レーザーを第１の波長に同調して前記チャンバー内の前記励起ガスにエネルギーを供給して高輝度光を生成するステップであって、前記励起ガスは前記第１の波長に近い波長のエネルギーを吸収する、ステップと、
前記レーザーを第２の波長に同調して前記チャンバー内の前記励起ガスにエネルギーを供給して高輝度光を維持するステップであって、前記励起ガスは前記第２の波長に近い波長のエネルギーを吸収する、ステップとを含む方法。
【請求項１０】
前記レーザーを前記第１の波長および第２の波長に同調するステップは、前記レーザーの動作温度を調整するステップを含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記レーザーは、ダイオードレーザーであり、前記レーザーは、温度調整の約０．４ｎｍ／℃で同調される請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記レーザーの前記動作温度は、熱電冷却デバイスの電流を変化させることによって調整されうる請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記チャンバー内の前記ガスは、電子が少なくとも１つの励起原子状態にある原子を有する請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
チャンバー内の前記ガスは、希ガスである請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記チャンバー内の前記ガスは、キセノンである請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の波長は、約９８０ｎｍである請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２の波長は、約９７５ｎｍである請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記第２の波長は、前記第１の波長から約１ｎｍないし約１０ｎｍずらされた波長である請求項８に記載の方法。
【請求項１９】
光源であって、
１つまたは複数の壁を有するチャンバーと、
前記チャンバー内に配設されたガスと、
前記チャンバー内で前記ガス上に合焦されるエネルギーの集束ビームを供給し、前記チャンバーの前記壁を通して放射される光を発生するプラズマを生成し、これによりエネルギーの集束ビームの開口数が約０．１から約０．８となる、少なくとも１つのレーザーとを備える光源。
【請求項２０】
前記開口数は、約０．４から約０．６までである請求項１９に記載の光源。
【請求項２１】
前記開口数は、約０．５である請求項１９に記載の光源。
【請求項２２】
ビームの経路内に光学要素をさらに備え、前記光学要素は前記ビームの前記開口数を増やすことができる請求項１９に記載の光源。
【請求項２３】
前記光学要素は、レンズまたはミラーである請求項２２に記載の光源。
【請求項２４】
前記レンズは、非球面レンズである請求項２３に記載の光源。
【請求項２５】
前記プラズマのスペクトル放射輝度は、前記ビームの開口数の増大とともに増大する請求項１９に記載の光源。
【請求項２６】
光源のためにバルブを事前位置合わせする方法であって、 
前記バルブを取り付け基部に結合するステップであって、前記バルブは２つの電極を有する、ステップと、
前記バルブおよび取り付け基部構造をカメラアセンブリ内に挿入するステップであって、前記カメラアセンブリは少なくとも１つのカメラとディスプレイ画面とを備える、ステップと、
前記少なくとも１つのカメラからの前記バルブの少なくとも１つの画像を前記ディスプレイ画面上に表示するステップと、
前記取り付け基部内の前記バルブの位置を、前記２つの電極間の前記バルブの領域が前記ディスプレイ画面上の位置決めグリッドに位置合わせされるように調整するステップとを含む方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法を使用して事前位置合わせされた、光源用のランプ。
【請求項２８】
前記バルブの位置合わせを行うために前記少なくとも２つのカメラをトグル式に切り替えるステップをさらに含む請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記カメラアセンブリは、２つのカメラを備える請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記２つのカメラからの画像は、異なる色で表示される請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記２つのカメラは、２つの直交する方向から前記バルブの画像を撮れるように位置決めされる請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記バルブの前記位置は、垂直方向および水平方向に調整される請求項２６に記載の方法。
【請求項３３】
前記バルブの前記位置は、マニピュレータによって調整され、前記マニピュレータは前記バルブの上に位置決めされ、前記バルブを垂直方向および水平方向に移動することができる請求項２６に記載の方法。
【請求項３４】
前記２つの電極の間の前記バルブの領域が前記ディスプレイ画面上の前記位置決めグリッドに位置合わせされた後に前記バルブを基部に固定するステップをさらに含む請求項２６に記載の方法。
【請求項３５】
前記位置決めグリッドは、前記２つの電極間の前記バルブの中心領域が前記ディスプレイ画面上の前記位置決めグリッドに位置合わせされたときに、前記領域が前記バルブおよび取り付け基部が光源内に挿入されるときにレーザーの焦点に相対的に位置合わせされるように事前に決定される請求項２６に記載の方法。
【請求項３６】
光源内のノイズを低減するための方法であって、前記光源はレーザーを備え、
ａ）前記光源から放射される光のサンプルを収集するステップと、
ｂ）光の前記サンプルを電気信号に変換するステップと、
ｃ）前記電気信号を基準信号と比較して、誤差信号を得るステップと、
ｄ）制御信号が得られるように前記誤差信号を処理するステップと、
ｅ）前記光源内のノイズが低減されるように前記レーザーの強さを前記制御信号に基づき設定するステップとを含む方法。
【請求項３７】
前記光源から放射される光の前記サンプルは、ビームスプリッタから収集される請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記ビームスプリッタは、ガラス製ビームスプリッタであるか、または二股分岐のファイバーバンドルである請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記誤差信号は、前記基準サンプルと前記変換されたサンプルとの間の差である請求項３６に記載の方法。
【請求項４０】
前記誤差信号は、制御増幅器によって処理される請求項３６に記載の方法。
【請求項４１】
前記制御増幅器は、前記誤差信号の時間積分、時間導関数、または大きさのうちの少なくとも１つに比例する制御信号を出力することができる請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記サンプルは、フォトダイオードを使用して収集される請求項３６に記載の方法。
【請求項４３】
前記サンプルは、前記光源のケーシング内のフォトダイオードを使用して収集される請求項３６に記載の方法。
【請求項４４】
前記サンプルは、前記光源のケーシングの外部にあるフォトダイオードを使用して収集される請求項３６に記載の方法。
【請求項４５】
２つのサンプルが収集され、一方のサンプルは前記光源のケーシング内の第１のフォトダイオードを使用して収集され、他方のサンプルは前記光源の前記ケーシングの外部にある第２のフォトダイオードを使用して収集される請求項３６に記載の方法。
【請求項４６】
ノイズが所望の程度に達するまでステップａ）〜ｅ）を繰り返すステップをさらに含む請求項３６に記載の方法。
【請求項４７】
光源であって、 
１つまたは複数の壁を有するチャンバーと、
前記チャンバー内に配設されたガスと、
前記チャンバー内の前記ガスにエネルギーを供給し、前記チャンバーの前記壁を通して放射される光を発生するプラズマを生成する少なくとも１つのレーザーと、
前記レーザーエネルギーが前記プラズマの方へ向けられるように前記少なくとも１つのレーザーの経路内に位置決めされた２色性ミラーであって、前記プラズマが発生する前記光が前記少なくとも１つのレーザーの方に実質的に反射されないように少なくとも１つの波長の光を選択的に反射する、前記２色性ミラーとを備える光源。
【請求項４８】
光源であって、 
ガスが中に配設されるチャンバーと、
前記ガスを励起するための点火源と、
前記チャンバー内の前記励起ガスにエネルギーを供給して第１のスペクトルを有する高輝度光を生成するための少なくとも１つのレーザーと、
前記高輝度光の前記経路内に配設され、前記高輝度光の前記第１のスペクトルを第２のスペクトルに変更する、光学要素とを備える光源。
【請求項４９】
前記光学要素は、プリズムである請求項４８に記載の光源。
【請求項５０】
前記光学要素は、弱いレンズである請求項４８に記載の光源。
【請求項５１】
前記光学要素は、強いレンズである請求項４８に記載の光源。
【請求項５２】
前記光学要素は、２色性フィルターである請求項４８に記載の光源。
【請求項５３】
前記第２のスペクトルは、前記第１のスペクトルに比べて、紫外線領域において、より大きな光の強さを有する請求項４８に記載の光源。
【請求項５４】
前記第１のスペクトルは、前記第２のスペクトルに比べて、可視光線領域において、より大きな光の強さを有する請求項４８に記載の光源。
【請求項５５】
所定の周波数帯域内の光源のノイズを低減するための方法であって、前記光源はレーザーダイオードを備え、
前記レーザーダイオードの電流を前記所定の周波数帯域より高い周波数で変調し、前記レーザーが異なる組のモード間で高速に切り替わるようにして前記所定の周波数帯域内で前記光源のノイズを低減するステップを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、レーザー駆動の光源を実現するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]高輝度光源は、さまざまな用途に使用されうる。例えば、高輝度光源は、半導体ウェハまたはウェハの製造で使用される材料（例えばレチクルおよびフォトマスク）に付随する検査、試験、または特性測定用に使用することができる。あるいは、高輝度光源が発生する電磁エネルギーは、ウェハの製造、顕微鏡システム、またはフォトレジスト硬化システムで使用されるリソグラフィシステムにおいて照射源として使用することができる。光のパラメータ（例えば、波長、出力レベル、および輝度）は、用途に応じてさまざまなものがある。
【０００３】
[0003]例えば、ウェハ検査システムにおける現行技術では、光を発生するためにキセノンアークまたは水銀アークのランプの使用を必要とする。アークランプは、ランプのチャンバー内に配置されたキセノンまたは水銀ガスを励起するために使用されるアノードおよびカソードを備える。アノードとカソードとの間で放電が発生し、これにより、励起された（例えばイオン化された）ガスに電力が供給され、光源の動作中イオン化ガスによって放射された光が維持される。動作中、アノードおよびカソードは、アノードとカソードの間にあるイオン化ガスに放電が伝えられるので非常に熱くなる。その結果、アノードおよび／またはカソードは消耗しがちであり、また、光源を汚染するか、または光源の故障を結果としてもたらしうる粒子を放出することがある。また、これらのアークランプは、とりわけ紫外線スペクトルにおいて、いくつかの用途向けには輝度が十分でない。さらに、これらのランプではアークの位置が不安定になる恐れがある。 
【０００４】
[0004]したがって、改善された高輝度光源が必要である。また、高輝度光を発生するプラズマを維持するのに放電に依存しない改善された高輝度光源も必要である。
[0005]多くの光源（例えば、アークランプ、マイクロ波ランプ）が発生する光の特性は、光が、例えば、その光を放射する場所を備えるチャンバーの壁を通過するときに影響を受ける。
【０００５】
[0006]したがって、光を放射する場所を備えるチャンバーの壁を光が通過するときに放射される光が著しく影響を受けることのない改善された光源が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
[0007]本発明は、高輝度光を発生するための光源を特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
[0008]本発明は、一態様では、チャンバーを有する光源を特徴とする。光源は、チャンバー内のガスをイオン化するための点火源も備える。光源は、チャンバー内のイオン化ガスにエネルギーを供給するための少なくとも１つのレーザーも備え、高輝度光を発生する。 
【０００８】
[0009]いくつかの実施形態では、少なくとも１つのレーザーは、高輝度光の発生元となる領域に向けられた複数のレーザーである。いくつかの実施形態では、光源は、イオン化ガスに供給されたレーザーエネルギーの特性を変更するための少なくとも１つの光学要素も備える。光学要素は、例えばレンズ（例えば不遊レンズ、色消しレンズ、単玉レンズ、およびフレネルレンズ）またはミラー（例えば、コーティングされたミラー、誘電体でコーティングされたミラー、狭帯域ミラー、および紫外線を透過して赤外線を反射するミラー）とすることができる。いくつかの実施形態では、光学要素は、ガスにレーザーエネルギーを向けるための１つまたは複数の光ファイバー要素である。
【０００９】
[0010]チャンバーは、紫外線透過領域を備えることができる。チャンバーまたはチャンバー内の窓は、石英、Ｓｕｐｒａｓｉｌ（登録商標）石英（Ｈｅｒａｅｕｓ  Ｑｕａｒｔｚ  Ａｍｅｒｉｃａ、ＬＬＣ社（ジョージア州ビュフォード所在））、サファイア、ＭｇＦ２、ダイヤモンドおよびＣａＦ２からなるグループから選択された材料を含むことができる。いくつかの実施形態では、チャンバーは密閉チャンバーである。いくつかの実施形態では、チャンバーは、能動的に励起（actively pumped）されうる。いくつかの実施形態では、チャンバーは、誘電体（例えば、石英）を含む。チャンバーは、例えば、ガラスバルブであってよい。いくつかの実施形態では、チャンバーは、紫外線透過性誘電体チャンバーである。
【００１０】
[0011]ガスは、希ガス、Ｘｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｈｅ、Ｄ２、Ｈ２、Ｏ２、Ｆ２、金属ハロゲン化物、ハロゲン、Ｈｇ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｆｅ、Ｌｉ、Ｎａ、エキシマ形成ガス、空気、蒸気、金属酸化物、エアロゾル、流動媒体、または再生媒体のうちの１つまたは複数とすることができる。ガスは、チャンバー内の対象（例えば、固体または液体）に衝突するパルスレーザービームによって生成されうる。対象は、金属のプールまたはフィルムであってよい。いくつかの実施形態では、対象は、移動することができる。例えば、対象は、高輝度光の発生元となる領域へ向けられる液体であってよい。
【００１１】
[0012]いくつかの実施形態では、少なくとも１つのレーザーは、光ファイバー要素内に結合された複数のダイオードレーザーである。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのレーザーは、パルスまたは連続波レーザーを含む。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのレーザーは、ＩＲレーザー、ダイオードレーザー、ファイバーレーザー、イッテルビウムレーザー、ＣＯ２レーザー、ＹＡＧレーザー、またはガス放電レーザーである。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのレーザーは、イオン化媒体に強く吸収される電磁エネルギーの少なくとも１つの波長を放射する。
【００１２】
[0013]点火源は、電極、紫外線点火源、容量性点火源、誘導性点火源、ＲＦ点火源、マイクロ波点火源、閃光ランプ、パルスレーザーまたはパルスランプでありうるか、またはこれらを含むことができる。点火源は、チャンバー内の固体または液体の対象に当たる連続波（ＣＷ）またはパルスレーザーであってよい。点火源は、チャンバーの外部または内部に存在することができる。
【００１３】
[0014]光源は、イオン化ガスによって放射された電磁放射の特性を変更するために少なくとも１つの光学要素を含むことができる。光学要素は、例えば、１つまたは複数のミラーまたはレンズとすることができる。いくつかの実施形態では、光学要素は、イオン化ガスによって放射された電磁放射をツール（例えば、ウェハ検査ツール、顕微鏡、計量ツール、リソグラフィツールまたは内視鏡検査ツール）に送るように構成される。
【００１４】
[0015]本発明は、別の態様では、光を発生するための方法に関する。この方法は、点火源でチャンバー内のガスをイオン化するステップを含む。この方法は、チャンバー内のイオン化ガスにレーザーエネルギーを供給して高輝度光を発生するステップも含む。
【００１５】
[0016]いくつかの実施形態では、この方法は、イオン化ガスに供給されたレーザーエネルギーの特性を変更するために、レーザーエネルギーを少なくとも１つの光学要素に通すステップも含む。いくつかの実施形態では、この方法は、能動的にチャンバーを励起するステップも含む。イオン性媒体は、移動する対象であるものとしてよい。いくつかの実施形態では、この方法は、光の特性を変更するために、高輝度光を少なくとも１つの光学要素に通すステップも含む。いくつかの実施形態では、この方法は、イオン化媒体によって放射された高輝度光をツール（例えば、ウェハ検査ツール、顕微鏡、計量ツール、リソグラフィツールまたは内視鏡検査ツール）に送るステップも含む。
【００１６】
[0017]別の態様では、本発明は光源を特徴とする。光源は、チャンバー内のイオン性媒体をイオン化するためのチャンバーおよび点火源を備える。光源は、チャンバー内のイオン化媒体に対して実質的に連続したエネルギーを供給して高輝度光を発生するための少なくとも１つのレーザーも備える。
【００１７】
[0018]いくつかの実施形態では、少なくとも１つのレーザーは、連続波レーザー、または高いパルス繰返し数のレーザーである。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのレーザーは、イオン化媒体にエネルギーのパルスを供給する高いパルス繰返し数のレーザーであり、そのため、高輝度光は実質的に連続的である。いくつかの実施形態では、動作中、高輝度光の強さは、約９０％を上回って変動することはない。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのレーザーは、イオン化媒体にエネルギーが供給されないときに、イオン化媒体の冷却を最小化するためにエネルギーを実質的に連続して供給する。
【００１８】
[0019]いくつかの実施形態では、光源は、イオン化媒体に供給されたレーザーエネルギーの特性を変更するための少なくとも１つの光学要素（例えばレンズまたはミラー）を備えることができる。光学要素は、例えば、不遊レンズ、色消しレンズ、単玉レンズ、フレネルレンズ、コーティングされたミラー、誘電体でコーティングされたミラー、狭帯域ミラー、または紫外線を透過して赤外線を反射するミラーとすることができる。いくつかの実施形態では、光学要素は、レーザーエネルギーをイオン性媒体に向けるための１つまたは複数の光ファイバー要素である。
【００１９】
[0020]いくつかの実施形態では、チャンバーは紫外線透過領域を備える。いくつかの実施形態では、チャンバーまたはチャンバー内の窓は、石英材料、ｓｕｐｒａｓｉｌ石英材料、サファイア材料、ＭｇＦ２材料、ダイヤモンド材料、またはＣａＦ２材料を含む。いくつかの実施形態では、チャンバーは密閉チャンバーである。チャンバーは能動的に励起されうるものとしてよい。いくつかの実施形態では、チャンバーは、誘電体（例えば、石英）を含む。いくつかの実施形態では、チャンバーは、ガラスバルブである。いくつかの実施形態では、チャンバーは、紫外線透過性誘電体チャンバーである。
【００２０】
[0021]イオン性媒体は、固体、液体、または気体でありうる。イオン性媒体は、希ガス、Ｘｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｈｅ、Ｄ２、Ｈ２、Ｏ２、Ｆ２、金属ハロゲン化物、ハロゲン、Ｈｇ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｆｅ、Ｌｉ、Ｎａ、エキシマ形成ガス、空気、蒸気、金属酸化物、エアロゾル、流動媒体、再生媒体、または揮発性の対象のうちの１つまたは複数を含むことができる。いくつかの実施形態では、イオン性媒体はチャンバー内の対象であり、点火源は、対象に当たるパルスレーザービームを供給するパルスレーザーである。対象は、金属のプールまたはフィルムであってよい。いくつかの実施形態では、対象は、移動することができる。
【００２１】
[0022]いくつかの実施形態では、少なくとも１つのレーザーは、光ファイバー要素内に結合された複数のダイオードレーザーである。少なくとも１つのレーザーは、イオン化媒体に強く吸収される電磁エネルギーの少なくとも１つの波長を放射することができる。
【００２２】
[0023]点火源は、電極、紫外線点火源、容量性点火源、誘導性点火源、ＲＦ点火源、マイクロ波点火源、閃光ランプ、パルスレーザーまたはパルスランプでありうるか、またはこれらを含むことができる。点火源は、チャンバーの外部または内部に存在することができる。
【００２３】
[0024]いくつかの実施形態では、光源は、イオン化媒体によって放射された電磁放射の特性を変更するための少なくとも１つの光学要素（例えばミラーまたはレンズ）を備える。光学要素は、イオン化媒体によって放射された電磁放射をツール（例えばウェハ検査ツール、顕微鏡、計量ツール、リソグラフィツールまたは内視鏡検査ツール）に送るように構成されうる。
【００２４】
[0025]本発明は、別の態様では、光を発生するための方法に関する。この方法は、チャンバー内のイオン性媒体を点火源でイオン化するステップを含む。この方法は、チャンバー内のイオン化媒体に対して実質的に連続したレーザーエネルギーを供給して高輝度光を発生するステップも含む。
【００２５】
[0026]いくつかの実施形態では、この方法は、イオン性媒体に供給されたレーザーエネルギーの特性を変更するために、レーザーエネルギーを少なくとも１つの光学要素に通すステップも含む。この方法は、チャンバーを能動的に励起するステップも含むことができる。いくつかの実施形態では、イオン性媒体は、移動する対象である。イオン性媒体は、固体、液体、または気体を含むことができる。いくつかの実施形態では、この方法は、光の特性を変更するために、高輝度光を少なくとも１つの光学要素に通すステップも含む。いくつかの実施形態では、この方法は、イオン化媒体によって放射された高輝度光をツールに送るステップも含む。
【００２６】
[0027]本発明は、別の態様では、チャンバーを有する光源を特徴とする。光源は、チャンバー内のイオン性媒体をイオン化するための第１の点火手段を備える。光源は、チャンバー内のイオン化媒体に対して実質的に連続したレーザーエネルギーを供給するための手段も備える。
【００２７】
[0028]本発明は、別の態様では、反射面を備えるチャンバーを有する光源を特徴とする。光源は、チャンバー内のガスをイオン化するための点火源も備える。光源は、反射器の方へ向けられた電磁エネルギーの所定の波長の第１の組を少なくとも実質的に反射し、電磁エネルギーの所定の波長の第２の組が反射器を通り抜けることを少なくとも実質的に可能にする反射器も備える。光源は、チャンバー内のイオン化ガスに電磁エネルギーを供給して高輝度光を発生するプラズマを生成するために少なくとも１つのレーザー（例えば、連続波のファイバーレーザー）もチャンバーの外部に備える。連続波レーザーは、パルスレーザーの場合のような短いバーストではなく、連続して、または実質的に連続して放射する。
【００２８】
[0029]いくつかの実施形態では、少なくとも１つのレーザーが、反射器によって電磁エネルギーの第１の組の波長をチャンバーの反射面（例えば、内面）へ向け、反射面が電磁エネルギーの波長の第１の組の少なくとも一部分をプラズマの方へ向ける。いくつかの実施形態では、高輝度光の少なくとも一部分が、チャンバーの反射面の方へ向けられ、反射器の方へ反射され、反射器によってツールの方へ反射される。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのレーザーが、電磁エネルギーの第１の組の波長を反射器の方へ向け、反射器が電磁エネルギーの波長の第１の組の少なくとも一部分をチャンバーの反射面の方へ反射し、反射面が電磁エネルギーの波長の第１の組の一部分をプラズマの方へ向ける。
【００２９】
[0030]いくつかの実施形態では、高輝度光の少なくとも一部分が、チャンバーの反射面に向けられ、反射器の方へ反射され、光源の出力に向かって反射器を通り抜ける。いくつかの実施形態では、光源は、高輝度光を受け取るために光源の出力に対して間を置いて配置された顕微鏡、紫外線顕微鏡、ウェハ検査システム、レチクル検査システム、またはリソグラフィシステムを備える。いくつかの実施形態では、高輝度光の一部分が、チャンバーの反射面に向けられ、反射器の方へ反射され、電磁エネルギーの所定の波長の第２の組を含む電磁エネルギーは反射器を通り抜ける。
【００３０】
[0031]光源のチャンバーは、窓を備えることができる。いくつかの実施形態では、チャンバーは密閉チャンバーである。いくつかの実施形態では、チャンバーの反射面は、湾曲した形状、放物面の形状、楕円の形状、球形状、または非球面の形状を備える。いくつかの実施形態では、チャンバーは、反射性の内面を有する。いくつかの実施形態では、チャンバーの外側に、反射面を形成するためにコーティングまたはフィルムが配置される。いくつかの実施形態では、チャンバーの内側に、反射面を形成するためにコーティングまたはフィルムが配置される。いくつかの実施形態では、反射面は、チャンバーの内面とは明確に異なる構造または光学要素である。 
【００３１】
[0032]光源は、レーザーからの電磁エネルギーが進行する経路にそって配設された光学要素を備えることができる。いくつかの実施形態では、光学要素は、レーザーからプラズマへの電磁エネルギーを大きな立体角にわたって供給するように適合される。いくつかの実施形態では、チャンバーの反射面は、レーザーからプラズマへの電磁エネルギーを大きな立体角にわたって供給するように適合される。いくつかの実施形態では、チャンバーの反射面は、プラズマによって発生された高輝度光を大きな立体角にわたって集光するように適合される。いくつかの実施形態では、反射面、反射体、および窓の１つまたは複数は、電磁エネルギーの所定の波長（例えば、電磁エネルギーの赤外線波長）を濾波するための材料を含む（例えばコーティングされるか、または含む）。
【００３２】
[0033]本発明は、別の態様では、反射面を有するチャンバーを備える光源を特徴とする。光源は、チャンバー内のガスをイオン化するための点火源も備える。光源は、チャンバー内のイオン化ガスに電磁エネルギーを供給するための少なくとも１つのレーザーもチャンバーの外部に備え、高輝度光を発生するプラズマを生成する。光源は、少なくとも１つのレーザーからチャンバーの反射面へ電磁エネルギーが進行する経路にそって配置された反射体も備える。
【００３３】
[0034]いくつかの実施形態では、反射体は、反射体の方へ向けられた電磁エネルギーの所定の波長の第１の組を少なくとも実質的に反射し、電磁エネルギーの所定の波長の第２の組が反射器を通り抜けることを少なくとも実質的に可能にするように適合される。
【００３４】
[0035]本発明は、別の態様では、光を発生するための方法に関する。この方法は、反射面を有するチャンバー内のガスを点火源でイオン化するステップを含む。この方法は、チャンバー内のイオン化ガスにレーザーエネルギーを供給して高輝度光を発生するプラズマを生成するステップも含む。
【００３５】
[0036]いくつかの実施形態では、この方法は、反射体によって電磁エネルギーの第１の組の波長を含むレーザーエネルギーをチャンバーの反射面の方へ向けるステップを含み、反射面が電磁エネルギーの波長の第１の組の少なくとも一部分をプラズマの方へ反射する。いくつかの実施形態では、この方法は、高輝度光の少なくとも一部分をチャンバーの反射面の方へ向けるステップを含み、この高輝度光は、反射体の方へ反射され、かつ反射体によってツールの方へ反射される。
【００３６】
[0037]いくつかの実施形態では、この方法は、電磁エネルギーの第１の組の波長を含むレーザーエネルギーを反射器の方へ向けるステップを含み、反射体は、電磁エネルギーの波長の第１の組の少なくとも一部分をチャンバーの反射面の方へ反射し、反射面は、電磁エネルギーの波長の第１の組の一部分をプラズマの方へ向ける。いくつかの実施形態では、この方法は、高輝度光の一部分をチャンバーの反射面に向けるステップを含み、この高輝度光は反射体の方へ反射され、また、電磁エネルギーの所定の波長の第２の組を含む電磁エネルギーは反射体を通り抜ける。
【００３７】
[0038]この方法は、レーザーエネルギーをレーザーエネルギーの特性を変更する光学要素に通し、レーザーエネルギーをプラズマの方へ大きな立体角にわたって送るステップを含むことができる。いくつかの実施形態では、この方法は、レーザーエネルギーをレーザーエネルギーの特性を変更する光学要素に通し、レーザーエネルギーをプラズマの方へ約０．０１２ステラジアンの立体角にわたって送るステップを含む。いくつかの実施形態では、この方法は、レーザーエネルギーをレーザーエネルギーの特性を変更する光学要素に通し、レーザーエネルギーをプラズマの方へ約０．０４８ステラジアンの立体角にわたって送るステップを含む。いくつかの実施形態では、この方法は、レーザーエネルギーをレーザーエネルギーの特性を変更する光学要素に通し、レーザーエネルギーをプラズマの方へ約２π（約６．２８）ステラジアンを上回る立体角にわたって送るステップを含む。いくつかの実施形態では、チャンバーの反射面は、プラズマにレーザーエネルギーを大きな立体角にわたって供給するように適合される。いくつかの実施形態では、チャンバーの反射面は、プラズマによって発生された高輝度光を大きな立体角にわたって集光するように適合される。
【００３８】
[0039]本発明は、別の態様では、光を発生するための方法に関する。この方法は、反射面を有するチャンバー内のガスを点火源でイオン化するステップを含む。この方法は、電磁エネルギーの波長の第１の組をチャンバー内のイオン化ガスの方へ少なくとも実質的に反射する反射体の方へレーザーからの電磁エネルギーを向けて、高輝度光を発生するプラズマを生成するステップも含む。
【００３９】
[0040]いくつかの実施形態では、レーザーからの電磁エネルギーは、まず反射体によってチャンバーの反射面の方へ反射される。いくつかの実施形態では、チャンバーの反射面の方に向けられた電磁エネルギーは、プラズマの方へ反射される。いくつかの実施形態では、高輝度光の一部分が、チャンバーの反射面の方へ向けられ、反射体の方へ反射されて反射体を通り抜ける。
【００４０】
[0041]いくつかの実施形態では、レーザーからの電磁エネルギーは、まず反射体を通り抜けてチャンバーの反射面の方へ進行する。いくつかの実施形態では、チャンバーの反射面の方に向けられた電磁エネルギーは、プラズマの方へ反射される。いくつかの実施形態では、高輝度光の一部分が、チャンバーの反射面の方へ向けられ、反射体の方へ反射され、反射体によって反射される。
【００４１】
[0042]本発明は、別の態様では、反射面を有するチャンバーを備える光源を特徴とする。光源は、チャンバー内のガスをイオン化するための手段も備える。光源は、反射体の方へ向けられた電磁エネルギーの所定の波長の第１の組を少なくとも実質的に反射し、電磁エネルギーの所定の波長の第２の組が反射体を通り抜けることを少なくとも実質的に可能にするための手段も備える。光源は、チャンバー内のイオン化ガスに電磁エネルギーを供給するための手段も備え、高輝度光を発生するプラズマを生成する。
【００４２】
[0043]本発明は、別の態様では、密閉チャンバーを備える光源を特徴とする。光源は、チャンバー内のガスをイオン化するための点火源も備える。光源は、チャンバー内のイオン化ガスにエネルギーを供給するための少なくとも１つのレーザーも密閉チャンバーの外部に備え、高輝度光を発生するプラズマを生成する。光源は、密閉チャンバーによって放射された高輝度光の少なくとも一部分を受け取って光源の出力の方へ反射するために、密閉チャンバーの外部に配設される湾曲した反射面も備える。
【００４３】
[0044]いくつかの実施形態では、光源は、レーザーからの電磁エネルギーが進行経路にそって配設された光学要素を備える。いくつかの実施形態では、密閉チャンバーは、湾曲した反射面に相対的に密閉チャンバーを配置する支持要素を備える。いくつかの実施形態では、密閉チャンバーは、石英バルブである。いくつかの実施形態では、光源は、レーザー電磁エネルギーの少なくとも一部分を受け取って高輝度光を発生するプラズマに対して電磁エネルギーを合焦するために、密閉チャンバーの内部または外部に配設される第２の湾曲した反射面を備える。
【００４４】
[0045]本発明は、別の態様では、密閉チャンバーおよびチャンバー内のガスをイオン化するための点火源を備える光源を特徴とする。光源は、電磁エネルギーを供給するために、密閉チャンバーの外部に少なくとも１つのレーザーも備える。光源は、電磁エネルギーの少なくとも一部分を受け取り、チャンバー内のイオン化ガスの方へ反射するための湾曲した反射面も備えて高輝度光を発生するプラズマを生成し、湾曲した反射面は、プラズマによって放射された高輝度光の少なくとも一部分も受け取って光源の出力の方へ反射する。
【００４５】
[0046]いくつかの実施形態では、湾曲した反射面は、チャンバー内のプラズマがある領域に対して電磁エネルギーを合焦する。いくつかの実施形態では、湾曲した反射面は、チャンバー内に配置される。いくつかの実施形態では、湾曲した反射面は、チャンバーの外部に配置される。いくつかの実施形態では、高輝度光は、紫外線光であるか、紫外線光を含むか、または実質的に紫外線光である。
【００４６】
[0047]本発明は、別の態様では、チャンバーを備える光源を特徴とする。光源は、チャンバー内のガスにエネルギーを供給するためのエネルギー源も備え、チャンバーの壁を通して放射される光を発生するプラズマを生成する。光源は、チャンバーの壁を通して放射される光を反射する反射体も備える。反射体は、チャンバーの壁の屈折率を補正するように構成された形状を有する反射面を備える。この形状は、修正された放物面の形状、楕円の形状、球形状、または非球面の形状であるものとしてよい。
【００４７】
[0048]いくつかの実施形態では、エネルギー源は、チャンバーの外部にある少なくとも１つのレーザーである。いくつかの実施形態では、エネルギー源は、チャンバー内の点火源でもある。エネルギー源は、マイクロ波エネルギー源、ＡＣアーク源、ＤＣアーク源、レーザー、またはＲＦエネルギー源であってよい。エネルギー源は、パルスレーザー、連続波ファイバーレーザー、またはダイオードレーザーとすることができる。 
【００４８】
[0049]いくつかの実施形態では、チャンバーは密閉チャンバーである。チャンバーは、円筒状管を備えることができる。いくつかの実施形態では、円筒状管は先細りである。チャンバーは、円筒状管の一方の端部または両端に１つまたは複数のシールを備えることができる。チャンバーは、サファイア、石英、溶融石英、Ｓｕｐｒａｓｉｌ石英、溶融シリカ、Ｓｕｐｒａｓｉｌ溶融シリカ、ＭｇＦ２、ダイヤモンド、単結晶石英、またはＣａＦ２を備えることができる。チャンバーは、誘電体を備えるものとしてよい。チャンバーは、紫外線透過誘電体を備えることができる。チャンバーは、反射体内の開口部を通して突き出るものとしてよい。
【００４９】
[0050]いくつかの実施形態では、光源は、チャンバー内のガスをイオン化するための点火源も備える。点火源としては、電極、紫外線点火源、容量性点火源、誘導性点火源、閃光ランプ、パルスレーザー、またはパルスランプが挙げられる。点火源は、プラズマの対向する側に配置された電極を備えることができる。
【００５０】
[0051]いくつかの実施形態では、光源は、反射体に相対的にチャンバーを配置する支持要素も備える。支持要素は、チャンバーの圧力制御または充填のうちの少なくとも１つを可能にするフィッティングを備えることができる。 
【００５１】
[0052]いくつかの実施形態では、光源は、少なくとも１つの光学要素を備える。光学要素は、チャンバーの壁を通して放射され、反射体によって反射される光の特性を変更することができる。光学要素は、ミラーまたはレンズであってよい。光学要素は、チャンバーの壁を通して放射され、反射体によってツール（例えばウェハ検査ツール、顕微鏡、紫外線顕微鏡、レチクル検査システム、計量ツール、リソグラフィツール、または内視鏡検査ツール）に反射される光を送出するように構成されうる。
【００５２】
[0053]本発明は、別の態様では、光を発生するための方法を特徴とする。この方法は、チャンバーの壁を通して光を放射するステップを含む。この方法は、反射体の反射面を使用して光を反射するステップも含み、反射面は、チャンバーの壁の屈折率を補正するように構成された形状を有する。
【００５３】
[0054]いくつかの実施形態では、この方法は、ガスをチャンバー内に流し込むステップも含む。いくつかの実施形態では、この方法は、チャンバー内のガスに点火してイオン化ガスを生成するステップも含む。いくつかの実施形態では、この方法は、イオン化ガスにレーザーエネルギーを当てて、光（例えば、高輝度光）を発生するプラズマを生成するステップも含む。いくつかの実施形態では、この方法は、チャンバーの外部の少なくとも１つのレーザーからチャンバー内にレーザーエネルギーを向けるステップも含む。いくつかの実施形態では、この方法は、レーザーエネルギーの特性を変更する光学要素にレーザーエネルギーを通すステップも含む。いくつかの実施形態では、この方法は、反射光の特性を変更するために光学要素に反射光を通すステップも含む。いくつかの実施形態では、この方法は、反射光をツールに向けるステップも含む。いくつかの実施形態では、この方法は、チャンバーの圧力を制御するステップも含む。
【００５４】
[0055]いくつかの実施形態では、この方法は、形状を数式として表すステップも含む。いくつかの実施形態では、この方法は、チャンバーの壁の屈折率が指定された値より低いことで生じる誤差を低減するように数式のパラメータを選択するステップも含む。いくつかの実施形態では、この方法は、チャンバーの壁の屈折率を補正するように形状を構成するステップも含む。いくつかの実施形態では、この方法は、反射面により反射光の平行もしくは集束ビームを生成するステップも含む。いくつかの実施形態では、この方法は、チャンバーの壁の屈折率を補正するように放物面の形状、楕円の形状、球形状、または非球面の形状を変更し、合焦され反射される高輝度光を発生するステップも含む。
【００５５】
[0056]本発明は、別の態様では、チャンバーを備える光源を特徴とする。光源は、チャンバー内のガスに電磁エネルギーを供給するためのレーザー源も備え、チャンバーの壁を通して放射される光を発生するプラズマを生成する。光源は、チャンバーの壁を通る電磁エネルギーとチャンバーの壁を通して放射される光とを反射する反射体も備え、反射体は、チャンバーの壁の屈折率を補正するように構成された形状を有する反射面を備える。
【００５６】
[0057]本発明は、別の態様では、チャンバーを有する光源を特徴とする。光源は、チャンバー内のガスにエネルギーを供給するための手段も備え、チャンバーの壁を通して放射される光を発生するプラズマを生成する。光源は、チャンバーの壁を通して放射される光を反射するための手段も備え、この反射手段は、チャンバーの壁の屈折率を補正するように構成された形状を有する反射面を備える。
【００５７】
[0058]本発明は、別の態様では、チャンバーを有する光源を特徴とする。光源は、チャンバー内の媒体（例えば、ガス）をイオン化するための点火源も備える。光源は、チャンバー内のイオン化された媒体にエネルギーを供給するためのレーザーも備え、光を発生する。光源は、エネルギーの少なくとも一部をブロックするためにエネルギーが進行する経路にそって吊り下げられたブロッカーも備える。
【００５８】
[0059]いくつかの実施形態では、ブロッカーは、イオン化された媒体によって吸収されないイオン化された媒体に供給されたエネルギーを光源の出力から遠ざかるように偏向する。いくつかの実施形態では、ブロッカーは、ミラーである。
【００５９】
[0060]いくつかの実施形態では、ブロッカーは、イオン化された媒体によって吸収されないイオン化された媒体に供給されたエネルギーを吸収する。ブロッカーとしては、グラファイトが挙げられる。
【００６０】
[0061]いくつかの実施形態では、ブロッカーは、イオン化された媒体によって吸収されないイオン化された媒体に供給されたエネルギーを反射する。いくつかの実施形態では、反射エネルギーは、チャンバー内のイオン化された媒体の方へ反射される。いくつかの実施形態では、ブロッカーは、チャンバーの一部に施されたコーティングである。
【００６１】
[0062]いくつかの実施形態では、光源は、ブロッカー内に配設された冷却材チャネルを備える。いくつかの実施形態では、光源は、冷却材チャネルに結合された冷却材供給部（例えば、冷却材、例えば、水を供給するための）を備える。いくつかの実施形態では、光源は、ブロッカーを冷却するためにブロッカー上にガス（例えば、窒素もしくは空気）を吹き付けるガス源を備える。
【００６２】
[0063]いくつかの実施形態では、光源は、ブロッカーを光源のハウジングに連結するアームを備える。
[0064]いくつかの実施形態では、レーザーによって供給されるエネルギーはチャンバーの第１の側からチャンバー内に入り、またブロッカーは、第１の側の反対側のチャンバーの第２の側に吊り下げられている。
【００６３】
[0065]本発明は、別の態様では、光を発生するための方法に関する。この方法は、点火源でチャンバー内の媒体をイオン化するステップを含む。この方法は、チャンバー内のイオン化された媒体にレーザーエネルギーを供給して光を発生するステップも含む。この方法は、イオン化された媒体によって吸収されないイオン化された媒体に供給されたエネルギーをエネルギーが進行する経路にそって吊り下げられているブロッカーによってブロックするステップも含む。
【００６４】
[0066]いくつかの実施形態では、エネルギーをブロックするステップは、エネルギーを偏向して光源の出力から遠ざけるステップを含む。いくつかの実施形態では、ブロッカーは、ミラーを備える。いくつかの実施形態では、エネルギーをブロックするステップは、エネルギーを吸収するステップを含む。いくつかの実施形態では、エネルギーをブロックするステップは、エネルギーを反射するステップを含む。いくつかの実施形態では、エネルギーを反射するステップは、エネルギーをチャンバー内のイオン化された媒体の方へ反射するステップを含む。
【００６５】
[0067]いくつかの実施形態では、この方法は、ブロッカーを冷却するステップも含む。いくつかの実施形態では、ブロッカーを冷却するステップは、冷却材をブロッカー内の、またはブロッカーに結合されたチャネル内に貫流させるステップを含む。いくつかの実施形態では、この方法は、ブロッカーを冷却するためにブロッカー上にガスを吹き付けるステップを含む。
【００６６】
[0068]本発明は、別の態様では、光を発生するための方法に関する。この方法は、点火源でチャンバー内のガスをイオン化するステップを含む。この方法は、１０気圧を超える圧力下にあるチャンバー内のイオン化ガスにレーザーエネルギーを供給して高輝度光を発生するステップも含む。
【００６７】
[0069]いくつかの実施形態では、チャンバー内のガスは、３０大気を超える圧力がかかっている。いくつかの実施形態では、チャンバー内のガスは、５０大気を超える圧力がかかっている。いくつかの実施形態では、高輝度光が、約０．０１ｍｍ３の体積を有するプラズマから放射される。
【００６８】
[0070]本発明は、別の態様では、中にガスが配設されているチャンバーと点火源とを有する光源、および少なくとも１つのレーザーに関する。点火源は、ガスを励起する。励起ガスは、赤外線波長において少なくとも１つの強い吸収線を有する。少なくとも１つのレーザーは、チャンバー内の励起ガスの強い吸収線に近い波長においてエネルギーを励起ガスに供給し、高輝度光を発生する。
【００６９】
[0071]いくつかの実施形態において、ガスは、希ガスを含む。ガスはキセノンを含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、励起ガスは、最低励起状態の原子を含む。ガスは、少なくとも１つのレーザーの波長の近いところで吸収性を有するものとしてよい。励起ガスの強い吸収線は、約９８０ｎｍまたは約８８２ｎｍとすることができる。いくつかの実施形態では、励起ガスは、準安定状態にある。
【００７０】
[0072]本発明は、別の態様では、光を発生するための方法に関する。点火源は、チャンバー内のガスを励起する。レーザーは第１の波長に同調され、チャンバー内の励起ガスにエネルギーを供給して高輝度光を生成する。励起ガスは、第１の波長の近くのエネルギーを吸収する。レーザーは第２の波長に同調され、チャンバー内の励起ガスにエネルギーを供給して高輝度光を維持する。励起ガスは、第２の波長の近くのエネルギーを吸収する。
【００７１】
[0073]いくつかの実施形態では、レーザーは、レーザーの動作温度を調整することによって第１の波長および第２の波長に同調される。いくつかの実施形態では、レーザーは、ダイオードレーザーであり、レーザーは、温度調整の約０．４ｎｍ／℃で同調される。レーザーの動作温度は、熱電冷却デバイスの電流を変えることによって調整することができる。
【００７２】
[0074]チャンバー内のガスは、電子が少なくとも１つの励起原子状態にある原子を有するものとすることができる。チャンバー内のガスは、希ガスであってよく、また、いくつかの実施形態では、チャンバー内のガスはキセノンである。
【００７３】
[0075]いくつかの実施形態では、第１の波長は、約９８０ｎｍである。第２の波長は、約９７５ｎｍであってよい。第２の波長は、第１の波長から約１ｎｍないし約１０ｎｍずらされた波長であるものとしてよい。本発明は、別の態様では、光源に関する。光源は、１つまたは複数の壁を有するチャンバーとチャンバー内に配設されるガスとを備える。光源は、チャンバー内でガス上に合焦されるエネルギーの集束ビームを供給するための少なくとも１つのレーザーも備え、チャンバーの壁を通して放射される光を発生するプラズマを生成し、これにより、エネルギーの集束ビームの開口数は約０．１から約０．８である。いくつかの実施形態では、この開口数は、約０．４から約０．６である。開口数は、約０．５であってよい。
【００７４】
[0076]光源は、ビームの経路内に光学要素を備えることもできる。光学要素は、ビームの開口数を増やすことができるものとしてよい。いくつかの実施形態では、光学要素は、レンズまたはミラーである。レンズは、非球面レンズとすることができる。いくつかの実施形態では、プラズマのスペクトル放射輝度は、ビームの開口数の増大とともに増大する。
【００７５】
[0077]本発明は、別の態様では、光源に対してバルブの位置合わせを事前に行う方法に関する。バルブは、２つの電極を有し、取り付け基部に結合される。バルブおよび取り付け基部は、カメラアセンブリ内に挿入されている。カメラアセンブリは、少なくとも１つのカメラおよびディスプレイ画面を備える。少なくとも１つのカメラからのバルブの少なくとも１つの画像が、ディスプレイ画面上に表示される。取り付け基部内のバルブの位置は、２つの電極間のバルブの領域がディスプレイ画面上の位置決めグリッドと揃うように調整される。
【００７６】
[0078]いくつかの実施形態では、光源用のランプは、本明細書で説明されている方法を使用して事前に位置合わせされる。
[0079]いくつかの実施形態では、この方法は、バルブの位置合わせを行うために少なくとも２つのカメラをトグル式に切り替えるステップを含む。カメラアセンブリは、２つのカメラを備えることができる。そのカメラから得られる画像は、異なる色で表示することができる。いくつかの実施形態では、これら２つのカメラは、２つの直交する方向からバルブの画像を撮れるように位置決めされる。
【００７７】
[0080]バルブの位置は、垂直方向および水平方向に調整することができる。バルブの位置は、マニピュレータによって調整することができる。マニピュレータは、バルブの上に位置決めされ、バルブを垂直方向および水平方向に移動することができるものとしてよい。
【００７８】
[0081]この方法は、２つの電極の間のバルブの領域がディスプレイ画面上の位置決めグリッドに位置合わせされた後にバルブを基部に固定するステップも含むことができる。いくつかの実施形態では、位置決めグリッドは、２つの電極間のバルブの中心領域がディスプレイ画面上の位置決めグリッドに位置合わせされたときに、その領域がバルブおよび取り付け基部が光源内に挿入されるときにレーザーの焦点に相対的に位置合わせされるように事前に決定される。
【００７９】
[0082]本発明は、別の態様では、光源内のノイズを低減するための方法に関する。光源は、レーザーを備える。光源から放射される光のサンプルが収集される。光のサンプルは、電気信号に変換される。この電気信号を基準信号と比較して、誤差信号を得る。制御信号が得られるように誤差信号が処理される。光源内のノイズが低減されるように、光源のレーザーの強さが制御信号に基づき設定される。これらのステップは、ノイズが所望の程度に達するまで繰り返すことができる。
【００８０】
[0083]いくつかの実施形態では、光源から放射される光のサンプルがビームスプリッタから収集される。ビームスプリッタは、ガラス製ビームスプリッタであるか、または二股分岐のファイバーバンドルとすることができる。
【００８１】
[0084]いくつかの実施形態では、誤差信号は、基準サンプルと変換されたサンプルとの間の差である。誤差信号は、制御増幅器によって処理されうる。制御増幅器は、誤差信号の時間積分、時間導関数、または大きさのうちの少なくとも１つに比例する制御信号を出力することができる。
【００８２】
[0085]サンプルは、フォトダイオードを使用して収集することができる。いくつかの実施形態では、サンプルは、光源のケーシング内のフォトダイオードを使用して収集される。いくつかの実施形態では、サンプルは、光源のケーシングの外部のフォトダイオードを使用して収集される。いくつかの実施形態では、２つのサンプルが収集される。一方のサンプルは、光源のケーシング内の第１のフォトダイオードを使用して収集され、他方のサンプルは、光源のケーシングの外部の第２のフォトダイオードを使用して収集されうる。
【００８３】
[0086]本発明は、別の態様では、光源に関する。光源は、１つまたは複数の壁を有するチャンバーとチャンバー内に配設されるガスとを備える。光源は、チャンバー内のガスにエネルギーを供給するための少なくとも１つのレーザーも備え、チャンバーの壁を通して放射される光を発生するプラズマを生成する。レーザーエネルギーがプラズマの方へ向けられるように２色性ミラーが少なくとも１つのレーザーの経路内に位置決めされる。２色性ミラーは、プラズマが発生する光が少なくとも１つのレーザーの方に実質的に反射されないように少なくとも１つの波長の光を選択的に反射する。
【００８４】
[0087]本発明は、別の態様では、光源に関する。光源は、中にガスが配設されているチャンバーとガスを励起するための点火源とを有する。光源は、チャンバー内の励起ガスにエネルギーを供給するための少なくとも１つのレーザーも有し、第１のスペクトルを有する高輝度光を発生する。光学要素が、高輝度光の経路内に配設され、これにより、高輝度光の第１のスペクトルを第２のスペクトルに変更する。
【００８５】
[0088]光学要素は、プリズム、弱いレンズ、強いレンズ、または２色性フィルターとすることができる。いくつかの実施形態では、第２のスペクトルは、第１のスペクトルに比べて、紫外線領域において、より大きな割合の光の強さを有する。いくつかの実施形態では、第１のスペクトルは、第２のスペクトルに比べて、可視光線領域において、より大きな割合の光の強さを有する。
【００８６】
[0089]本発明は、別の態様では、所定の周波数帯域内の光源のノイズを低減するための方法に関する。光源は、レーザーダイオードを備える。レーザーダイオードの電流は、所定の周波数帯域より高い周波数で変調され、これによりレーザーが異なる組のモード間で高速に切り替わるようにして、所定の周波数帯域内で光源のノイズを低減する。
【００８７】
[0090]本発明の前記および他の目的、態様、特徴、および利点は、以下の説明および請求項からより明確になるであろう。
[0091]本発明の前記および他の目的、特徴、および他の利点、さらには本発明それ自体は、必ずしも縮尺通りではない付属の図面とともに、以下の例示的な説明を読むと、より完全に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】[0092]本発明の例示的な実施形態による光源の概略ブロック図である。
【図２】[0093]本発明の例示的な実施形態による光源の一部分の概略ブロック図である。
【図３】[0094]本発明による光源を使用してプラズマに供給されたレーザー出力の関数としてのＵＶ輝度のグラフである。
【図４】[0095]本発明による光源を使用して水銀から発生されたプラズマを通過するレーザーエネルギー伝送を示すグラフである。
【図５】[0096]本発明の例示的な実施形態による光源の概略ブロック図である。
【図６】[0097]本発明の例示的な実施形態による光源の概略ブロック図である。
【図７】[0098]本発明の例示的な実施形態による光源の概略ブロック図である。
【図８Ａ】[0099]本発明の例示の実施形態により、レーザーからの電磁エネルギーが第１の立体角にわたってプラズマに供給される光源の概略ブロック図である。
【図８Ｂ】[00100]本発明の例示の実施形態により、レーザーからの電磁エネルギーが大きな立体角にわたってプラズマに供給される図８Ａの光源の概略ブロック図である。
【図９】[00101]反射面がプラズマを閉じ込めているチャンバーの屈折率を補正しない光源の概略図である。
【図１０Ａ】[00102]本発明の例示的な実施形態による、チャンバーとチャンバー内に発生する光を反射する反射体とを備える光源の概略図である。
【図１０Ｂ】[00103]本発明の例示的な実施形態による、チャンバーとチャンバー内に発生する光を反射する反射体とを備える光源の概略図である。
【図１１】[00104]本発明の例示的な実施形態による、チャンバーとチャンバー内に発生する光を反射する反射体とを備える光源の概略図である。
【図１２】[00105]本発明の例示的な実施形態による、光源の断面図である。
【図１３】[00106]反射面から反射された光線が反射面の形状を表す数式の異なるフィット次数について遠隔焦点からずれる半径のグラフである。
【図１４】[00107]本発明の例示的な実施形態による光源の概略ブロック図である。
【図１５Ａ】[00108]本発明の例示的な実施形態による、光源の断面図である。
【図１５Ｂ】[00109]図１５Ａの光源の端面図である。
【図１６】[00110]本発明による光源を使用する、光源のチャンバー内の圧力の関数としての輝度のグラフである。
【図１７】[00111]原子および分子キセノンのエネルギー準位図である。
【図１８】[00112]希ガス原子の第１の吸収およびエネルギー準位の遷移エネルギーのグラフである。
【図１９】[00113]本発明の例示的な実施形態による、同調機構に対するレーザー出力波長対温度のグラフである。
【図２０】[00114]キセノンおよびアルゴンに対する出力対圧力のグラフである。
【図２１】[00115]本発明の例示的な実施形態による、集束レーザービームの開口数の概略図である。
【図２２】[00116]本発明の例示的な実施形態による、スペクトル放射輝度対開口数のグラフである。
【図２３Ａ】[00117]本発明の例示的な実施形態による、バルブアセンブリ内のチャンバーの側面図である。
【図２３Ｂ】[00118]本発明の例示的な実施形態による、取り付け基部を備えるバルブアセンブリの側面図である。
【図２４】[00119]本発明の例示的な実施形態による、カメラアセンブリの概略図である。
【図２５】[00120]本発明の例示的な実施形態による、位置合わせ特徴部を備えるディスプレイ画面の概略図である。
【図２６】[00121]本発明の例示的な実施形態により、光源に対してバルブの事前位置合わせを行う方法の流れ図である。
【図２７】[00122]本発明の例示的な実施形態による、フィードバックループの概略図である。
【図２８】[00123]本発明の例示的な実施形態による、フィードバックループの制御システムブロック図の概略図である。
【図２９】[00124]本発明の例示的な実施形態による、レーザー駆動の光源のノイズ測定システムのための光学装置の概略図である。
【図３０】[00125]本発明の例示的な実施形態による、弱いレンズのフィードバック方法の概略図である。
【図３１】[00126]本発明の例示的な実施形態による、強いレンズのフィードバック方法の概略図である。
【図３２】[00127]本発明の例示的な実施形態による、フィルターのフィードバック方法の概略図である。
【図３３】[00128]本発明の例示的な実施形態による、プリズムのフィードバック方法の概略図である。
【図３４】[00129]本発明の例示的な実施形態による、選択的に反射するミラーの概略図である。
【図３５】[00130]本発明の例示的な実施形態による、吸収セル内のレーザー駆動の光源の概略図である。
【図３６】[00131]本発明の例示的な実施形態による、紫外線（「ＵＶ」）光検出器内のレーザー駆動の光源の概略図である。
【図３７】[00132]本発明の例示的な実施形態による、ダイオードアレイ検出器内のレーザー駆動の光源の概略図である。
【図３８】[00133]本発明の例示的な実施形態による、蛍光検出器内のレーザー駆動の光源の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００８９】
[00134]図１は、光を発生するための本発明を具現化した光源１００の概略ブロック図である。光源１００は、イオン性媒体（図示せず）を収納するチャンバー１２８を備える。光源１００は、プラズマ１３２を生成するイオン性媒体を有するチャンバー１２８の領域１３０にエネルギーを供給する。プラズマ１３２は、プラズマ１３２に由来する高輝度光１３６を発生し、放射する。光源１００は、チャンバー１２８内にあるプラズマ１３２に供給されるレーザービームを発生する少なくとも１つのレーザー源１０４も備え、高輝度光１３６を起動および／または維持する。
【００９０】
[00135]いくつかの実施形態では、レーザー源１０４からイオン性媒体へのエネルギー伝達の効率を最大にするために、レーザー源１０４によって発生された電磁エネルギーの少なくとも１つの波長がイオン性媒体に強く吸収されるのが望ましい。
【００９１】
[00136]いくつかの実施形態では、高輝度光源を実現するために、プラズマ１３２のサイズは小さいのが望ましい。輝度は、光源によって単位立体角の中へ放射された単位面積当りの出力である。光源によって生成された光の輝度が、十分な解像度で物体（例えば、ウェハ表面上の特徴部）を点検または測定するためのシステム（例えば、計量ツール）またはオペレータの能力を決定する。レーザー源１０４が、高出力レーザービームでプラズマを駆動および／または維持することも望ましい。
【００９２】
[00137]小さいサイズのプラズマ１３２を生成し、プラズマ１３２に高出力レーザービームを当てると、同時に高輝度光１３６が発生する。次いで、レーザー源１０４が発する出力の大半が、小さな体積の高温プラズマ１３２から放射されるため、光源１００は高輝度光１３６を発生する。プラズマ１３２の温度は、レーザービームによる加熱のために、放射および他のプロセスによって平衡状態になるまで上昇することになる。レーザーで維持されたプラズマ１３２内に実現される高温によって、より短い波長の電磁エネルギー、例えば、紫外線エネルギーでの放射が増加する。一実験において、約１０，０００Ｋから約２０，０００Ｋまでの範囲の温度が観測された。プラズマ１３２の放射は、一般的な意味で、プランクの放射則に従う電磁スペクトルにわたって分布する。最大の放射の波長は、ウィーンの変位則に従って黒体の温度に反比例する。レーザーで維持されたプラズマは、黒体ではないが黒体のように挙動し、約３００ｎｍの波長の紫外線領域における最も高い輝度は、レーザーで維持されたプラズマについては約１０，０００Ｋから約１５，０００Ｋまでの範囲内の温度を有すると予想される。しかし、従来のアークランプの大多数はこれらの温度で動作することができない。
【００９３】
[00138]したがって、本発明のいくつかの実施形態では、光源１００が動作中のプラズマ１３２の温度を、十分に明るい光１３６が発生し、放射された光が動作中に実質的に連続的であることを確実にするように維持するのが望ましい。
【００９４】
[00139]この実施形態では、レーザー源１０４は、光ファイバー要素１０８を介してレーザービームを出力するダイオードレーザーである。光ファイバー要素１０８は、レーザービーム光線１１６を互いに実質的に平行にするのを支援することによりダイオードレーザーの出力の調整を支援するコリメータ１１２にレーザービームを供給する。次いで、コリメータ１１２は、ビームエキスパンダ１１８にレーザービーム１１６を向ける。ビームエキスパンダ１１８は、レーザービーム１１６のサイズを拡大してレーザービーム１２２を発生する。また、ビームエキスパンダ１１８は、光学レンズ１２０にレーザービーム１２２を向ける。光学レンズ１２０は、チャンバー１２８のうちのプラズマ１３２が存在する（またはプラズマ１３２が発生され維持されるのが望ましい）領域１３０に向けられる小径レーザービーム１２４を生成するために、レーザービーム１２２を合焦するように構成される。
【００９５】
[00140]この実施形態では、光源１００は、２つの電極（例えばチャンバー１２８内に配置されたアノードおよびカソード）として図示された点火源１４０も備える。点火源１４０は、チャンバー１２８（例えば、チャンバー１２８の領域１３０）内に放電を発生させて、イオン性媒体に点火する。次いで、レーザーは、イオン化媒体にレーザーエネルギーを供給して、高輝度光１３６を発生するプラズマ１３２を維持または生成する。次いで、光源１００によって発生された光１３６は、チャンバーから、例えば、ウェハ検査システム（図示せず）に向けられる。
【００９６】
[00141]本発明の例示の実施形態によって代替的形態のレーザー源が企図される。いくつかの実施形態では、コリメータ１１２、ビームエキスパンダ１１８、またはレンズ１２０は、どれも必要とされなくてよい。いくつかの実施形態では、追加または代替的光学要素が使用されうる。レーザー源は、例えば、赤外線（ＩＲ）レーザー源、ダイオードレーザー源、ファイバーレーザー源、イッテルビウムレーザー源、ＣＯ２レーザー源、ＹＡＧレーザー源またはガス放電レーザー源であるものとしてよい。いくつかの実施形態では、レーザー源１０４は、パルスレーザー源（例えば、高いパルス繰返し数のレーザー源）または連続波レーザー源である。ファイバーレーザーは、レーザーダイオードを使用して、特殊な添加光ファイバーを励起し、次いでこれがレーザー発振して出力（つまり、レーザービーム）を生じる。いくつかの実施形態では、複数のレーザー（例えば、ダイオードレーザー）が、１つまたは複数の光ファイバー要素（例えば、光ファイバー要素１０８）に結合される。ダイオードレーザーは、１つのダイオード（または通常は多数のダイオード）から光を得て、光をファイバーに通し出力する。いくつかの実施形態では、レーザー源１０４としての用途にはファイバーレーザー源および直接遷移形半導体レーザー源が望ましいが、それというのも、これらは、比較的低コストで、形状係数またはパッケージサイズが小さく、比較的効率が高いからである。
【００９７】
[00142]約７００ｎｍから約２０００ｎｍのＮＩＲ（近赤外線）波長領域では、最近、効率的で費用対効果が大きい高出力レーザー（例えば、ファイバーレーザーおよび直接遷移型ダイオードレーザー）が入手可能である。この波長領域のエネルギーは、より一般的にバルブ、窓およびチャンバーの製造に使用されているいくつかの材料（例えば、ガラス、石英、およびサファイア）を通してより容易に伝送される。したがって、以前に可能であった領域より、現在は７００ｎｍから２０００ｎｍの領域内のレーザーを使用して動作する光源を作製するほうが実用的である。
【００９８】
[00143]いくつかの実施形態では、レーザー源１０４は、光源１００に対して高輝度光１３６を発生するのに十分な実質的に連続したレーザーエネルギーを供給する高いパルス繰返し数のレーザー源である。いくつかの実施形態では、放射される高輝度光１３６は、実質的に連続であり、この場合、例えば、この高輝度光の振幅（例えば輝度または出力）は、動作中には約９０％を上回って変動することはない。いくつかの実施形態では、プラズマに送られるレーザーエネルギーのピーク出力と、プラズマに送られるレーザーエネルギーの平均出力との比率は、約２〜３である。いくつかの実施形態では、プラズマ１３２に供給される実質的に連続したエネルギーは、放射される光１３６の望ましい輝度を維持するためにイオン化媒体の冷却を最小化するのに十分である。
【００９９】
[00144]この実施形態では、光源１００は、複数の光学要素（例えば、ビームエキスパンダ１１８、レンズ１２０、および光ファイバー要素１０８）を備え、チャンバー１３２に送られるレーザービームの特性（例えば、直径および配向）を変更する。１つまたは複数の光学要素（例えば、ミラーまたはレンズ）でレーザービームのさまざまな特性が変更されうる。例えば、レーザービームの径、方向、発散、収束、開口数、および配向の一部または全体を変更するのに１つまたは複数の光学要素が使用されうる。いくつかの実施形態では、光学要素は、レーザービームの波長を変更し、および／またはレーザービーム中の電磁エネルギーの特定の波長を濾波する。
【０１００】
[00145]本発明のさまざまな実施形態で使用できるレンズとして、不遊レンズ、色消しレンズ、単玉レンズ、およびフレネルレンズが挙げられる。本発明のさまざまな実施形態で使用できるミラーとしては、コーティングされたミラー、誘電体でコーティングされたミラー、狭帯域ミラー、および紫外線を透過して赤外線を反射するミラーが挙げられる。例えば、本発明のいくつかの実施形態では、レーザービームからの赤外線エネルギーを除去する一方で紫外線エネルギーがミラーを通り抜けてツール（例えば、ウェハ検査ツール、顕微鏡、リソグラフィツールまたは内視鏡検査ツール）に送られることを可能にするのが望ましいとき、紫外線を透過して赤外線を反射するミラーが使用される。
【０１０１】
[00146]この実施形態では、チャンバー１２８は、当初はイオン性媒体（例えば、固体、液体、または気体）を含む密閉チャンバーである。その代わりに、いくつかの実施形態では、チャンバー１２８は、能動的に励起され、ガス入口（図示せず）を通って１つまたは複数のガスがチャンバー１２８内に導入され、ガス出口（図示せず）を通ってガスがチャンバー１２８を出ることができる。チャンバーは、例えば、誘電材料、石英材料、Ｓｕｐｒａｓｉｌ石英、サファイア、ＭｇＦ２、ダイヤモンド、またはＣａＦ２の１つまたは複数から製作されうるか、またはこれらの１つまたは複数を含む。材料の種類は、例えば、使用されるイオン性媒体の種類および／またはチャンバー１２８で発生しそこから出力されることが望まれる光１３６の波長に基づき選択されうる。いくつかの実施形態では、チャンバー１２８の領域は、例えば、紫外線エネルギーに対して透過性を有する。石英を使用して製作されたチャンバー１２８では、一般に、約２ミクロン程度の波長の電磁エネルギーがチャンバーの壁を通り抜けることが可能である。サファイアのチャンバー壁では、一般に、約４ミクロン程度の波長の電磁エネルギーが壁を通り抜けることが可能である。
【０１０２】
[00147]いくつかの実施形態では、チャンバー１２８は、高圧および高温を維持することができる密閉チャンバーであることが望ましい。例えば、一実施形態では、イオン性媒体は、水銀蒸気である。動作中に水銀蒸気を含むために、チャンバー１２８は、約１．０１３ＭＰａ（約１０気圧）から約２０．２６ＭＰａ（約２００気圧）までの範囲の圧力を維持し、約９００℃で動作することができる密閉された石英バルブである。石英バルブによって、光源１００のプラズマ１３２によって発生された紫外線光１３６を、チャンバー１２８の壁を通して伝送することも可能になる。
【０１０３】
[00148]本発明の代替的実施形態では、さまざまなイオン性媒体が使用されうる。例えば、イオン性媒体は、希ガス、Ｘｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｈｅ、Ｄ２、Ｈ２、Ｏ２、Ｆ２、金属ハロゲン化物、ハロゲン、Ｈｇ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｆｅ、Ｌｉ、Ｎａ、エキシマ形成ガス、空気、蒸気、金属酸化物、エアロゾル、流動媒体、または再生媒体のうちの１つまたは複数とすることができる。いくつかの実施形態では、チャンバー１２８内でイオン性ガスを発生するのに、チャンバー１２８内の固体または液体の対象（図示せず）が使用される。対象にエネルギーを供給してイオン性ガスを発生するために、レーザー源１０４（または代替的レーザー源）が使用されうる。対象は、例えば、金属のプールまたはフィルムであってよい。いくつかの実施形態では、対象は、チャンバー内を移動する固体または液体である（例えば、チャンバー１２８の領域１３０を通って進む液体の小滴の形態をとる）。いくつかの実施形態では、プラズマ１３２に点火するために、まずチャンバー１２８内に第１のイオン性ガスが導入され、次いで、プラズマ１３２を維持するために、別の第２のイオン性ガスが導入される。この実施形態では、第１のイオン性ガスは、点火源１４０を使用して容易に点火されるガスであり、第２のイオン性ガスは、特定の波長の電磁エネルギーを発生するガスである。
【０１０４】
[00149]この実施形態では、点火源１４０は、チャンバー１２８内に配置された一対の電極である。いくつかの実施形態では、これらの電極は、チャンバー１２８の同じ側に配置される。例えば、ＲＦ点火源またはマイクロ波点火源と共に、単一の電極が使用されうる。いくつかの実施形態では、従来のアークランプバルブで有効な電極は、点火源（例えば、Ｕｓｈｉｏ社（カリフォルニア州サイプレスに営業所がある）製のモデルＵＳＨ−２００ＤＰ石英バルブ）である。いくつかの実施形態では、電極は、従来のアークランプバルブで使用される電極より小さく、および／またはより遠く離れて配置されるが、それというのも、チャンバー１２８内の高輝度プラズマを維持するのに電極が不要なためである。
【０１０５】
[00150]さまざまな種類および構成の点火源も企図されるが、それらは本発明の範囲内にある。いくつかの実施形態では、点火源１４０は、チャンバー１２８の外部にあるか、またはチャンバー１２８に対して部分的に内部にあり、かつ部分的に外部にある。光源１００で使用され得る代替的な種類の点火源１４０としては、紫外線点火源、容量性放電点火源、誘導性点火源、ＲＦ点火源、マイクロ波点火源、閃光ランプ、パルスレーザー、およびパルスランプが挙げられる。一実施形態では、点火源１４０は不要であり、代わりに、レーザー源１０４が、イオン性媒体に点火し、プラズマ１３２を発生させ、ならびにプラズマおよびプラズマ１３２によって放射される高輝度光１３６を維持するために使用される。
【０１０６】
[00151]いくつかの実施形態では、光源１００の動作中にチャンバー１２８内のガス圧または蒸気圧が所望のレベルに維持されることを確実するために、チャンバー１２８の温度および内容物を維持するのが望ましい。いくつかの実施形態では、点火源１４０は、光源１００の動作中に操作され、点火源１４０は、プラズマ１３２に対してレーザー源１０４によって供給されるエネルギーに加えてエネルギーを供給する。このように、点火源１４０は、チャンバー１２８の温度およびチャンバー１２８の内容物を維持する（または十分なレベルに維持する）ために使用される。
【０１０７】
[00152]いくつかの実施形態では、本明細書に別記されるのと同様に、光源１００は、プラズマ１３２（例えば、イオン化ガス）によって放射された電磁エネルギー（例えば、高輝度光１３６）の特性を変更するために少なくとも１つの光学要素（例えば、少なくとも１つのミラーまたはレンズ）を備える。
【０１０８】
[00153]図２は、本発明の原理が組み込まれている光源２００の一部分の概略ブロック図である。光源２００は、イオン性ガスを含むチャンバー１２８を備え、その一方で、チャンバー１２８内の圧力を維持して電磁エネルギーがチャンバー１２８に出入りすることも可能にする窓２０４を有する。この実施形態では、チャンバー１２８は、イオン性ガス（例えば、水銀またはキセノン）に点火してプラズマ１３２を生成する点火源（図示せず）を有する。
【０１０９】
[00154]レーザー源１０４（図示せず）は、レーザービーム２２０を生成するためにレンズ２０８に通されるレーザービーム２１６を供給する。レンズ２０８は、レーザービーム１２４を生成するために、レーザービーム２２０を反射する薄膜反射器２１２の表面２２４上にレーザービーム２２０を合焦する。反射体２１２は、プラズマ１３２がある領域１３０に対してレーザービーム１２４を向ける。レーザービーム１２４は、プラズマ１３２にエネルギーを供給して、チャンバー１２８の領域１３０内のプラズマ１３２から放射される高輝度光１３６を維持および／または発生する。
【０１１０】
[00155]この実施形態では、チャンバー１２８は、放物面形状および反射性の内面２２８を有する。放物面形状と反射面は、実質的な量の高輝度光１３６を、窓２０４に向けて、またその窓から外へ、協働して反射する。この実施形態では、反射体２１２は、放射された光１３６（例えば、紫外線光の少なくとも１つまたは複数の波長）に対して透過性を有する。このように、放射された光１３６は、チャンバー１２８から伝送されて、例えば、計量ツール（図示せず）に向けられる。一実施形態では、放射された光１３６は、ツールに向けられる前に、まず追加の光学要素の方へ向けられるか、またはその光学要素に通される。
【０１１１】
[00156]説明のために、本発明の例示的な実施形態により、光源を使用して紫外線光を発生するように実験が行われた。チャンバー内のイオン性媒体としてキセノンを使用した実験に、光源のチャンバー（例えば、図１の光源１００のチャンバー１２８）としてＨａｍａｍａｔｓｕ社（ニュージャージー州ブリッジウォーターに営業所がある）製のモデルＬ６７２４石英バルブが使用された。チャンバー内のイオン性媒体として水銀を使用した実験に、光源のチャンバーとしてＵｓｈｉｏ社（カリフォルニア州サイプレスに営業所がある）製のモデルＵＳＨ−２００ＤＰ石英バルブが使用された。図３は、チャンバー内にあるプラズマが発生する高輝度光のＵＶ輝度のプロット３００を、プラズマに供給されるレーザーの出力（単位はワット）の関数として示す。実験で使用されたレーザー源は、１．０９ミクロン、１００ワットのＣＷレーザーであった。プロット３００のＹ軸３１２は、ワット／ｍｍ２ステラジアン（ｓｒ）の単位のＵＶ輝度（約２００から約４００ｎｍまでの範囲内）である。プロット３００のＸ軸３１６は、プラズマに供給されるレーザービームの出力であり、単位はワットである。曲線３０４は、チャンバー内のイオン性媒体としてキセノンを使用して発生されたプラズマによって生成された高輝度光のＵＶ輝度である。キセノンを使用した実験におけるプラズマは、約１ｍｍから約２ｍｍまでの範囲の長さ、および約０．１ｍｍの径を有していた。プラズマの長さは、レーザービームの輻輳角を調整することにより制御された。集束ビームが焦点に近いときに集束ビームはプラズマを維持することができる輝度に達するので、角度が大きいと（すなわち開口数が大きいと）より短いプラズマがもたらされる。曲線３０８は、チャンバー内のイオン性媒体として水銀を使用して発生されたプラズマによって生成された高輝度光のＵＶ輝度である。水銀を使用した実験におけるプラズマは、約１ｍｍの長さで、約０．１ｍｍの径を有していた。
【０１１２】
[00157]説明のために、本発明の例示の実施形態によって、光源を使用して紫外線を発生するように別の実験が行われた。チャンバー（例えば、図１の光源１００のチャンバー１２８）内のイオン性媒体として水銀を使用した実験に、光源のチャンバーとしてＵｓｈｉｏ社（カリフォルニア州サイプレスに営業所がある）製のモデルＵＳＨ−２００ＤＰ石英バルブが使用された。実験で使用されたレーザー源は、ＳＰＩ Ｌａｓｅｒｓ ＰＬＣ社（カリフォルニア州ロスガトスに営業所がある）の１．０９ミクロン、１００ワットのイッテルビウム添加ファイバーレーザーであった。図４は、水銀から発生したチャンバー内のプラズマによるレーザーエネルギー伝送量対ワットを単位としてプラズマに供給される出力の大きさのプロット４００を示す。プロット４００のＹ軸４１２は、透過係数であり、単位は無次元である。プロット４００のＸ軸４１６は、プラズマに供給されるレーザービームの出力であり、単位はワットである。プロット４００内の曲線は、レーザー源を使用して１ｍｍの吸収長が達成されたことを示す。１００ワットで観測された０．３４の伝送値は、約１ｍｍの１／ｅ吸収長に対応する。
【０１１３】
[00158]図5は、本発明の原理が組み込まれている光源５００の一部分の概略ブロック図である。光源５００は、反射面５４０を有するチャンバー５２８を備える。反射面５４０は、例えば放物面の形状、楕円の形状、湾曲した形状、球形状または非球面形状を有することができる。この実施形態では、光源５００は、チャンバー５２８の領域５３０内のイオン性ガス（例えば、水銀またはキセノン）に点火してプラズマ５３２を生成する点火源（図示せず）を有する。
【０１１４】
[00159]いくつかの実施形態では、反射面５４０は、反射性の内面または外面であってよい。いくつかの実施形態では、チャンバーの内側または外側にコーティングまたはフィルムが配置されて反射面５４０を形成する。
【０１１５】
[00160]レーザー源（図示せず）は、反射体５１２の表面５２４に向けられるレーザービーム５１６を供給する。反射体５１２は、チャンバー５２８の反射面５４０の方へレーザービーム５２０を反射する。反射面５４０は、レーザービーム５２０を反射してプラズマ５３２の方へ向ける。レーザービーム５１６は、プラズマ５３２にエネルギーを供給して、チャンバー５２８の領域５３０内のプラズマ５３２から放射される高輝度光５３６を維持および／または発生する。プラズマ５３２によって放射される高輝度光５３６は、チャンバー５２８の反射面５４０の方へ向けられる。高輝度光５３６の少なくとも一部分は、チャンバー５２８の反射面５４０によって反射されて反射体５１２の方へ向けられる。反射体５１２は、高輝度光５３６（例えば、少なくとも１つまたは複数の波長の紫外線光）に対して実質的に透過性を有する。このように、高輝度光５３６は、反射体５１２を通り抜けて、例えば、計量ツール（図示せず）に向けられる。いくつかの実施形態では、高輝度光５３６は、ツールに向けられる前に、まず窓または追加の光学要素の方へ向けられるか、またはその窓または追加の光学要素に通される。
【０１１６】
[00161]いくつかの実施形態では、光源５００は、チャンバー５２８の凹面の領域に配置されている別の密閉チャンバー（例えば、図７の密閉チャンバー７２８）を備える。密閉チャンバーは、プラズマ５３２を生成するために使用されるイオン性ガスを閉じ込めている。代替的実施形態では、密閉チャンバーは、チャンバー５２８を収納する。いくつかの実施形態では、密閉チャンバーは、反射体５１２も収納する。
【０１１７】
[00162]図６は、本発明の原理が組み込まれている光源６００の一部分の概略ブロック図である。光源６００は、反射面６４０を有するチャンバー６２８を備える。反射面６４０は、例えば放物面の形状、楕円の形状、湾曲した形状、球形状または非球面形状を有することができる。この実施形態では、光源６００は、チャンバー６２８の領域６３０内のイオン性ガス（例えば、水銀またはキセノン）に点火してプラズマ６３２を生成する点火源（図示せず）を有する。
【０１１８】
[00163]レーザー源（図示せず）は、反射体６１２の方に向けられるレーザービーム６１６を供給する。反射体６１２は、レーザービーム６１６に対して実質的透過性を有する。レーザービーム６１６は、反射体６１２を通り抜けてチャンバー６２８の反射面６４０の方へ向けられる。反射面６４０は、レーザービーム６１６を反射してチャンバー６２８の領域６３０のプラズマ６３２の方へ向ける。レーザービーム６１６は、プラズマ６３２にエネルギーを供給して、チャンバー６２８の領域６３０内のプラズマ６３２から放射される高輝度光６３６を維持および／または発生する。プラズマ６３２によって放射される高輝度光６３６は、チャンバー６２８の反射面６４０の方へ向けられる。高輝度光６３６の少なくとも一部分は、チャンバー６２８の反射面６４０によって反射されて、反射体６１２の表面６２４の方へ向けられる。反射体６１２は、高輝度光６３６（例えば、少なくとも１つまたは複数の波長の紫外線光）を反射する。このように、高輝度光６３６（例えば、可視光および／または紫外線光）は、例えば計量ツール（図示せず）に向けられる。いくつかの実施形態では、高輝度光６３６は、ツールに向けられる前に、まず窓または追加の光学要素の方へ向けられるか、またはその窓または追加の光学要素に通される。いくつかの実施形態では、高輝度光６３６は紫外線光を含む。紫外線光は、例えば、約５０ｎｍから４００ｎｍまでの範囲の可視光線より短い波長を有する電磁エネルギーである。
【０１１９】
[00164]いくつかの実施形態では、光源６００は、チャンバー６２８の凹面の領域に配置されている別の密閉チャンバー（例えば、図７の密閉チャンバー７２８）を備える。密閉チャンバーは、プラズマ６３２を生成するために使用されるイオン性ガスを閉じ込めている。代替的実施形態では、密閉チャンバーは、チャンバー６２８を収納する。いくつかの実施形態では、密閉チャンバーは、反射体６１２も収納する。
【０１２０】
[00165]図７は、光を発生するための本発明を具現化した光源７００の概略ブロック図である。光源７００は、イオン性媒体（図示せず）を収納する密閉チャンバー７２８（例えば、密閉された石英バルブ）を備える。光源７００は、プラズマ７３２を生成するイオン性媒体を有するチャンバー７２８の領域７３０にエネルギーを供給する。プラズマ７３２は、プラズマ７３２に由来する高輝度光７３６を発生し、放射する。光源７００は、チャンバー７２８内にあるプラズマ７３２に供給されるレーザービームを発生する少なくとも１つのレーザー源７０４も備え、高輝度光７３６を起動および／または維持する。
【０１２１】
[00166]この実施形態では、レーザー源７０４は、光ファイバー要素７０８を介してレーザービームを出力するダイオードレーザーである。光ファイバー要素７０８は、レーザービーム光線７１６を互いに実質的に平行にするのを支援することによりダイオードレーザーの出力の調整を支援するコリメータ７１２にレーザービームを供給する。次いで、コリメータ７１２は、ビームエキスパンダ７１８にレーザービーム７１６を向ける。ビームエキスパンダ７１８は、レーザービーム７１６のサイズを拡大してレーザービーム７２２を発生する。また、ビームエキスパンダ７１８は、光学レンズ７２０にレーザービーム７２２を向ける。光学レンズ７２０は、レーザービーム７２２を合焦して、より小径のレーザービーム７２４を発生するように構成される。レーザービーム７２４は、湾曲した反射面７４０の基部７２４にある開口または窓７７２を通り抜けて、チャンバー７２８の方へ向けられる。チャンバー７２８は、レーザービーム７２４に対して実質的に透過性を有する。レーザービーム７２４は、チャンバー７２８を通り抜けて、プラズマ７３２が存在するチャンバー７２８の領域７３０（またはレーザー７２４によってプラズマ７３２が発生されかつ維持されるのが望ましい場所）の方へ向かう。
【０１２２】
[00167]この実施形態では、イオン性媒体はレーザービーム７２４によって点火される。代替的実施形態では、光源７００は、イオン性媒体に点火するために、例えば、チャンバー７２８内（例えば、チャンバー７２８の領域７３０）に、放電を発生する点火源（例えば、一対の電極または紫外線エネルギー源）を備える。次いで、レーザー源７０４は、イオン化媒体にレーザーエネルギーを供給して、高輝度光７３６を発生するプラズマ７３２を維持する。チャンバー７２８は、高輝度光７３６（または高輝度光７３６中の所定の波長の電磁放射）に対して実質的に透過性を有する。次いで、光源７００が発生する光７３６（例えば、可視光および／または紫外線光）は、チャンバー７２８から反射面７４０の内面７４４の方へ向けられる。
【０１２３】
[00168]この実施形態では、光源７００は、複数の光学要素（例えば、ビームエキスパンダ７１８、レンズ７２０、および光ファイバー要素７０８）を備え、チャンバー７３２に送られるレーザービームの特性（例えば、直径および配向）を変更する。１つまたは複数の光学要素（例えば、ミラーまたはレンズ）でレーザービームのさまざまな特性が変更されうる。例えば、レーザービームの径、方向、発散、収束および配向の一部または全体を変更するのに１つまたは複数の光学要素が使用されうる。いくつかの実施形態では、光学要素は、レーザービームの波長を変更し、および／またはレーザービーム中の電磁エネルギーの特定の波長を濾波する。
【０１２４】
[00169]本発明のさまざまな実施形態で使用できるレンズとして、不遊レンズ、色消しレンズ、単玉レンズ、およびフレネルレンズが挙げられる。本発明のさまざまな実施形態で使用できるミラーとしては、コーティングされたミラー、誘電体でコーティングされたミラー、狭帯域ミラー、および紫外線を透過して赤外線を反射するミラーが挙げられる。例えば、本発明のいくつかの実施形態では、レーザービームからの赤外線エネルギーを除去する一方で紫外線エネルギーがミラーを通り抜けてツール（例えば、ウェハ検査ツール、顕微鏡、リソグラフィツールまたは内視鏡検査ツール）に送られることを可能にするのが望ましいとき、紫外線を透過して赤外線を反射するミラーが使用される。
【０１２５】
[00170]図８Ａおよび８Ｂは、光を発生するための本発明を具現化した光源８００の概略ブロック図である。光源８００は、イオン性媒体（図示せず）を収納するチャンバー８２８を備える。光源８００は、プラズマを生成するイオン性媒体を有するチャンバー８２８の領域８３０にエネルギーを供給する。プラズマは、プラズマに由来する高輝度光を発生し、放射する。光源８００は、チャンバー８２８内にあるプラズマに供給されるレーザービームを発生する少なくとも１つのレーザー源８０４も含み、高輝度光を起動および／または維持する。
【０１２６】
[00171]いくつかの実施形態では、高輝度光源を実現するために、プラズマのサイズは小さいのが望ましい。輝度は、光源によって単位立体角の中へ放射された単位面積当りの出力である。光源によって生成された光の輝度が、十分な解像度で物体（例えば、ウェハ表面上の特徴部）を点検または測定するためのシステム（例えば、計量ツール）またはオペレータの能力を決定する。レーザー源８０４が、高出力レーザービームでプラズマを駆動および／または維持することも望ましい。
【０１２７】
[00172]小さいサイズのプラズマを発生し、プラズマに高出力レーザーを与えると、同時に高輝度光を発生する。次いで、レーザー源８０４によって導入される大部分の出力が、小さな体積の高温プラズマから放射されるので、光源８００は高輝度光を発生する。プラズマの温度は、レーザービームによる加熱のために、放射および他のプロセスによって平衡状態になるまで上昇することになる。レーザーで維持されたプラズマ内に達成される高温は、短い波長の電磁エネルギー（例えば、紫外線エネルギー）での放射を増加させる。一実験において、約１０，０００Ｋから約２０，０００Ｋまでの範囲の温度が観測された。プラズマの放射は、一般的な意味で、プランクの放射則に従う電磁スペクトルにわたって分布する。最大の放射の波長は、ウィーンの変位則に従って黒体の温度に反比例する。レーザーで維持されたプラズマは、黒体ではないが黒体のように挙動し、約３００ｎｍの波長の紫外線領域における最も高い輝度は、レーザーで維持されたプラズマについては約１０，０００Ｋから約１５，０００Ｋまでの範囲内の温度を有すると予想される。しかし、従来のアークランプは、これらの温度で動作することができない。
【０１２８】
[00173]本発明のいくつかの実施形態では、サイズの小さいプラズマを実現するために、チャンバー８２８内のプラズマに対して大きな立体角にわたってレーザーエネルギーを送るのが望ましい。大きな立体角にわたってレーザーエネルギーを送るために、さまざまな方法および光学要素が使用されうる。本発明のこの実施形態では、レーザーエネルギーがチャンバー８２８内のプラズマに送られる立体角の大きさを変更するために、ビームエキスパンダおよび光学レンズのパラメータが変更される。
【０１２９】
[00174]図８Ａを参照すると、レーザー源８０４は、光ファイバー要素８０８を介してレーザービームを出力するダイオードレーザーであることがわかる。光ファイバー要素８０８は、レーザービーム光線８１６を互いに実質的に平行にするのを支援することによりダイオードレーザーの出力の調整を支援するコリメータ８１２にレーザービームを供給する。コリメータ８１２は、光学レンズ８２０にレーザービーム８１６を向ける。光学レンズ８２０は、レーザービーム８１６を合焦するように構成され、立体角８７８を有するより小径のレーザービーム８２４を生成する。レーザービーム８２４は、チャンバー８２８のプラズマ８３２が存在する領域８３０へ向けられる。
【０１３０】
[00175]この実施形態では、光源８００は、２つの電極（例えばチャンバー８２８内に配置されたアノードおよびカソード）として図示された点火源８４０も備える。点火源８４０は、チャンバー８２８（例えば、チャンバー８２８の領域８３０）内に放電を発生させて、イオン性媒体に点火する。次いで、レーザーは、イオン化媒体にレーザーエネルギーを供給して、高輝度光８３６を発生するプラズマ８３２を維持または生成する。次いで、光源８００によって発生された光８３６は、チャンバーから、例えば、ウェハ検査システム（図示せず）に向けられる。
【０１３１】
[00176]図８Ｂは、チャンバー８２８内のプラズマに対して、立体角８７４にわたってレーザーエネルギーが送られる本発明の一実施形態を示す。本発明のこの実施形態は、ビームエキスパンダ８５４を備える。ビームエキスパンダ８５４は、レーザービーム８１６のサイズを拡大してレーザービーム８５８を発生する。ビームエキスパンダ８５４は、光学レンズ８６２にレーザービーム８５８を向ける。ビームエキスパンダ８５４と光学レンズ８６２の組合せは、図８Ａのレーザービーム８２４の立体角８７８より大きい立体角８７４を有するレーザービーム８６６を生成する。図８Ｂのより大きな立体角８７４は、図８Ａのプラズマよりサイズの小さいプラズマ８８４を生成する。この実施形態では、Ｘ軸およびＹ軸にそった図８Ｂのプラズマ８８４のサイズは、図８Ａのプラズマ８３２のサイズより小さい。このように、光源８００は、図８Ａの光８３６と比べてより明るい図８Ｂの光８７０を発生する。
【０１３２】
[00177]図８Ａおよび図８Ｂで示された光源の動作が可能になるようにビームエキスパンダおよび光学レンズが選択されて実験が行われた。密閉チャンバー８２８としてＨａｍａｍａｔｓｕ社（ニュージャージー州ブリッジウォーターに営業所がある）のＬ２２７３キセノンバルブが使用された。ＳＰＩ連続波（ＣＷ）の１００Ｗ、１０９０ｎｍファイバーレーザー（カリフォルニア州ロスガトスに営業所があるＳＰＩ Ｌａｓｅｒｓ ＰＬＣ社によって販売されている）を使用して、Ｈａｍａｍａｔｓｕ社のＬ２２７３キセノンバルブ内にプラズマが形成された。連続波レーザーは、パルスレーザーの場合のような短いバーストではなく、連続して、または実質的に連続して放射する。ファイバーレーザー８０４は、特殊な添加光ファイバー（ファイバーレーザー８０４に内蔵されるが図示せず）を励起するために使用されるレーザーダイオードを含む。次いで、特殊な添加光ファイバーがレーザー発振してファイバーレーザー８０４を出力する。次いで、ファイバーレーザー８０４の出力が、光ファイバー要素８０８を通りコリメータ８１２へ進行する。次いで、コリメータ８１２が、レーザービーム８１６を出力する。図８Ａのビーム８１６に対応する初期レーザービームの直径（Ｙ軸にそって）は、５ｍｍであった。レーザービーム８１６は、
【０１３３】
【数１】
2013519211.tif 000003
【０１３４】
の輝度レベルに対して測定された直径５ｍｍのガウスビームであった。レンズ８２０に対応する、実験で使用されたレンズは、直径３０ｍｍ、焦点距離４０ｍｍのレンズであった。これは、約０．０１２ステラジアンの照射立体角のプラズマ８３２を生成した。この配置構成で生成されるプラズマ８３２の長さ（Ｘ軸にそって）は、約２ｍｍと測定された。プラズマ８３２の直径（Ｙ軸にそって）は、約０．０５ｍｍであった。プラズマ８３２は、高輝度紫外線光８３６を発生した。
【０１３５】
[00178]図８Ｂを参照すると、２倍のビームエキスパンダ８５４がビームエキスパンダ８５４として使用されていることがわかる。ビームエキスパンダ８５４は、ビーム８１６を、直径５ｍｍ（Ｙ軸にそって）から、ビーム８５８に対応する直径１０ｍｍに拡大した。図８Ｂのレンズ８６２は、図８Ａのレンズ８２０と同一のものであった。ビームエキスパンダ８５４と光学レンズ８６２との組合せは、約０．０４８ステラジアンの照射立体角８７４を有するレーザービーム８６６を発生した。この実験では、プラズマの長さ（Ｘ軸にそって）は、約１ｍｍと測定され、Ｙ軸にそって測定された直径は、依然として０．０５ｍｍであった。プラズマを維持するのに必要な輝度がプラズマの境界で一定であるとすると、立体角の４倍の変化によってプラズマ長のこの２倍の短縮が予想される。（Ｘ軸にそった）プラズマ長における２倍の短縮（図８Ａでの２ｍｍから図８Ｂでの１ｍｍへの短縮）の結果、規定されたレーザービームの入力に対して、プラズマによって放出された放射の輝度がおおよそ２倍になったが、それというのも、プラズマによって吸収される出力がほぼ同じでありながら、プラズマの放射領域がほぼ半分になった（Ｘ軸にそった長さの短縮による）ためである。この実験は、レーザーからの照射立体角を大きくすることによりプラズマをより小さくできることを実証した。
【０１３６】
[00179]一般に、大きな照射立体角は、レーザービーム径を増加させ、および／または対物レンズの焦点距離を短くすることにより実現されうる。反射性光学部品がプラズマの照射に使用される場合、前述の実験より照射立体角をはるかに大きくすることができる。例えば、いくつかの実施形態では、プラズマが、深い、湾曲した反射面（例えば放物面または楕円体）に囲まれるとき、照射立体角は約２π（約６．２８）ステラジアンより大きくなりうる。その表面でプラズマを維持するために一定輝度の光が必要とされるという概念に基づき、一実施形態では、本発明者は、（上記実験で説明されたのと同一のバルブおよびレーザー出力を使用して）５ステラジアンの立体角は直径と長さが等しいプラズマをもたらし、ほぼ球状のプラズマを生成するはずであると計算した。
【０１３７】
[00180]図９は、光を発生するための光源９００の概略図である。光源９００は、イオン性媒体（図示せず）を収納する密閉チャンバー９２８（例えば、密閉された石英バルブ、密閉されたサファイアチューブ）を備える。光源９００は、エネルギー源（図示せず）も備える。エネルギー源は、エネルギーをチャンバー９２８の領域に伝達してプラズマ９３２を発生させる。プラズマ９３２は、プラズマ９３２に由来する光９３６を発生し、放射する。光源９００が発生した光９３６は、チャンバー９２８の壁９４２に通され、反射体９４０の反射面９４４の方へ向けられる。反射面９４４は、光源９００が発生した光を反射する。
【０１３８】
[00181]チャンバー９２８の壁９４２では、電磁エネルギー（例えば、光）を壁９４２に通すことができる。これらの壁の屈折率は、電磁エネルギーが壁９４２の中でどれだけ減速されるかということに関する尺度である。チャンバー９２８の壁９４２を通して放射されるプラズマ９３２が発生する光線９３６の特性（例えば、伝搬方向）は、壁９４２の屈折率によって変更される。壁９４２がチャンバー９２８の内部の媒体９７５の屈折率（典型的には１．０に近い値）に等しい屈折率を有している場合、光線９３６は光線９３６’として壁９４２を通り抜ける。しかし、壁が内部の媒体９７５の屈折率より大きい屈折率を有している場合、光線９３６は光線９３６’’として壁を通り抜ける。
【０１３９】
[00182]光線９３６によって代表される光の方向は、光線９３６が媒体９７５より大きい屈折率を有している壁９４２に入るとともに変わってゆく。光線９３６は、光線９３６が壁９４２の法線方向へ曲がるように屈折される。光源９００は、チャンバー９２８の外部に媒体９８０を有する。この実施形態では、媒体９８０は、チャンバー９２８の内部の媒体９７５の屈折率に等しい屈折率を有する。光線９３６が壁９４２から出てチャンバー９２８の外部ある媒体９８０の中に入るときに、光線９３６は、光線（光線９３６’’として）が壁９４２を出るときに壁９４２の法線方向から遠ざかる向きに曲がるように屈折される。光線９３６’’は、壁９４２の屈折率が内部媒体９７５および外部媒体９８０の屈折率に等しかった場合に光線９３６’’が辿ったであろうルートに平行なルートを辿るようにシフトされている。
【０１４０】
[00183]方向のこのような屈折シフトおよびその結果得られる、光線９３６（ならびに９３６’および９３６”）の位置は、スネルの屈折の法則によって
ｎ１ｓｉｎθ１＝ｎ２ｓｉｎθ２    式１
と記述され、
ただし、式中、スネルの法則により、ｎ１は光の入射元である媒体の屈折率であり、ｎ２は光の入射先となる媒体の屈折率であり、θ１は光の入射元である媒体と光の入射先となる媒体との間の境界に接近する光の入射角（法線方向に関する）であり、θ２は光の入射元である媒体と光の入射先となる媒体との間の境界から出て行く光の入射角（法線方向に関する）である（Ｈｅｃｈｔ、Ｅｕｇｅｎｅ著「Ｏｐｔｉｃｓ」、Ｍ．Ａ．、Ａｄｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌｅｙ、１９９８年、９９〜１００頁、ＱＣ３５５．２．Ｈ４２）。
【０１４１】
[00184]内部媒体９７５が外部媒体９８０の屈折率に等しい屈折率を有していない場合、光線９３６は屈折してスネルの法則によるルートを辿る。光線９３６が辿るルートは、内部媒体９７５、壁９４２、および外部媒体９８０が等しい屈折率を有していないときに光線９３６’が辿るルートから逸れることになる。
【０１４２】
[00185]チャンバー９２８の壁９４２の屈折率が、内部媒体９７５および外部媒体９８０に等しい場合、反射面９４４は光線９３６’を反射し、光の集束ビーム９５６を生成する。しかし、壁９４２の屈折率が、内部媒体９７５および外部媒体９８０より大きい場合、反射面９４４は光線９３６’’を反射し、集束ビームを生成しない（光線９３６’’は分散され光９６０を発生する）。したがって、チャンバーおよび形状がチャンバーの壁の屈折率の効果を補正するように構成されている反射面を備える光源を有することが望ましい。
【０１４３】
[00186]代替的実施形態では、反射面９４０は、チャンバー９２８の壁９４２の屈折率が内部媒体９７５および外部媒体９８０の屈折率に等しいときに光の平行ビームを生成するように構成されている。しかし、チャンバー９２８の壁９４２の屈折率が、内部媒体９７５および外部媒体９８０の屈折率より大きい場合、反射面９４０は光の非平行ビームを生成する（反射された光は、上で述べたとおり同様に分散する）。
【０１４４】
[00187]他の実施形態では、本発明の態様は、チャンバー９２８内に向けられたレーザーエネルギーに対してチャンバー９２８の壁９４２の屈折率の効果を補正するために使用される。レーザーエネルギーは、反射体９４０の反射面９４４の方に向けられる。反射面９４４は、レーザーエネルギーを反射してチャンバー９２８の壁９４２に通し、チャンバー９２８内のプラズマ９３２の方へ送る（例えば、図５および６に関して本明細書で説明されているのと同様に）。チャンバー９２８の壁９４２が内部媒体９７５および外部媒体９８０の屈折率より大きい屈折率を有する場合、レーザーエネルギーの方向は、エネルギーが壁９４２内に入ると変更される。これらの実施形態では、反射体９４２の反射面９４４がチャンバーの壁の屈折率の効果を補正するように構成された形状を有する場合に、チャンバー９２８内に入ったレーザーエネルギーは逸れない。むしろ、チャンバー９２８内に入ったレーザーエネルギーは、本明細書で説明されているように同様に、チャンバー９２８内のプラズマ９３２がある場所の方へ適切に向けられる。このようにして、本発明の原理は、チャンバー９２８内に向けられた電磁エネルギー（例えば、レーザーエネルギー）およびチャンバー９２８から外へ向けられたプラズマ９３２が発生する電磁エネルギー（例えば、光）に適用することができる。
【０１４５】
[00188]図１０Ａは、光を発生するための光源１０００ａの概略ブロック図である。光源１０００ａは、イオン性媒体（図示せず）を収納する密閉チャンバー１０２８ａ（例えば、密閉された石英チューブまたは密閉されたサファイアチューブ）を備える。光源１０００ａは、エネルギー源１０１５ａも備える。さまざまな実施形態において、エネルギー源１０１５ａは、マイクロ波エネルギー源、ＡＣアーク源、ＤＣアーク源、またはＲＦエネルギー源であってよい。エネルギー源１０１５ａは、イオン性媒体を有するチャンバー１０２８ａの領域１０３０ａにエネルギー１０２２ａを供給する。エネルギー１０２２ａは、プラズマ１０３２ａを生成する。プラズマ１０３２ａは、プラズマ１０３２ａに由来する光１０３６ａを発生し、放射する。光源１０００ａは、反射面１０４４ａを有する反射体１０４０ａも備える。反射体１０４０ａの反射面１０４４ａは、チャンバー１０２８ａの壁１０４２ａの屈折率を補正するように構成された形状を有する。
【０１４６】
[00189]チャンバー１０２８ａの壁１０４２ａは、光１０３６ａ（または光１０３６ａ中の所定の波長の電磁放射）に対して実質的に透過性を有する。光源１０００ａが発生する光１０３６ａ（例えば、可視光および／または紫外線光）は、チャンバー１０２８ａの壁１０４２ａに通され、反射体１０４０ａの反射面１０４４ａの方へ向けられる。
【０１４７】
[00190]壁１０４２ａの屈折率が、チャンバー１０２８ａの内部の媒体および外部の媒体（図示せず）の屈折率に等しくない場合、光線１０３６ａの位置および方向は、反射面１０４４ａがチャンバー１０２８ａの壁１０４２ａの屈折率を補正する形状を有していない限りチャンバー１０２８ａの壁１０４２ａを通り抜けることによって変えられる。光１０３６ａは、反射体１０４０ａの表面１０４４ａから反射した後分散する。しかし、反射体１０４０ａの反射面１０４４ａの形状は、チャンバー１０２８ａの壁１０４２ａの屈折率を補正するように構成されているため、光１０３６ａは、反射体１０４０ａの表面１０４４ａから反射した後も分散しない。この実施形態では、光１０３６ａは、反射体１０４０ａの表面１０４４ａから反射して、光の平行ビームを生成する。
【０１４８】
[00191]図１０Ｂは、光を発生するための光源１０００ｂの概略ブロック図である。光源１０００ｂは、イオン性媒体（図示せず）を収納する密閉チャンバー１０２８ｂ（例えば、密閉された石英チューブまたは密閉されたサファイアチューブ）を備える。光源１０００ｂは、エネルギー源１０１５ｂも備える。エネルギー源１０１５ｂは、チャンバー１０２８ｂ内に配置されている電極１０２９に電気的に接続される。エネルギー源１０１５ｂは、エネルギーを電極１０２９に供給して、チャンバー１０２８ｂ（例えば、チャンバー１０２８ｂの領域１０３０ｂ）内に放電を発生させ、イオン性媒体に点火し、プラズマ１０３２ｂを生成して維持する。プラズマ１０３２ｂは、プラズマ１０３２ｂに由来する光１０３６ｂを発生し、放射する。光源１０００ｂは、反射面１０４４ｂを有する反射体１０４０ｂも備える。反射体１０４０ｂの反射面１０４４ｂは、チャンバー１０２８ｂの壁１０４２ｂの屈折率を補正するように構成された形状を有する。
【０１４９】
[00192]チャンバー１０２８ｂの壁１０４２ｂは、光１０３６ｂ（または光１０３６ｂ中の所定の波長の電磁放射）に対して実質的に透過性を有する。光源１０００ｂが発生する光１０３６ｂ（例えば、可視光および／または紫外線光）は、チャンバー１０２８ｂの壁１０４２ｂに通され、反射体１０４０ｂの反射面１０４４ｂの方へ向けられる。
【０１５０】
[00193]壁１０４２ｂの屈折率が、チャンバー１０２８ｂの内部の媒体および外部の媒体（図示せず）の屈折率に等しくない場合、光線１０３６ｂの方向および位置は、反射面１０４４ｂがチャンバー１０２８ｂの壁１０４２ｂの屈折率を補正する形状を有していない限りチャンバー１０２８ｂの壁１０４２ｂを通り抜けることによって変えられる。光１０３６ｂは、反射体１０４０ｂの表面１０４４ｂから反射した後分散する。しかし、反射体１０４０ｂの反射面１０４４ｂの形状は、チャンバー１０２８ｂの壁１０４２ｂの屈折率を補正するように構成されているため、光１０３６ｂは、反射体１０４０ｂの表面１０４４ｂから反射した後も分散しない。この実施形態では、光１０３６ｂは、反射体１０４０ｂの表面１０４４ｂから反射して、光の平行ビームを生成する。
【０１５１】
[00194]図１１は、光を発生するための本発明を具現化した光源１１００の概略ブロック図である。光源１１００は、イオン性媒体（図示せず）を収納する密閉チャンバー１１２８（例えば、密閉された円筒形サファイアバルブ）を備える。光源１１００は、プラズマ１１３２を生成するイオン性媒体を有するチャンバー１１２８の領域１１３０にエネルギーを供給する。プラズマ１１３２は、プラズマ１１３２に由来する光（例えば、高輝度光）１１３６を発生し、放射する。光源１１００は、チャンバー１１２８内にあるプラズマ１１３２に供給されるレーザービームを発生する少なくとも１つのレーザー源１１０４も備え、高輝度光１１３６を起動および／または維持する。
【０１５２】
[00195]この実施形態では、レーザー源１１０４は、レーザービーム１１２０を出力するダイオードレーザーである。光学レンズ１１２０は、レーザービーム１１２２を合焦して、より小径のレーザービーム１１２４を発生するように構成される。レーザービーム１１２４は、湾曲した反射面１１４０の基部１１２４にある開口または窓１１７２を通り抜けて、チャンバー１１２８の方へ向けられる。チャンバー１１２８は、レーザービーム１１２４に対して実質的に透過性を有する。レーザービーム１１２４は、チャンバー１１２８を通り抜けて、プラズマ１１３２が存在するチャンバー１１２８の領域１１３０（またはレーザー１１２４によってプラズマ１１３２が発生されかつ維持されるのが望ましい場所）の方へ向かう。
【０１５３】
[00196]この実施形態では、イオン性媒体はレーザービーム１１２４によって点火される。代替的実施形態では、光源１１００は、イオン性媒体に点火するために、例えば、チャンバー１１２８内（例えば、チャンバー１１２８の領域１１３０）に、放電を発生する点火源（例えば、一対の電極または紫外線エネルギー源）を備える。次いで、レーザー源１１０４は、イオン化媒体にレーザーエネルギーを供給して、光１１３６を発生するプラズマ１１３２を維持する。チャンバー１１２８は、光１１３６（または光１１３６中の所定の波長の電磁放射）に対して実質的に透過性を有する。次いで、光源１１００が発生する光１１３６（例えば、可視光および／または紫外線光）は、チャンバー１１２８から反射面１１４０の内面１１４４の方へ向けられる。
【０１５４】
[00197]反射体１１４０の反射面１１４４は、チャンバー１１２８の壁１１４２の屈折率を補正する形状を有する。壁１１４２の屈折率が、チャンバー１１２８の内部の媒体および外部の媒体（図示せず）の屈折率に等しくない場合、光１１３６の速度は、反射面１１４４がチャンバー１１２８の壁１１４２の屈折率を補正する形状を有していなければチャンバー１１２８の壁１１４２を通り抜けることによって変えられる（図９に関して上で説明されているのと同様に）。
【０１５５】
[00198]図１２は、本発明の原理が組み込まれている光源１２００の断面図である。光源１２００は、イオン性媒体（図示せず）を収納するチャンバー１２２８を備える。光源１２００は、反射体１２４０も備える。チャンバー１２２８は、反射体１２４０内の開口部１２７２を通して突き出る。光源１２００は、反射体１２４０に取り付けられた支持要素１２７４（例えば、取り付け金具または取り付け機構）を備える。支持要素１２７４は、チャンバー１２２８の後端１２８０にも取り付けられ、チャンバー１２２８を反射体１２４０に関係する位置に配置する。光源１２００は、プラズマ１２３２を生成するためにイオン性媒体を点火するチャンバー１２２８内に配置されている電極１２２９ａおよび１２２９ｂ（１２２９と総称する）を備える。電極１２２９ａおよび１２２９ｂは、プラズマ１２３２が電極１２２９の向かい合う端部の間に配置される形でＹ軸にそって互いから相隔てて並ぶ。
【０１５６】
[00199]光源１２００は、プラズマ１２３２にエネルギーを供給して、プラズマ１２３２から放射される光１２３６（例えば、高輝度光）を維持および／または発生するエネルギー源も備える。光１２３６は、放射されるとチャンバー１２２８の壁１２４２を通り、反射体１２４０の反射面１２４４の方へ向けられる。反射面１２４４が光１２３６を反射する。
【０１５７】
[00200]いくつかの実施形態では、電極１２２９は、プラズマ１２３２にエネルギーを供給して、光１２３６を維持および／または発生するエネルギー源でもある。いくつかの実施形態では、本発明の他の実施形態に関して本明細書で説明されているのと同様にして、エネルギー源は、レーザーエネルギーを供給して、プラズマ１２３２によって発生される光１２３６を維持および／または発生するチャンバー１２２８の外部のレーザーである。例えば、一実施形態では、光源１２００は、レーザー源（例えば、図１のレーザー源１０４）ならびに付随するレーザー送出コンポーネントおよび光学コンポーネントを備え、レーザーエネルギーをプラズマ１２３２に供給し、および／または光１２３６を発生する。
【０１５８】
[00201]チャンバーの壁１２４２の屈折率が、チャンバー１２２８の内部の媒体および外部の媒体（図示せず）の屈折率に等しく、反射体１２４０の反射面１２４４が、放物面の形状である場合、表面１２４４から反射された光１２３６は、光の平行ビーム１２６４を発生する。チャンバーの壁１２４２の屈折率が、チャンバー１２２８の内部の媒体および外部の媒体の屈折率に等しく、反射体１２４０の反射面１２４４が、楕円体の形状である場合、表面１２４４から反射された光１２３６は、光の集束ビーム１２６８を発生する。
【０１５９】
[00202]チャンバー１２２８の壁１２４２の屈折率が、チャンバー１２２８の内部の媒体および外部の媒体の屈折率より大きい場合、光線１２３６の方向および位置は、反射体１２４０の反射面１２４４がチャンバー１２２８の壁１２４２の屈折率を補正する形状を有していない限りチャンバー１２２８の壁１２４２を通り抜けることによって変えられる。光線１２３６は、反射体１２４０の表面１２４４から反射した後分散する。しかし、反射体１２４０の反射面１２４４の形状は、チャンバー１２２８の壁１２４２の屈折率を補正するように構成されているため、光１２３６は、反射体１２４０の表面１２４４から反射した後も分散しない。
【０１６０】
[00203]この実施形態では、チャンバー１２２８の壁１２４２の屈折率は、内部媒体および外部媒体の屈折率より大きく、反射面１２４２は、壁１２４２の屈折率を補正する変更された放物面の形状を有する。この変更された放物面の形状により、反射された光１２３６は光の平行ビーム１２６４をもたらすことができる。放物面の形状が使用された場合、反射された光１２３６は平行でなく、むしろ、反射された光は、分散される。変更された放物面の形状とは、その形状が純粋な放物面の形状でないということである。むしろ、その形状は、他の何らかの形で反射された光１２３６の中に入り込む収差を十分補正できるように変更されている。いくつかの実施形態では、反射面１２４２の形状は、指定された値より低い誤差（例えば、反射された光１２３６の分散）を低減するようになされる。
【０１６１】
[00204]いくつかの実施形態では、反射面１２４２の形状は、数式として表される。いくつかの実施形態では、反射面１２４２の形状を数式として表すことによって、製造時に形状を比較的容易に再現することができる。いくつかの実施形態では、この数式のパラメータは、チャンバー１２２８の壁１２４２の屈折率が指定された値より低いことで生じる誤差を低減するように選択される。
【０１６２】
[00205]光源１２００は、チャンバー１２２８の頂部にシールアセンブリ１２５０を備える。光源１２００は、チャンバー１２２８の下端にフィッティング１２６０も備える。シールアセンブリ１２５０は、イオン性媒体を収納するチャンバー１２２８を密閉する。いくつかの実施形態では、シールアセンブリ１２５０は、チャンバー１２２８の頂端に鑞付けされる。シールアセンブリ１２５０は、高温で一体化された複数の金属を備えることができる。例えば、シールアセンブリ１２５０としては、弁棒シールアセンブリ、フェイスシールアセンブリ、アンカーシールアセンブリ、またはシャフトシールアセンブリが挙げられる。いくつかの実施形態では、シールアセンブリ１２５０は、チャンバー１２２８の頂端に機械的に留められる。いくつかの実施形態では、チャンバー１２２８の両端に配置された、２つのシールアセンブリ１２５０がある。
【０１６３】
[00206]フィッティング１２６０により、チャンバーに、例えば、イオン性媒体または他の流体およびガス（例えば、点火を円滑にする不活性ガス）を充填することができる。フィッティング１２６０を使って、チャンバー１２２８内の圧力を制御することもできる。例えば、加圧ガス源（図示せず）および／または安全弁（図示せず）はフィッティングに結合され、これによりチャンバー１２２８内の圧力を制御することができるものとしてよい。フィッティング１２６０は、イオン性媒体をガス入口（図示せず）を通してチャンバー１２２８内に流し込むことができる弁であってよい。
【０１６４】
[00207]図１３は、式２の形式の数式で表されるさまざまな形状を有する反射面に対して反射面（例えば、図１２の反射面１２４４）によって引き起こされるぼけまたは分散のプロット１３００のグラフ表示である。ぼけまたは分散は、反射面から反射された光線が反射された光（例えば、反射面１４４の形状が変更された楕円形状である状況における図１２の反射された光１２６８）に対する所望の遠隔焦点から外れる半径である。
【０１６５】
【数２】
2013519211.tif 000004
【０１６６】
[00208]プロット１３００のＸ軸１３０４は、特定の光線が反射面（例えば、図１２の反射面１２４４）から反射する光軸にそった位置（単位はミリメートル）である。プロット１３００のＹ軸１３０８は、ミリメートルを単位とする半径（つまり、ぼけまたは分散）である。円筒形チャンバーは、７．１１ｍｍの外径（Ｘ軸にそった）と４．０６ｍｍの内径とを有する。曲線１３１２は、反射面の光軸にそった位置から反射された光線が反射された光に対する所望の遠隔焦点から外れる半径を示しており、反射面はｎ＝２およびｍ＝０として数式（式２）で表される。曲線１３１６は、反射面の光軸にそった位置から反射された光線が反射された光に対する所望の遠隔焦点から外れる半径を示しており、反射面はｎ＝３およびｍ＝１として数式（式２）で表される。曲線１３２０は、反射面の光軸にそった位置から反射された光線が反射された光に対する所望の遠隔焦点から外れる半径を示しており、反射面はｎ＝４およびｍ＝４として数式（式２）で表される。曲線１３２４は、反射面の光軸にそった位置から反射された光線が反射された光に対する所望の遠隔焦点から外れる半径を示しており、反射面はｎ＝５およびｍ＝５として数式（式２）で表される。
【０１６７】
[00209]この実施形態では、反射面の形状がイオン性媒体を収納するチャンバーの壁の屈折率を補正するように数式のパラメータを選択（例えば、最適化）するために光線追跡プログラムが使用された。図１３および式２を参照すると、パラメータは、数式の次数と係数であることがわかる。この実施形態では、チャンバーの壁を通して放射され、これらの壁がチャンバーの内部および外部の媒体の屈折率より大きい屈折率を有し、選択された次数および係数を持つ式２により記述されている形状を有する反射面から反射される、光線の経路を決定するために光線追跡プログラムが使用された。この実施形態では、光線追跡プログラムは、反射面の光路にそって置かれている点を始点とする光線が所望の遠隔焦点から外れる半径をグラフ化する。
【０１６８】
[00210]この実施形態では、有理多項式（式２）の次数および係数は、光線が遠隔焦点から外れる半径が誤差の閾値レベルの範囲内に収まるまで調整される。他の実施形態では、次数および／または係数は、プラズマによって放射される光線の半値全幅（ＦＷＨＭ）が遠隔焦点の指定された半径の範囲内に収束するまで調整される。一実施形態では、指定された半径は２５μｍである。
【０１６９】
[00211]他の実施形態では、光線追跡プログラムは、反射面の光路にそって置かれている点を始点とする光線が反射面の頂点から指定された距離のところにある対象の平行領域から外れる半径をグラフ化する。反射面の形状を表す数式のパラメータは、光線が対象の平行領域から外れる半径が誤差の閾値レベルの範囲内に収まるまで調整される。他の実施形態では、次数および／または係数は、プラズマによって放射される光線の半値全幅（ＦＷＨＭ）が反射面の頂点から指定された距離のところにある対象の平行領域の指定された半径の範囲内に入るまで調整される。
【０１７０】
[00212]本発明の代替的実施形態では、反射体の反射面（例えば、図１２の反射体１２４０の反射面１２４４）の形状を記述するか、または表すために数式の代替的形式が使用されうる。本発明の原理は、形状の異なるチャンバーおよび／または形状の異なる反射面を有する光源に等しく適用可能である。例えば、いくつかの実施形態では、反射体の反射面は、チャンバーの壁の屈折率を補正するために使用される変更された放物面の形状、楕円の形状、球形状、または非球面の形状である形状を有する。
【０１７１】
[00213]図１４は、本発明の例示的な実施形態による光源１４００の一部分の概略ブロック図である。光源１４００は、イオン性媒体を入れた密閉チャンバー１４２８を備える。光源１４００は、反射面１４４４を有する第１の反射体１４４０も備える。反射面１４４４は、例えば放物面の形状、楕円の形状、湾曲した形状、球形状または非球面形状を有することができる。この実施形態では、光源１４００は、チャンバー１４２８の領域１４３０内のイオン性ガス（例えば、水銀またはキセノン）に点火してプラズマ１４３２を生成する点火源（図示せず）を有する。
【０１７２】
[00214]いくつかの実施形態では、反射面１４４４は、反射性の内面または外面であってよい。いくつかの実施形態では、チャンバーの内側または外側にコーティングまたはフィルムが配置されて反射面１４４４を形成する。
【０１７３】
[00215]レーザー源（図示せず）は、第２の反射体１４１２の表面１４２４に向けられるレーザービーム１４１６を供給する。第２の反射体１４１２は、第１の反射体１４４０の反射面１４４４の方へレーザービーム１４２０を反射する。反射面１４４４は、レーザービーム１４２０を反射してプラズマ１４３２の方へ向ける。チャンバー１４３０の壁１４４２の屈折率は、レーザービーム１４１６がチャンバー１４３０内の壁１４４２を通り抜けるときにレーザービーム１４１６に影響を及ぼすが、これはチャンバー１４３０の壁１４４２を通り抜ける光が本明細書の前の方で説明したように影響を受けるのと同様である。反射面１４４４の形状が屈折率を補正するように選択されていない場合、レーザーエネルギーはチャンバー１４３０内に入った後に分散するか、または合焦せず、プラズマ１４３２上に合焦されない。したがって、この実施形態では、反射体の反射面１４４４は、チャンバー１４３０の壁１４４２の屈折率を補正するように選択された形状を有する（例えば、図１２および１３に関して本明細書ですでに説明されているのと同様である）。
【０１７４】
[00216]レーザービーム１４１６は、プラズマ１４３２にエネルギーを供給して、チャンバー１４２８の領域１４３０内のプラズマ１４３２から放射される高輝度光１４３６を維持および／または発生する。プラズマ１４３２によって放射される高輝度光１４３６は、第１の反射体１４４０の反射面１４４４の方へ向けられる。高輝度光１４３６の少なくとも一部分は、第１の反射体１４４０の反射面１４４４によって反射されて第２の反射体１４１２の方へ向けられる。反射体の反射面１４４４は、チャンバー１４３０の１４４２の屈折率を補正するように選択された形状を有するため、反射面１４４４によって反射された光１４３６は、第２の反射体１４１２の方へ向けられた光１４３６の所望の平行ビームを発生する。
【０１７５】
[00217]第２の反射体１４１２は、高輝度光１４３６（例えば、少なくとも１つまたは複数の波長の紫外線光）に対して実質的に透過性を有する。このように、高輝度光１４３６は、第２の反射体１４１２を通り抜けて、例えば、計量ツール（図示せず）に向けられる。いくつかの実施形態では、光１４３６は、フォトレジスト露光、偏光解析法の実行（例えば、ＵＶまたは可視光）、薄膜測定に使用されるツールに向けられる。
【０１７６】
[00218]いくつかの実施形態では、高輝度光１４３６は、ツールに向けられる前に、まず窓または追加の光学要素の方へ向けられるか、またはその窓または追加の光学要素に通される。
【０１７７】
[00219]図１５Ａは、本発明の原理が組み込まれている光源１５００の断面図である。図１５Ｂは、図１５Ａの光源１５００の（Ｙ−Ｚ平面内の）断面図である。光源１５００は、光源１５００のさまざまな要素を収納するハウジング１５１０を備える。ハウジング１５１０は、密閉チャンバー１５２２を備え、光がハウジング１５１０から出る際に通る光学要素１５２０（例えば、石英の円盤状要素）を備える出力１５８０を有する。光源１５００は、イオン性媒体（図示せず）を収納する密閉チャンバー１５２８を備える。光源１５００は、反射体１５４０も備える。光源１５００は、ブロッカー１５５０も備える。光源１５００は、プラズマ（図示せず）を生成するためにイオン性媒体を点火するチャンバー１５２８内に一部配置されている電極１５２９ａおよび１５２９ｂ（１５２９と総称する）を備える。電極１５２９ａおよび１５２９ｂは、プラズマが電極１５２９の向かい合う端部の間に配置される形で（Ｙ軸にそって）互いから相隔てて並ぶ。
【０１７８】
[00220]いくつかの実施形態では、電極１５２９は、プラズマにエネルギーを供給して、光を維持および／または発生するエネルギー源でもある。この実施形態では、本発明の他の実施形態に関して本明細書で説明されているのと同様にして、エネルギー源は、レーザーエネルギー１５２４（例えば、赤外線）を供給して、プラズマによって発生される光１５３０（例えば、紫外線および／または可視光線を含む高輝度光）を維持および／または発生するチャンバー１５２８の外部のレーザー（図示せず）である。レーザーエネルギー１５２４は、チャンバー１５２８の第１の側１５９４からチャンバー１５２８に入る。いくつかの実施形態では、光源１５００は、プラズマにレーザーエネルギーを供給して、光１５３０を維持および／または発生する付随するレーザー伝送コンポーネントおよび光学コンポーネントも備える。この実施形態では、光源１５００は、レーザーエネルギー１５２４をレーザーからプラズマに送って、プラズマから放射された光１５３０を維持および／または発生するための光学要素１５６０を備える。
【０１７９】
[00221]光１５３０は、チャンバー１５２８の壁を通して放射される。チャンバー１５２８の壁１５３２を通して放射される光１５３０の一部は、反射体１５４０の反射面１５３２の方へ伝搬する。反射面１５３２は、ハウジング１５１０内の光学要素１５２０を通して光を反射し反射体１５４０の焦点１５２５に送る。光１５３６の一部は、光学要素１５６０の方へ伝搬する。光学要素１５６０は、光１５３６を吸収し、光１５３６は、光学要素１５２０を通して反射されない。その結果、焦点１５２５に反射される光は、領域１５４０および１５４１として図示されている経路にそって反射体１５４０によって反射されるプラズマから放射される光１５３０である。その結果、光源１５００は、光が光学要素１５６０の方へ放射され、したがって、反射体１５４０の焦点１５２５へ反射されないため、暗い領域１５４２を備える。
【０１８０】
[00222]プラズマに送られるレーザーエネルギーの一部は、プラズマによって吸収されない。吸収されないレーザーエネルギー（レーザーエネルギー１５５６）は、この後も、ハウジング１５１０の端部に向かう正のＸ軸方向にそって伝搬し続ける。ブロッカー１５５０は、チャンバー１５２８の第２の側１５９６に吊り下げられている。ブロッカー１５５０は、レーザーエネルギー１５５６が進行する経路１５６２にそって吊り下げられている。ブロッカー１５５０は、光源１５００のチャンバー１５２２内にブロッカー１５５０を吊り下げるアーム１５５５に結合されている。ブロッカー１５５０は、レーザーエネルギー１５５６をブロックし、レーザーエネルギー１５５６がハウジングの端部の方へ、光源１５００の出力１５８０を通って伝搬するのを防ぐ。
【０１８１】
[00223]この実施形態では、ブロッカー１５５０は、プラズマによって吸収されないレーザーエネルギー１５５６を開口部１５２０から離れる方向へ、ハウジング１５１０の壁を通して偏向するミラーである。ブロッカー１５５０は、レーザーエネルギー１５５６をハウジング１５１０の壁１５８８の方へ反射する。ハウジング１５１０は、反射されたレーザーエネルギー１５８４の一部を吸収し、レーザーエネルギー１５８４の一部をハウジング１５１０の対向する壁１５９２の方へ反射する。レーザーエネルギー１５８４の一部は、これがハウジング１５１０の壁（例えば、壁１５８８または１５９２）に当たるたび毎に吸収される。レーザーエネルギー１５８４がハウジング１５１０の壁に繰り返しぶつかることにより、レーザーエネルギー１５８４はハウジング１５１０の壁によって実質的に（または完全に）吸収される。ブロッカー１５５０は、ブロッカー１５５０を使用してレーザーエネルギー１５５６を偏向することによりレーザーエネルギー（例えば、赤外線波長の電磁エネルギー）が開口部１５８０を通ってハウジング１５１０から出るのを防ぐ。その結果、プラズマが発生する光のみ（例えば、紫外線および／または可視光線）が、開口部１５８０を通ってハウジング１５１０から出る。
【０１８２】
[00224]ブロッカー１５５０は、ブロッカー１５５０が反射体１５４０によって反射された光１５３を開口部１５８０を通して焦点１５２５に偏向することをしない位置でハウジング１５１０内に吊り下げられる。ブロッカー１５５０は、ブロッカー１５５０が暗い領域１５４２内に配置されているため光１５３０を偏向しない。それに加えて、ブロッカー１５５０に結合されているアーム１５５５は、アームが電極１５２９ａに相対的に正のＸ軸方向にそって電極１５２９ａと位置合わせされている、ハウジング１５１０内の位置に配置されるため、光１５３０も偏向しない。このようにして、ブロッカー１５５０およびアーム１５５５は、光１５３０のそのブロッキングを最小限度に抑えるように位置決めされる。
【０１８３】
[00225]暗い領域１５４２は、領域１５４２が開口部１５８０に近づくほど先細りになる。ブロッカー１５５０が反射体１５４０によって反射された光を偏向するのを防ぐために、レーザーエネルギーブロッカー１５５０は、Ｘ軸にそった位置に置かれ、そこで、ブロッカー１５５０の断面積（Ｙ−Ｚ平面内の）は暗い領域１５４２の断面積（Ｙ−Ｚ平面内の）以下である。その結果、ブロッカー１５５０の断面積（Ｙ−Ｚ平面内の）が小さければ小さいほど、ブロッカー１５５０をＸ軸にそって開口部１５８０に近い位置に配置できる。
【０１８４】
[00226]いくつかの実施形態では、レーザーエネルギーブロッカー１５５０は、レーザーエネルギー１５５６を反射する材料で作られる。いくつかの実施形態では、ブロッカー１５５０は、レーザーエネルギー１５５６をチャンバー１５２８内のイオン化された媒体の方へ戻す形で反射するように構成される。いくつかの実施形態では、ブロッカー１５５０は、チャンバー１５２８の一部に施されたコーティングである。いくつかの実施形態では、ブロッカーは、開口部１５８０の光学要素１５２０上に施されたコーティングである。
【０１８５】
[00227]いくつかの実施形態では、レーザーエネルギーブロッカー１５５０は、レーザーエネルギー１５５６を反射するよりはむしろ吸収する材料（例えば、グラファイト）で作られる。ブロッカーがレーザーエネルギー１５５６を吸収するいくつかの実施形態では、ブロッカー１５５０は、レーザーエネルギー１５５６を吸収するためその温度が上昇する。
【０１８６】
[00228]いくつかの実施形態では、ブロッカー１５５０は、冷却される。ブロッカー１５５０は、ブロッカー１５５０内に１つまたは複数の冷却材チャネルを備えることができる。光源は、ブロッカー１５５０を冷却するために冷却材を冷却材チャネルに供給する冷却材チャネルに結合された冷却材供給部も備えることができる。いくつかの実施形態では、光源１５００は、ブロッカー１５５０を冷却するためにブロッカー１５５０上にガス（例えば、空気、窒素、もしくは他のガス）を吹き付けるガス源（例えば、加圧ガスキャニスタまたはガス吹き付け器）を備える。いくつかの実施形態では、光源１５００は、レーザーエネルギーのブロッカー１５５０の周りに巻き付けられている１つまたは複数のチューブ（例えば、銅製チューブ）を備える。光源１５００は、冷却材（例えば、水）をチューブに通して流し、ブロッカー１５５０を冷却する。
【０１８７】
[00229]説明のために、本発明の例示的な実施形態により、光源を使用して紫外線光を発生するように実験が行われた。チャンバー内のイオン性媒体としてキセノンを使用した実験に、光源のチャンバー（例えば、図１の光源１００のチャンバー１２８）として体積１ｃｍ３の特別に製作された石英バルブが使用された。バルブは、石英バルブ内に形成されたチャンバーが圧力制御されたキセノンガス源と連通していた。図１６は、本発明による光源を使用する、光源のチャンバー内の圧力の関数としての輝度のグラフである。図１６は、チャンバー内にあるプラズマが発生する高輝度光のＵＶ輝度のプロット１６００を、チャンバー内の圧力の関数として示す。
【０１８８】
[00230]実験で使用されたレーザー源は、１．０９ミクロン、２００ワットのＣＷレーザーであり、これは０．２５の開口数で合焦された。その結果得られたプラズマの形状は、典型的には、直径０．１７ｍｍおよび長さ０．２２ｍｍの楕円であった。プロット１６００のＹ軸１６１２は、ワット／ｍｍ２ステラジアン（ｓｒ）を単位とする輝度である。プロット１６００のＸ軸１６１６は、チャンバー内のキセノンの充填圧力である。曲線１６０４は、発生したプラズマによって生成される高輝度光の輝度（約２６０から約４００ｎｍまでの範囲内）を示す。曲線１６０８は、このプラズマによって生成される高輝度光の輝度（約２６０から約３９０ｎｍまでの範囲内）を示す。両方の曲線（１６０４と１６０８）について、光の輝度は、充填温度の増大とともに増大した。曲線１６０４は、約１１気圧で約１ワット／ｍｍ２  ｓｒの輝度が約５１気圧では約８ワット／ｍｍ２  ｓｒに増大したことを図示している。曲線１６０８は、約１１気圧で約１ワット／ｍｍ２  ｓｒの輝度が約５１気圧では約７．４ワット／ｍｍ２  ｓｒに増大したことを図示している。圧力を高めて光源を動作させることの利点は、チャンバーの充填圧力を高めることで、発生させる光の輝度を高めることができるという点である。
【０１８９】
[00231]レーザー駆動光源（「ＬＤＬＳ」）を始動するために、チャンバー（図１のチャンバー１２８）内のガスによるレーザー光の吸収は、高密度プラズマを形成するのに十分なエネルギーをガスに供給するのに十分な強さを持つ。しかし、動作中、ＬＤＬＳを始動するために使用されたのと同じ吸収は強すぎて、光の輝度を維持することができないが、それというのも、光がレーザーの焦点に近づく前の早い段階に光が吸収されることがあるからである。これらの基準は、多くの場合、コンフリクトし、ＬＤＬＳを始動するのに必要な吸収とＬＤＬＳを維持するか、または動作させるために必要な吸収のアンバランスを引き起こしうる。ＬＤＬＳを始動したとき、プラズマの密度は、一般的に低く、したがって、他のものが等しいとしても、吸収は弱い。これにより、レーザー光の大半が、吸収されることなく、プラズマ領域を出る可能性がある。このような状況は、レーザーだけでプラズマを維持することができなくなることにつながりうる。この問題の１つの解決策は、レーザーをチャンバー（例えば、図１のチャンバー１２８）励起された作動ガスの強い吸収線の近くの波長に同調させることである。しかし、点火した後、この同じ強い吸収は負担となりうるが、それは、レーザーの出力がレーザー焦点の近くのプラズマのコアに達する前にレーザーエネルギーがあまりにも容易に吸収されうるからである。この後者の状態により、低輝度光源の光が大きな体積から放射される可能性がある。この問題の１つの解決策は、最大放射輝度になる状態に達するまで強い吸収線から離れる方向にレーザー波長を同調させることである。最適な動作状態は、小さなプラズマサイズと十分に高い出力の吸収との間のバランスであるものとしてよい。このシナリオでは、レーザーが最初に吸収線により近い波長に同調され、次いで最適な動作となるように強い吸収線からさらに離れた別の波長に同調される、光源および動作方法が実現される。
【０１９０】
[00232]光源は、赤外線波長のところで少なくとも１つの強い吸収線を有する励起ガスを使用して高輝度光を発生することができる。例えば、図１を参照すると、光源１００は、ガスが中に配設されるチャンバー１２８を備えることがわかる。ガスは、希ガス、例えば、キセノン、アルゴン、クリプトン、またはネオンを含むことができる。点火源１４０は、チャンバー１２８内のガスを励起するために使用されうる。点火源１４０は、例えば、２つの電極であってもよい。励起ガスは、その基底状態にある、つまり最低エネルギー準位にあるガスのエネルギーより高いエネルギー準位にある電子を有する。励起ガスは、準安定状態にある、例えば、ガスの基底状態エネルギーより高いが、長期間（例えば、約３０秒から約１分までの期間）にわたって持続するエネルギーを有しているものとしてよい。励起状態の比エネルギー準位は、チャンバー１２８内にあるガスの種類に依存しうる。励起ガスは、赤外線波長において、例えば、約９８０ｎｍ、８９５ｎｍ、８８２ｎｍ、または８２３ｎｍのところに少なくとも１つの強い吸収線を有する。光源１００は、チャンバー１２８内の励起ガスの強い吸収線に近い波長においてエネルギーを励起ガスに供給し、高輝度光１３６を発生するために少なくとも１つのレーザー１０４も備える。チャンバー１２８内のガスは、レーザー１０４の波長の近いところで吸収性を有するものとしてよい。
【０１９１】
[00233]高輝度光の発光を開始し、維持するコンフリクトする基準のバランスをとる光源の操作は、レーザー（例えば、図１のレーザー１０４）を第１の波長に同調して高輝度光を発生し、次いで、レーザーを第２の波長に同調して高輝度光を維持するステップを含みうる。第１の波長は、高密度のプラズマを形成し維持することができ、したがって高輝度光を発生することができるエネルギー準位にあり、第２の波長は、レーザーがその焦点に到達する前にレーザーエネルギーがプラズマによって実質的に吸収されないようなエネルギー準位にありうる。
【０１９２】
[00234]例えば、チャンバー（例えば、図１のチャンバー１２８）内のガスは、点火源で励起されうる。いくつかの実施形態では、プラズマを点火するために、出力が１０００Ｗ未満の駆動レーザーが使用されうる。他の実施形態では、プラズマを点火するために、出力が１０００Ｗ超または１０００Ｗ未満の駆動レーザーが使用されうる。チャンバー内のプラズマおよび／または励起ガスを点火するために、チャンバー内のガスの臨界点の付近でＬＤＬＳが操作されうる。臨界点は、ガスが液相と気相とに分離しなくなる寸前の圧力である。例えば、キセノンの臨界点では、温度が約２９０Ｋ、圧力が約５．８４ＭＰａ（約８４７ｐｓｉ）である。いくつかの実施形態では、他のガスが使用され、例えば、ネオン、アルゴン、またはクリプトンが使用されうる。他の実施形態では、いくつかのガスの組み合わせ、例えば、ネオンとキセノンの混合気が使用されうる。
【０１９３】
[00235]チャンバー内のガスが点火された後、レーザー（例えば、図１のレーザー１０４）は、第１の波長に同調され、チャンバー内の励起ガスにエネルギーを供給して高輝度光を発生することができる。チャンバー内の励起ガスは、第１の波長の近くのエネルギーを吸収する。高輝度光の発光が開始した後、レーザーは第２の波長に同調され、チャンバー内の励起ガスにエネルギーを供給して高輝度光を維持することができる。第２の波長は、第１の波長より短くても、または長くてもよい。チャンバー内の励起ガスは、第２の波長の近くのエネルギーを吸収する。
【０１９４】
[00236]チャンバー内のガスは、例えば、希ガスとすることができ、電子が少なくとも１つの励起原子状態にある原子を有するものとすることができる。キセノン、アルゴン、クリプトン、またはネオンなどの希ガスは、可視および近赤外領域のスペクトルにおいて透過性を有することができるが、これは、ガスが高温であるか、またはエキシマなどの励起分子状態の存在下にあるときには当てはまらない。キセノンの最低励起状態（例えば、エネルギーに関して基底状態に最も近い励起状態）などの、高エネルギー電子状態の存在を結果としてもたらすガスの状態は、比較的高いエネルギー状態とそれより１ｅＶ程度高い準位にあるいくつかのより高い準位の状態のうちのどれかとの間の遷移により強い吸収線を結果として出現させる。
【０１９５】
[00237]図１７は、キセノン中の関連するエネルギー準位の簡略化された図である。水平バーはそれぞれ、キセノン原子または分子（二量体）中の電子によって占有されうるエネルギー準位を表す。電子が２つの準位の間を行き来するときに、光子、例えば、９８０ｎｍの光子が放射されたり、または吸収されたりしうる。図の「分子レベル」側、または左側上の近接している水平バーは、分子中のキセノン原子の近接結合がいくつかのバンド内への原子のエネルギー準位の広がりをもたらすことを示している。これらのバンド間の遷移により、吸収範囲が広げられうるが、これは、９８０．０ｎｍの正確な原子遷移からある距離（例えば、数ナノメートル）だけ離れている波長であっても吸収が強いことを説明している。
【０１９６】
[00238]なおも図１７を参照すると、このような吸収線の一例は、キセノンにおける約９８０ｎｍおよび約８８２ｎｍであり、これは準安定原子の５ｐ５（２Ｐ°３／２）６ｓ準位から５ｐ５（２Ｐ°３／２）６ｐ準位への遷移である。分子は、広げられた９８０ｎｍまたは８８２ｎｍ線を生じる対応する一組の遷移を有する。このような線は、逆遷移による放射においても観察される。
【０１９７】
[00239]キセノン中の適当な吸収線の他の例は、例えば、８８１．６９ｎｍ、８２３．１ｎｍ、および８９５．２ｎｍである。表１は、定常モードにおけるキセノンアークのカソードスポットの放射および吸収の測定結果ならびに平均温度を示す。図示されているように、プラズマ形態のキセノンは、ＩＲスペクトルの複数の吸収線を有する。高いパーセンテージのエネルギーが複数の波長で吸収されうることで示されるように、８８１．６９ｎｍ、８２３．１ｎｍ、および８９５．２ｎｍ、さらには９８０ｎｍは、高輝度光の発光を開始させるためにＬＤＬＳ内で使用されうる適切な波長である。
【０１９８】
【表１】
2013519211.tif 000005
【０１９９】
[00240]図１８は、ネオン、アルゴン、クリプトン、およびキセノンにおける関連するエネルギー準位の簡略化されたスペクトル図である。それぞれの水平バーは、ネオン、アルゴン、クリプトン、またはキセノン原子もしくは分子（二量体）中の電子によって占有されうるエネルギー準位を表す。希ガス中のこれらのエネルギー準位間の遷移は、吸収の範囲を広げることができる。したがって、これらの希ガスは、本明細書で説明されているシステムおよび方法により高輝度光の発光を開始し、維持するためにＬＤＬＳにおいて使用されうる。
【０２００】
[00241]レーザーを数ナノメートルで同調する作業は、レーザーの波長を高輝度光の発光を開始する第１の波長から高輝度光を維持する第２の波長に調整するために必要になることがあるが、レーザーの動作温度を調整することによって実行できる。図１９は、キセノンに対するレーザー出力波長対温度のグラフを示しており、これはＬＤＬＳのレーザーに対する同調機構として使用できる。レーザーの帯域幅は、約５ｎｍであり、キセノンの吸収線１９０５は、例えば、約９８０ｎｍのところに示されている。例えば、キセノンの９８０ｎｍの吸収線の近くで動作する典型的なダイオードレーザーの波長は、約０．４ｎｍ／℃の温度範囲で同調することができる。特定の温度または温度範囲は、特定のレーザーに依存する。その結果、レーザー材料の熱膨張により、レーザー空洞の長さが温度とともに伸びて、それにより、空洞の共振波長がより長い波長へずれる。レーザーの温度は、熱電冷却デバイス（例えば、ペルチェ冷却デバイス）によって設定され、熱電冷却器（「ＴＥＣ」）への電流を変化させることによって素早く同調させることができる。冷却ファンの電子ファン速度制御は、レーザー温度制御の別の１つのオプションである。また、レーザーの電気加熱が温度制御に使用されうる。レーザーの温度は、センサーによって監視され、冷却および／または加熱手段を駆動するフィードバック回路によって制御されうる。
【０２０１】
[00242]ＬＤＬＳのレーザーが同調される第２の波長は、第１の波長から約１ｎｍないし約１０ｎｍずらされた波長であるものとしてよい。いくつかの実施形態では、第２の波長は、第１の波長より小さく、いくつかの実施形態では、第２の波長は、第１の波長より大きい。例えば、ＬＤＬＳを始動するために、光源のチャンバー内のキセノンガスを使用してレーザーが約９８０ｎｍの波長に同調されうる。高輝度光の発光が開始した後、レーザーは約９７５ｎｍの波長に同調され、これにより高輝度光を維持することができる。いくつかの実施形態では、第２の波長は、約９８５ｎｍである。
【０２０２】
[00243]光源を始動し、維持するためにいくつかの異なる方法が使用されうる。いくつかの実施形態では、高電圧パルスがランプ内の点火電極に印加される。約１から約５アンペアのＤＣ電流が最初に点火用電源から結果として得られるプラズマを通して流れうる。電流は、約２ミリ秒の時定数により指数関数的に減少しうる。この期間中、結果として得られるプラズマは、例えば、約９８０ｎｍの波長の集光レーザービームによって照射され、その場合、レーザー温度は約３５である（例えば、図１９を参照のこと。これは、レーザー温度が約３５℃のときにレーザーは約９８０ｎｍの波長のエネルギーを放射することを示している）。次いで、ＤＣ電流がゼロまで減少した後もレーザープラズマは維持される。プラズマがレーザーによって維持され、次いで約２５℃の温度になるまで、また放射輝度（例えば、輝度）などのレーザー駆動の光源の特性に関する能動的なフィードバックによって決定されうる結果の波長約９７５ｎｍ、または所定の動作波長までレーザーが冷却されるのを決定するためにプラズマ光センサーが使用されうる（例えば、図１９を参照のこと。これはレーザーの温度が約２５℃のときに、レーザーが約９７５ｎｍの波長のエネルギーを放射することを示している）。この方法は、レーザーによる直接的電子加熱に依存しており、したがって、レーザーの出力を結合するのに十分な電子密度を必要とすることがある。この方法は、約６０Ｗで動作するＬＤＬＳに使用することができる。
【０２０３】
[00244]いくつかの実施形態では、低いレーザー出力、例えば、約１０Ｗから約５０Ｗまでの範囲のレーザー出力に適した、異なる始動方式が使用されうる。例えば、レーザー波長は、そのレーザー波長で、またはその近くの波長で吸収性を有する、中性ガスによるレーザー出力の直接的吸収に依存するように意図的に同調されうる。しかし、レーザー光子エネルギーは、原子励起状態（例えば、最低キセノン励起状態は約８．３１ｅＶである）に比べて低い（９８０ｎｍに対して約１．２６ｅＶ）ので、この方法は、基底状態からの吸収に依存しえない。それに加えて、多光子効果は、高出力を、通常はパルスレーザーを必要とすることがある。
【０２０４】
[00245]始動方式は基底状態からの吸収に依存しえないので、始動方式は、その代わりに、励起状態からの吸収に依存しうる。しかし、これは、ＬＤＬＳのチャンバー内のガスの少なくとも１つの励起状態にいくつかの電子が存在していることを必要とする。いくつかの励起状態は、存続期間が長く、例えば、準安定キセノンの寿命は、約４０秒である。寿命が長いため、準安定状態は優先的に占有される傾向がある。レーザー波長に近いガスの吸収線を選択するときに、準安定状態においてより低い準位のものを選択することが好ましい場合がある。それに加えて、高い圧力（例えば、約０．１バールを超える圧力）の場合、圧力と分子効果とで吸収線が広がる。
【０２０５】
[00246]ＬＤＬＳを始動するのにあるレベルのＤＣアーク電流が必要になる可能性があるが、出力がより高く、光源のチャンバー内のガスの吸収線により近くで動作するレーザーでは、ＤＣアーク電流は小さくてもよい。ピークＤＣ電流は、昇圧コンデンサの後の限流抵抗器の抵抗値を変更することによって変えることができる。閾値電流は、きちんと位置を合わせたときにプラズマを始動できる下限のレーザー駆動電流である。レーザー出力は、レーザー電流に比例する。レーザー駆動電流が高ければ高いほど、レーザーの中心波長は原子線に近づく、例えば、９８０ｎｍに近づきうる。
【０２０６】
[00247]図２０は、アルゴン２３００およびキセノン２４００に対する出力２１００対圧力２２００のグラフ２０００である。Ｋｅｅｆｅｒ、「Ｌａｓｅｒ−Ｓｕｓｔａｉｎｅｄ  Ｐｌａｓｍａｓ」（Ｌａｓｅｒ−Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｐｌａｓｍａｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ、ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ  ｂｙ  Ｍａｒｃｅｌ  Ｄｅｋｋｅｒ、ｅｄｉｔｅｄ  ｂｙ  Ｒａｄｚｉｅｍｓｋｉら、１９８９年、１６９〜２０６頁）の１９１頁を参照。グラフ２０００は、アルゴンおよびキセノンにおいてプラズマを維持するのに必要な最小電力（約３０Ｗ、２０ａｔｍ未満で最小の電力が生じる）、さらには得られる最大の圧力を示している。それに加えて、点２５００および２６００において、従来技術のレーザーで維持されるプラズマは、レーザーで維持されるプラズマが従来技術により作動させるときにより高い圧力で動作しえない。例えば、キセノン２４００に対して達成されうる最高の圧力は、約２１ａｔｍであり、アルゴン２３００に対して達成されうる最高の圧力は、約２７ａｔｍである。これらの圧力では、従来技術のレーザーは、キセノンのプラズマを維持するために約５０Ｗの電力を必要とし、アルゴンのプラズマを維持するために約７０Ｗの電力を必要とする。より高い圧力での動作は、本発明による動作の場合より低い電力で済むが発光を目的とするプラズマはより高い輝度で得られるため有利である。
【０２０７】
[00248]電力を低くするために、ＬＤＬＳは、約９８０ｎｍの波長で動作させることができる。ＬＤＬＳが９８０ｎｍで動作する場合、図２０に示されている最大圧力に比べて高い最大圧力が観察される。それに加えて、図２０に示されているのと同様の最大圧力は、ＬＤＬＳが９８０ｎｍで動作するときには達成されていない。したがって、ＬＤＬＳが９８０ｎｍの波長で動作する場合、ＬＤＬＳは、従来技術のレーザーで維持されるプラズマに比べて実質的に高い圧力で動作させることができる。例えば、ＬＤＬＳは、約３０ａｔｍより高い圧力で動作させることができる。ＬＤＬＳがこれらの高い圧力で、また約９８０ｎｍの波長で動作する場合、プラズマを維持するために必要な電力は劇的に低下する。例えば、ＬＤＬＳが約３０ａｔｍより高い圧力で動作する場合、プラズマを維持するのに必要な電力は、約１０Ｗ程度と低い値にできる。
【０２０８】
[00249]図２１は、小さなプラズマ２１２０上に合焦される異なるサイズのレーザービーム２１０５、２１１０、２１１５を示している。それぞれのレーザービーム２１０５、２１１０、２１１５は、異なる開口数（「ＮＡ」）を有し、これは光錐の半角の尺度である。ＮＡは、光錐の半角の正弦であると定義される。例えば、レーザービーム２１０５は、レーザービーム２１１５より小さいＮＡを有する、レーザービーム２１１０より小さいＮＡを有する。図２１に示されているように、より大きいＮＡを有するレーザービーム、例えば、レーザービーム２１１５は、より小さなＮＡを有するレーザービーム、例えば、レーザービーム２１０５に比べてより速くプラズマ２１２０上に集束する密度を有することができる（例えば、レーザーの焦点により速く集束しうる）。それに加えて、より大きなＮＡを有するレーザービームは、レーザービームが焦点から出ると急速に輝度を下げる可能性があり、したがって、より小さなＮＡを有するレーザービームに比べて、高輝度光に対する影響は小さい。例えば、レーザービーム２１０５’は、レーザービーム２１０５に対応し、レーザービーム２１１０’は、レーザービーム２１１０に対応し、レーザービーム２１１５’は、レーザービーム２１１５に対応する。図２１に示されているように、レーザービーム２１１５の輝度は、ビーム２１１５のＮＡが大きいためレーザービーム２１０５に比べて焦点の後により急速に減少するが（２１１５’）、この結果、レーザービームの高輝度光に対する干渉も小さくなる。
【０２０９】
[00250]図１を参照すると、光源１００は、光ビームのＮＡ特性を利用して、高輝度光を発生させることができることがわかる。光源１００は、１つまたは複数の壁を有するチャンバー１２８を備えることができる。チャンバー１２８内にガスが配設されうる。少なくとも１つのレーザー１０４が、チャンバー１２８内でガス上に合焦されるエネルギーの集束ビームを供給し、チャンバー１２８の壁を通して放射される光を発生するプラズマを生成することができる。エネルギーの集束ビームのＮＡは、約０．１から約０．８までの範囲内、または約０．４から約０．６までの範囲内、または約０．５であるものとしてよい。
【０２１０】
[00251]いくつかの実施形態では、レーザー１０４は、ダイオードレーザーである。ダイオードレーザーは、光学要素を備え、他の光学要素が光学系内に存在していなくてもエネルギーの集束ビームを放射することができる。いくつかの実施形態では、光学要素は、レーザービームの経路内に位置決めされ、例えば、図１を参照すると、光学要素は、レーザー１０４とレーザービームエネルギーが供給される領域１３０との間に位置決めできることがわかる。光学要素は、レーザーからのエネルギーのビームのＮＡを大きくすることができる。光学要素は、例えば、レンズまたはミラーであってよい。レンズは、例えば、非球面レンズとすることができる。図１では、ビームエキスパンダ１１８とレンズ１２０との組み合わせを使用して、ビームのＮＡを高める。例えば、０．５のＮＡは、レンズ１２０の照射径が焦点距離に１．１５を乗じた値に等しいときに得られる。これらの条件は、３０度のビーム半角に対応する。
【０２１１】
[00252]開口数が大きいレーザービームが有利なのは、ＮＡが大きいレーザービームは集束して小さな焦点ゾーン内で高い輝度を発生し、その一方で小さな焦点ゾーンの外側では輝度が急速に減少するからである。この高輝度により、プラズマを維持することができる。いくつかの実施形態では、プラズマを球状にしておくと都合がよい。ＮＡが大きいレーザービームはプラズマを球形に維持するのに役立ちうるが、それはレーザービームがプラズマ上に集束し、合焦するからである。それに加えて、ＮＡが大きいレーザービームは放射光のスペクトル放射輝度または輝度を高めうるが、それは小さな球状プラズマから高輝度光が放射されるからである。いくつかの実施形態では、プラズマを、限定はしないが、卵形を含む、他の幾何学的形状にしておくと有益である。いくつかの実施形態では、高いＮＡおよび小さいプラズマスポットサイズを達成するために、レーザー焦点に対する非球面レンズが使用される。
【０２１２】
[00253]図２２は、スペクトル放射輝度をｙ軸、ＮＡをｘ軸とするグラフ２２００である。図２２に示されているように、プラズマのスペクトル放射輝度は、ビームの開口数の増大とともに増大する。例えば、約９７５ｎｍに同調されたレーザーでは、ＮＡが最大０．５５まで増大するとともに、スペクトル放射輝度も高くなる。例えば、ＮＡが約０．４である場合、スペクトル放射輝度は約１５ｍＷ／ｎｍ／ｍｍ２／ｓｒとなる。ＮＡが約０．５である場合、スペクトル放射輝度は約１７ｍＷ／ｎｍ／ｍｍ２／ｓｒに増大する。したがって、ＮＡが約０．１だけ増大した場合、スペクトル放射輝度は約２ｍＷ／ｎｍ／ｍｍ２／ｓｒだけ増大した。約０．５のＮＡを有するレーザービームは、より小さなＮＡを有するレーザービームに比べてより高い高輝度光を発生することができる。
【０２１３】
[00254]図２３Ａは、ＬＤＬＳで使用できるチャンバー２３０５を有するバルブ２３００を示している。ＬＤＬＳの点火を確実に行わせるために、レーザーの焦点と点火に使用される電極２３１０、２３１１の先端部間の線上にあり、電極２３１０、２３１１の先端部からほぼ等距離にあるバルブ２３００内の点２３１５との間で位置合わせを高い精度で行うことができる。この線は、レーザープラズマの点火に使用される初期アークがこの線に近接して追随するので重要である。この要件に加えて、複雑な位置合わせ手順なしでＬＤＬＳの使用時点においてバルブの単純な交換が必要になることもある。従来技術の位置合わせされたバルブの場合、事前位置合わせの目的は、光源ゾーンと光学系との位置合わせを行うことである。その目標は、動作中に発光ゾーンの位置合わせを確実にし、その位置合わせがバルブの交換に関係なく固定されたままである、バルブではなく、レーザービームの位置合わせによってＬＤＬＳ内で達成されうる。したがって、ＬＤＬＳ内のバルブの事前位置合わせによって達成される目的は、もっぱら、発光ゾーンの光学的位置合わせではなく、ＬＤＬＳ点火の目的である。いくつかの実施形態では、ランプまたはバルブは、事前位置合わせされうる。一実施形態では、これらの電極は、約０．０１から約０．８ｍｍまでの許容範囲内で位置決めされ、より具体的には、これらの電極は、約０．１から約０．４ｍｍまでの許容範囲内にある。いくつかの実施形態では、プラズマの中心は、電極間の間隙の中心の約０．００１から０．０２ｍｍまでの範囲内にあるべきである。これらの厳しい許容範囲では、エンドユーザーが交換後にランプ／バルブの位置合わせを行わなくてよいようにランプ／バルブの事前位置合わせを行っておくと有益である場合がある。
【０２１４】
[00255]光源用のバルブは、光源の操作者が使用前にバルブの位置合わせを行わなくてもよいように事前位置合わせを行うことができる。２つの電極２３１０、２３１１を有するバルブ２３００は、図２３Ｂに示されているように、取り付け基部２３２０に結合されうる。バルブ２３００は、ドッグポイント位置決めネジ、釘、ネジ、または磁石によって取り付け基部２３２０に結合されうる。
【０２１５】
[00256]バルブおよび取り付け基部構造は、カメラアセンブリ、例えば、図２４のカメラアセンブリ内に挿入されうる。カメラアセンブリは、少なくとも１つのカメラ、例えば、カメラ２４０５、２４１０およびディスプレイ画面（図示せず）を備える。カメラアセンブリ２４００は、２つより多いカメラを備えることができる。いくつかの実施形態では、マスターピン２４１５が位置合わせ基部２４２０内に配置される。位置合わせ基部２４２０およびマスターピン２４１５は、バルブセンタリングの標的として使用するためカメラアセンブリ２４００内に配置されうる。カメラアセンブリ２４００が最初に位置合わせ基部２４２０とマスターピン２４１５とともにセットアップされた後、図２３Ｂのバルブ２３００および取り付け基部２３２０は、位置合わせ基部２４２０およびマスターピン２４１５の代わりにカメラアセンブリ２４００内に挿入することができる。
【０２１６】
[00257]２つのカメラ２４０５、２４１０が２つの直交方向からバルブを見る形で配列され、これにより、バルブが取り付け基部に関して正しく位置決めされたときに高い精度（２５から５０ミクロン）をもたらしうる。取り付け基部は、金属または他の好適な材料から作ることができる。
【０２１７】
[00258]図２５は、バルブ（例えば、図２３Ｂのバルブ２３００）がカメラアセンブリ（例えば、図２４のカメラアセンブリ２４００）内に装着されたときにカメラ（例えば、図２４のカメラ２４０５、２４１０）のうちの少なくとも１つから表示することができるディスプレイ画面２５００を示している。ディスプレイ画面は、バルブ内にある２つの電極２５０５、２５１０を示しうる。矢印２５１５、２５２０は、電極２５０５、２５１０、したがってバルブを取り付け基部内に位置決めするのを補助するために使用できる。中心点２５２５は、電極２５０５、２５１０の先端部がそれぞれ矢印２５１５、２５２０と位置合わせされたときに電極２５０５、２５１０の先端部から等距離のところに位置決めされうる。矢印２５１５、２５２０および中心グリッド２５３０は、電極の位置を合わせる位置決めグリッドを備えることができる。バルブアセンブリが取り付け基部内に正しく位置決めされない（したがって、電極がディスプレイ画面２５００内で適切に位置合わせされない）場合、取り付け基部内のバルブの位置は、２つの電極の間のバルブの領域（例えば、中心点２５２５）がディスプレイ画面２５００上の位置決めグリッドと位置合わせされるように調整することができる。バルブの位置は、電極２５０５、２５１０が位置決めグリッドと位置合わせされるように取り付け基部内に垂直または水平のいずれかの方向に調整することができる。バルブの位置は、バルブがカメラアセンブリ内にあるときにバルブの上に位置決めされるマニピュレータによって調整することができる。マニピュレータは、バルブを垂直方向および水平方向に移動することができるものとしてよい。例えば、マニピュレータは、バルブに固定できるロボット化されたアームであってよい。ロボット化されたアームは、例えば、コンピュータプログラムによって移動できる。
【０２１８】
[00259]いくつかの実施形態では、バルブの事前位置合わせを行う方法は、バルブの位置合わせを行うために２つのカメラ（例えば、図２４のカメラ２４０５、２４１０）をトグル式に切り替えるステップを含む。ディスプレイ画面２５００および所定のグリッドは、どのようなカメラが表示されているかに基づき変化しうる。いくつかの実施形態では、カメラからの画像は、ディスプレイ画面上に並べて表示される。いくつかの実施形態では、２つのカメラからの画像は、異なる色で表示され、例えば、一方のカメラでは画像を赤色で表示し、もう一方のカメラでは画像を緑色で表示することができる。
【０２１９】
[00260]ディスプレイ画面上の位置決めグリッドは、２つの電極間２５０５、２５１０間のバルブの中心領域２５２５がディスプレイ画面上の位置決めグリッドに位置合わせされたときに、領域２５２５がバルブおよび取り付け基部が光源内に挿入されるときにレーザーの焦点に相対的に位置合わせされるように事前に決定されうる。バルブがすでに位置合わせされているときに、バルブは、取り付け基部に固定することができる。いくつかの実施形態では、セメントを硬化させて、バルブ位置を基部に永久的に固定する。いくつかの実施形態では、他の種類の固定または締め付け用の薬剤／材料を使用して、バルブ位置を基部に永久的に固定することができる。この事前位置合わせされたバルブは、事前位置合わせされたバルブを光源内に挿入することによって使用されうる。ユーザー側で、バルブの位置合わせを必要は一切ない。ユーザーは、単に、事前位置合わせされたバルブをＬＤＬＳ内に挿入するだけでよく、位置合わせのために調整をしなくてすむ。
【０２２０】
[00261]取り付け基部は、バルブがＬＤＬＳ内に入れられたときにバルブの位置合わせを保証することができる。一実施形態では、基部は、バルブがＬＤＬＳ内に入れられたときにバルブの位置合わせを保証するための１つまたは複数の位置合わせ特徴部を有する。別の実施形態では、基部は、バルブがＬＤＬＳ内に入れられたときにバルブの位置合わせを保証するための、１つまたは複数の嵌合特徴部、例えば、開口、溝、チャネル、または隆起を有する。
【０２２１】
[00262]ＬＤＬＳ内のノイズの量を減らすためにＬＤＬＳ内にフィードバックループを取り付けることができる。ノイズは、バルブの中またはバルブの外でのガス対流により発生しうる。ノイズは、レーザー内のモード変更でも発生することがあり、特にレーザーダイオード内で、またはＬＤＬＳ内に、もしくはＬＤＬＳの外側に発生する機械的振動により、発生しうる。ノイズの量を減らす一解決策は、フィードバックループを取り付けることである。ノイズの量を減らす別の解決策は、レーザーをプラズマの水平面から９０度傾けることである。別の解決策は、レーザーの温度を、例えば、レーザー温度を感知し、フィードバック制御システムを使用して一定の温度を維持することによって、正確に安定化することである。このような温度安定化システムでは、フィードバックシステムによって制御される熱電冷却器を使用することができる。いくつかの実施形態では、ノイズの量は、レーザーが水平近くに傾けられるにつれ増大する。
【０２２２】
[00263]図２６は、光源内のノイズを低減する方法に対する流れ図２６００を示している。光源から放射される光のサンプルが収集されうる（ステップ２６１０）。光源から収集される光のサンプルは、ビームスプリッタから収集されうる。ビームスプリッタは、ガラス製ビームスプリッタであるか、または二股分岐のファイバーバンドルとすることができる。光のサンプルは、フォトダイオードを使用して収集することができる。フォトダイオードは、光源のケーシング内にあるか、またはフォトダイオードは、光源のケーシングの外部にあってもよい。いくつかの実施形態では、光の２つのサンプルが収集される。一方のサンプルは、光源のケーシング内の第１のフォトダイオードを使用して収集され、もう１つのサンプルは、光源のケーシングの外部の第２のフォトダイオードによって収集されうる。光のサンプルは、電気信号に変換されうる（ステップ２６２０）。この電気信号を基準信号と比較して、誤差信号が得られる（ステップ２６３０）。誤差信号は、基準信号と電気信号との差であるものとしてよい。制御信号が得られるように誤差信号が処理されうる（ステップ２６４０）。いくつかの実施形態では、誤差信号は、制御増幅器によって処理される。制御増幅器は、誤差信号の時間積分、時間導関数、または大きさのうちの少なくとも１つに比例する制御信号を出力することができるものとしてよい。光源内のノイズが低減されるように、光源のレーザーの強さが制御信号に基づき設定されうる（ステップ２６５０）。ステップ２６１０〜２６５０は、ノイズが所望の程度に達するまで繰り返すことができる。ノイズの所望の量に達した後、ステップ２６１０〜２６５０を引き続き繰り返して、システム内のノイズの量を維持することができる。ステップ２６１０〜２６５０は、ステップが離散でなく、むしろ連続プロセスを形成するような仕方でアナログまたはデジタル電子回路によって実行されうる。
【０２２３】
[00264]図２７は、フィードバックループの一実施形態の機能ブロック図２７００の概略図である。回路は、１つまたは複数のモジュール２７０５、２７０６からなるものとしてよい。一実施形態では、回路は、２つのモジュール、例えば、ランプコントローラモジュール２７０５およびランプハウスモジュール２７０６からなる。一実施形態では、共通のＡＣ  ２７１０がＡＣ／ＤＣコンバータ２７１５に投入される。一実施形態では、ＡＣ電力入力は、約２００Ｗである。ＡＣ／ＤＣコンバータ２７１５は、ＡＣ電力をＤＣ電力に変換する。いくつかの実施形態では、ＤＣ電力は、レーザー駆動部２７２０に供給される。レーザー駆動部２７２０は、次いで、レーザー２７２５、例えば、ＩＰＧダイオードレーザーを動作させることができる。いくつかの実施形態では、レーザー２７２５は、約９７５ｎｍで動作し、他の実施形態では、レーザー２７２５は、約９８０ｎｍで動作する。レーザー２７２５は、レーザービームをバルブ２７３５に伝送するファイバー２７３０、例えば、光ファイバーケーブルに結合することができる。いくつかの実施形態では、バルブ２７３５は、１８０ｎｍより大きい石英バルブである。
【０２２４】
[00265]いくつかの実施形態では、ＬＤＬＳからの出力光は、１ＫＨｚを超える帯域幅におけるノイズが実質的に低減され、長期ドリフトが防止されるように安定化される。いくつかの実施形態では、出力ビームのサンプルは、ビームスプリッタ、または他の手段によって得られ、これにより、光のサンプルは、出力光が取り出されるときに同じ開口および同じＮＡまたは立体角から効果的に取られる。
【０２２５】
[00266]例えば、ガラス製ビームスプリッタをビームの中に置くことができる。出力の数パーセントが、ビームから偏向されうるが、実際の出力されるビームのすべての角度および空間に関する特性を保持する。次いで、このサンプルは、検出器によって電流に変換され、プリセットされた、またはプログラム可能な基準レベルと比較される。次いで、検出器の基準電流と実際の電流との差を表す信号、例えば、誤差信号は、例えば、時間積分、時間導関数、および誤差信号の大きさのうちのどれか、またはすべてに比例する出力制御信号を発生する機能を有する制御増幅器によって処理されうる。次いで、この制御増幅器の出力は、レーザーダイオード内を流れる電流の大きさを設定する。この方法で生じるレーザー出力の変化は、出力されるビーム出力の変動もしくはドリフトを相殺しうる。
【０２２６】
[00267]いくつかの実施形態では、１つまたは複数のモジュールがツール２７４０に接続される。ツール２７４０は、ＬＤＬＳを利用することができる任意のデバイス、例えば、高圧／高速液体クロマトグラフィ装置（「ＨＰＬＣ」）とすることができる。いくつかの実施形態では、ツール２７４０は、ＬＤＬＳから放射される光を電流もしくは電圧のいずれかに変換するフォトダイオード２７４５を収納する。いくつかの実施形態では、フォトダイオード２７４５は、信号２７４６を閉ループ制御機能を収納した制御盤２７５０に送信する。次いで、この信号２７４６が基準信号と比較され、フォトダイオード２７４５によって監視されている光が時間が経過しても一定値のままであるようにＬＤＬＳを調整するためにその結果の誤差信号が使用されうる。
【０２２７】
[00268]いくつかの実施形態では、ランプ制御モジュール２７０５を冷却するために水が使用される。いくつかの実施形態では、ランプハウスモジュール２７０６を冷却するためにパージガスおよび／または大気が使用される。いくつかの実施形態では、ランプ制御モジュール２７０５またはランプハウスモジュール２７０６を冷却するために他の冷却材が使用される。いくつかの実施形態では、レーザーモジュールは、熱電冷却器によって冷却される。
【０２２８】
[00269]ランプハウスモジュール２７０６は、光源のチャンバー内のガスを励起するために使用されうる点火装置モジュール２７５５も備えることができる。ランプハウスモジュール２７０６は、フォトダイオード２７６０およびフォトダイオード調整回路２７６５を備えることができる。フォトダイオード２７６０は、高輝度光の輝度に比例する電流信号を供給することができる。フォトダイオード調整回路２７６５は、離れた場所に配置されている電子制御回路にフォトダイオード信号を伝送するのに適したロバストなバッファリングされた電気信号を供給することができる。フォトダイオード信号は、ランプが点火され、正常に動作していると判定するために使用され、本明細書で説明されているように内部フィードバックループ内で使用されうる。
【０２２９】
[00270]図２８は、２つのフィードバックループを採用する制御システムのブロック図２８００を示している。例えば、一方のフィードバックループでは外部フォトダイオード（図２８の太字のボックスを参照）を使用することができ、もう一方のフィードバックループでは内部フォトダイオード（図２８の太字の破線のボックスを参照）を使用することができる。いくつかの実施形態では、外部ダイオードフィードバックループの結果、ピークツーピークのノイズレベルは０．３％となる。いくつかの実施形態では、外部フォトダイオードフィードバックループは、出力ビームと同じ開口およびＮＡでサンプリングされた、出力ビームのサンプルからのフィードバックを有する閉ループ制御（「ＣＬＣ」）システムである。
【０２３０】
[00271]２つのフィードバックループを使用する制御システムのブロック図２８００は、３つのモジュール、１つのランプコントローラモジュール２８０５、１つのランプハウスモジュール２８０６、および１つの固定具モジュール２８０７を含む。ランプコントローラモジュール２８０５内では比較ツール２８１５への内部基準２８１０が備えられている。比較ツールは、加算点とすることができる。ランプコントローラモジュール２８０５は、外部フィードバックＰＩコントローラ２８２５、内部フィードバックＰＩコントローラ２８３０、または回路２８４０に依存する固定された設定点２８３５から信号を取得することができるレーザーへの電源２８２０も備える。例えば、図２８に示されているように、電源２８２０は、内部フィードバックＰＩコントローラ２８３０から信号を受信している。
【０２３１】
[00272]電源２８２０は、ランプハウスモジュール２８０６内のバルブの２８４５に送電する。光２８５０が、バルブ２８４５から放射される。光２８５０の一部が、内部フィードバックループに使用されうる。ランプハウスモジュール２８０６内の内部フィードバックループは、光学系２８５５、検出器２８６０、ならびに前置増幅較正、ノイズ、および電力フィードバック２８６５を備える。内部フィードバックループは、内部基準２８１０と比較すべき信号を比較ツール２８１５に送り、誤差信号を構成することができる。
【０２３２】
[00273]バルブ２８４５から放射された光２８５０を光学系２８７０に送ることができる。光学系２８７０放射される光２８７５は、さまざまな用途、例えば、ＨＰＬＣデバイスで使用される高輝度光であってよい。光２８７０の一部は、外部フィードバックループに使用されうる。固定具モジュール２８０７内の内部フィードバックループは、光学系２８８０、検出器２８８５、ならびに前置増幅較正、ノイズ、および電力フィードバック２８９０を備える。外部フィードバックループは、内部基準２８１０または内部フィードバックループ信号と比較すべき信号を比較ツール２８１５に送り、誤差信号を構成することができる。
【０２３３】
[00274]いくつかの実施形態では、フィードバックシステムは、放射領域の同じ空間的領域から、またその用途で使用される同じ立体角からサンプリングされた出力ビームのサンプルにおいて測定されるように光の一定の強さを維持するためにレーザー駆動電流を補正することができる。いくつかの実施形態では、そのようなサンプルを取得し、光のサンプルを、フィードバック信号を発生する光検出器に伝送するためにビームスプリッタが使用される。
【０２３４】
[00275]図２９は、ノイズ測定システムおよびフィードバックループを備える光源の光学系２９００を示している。光学系は、コリメータとレーザー（図示せず）からの光２９１０のビームをバルブ２９２０のチャンバー２９１５上に合焦する集束レンズ２９０５とを備える。チャンバー２９１５内のプラズマからの光２９１０が、軸外放物面鏡（「ＯＡＰ」）２９３０の方へ放射される。光は、引き続き、アイリス２９３５、例えば、１０ｍｍのアイリスを通り、光学フィルター２９４０を通り、第２のＯＡＰ  ２９４５に入る。光２９１０は、開口２９５０、例えば、２００μｍの開口を通り抜ける。光２９１０の一部分をフィードバック検出器フォトダイオード２９６０へ偏向してフィードバックループ内のサンプルとして使用するためにビームサンプラー２９５５が使用されうる。残りの光２９１０は、引き続き、出力光ビーム検出器フォトダイオード２９６５に進行する。光学系２９００は、光源の用途をシミュレートし、出力ビーム検出器フォトダイオード２９６５に到達する光で得られるノイズレベルの測定を可能にし、その光およびノイズレベルは、ＨＰＬＣ検出器などのユーザーの光学系内に入る光を表す。
【０２３５】
[00276]フィードバックループまたは閉ループ制御（「ＣＬＣ」）を使用することで、光源内のノイズの量を減らすことができる。表２は、ＣＬＣ回路を使用した場合と使用しない場合のノイズ測定データを示している。多数のスキャンを行って平均すると、２０秒間のピークツーピーク／平均は、ＣＬＣシステムを使用しない場合には０．７４％、ＣＬＣシステムを使用する場合には０．４７％である。２００秒の期間をとった場合でも、ノイズは、ＣＬＣを使用しない場合に０．９３％、ＣＬＣを使用する場合に０．４６％である。
【０２３６】
【表２】
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【０２３７】
[00277]図２９に示されているように、プラズマ２９２５は、第２のＯＡＰ  ２９４５反射体によってレンズチューブの前側端部の２００μｍの開口上に結像される。石英レンズ（直径２．５ｃｍ（１インチ）、焦点距離２５ｍｍのＥｄｍｕｎｄ  Ｏｐｔｉｃｓ、ＮＴ４８−２９３）が同じレンズチューブ内に取り付けられ、ビームサンプラー２９５５（溶融シリカ、０．５度のくさび形、Ｔｈｏｒｌａｂｓ、ＢＳＦ１０−Ａ１）を通してノイズ測定フォトダイオード２９６５（Ｔｈｏｒｌａｂｓ  ＤＥＴ２５Ｋ）への開口２９５０の１：１の像を形成する。ビームサンプラー２９５５によって反射されたビームは、閉ループ制御システム用の検出器である第２のフォトダイオード２９６０（Ｔｈｏｒｌａｂｓ  ＤＥＴ２５Ｋ）に合焦される。フォトダイオードの前部には開口はなく、したがって、フォトダイオードは２００μｍの開口の像で埋められることはなかった。 
【０２３８】
[00278]いくつかの実施形態では、ＬＤＬＳノイズは、レーザーモードホッピングによって引き起こされる。ＬＤＬＳに使用される半導体レーザーの出力スペクトルは、個別的な組の周波数、つまりモードを有する。レーザーダイオード内を流れる電流の小さな変動またはレーザーの温度によりレーザーダイオードは異なる組のモードに切り替わりうる。モード間の瞬時的切り替えは、モードホッピングと称される。モードホッピングは、レーザーの出力スペクトルおよび出力の急速な変化を引き起こしうる。プラズマの発光輝度は、これらのパラメータに依存しているので、モードホッピングも、ＬＤＬＳ放射輝度の変化を引き起こし、したがって、ＬＤＬＳの安定性を損なう可能性がある。この効果は望ましくないが、それは、クロマトグラフィの用途において吸収検出器に使用されるＬＤＬＳには高い安定性が要求されるからである。
【０２３９】
[00279]ＬＤＬＳの安定性に対するモードホッピングの悪影響をなくすために、半導体レーザーの電流を数十ｋＨｚの周波数で変調するとよい。変調の振幅は、全レーザー電流の約１０〜２０％である。電流の変調は、異なる組のモード間のレーザーダイオードの意図的切り替えを引き起こしうる。この切り替えがゆっくり生じた場合、これは特定の帯域幅、または所定の周波数帯域を有する計測器によってノイズとして観察され、測定されうる。しかし、所定の周波数帯域より大きい周波数でのレーザー電流の急速な変調、および対応する急速なモードホッピングは、所定の周波数帯域内で測定されたときに平均される効果を有するものとしてよい。低ノイズを必要とする用途の一例として、クロマトグラフィの用途における測定は、比較的低速であり、約０．１〜２．０秒を要し、したがって、その場合にノイズを測定するときの注目する周波数帯域は、主に約０．５Ｈｚから１０Ｈｚであり、副次的に約０．１Ｈｚから１００Ｈｚであって、データのデジタルサンプリングが可能になる。次いで、レーザー電流に課される変調の周波数は、約１００Ｈｚより高い周波数、好ましくは約１０ｋＨｚから１００ｋＨｚまでの範囲の周波数とすることができる。レーザー電流の多重発振は、測定期間中に発生しうる。測定期間中に平均された異なるモードの寄与は、クロマトグラフ測定におけるノイズの効果的低減をもたらす。
【０２４０】
[00280]ＬＤＬＳを使用することができる、いくつかの用途、例えば、スペクトロメーターは、特定の波長帯域において敏感に応答する光検出器を有する。ＬＤＬＳは、検出器の最も敏感な波長帯域における輝度が以前の光源の約２０倍高い高輝度光を出力することができる。スペクトル放射輝度のこの劇的な増大は、その用途の検出器を飽和させる可能性があり、その結果、ＬＤＬＳが検出器の最も敏感な周波数帯域の外側、例えば、深紫外線領域内において最大の実用上の利点を有しうるとしても、その用途は検出器の最も敏感な波長帯域の外側の光を利用することができない。言い換えると、波長スペクトルのあまり有用でない部分において放射輝度が高いと、その結果、スペクトルの有用な部分において高い放射輝度を利用することができない可能性があるということである。
【０２４１】
[00281]この問題に対する一解決策は、ガスが中に配設されているチャンバーを有する光源、ガスを励起する点火源、およびチャンバー内の励起されたガスにエネルギーを供給するための少なくとも１つのレーザーを使用して高輝度光を発生することである。高輝度光は、第１のスペクトルを有する。光源は、高輝度光の経路内に配設され、高輝度光の第１のスペクトルを第２のスペクトルに変更するための光学要素も備える。光学要素は、例えば、プリズム、弱いレンズ、強いレンズ、または２色性フィルターとすることができる。第２のスペクトルは、第１のスペクトルに比べて、紫外線領域において光の強さが比較的大きいものとしてよい。第１のスペクトルは、第２のスペクトルに比べて、可視光領域において光の強さが比較的大きいものとしてよい。光学要素は、いくつかの他の波長において光の強さに関していつかの波長において光の強さを高めることができる。
【０２４２】
[00282]図３０は、高輝度光のスペクトルを変更するための弱いレンズの方法３０００の概略図を示している。ＬＤＬＳ  ３００５からの高輝度光は、伝送用光ファイバー３０１０を介してフィルター３０１５に送られる。弱いレンズ３０２０は、レンズ材料の屈折率は波長に依存するためいくつかの所定の波長を集束させることができる弱いレンズ３０２０は、高輝度光のスペクトルを変更する。レンズは、ガラスまたは溶融石英または屈折率が波長依存である他の材料で作ることができる。スペクトルは、弱いレンズの色収差が光のいくつかの波長を用途３０５０の開口に合焦させる一方で、他の波長はそこに合焦せず、システムから失われるため変更される。変更されたスペクトルを持つ高輝度光は、２つのＯＡＰ  ３０２５、３０３０に、次いでビームスプリッタ３０３５に進む。ビームスプリッタ３０３５は、変更されたスペクトルを有する高輝度光の一部分をフィードバックファイバー３０４０に送ることができる。光のこのサンプルは、フォトダイオードおよびＰＩＤコントローラ３０４５に送ることができる。ＰＩＤコントローラ３０４５は、ＬＤＬＳ  ３００５への電流を制御して、高輝度光の一定出力を維持することができる。高輝度光の残り部分は、用途３０５０、例えば、スペクトロメーターに送ることができる。用途に送られる光は、光が弱いレンズ３０２０を通り抜けるのでＬＤＬＳ  ３００５から放射される元の高輝度光からの変更されたスペクトルを有することができる。
【０２４３】
[00283]図３１は、高輝度光のスペクトルを変更するための強いレンズの方法３１００の概略図を示している。図３０の弱いレンズの方法と同様に、ＬＤＬＳ  ３００５からの高輝度光は、伝送用光ファイバー３０１０を介してフィルター３０１５に送られる。次いで、高輝度光は、ＯＡＰ  ３０２５に進む。色収差を示す強いレンズ３０２７は、上記の弱いレンズの場合と同様に、ＯＡＰ  ３０２５とビームスプリッタ３０３５との間に位置決めされる。強いレンズ３０２７は、いくつかの所定の波長を集束して高輝度光のスペクトルを変更することができる。高輝度光が変更された後、光は、用途３０５０、例えば、スペクトロメーターに送られうる。用途に送られる光は、光が強いレンズ３０２０を通り抜けるのでＬＤＬＳ  ３００５から放射される元の高輝度光からの変更されたスペクトルを有することができる。ビームスプリッタ３０３５は、変更されたスペクトルを有する高輝度光の一部分をフィードバックファイバー３０４０に送ることができる。光のこのサンプルは、フォトダイオードおよびＰＩＤコントローラ３０４５に送ることができる。ＰＩＤコントローラ３０４５は、ＬＤＬＳ  ３００５への電流を制御して、高輝度光の一定出力を維持するように電流を調整することができる。
【０２４４】
[00284]図３２は、高輝度光のスペクトルを変更するためのフィルターの方法３２００の概略図を示している。ＬＤＬＳ  ３００５からの高輝度光は、伝送用光ファイバー３０１０を介してフィルター３０１５に送られる。次いで、高輝度光は、ＯＡＰ  ３０２５、３０３０に進む。反射フィルター３２０５は、ＯＡＰ  ３０３０と用途３０５０との間に位置決めされる。反射フィルター３２０５は、いくつかの所定の波長を濾波して高輝度光のスペクトルを変更することができる。用途に送られる光は、光が反射フィルター３２０５を通り抜けるのでＬＤＬＳ  ３００５から放射される元の高輝度光からの変更されたスペクトルを有することができる。例えば、反射フィルターでは、異なる屈折率を有する材料の多数の層を使用することができ、またより短い波長が効率よく反射されるが、より長い波長はフィルターによって少なくとも部分的に透過されるか、または吸収されるように設計されうる。透過フィルターも施すことができる。
【０２４５】
[00285]図３３は、高輝度光のスペクトルを変更するためのプリズムの方法３３００の概略図を示している。ＬＤＬＳ  ３００５からの高輝度光は、伝送用光ファイバー３０１０を介してフィルター３０１５に送られる。次いで、高輝度光は、ＯＡＰ  ３０２５、３０３０に進む。プリズム３３０５、例えば、２０°の石英プリズムが、出力ＯＡＰ  ３０３０と用途３０５０との間に位置決めされる。プリズムは、波長に応じて光を分散させ、一端では短波長の増強スペクトルを、他端では長波長の増強スペクトルを含む細長い焦点スポットを形成する。用途３０５０に送られる光は、光がプリズム３３０５を通り抜けるのでＬＤＬＳ  ３００５から放射される元の高輝度光からの変更されたスペクトルを有することができる。例えば、細長い焦点スポットの位置が、用途３０５０に入る開口が細長い焦点スポットの一端からの光を受けるように調整される場合、その用途における光のスペクトルは主に短波長光であり、長波長は抑制されることになる。
【０２４６】
[00286]いくつかの実施形態では、ＬＤＬＳを動作させるために必要な安全のための手順の数を減らすため光源出力におけるレーザー出力を最小にすることが望ましい。図３４は、レーザー駆動の光源３４００の概略図である。光源出力におけるレーザー出力を最小にするために、レーザービーム３４１０をミラー３４３０と接触するように位置決めする。ミラー３４３０は、レーザービームの向きをプラズマ３４２０に対して９０°の角度をなすように変更する。レーザー駆動の光源３４００から出力される光は、システムから水平方向に放射される。いくつかの実施形態では、吸収構造物またはコーティングがエンクロージャ３４７０上に配置され、そこで、残りのレーザービーム（例えば、プラズマによって吸収されていないレーザービーム）がバルブを通過した後に当たる。
【０２４７】
[00287]いくつかの実施形態では、ミラー３４３０は、レーザー波長を選択的に反射する。ミラー３４３０は、レーザービーム３４１０をプラズマ３４２０に送るだけでなく、プラズマからレーザーおよび／またはレーザー伝送光ファイバー３４４０への光の後方反射を低減するために使用されうる。例えば、ミラーは、レーザーエネルギーがプラズマの方へ向けられるようにレーザーの経路内に位置決めされた２色性ミラーであってよい。２色性ミラーは、プラズマが発生する光が少なくとも１つのレーザーの方に実質的に反射されないように少なくとも１つの波長の光を選択的に反射することができる。２色性ミラーは、誘電体光コーティングの複数の層を施したガラスを備えることができる。光コーティングは、１つの波長のエネルギーを反射し、それと異なる波長のエネルギーを透過することができる。したがって、２色性ミラーは、レーザーの波長エネルギーをプラズマ３４２０に反射することができる。プラズマが発生する高輝度光は、レーザーエネルギーと異なる波長を有するものとしてよい。高輝度光は、レーザーに後方反射される代わりにミラー３４２０を通り抜けることができる。
【０２４８】
[00288]いくつかの実施形態では、ミラー３４３０は、ファイバー端および／またはコネクタの破損を防ぐのにも役立つ。他の実施形態では、ミラーは、レーザービーム３４１０の方向を変更するために使用される。
【０２４９】
[00289]ＬＤＬＳには多数の用途がある。例えば、ＬＤＬＳは、Ｄ２ランプ、キセノンアークランプ、および水銀アークランプを置き換えるために使用されうる。それに加えて、ＬＤＬＳは、ＨＰＬＣ、ＵＶ  ＶＩＳ分光／分光測光、および内視鏡に使用されうる。さらに、ＬＤＬＳは、２８０ｎｍにおけるタンパク質吸収および２６０ｎｍにおけるＤＮＡ用に顕微鏡照明器で使用されうる。ＬＤＬＳは、顕微鏡の一般照明、また蛍光ベースの計測器または顕微鏡での蛍光励起にも使用されうる。ＬＤＬＳは、共焦点顕微鏡でも使用することができる。
【０２５０】
[00290]ＬＤＬＳは、円偏光２色性（「ＣＤ」）分光法に使用することもできる。ＬＤＬＳは、現在使用されている高ワット数のキセノンアークランプと比較して、低い入力電力でより短い波長のより輝度の高い光を供給することができる。それに加えて、ＬＤＬＳは、現在使用されているアークランプよりも輝度の高い光源を実現するために原子吸光分光法において使用されうる。それに加えて、ＬＤＬＳは、現在使用されているアークランプよりもノイズを低くするためにスペクトロメーターまたはスペクトログラフにおいて使用されうる。
【０２５１】
[00291]いくつかの実施形態では、ＬＤＬＳは、吸収セルとともに使用されうる。吸収セルとともにＬＤＬＳを使用するシステムは、ＬＤＬＳの非常に高い放射輝度、高輝度により非常に小さなセルを使用することができる一方でセルを通る高い率の光子束をそのまま維持するという利点を有する。そこで、セル内で分析を実行するためにより小さな体積の材料が必要であり、与えられた時間分解能について、より低い流量が必要である。図３５は、吸収セル３５００の概略図である。吸収セルは、透明な壁３５０６を持つ容器３５０５を有する。容器３５０５は、ガスまたは液体を保持することができる。ガスまたは液体の吸収度または吸収スペクトルが測定されうる。吸収セル３５００は、１つまたは複数の光学窓３５１０を含みうる。いくつかの実施形態では、光学窓３５１０により光源３５２０からの光を中に入れることができる。いくつかの実施形態では、光源３５２０は、ＬＤＬＳである。窓３５１０のうちの１つが、光学系（図示せず）によって窓３５１０に送られるＬＤＬＳからの光３５３０の照射を受けることができる。光学系は、レンズ、ミラー、格子、および他の光学要素の組み合わせを備えることができる。システムは、レンズが使用された場合に発生しうる色収差を回避しつつＬＤＬＳ光を吸収セル３５００内に合焦するための集束ミラーとすることができる。光３５３０は、検出器３５４０によって検出されうる。吸収セル３５００は、図３６のサンプルセル３６８０として使用することができる。
【０２５２】
[00292]いくつかの実施形態では、ＬＤＬＳは、ＵＶ検出器とともに使用されうる。図３６は、ＵＶ検出器３６００の概略図である。ＵＶ検出器３６００は、光源３６１０を収納する。いくつかの実施形態では、光源３６１０は、ＬＤＬＳである。光源３６１０からの光３６１５は、図３６内の矢印の経路を辿る。例えば、光源３６１０から放射された光３６１５は、第１の湾曲したミラー３６２０と接触し、次いで第２の湾曲したミラー３６３０と接触する。次いで、光３６１５は、回折格子３６４０と接触し、第２の湾曲したミラー３６３０に戻る。次いで、光３６１５は、第１の平面鏡３６５０に、次いで第２の平面鏡３６６０と接触する。光３６１５は、第１のレンズ３６７０を通り抜ける。いくつかの実施形態では、第１のレンズ３６７０は、石英レンズである。次いで、光３６１５は、サンプルセル３６８０内に入り、第２のレンズ３６９０を通り抜ける。いくつかの実施形態では、第２のレンズ３６９０は、石英レンズである。次いで、光３６１５は、フォトセル３６９５内に入る。
【０２５３】
[00293]いくつかの実施形態では、ＬＤＬＳは、ダイオードアレイ検出器とともに使用されうる。図３７は、本発明の例示的な一実施形態による、ダイオードアレイ検出器３７００の概略図である。いくつかの実施形態では、ダイオードアレイ検出器は、光源３７１０を収納する。いくつかの実施形態では、光源３７１０は、ＬＤＬＳである。いくつかの実施形態では、光源３７１０からの光３７１５は、色収差補正レンズ系３７２０を通り、次いでシャッター３７３０を通り抜ける。次いで、光３７１５は、フローセル３７４０内に入り、次いで、入口開口３７４５に入る。光３７１５は、入口開口３７４５を出て、ホログラフィック回折格子３７５０と接触する。ホログラフィック回折格子３７５０は、光３７７０をフォトダイオードアレイ３７６０内に導く。
【０２５４】
[00294]いくつかの実施形態では、ＬＤＬＳは、蛍光検出器とともに使用されうる。図３８は、本発明の例示的な一実施形態による、蛍光検出器３８００の概略図である。いくつかの実施形態では、蛍光検出器は、光源３８１０を収納する。一実施形態では、光源３８１０は、ＬＤＬＳである。光源３８１０からの光３８１５は、第１のレンズ３８２０を通り抜ける。いくつかの実施形態では、第１のレンズ３８２０は、石英レンズである。次いで、光３８１５は、第１の窓３８４０を通り抜けて、チャンバー３８３０内に入る。光３８１５の一部は、第２の窓３８４５を通ってチャンバー３８３０を出る。いくつかの実施形態では、第１および第２の窓３８４０、３８４５は、石英で作られる。光３８１５の一部は、チャンバー３８３０の透明壁を通って出て、第２のレンズ３８５０と接触する。レンズ３８５０は、光３８１５を集束させる。次いで、光３８１５は、フォトセル３８６０内に入る。
【０２５５】
[00295]本明細書で説明されている内容の変更形態、修正形態、および他の実装は、当業者であれば、請求項に記載されているとおりに本発明の精神および範囲から逸脱することなく、思い付く。したがって、本発明は、前記の例示的な説明によってではなく、代わりに、以下の請求項の精神と範囲とによって定められるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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