(57)【要約】プラズマを維持する方法は、所定容積のガスを提供することと、第１の選択された波長の照射を生成することと、第１の選択された波長の照射を所定容積のガス中に集束させることにより、ガスの第１の領域内に第１のプラズマ種を形成し、ガスの少なくとも第２の領域内に少なくとも第２のプラズマ種を形成することとを含む。第１の領域は、第１の平均温度および第１のサイズを有し、少なくとも第２の領域は、少なくとも第２の平均温度および少なくとも第２のサイズを有し、照射の第１の選択された波長を第１のプラズマ種の吸収線へ同調させることにより、第１の選択された波長の照射は、少なくとも第２のプラズマ種によって実質的に透過され、第１の選択された波長の照射は、第１のプラズマ種によって実質的に吸収され、吸収線は、第１のプラズマ種のイオン吸収遷移または圧力励起中性遷移の少なくとも１つに関連する。【選択図】図１Ａ
2014526119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを維持する方法であって、
所定容積のガスを提供することと、
第１の選択された波長の照射を生成することと、
前記第１の選択された波長の前記照射を前記所定容積のガス中に集束させることにより、前記ガスの第１の領域内に第１のプラズマ種を形成し、前記ガスの少なくとも第２の領域内に少なくとも第２のプラズマ種を形成することとを含み、前記第１の領域は、第１の平均温度および第１のサイズを有し、前記少なくとも第２の領域は、少なくとも第２の平均温度および少なくとも第２のサイズを有し、前記第１の選択された波長の前記照射は、前記少なくとも第２のプラズマ種によって実質的に透過され、前記第１の選択された波長の前記照射は、前記照射の前記第１の選択された波長を前記第１のプラズマ種の吸収線へ同調させることにより、前記第１のプラズマ種によって実質的に吸収され、前記吸収線は、前記第１のプラズマ種のイオン吸収遷移または圧力励起中性遷移の少なくとも１つに関連する、
方法。
【請求項２】
前記第１のプラズマ種の前記第１の平均温度は、前記少なくとも第２のプラズマ種の前記少なくとも第２の平均温度よりも高い、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の領域の前記第１のサイズは、前記少なくとも第２の領域の前記少なくとも第２のサイズよりも小さい、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ガスの平均温度を調節して、前記第１のプラズマ種または前記第２のプラズマ種の少なくとも１つの１つ以上の吸収線の強度を調節すること、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の選択された波長の照射を生成することは、
１つ以上のレーザーを用いて第１の選択された波長の照射を生成すること、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ガスは、
アルゴン、キセノンおよび水銀の少なくとも１つを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
プラズマを維持する方法であって、
所定容積のガスを提供することと、
複数の選択された波長を含む照射を生成することと、
前記複数の選択された波長の前記照射を前記所定容積のガス中に集束させることにより、前記ガスの第１の領域内に第１のプラズマ種を形成し、前記ガスの少なくとも第２の領域内に少なくとも第２のプラズマ種を形成することとを含み、前記第１の領域は、第１の平均温度および第１のサイズを有し、前記少なくとも第２の領域は、少なくとも第２の平均温度および少なくとも第２のサイズを有し、前記照射は、前記少なくとも第２のプラズマ種によって実質的に透過される前記複数の選択された波長のうち１つ以上を有し、前記照射は、前記第１のプラズマ種によって実質的に吸収される複数の選択された波長を有する、
方法。
【請求項８】
複数の遷移線は、
イオン吸収遷移線または励起中性遷移線の少なくとも１つ、
を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
プラズマを維持する方法であって、
所定容積のガスを提供することと、
選択されたスペクトル範囲を有する照射を生成することと、
前記選択されたスペクトル範囲の前記照射を前記所定容積のガス中に集束させることにより、前記ガスの第１の領域内に第１のプラズマ種を形成し、前記ガスの少なくとも第２の領域内に少なくとも第２のプラズマ種を形成することとを含み、前記第１の領域は、第１の平均温度および第１のサイズを有し、前記少なくとも第２の領域は、少なくとも第２の平均温度および少なくとも第２のサイズを有し、前記選択されたスペクトル範囲の前記照射は、前記少なくとも第２のプラズマ種によって実質的に透過され、前記第１のプラズマ種によって実質的に吸収され、前記選択されたスペクトル範囲は、イオン吸収遷移線または前記第１のプラズマ種の励起中性遷移線の少なくとも１つに対応する１つ以上の波長を含む、
方法。
【請求項１０】
プラズマを維持する方法であって、
所定容積のガスを提供することと、
１つ以上の選択された波長の照射を生成することと、
前記１つ以上の波長の前記照射を前記所定容積のガス中に集束させることにより、前記ガスの領域内に１つ以上のプラズマ種を形成すること、
を含み、
前記１つ以上の波長は、前記ガスまたは前記１つ以上のプラズマ種の少なくとも１つの１つ以上の第１の選択された吸収線へ同調され、前記１つ以上の波長は、１つ以上の第２の選択された吸収線と実質的に異なる前記電磁気スペクトルの選択領域に対応する、
方法。
【請求項１１】
前記１つ以上の第１の選択された吸収線は、
イオン化遷移線を含む、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記１つ以上の第１の選択された吸収線は、
励起中性遷移線を含む、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
プラズマ維持のための装置であって、
ガスを収容するための所定容積と、
第１の選択された波長の照射を生成するように構成された照明光源と、
前記第１の選択された波長の前記照射のうち一部を前記所定容積のガス中へ集束させて、前記ガスの第１の領域内に第１のプラズマ種を形成し、前記ガスの少なくとも第２の領域内に少なくとも第２のプラズマ種を形成するように構成された第１の１組の光学素子とを含み、前記第１の領域は、第１の平均温度および第１のサイズを有し、前記少なくとも第２の領域は、少なくとも第２の平均温度および少なくとも第２のサイズを有し、前記照射の前記第１の選択された波長をイオン吸収遷移線または前記第２のプラズマ種の励起中性遷移線の少なくとも１つへ同調させることにより、前記第１の選択された波長の前記照射は、前記少なくとも第２のプラズマ種によって実質的に透過され、前記第１の選択された波長の前記照射は、前記第１のプラズマ種によって実質的に吸収される、
装置。
【請求項１４】
前記第１のプラズマ種の前記第１の平均温度は、前記少なくとも第２のプラズマ種の前記少なくとも第２の平均温度よりも高い、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記第１の領域の前記第１のサイズは、前記少なくとも第２の領域の前記少なくとも第２のサイズよりも小さい、請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記照明光源は、
１つ以上のレーザーを含む、
請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
１つ以上のレーザーは、
ダイオードレーザー、連続波、レーザーまたは広帯域レーザーの少なくとも１つを含む、
請求項１３に記載の装置。
【請求項１８】
前記ガスは、
アルゴン、キセノンおよび水銀の少なくとも１つを含む、
請求項１３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、以下に記載する出願（「関連出願」）に関連し、同出願の利用可能な最先の有効出願日による恩恵を主張する（例えば、仮特許出願以外の出願の利用可能な最先の有効出願日を主張するか、または、関連出願の仮特許出願、任意の全ての親出願、親の親出願、親の親の親出願等について米国特許法第１１９条（ｅ）の下の恩恵を主張する）。
関連出願
【０００２】
米国特許商標庁の法定外要件の目的のため、本願は、米国仮特許出願（名称：「ＨＯＴ  ＰＬＡＳＭＡＳ  ＳＵＳＴＡＩＮＥＤ  ＢＹ  ＣＷ  ＬＡＳＥＲ  ＩＮ  ＡＲＧＯＮ」、発明者：Ｉｌｙａ  Ｂｅｚｅｌ、Ａｎａｔｏｌｙ  Ｓｈｃｈｅｍｅｌｉｎｉｎ、およびＭａｔｔｈｅｗ  Ｄｅｒｓｔｉｎｅ、出願日：２０１１年６月２９日、出願番号第６１／５０２，７２９号）の通常の（非仮）特許出願を構成する。
【０００３】
本発明は、一般にプラズマ光源に関し、より詳細には光ポンピング型プラズマ光源に関する。
【背景技術】
【０００４】
集積回路デバイスの特徴の微細化に対する要求が増大し続けるのに伴い、これらの超小型デバイスの検査に用いられる照明光源の必要性も高まっている。そのような照明光源の１つとして、レーザー維持プラズマ源がある。レーザー維持プラズマ光源は、電磁気スペクトルの紫外線および可視領域中において高出力の広帯域光を生成することができる。レーザー維持光源の動作原理としては、ガス励起のためにレーザー照射を所定容積のガス（例えば、アルゴンまたはキセノン）中にプラズマ状態で集束させる。プラズマ状態は、広帯域光を射出することができる。この効果は典型的にはプラズマ「ポンピング」と呼ばれる。ポンプレーザーは、連続波（ＣＷ）レーザー、変調レーザー源またはパルスレーザー源を含み得る。一般的に、レーザー維持プラズマ光源は、競合技術（例えば、放電維持光源）において見受けられる温度よりも高い温度を示す。レーザ維持プラズマ光源を用いた場合、このようより高温が達成されるため、より明るい光源が得られ、出射光をより短波長で得ることができる。
【０００５】
例えば、標準的なレーザー維持技術が不十分である場合が多いため、プラズマ維持によるＣＷ光ポンピングの輝度は限定されることが多い。例えば、ポンピングレーザー出力を増加させただけの場合、プラズマサイズが成長するだけの場合が多い。この効果が発生する理由として、ポンピング光がプラズマのより低温領域中に吸収され、プラズマの中央のより高温の領域に包含される傾向となる。この点において、ポンピング出力を増加させた場合、プラズマのより低温の外部領域に出力がポンプされる傾向となり、プラズマのコア温度は変わらないままである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７，７０５，３３１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このため、プラズマのより高温の領域を選択的にポンピングするためのシステムおよび方法を提供して、従来技術において判明している欠陥が修正できることが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
プラズマを維持する方法が開示される。一態様において、本方法は、限定するものではないが、ガスを提供することと、第１の選択された波長の照射を生成することと、ガスの第１の領域内に第１のプラズマ種を形成し、ガスの少なくとも第２の領域内に少なくとも第２のプラズマ種を形成することとを含んでもよく、形成することは、第１の選択された波長の照射を所定容積のガス中に集束させることにより行われ、第１の領域は、第１の平均温度および第１のサイズを有し、少なくとも第２の領域は、少なくとも第２の平均温度および少なくとも第２のサイズを有し、第１の選択された波長の照射は、少なくとも第２のプラズマ種によって実質的に透過され、第１の選択された波長の照射は、照射の第１の選択された波長を第１のプラズマ種の吸収線へ同調させることにより、第１のプラズマ種によって実質的に吸収され、吸収線は、第１のプラズマ種のイオン吸収遷移または圧力励起中性遷移の少なくとも１つに関連する。
【０００９】
別の態様において、本方法は、限定するものではないが、ガスを提供することと、複数の選択された波長を含む照射を生成することと、ガスの第１の領域内に第１のプラズマ種を形成し、ガスの少なくとも第２の領域内に少なくとも第２のプラズマ種を形成することとを含んでもよく、形成することは、複数の選択された波長の照射を所定容積のガス中に集束させることにより行われ、第１の領域は、第１の平均温度および第１のサイズを有し、少なくとも第２の領域は、少なくとも第２の平均温度および少なくとも第２のサイズを有し、照射は、少なくとも第２のプラズマ種によって実質的に透過される複数の選択された波長を有し、照射は、第１のプラズマ種によって実質的に吸収される複数の選択された波長を有する。
【００１０】
別の態様において、本方法は、限定するものではないが、ガスを提供することと、選択されたスペクトル範囲を有する照射を生成することと、ガスの第１の領域内に第１のプラズマ種を形成し、ガスの少なくとも第２の領域内に少なくとも第２のプラズマ種を形成することとを含んでもよく、形成することは、選択されたスペクトル範囲の照射を所定容積のガス中に集束させることによって行われ、第１の領域は、第１の平均温度および第１のサイズを有し、少なくとも第２の領域は、少なくとも第２の平均温度および少なくとも第２のサイズを有し、選択されたスペクトル範囲の照射は、少なくとも第２のプラズマ種によって実質的に透過されかつ第１のプラズマ種によって実質的に吸収され、選択されたスペクトル範囲は、イオン吸収遷移線または第１のプラズマ種の励起中性遷移線の少なくとも１つに対応する１つ以上の波長を含む。
【００１１】
別の態様において、本方法は、限定するものではないが、ガスを提供することと、１つ以上の選択された波長の照射を生成することと、１つ以上の波長の照射を所定容積のガス中に集束させることにより、ガスの領域内に１つ以上のプラズマ種を形成することとを含んでもよく、１つ以上の波長は、ガスまたは１つ以上のプラズマ種の少なくとも１つの１つ以上の第１の選択された吸収線へ同調され、１つ以上の波長は、１つ以上の第２の選択された吸収線と実質的に異なる電磁気スペクトルの選択領域に対応する。
【００１２】
プラズマ維持のための装置が開示される。一態様において、装置は、限定するものではないが、ガスを収容するための一定の容積と、第１の選択された波長の照射を生成するように構成された照明光源と、第１の選択された波長の照射のうち一部を所定容積のガス中に集束させて、ガスの第１の領域内に第１のプラズマ種を形成し、ガスの少なくとも第２の領域内に少なくとも第２のプラズマ種を形成するように構成された第１の１組の光学素子とを含んでもよく、第１の領域は、第１の平均温度および第１のサイズを有し、少なくとも第２の領域は、少なくとも第２の平均温度および少なくとも第２のサイズを有し、第１の選択された波長の照射は、少なくとも第２のプラズマ種によって実質的に透過され、第１の選択された波長の照射は、照射の第１の選択された波長をイオン吸収遷移線または第２のプラズマ種の励起中性遷移線の少なくとも１つへ同調させることにより、第１のプラズマ種によって実質的に吸収される。
【００１３】
上記の一般的な記述および以下の詳細な説明は単に例示的かつ説明的なものであり、特許請求の範囲に記載の発明を必ずしも限定しないことが理解されるべきである。添付の図面は、本明細書において採用されかつ本明細書の一部を形成し、本発明の実施形態を例示し、また、以下の一般的な説明と共に、本発明の原理を説明する役割を担う。
【００１４】
本開示の多数の利点は、添付図面を参照することにより、当業者によってより深く理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】本発明の一実施形態に係るプラズマ維持のためのシステムのブロック図である。
【図１Ｂ】本発明の一実施形態に係る、所定容積のガスの第１の領域の第１のプラズマ種および第２の領域の第２のプラズマ種の概念図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る、フロー図を示すプラズマを維持する方法である。
【図３】本発明の一実施形態に係る、プラズマを維持する方法を示すフロー図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る、プラズマを維持する方法を示すフロー図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る、プラズマを維持する方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面中に例示される開示の発明について、より詳細に言及する。
【００１７】
一般に図１Ａ〜図５を参照して、プラズマから出射された光の収集のためのシステムおよび方法について、本開示に従って記載する。レーザー維持プラズマ光源については、米国特許出願第１３／１１９，４９１号（Ｂｅｚｅｌ  ｅｔ  ａｌ．、名称：「Ｍｕｌｔｉ−Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｐｕｍｐｉｎｇ  ｔｏ  Ｓｕｓｔａｉｎ  Ｈｏｔ  Ｐｌａｓｍａ」、出願日：２０１０年２月２日）中に一般的な記載がある。本明細書中、同文献全体を参考のため援用する。
【００１８】
図１Ａ〜図１Ｂに示す本発明の一実施形態に係るシステム１００は、プラズマの維持およびプラズマから出射された光の収集に適している。プラズマの維持に適したシステム１００は、第１の選択された波長の照射を生成するように構成された照明光源１０２と、ガス（例えば、アルゴン、キセノン、水銀）を収容する容積１０６と、１組の光学素子１０８とを含み得る。１組の光学素子１０８は、第１の選択された波長の照射のうち一部を所定容積のガス中へ集束させ、出射光を収集するように構成される。
【００１９】
本発明の一態様において、図１Ｂに示すように、所定容積のガス１０６は、所定容積のガス１０６の第１の領域１２０中に存在する第１のプラズマ種と、所定容積のガス１０６の第２の領域１２２内に存在する第２のプラズマ種とを含み得る。一般的には、第１のプラズマ種からなる第１の領域１２０は、第２のプラズマ種からなる第２の領域１２２によって包囲され得る。この点において、第１のプラズマ種の第１の領域１２０のサイズは、第２のプラズマ種の第２の領域１２２よりも小さくすることができ、第１の領域１２０は、第２の領域１２２内に収容される。別の実施形態において、第１の種の第１の領域１２０は、第２の種の第２の領域１２２よりも平均温度が高い。この点について、プラズマ輝度を増加させるために、第１の領域１２０（すなわち、内側領域）の平均温度を第２の領域１２２の外部の平均温度よりも高くする必要がある。
【００２０】
例えば、第１の種は、平均温度がより高い第１の領域に豊富なイオン化状態からなり得、第２の種は、平均温度がより低い第２の領域における中立状態からなる。あるいは、第１の種は、平均温度がより高い第１の領域における高励起中立状態からなり得、第２の種は、平均温度がより低い第２の領域における中立状態からなり得る。
【００２１】
本発明の別の態様において、照明光源１０２から放射された照射１１６を第１の選択された波長に同調させることにより、照射が第１のプラズマ種１２０によって実質的に吸収される一方、第２のプラズマ種１２２によって透過される。この点について、照明光源１０２は、第２のプラズマ種１２２と関連付けられた最も強い吸収線を回避しつつ、第１のプラズマ種１２０のイオン吸収遷移線または高励起中性遷移へ同調された第１の選択された波長を有する照射１１６を出射するように、構成される。このようにして、同調された第１の選択された波長を出射する照明光源１０２からのエネルギーのつい大部分を第１のプラズマ種１２０へ送達することができ、第１のプラズマ種領域１２０を一般に包囲する第２の領域１２２へ失われるエネルギーはほとんど無い。
【００２２】
本発明の別の実施形態において、照明光源１０２は、照射を選択されたスペクトル範囲にわたって出射することができる。この点について、照明光源１０２から出射される照射の選択スペクトル範囲は、第１のプラズマ種１２０の１つ以上の選択された吸収線に対応する１つ以上の波長を含み得る。例えば、照明光源１０２から出射される照射の選択スペクトル範囲は、イオン吸収遷移線または第１のプラズマ種の励起中性遷移線の少なくとも１つに対応する１つ以上の波長を含み得る。別の実施形態において照明光源１０２から出射される照射の選択スペクトル範囲は、第１のプラズマ種１２０の複数の選択された吸収線に対応する複数の波長を含み得る。さらなる態様において、照明光源から出射される照射の選択スペクトル範囲は、選択されたスペクトル範囲の照射に対して第２のプラズマ種１２２が実質的に透明となるように（すなわち、第２のプラズマ種１２２に関連する殆どの吸収線を回避するように）、選択することができる。
【００２３】
本発明の別の実施形態において、照明光源１０２は、照射を複数の波長において出射することができる。この点について、照明光源１０２から出射される照射の複数の波長は、第１のプラズマ種１２０の１つ以上の選択された吸収線に対応する１つ以上の波長を含み得る。例えば、照明光源１０２から出射される照射の複数の波長は、イオン吸収遷移線または第１のプラズマ種の励起中性遷移線の少なくとも１つに対応する１つ以上の波長を含み得る。別の実施形態において、照明光源１０２から出射される照射の複数の波長は、第１のプラズマ種１２０の複数の選択された吸収線に対応し得る。さらなる態様において、照明光源から出射される照明の複数の波長は、第２のプラズマ種１２２が複数の波長の照射に対して実質的に透明になるように（すなわち、第２のプラズマ種１２２に関連する殆どの吸収線を回避するように）、選択することができる。
【００２４】
本明細書中、多様なガス環境においてプラズマを維持するために本発明を用いることが可能であることが企図される。例えば、本明細書中、本発明の所定容積のガス１０６はアルゴンを含み得ることが想定される。例えば、ガス１０６は、実質的に純粋なアルゴンガスを含み得る。別の場合において、ガス１０６は、アルゴンガスおよびさらなるガスの混合物を含み得る。本発明は、複数のガスに適用可能である点にさらに点に留意されたい。例えば、本発明の実行に適したガスを非限定的に挙げると、アルゴン、キセノン、水銀などがある。さらなる実施形態において、第１のプラズマ種１２０中の光吸収レベルが所定のレベルを超えるように、特定のガス混合物を選択することができる。さらに、第１のプラズマ種１２０中の吸収を最適化するように、特定のガス混合物を選択することができる。
【００２５】
再度図１Ａを参照して、システム１００の１組の光学素子１０８は、回転鏡１１０、楕円１０４、１つ以上のレンズ１１１およびコールドミラー１１２を含み得る。回転鏡１１０の構成は、照明光源１０２からの照射１１６を受け取り、この照射を楕円１０４を介して電球１０５内に含まれる所定容積のガス１０６に導くような構成にすることができる。楕円１０４の構成は、ミラー１１０からの照射を受け取り、電球１０５が配置された楕円の焦点へこの照射を集束させるような構成にすることができる。
【００２６】
さらなる実施形態において、１組の光学素子１０８は、電球１０５から放射される広帯域光１１８を集光するように構成された集光光学素子を含み得る。この点について、楕円１０４は、電球１０５から放射された広帯域光１１８を集光および集束させ、光１１８を下流要素（例えば、ホモジナイザー１０９）中へと集束させる。さらなる実施形態において、システム１００は、コールドミラー１１２を含み得る。コールドミラー１１２は、照射光１１６を電球１０５へと送りつつ、（プラズマによって発生した）広帯域光１１８を楕円から下流光学素子（例えば、ホモジナイザー１０９）に導くように構成される。
【００２７】
さらなる実施形態において、１組の光学素子１０８は、１１６によって規定された照射経路または集光経路１１８に沿って配置された１つ以上のさらなるレンズ１１１を含み得る。例えば、照射経路１１６に沿って配置された１つ以上のレンズ１１１を用いて、照明光源１０２から放射された光を所定容積のガス中へと集束させることができる。さらなる実施形態において、１組の光学素子１０８は、１つ以上のフィルタ１１４を含み得る。これらのフィルタ１１４は、フィルタ照射をフィルタリングした後にプラズマ電球１０７またはフィルタ照射へ入射させた後、電球１０７からの光出射を行うように、照射経路または集光経路に沿って配置される。本明細書中、上記したような図１に示す１組の光学素子１０８は、単に例示目的のために示したものであり、限定的なものとして解釈されるべきではない点に留意されたい。複数の均等な構成を用いて、照射１１６を電球１０５中へ集束させた後、電球１０５からの広帯域光１１８を集光することが可能であることが想定される。
【００２８】
本発明の別の態様において、照明光源１０２は、１つ以上のレーザーを含み得る。一般的には、照明光源１０２は、当該分野において公知の任意のレーザーシステムを含み得る。例えば、照明光源１０２は、電磁気スペクトルの赤外線領域、可視領域または紫外線領域において照射を出射することが可能な、当該分野において公知の任意のレーザーシステムを含み得る。一実施形態において、照明光源は、連続波の（ＣＷ）レーザー照射を出射するように構成されたレーザーシステムを含み得る。例えば、所定容積のガスがアルゴンであるかまたはアルゴンを含む設定において、照明光源１０２は、１０６９ｎｍにおいて照射を出射するように構成されたＣＷレーザー（例えば、ファイバーレーザーまたはディスクＹｂレーザー）を含み得る。この波長は、アルゴン中の１０６８ｎｍ吸収線に適合する点に留意されたい。
【００２９】
別の例として、所定容積のガスが水銀であるかまたは水銀を含む設定において、照明光源１０２は、９６４ｎｍにおいて照射を出射するように構成されたＣＷレーザーを含み得る。本明細書中、水銀の第１のイオンは９６４において吸収線を有し、中立の水銀は、９６４において遷移線を持たない。この点について、水銀ガスを含む設定において、９６４ｎｍの照射は、第１のプラズマ種１２０を含むガスの第１の領域によって実質的に吸収される一方、所定容積のガス１０６の第２のより低温の領域１２２によって実質的に透過される。
【００３０】
別の実施形態において、照明光源１０２は、１つ以上のダイオードレーザーを含み得る。例えば、照明光源１０２は、第１の種１２０の任意の１つ以上の吸収線に対応する波長において照射を出射する１つ以上のダイオードレーザーを含み得る。例えば、アルゴンの場合において、照明光源１０２のダイオードレーザーは、１０６８ｎｍ、７５０ｎｍ、７６０ｎｍ、７７２ｎｍ、７９５ｎｍ、８０１ｎｍ、８１２ｎｍ、８２４ｎｍ、８５２ｎｍ、９１２ｎｍ、９２０ｎｍ、９６６ｎｍまたは１０４８ｎｍの波長のうち１つにおいて出射し得る。本明細書中、上記に羅列した波長は限定的なものではなく、単に例示的なものとして解釈されるべきである点に留意されたい。本発明のアルゴンベースのプラズマのポンピングのために、さらなる波長が適切であり得ることが企図される。プラズマ生成のために異なる種類のガス（例えば、キセノン、水銀）が用いられる場合、対応する波長もアルゴンの場合の適切な波長と異なることがさらに認識される。一般的に、照明光源１０２のダイオードレーザーを選択するには、ダイオードレーザー波長が当該分野において公知の任意のプラズマの任意の吸収線（例えば、イオン遷移線）およびプラズマ生成ガス吸収線（例えば、高励起中性遷移線）に同調されるように、選択することができる。よって、所与のダイオードレーザー（または１組のダイオードレーザー）の選択は、本発明のプラズマの生成に用いられるガスの種類に依存する。
【００３１】
別の実施形態において、照明光源１０２は、イオンレーザーを含み得る。例えば、照明光源１０２は、当該分野において公知の任意の希ガスイオンレーザーを含み得る。例えば、アルゴンベースのプラズマの場合、ポンプアルゴンイオンのポンピングに用いられる照明光源１０２は、Ａｒ＋レーザーを含み得る。
【００３２】
１つの別の実施形態において、照明光源１０２は、１つ以上の周波数変換レーザーシステムを含み得る。例えば、照明光源１０２は、出力レベルが１００ワットを超えるＮｄ：ＹＡＧまたはＮｄ：ＹＬＦレーザーを含み得る。別の実施形態において、照明光源１０２は、広帯域レーザーを含み得る。別の実施形態において、照明光源は、変調レーザー照射またはパルスレーザー照射を出射するように構成されたレーザーシステムを含み得る。
【００３３】
本発明の別の態様において、照明光源１０２は、１つ以上の非レーザー源を含み得る。一般的に、照明光源１０２は、当該分野において公知の任意の非レーザー光源を含み得る。例えば、照明光源１０２は、電磁気スペクトルの可視領域または紫外線領域中に離散的にまたは連続的に照射を出射することが可能な、当該分野において公知の任意の非レーザーシステムを含み得る。
【００３４】
本発明の別の態様において、照明光源１０２は、２つ以上の光源を含み得る。一実施形態において、照明光源１０２は、２つ以上のレーザーを含み得る。例えば、照明光源１０２（または照明光源）は、複数のダイオードレーザーを含み得る。別の例として、照明光源１０２は、複数のＣＷレーザーを含み得る。さらなる実施形態において、２つ以上のレーザーはそれぞれ、第１のプラズマ種１２０の異なる吸収線へ同調されたレーザー照射を出射し得る。例えば、第１のダイオードレーザーを用いて、第１のプラズマ種１２０の第１の吸収線を通じた吸収を介してプラズマをポンピングすることができ、少なくとも第２のダイオードレーザーを用いて、第１のプラズマ種１２９の少なくとも第２の吸収線を通じた吸収を介してプラズマをポンピングすることができる。
【００３５】
図２は、プラズマ維持のための方法２００において行われるステップを示すフロー図である。本出願人によれば、システム１００の文脈において本明細書中に記載の実施形態および可能化のための技術は、方法２００にも適用されるものとして解釈されるべきである。
【００３６】
第１のステップ２０２において、所定容積のガスが提供される。例えば、ガス（例えば、純粋なガスまたはガス混合物）を電球１０５内に提供するかまたは収容することができる。第２のステップ２０４において、第１の選択された波長の照射が生成される。例えば、選択された波長の照射を照明光源（例えば、レーザー）を用いて生成することができる。第３のステップ２０６において、第１の選択された波長の照射を所定容積のガス中に集束させることにより、ガスの第１の領域内に第１のプラズマ種を形成することができ、ガスの少なくとも第２の領域内に少なくとも第２のプラズマ種を形成することができる。一態様において、第１の領域は、第１の平均温度および第１のサイズを有し得、少なくとも第２の領域は、少なくとも第２の平均温度および少なくとも第２のサイズを有し得る。別の態様において、第１の選択された波長の照射は、少なくとも第２のプラズマ種によって実質的に透過される。別の態様において、第１の選択された波長の照射は、照射の第１の選択された波長を第１のプラズマ種の吸収線へ同調させることにより、第１のプラズマ種によって実質的に吸収される。さらなる態様において、吸収線は、第１のプラズマ種のイオン吸収遷移または圧力励起中性遷移の少なくとも１つに対応し得る。
【００３７】
図３は、プラズマ維持のための方法３００において行われるステップを示すフロー図である。本出願人によれば、システム１００の文脈において本明細書中に記載の実施形態および可能化のための技術は、方法３００にも適用されるものとして解釈されるべきである。
【００３８】
第１のステップ３０２において、所定容積のガスが提供される。例えば、ガス（例えば、純粋なガスまたはガス混合物）を電球１０５内に提供するかまたは収容することができる。第２のステップ３０４において、選択された複数の波長の照射が生成される。例えば、選択された複数の波長の照射を、照明光源（例えば、レーザーまたは複数のレーザー）を用いて生成することができる。第３のステップ３０６において、複数の選択された波長の照射を所定容積のガス中に集束させることにより、第１のプラズマ種をガスの第１の領域内に形成することができ、少なくとも第２のプラズマ種をガスの少なくとも第２の領域内に形成することができる。一態様において、第１の領域は、第１の平均温度および第１のサイズを有し得、少なくとも第２の領域は、少なくとも第２の平均温度および少なくとも第２のサイズを有し得る。別の態様において、複数の選択された波長の照射は、少なくとも第２のプラズマ種によって実質的に透過される。別の態様において、選択された波長のうち少なくとも一部をｆ第２のプラズマ種の複数の遷移線のうち一部へ同調させることにより、複数の選択された波長の照射は、第１のプラズマ種によって実質的に吸収される。さらなる態様において、吸収線は、第１のプラズマ種のイオン吸収遷移または圧力励起中性遷移の少なくとも１つに対応し得る。
【００３９】
図４は、プラズマ維持のために方法４００において行われるステップを示すフロー図である。本出願人によれば、システム１００の文脈において本明細書中に記載の実施形態および可能化のための技術は、方法４００にも適用されるものとして解釈されるべきである。
【００４０】
第１のステップ４０２において、所定容積のガスが提供される。例えば、ガス（例えば、純粋なガスまたはガス混合物）を電球１０５内に提供するかまたは収容することができる。第２のステップ４０４において、選択されたスペクトル範囲の照射が生成される。例えば、選択されたスペクトル範囲の照射を照明光源（例えば、広帯域レーザーまたは複数のレーザー）を用いて生成することができる。第３のステップ４０６において、選択されたスペクトル範囲の照射を所定容積のガス中に集束させることにより、ガスの第１の領域内に第１のプラズマ種を形成することができ、ガスの少なくとも第２の領域内に少なくとも第２のプラズマ種を形成することができる。一態様において、第１の領域は、第１の平均温度および第１のサイズを有し得、少なくとも第２の領域は、少なくとも第２の平均温度および少なくとも第２のサイズを有し得る。別の態様において、選択されたスペクトル範囲の照射は、少なくとも第２のプラズマ種によって実質的に透過される。別の態様において、選択されたスペクトル範囲の照射は、第１のプラズマ種によって実質的に吸収される。別の態様において、選択されたスペクトル範囲は、イオン吸収遷移線または第１のプラズマ種の励起中性遷移線の少なくとも１つに対応する１つ以上の波長を含む。さらなる態様において、吸収線は、第１のプラズマ種のイオン吸収遷移または圧力励起中性遷移の少なくとも１つに対応し得る。
【００４１】
図５は、プラズマ維持のために方法５００において行われるステップを示すフロー図である。本出願人によれば、システム１００の文脈において本明細書中に記載の実施形態および可能化のための技術は、方法５００にも適用されるものとして解釈されるべきである。
【００４２】
第１のステップ５０２において、所定容積のガスが提供される。例えば、ガス（例えば、純粋なガスまたはガス混合物）を電球１０５内に提供するかまたは収容することができる。第２のステップ５０４において、１つ以上の選択された波長の照射が生成される。例えば、１つ以上の選択された波長の照射を、照明光源（例えば、レーザーまたは複数のレーザー）を用いて生成することができる。第３のステップ５０６において、１つ以上の選択された波長の照射を所定容積のガス中に集束させることにより、ガスの第１の領域内に第１のプラズマ種を形成することができ、ガスの少なくとも第２の領域内に少なくとも第２のプラズマ種を形成することができる。一態様において、第１の領域は、第１の平均温度および第１のサイズを有し得、少なくとも第２の領域は、少なくとも第２の平均温度および少なくとも第２のサイズを有し得る。別の態様において、１つ以上の選択された波長の照射は、少なくとも第２のプラズマ種によって実質的に透過される。別の態様において、１つ以上の選択された波長の照射は、１つ以上の波長を少なくとも１つのガスまたは１つ以上のプラズマ種の１つ以上の第１の選択された吸収線へ同調させることにより、第１のプラズマ種によって実質的に吸収される。１つ以上の波長は、１つ以上の第２の選択された吸収線と実質的に異なる電磁気スペクトルの選択領域に対応する。
【００４３】
当業者であれば、デバイスおよび／またはプロセスについて本明細書中に記載の様態で記載することは一般的であり、また、このような記載のデバイスおよび／またはプロセスをデータ処理システムに統合する技術監修を用いることも一般的であることを認識する。すなわち、本明細書中に記載のデバイスおよび／またはプロセスのうち少なくとも一部を合理的な量の実験を介してデータ処理システムに統合することが可能である。当業者であれば、典型的なデータ処理システムは、一般に、システムユニットハウジング、ビデオ表示デバイス、メモリ（例えば、揮発性メモリおよび不揮発性メモリ）、プロセッサ（例えば、マイクロプロセッサおよびデジタル信号プロセッサ）、演算実体（例えば、オペレーティングシステム）、ドライバ、グラフィカルユーザインターフェース、およびアプリケーションプログラム、１つ以上の相互作用デバイス（例えば、タッチパッドまたは画面および／または制御システム（例えば、フィードバックループおよび制御モータ）のうち１つ以上を含む。典型的なデータ処理システムは、任意の適切な市販の利用可能な構成要素（例えば、典型的にはデータ計算／通信および／またはネットワーク計算／通信システムにおいて用いられるもの）を用いて実行することができる。
【００４４】
本明細書中に記載の発明の記載において、異なる構成要素が他の異なる構成要素内に含まれるかまたは他の異なる構成要素に関連する場合がある。このような記載のアーキテクチャは単に例示に過ぎず、実際、同じ機能を達成する多数の他のアーキテクチャを実行することが可能であることが理解される。概念的に述べると、同じ機能を達成するための構成要素の任意の配置構成は、所望の機能が達成されるように有効に「関連付けられる」。よって、特定の機能を達成するように組み合わされた本明細書中の任意の２つの構成要素は、所望の機能達成のために（アーキテクチャまたは中間構成要素に関係無く）相互に「関連付けられているもの」とみなすことができる。同様に、このように関連付けられた任意の２つの構成要素は、所望の機能を達成するように相互に「接続されている」かまたは「連結されている」ものとしてみなすことができ、このような相互関連付けが可能な任意の２つの構成要素は、所望の機能を達成するように相互に「連結可能」なものとしてみなすことができる。連結可能なものの特定の例を非限定的に挙げると、物理的に噛み合い可能な構成要素および／または物理的に相互作用する構成要素および／または無線的に相互作用可能な構成要素および／または無線的に相互作用する構成要素および／または論理的に相互作用する構成要素および／または論理的に相互作用可能な構成要素がある。
【００４５】
本明細書中に記載の本発明の特定の態様について図示および記載してきたが、当業者であれば、本明細書中に記載の教示内容に基づけば、本明細書中に記載の内容およびより広範な態様から逸脱することなく変更および改変を行うことが可能であり、よって、添付の特許請求の範囲は、本明細書中に記載の発明の真なる意図および範囲内にあるものとしてこのような変更および改変を全てを包含するものであることが理解される。
【００４６】
本発明の特定の実施形態について例示してきたが、当業者であれば、多様な改変および本発明の実施形態を（上記開示の範囲および意図から逸脱することなく）行うことが可能であることが理解される。よって、本発明の範囲は、本明細書に添付された特許請求の範囲のみによって限定されるべきである。
【００４７】
本開示およびその付随する多数の利点は、上記記載を読めば理解され、構成要素の形態、構造および配置構成において（開示の発明から逸脱することなくまたはその本質的利点全てを犠牲にすることなく）多様な変更が可能であることが明らかであることが考えられる。記載の形態は単に説明的なものであり、このような変更は、以下の特許請求の範囲によって包含されることが意図される。
【００４８】
さらに、本発明は添付の特許請求の範囲によって規定されることが理解される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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