(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー維持プラズマ光源であって、
所与量の照明光を発生させるために動作可能なレーザーと、
作動ガスを収容するための少なくとも１つの壁を有するプラズマバルブにおいて、前記レーザーによって発生した前記照明光が、前記作動ガスへ入射し、レーザー維持プラズマ発光を生じる、前記プラズマバルブと、
複数の帯電粒子を前記プラズマバルブの前記作動ガス内に放出するように構成された第１電極と、
第２電極において、前記複数の帯電粒子の一部を引き付けて、前記第１電極から前記第２電極に向けて帯電粒子流を発生させるよう構成されており、前記帯電粒子流が、前記レーザー維持プラズマを通過する前記作動ガスの流れであって前記第１電極および前記第２電極から離れていく作動ガスの流れを発生させる、前記第２電極と
を含むレーザー維持プラズマ光源。
【請求項２】
前記レーザー維持プラズマ源の少なくとも一方に連結している電圧源において、前記レーザー維持プラズマ源の少なくとも２つの電極間に電圧差を発生させる前記電圧源
をさらに含む、請求項１に記載のレーザー維持プラズマ光源。
【請求項３】
前記電圧源に連結しているコントローラにおいて、前記レーザー維持プラズマを通過する前記作動ガスの前記流れが安定化されるように、前記レーザー維持プラズマ源の前記少なくとも２つの電極間の前記電圧差を制御するように動作可能である前記コントローラ
をさらに含む、請求項２に記載のレーザー維持プラズマ光源。
【請求項４】
前記プラズマバルブ内に設置された第３電極において、前記第１電極と前記第２電極との間の電圧差が、前記第１電極と前記第３電極との間の電圧差と異なる、前記第３電極
をさらに含む、請求項１に記載のレーザー維持プラズマ光源。
【請求項５】
前記プラズマバルブの外側の前記プラズマバルブの周辺に沿って設置された複数の電極において、前記周辺に沿って設置された前記複数の電極の少なくとも１つと前記第１電極との間の電圧差が、前記プラズマバルブ内の前記帯電粒子流を誘導する、前記複数の電極
をさらに含む、請求項１に記載のレーザー維持プラズマ光源。
【請求項６】
第１電圧が、前記周辺に沿って設置された前記複数の電極の１番目に印加され、第２電圧が、前記周辺に沿って設置された前記複数の電極の２番目に印加される、請求項５に記載のレーザー維持プラズマ光源。
【請求項７】
前記レーザー維持プラズマ発光の一部を前記第１電極に集めて、前記作動ガス内での前記複数の帯電粒子の前記放出を刺激するよう構成された少なくとも１つの光学素子
をさらに含む、請求項１に記載のレーザー維持プラズマ光源。
【請求項８】
前記第２電極が、前記プラズマバルブの前記少なくとも１つの壁の一部である、請求項１に記載のレーザー維持プラズマ光源。
【請求項９】
電気アークが、前記第１電極と前記第２電極との間に維持され、前記電気アークによって発生した熱プルームが、前記レーザー維持プラズマを通過する前記作動ガスの前記流れを発生させる、請求項１に記載のレーザー維持プラズマ光源。
【請求項１０】
前記プラズマバルブ内に設置された機械的な流れ制御構造
をさらに含む、請求項１に記載のレーザー維持プラズマ光源。
【請求項１１】
前記第１電極から前記プラズマバルブの前記作動ガス内への前記複数の帯電粒子の前記放出が、前記第１電極に印加される電圧、電気アークによる前記第１電極の加熱、電流が前記第１電極を通過することによる前記第１電極の加熱、および前記第１電極による光子の吸収のいずれかによって刺激される、請求項１に記載のレーザー維持プラズマ光源。
【請求項１２】
作動ガスを含むプラズマバルブにおいてレーザー維持プラズマ発光を刺激する工程と、
複数の帯電粒子を前記プラズマバルブの前記作動ガス内で放出する工程と、
前記帯電粒子の流れに基づいて電流を発生させる工程において、前記電流が前記レーザー維持プラズマを通過する前記作動ガスの流れであって、前記電流の位置から離れていく流れを発生させる、工程と
を含む、レーザ維持プラズマの発生方法。
【請求項１３】
前記電流を発生させる前記工程が、前記複数の帯電粒子を含む前記プラズマバルブにおいて、制御された電界を発生させる工程を含み、前記制御された電界を発生させる前記工程が、第１電極に第１電圧を供給する工程、および、所与量の前記作動ガスによって、前記第１電極から分離された第２電極に第２電圧を供給する工程を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１電極および前記第２電極間の電圧差が、前記レーザー維持プラズマを通過する前記作動ガスの前記維持流を安定化させるように、前記第１電圧および前記第２電圧を制御する工程
をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記プラズマバルブの外側であって前記プラズマバルブの周辺に沿って設置された第３電極に第３電圧を供給する工程において、前記第３電極と前記第１電極との間の電圧差が、前記プラズマバルブ内に前記電流を誘導する工程
をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記レーザー維持プラズマ発光の一部を前記第１電極に集めて、前記プラズマバルブの前記作動ガス内への前記複数の帯電粒子の前記放出を刺激する工程
をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２電極が、前記プラズマバルブの少なくとも１つの壁の一部である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記レーザー維持プラズマを通過する前記作動ガスの前記維持流を発生させる前記工程が、所与量の前記作動ガスによって、第１電極と前記第１電極から分離された第２電極との間に電気アークを発生させる工程を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
レーザー維持プラズマ光源であって、
所与量の照明光を発生させるために動作可能なレーザーと、
作動ガスを収容するための少なくとも１つの壁を有するプラズマバルブにおいて、前記レーザーによって発生した前記照明光が、前記作動ガスへ入射し、レーザー維持プラズマ発光を生じる、前記プラズマバルブと、
複数の帯電粒子を前記プラズマバルブの前記作動ガス内に放出するように構成された第１電極と、
第２電極において、前記複数の帯電粒子の一部を引き付けて、前記第１電極から前記第２電極に向けて帯電粒子流を発生させるよう構成されており、前記帯電粒子流が、前記レーザー維持プラズマを通過する前記作動ガスの流れであって前記第１電極および前記第２電極から離れていく作動ガスの流れを発生させる、前記第２電極と、
前記第１電極および前記第２電極間の電圧差を制御することによって、前記レーザー維持プラズマを通過する前記作動ガスの前記流れを制御するように構成されたコンピュータと
を含むレーザー維持プラズマ光源。
【請求項２０】
前記第１電極および前記第２電極間の電圧差の前記制御が、
前記レーザー維持プラズマ光源の動作条件の指示を受信することと、
前記第２電極と連結している電圧源に伝達されるコマンド信号を決定することと
を含む、請求項１９に記載のレーザー維持プラズマ光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願に対するクロスリファレンス
本特許出願は、主題が参照により本明細書に組み込まれる、２０１２年６月２６日に出願されたタイトル「Ｕｓｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｇａｓ  Ｆｌｏｗ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｉｎ  Ｌａｓｅｒ  Ｓｕｓｔａｉｎｅｄ  Ｐｌａｓｍａ  Ｌｉｇｈｔ  Ｓｏｕｒｃｅ」の米国仮特許出願第６１／６６４，５６５号の、米国特許法第１１９条の下での優先権を主張する。
【０００２】
記載の実施形態は、顕微鏡法のための光学的計測システムおよび検査システムに関し、より詳細には、レーザー維持プラズマ放射源を含む光学的計測システムおよび検査システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
ロジックデバイスおよびメモリーデバイスなどの半導体デバイスは、試料に適用される一連の加工ステップによって典型的には製造される。これらの加工ステップによって、半導体デバイスの種々の特徴および複数の構造レベルが形成される。例えば、とりわけリソグラフィは、半導体ウェハ上にパターンを作り出すことを含む１つの半導体製造プロセスである。半導体製造プロセスのさらなる例として、限定されないが、化学機械研磨、エッチング、堆積、およびイオン注入が挙げられる。多数の半導体デバイスを単一の半導体ウェハ上に製造し、次いで個々の半導体デバイスに分離することができる。
【０００４】
半導体製造プロセスの際には、種々のステップにおいて検査プロセスを用いてウェハ上の欠陥を検出し、歩留りの向上を促進させている。明視野（ＢＦ）および暗視野（ＤＦ）様式は、鏡面反射面または疑似鏡面反射面、例えば半導体ウェハを検査するとき用いられて、パターンウェハの検査および欠陥レビューの両方を実施することができる。ＢＦ検査システムにおいては、集光光学系が、検査の際に表面によって鏡面反射的に反射される光の相当な部分を捕捉するように位置づけされる。ＤＦ検査システムにおいては、集光光学系が、検査される表面上の対象物、例えば、ウェハの表面上の超小型回路パターンまたは汚染物質によって散乱される光を捕捉するように、鏡面反射的に反射される光の経路から外れて位置づけられる。実行可能な検査システム、特にＢＦ検査システムは、その欠陥感度を最大にするために、高い放射輝度および高い開口数（ＮＡ）を必要とする。
【０００５】
現在のウェハ検査システムは、高い開口数（ＮＡ）を有する、遠紫外線（ＤＵＶ）放射の照明源を典型的には使用する。一般に、検査システムの欠陥感度は、対象のＮＡで除算された照明光の波長に比例する。現在の検査ツールの全体としての欠陥感度は、ＮＡをさらに改善しない限り、照明源の波長によって制限される。
【０００６】
ＢＦ検査システムのいくつかの例では、照明光をアーク灯によって供給することができる。例えば、電極ベースの、比較的高輝度放電のアーク灯が検査システムにおいて用いられている。しかし、これらの光源は、多くの不利点を有する。例えば、電極ベースの、比較的高輝度放電のアーク灯は、電極からの電流密度における、静電拘束に起因した放射輝度限界および出力限界を有し、黒体放射体としてのガスの放射率に限界があり、カソードで比較的大きな電流密度が存在することで耐火材料からできている電極の腐食が比較的迅速であり、所要の放出電流で比較的長期間にわたってドーパント（耐火カソードの動作温度を低下させることができる）を制御することができない。
【０００７】
電極ベースの照明源の制限を回避するために、レーザー（例えば、レーザー維持プラズマ）によってポンピングされるインコヒーレント光源が開発されている。例示的なレーザー維持プラズマシステムは、本明細書において完全に記載されているかのように参照により組み込まれる、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ  Ｃｏｒｐ．に譲渡された米国特許第７，７０５，３３１号に記載されている。レーザー維持プラズマは、レーザープラズマよりも低温で作動ガスによって包囲される高圧バルブにおいて生成される。実質的な放射輝度の改善は、レーザー維持プラズマによって得られる。これらのプラズマにおける原子およびイオン放射により、連続波長光源またはパルスポンプ光源のいずれかを用いるときには、２００ｎｍより短波長を含めた全スペクトル領域の波長が生じる。エキシマー発光は、１７１ｎｍの波長発光（例えば、キセノンエキシマー発光）のためのレーザー維持プラズマに配置することもできる。そのため、高圧バルブにおける単純ガス混合物が、ハイスループットの、高分解能ＢＦウェハ検査を支援するのに十分な放射輝度および平均出力で、遠紫外線（ＤＵＶ）波長における波長カバレッジを維持することができる。
【０００８】
レーザー維持プラズマの開発は、バルブ内の予測不可能な作動ガス流によって引き起こされるプラズマに関する問題によって妨げられてきた。特に、乱流ガスがプラズマの位置において不確定さを作り出し、プラズマプロファイルそのものを変形させる。また、予測不可能なガス流は、作動ガスの光透過特性を不安定にする。これにより、プラズマに到達するポンプ光およびプラズマから抽出される光がさらに不安定になる。
【０００９】
常套のレーザー維持プラズマ光源は、自然対流によってレーザー維持プラズマを冷却する。自然対流に影響する構造を加えてもよい。しかし、プラズマを通過する流量は、典型的には１秒あたりおよそ１ｍに制限されており、流れが不安定かつ不確定であることで、かなりのノイズを照明システム内に導入する。加圧ガス流を組み込んで、プラズマを通過する作動ガスの流量を増加させることができるが、プラズマバルブ内の流動場の制御は、加圧流を供給するノズルの出口付近の領域に制限される。典型的には、ノズルは、プラズマから比較的離れて設置されなければならない。このことは、加圧ガス流自体による、プラズマにおける流動場の正確な制御を制限する。また、加圧作動ガスを発生させるのに使用される機械システムは、レーザー維持プラズマを安定化させるアクティブなリアルタイムフロー制御スキームの一部として用いられるその能力を制限する比較的遅い応答時間を有する傾向にある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第７，７０５，３３１号
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１０／０１６４３８０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
レーザー維持プラズマ照明源による検査システムが開発されるにしたがい、プラズマ安定性の維持がシステム性能において制限因子となる。そのため、レーザー維持プラズマ光源内で作動ガス流を制御するための改善された方法およびシステムが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
レーザー維持プラズマ光源は、プラズマバルブ内に維持された電流によって駆動される作動ガス流を含むプラズマバルブを含む。
【００１３】
一態様において、帯電粒子源は、帯電粒子をプラズマバルブの作動ガス内に導入する。種々の電圧レベルで保持されている電極アレンジメントは、帯電粒子を駆動して作動ガスを通過させる。作動ガス内の帯電粒子の移動は、作動ガスを、同伴によって帯電粒子の移動方向に流れさせる。得られる作動ガス流は、プラズマ周囲の対流を増加させ、レーザーとプラズマの相互作用を増加させる。
【００１４】
プラズマバルブの作動ガス内への帯電粒子の放出は、いくつかの異なる機構によって達成することができる。非限定例によると、電極からの電子放出は、コロナ放電、光電子放出、電極からの熱イオン放射、または電気アークによる電極の加熱によって達成され得る。
【００１５】
電流は、プラズマバルブの異なる位置における２つの電極間の電圧差を印加することによって、作動ガスにおいて発生する。プラズマバルブ内の作動ガス流は、作動ガスを通過して流れる電流の制御によって安定化および制御することができる。プラズマを通過する、より安定な作動ガス流は、プラズマバルブ内のより安定なプラズマ形状および位置に寄与する。これにより、ＬＳＰ光源から放出される光に存在するノイズを低減する。作動ガスを通過して流れる電流の制御は、電流の流れに影響する１つ以上の電極の電圧レベルを制御することによって達成することができる。電流の流れは、プラズマ領域を通過する作動ガス流を安定化することに加えて、入射するレーザー光および放出された光と相互作用する領域において作動ガス流を安定化するのに使用されてよい。これらの領域において作動ガス流を安定化させることによって、これらの領域における作動ガスの光学特性も安定化させ、ＬＳＰ光源から放出される光に存在するノイズを減少させる。プラズマを通過するガス流の制御は、ノイズの減少に加え、プラズマにおける温度分布を変更するのに使用されてよい。これにより、光−プラズマ相互作用バランスならびにプラズマパラメータ、例えばサイズおよび放射スペクトルを変化させる。このように、レーザー維持プラズマ光源の発光特性の制御は、プラズマを通過するガス流の制御によって達成することができる。
【００１６】
別の態様において、電気アークにおける１つの電極から別の電極への帯電粒子の維持流による発熱は、プラズマを通って流れる作動ガスのプルームを発生させる。電極間の電圧差は、電気アークおよび得られる作動ガス流を維持するよう制御される。
【００１７】
さらに別の態様において、複数の電極を別々に制御して、帯電粒子の発生および作動ガスを通過する帯電粒子の誘導の両方を行う。複数の電極の使用は、プラズマバルブ内の作動ガス流にさらなる制御柔軟性を導入する。これにより、プラズマ形状および位置の改善された安定化を可能にすることができる。
【００１８】
以上が要約であり、したがって、必要に応じて、詳細の簡素化、一般化および省略を包含する；それゆえ、当業者は、該要約が説明目的のみであり、何ら限定的でないことを認識するだろう。本明細書に記載されているデバイスおよび／またはプロセスの他の態様、発明的特徴、および利点は、本明細書に記載されている非限定的な詳細な説明において明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】コロナ放電によって発生する帯電粒子の流れを含む第１実施形態におけるレーザー維持プラズマ光源１００を示す簡易図である。
【図２】光電子放出によって発生する帯電粒子の流れを含む第２実施形態におけるレーザー維持プラズマ光源２００を示す簡易図である。
【図３】電気アークによって放出される熱によって発生する作動ガスの流れを含む第３実施形態におけるレーザー維持プラズマ光源３００を示す簡易図である。
【図４】複数の電極によって制御される帯電粒子の流れを含む第４実施形態におけるレーザー維持プラズマ光源４００を示す簡易図である。
【図５】上面図における電極アレイ４０２を示す簡易図である。
【図６】プラズマバルブを通過する作動ガスの流れを含む別の実施形態におけるレーザー維持プラズマ光源５００を示す簡易図である。
【図７】レーザー維持プラズマ光源のプラズマバルブを通過する作動ガスの維持流を発生させるのに好適な一例示方法６００を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
添付の図に示される本発明の背景例およびいくつかの実施形態をここで参照する。
【００２１】
レーザー維持プラズマ光源（ＬＳＰ）は、計測用途および検査用途に好適な高出力・高輝度広帯域光を生じることが可能である。ＬＳＰは、レーザー放射を作動ガス体積中に集中させて、該ガスを、光を放出するプラズマ状態に励起することによって動作する。この効果は、プラズマをレーザー放射によって「ポンピング」すると典型的には称する。プラズマバルブまたはガスセルは、作動ガス種ならびに発生したプラズマを含有するよう構成されている。いくつかの実施形態において、ＬＳＰを、およそ数ｋＷのビーム出力を有する赤外レーザーポンプによって保持する。レーザービームは、焦点を、ガスセルに含有される大量の低圧または中圧作動ガス内に合わせる。プラズマによるレーザー出力の吸収は、例えば１０，０００Ｋから２０，０００Ｋの間のプラズマ温度でプラズマを発生および維持する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態によって構成されるレーザー維持プラズマ光源１００を示す。ＬＳＰ１００は、レーザー照明源１１０およびプラズマバルブ１３０を含む。プラズマバルブ１３０は、レーザー照明源１１０によって発生する入射光１０３の少なくとも一部に実質的に透明である材料（例えば、ガラス）から形成された少なくとも１つの壁１０１を含む。同様に、少なくとも１つの壁は、プラズマバルブ１３０内に維持されたプラズマ１０７によって放出される収集可能な照明１０４（例えば、ＩＲ光、可視光、紫外光）の少なくとも一部にも実質的に透明である。例えば、壁１０１は、プラズマ１０７からの広帯域発光１０４の特定のスペクトル領域に透明であってよい。
【００２３】
プラズマバルブ１３０は、種々のガラスまたは結晶性材料から形成されていてよい。一実施形態において、ガラスバルブは、溶融シリカガラスから形成されていてよい。いくつかの実施形態において、プラズマバルブ１３０は、低ＯＨ含量の溶融合成石英ガラス材料から形成されていてよい。他の実施形態において、プラズマバルブ１３０は、高ＯＨ含量の溶融合成シリカガラス材料から形成されていてよい。例えば、プラズマバルブ１３０として、限定されないが、ＳＵＰＲＡＳＩＬ１、ＳＵＰＲＡＳＩＬ２、ＳＵＰＲＡＳＩＬ３００、ＳＵＰＲＡＳＩＬ３１０、ＨＥＲＡＬＵＸ  ＰＬＵＳ、およびＨＥＲＡＬＵＸ−ＶＵＶを挙げることができる。いくつかの実施形態において、プラズマバルブ１３０を形成するガラス材料は、フッ素、水素などがドーピングされていてよい。本発明のプラズマバルブにおける実施に好適な種々のガラスは、全体が本明細書に組み込まれる、Ａ．Ｓｃｈｒｅｉｂｅｒら、Ｒａｄｉａｔｉｏｎ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｏｆ  Ｑｕａｒｔｚ  Ｇｌａｓｓ  ｆｏｒ  ＶＵＶ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｌａｍｐｓ、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｄ：  Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３８（２００５）、３２４２−３２５０において議論されている。いくつかの実施形態において、プラズマバルブ１３０は、結晶性石英材料、サファイア材料、フッ化カルシウム、またはフッ化マグネシウムなどの結晶性材料から形成されていてよい。
【００２４】
示した実施形態において、プラズマバルブ１３０は、球形端を有する円筒形状を含む。いくつかの実施形態において、プラズマバルブ１３０は、実質的に球形状、実質的に円筒形状、実質的に楕円形状、および実質的に長球形状のいずれかを含む。これらの形状は、非限定例によって提供される。しかし、多くの他の形状が企図されてよい。
【００２５】
詰め替え可能なプラズマバルブ１３０は、種々のガス環境においてプラズマを維持するのに利用されてよいことが本明細書において企図されている。一実施形態において、プラズマバルブ１３０の作動ガス１０２は、不活性ガス（例えば、希ガスもしくは非希ガス）または非不活性ガス（例えば、水銀）あるいはこれらの混合物を含んでいてよい。例えば、本発明の体積の作動ガスが、アルゴンを含んでいてよいことが本明細書において予測される。例えば、作動ガスは、５気圧を超える圧力で保たれた実質的に純粋なアルゴンガスを含んでいてよい。別の例において、作動ガスは、５気圧を超える圧力で保たれた実質的に純粋なクリプトンガスを含んでいてよい。一般に、プラズマバルブ１３０は、レーザー維持プラズマ光源における使用に好適な、当該分野において公知の任意のガスで充填されていてよい。また、作動ガスは、２種以上のガスの混合物を含んでいてよい。非限定例によると、作動ガスとして、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｎ２、Ｂｒ２、Ｃｌ２、Ｉ２、Ｈ２Ｏ、Ｏ２、Ｈ２、ＣＨ４、ＮＯ、ＮＯ２、ＣＨ３ＯＨ、Ｃ２Ｈ５ＯＨ、ＣＯ２、ＮＨ３、１種以上のハロゲン化金属、Ｎｅ／Ｘｅ混合物、Ａｒ／Ｘｅ混合物、Ｋｒ／Ｘｅ混合物、Ａｒ／Ｋｒ／Ｘｅ混合物、ＡｒＨｇ混合物、ＫｒＨｇ混合物、およびＸｅＨｇ混合物のいずれか１つまたは組み合わせを挙げることができる。一般に、本発明は、あらゆる光ポンピングされたプラズマ発生システムまで拡大して解釈されるべきであり、また、プラズマバルブ内にプラズマを維持するのに好適なあらゆるタイプの作動ガスにまで拡大して解釈されるべきである。
【００２６】
一新規態様において、提案されているレーザー維持プラズマ光源は、プラズマバルブであって、維持されている作動ガスが、内部に維持されている電流によって駆動されるプラズマバルブを含む。さらなる一態様において、帯電粒子源は、プラズマバルブの作動ガス内に帯電粒子を導入する。種々の電圧レベルで保持されている電極アレンジメントは、帯電粒子を駆動して作動ガスを通過させる。作動ガス内の帯電粒子の移動は、作動ガスを、同伴によって帯電粒子の移動方向に流れさせる。得られる作動ガス流は、プラズマ周囲の対流を増加させ、レーザーとプラズマの相互作用を増加させる。
【００２７】
いくつかの実施形態において、プラズマバルブの異なる位置に２つの電極間の電圧差を印加することによって、電流が、作動ガスにおいて発生する。これらの実施形態のいくつかにおいて、負に帯電した粒子（例えば、電子、負に帯電したイオンなど）は、負に帯電した電極（すなわち、カソード）を脱して、正に帯電した電極（すなわち、アノード）の方に流れる。負に帯電した粒子の移動は、作動ガスの原子による弾性および非弾性散乱の結果としてカソードからアノードに電流が流れる経路に沿って、作動ガスの分子を効果的に引き込む。いくつかの他の実施形態において、正に帯電した粒子（例えば、正に帯電したイオンなど）は、正に帯電した電極（すなわち、アノード）を脱して、負に帯電した電極（すなわち、カソード）の方に流れる。同様に、正に帯電した粒子の移動は、作動ガスの原子による弾性および非弾性散乱の結果としてアノードからカソードに電流が流れる経路に沿って、作動ガスの分子を効果的に引き込む。本明細書に記載の多くの方法および実施形態では、電子を、作動ガスを通過して流れる帯電粒子と称しているが、一般に、本明細書に提供した記載の範囲内であらゆる帯電粒子が企図されてよい。
【００２８】
得られる流速は、自由な対流の速度よりも高く、重力場におけるプラズマバルブの配向に係わらず電流の経路に沿った方向に常に向けられている。プラズマを通過する作動ガスの流速の増加により、プラズマの周辺の冷却が増加する。これにより、プラズマの周辺でのポンプ光の吸収を低減し、プラズマから放出される光の抽出を改善する。また、ポンプ光吸収をより少ない体積に限定することにより、より小さい、より明るいプラズマが得られる。
【００２９】
さらに、プラズマバルブ内の作動ガス流は、作動ガスを通過して流れる電流の制御によって安定化および制御することができる。作動ガス体積の大部分がイオン化されておらず、そのため、該流の発生力は、電流の経路に沿って均一に分布される。これは、該流の迅速な制御を可能にし、プラズマの性質の能動的安定化に用いることができる。プラズマを通過する作動ガスのより安定な流れは、プラズマバルブ内のより安定なプラズマ形状および位置に寄与する。これにより、ＬＳＰ光源から放出される光に存在するノイズを減少させる。作動ガスを通過して流れる電流の制御は、電流の流れに影響する１つ以上の電極における電圧レベルを制御することによって達成することができる。いくつかの例において、電圧レベルを調整して、作動ガスを通過して流れる電流を誘導してよい。いくつかの例において、２種以上の電極間の電圧レベルを逆にして、電流の流れを反対方向にすることができる。
【００３０】
また、プラズマ領域を通過する作動ガス流を安定化させるために、電流の流れを使用して、入射レーザー光および放出された光と相互作用する領域において作動ガスの流れを安定化させてよい。これらの領域において作動ガス流を安定化させることにより、これらの領域における作動ガスの光学特性も安定化させ、ＬＳＰ光源から放出される光に存在するノイズを低減する。
【００３１】
電極からの帯電粒子の放出は、いくつかの異なるメカニズムによって達成されてよい。非限定例によると、カソードからの電子放出は、コロナ放電、光電子放出、電流が抵抗フィラメントを通過することによる電極の加熱、または電気アークによる電極の加熱によって達成されてよい。
【００３２】
図１に示す実施形態において、電極１０９は、プラズマバルブ１３０内に設置されている。また、電極１０８も、プラズマバルブ１３０内に設置されており、電極１０９から分離されている。図示した実施形態において、電極１０８は、軸対称プラズマバルブ１３０の中心長手軸を囲い込む円形のリボン形状電極である。それゆえ、電極１０８は、図１の断面図において２つの位置に見られる。電極１０９は、電極１０９からのコロナ放電を促進するように鋭利な先で形作られる。この実施形態において、コロナ放電を使用して、電極１０９からの帯電粒子の放出を増加させる。電極１０９は、電極１０９の表面の仕事関数を減少させ、放出電流を増加させる材料でコーティングまたはドーピングされていてよい。典型的な直流放電ランプ（例えば、トリウム、酸化バリウムなど）において使用される材料を用いてよい。しかし、他の材料が企図されてよい。
【００３３】
図示のように、電極１０９は、電圧源１２０に連結している。図示した実施形態において、電圧源１２０は、高い負電圧を電極１０９に供給して、電極１０９の先端からの電子の排出を刺激するように構成されている。また、電圧源１２１は、電極１０８に連結しており、正電圧を電極１０８に供給して、電極１０９から放出される電子を引きつけるように構成されている。電圧源１２０および１２１は別々の電圧源として図示されているが、いくつかの他の実施形態において、単一の電圧源が、電極１０８および１０９間に所望の電圧差を供給するように構成されていてよい。電流１１２は、電極１０９から電極１０８への電子の移動の結果として生ずる。電子の流れは、作動ガス１０２の一部を同伴する。これにより、プラズマ１０７の領域を通過する作動ガス流１１１をもたらす。
【００３４】
電極１０８は、図示のように、プラズマ１０７と電極１０９との間のプラズマバルブ１３０内に設置されているが、他の構成が企図されてよい。例えば、いくつかの実施形態において、電極１０８は、電極１０９と対向するプラズマ１０７側に設置されていてよい。これらの実施形態において、電流１１２は、同伴する作動ガス流１１１に沿ってプラズマ１０７を通過する。別の例において、電極１０８は、プラズマバルブ１３０の外側に設置されていてよい。これらの実施形態において、電子は、電極１０８によって効果的に誘導されるが、最終的には電極１０８によっては吸収されない。さらに別の例において、電極１０９は、コロナ放電によって帯電粒子を作動ガス１０２中に放出するのに使用されてよいが、作動ガス１０２を通過する帯電粒子流を方向付けるのに複数の電極を使用してよい。図示の例において、電極１０９および１０８の電圧が異なることで、帯電粒子流を駆動して作動ガス１０２を通過させる電界を発生させる。しかし、いくつかの他の実施形態において、電極１０８および別の電極（示さず）には、異なる電圧が印加されてよい。これらの実施形態において、これらの電極間に発生した電界は、帯電粒子流を駆動して作動ガス１０２を通過させる。
【００３５】
さらなる一態様において、プラズマバルブ１３０における作動ガス１１１流は、ＬＳＰ光源１００の各電極に供給される電圧の制御によって能動的に制御される。図１に示す実施形態において、コマンド信号２０８をコンピュータシステム２１０から電圧源１２１に伝達する。電圧源１２１は、コマンド信号２０８に基づいて電圧レベルを電極１０８に供給する。同様に、コマンド信号２０９をコンピュータシステム２１０から電圧源１２０に伝達する。電圧源１２０は、コマンド信号２０９に基づいて電圧レベルを電極１０９に供給する。
【００３６】
作動ガス流のための駆動力は、電流および加速電圧の両方に比例する。電極１０９の電圧レベルを制御することにより、作動ガス１０２に導入される帯電粒子の数を制御することができる。また、電極１０９および１０８間の電圧差を制御することによって、２つの電極間の電界の強度および同伴作動ガス流１１１の得られる有効速度を制御することができる。
【００３７】
いくつかの例において、コンピュータシステム２１０は、プラズマ１０７の画像に基づいて各電極の所望の電圧レベルを決定する。いくつかの他の例において、コンピュータシステム２１０は、ＬＳＰ光源１００の動作条件（例えば、入射光１０３の光束または強度、収集可能な照明１０４の光束または強度、プラズマ１０７の温度、プラズマバルブ１３０の温度など）に基づいて各電極の所望の電圧レベルを決定する。これらの例において、コンピュータシステム２１０は、ＬＳＰ光源１００の動作条件を指示する１つ以上の信号を受信して、受信した信号に少なくとも部分的に基づいて制御信号２０８および２０９を決定するように構成されている。
【００３８】
本開示を通して記載されている種々のステップは、単一のコンピュータシステム２１０、または、代替では、複数のコンピュータシステム２１０によって実施されてよいことが認識されるべきである。さらに、レーザー維持プラズマ光源を使用した計測システムの種々のサブシステムが、本明細書に記載のステップの少なくとも一部を実施するのに好適なコンピュータシステムを含んでいてよい。そのため、本明細書に提示した記載は、本発明の限定として解釈されてはならず、単に説明目的である。さらに、１つ以上のコンピュータシステム２１０は、本明細書に記載の任意の方法例の任意の他のステップを実施するよう構成されていてよい。
【００３９】
コンピュータシステム２１０は、有線および／または無線部分を含んでいてよい伝送媒体によってシステムのサブシステム（例えば、レーザー照明源１１０、プラズマバルブ１３０に関するセンサなど）からのデータまたは情報を受信および／または取得するよう構成されていてよい。このように、伝送媒体は、コンピュータシステム２１０と他のサブシステムとの間のデータリンクとして機能することができる。さらに、コンピュータシステム２１０は、記憶媒体（すなわち、メモリー）を介してパラメータまたは指令を受信するように構成されていてよい。例えば、ＬＳＰ光源１００の動作条件を示す信号は、永久または半永久メモリーデバイス（例えば、キャリア媒体２２０）に保存されていてよい。これについて、信号は、外部システムからインポートされてよい。
【００４０】
さらに、コンピュータシステム２１０は、伝送媒体を介して外部システムにデータを送信してよい。伝送媒体は、有線および／または無線部分を含んでいてよい。このように、伝送媒体は、コンピュータシステム２１０と他のサブシステムまたは外部システムとの間のデータリンクとして機能することができる。例えば、コンピュータシステム２１０は、コンピュータシステム２１０によって生じた結果を外部システムまたは他のサブシステムに伝送媒体を介して送信してよい。
【００４１】
コンピュータシステム２１０として、限定されないが、パーソナルコンピュータシステム、メインフレームコンピュータシステム、ワークステーション、画像コンピュータ、パラレルプロセッサ、または当該分野において公知の任意の他のデバイスを挙げることができる。一般に、用語「コンピュータシステム」は、メモリー媒体からの指令を実行する１つ以上のプロセッサを有する任意のデバイスを包含するよう広範に定義されてよい。
【００４２】
本明細書に記載の方法などを実施するプログラム指令２３０は、キャリア媒体２２０を経由して伝送されても、これに保存されてもよい。キャリア媒体は、ワイヤ、ケーブル、または無線伝送リンクなどの伝送媒体であってよい。キャリア媒体は、コンピュータ読み取り可能媒体、例えば、リードオンリーメモリー、ランダムアクセスメモリー、磁気もしくは光ディスク、または磁気テープを含んでいてもよい。
【００４３】
さらに、いくつかの実施形態において、本明細書に記載のコンピュータシステム２１０によって実現される電圧制御機能性は、アナログコンピュータシステムによって全体にまたは部分的に実施される。
【００４４】
図２は、本発明の別の実施形態におけるＬＳＰ光源２００を示す。図２に示すように、ＬＳＰ光源２００は、図１を参照して記載した、同様の同じ番号の要素を含む。しかし、図２に示す構成では、帯電粒子は、電極２０１からの光電子放出によって発生する。図２に示すように、プラズマ１０７からの放射２０３は、電極２０１の表面を照射する。図１に関して記載したように、電極１０９は、コロナ放電を促進するよう尖った先端を有して形作られている。対照的に、電極２０１は、プラズマ１０７からの放射２０３によって刺激される光電子放出を促進するよう比較的大きな表面積を有して形作られている。電極２０１は、電極２０１の表面の仕事関数を減少させ、放出電流を増加させる材料でコーティングまたはドーピングされていてよい。典型的な直流放電ランプ（例えば、トリウム、酸化バリウムなど）において使用される材料を用いてよい。しかし、他の材料が企図されてよい。
【００４５】
図２に示すように、電極２０１は、電圧源１２０に連結している。図示した実施形態において、電圧源１２０は、電極２０１と電極２０２との間に電圧差を供給して、電極２０１から放出される電子を電極２０２に向けて駆動させるよう構成されている。電流２０４は、電極２０１から電極２０２への電子移動の結果として生じる。電子流は、作動ガス１０２の一部を同伴する。これにより、プラズマ１０７の領域を通過する作動ガス流２０５をもたらす。
【００４６】
電極２０２は、図示のように、プラズマバルブ１３０内に設置されているが、他の構成が企図されてよい。例えば、いくつかの実施形態において、電極２０２は、プラズマバルブ１３０の外側に設置されていてよい。これらの実施形態において、電子は、電極２０２によって効果的に誘導されるが、最終的には電極２０２によっては吸収されない。さらに別の例において、電極２０１は、光電子放出によって作動ガス１０２中に帯電粒子を放出させるのに使用されてよいが、作動ガス１０２を通過する帯電粒子流を方向付けるのに複数の電極を使用してよい。図示の例において、電極２０１および２０２の電圧が異なることで、帯電粒子流を駆動して作動ガス１０２を通過させる電界を発生させる。しかし、いくつかの他の実施形態において、電極２０１および別の電極（示さず）には、異なる電圧が印加されてよい。これらの実施形態において、これらの電極間に発生した電界は、帯電粒子流を駆動して作動ガス１０２を通過させる。
【００４７】
図１を参照して記載した実施形態と同様に、プラズマバルブ１３０における作動ガス流２０５は、ＬＳＰ光源１００の各電極に供給される電圧の制御によって能動的に制御される。図２に示す実施形態において、コマンド信号２０６をコンピュータシステム２１０から電圧源１２０に伝達する。電圧源１２０は、コマンド信号２０６に基づいて電極２０１および２０２間に電圧差を供給する。
【００４８】
いくつかの例において、コンピュータシステム２１０は、プラズマ１０７の画像に基づいて各電極の所望の電圧レベルを決定する。いくつかの他の例において、コンピュータシステム２１０は、ＬＳＰ光源１００の動作条件（例えば、入射光１０３の光束または強度、収集可能な照明１０４の光束または強度、プラズマ１０７の温度、プラズマバルブ１３０の温度など）に基づいて各電極の所望の電圧レベルを決定する。これらの例において、コンピュータシステム２１０は、ＬＳＰ光源１００の動作条件を指示する１つ以上の信号を受信して、受信した信号に少なくとも部分的に基づいて制御信号２０６を決定するように構成されている。
【００４９】
プラズマ１０７から放出された光は、電極２０１からの光電子放出を刺激するのに使用される。プラズマ１０７から放出された放射の全スペクトル、または該スペクトルの一部を利用することができる。例えば、サンプル照明に用いられる、対象の波長域の外側の放射を利用して、電極２０１からの光電子放出を刺激することができる。さらなる光学素子（例えば、反射体または他の集光光学系）を使用してプラズマ放射を電極２０１に方向付けてよい。他の例において、具体的には、さもなければ無駄になり得る電極２０１に向けて、プラズマ１０７から放出される光を集めるように、プラズマバルブ１３０を構築することができる。例えば、サンプル照明に用いることができない方向にプラズマ１０７から放出された光を、プラズマバルブ１３０の表面から電極２０１に向けて反射させることができる。いくつかの例において、特定のバルブ形状を使用して、さもなければ無駄になり得る光を電極２０１に集めることができる。いくつかの例において、特殊用途の鏡をプラズマバルブ１３０の内側または外側に設置して、さもなければ無駄になり得る光を電極２０１に集めることができる。また、光電子放出によって発生した電流２０４を、プラズマ１０７への電極２０１の近接によって制御することができる。
【００５０】
いくつかの実施形態において、プラズマバルブ１３０の不透明部分を帯電粒子源として用いることができる。例えば、プラズマバルブ１３０の一部を、金属で構築しても、誘電材料でコーティングしてもよく、電極２０１を参照した記載のように実施してよい。
【００５１】
別のさらなる態様において、電気アークをプラズマバルブの作動ガス内で維持する。維持された電気アークによって発生した熱プルームは、作動ガスがプラズマを通過して流れるようにし、プラズマおよびレーザーの周囲の対流を増加させて、プラズマ相互作用をもたらす。
【００５２】
図３は、本発明の別の実施形態におけるＬＳＰ光源３００を示す。図３に示すように、ＬＳＰ光源３００は、図１を参照して記載した、同様の同じ番号の要素を含む。しかし、図３に示す構成では、電気アーク３０３を、プラズマバルブの作動ガス内で電極３０１および３０２間に維持する。電極３０１から電極３０２への帯電粒子の維持流によって発生する熱は、作動ガスのプルーム３０４がプラズマ１０７を通過して流れるようにする。
【００５３】
図３に示すように、電極３０１および３０２は、電圧源１２０に連結している。図示した実施形態において、電圧源１２０は、電極３０１および３０２間に電圧差を供給して、該電極間で電気アーク３０３を維持するよう構成されている。
【００５４】
図１を参照して記載した実施形態と同様に、プラズマバルブ１３０における作動ガス流３０４は、ＬＳＰ光源１００の各電極に供給される電圧を制御することによって能動的に制御される。図３に示す実施形態において、コマンド信号３０６をコンピュータシステム２１０から電圧源１２０に伝達する。電圧源１２０は、コマンド信号３０６に基づいて電極３０１および３０２間に電圧差を供給する。図３に示す実施形態において、電気アーク３０３によって発生した熱、およびこれにより得られる作動ガス流３０４は、電極３０１および３０２間の電圧差によって制御される。
【００５５】
いくつかの例において、コンピュータシステム２１０は、プラズマ１０７の画像に基づいて各電極の所望の電圧レベルを決定する。いくつかの他の例において、コンピュータシステム２１０は、ＬＳＰ光源１００の動作条件（例えば、入射光１０３の光束または強度、収集可能な照明１０４の光束または強度、プラズマ１０７の温度、プラズマバルブ１３０の温度など）に基づいて各電極の所望の電圧レベルを決定する。これらの例において、コンピュータシステム２１０は、ＬＳＰ光源１００の動作条件を指示する１つ以上の信号を受信して、受信した信号に少なくとも部分的に基づいて制御信号３０６を決定するように構成されている。
【００５６】
図４は、本発明の別の実施形態におけるＬＳＰ光源４００を示す。図４に示すように、ＬＳＰ光源４００は、図１を参照して記載した、同様の同じ番号の要素を含む。しかし、図４に示す構成では、複数の電極を別々に制御して、帯電粒子の発生および作動ガス１０２を通過する帯電粒子の誘導の両方を行う。複数の電極の使用は、プラズマバルブ１３０内の作動ガス流にさらなる制御柔軟性を導入する。これにより、プラズマ形状および位置の改善された安定化を可能にし得る。
【００５７】
一態様において、帯電粒子を発生させるよう構成された複数の電極は、作動ガス１０２に導入された帯電粒子の分布の制御を可能にする。図４に示す実施形態において、電極４０１Ａおよび４０１Ｂは、プラズマバルブ１３０内に設置されている。また、電極４０３もプラズマバルブ１３０内に設置されており、電極４０１Ａおよび４０１Ｂから分離されている。電極４０１Ａおよび４０１Ｂは、各電極からのコロナ放電を促進するよう鋭い先で形作られている。
【００５８】
図示のように、電極４０１Ａおよび４０１Ｂは、電圧源１２０に連結している。図示した実施形態において、電圧源１２０は、高い負電圧を電極４０１Ａに供給して、電極４０１Ａの先端から電子の放出を刺激するよう構成されており、別個に制御可能な高い負電圧を電極４０１Ｂに供給して、電極４０１Ｂの先端から電子の放出を刺激するようさらに構成されている。図４に示すように、電圧源１２０は、同じまたは異なる電圧を電極４０１Ａおよび４０１Ｂに供給するように動作可能な複数チャネル電圧源である。しかし、他の電圧供給構成も企図されてよい。
【００５９】
また、電圧源１２１は、電極４０３に連結しており、コンピュータシステム２１０によって発生したコマンド信号４０７に応答して正電圧を電極４０３に供給し、電極４０１Ａおよび４０１Ｂから放出された電子を引き付けるよう構成されている。電圧源１２０および１２１を別個の電圧源として図示しているが、いくつかの他の実施形態において、単一の電圧源が、電極４０１Ａ、４０１Ｂ、および４０３間に所望の電圧差を供給するように構成されていてもよい。電流４０４は、電極４０１Ａおよび４０１Ｂから電極４０３への電子移動から生ずる。電子の流れは、作動ガス１０２の一部を同伴させる。これにより、プラズマ１０７の領域を通過する作動ガス流４０５が生じる。
【００６０】
さらなる一態様において、プラズマバルブ１３０における作動ガス流４０５は、ＬＳＰ光源４００の電極４０１Ａおよび４０１Ｂに供給される電圧を制御することによって能動的に制御される。図４に示す実施形態において、コマンド信号４０６は、コンピュータシステム２１０から電圧源１２０に伝達される。電圧源１２０は、コマンド信号４０６に基づいて、電圧レベルを電極４０１Ａに、別の電圧レベルを電極４０１Ｂに供給する。電極４０１Ａおよび４０１Ｂに供給された異なる電圧レベルは、作動ガス１０２中に導入される帯電粒子の空間分布に影響する。例えば、負電圧は、より大きいと、電極４０１Ｂよりも電極４０１Ａに供給され、作動ガス１０２中に導入される帯電粒子の分布は、図４を斜視的に見たとき、プラズマバルブ１３０の左側に向かって歪曲している。そのため、例えば、プラズマ１０７の位置が中心から外れているとされると、電極４０１Ａおよび４０１Ｂによって導入される空間分布は、プラズマ１０７の位置の変化を相殺するよう制御することができる。
【００６１】
別のさらなる態様において、プラズマバルブ１３０の周囲に設置された電極アレイは、複数の次元で、作動ガス１０２を通過して流れる電流の誘導を可能にする。特に、作動ガス１０２を通過して流れる電流は、プラズマバルブ１３０内の非対称流パターンを相殺するよう制御することができる。
【００６２】
図４に示す例において、電極４０１Ａおよび４０３間の電圧差ならびに電極４０１Ｂおよび４０３間の電圧差は、帯電粒子流を駆動して作動ガス１０２を通過させる電界を発生させる。しかし、また、図５に示すように、ＬＳＰ光源４００は、プラズマバルブ１３０の周面に配置された電極アレイ４０２Ａ〜Ｈを含む。これらの電極のそれぞれと、電極４０１Ａ、４０１Ｂ、および４０３との間に発生した電界は、帯電粒子流を効果的に誘導して作動ガス１０２を通過させる。電圧源１２２によって電極４０２Ａ〜Ｈのそれぞれに異なる電圧が提供されてよい。図４および５に示す実施形態において、電圧源１２２は、コンピュータシステム２１０によって発生するコマンド信号４０８にしたがって電極４０２Ａ〜Ｈのそれぞれに別個の制御可能な電圧を供給するよう構成された複数チャネル電圧源である。しかし、本開示の範囲内で他の電圧供給構成が企図されてよい。
【００６３】
図４および図５に示すように、電極アレイ４０２は、プラズマバルブ１３０の外側に設置される。しかし、他の実施形態において、電極アレイの１つ以上がプラズマバルブ１３０の内側に設置されてよい。また、図４および５に示すように、電極アレイ４０２は、プラズマバルブ１３０の周囲のリングに配置されている。しかし、一般に、電極アレイは、電界を再度形作ることにより電流４０４の強度および形状を制御するのに好適な任意の構成で配置されてよい。いくつかの実施形態において、電極アレイ４０２の１つ以上の電極が、プラズマバルブ１３０の一部であってよい。例えば、壁１０１の一部またはプラズマバルブ１３０の別の構造要素が電極として構成されていてよい。これらの要素は、電極としての使用のために特別に修飾（例えば、コーティング、めっきなど）され得、または、修飾されることなく電極として使用され得る。さらに、一般に、帯電粒子を発生または反発させるのに使用される電極の数は、帯電粒子を引き付けるのに使用される電極の数と一致する必要はない。
【００６４】
いくつかの例において、コンピュータシステム２１０は、プラズマ１０７の画像に基づいて各電極の所望の電圧レベルを決定する。いくつかの他の例において、コンピュータシステム２１０は、ＬＳＰ光源１００の動作条件（例えば、入射光１０３の光束または強度、収集可能な照明１０４の光束または強度、プラズマ１０７の温度、プラズマバルブ１３０の温度など）に基づいて各電極の所望の電圧レベルを決定する。これらの例において、コンピュータシステム２１０は、ＬＳＰ光源１００の動作条件を指示する１つ以上の信号を受信して、受信した信号に少なくとも部分的に基づいて制御信号４０６、４０７、および４０８を決定するように構成されている。
【００６５】
さらに別のさらなる態様において、作動ガス流を制御するため、プラズマバルブ１３０内にさらなる構造が含まれていてよい。例えば、機械バッフルをプラズマバルブ１３０内に設置して、作動ガスの流れを抑制してもよい。
【００６６】
さらに別のさらなる態様において、各電圧に供給される電圧レベルは、任意の電極の極性を反転させるように制御されてよい。このように、電極は、供給される電圧に応じて作動ガス１０２内で漂流する帯電粒子を反発させるおよび引き付けることの両方のために選択的に制御されてよい。一例において、ガス流は、ガス流に影響する電極に供給される電圧の極性を切り替えることによって反転され得る。
【００６７】
さらに別の態様において、作動ガス１０２を通って流れる電流を調節してプラズマ１０７を変更させてよい（例えば、プラズマによって発生した放射を安定化または調節する）。いくつかの例において、時変電圧を電極に供給することによって電流を調節してよい。いくつかの例において、電流を時変磁界に暴露することによって電流を調節してよい。例えば、１つ以上の電磁石がプラズマバルブ１３０の近くに設置されていてよく、プラズマバルブ１３０内に時変磁界を発生させるように構成されていてよい。帯電粒子の光電子発生に基づいた実施形態では、光子への電極の暴露を時変的に制御することによって電流を調節してよい。
【００６８】
一般に、本発明にしたがって構成されているＬＳＰ光源は、作動ガス内への帯電粒子の放出を促進するよう特別に設計された構造を含んでいてよい。一例において、電極材料は、フィラメントに配置されていてよい。電流がフィラメントを通過して、帯電粒子の放出（すなわち、熱イオン放射）を刺激する熱を発生させてよい。いくつかの例において、熱イオン放射は、プラズマまたはレーザー照明源から放出される放射にフィラメントを暴露して、フィラメントの温度をさらに増加させることによって、高められてよい。別の例において、高周波放電またはテスラコイルを使用して荷電担体を発生させてよい。
【００６９】
別のさらなる態様において、プラズマバルブ１３０内の作動ガス流は、作動ガスがプラズマバルブを通過することによって影響され得る。図６は、本発明の別の実施形態におけるＬＳＰ光源５００を示す。図６に示すように、ＬＳＰ光源５００は、図１を参照して記載した、同様の同じ番号の要素を含む。しかし、プラズマバルブは、入口１５０および出口１５１を含む。作動ガス１０２は、動作中、プラズマバルブを通過して流れる。このように、本明細書に記載の種々の実施形態および例は、プラズマバルブ自体を通過する作動ガスの連続流を有するプラズマバルブに関して実施することができる。
【００７０】
図７は、少なくとも１つの本発明態様によるレーザー維持プラズマ光源のプラズマバルブにおける作動ガス流を制御するのに好適な方法６００を示す。方法６００のデータ処理要素は、プログラム指令２３０の一部として保存され、コンピュータシステム２１０の１つ以上のプロセッサによって実行される事前にプログラムされたアルゴリズムを介して実行することができると認識される。以下の記載を図１〜６に示すプラズマバルブ１３０との関連で提示するが、プラズマバルブ１３０の具体的な構造態様の限定を表すものではなく、単に説明目的なものとして解釈されるべきであることがここで認識される。
【００７１】
ブロック４０１において、レーザー維持プラズマ発光を、作動ガスを含むプラズマバルブにおいて刺激する。ブロック４０２において、複数の帯電粒子をプラズマバルブの作動ガス内に放出する。ブロック４０３において、帯電粒子流に基づいてプラズマバルブにおいて電流を発生させる。電流は、レーザー維持プラズマを通過する、持続した作動ガス流を発生する。別のブロック（示さず）において、プラズマバルブに存在する電流を、プラズマバルブにおける電界を制御することによって制御する。電界は、第１電極に第１電圧から供給し、所与量の作動ガスによって、第１電極から分離された第２電極に第２電圧を供給することによって制御する。
【００７２】
本発明の別の態様において、プラズマをポンピングするのに用いられる照明源は、１つ以上のレーザーを含んでいてよい。一般的に、照明源は、当該分野において公知のいずれのレーザーシステムを含んでいてもよい。例えば、照明源は、電磁スペクトルの赤外、可視、または紫外部分において放射線を放出することが可能な、当該分野において公知のいずれのレーザーシステムを含んでいてもよい。いくつかの実施形態において、照明源は、パルスレーザー放射を放つよう構成されたレーザーシステムを含む。いくつかの他の実施形態において、照明源は、連続波（ＣＷ）レーザー放射を放つるよう構成されたレーザーシステムを含んでいてよい。例えば、所与体積のガスがアルゴンであるまたはアルゴンを含む設定において、照明源は、１０６９ｎｍで放射線を放つよう構成されているＣＷレーザー（例えば、ファイバレーザーまたはディスクＹｂレーザー）を含んでいてよい。この波長はアルゴンにおける１０６８ｎｍ吸収線に適合し、これにより、ガスのポンピングに特に有用であることに注意されたい。ＣＷレーザーの上記記載は限定的でなく、当該分野において公知のいずれのＣＷレーザーが本発明に関連して実装されてもよいことにここで注意されたい。
【００７３】
別の実施形態において、照明源は、１つ以上のダイオードレーザーを含んでいてよい。例えば、照明源は、プラズマセルのガス種の任意の１つ以上の吸収線と一致する波長で放射を放つ１つ以上のダイオードレーザーを含んでいてよい。一般的に、照明源のダイオードレーザーは、ダイオードレーザーの波長が、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の吸収線（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。このように、所与のダイオードレーザー（またはダイオードレーザーのセット）の選択は、本発明のプラズマセルにおいて利用されるガスの種類に左右される。
【００７４】
いくつかの実施形態において、照明源は、１つ以上の周波数変換レーザーシステムを含んでいてよい。例えば、照明源は、Ｎｄ：ＹＡＧまたはＮｄ：ＹＬＦレーザーを含んでいてよい。他の実施形態において、照明源は、広帯域レーザーを含んでいてよい。他の実施形態において、照明源は、変調レーザー放射またはパルスレーザー放射を放つように構成されたレーザーシステムを含んでいてよい。
【００７５】
本発明の別の態様において、照明源は、２つ以上の光源を含んでいてよい。一実施形態において、照明源は、２つ以上のレーザーを含んでいてよい。例えば、照明源（または複数の照明源）は、複数のダイオードレーザーを含んでいてよい。別の例によると、照明源は、複数のＣＷレーザーを含んでいてよい。さらなる実施形態において、２つ以上のレーザーのそれぞれが、プラズマセル内の異なるガスまたはプラズマ吸収線に同調するレーザー放射を放ってよい。
【００７６】
試料を処理するのに用いられ得る半導体処理システム（例えば、検査システムまたはリソグラフィシステム）のための種々の実施形態を本明細書に記載している。用語「試料」は、本明細書において、当該分野において公知の手段によって処理（例えば、プリントまたは欠陥について検査）されるウェハ、レチクル、または任意の他のサンプルを称するのに用いられる。
【００７７】
用語「ウェハ」は、本明細書において用いられるとき、半導体または非半導体材料から形成される基板を一般に称する。例として、限定されないが、単結晶シリコン、ガリウムヒ素、およびリン化インジウムが挙げられる。かかる基板は、半導体製造設備において一般的に見られおよび／または処理され得る。いくつかの場合において、ウェハは、基板のみ（すなわち、ベアウェハ）を含んでいてよい。代替的には、ウェハは、基板上に異なる材料からなる１つ以上の層を含んでいてよい。ウェハに形成された１つ以上の層は、「パターン形成されて」いても「パターン形成されていなくて」もよい。例えば、ウェハは、繰り返し可能なパターン特徴を有する複数のダイを含んでいてよい。
【００７８】
「レチクル」は、レチクル製造プロセスのいずれの段階のレチクルであってもよく、または、完成されたレチクルであって、半導体製造設備において用いられるようリリースされていてもされていなくてもよい。レチクル、または「マスク」は、実質的に透明な基板であって、基板上に形成され、パターン状に構成された実質的に不透明な領域を有する基板として一般に定義される。基板は、例えば、石英などのガラス材料を含んでいてよい。レチクルは、リソグラフィプロセスの露光ステップの際、レジストで覆われたウェハ上に置かれて、レチクル上のパターンがレジストに転写され得るようになっていてよい。
【００７９】
ウェハ上に形成された１つ以上の層は、パターン形成されていてもパターン形成されていなくてもよい。例えば、ウェハは、繰り返し可能なパターン特徴を有する複数のダイを含んでいてよい。かかる材料層の形成および処理は、完成されたデバイスを最終的にもたらすことができる。多くの種々のタイプのデバイスがウェハ上に形成されてよく、ウェハという用語は、本明細書において用いられるとき、当該分野において公知の任意のタイプのデバイスが製造されているウェハを包含するものとする。
【００８０】
１つ以上の例示的な実施形態において、記載されている機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの任意の組み合わせにおいて実行されてよい。これらの機能は、ソフトウェアにおいて実行されるとき、コンピュータ読み取り可能媒体において１つ以上の指令またはコードで保存されても、これを経由して伝送されてもよい。コンピュータ読み取り可能な媒体は、１つの場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送を容易にする任意の媒体を含むコンピュータ記憶媒体および伝達媒体の両方を含む。記憶媒体は、汎用または専用コンピュータによってアクセス可能な任意の利用可能な媒体であってよい。例として、限定されないが、かかるコンピュータ読み取り可能媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、または他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置もしくは他の磁気記憶装置、あるいは、指令またはデータ構造の形態で所望のプログラムコード手段を保持または保存するのに用いられ得、汎用もしくは専用コンピュータ、または汎用もしくは専用プロセッサによってアクセス可能な任意の他の媒体を含むことができる。また、任意接続は、適切には、コンピュータ読み取り可能媒体と呼ばれる。例えば、ソフトウェアがウェブサイト、サーバ、あるいは、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線（ＤＳＬ）、または無線技術、例えば赤外、無線、およびマイクロ波を用いた他の遠隔源から伝送されるとき、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、ＤＳＬ、または無線技術、例えば赤外、無線、およびマイクロ波は、媒体の定義に含まれる。ディスク（ｄｉｓｋおよびｄｉｓｃ）とは、本明細書において用いられるとき、レーザーにより光学的にデータを再生しつつも、通常はデータを磁気的に再生する、コンパクト（登録商標）ディスク（ＣＤ）、レーザー（登録商標）ディスク、光ディスク、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスクおよびブルーレイ（登録商標）ディスクを含む。上記の組み合わせもまた、コンピュータ読み取り可能媒体の範囲内に含まれるべきである。
【００８１】
一定の具体的な実施形態を、指示目的で上記に記載したが、本特許文献の教示は、一般的な適用性を有しており、上記の具体的な実施形態に限定されない。したがって、記載の実施形態の種々の特徴の種々の変更、適応、および組み合わせが、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱することなく行われ得る。
【図１】
0006312665.tif 000002
【図２】
0006312665.tif 000003
【図３】
0006312665.tif 000004
【図４】
0006312665.tif 000005
【図５】
0006312665.tif 000006
【図６】
0006312665.tif 000007
【図７】
0006312665.tif 000008