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TWI759515B - 具有強制流通自然對流之雷射維持等離子光源 - Google Patents

具有強制流通自然對流之雷射維持等離子光源 Download PDF

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TWI759515B
TWI759515B TW107126002A TW107126002A TWI759515B TW I759515 B TWI759515 B TW I759515B TW 107126002 A TW107126002 A TW 107126002A TW 107126002 A TW107126002 A TW 107126002A TW I759515 B TWI759515 B TW I759515B
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伊爾亞 畢札爾
肯尼斯 Ｐ 葛洛斯
強恩 史茲拉易
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美商克萊譚克公司
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Abstract

本發明揭示一種寬頻輻射源。系統可包含一等離子圍阻容器，該等離子圍阻容器經組態以自一泵浦源接收雷射輻射以在流動通過該等離子圍阻容器之氣體內維持一等離子。該等離子圍阻容器進一步可經組態以透射由該等離子發射之寬頻輻射之至少一部分。該系統亦可包含流體耦合至該等離子圍阻容器之一再循環氣體迴路。該再循環氣體迴路可經組態以運送來自該等離子圍阻容器之一出口的經加熱氣體，且其進一步經組態以將經冷卻氣體運送至該等離子圍阻容器之一入口。

Description

具有強制流通自然對流之雷射維持等離子光源
本發明大體上係關於基於等離子之光源，且更特定言之係關於具有強制流通自然對流之雷射維持等離子(LSP)光源。
隨著對具有愈來愈小的器件特徵之積體電路之需求持續增加，對於用於檢測此等不斷縮小的器件之經改良照明源之需要持續增長。一個此照明源包含一雷射維持等離子(LSP)源。雷射維持等離子光源能夠產生高功率寬頻光。雷射維持等離子光源藉由將雷射輻射聚焦至一氣體體積中以激發氣體(諸如氬氣、氙氣、氖氣、氮氣或其等之混合物)成為能夠發射光之一等離子狀態而操作。此效應通常稱為「泵送」等離子。
形成於一LSP光源內之等離子之穩定性部分取決於容置等離子的腔室內之氣流。不可預測氣流可引入可能妨礙LSP光源之穩定性的一或多個變數。藉由實例，不可預測氣流可扭曲等離子輪廓、扭曲LSP光源之光學透射性質且導致關於等離子本身之位置的不確定性。用於解決不穩定氣流之先前方法尚無法達成足夠高的氣流速率以維持一可預測氣流。此外，能夠維持高氣流速率之方法引入非所要雜訊、需要笨重昂貴的設備且需要額外安全管理程序。
因此，將期望提供一種解決上文識別之先前方法的一或多個缺點之系統及方法。
本發明揭示一種根據本發明之一或多項實施例之裝置。在一項實施例中，該裝置包含一等離子圍阻容器(containment vessel)。在另一實施例中，該等離子圍阻容器經組態以自一泵浦源接收雷射輻射以在流動通過該等離子圍阻容器之氣體內維持一等離子。在另一實施例中，該等離子圍阻容器經組態以將氣體自該等離子圍阻容器之一入口運送至該等離子圍阻容器之一出口，其中該等離子圍阻容器進一步經組態以透射由該等離子發射之寬頻輻射之至少一部分。在另一實施例中，該裝置包含流體耦合至該等離子圍阻容器之一再循環氣體迴路(例如，封閉再循環氣體迴路或開放再循環氣體迴路)。在另一實施例中，該再循環氣體迴路之一第一部分流體耦合至該等離子圍阻容器之該出口且經組態以運送來自該氣體容器之該出口的等離子或經加熱氣體之至少一者，其中該再循環氣體迴路之一第二部分流體耦合至該等離子圍阻容器之一入口且經組態以將經冷卻氣體運送至該等離子圍阻容器之該入口。
本發明揭示一種根據本發明之一或多項實施例之裝置。在一項實施例中，該裝置包含一泵浦源，該泵浦源經組態以產生雷射輻射。在另一實施例中，該裝置包含一等離子圍阻容器，該等離子圍阻容器經組態以自該泵浦源接收該雷射輻射以在流動通過該等離子圍阻容器之氣體內維持一等離子。在另一實施例中，該等離子圍阻容器經組態以將氣體自該等離子圍阻容器之一入口運送至該等離子圍阻容器之一出口。在另一實施例中，該裝置包含一組集光光學器件，該組集光光學器件經組態以接收由該等離子圍阻容器內維持之該等離子發射的寬頻輻射。在另一實施例中，該裝置包含流體耦合至該等離子圍阻容器之一再循環氣體迴路。在另一實施例中，該再循環氣體迴路之一第一部分流體耦合至該等離子圍阻容器之該出口且經組態以經由該出口運送等離子或經加熱氣體之至少一者離開該等離子圍阻容器，且該再循環氣體迴路之一第二部分流體耦合至該等離子圍阻容器之一入口且經組態以經由該入口將經冷卻氣體運送至該等離子圍阻容器中。
本發明揭示一種根據本發明之一或多項實施例之光學特性化系統。在一項實施例中，該光學特性化系統包含一寬頻輻射源。在一項實施例中，該寬頻輻射源包含一泵浦源，該泵浦源經組態以產生雷射輻射。在另一實施例中，該寬頻輻射源包含一等離子圍阻容器，該等離子圍阻容器經組態以自該泵浦源接收該雷射輻射以在流動通過該等離子圍阻容器之氣體內維持一等離子，其中該等離子圍阻容器經組態以將氣體自該等離子圍阻容器之一入口運送至該等離子圍阻容器之一出口。在另一實施例中，該寬頻輻射源包含一組集光光學器件，該組集光光學器件經組態以接收由該等離子圍阻容器內維持之該等離子發射之寬頻輻射。在另一實施例中，該寬頻輻射源包含流體耦合至該等離子圍阻容器之一再循環氣體迴路，其中該再循環氣體迴路之一第一部分流體耦合至該等離子圍阻容器之該出口且經組態以經由該出口運送等離子或經加熱氣體之至少一者離開該等離子圍阻容器，其中該再循環氣體迴路之一第二部分流體耦合至該等離子圍阻容器之一入口且經組態以經由該入口將經冷卻氣體運送至該等離子圍阻容器中。在另一實施例中，該光學特性化系統包含一偵測器總成。在另一實施例中，該光學特性化系統包含一組特性化光學器件，該組特性化光學器件經組態以收集來自該寬頻輻射源之該組集光光學器件的該寬頻輻射之一部分，且將該寬頻輻射引導至一樣品上，其中該組特性化光學器件進一步經組態以將來自樣本之輻射引導至該偵測器總成。
本發明揭示一種根據本發明之一或多項實施例之方法。在一項實施例中，該方法包含將雷射輻射引導至一等離子圍阻容器中以在流動通過該等離子圍阻容器之一氣體內維持一等離子，其中該等離子發射寬頻輻射。在另一實施例中，該方法包含經由一再循環氣體迴路再循環該氣體使其通過該等離子圍阻容器，其中該再循環該氣體使其通過該等離子圍阻容器包括：將來自該等離子圍阻容器之等離子或經加熱氣體之至少一者運送至熱交換器；經由該熱交換器冷卻等離子或經加熱氣體之該至少一者；及將來自該熱交換器之經冷卻氣體運送至該等離子圍阻容器。
應瞭解，前述一般描述及以下[實施方式]兩者皆僅為例示性的且說明性的，且不一定如所主張般限制本發明。併入於本說明書中且構成本說明書之一部分的隨附圖式繪示本發明之實施例且與一般描述一起用於說明本發明之原理。
相關申請案之交叉參考
本申請案根據35 U.S.C. § 119(e)規定主張於2017年7月28日申請之標題為LSP FORCED FLOW THROUGH NATURAL CONVECTION之以Ilya Bezel、Ken Gross及John Szilagyi為發明人之美國臨時申請案序號62/538,635之權利，該案之全文以引用的方式併入本文中。
已關於特定實施例及其等之具體特徵特別展示且描述本發明。本文中闡述之實施例應被視為闡釋性的而非限制性的。一般技術者應容易明白，可在形式及細節方面進行各種改變及修改而不脫離本發明之精神及範疇。
現將詳細參考在隨附圖式中繪示之所揭示之標的物。
應認知，形成於一LSP輻射源內之等離子之穩定性部分取決於容置等離子的腔室內之氣流。不可預測氣流可引入可能妨礙LSP輻射源之穩定性的一或多個變數。藉由實例，不可預測氣流可扭曲等離子輪廓、扭曲LSP輻射源之光學透射性質且導致關於等離子本身之位置的不確定性。用以促進一LSP輻射源內之氣體的流動之一個方法係引入一再循環增壓泵浦。然而，習知泵浦之實用性有限。習知泵浦需要高壓管線、用於維護泵浦之佈建，及大的高壓壓載體積以在泵浦操作期間移除壓力波動。歸因於操作泵浦所需之大的壓縮氣體體積，除笨重且昂貴之外，額外設備亦需要額外維護及安全管理。此外，與再循環泵浦相關聯之額外組件將誤差或崩潰之一提高的可能性引入至系統中。
大體上參考圖1A至圖4，其等描述根據本發明之一或多項實施例之用於透過一雷射維持等離子(LSP)輻射源產生經改良氣流之系統及方法。本發明之實施例係關於一種再循環氣體迴路(例如，封閉再循環氣體迴路或開放再循環氣體迴路)。本發明之額外實施例係關於通過再循環氣體迴路之浮力驅動氣流再循環。
圖1A繪示根據本發明之一或多項實施例之呈一封閉再循環組態的一寬頻LSP輻射源100之一簡化示意圖。在一項實施例中，LSP輻射源100包含一等離子圍阻容器102、一封閉再循環氣體迴路108、泵浦源111、一組集光光學器件113、一熱交換器112及一冷氣體返回處(return) 114。
在一項實施例中，泵浦源111經組態以產生一泵浦光束101 (例如，雷射輻射101)。泵浦光束101可包含此項技術中已知之任何波長或波長範圍之輻射，包含但不限於紅外線(IR)輻射、近紅外線(NIR)輻射、紫外線(UV)輻射、可見光輻射及類似者。
在另一實施例中，泵浦源111將泵浦光束101引導至等離子圍阻容器102中。例如，等離子圍阻容器102可包含此項技術中已知之任何等離子圍阻容器，包含但不限於一等離子燈、一等離子單元、等離子腔室及類似者。藉由另一實例，等離子圍阻容器102可包含但不限於一等離子燈泡。在另一實施例中，等離子圍阻容器102可包含一或多個透射元件103a。一或多個透射元件103a可將泵浦光束101透射至含於等離子圍阻容器102內之一氣體體積104中以產生及/或維持一等離子106。例如，一或多個透射元件103a可包含但不限於一或多個透射埠、一或多個窗及類似者。
在另一實施例中，LSP源100可包含一或多個泵浦照明光學器件(未展示)。一或多個泵浦照明光學器件可包含此項技術中已知之用於將泵浦光束101引導及/或聚焦至等離子圍阻容器102中的任何光學元件，包含但不限於一或多個透鏡、一或多個鏡、一或多個光束分離器、一或多個濾光片及類似者。
將泵浦光束101聚焦至氣體體積104中引起能量被含於氣體體積104內之氣體及/或等離子106的一或多個吸收線吸收，藉此「泵送」氣體以產生及/或維持等離子106。例如，可將泵浦光束101引導及/或聚焦(例如，藉由泵浦源及/或一或多個泵浦照明光學器件)至含於等離子圍阻容器102內之氣體體積104內的一或多個焦點以產生及/或維持一等離子106。本文中應注意，LSP輻射源100可包含用於促進產生等離子106而不脫離本發明之精神或範疇的一或多個額外點火源。例如，等離子圍阻容器102可包含可起始等離子106之一或多個電極。
在另一實施例中，等離子106產生寬頻輻射105。在另一實施例中，由等離子106產生之輻射105經由一或多個額外透射元件103b離開等離子圍阻容器102。一或多個額外透射元件103b可包含但不限於一或多個透射埠、一或多個窗及類似者。本文中應注意，一或多個透射元件103a及一或多個額外透射元件103b可包括相同透射元件或可包括各別透射元件。藉由實例，在等離子圍阻容器102包含一等離子燈或一等離子燈泡之情況下，一或多個透射元件103a及一或多個額外透射元件103b可包括一單一透射元件。
在另一實施例中，LSP輻射源100包含一組集光光學器件113。該組集光光學器件113可包含此項技術中已知之經組態以收集及/或聚焦輻射(例如，輻射105)的一或多個光學元件，包含但不限於一或多個鏡、一或多個稜鏡、一或多個透鏡、一或多個繞射光學元件、一或多個拋物面鏡、一或多個橢圓鏡及類似者。本文中應認知，該組集光光學器件113可經組態以收集及/或聚焦由等離子106產生之輻射105以用於一或多個下游處理，包含但不限於成像處理、檢測處理、度量衡處理、微影處理及類似者。
在另一實施例中，封閉再循環氣體迴路108包含一煙道110、一熱交換器112、一冷氣體返回處114及/或一或多個流阻元件116。封閉再循環氣體迴路108可經組態以促進氣體流動通過等離子圍阻容器102。在此方面，封閉再循環氣體迴路108及/或封閉再循環氣體迴路108之一或多個組件可包含經組態以再循環氣體使其通過等離子圍阻容器102的任何組件，包含但不限於一或多個管道、一或多個管、一或多個導管及類似者。儘管在一單一封閉再循環氣體迴路之內容背景中描述源100，然此一組態不應被解釋為對本發明之範疇之一限制。應注意，源100可包含任何數目個再循環氣體迴路。
在一項實施例中，封閉再循環氣體迴路108利用浮力驅動氣流再循環以增強等離子圍阻容器102內之氣流。本文中預期與等離子106之捲流(plume)相關聯之熱能可足以驅動氣體再循環通過封閉再循環氣體迴路108。在一些實施例中，等離子106之捲流的浮力足以在無機械輔助(例如，泵浦輔助)之情況下驅動再循環通過再循環氣體迴路108。
在一項實施例中，等離子圍阻容器102經由一出口109流體耦合至一煙道110。在另一實施例中，氣體透過出口109離開等離子圍阻容器102而至煙道110中。如本文中先前提及，由等離子106產生之捲流及/或經加熱氣體可驅動氣體向上通過等離子圍阻容器102之出口109。
在另一實施例中，經加熱氣體行進通過煙道110而至一熱交換器112。熱交換器112可包含此項技術中已知之任何熱交換器，包含但不限於一水冷式熱交換器或一低溫熱交換器(例如，液氮冷卻、液氬冷卻或液氦冷卻)。在一項實施例中，熱交換器112經組態以自封閉再循環氣體迴路108內之經加熱氣體移除熱能。例如，熱交換器112可藉由將熱能之至少一部分傳遞至一散熱器而自封閉再循環氣體迴路108內之經加熱氣體移除熱能。
在另一實施例中，氣體循環通過熱交換器112而至冷氣體返回處114。在另一實施例中，冷氣體返回處114經由一入口107流體耦合至等離子圍阻容器102。
在一項實施例中，本發明之再循環氣體迴路108可經組態以在再循環氣體迴路108之各個部分之間維持足以驅動再循環通過再循環氣體迴路108的一溫度差及/或壓力差。在一項實施例中，封閉再循環氣體迴路108可經組態以在煙道110與冷氣體返回處114之間維持足以驅動氣體通過封閉再循環氣體迴路108的一溫度差(及藉此一壓力差)。例如，封閉再循環氣體迴路108可經組態以維持煙道110與冷氣體返回處114之間之至少100°C之一溫度差，使得煙道110中之氣體比冷氣體返回處114中之氣體熱至少100°C。例如，封閉再循環氣體迴路108可經組態使得煙道110中之氣體大於500°C，且冷氣體返回處114中之氣體小於400°C。在另一實施例中，封閉再循環氣體迴路108可經組態以維持冷氣體返回處114中低於20°C之一溫度。
以一類似方式，封閉再循環氣體迴路108可被描述為維持封閉再循環氣體迴路108之各種部分之間之一壓力差。在此方面，封閉再循環氣體迴路108可經組態以維持煙道110與冷氣體返回處114之間之一壓力差，使得煙道110中之壓力高於冷氣體返回處114中之壓力。例如，封閉再循環氣體迴路108可經組態以維持一壓力差使得煙道110中之壓力比冷氣體返回處114中之壓力高至少500 Pa。藉由另一實例，封閉再循環氣體迴路108可經組態以維持一壓力差使得煙道110中之壓力比冷氣體返回處114中之壓力高至少1200 Pa。
進一步預期，系統100可經操作使得等離子106之一捲流的能量足以驅動氣體按大於或等於0.2 m/s之一速度再循環通過封閉再循環氣體迴路108。另外，系統100可經操作使得等離子之捲流在等離子上方延伸至少1 cm。此外，捲流及/或等離子可表現為通過封閉再循環氣體迴路108之一或多個部分的一不連續流體。
一或多個流阻元件116可包含經組態以調整流動通過封閉再循環氣體迴路108之氣體流速的任何元件。例如，一或多個流阻元件116可包含安置於封閉再循環氣體迴路108之一或多個部分內的一孔隙。藉由另一實例，一或多個流阻元件116可包含但不限於安置於封閉再循環氣體迴路108之一或多個部分內的一或多個過濾器及/或淨化器。一或多個過濾器可包含此項技術中已知之任何過濾器，諸如但不限於一或多個粒子過濾器或一或多個機械污染物過濾器。本文中預期封閉再循環氣體迴路108內之一或多個過濾器可用於在再循環至等離子圍阻容器102中之前自氣體移除雜質，藉此防止及/或最小化可不利地影響輻射105之一或多個光學性質的污染及累積。
再循環通過封閉再循環氣體迴路108之氣體可包含但不限於氬氣、氙氣、氖氣、氮氣或其等之混合物。進一步藉由實例，再循環通過再循環氣體迴路108之氣體可包含兩個或更多個氣體之一混合物。本文中應注意，等離子圍阻容器102內之經增強快速流動氣體可促進穩定等離子106產生。在一類似方面，本文中應注意，穩定等離子106產生可產生具有一或多個實質上恆定性質之輻射105。
儘管本發明之大部分已關注於藉由等離子之能量及/或捲流之浮力驅動氣流之一組態，然此一組態不應被解釋為對本發明之範疇之一限制。在一些實施例中，如圖1B中展示，源100可包含一或多個泵浦118以提供封閉再循環迴路108內之強制對流且幫助再循環封閉再循環迴路108中之氣體。在額外及/或替代實施例中，如圖1C中展示，LSP輻射源100包含一或多個額外熱源。一額外熱源可經組態以至少部分驅動氣體再循環通過封閉再循環氣體迴路108。例如，封閉再循環氣體迴路108可包含安置於煙道110內之一額外熱源122。額外熱源可經組態以增加煙道110中之氣體之溫度，藉此增加煙道110與冷氣體返回處114之間之溫度差且幫助再循環封閉再循環迴路108中之氣體。例如，一或多個額外熱源122可定位於等離子106上方及/或下方。
進一步應注意，來自泵浦源111之泵浦輻射101及/或自等離子106發射之寬頻輻射105可由封閉再循環迴路108之一或多個部分吸收。雷射輻射101及/或寬頻輻射105之吸收可增加煙道110與冷氣體返回處114之間之溫度差且幫助再循環封閉再循環迴路108中之氣體。
圖1D繪示根據本發明之一或多項實施例之呈一開放組態的一雷射維持等離子(LSP)輻射源之一簡化示意圖。儘管本發明之大部分已關注於一封閉再循環組態，然此一組態不應被解釋為對本發明之範疇之一限制。在一些實施例中，如圖1D中展示，源100可包含一開放再循環氣體迴路130。在此實施例中，開放再循環氣體迴路130可包含一氣體再填充系統。氣體再填充系統可包含用於用氣體填充迴路130且將氣體排出迴路130之一氣體入口124及/或一氣體出口126。在此方面，可選擇性地更改或完全替換開放再循環氣體迴路130內之氣體。氣體替換系統可用於在源100在操作中或當源100離線時更改或替換氣體。本文中應注意，對與圖1A至圖1C之封閉再循環氣體迴路相關聯的各種組件及實施例之描述應被解釋為擴展至開放再循環氣體迴路130，除非另有指明。
大體上參考圖1A至圖1D，在一項實施例中，泵浦源111可包含一或多個雷射。在一般意義上，泵浦源111可包含此項技術中已知之任何雷射系統。例如，泵浦源111可包含此項技術中已知之能夠發射在電磁波譜之紅外線、可見光或紫外線部分中之輻射的任何雷射系統。在一項實施例中，泵浦源111可包含經組態以發射連續波(CW)雷射輻射之一雷射系統。例如，泵浦源102可包含一或多個CW紅外線雷射源。例如，在其中氣體圍阻結構105內之氣體係氬氣或包含氬氣之設定中，泵浦源111可包含經組態以發射在1069 nm處之輻射的一CW雷射(例如，光纖雷射或碟式Yb雷射)。應注意，此波長在氬氣中擬合一1068 nm吸收線且因而對於泵送氬氣尤其有用。本文中應注意，上文對一CW雷射之描述係非限制性的，且可在本發明之內容背景中實施此項技術中已知之任何雷射。
在另一實施例中，泵浦源111可包含一或多個二極體雷射。例如，泵浦源111可包含發射在對應於含於等離子圍阻容器102內之氣體種類之任一或多個吸收線的一波長處之輻射的一或多個二極體雷射。在一般意義上，可選擇泵浦源111之一二極體雷射來實施，使得二極體雷射之波長被調諧為此項技術中已知之任何等離子106之任何吸收線(例如，離子躍遷線)或等離子產生之氣體之任何吸收線(例如，高激發之中性躍遷線)。因而，一給定二極體雷射(或二極體雷射組)之選擇將取決於含於LSP輻射源100之等離子圍阻容器102內的氣體類型。
在另一實施例中，泵浦源111可包含一離子雷射。例如，泵浦源102可包含此項技術中已知之任何惰性氣體離子雷射。例如，就一基於氬氣之等離子而言，用於泵送氬離子之泵浦源111可包含Ar+雷射。
在另一實施例中，泵浦源111可包含一或多個頻率轉換雷射系統。例如，泵浦源111可包含具有超過100瓦特之一功率位準的Nd:YAG或Nd:YLF雷射。在另一實施例中，泵浦源111可包含一寬頻雷射。在另一實施例中，泵浦源111可包含經組態以發射經調變雷射輻射或脈衝式雷射輻射之一雷射系統。
在另一實施例中，泵浦源111可包含經組態以將在實質上一恆定功率下之雷射光提供至等離子106之一或多個雷射。在另一實施例中，泵浦源111可包含經組態以將經調變雷射光提供至等離子106之一或多個經調變雷射。在另一實施例中，泵浦源111可包含經組態以將脈衝式雷射光提供至等離子106之一或多個脈衝式雷射。
在另一實施例中，泵浦源111可包含一或多個非雷射源。在一般意義上，泵浦源111可包含此項技術中已知之任何非雷射光源。例如，泵浦源111可包含此項技術中已知之能夠發射離散地或連續地在電磁波譜之紅外線、可見光或紫外線部分中輻射的任何非雷射系統。
在另一實施例中，泵浦源111可包含兩個或更多個光源。在一項實施例中，泵浦源111可包含兩個或更多個雷射。例如，泵浦源111 (或「多個源」)可包含多個二極體雷射。藉由另一實例，泵浦源111可包含多個CW雷射。在另一實施例中，兩個或更多個雷射之各者可發射調諧為等離子圍阻容器102內之氣體或等離子106之一不同吸收線的雷射輻射。在此方面，多個脈衝源可將不同波長之照明提供至等離子圍阻容器102內之氣體。
圖2繪示根據本發明之一或多項實施例之實施LSP輻射源100的一光學特性化系統200之一簡化示意圖。在一項實施例中，系統200包含LSP輻射源100、一照明臂203、一集光臂205、一偵測器總成214及包含一或多個處理器220及記憶體222的一控制器218。
本文中應注意，系統200可包括此項技術中已知之任何成像、檢測、度量衡、微影或其他特性化系統。在此方面，系統200可經組態以對一樣品207執行檢測、光學度量衡、微影及/或任何形式之成像。樣品207可包含此項技術中已知之任何樣本，包含但不限於一晶圓、一倍縮光罩/光罩及類似者。應注意，系統200可併有在本發明各處描述之LSP輻射源100之各項實施例之一或多者。
在一項實施例中，將樣品207安置於一載物台總成212上以促進樣品207之移動。載物台總成212可包含此項技術中已知之任何載物台總成212，包含但不限於一X-Y載物台、一R-θ載物台及類似者。在另一實施例中，載物台總成212能夠在檢測或成像期間調整樣品207之高度以維持聚焦於樣品207上。
在另一實施例中，照明臂203經組態以將來自LSP輻射源100之輻射105引導至樣品207。照明臂203可包含此項技術中已知之任何數目及類型之光學組件。在一項實施例中，照明臂203包含一或多個光學元件202、一光束分離器204及一物鏡206。在此方面，照明臂203可經組態以將來自LSP輻射源100之輻射105聚焦至樣品207之表面上。一或多個光學元件202可包含此項技術中已知之任何光學元件或光學元件組合，包含但不限於一或多個鏡、一或多個透鏡、一或多個偏振器、一或多個光柵、一或多個濾光片、一或多個光束分離器及類似者。
在另一實施例中，集光臂205經組態以收集自樣品207反射、散射、繞射及/或發射之光。在另一實施例中，集光臂205可將來自樣品207之光引導及/或聚焦至一偵測器總成214之一感測器216。應注意，感測器216及偵測器總成214可包含此項技術中已知之任何感測器及偵測器總成。感測器216可包含但不限於一電荷耦合器件(CCD)偵測器、一互補金屬氧化物半導體(CMOS)偵測器、一時間延遲積分(TDI)偵測器、一光電倍增管(PMT)、一突崩光二極體(APD)及類似者。此外，感測器216可包含但不限於一線感測器或一電子轟擊線感測器。
在另一實施例中，偵測器總成214通信地耦合至包含一或多個處理器220及記憶體222的一控制器218。例如，一或多個處理器220可通信地耦合至記憶體222，其中一或多個處理器220經組態以執行儲存於記憶體222上之一程式指令集。在一項實施例中，一或多個處理器220經組態以分析偵測器總成214之輸出。在一項實施例中，程式指令集經組態以引起一或多個處理器220分析樣品207之一或多個特性。在另一實施例中，程式指令集經組態以引起一或多個處理器220修改系統200之一或多個特性以維持聚焦於樣品207及/或感測器216上。例如，一或多個處理器220可經組態以調整物鏡206或一或多個光學元件202以將來自LSP輻射源100之輻射105聚焦至樣品207之表面上。藉由另一實例，一或多個處理器220可經組態以調整物鏡206及/或一或多個光學元件210以收集來自樣品207之表面的照明且將經收集照明聚焦於感測器216上。
應注意，系統200可組態為此項技術中已知之任何光學組態，包含但不限於一暗場組態、一亮場定向及類似者。
本文中應注意，系統100之一或多個組件可依此項技術中已知之任何方式通信地耦合至系統100之各種其他組件。例如，LSP輻射源100、偵測器總成214、控制器218及一或多個處理器220可經由一有線連接(例如，銅線、光纖電纜及類似者)或無線連接(例如，RF耦合、IR耦合、資料網路通信(例如，WiFi、WiMax、藍芽及類似者))彼此通信地耦合且耦合至其他組件。
圖3繪示根據本發明之一或多項實施例之配置成一反射量測及/或橢偏量測組態的一光學特性化系統300之一簡化示意圖。應注意，關於圖2描述之各項實施例及組件可解釋為擴展至圖3之系統。系統300可包含此項技術中已知之任何類型之度量衡系統。
在一項實施例中，系統300包含LSP光源100、一照明臂316、一集光臂318、一偵測器總成328及包含一或多個處理器220及記憶體222的控制器218。
在此實施例中，經由照明臂316將來自LSP輻射源之寬頻輻射105引導至樣品207。在另一實施例中，系統300經由集光臂318收集自樣本發出之輻射。照明臂路徑316可包含適用於修改及/或調節寬頻光束105之一或多個光束調節組件320。例如，一或多個光束調節組件320可包含但不限於一或多個偏振器、一或多個濾光片、一或多個光束分離器、一或多個漫射體、一或多個均質器、一或多個變跡器、一或多個光束整形器或一或多個透鏡。
在另一實施例中，照明臂316可利用一第一聚焦元件322來將光束105聚焦及/或引導至安置於樣本載物台212上之樣品207上。在另一實施例中，集光臂318可包含一第二聚焦元件326以收集來自樣品207之輻射。
在另一實施例中，偵測器總成328經組態以透過集光臂318捕獲自樣品207發出之輻射。例如，偵測器總成328可接收自樣品207反射或散射(例如，經由鏡面反射、漫反射及類似者)之輻射。藉由另一實例，偵測器總成328可接收由樣品207產生之輻射(例如，與光束105之吸收相關聯的發光及類似者)。應注意，偵測器總成328可包含此項技術中已知之任何感測器及偵測器總成。感測器可包含但不限於CCD偵測器、一CMOS偵測器、一TDI偵測器、一PMT、一APD及類似者。
集光臂318進一步可包含用以引導及/或修改由第二聚焦元件326收集之照明的任何數目個集光光束調節元件330，包含但不限於一或多個透鏡、一或多個濾光片、一或多個偏振器或一或多個相位板。
系統300可組態為此項技術中已知之任何類型之度量衡工具，諸如但不限於具有一或多個照明角度之一光譜橢圓偏光儀、用於量測穆勒(Mueller)矩陣元件(例如，使用旋轉補償器)之一光譜橢圓偏光儀、一單波長橢圓偏光儀、一角度解析橢圓偏光儀(例如，一光束輪廓橢圓偏光儀)、一光譜反射計、一單波長反射計、一角度解析反射計(例如，一光束輪廓反射計)、一成像系統、一光瞳成像系統、一光譜成像系統或一散射計。
以下各案中提供對適於在本發明之各項實施例中實施的一檢測/度量衡工具之一描述：於2012年7月9日申請之標題為「Wafer Inspection System」之美國專利申請案13/554,954；於2009年7月16日發表之標題為「Split Field Inspection System Using Small Catadioptric Objectives」之美國專利申請公開案2009/0180176；於2007年1月4日發表之標題為「Beam Delivery System for Laser Dark-Field Illumination in a Catadioptric Optical System」之美國專利申請公開案2007/0002465；於1999年12月7日頒布之標題為「Ultra-broadband UV Microscope Imaging System with Wide Range Zoom Capability」之美國專利5,999,310；於2009年4月28日頒布之標題為「Surface Inspection System Using Laser Line Illumination with Two Dimensional Imaging」之美國專利7,525,649；於2013年5月9日由Wang等人發表之標題為「Dynamically Adjustable Semiconductor Metrology System」之美國專利申請公開案2013/0114085；於1997年3月4日由Piwonka-Corle等人頒布之標題為「Focused Beam Spectroscopic Ellipsometry Method and System」之美國專利5,608,526；及於2001年10月2日由Rosencwaig等人頒布之標題為「Apparatus for Analyzing Multi-Layer Thin Film Stacks on Semiconductors」之美國專利6,297,880，該等案各者之全文以引用的方式併入本文中。
本發明之一或多個處理器220可包含此項技術中已知之任一或多個處理元件。在此意義上，一或多個處理器220可包含經組態以執行軟體演算法及/或指令之任何微處理器類型器件。應認知，在本發明各處描述之步驟可由一單一電腦系統或者多個電腦系統實行。一般而言，術語「處理器」可廣泛定義為涵蓋具有執行來自一非暫時性記憶媒體222之程式指令之一或多個處理及/或邏輯元件的任何器件。此外，所揭示之各種系統之不同子系統可包含適於實行在本發明各處描述之步驟之至少一部分的處理器及/或邏輯元件。
記憶媒體222可包含此項技術中已知之適於儲存可由相關聯之一或多個處理器220執行之程式指令的任何儲存媒體。例如，記憶媒體222可包含一非暫時性記憶媒體。例如，記憶媒體222可包含但不限於一唯讀記憶體、一隨機存取記憶體、一磁性或光學記憶體器件(例如，磁碟)、一磁帶、一固態硬碟及類似者。在另一實施例中，記憶體222經組態以儲存本文中描述之各種步驟之一或多個結果及/或輸出。進一步應注意，記憶體222可與一或多個處理器220容置於一共同控制器外殼中。在一替代實施例中，記憶體222可相對於一或多個處理器220之實體位置遠端定位。例如，一或多個處理器220可存取可透過一網路(例如，網際網路、內部網路及類似者)存取之一遠端記憶體(例如，伺服器)。在此方面，控制器218之一或多個處理器222可執行在本發明各處描述之各種處理步驟之任一者。
在一些實施例中，如本文中描述之LSP輻射源100及系統200、300可組態為一「獨立工具」，其在本文中解釋為未實體耦合至一處理工具之一工具。在其他實施例中，此一檢測或度量衡系統可藉由可包含有線及/或無線部分之一傳輸媒體耦合至一處理工具(未展示)。處理工具可包含此項技術中已知之任何處理工具，諸如一微影工具、一蝕刻工具、一沈積工具、一拋光工具、一鍍覆工具、一清潔工具或一離子植入工具。可使用一回饋控制技術、一前饋控制技術及/或一原位控制技術來使用由本文中描述之系統執行之檢測或量測的結果更改一處理或一處理工具之一參數。可手動或自動更改處理或處理工具之參數。
LSP輻射源100及系統200、300之實施例可如本文中描述般進一步組態。另外，LSP輻射源100及系統200、300可經組態以執行本文中描述之(若干)方法實施例之任一者之(若干)任何其他步驟。
圖4繪示描繪根據本發明之一或多項實施例之用於產生寬頻輻射的一方法400之一流程圖。本文中應注意，方法400之步驟可全部或部分由LSP輻射源100實施。然而，應進一步認知，方法400不限於LSP輻射源100，此係因為額外或替代系統級實施例可實行方法400之全部或部分步驟。
在步驟402中，將雷射輻射引導至一等離子圍阻容器中以在流動通過等離子圍阻容器之一氣體內維持一等離子，其中等離子發射寬頻輻射。例如，一泵浦源111可將一泵浦光束101引導至一等離子圍阻容器102中以產生等離子106。接著，等離子106可產生寬頻輻射105。
在步驟404中，經由一再循環氣體迴路再循環氣體使其通過等離子圍阻容器。藉由實例，LSP輻射源100可包含一封閉再循環氣體迴路108 (如圖1A中描繪)或一開放再循環氣體迴路130 (如圖1D中描繪)。在一項實施例中，再循環氣體迴路108及/或130包含一煙道110、一熱交換器112、一冷氣體返回處114及一或多個流阻元件116。在一項實施例中，封閉再循環氣體迴路108利用浮力驅動氣流再循環以增強等離子圍阻容器102內之氣流。
在步驟406中，將來自等離子圍阻容器之一等離子或經加熱氣體之至少一者運送至一熱交換器。例如，流體耦合至等離子圍阻容器102之封閉再循環氣體迴路108可將等離子及/或經加熱氣體引導至熱交換器112。熱交換器112可包含此項技術中已知之任何熱交換器，包含但不限於一水冷式熱交換器或一低溫冷卻熱交換器(例如，液氮、液氬或液氦)。
在步驟408中，經由熱交換器冷卻等離子或經加熱氣體之至少一者。例如，熱交換器112可藉由將熱能之至少一部分傳遞至一散熱器而自封閉再循環氣體迴路內之經加熱氣體移除熱能。在此方面，熱交換器112可產生封閉再循環氣體迴路108之一第一部分(例如，煙道110)與封閉再循環氣體迴路108之一第二部分(例如，冷氣體返回處114)之間的一壓力差。
在步驟410中，將來自熱交換器之經冷卻氣體運送至等離子圍阻容器。例如，封閉再循環氣體迴路108可經由一入口107流體耦合至等離子圍阻容器102。在另一實施例中，封閉再循環氣體迴路108可包含一或多個流阻元件116 (例如，孔隙、過濾器及/或淨化器)。
熟習此項技術者將認知，為概念清楚起見，將本文中描述之組件(例如，操作)、器件、物件及隨附於其等之論述用作實例，且預期各種組態修改。因此，如本文中使用，所闡述之特定範例及隨附論述意欲表示其等更一般類別。一般而言，使用任何特定範例意欲表示其類別，且未包含特定組件(例如，操作)、器件及物件不應被視為限制性的。
熟習此項技術者將明白，存在可實現本文中描述之處理及/或系統及/或其他技的各種載體(例如，硬體、軟體及/或韌體)，且較佳載體將隨著部署處理及/或系統及/或其他技術之內容背景而變化。例如，若一實施者判定速度及準確度係最重要的，則實施者可選擇一主要硬體及/或韌體載體；替代地，若靈活性係最重要的，則實施者可選擇一主要軟體實施方案；或再一次替代地，實施者可選擇硬體、軟體及/或韌體之某一組合。因此，存在可實現本文中描述之處理及/或器件及/或其他技術之若干可能載體，其等皆並非固有地優於其他者，此係因為待利用之任何載體係取決於其中將部署載體之內容背景及實施者之具體關注(例如，速度、靈活性或可預測性) (其等之任何者可變化)之一選擇。
呈現先前描述以使一般技術者能夠製造且使用如在一特定應用及其要求之內容背景中提供之本發明。如本文中使用，諸如「頂部」、「底部」、「上方」、「下方」、「上」、「向上」、「下」、「往下」及「向下」之方向術語意欲為描述之目的而提供相對位置，且並不意欲指定一絕對參考系。熟習此項技術者將明白對所描述實施例之各種修改，且本文中定義之一般原理可應用於其他實施例。因此，本發明並不意欲限於所展示且描述之特定實施例，而是符合與本文中揭示之原理及新穎特徵一致之最廣範疇。
關於本文中使用實質上任何複數及/或單數術語，熟習此項技術者可視內容背景及/或應用所需而自複數轉譯為單數及/或自單數轉譯為複數。為清楚起見，本文中未明確闡述各種單數/複數置換。
本文中描述之全部方法可包含將方法實施例之一或多個步驟的結果儲存於記憶體中。結果可包含本文中描述之結果之任一者且可以此項技術中已知之任何方式儲存。記憶體可包含本文中描述之任何記憶體或此項技術中已知之任何其他適合儲存媒體。在已儲存結果之後，結果可在記憶體中存取且由本文中描述之方法或系統實施例之任一者使用、經格式化以顯示給一使用者、由另一軟體模組、方法或系統及類似者使用。此外，結果可「永久地」、「半永久地」、「暫時地」儲存或儲存達某一時段。例如，記憶體可為隨機存取記憶體(RAM)，且結果可不一定無限期地保存於記憶體中。
進一步預期，上文描述之方法之實施例之各者可包含本文中描述之(若干)任何其他方法之(若干)任何其他步驟。另外，上文描述之方法之實施例之各者可由本文中描述之系統之任一者執行。
本發明之實施例係關於用於促進一LSP輻射源中之快速氣體流通的一浮力驅動封閉再循環氣體迴路。有利地，本發明之LSP輻射源100可包含少於先前方法之機械致動組件。因此，本發明之LSP輻射源100可產生較少雜訊、需要較小氣體體積且需要較低維護成本及安全管理。
本文中描述之標的物有時繪示含於其他組件內或與其他組件連接之不同組件。應瞭解，此等所描繪之架構僅為例示性的，且事實上可實施許多其他架構而達成相同功能性。在概念意義上，用以達成相同功能性之任何組件配置經有效「相關聯」使得達成所要功能性。因此，在本文中組合以達成一特定功能性之任兩個組件可被視為彼此「相關聯」使得達成所要功能性，而與架構或中間組件無關。同樣地，如此相關聯之任兩個組件亦可被視為彼此「連接」或「耦合」以達成所要功能性，且能夠如此相關聯之任兩個組件亦可被視為可彼此「耦合」以達成所要功能性。可耦合之特定實例包含但不限於可實體配合及/或實體互動之組件、及/或可無線互動及/或無線互動之組件，及/或邏輯互動及/或可邏輯互動之組件。
此外，應瞭解，本發明係由隨附發明申請專利範圍定義。此項技術者將瞭解，一般而言，在本文中及尤其隨附發明申請專利範圍(例如，隨附發明申請專利範圍之主體)中使用之術語一般意欲為「開放性」術語(例如，術語「包含(including)」應解釋為「包含但不限於」，術語「具有」應解釋為「至少具有」，術語「包括(includes)」應解釋為「包擴但不限於」，及類似者)。此項技術者將進一步瞭解，若預期一引入請求項敘述之一特定數目，則此一意圖將在請求項中明確敘述，且若缺乏此敘述，則不存在此意圖。例如，作為理解之一輔助，以下隨附發明申請專利範圍可含有使用引導性片語「至少一個」及「一或多個」以引入請求項敘述。然而，此等片語之使用不應被解釋為暗示藉由不定冠詞「一」或「一個」引入之一請求項敘述將含有此引入請求項敘述之任何特定請求項限制於僅含有一個此敘述之發明，即使相同請求項包含引導性片語「一或多個」或「至少一個」及諸如「一」或「一個」之不定冠詞(例如，「一」及/或「一個」通常應被解釋為意謂「至少一個」或「一或多個」)；此同樣適用於對用於引入請求項敘述之定冠詞之使用。另外，即使明確敘述一引入請求項敘述之一特定數目，熟習此項技術者仍將認知，此敘述通常應被解釋為意謂至少該敘述數目(例如，「兩個敘述」之簡單敘述(無其他修飾語)通常意謂至少兩個敘述或兩個或更多個敘述)。此外，在其中使用類似於「A、B及C之至少一者及類似者」之一慣用表述之例項中，此一構造一般意指熟習此項技術者將理解之慣用表述意義(例如，「具有A、B及C之至少一者的一系統」將包含但不限於僅具有A、僅具有B、僅具有C、同時具有A及B、同時具有A及C、同時具有B及C及/或同時具有A、B及C之系統，等等)。在其中使用類似於「A、B或C之至少一者及類似者」之一慣用表述之例項中，此一構造一般意指熟習此項技術者將理解之慣用表述意義(例如，「具有A、B或C之至少一者的一系統」將包含但不限於僅具有A、僅具有B、僅具有C、同時具有A及B、同時具有A及C、同時具有B及C及/或同時具有A、B及C之系統，等等)。此項技術者將進一步瞭解，無論是在描述、發明申請專利範圍還是在圖式中，呈現兩個或更多個替代項之實際上任何轉折性字詞及/或片語通常皆應被理解為預期以下可能性：包含該等項之一者、該等項之任一者或兩個項。例如，片語「A或B」將被理解為包含「A」或「B」或「A及B」之可能性。
據信，藉由前述描述將理解本發明及其許多伴隨優點，且將明白，可在組件之形式、構造及配置方面進行各種改變而不脫離所揭示之標的物或不犧牲全部其材料優點。所描述之形式僅為說明性地，且以下發明申請專利範圍意欲涵蓋且包含此等改變。此外，應瞭解，本發明係由隨附發明申請專利範圍定義。
100‧‧‧雷射維持等離子(LSP)輻射源/雷射維持等離子(LSP)源/系統101‧‧‧泵浦光束/雷射輻射/泵浦輻射102‧‧‧等離子圍阻容器103a‧‧‧透射元件103b‧‧‧透射元件104‧‧‧氣體體積105‧‧‧輻射/光束106‧‧‧等離子107‧‧‧入口108‧‧‧封閉再循環氣體迴路/封閉再循環迴路109‧‧‧出口110‧‧‧煙道111‧‧‧泵浦源112‧‧‧熱交換器113‧‧‧集光光學器件114‧‧‧冷氣體返回處116‧‧‧流阻元件118‧‧‧泵浦122‧‧‧熱源124‧‧‧氣體入口126‧‧‧氣體出口130‧‧‧開放再循環氣體迴路200‧‧‧光學特性化系統202‧‧‧光學元件203‧‧‧照明臂204‧‧‧光束分離器205‧‧‧集光臂206‧‧‧物鏡207‧‧‧樣品210‧‧‧光學元件212‧‧‧載物台總成/樣本載物台214‧‧‧偵測器總成216‧‧‧感測器218‧‧‧控制器220‧‧‧處理器222‧‧‧記憶體/記憶媒體300‧‧‧光學特性化系統316‧‧‧照明臂/照明臂路徑318‧‧‧集光臂320‧‧‧光束調節組件322‧‧‧第一聚焦元件326‧‧‧第二聚焦元件328‧‧‧偵測器總成330‧‧‧集光光束調節元件400‧‧‧方法402‧‧‧步驟404‧‧‧步驟406‧‧‧步驟408‧‧‧步驟410‧‧‧步驟
熟習此項技術者藉由參考附圖可更佳理解本發明之若干優點，其中： 圖1A繪示根據本發明之一或多項實施例之包含一封閉再循環氣體迴路的一雷射維持等離子(LSP)輻射源之一簡化示意圖； 圖1B繪示根據本發明之一或多項實施例之配備有一泵浦的一雷射維持等離子(LSP)輻射源之一簡化示意圖； 圖1C繪示根據本發明之一或多項實施例之配備有一或多個額外熱源的一雷射維持等離子(LSP)輻射源之一簡化示意圖； 圖1D繪示根據本發明之一或多項實施例之包含一開放再循環氣體迴路的一雷射維持等離子(LSP)輻射源之一簡化示意圖； 圖2繪示根據本發明之一或多項實施例之實施LSP輻射源的一光學特性化系統之一簡化示意圖； 圖3繪示根據本發明之一或多項實施例之實施LSP輻射源的一光學特性化系統之一簡化示意圖；及 圖4繪示描繪根據本發明之一或多項實施例之用於產生寬頻輻射的一方法之一流程圖。
100‧‧‧雷射維持等離子(LSP)輻射源/雷射維持等離子(LSP)源/系統
101‧‧‧泵浦光束/雷射輻射/泵浦輻射
102‧‧‧等離子圍阻容器
103a‧‧‧透射元件
103b‧‧‧透射元件
104‧‧‧氣體體積
105‧‧‧輻射/光束
106‧‧‧等離子
107‧‧‧入口
108‧‧‧封閉再循環氣體迴路/封閉再循環迴路
109‧‧‧出口
110‧‧‧煙道
111‧‧‧泵浦源
112‧‧‧熱交換器
113‧‧‧集光光學器件
114‧‧‧冷氣體返回處
116‧‧‧流阻元件

Claims (49)

  1. 一種操作一等離子光源的裝置，其包括：一等離子圍阻容器(plasma containment vessel)，其經組態以自一泵浦源接收雷射輻射以在流動通過該等離子圍阻容器之氣體內維持一等離子，其中該等離子圍阻容器經組態以將氣體自該等離子圍阻容器之一入口運送至該等離子圍阻容器之一出口，其中該等離子圍阻容器進一步經組態以透射(transmit)由該等離子發射之寬頻輻射之至少一部分；及一或多個封閉再循環氣體迴路，其等流體耦合至該等離子圍阻容器，其中該一或多個封閉再循環氣體迴路之一第一部分流體耦合至該等離子圍阻容器之該出口且經組態以運送來自該等離子圍阻容器之該出口之等離子或經加熱氣體之至少一者，其中該一或多個封閉再循環氣體迴路之一第二部分流體耦合至該等離子圍阻容器之該入口且經組態以將經冷卻氣體運送至該等離子圍阻容器之該入口，其中該一或多個封閉再循環迴路經組態以在該一或多個封閉再循環氣體迴路之該第一部分與該一或多個封閉再循環氣體迴路之該第二部分之間維持至少100℃之一溫度差而產生一壓力差，其中該第一部分比該第二部分熱。
  2. 如請求項1之裝置，其中該等離子之一捲流(plume)之浮力(buoyancy)足以驅動該氣體再循環通過該一或多個封閉再循環氣體迴路。
  3. 如請求項1之裝置，其中該等離子之一捲流之能量足以驅動該氣體再循環通過該一或多個封閉再循環氣體迴路。
  4. 如請求項1之裝置，其中該等離子之一捲流之一能量足以驅動該氣體按大於或等於0.2m/s之一速度再循環通過該一或多個封閉再循環氣體迴路。
  5. 如請求項1之裝置，其中該一或多個封閉再循環氣體迴路經組態以產生在該等離子上方延伸至少1cm的該等離子之一捲流。
  6. 如請求項1之裝置，其中該一或多個封閉再循環氣體迴路經組態以產生該一或多個封閉再循環氣體迴路之該第一部分內之氣體與該一或多個封閉再循環氣體迴路之該第二部分內之氣體之間的一壓力差以驅動通過該一或多個封閉再循環氣體迴路之氣流。
  7. 如請求項6之裝置，其中該壓力差大於或等於500Pa。
  8. 如請求項1之裝置，其進一步包括：一或多個額外熱源，其中該一或多個額外熱源經組態以至少部分驅動該氣體再循環通過該一或多個封閉再循環氣體迴路。
  9. 如請求項1之裝置，其進一步包括：一或多個泵浦，其中該一或多個泵浦經組態以至少部分驅動該氣體再循環通過該一或多個封閉再循環氣體迴路。
  10. 如請求項1之裝置，其中該一或多個封閉再循環氣體迴路之該第一部分包括流體耦合至該等離子圍阻容器之該出口的一煙道(flue)。
  11. 如請求項10之裝置，其中該一或多個封閉再循環迴路之該第二部分包括流體耦合至該等離子圍阻容器之該入口的一冷氣體返回處。
  12. 如請求項11之裝置，其中該一或多個封閉再循環氣體迴路包括：一熱交換器，其中該煙道經組態以將來自該等離子圍阻容器之該出口之等離子或經加熱氣體之至少一者運送至該熱交換器，其中該熱交換器經組態以自等離子或經加熱氣體之該至少一者移除熱能且將該熱能之至少一部分自該一或多個封閉再循環氣體迴路傳遞至一散熱器，其中該冷氣體返回處經組態以自該熱交換器接收經冷卻氣體，其中該冷氣體返回處進一步經組態以將該經冷卻氣體運送至該等離子圍阻容器之該入口。
  13. 如請求項12之裝置，其中該熱交換器包括一水冷式熱交換器或一低溫熱交換器之至少一者。
  14. 如請求項11之裝置，其中該煙道或該冷氣體返回處之至少一者包括一或多個管道。
  15. 如請求項1之裝置，其中該等離子圍阻容器包括：一等離子燈、一等離子單元或一等離子腔室之至少一者。
  16. 如請求項1之裝置，其中該一或多個封閉再循環氣體迴路經組態以使氬氣、氙氣、氖氣或氮氣之至少一者流動通過該等離子圍阻容器。
  17. 如請求項16之裝置，其中該一或多個封閉再循環氣體迴路經組態以使兩個或更多個氣體之一混合物流動。
  18. 如請求項1之裝置，其進一步包括：一流阻元件，其中該流阻元件經組態以調整氣體通過該一或多個封閉再循環氣體迴路之一流速。
  19. 如請求項18之裝置，其中該流阻元件包括：一孔隙。
  20. 如請求項18之裝置，其中該流阻元件包括：一或多個過濾器，其中該一或多個過濾器流體耦合至該一或多個封閉再循環氣體迴路且經組態以在氣體返回至該等離子圍阻容器時清潔該氣體。
  21. 如請求項1之裝置，其進一步包括：一再填充系統，其流體耦合至該一或多個封閉再循環氣體迴路之一 或多個部分。
  22. 如請求項21之裝置，其中該再填充系統包括：一氣體入口或一氣體出口之至少一者。
  23. 一種操作一等離子光源的裝置，其包括：一泵浦源，其經組態以產生雷射輻射；一等離子圍阻容器，其經組態以自該泵浦源接收該雷射輻射以在流動通過該等離子圍阻容器之氣體內維持一等離子，其中該等離子圍阻容器經組態以將氣體自該等離子圍阻容器之一入口運送至該等離子圍阻容器之一出口；一組集光光學器件，其等經組態以接收由該等離子圍阻容器內維持之該等離子發射之寬頻輻射；及一或多個封閉再循環氣體迴路，其等流體耦合至該等離子圍阻容器，其中該一或多個封閉再循環氣體迴路之一第一部分流體耦合至該等離子圍阻容器之該出口且經組態以經由該出口運送等離子或經加熱氣體之至少一者離開該等離子圍阻容器，其中該一或多個封閉再循環氣體迴路之一第二部分流體耦合至該等離子圍阻容器之該入口且經組態以經由該入口將經冷卻氣體運送至該等離子圍阻容器中，其中該一或多個封閉再循環迴路經組態以在該一或多個封閉再循環氣體迴路之該第一部分與該一或多個封閉再循環氣體迴路之該第二部分之間維持至少100℃之一溫度差而產生一壓力差，其中該第一部分比該第二部分熱。
  24. 如請求項23之裝置，其中該泵浦源包括：一脈衝式雷射、一連續波(CW)雷射或一經調變CW雷射之至少一者。
  25. 如請求項23之裝置，其中該等離子之一捲流之浮力足以驅動該氣體再循環通過該一或多個封閉再循環氣體迴路。
  26. 如請求項23之裝置，其中該等離子之一捲流之能量足以驅動該氣體再循環通過該一或多個封閉再循環氣體迴路。
  27. 如請求項23之裝置，其中該等離子之一捲流之一能量足以驅動該氣體按大於或等於0.2m/s之一速度再循環通過該一或多個封閉再循環氣體迴路。
  28. 如請求項23之裝置，其中該一或多個封閉再循環氣體迴路經組態以產生在該等離子上方延伸至少1cm的該等離子之一捲流。
  29. 如請求項23之裝置，其中該一或多個封閉再循環氣體迴路經組態以產生該一或多個封閉再循環氣體迴路之該第一部分內之氣體與該一或多個封閉再循環氣體迴路之該第二部分內之氣體之間的一壓力差而驅動通過該一或多個封閉再循環氣體迴路之氣流。
  30. 如請求項29之裝置，其中該壓力差大於或等於500Pa。
  31. 如請求項23之裝置，其進一步包括：一或多個額外熱源，其中該一或多個額外熱源經組態以至少部分驅動該氣體再循環通過該一或多個封閉再循環氣體迴路。
  32. 如請求項23之裝置，其進一步包括：一或多個泵浦，其中該一或多個泵浦經組態以至少部分驅動該氣體再循環通過該一或多個封閉再循環氣體迴路。
  33. 如請求項23之裝置，其中該一或多個封閉再循環迴路之該第一部分包括流體耦合至該等離子圍阻容器之該出口的一煙道。
  34. 如請求項33之裝置，其中該一或多個封閉再循環迴路之該第二部分包括流體耦合至該等離子圍阻容器之該入口的一冷氣體返回處。
  35. 如請求項34之裝置，其中該一或多個封閉再循環氣體迴路包括：一熱交換器，其中該煙道經組態以將來自該等離子圍阻容器之該出口之等離子或經加熱氣體之至少一者運送至該熱交換器，其中該熱交換器經組態以自等離子或經加熱氣體之該至少一者移除熱能且將該熱能之至少一部分自該一或多個封閉再循環氣體迴路傳遞至一散熱器，其中該冷氣體返回處經組態以自該熱交換器接收經冷卻氣體，其中 該冷氣體返回處進一步經組態以將該經冷卻氣體運送至該等離子圍阻容器之該入口。
  36. 如請求項35之裝置，其中該熱交換器包括一水冷式熱交換器或一低溫熱交換器之至少一者。
  37. 如請求項34之裝置，其中該煙道或該冷氣體返回處之至少一者包括一或多個管道。
  38. 如請求項23之裝置，其中該等離子圍阻容器包括：一等離子燈、一等離子單元或一等離子腔室之至少一者。
  39. 如請求項23之裝置，其中該一或多個封閉再循環氣體迴路經組態以使氬氣、氙氣、氖氣或氮氣之至少一者流動通過該等離子圍阻容器。
  40. 如請求項39之裝置，其中該一或多個封閉再循環氣體迴路經組態以使兩個或更多個氣體之一混合物流動。
  41. 如請求項23之裝置，其進一步包括：一流阻元件，其中該流阻元件經組態以調整氣體通過該一或多個封閉再循環氣體迴路之一流速。
  42. 如請求項41之裝置，其中該流阻元件包括： 一孔隙。
  43. 如請求項41之裝置，其中該流阻元件包括：一或多個過濾器，其中該一或多個過濾器流體耦合至該一或多個封閉再循環氣體迴路且經組態以在氣體返回至該等離子圍阻容器時清潔該氣體。
  44. 如請求項23之裝置，其中該一或多個封閉再循環氣體迴路包括一或多個開放再循環氣體迴路。
  45. 如請求項44之裝置，其進一步包括：一再填充系統，其流體耦合至該一或多個封閉再循環氣體迴路之一或多個部分。
  46. 如請求項45之裝置，其中該再填充系統包括：一氣體入口或一氣體出口之至少一者。
  47. 一種操作一等離子光源的方法，其包括：將雷射輻射引導至一等離子圍阻容器中以在流動通過該等離子圍阻容器之一氣體內維持一等離子，其中該等離子發射寬頻輻射；及經由一封閉再循環氣體迴路再循環該氣體使其通過該等離子圍阻容器，其中該再循環該氣體使其通過該等離子圍阻容器包括：將來自該等離子圍阻容器之等離子或經加熱氣體之至少一者運送 至一熱交換器；經由該熱交換器冷卻等離子或經加熱氣體之該至少一者；及將來自該熱交換器之經冷卻氣體運送至該等離子圍阻容器，其中至少100℃之一溫度差存在於該封閉再循環氣體迴路之一第一部分與該封閉再循環氣體迴路之一第二部分之間而產生一壓力差，其中該第一部分比該第二部分熱。
  48. 一種操作一等離子光源的裝置，其包括：一等離子圍阻容器，其經組態以自一泵浦源接收雷射輻射以在流動通過該等離子圍阻容器之氣體內維持一等離子，其中該等離子圍阻容器經組態以將氣體自該等離子圍阻容器之一入口運送至該等離子圍阻容器之一出口，其中該等離子圍阻容器進一步經組態以透射由該等離子發射之寬頻輻射之至少一部分；及一或多個封閉再循環氣體迴路，其等流體耦合至該等離子圍阻容器，其中該一或多個封閉再循環氣體迴路之一第一部分流體耦合至該等離子圍阻容器之該出口且經組態以運送來自該等離子圍阻容器之該出口之等離子或經加熱氣體之至少一者，其中該一或多個封閉再循環氣體迴路之一第二部分流體耦合至該等離子圍阻容器之該入口且經組態以將經冷卻氣體運送至該等離子圍阻容器之該入口，其中該一或多個封閉再循環氣體迴路經組態以產生在該等離子上方延伸至少1cm的該等離子之一捲流。
  49. 一種操作一等離子光源的裝置，其包括：一泵浦源，其經組態以產生雷射輻射； 一等離子圍阻容器，其經組態以自該泵浦源接收該雷射輻射以在流動通過該等離子圍阻容器之氣體內維持一等離子，其中該等離子圍阻容器經組態以將氣體自該等離子圍阻容器之一入口運送至該等離子圍阻容器之一出口；一組集光光學器件，其等經組態以接收由該等離子圍阻容器內維持之該等離子發射之寬頻輻射；及一或多個封閉再循環氣體迴路，其等流體耦合至該等離子圍阻容器，其中該一或多個封閉再循環氣體迴路之一第一部分流體耦合至該等離子圍阻容器之該出口且經組態以經由該出口運送等離子或經加熱氣體之至少一者離開該等離子圍阻容器，其中該一或多個封閉再循環氣體迴路之一第二部分流體耦合至該等離子圍阻容器之該入口且經組態以經由該入口將經冷卻氣體運送至該等離子圍阻容器中，其中該一或多個封閉再循環氣體迴路經組態以產生在該等離子上方延伸至少1cm的該等離子之一捲流。
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