【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请案涉及能够产生具有深紫外线uv(duv)或真空uv(vuv)波长的光的激光，且更特定来说涉及能够产生在近似125nm到300nm的范围内的光的激光及使用此类激光来检查(例如)光罩、倍缩光罩及半导体晶片的检查系统。
技术介绍
1、随着半导体装置的尺寸缩小，会引起装置失效的最小颗粒或图案缺陷的大小也缩小。因此，需要检测经图案化及未图案化的半导体晶片及倍缩光罩上的较小颗粒及缺陷。由小于所述光的波长的颗粒散射的光的强度通常随着所述颗粒的尺寸的高次幂按比例调整(例如，来自经隔离的小球形颗粒的光的总散射强度与球体的直径的六次幂成正比且与波长的四次幂成反比按比例调整)。由于散射光的经增加强度，较短波长通常将比较长波长提供用于检测小颗粒及缺陷的更佳敏感性。
2、由于从小颗粒及缺陷散射的光的强度通常非常低，因此需要高照明强度来产生能够在非常短时间内检测的信号。可能需要0.3w或更高的平均光源功率水平。在这些高平均功率水平下，需要高脉冲重复率，因为重复率越高，每脉冲的能量越低且因此损坏系统光学器件或经检查的物品的风险越低。检查及计量的照明需求通常由连续波(cw)光源来最佳满足。cw光源具有恒定功率水平，此避免峰值功率损坏问题且也允许连续获取图像或数据。然而，在许多情况下，具有约50mhz或更高的重复率的锁模激光(有时被称为准cw激光)可为有用的，因为高重复率意味着每脉冲的能量可足够低以避免对特定计量及检查应用的损坏。
3、因此，需要锁模或cw激光，其产生在vuv范围内的辐射且适用于光罩、倍缩光罩及/或晶片的检查。倘若可
4、此外，产生具有高功率水平及服务事件之间的长时间间隔(诸如数月或数年)的duv波长(诸如在190nm到300nm之间的波长)的辐射的激光通常使用硼酸锂铯(clbo)作为用于频率转换的非线性晶体。然而，clbo是吸湿的且在处置、存储及操作期间必须防止湿度，从而导致制造、运输及操作过程的相当高复杂性及成本。具有高损坏阈值的其他非吸湿非线性晶体在duv波长范围内的重要波长处不相位匹配且因此不能与此类波长的临界或非临界相位匹配一起使用。因此，也需要锁模或cw激光，其产生在duv范围内的辐射，而不使用吸湿非线性晶体。
5、也需要检查系统及相关联激光系统，其能够产生具有duv或vuv波长(诸如在近似125nm到近似300nm的范围内)的输出的锁模或cw激射光且避免一些或全部上述问题及缺点。
技术实现思路
1、本专利技术通常涉及用于激光组合件(激光)中的非线性晶体光栅组合件，所述激光组合件(激光)经配置以产生具有输出频率与在近似125nm到近似300nm的范围内的对应输出波长的激光输出光束。每一非线性晶体光栅组合件(光栅组合件)包含分别经处理以包含一行平行隔开台面类型的结构(台面)的两个整件式非线性晶体光栅结构，所述整件式非线性晶体光栅结构经塑形及配置以促进组装成交错组合配置(例如，使得一个光栅结构的台面装配到形成于另一光栅结构的两个相邻台面之间的凹槽中，且反之亦然)。两个光栅结构也经形成(例如，蚀刻或切割)使得每一台面的每一宽度基本上等于在光束的传播方向上测量的临界长度的奇整数倍，此是实现入射光束与所要激光输出光束的输出频率的准相位匹配(qpm)所需的。光栅结构也经形成具有倒转的晶轴(例如，其中第一光轴与传播方向平行对准且第二及第三光轴相对于彼此旋转基本上180°)，使得第一光栅结构具有相对于第二光栅结构的“倒转”(第二)晶轴的“直立”(第一)晶轴。当光栅结构组装成交错组合配置且光栅组合件可操作地定位以接收一或多个入射光束时，入射(中间)光束基本上平行于第一及第二晶轴的第二光轴，两个光栅结构的台面共同形成光栅图案，其中光束交替穿过直立及倒转台面(即，穿过一个光栅结构的直立台面，接着穿过另一光栅结构的倒转台面，接着穿过第一光栅结构的第二直立台面等)。通过以此方式形成及组装光栅结构，光栅组合件提供能够实现适用于所施加光的频率转换的qpm的周期性结构，从而促进产生高功率及光子能阶的duv及vuv激射光，同时避免与先前技术方法相关联的上述问题及缺点。此外，通过形成两个光栅结构使得当两个光栅结构以交错组合配置安置时，直立及倒转台面形成所要交替光栅图案，本专利技术使用本专利技术的晶体光栅组合件极大地简化相关联制造及组装过程，且因此降低制造激光组合件的成本。
2、在一个实施例中，用于形成本专利技术的非线性晶体光栅组合件的光栅结构中的每一者包括单个(整件式)四硼酸锶srb4o7(sbo)晶体。sbo晶体展现避免与先前技术方法相关联的许多上述问题及缺点的吸引人的特征(例如，宽广透明度范围、良好抗损坏性及化学稳定性、高显微硬度及相较于带隙值的高对角线d33非线性光学元件值)。在替代实施例中，非线性晶体是三硼酸锂lib3o5(lbo)、β硼酸钡β-bab2o4(bbo)，或针对输入及输出频率透明且具有合理大小(近似1pm/v或更大)的至少一个非线性系数的另一非线性晶体材料。sbo晶体展现使通过临界或非临界相位匹配进行的频率转换不可能的低双折射。lbo广泛用于将红外波长(诸如1064nm)的频率加倍以在可见光谱的绿色部分中产生二次谐波。lbo具有高损坏阈值且透射波长短到约160nm的光。然而，lbo的uv折射率使得对于(例如)将接近532nm的波长的绿光的频率加倍，临界及非临界相位匹配是不可能的。本专利技术通过使用本文中所描述的交错组合配置形成光栅图案(即，分别具有第一/直立及第二/倒转晶轴的直立及倒转台面的循序对准的周期性系列)来规避sbo、lbo及其他非线性晶体的相位匹配限制，所述光栅图案实现以近似布鲁斯特角(brewster’s angle)引导到光栅组合件的输入表面上的中间光束的一个或多个输入光频率的qpm，使得离开光栅组合件的输出表面的光包含具有所要duv或vuv输出频率的激光输出光。
3、在实际实施例中，通过在单片非线性晶体中借助于标准制造技术蚀刻或切割(刻划)周期性间隔的矩形凹槽或腔来形成光栅结构。每一凹槽之间的残余非线性晶体材料在本文中被称为台面及或板，借此每一光栅结构由从水平基底垂直延伸且由中介凹槽分离的一行水平的平行隔开台面组成。如上文所提及，两个光栅结构的每一台面的宽度基本上等于临界长度的奇整数倍，以实现输入光频率与所要输出频率的qpm。每一凹槽的宽度大于每一台面的宽度，使得当光栅结构组装成交错组合配置时，第一光栅结构的台面的垂直平面表面与第二光栅结构的台面的相对垂直平面表面分离小间隙距离。在一个实施例中，矩形凹槽的深度(即，每一台面的高度)是至少10微米，优选地至少50μm或至少100μm。通过以此方式形成光栅结构，两个光栅结构的台面形成交错组合的交替光栅图案，所述交错组合的交错光栅图案促进使用根据本专利技术产生的光栅组合件以执行产生高功率水平(即，从几百毫瓦(mw)到几瓦(w)或更高)及高光子能阶(例如，在266nm处4.66ev，在177nm处本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于产生具有输出频率与在近似125nm到近似300nm的范围内的对应输出波长的激光输出光束的激光组合件，所述激光组合件包括：
2.根据权利要求1所述的的激光组合件，其中所述第一及第二整件式非线性晶体光栅结构包括四硼酸锶晶体。
3.根据权利要求1所述的激光组合件，其中所述最终频率转换级经配置使得所述一或多个中间光束以近似布鲁斯特角入射于所述非线性晶体光栅组合件的输入表面上。
4.根据权利要求1所述的激光组合件，其中所述最终频率转换级经配置使得所述第一及第二晶轴两者的第一光轴平行于所述传播方向。
5.根据权利要求4所述的激光组合件，其中所述最终频率转换级进一步经配置使得所述中间光束的偏振基本上平行于所述第一及第二晶轴的第二光轴，其中所述第二光轴具有大于所述第一光轴及所述第一及第二晶轴的第三光轴的非线性系数。
6.根据权利要求1所述的激光组合件，
7.根据权利要求6所述的激光组合件，其中第一凹槽的宽度大于所述第四台面的宽度达约100nm到1μm之间。
8.根据权利要求7所述的激光组合件，其中所述
9.根据权利要求1所述的激光组合件，其中所述最终频率转换级进一步包括：
10.根据权利要求1所述的激光组合件，
11.根据权利要求10所述的激光组合件，
12.根据权利要求1所述的激光组合件，
13.根据权利要求12所述的激光组合件，
14.根据权利要求1所述的激光组合件，
15.根据权利要求14所述的激光组合件，
16.根据权利要求1所述的激光组合件，
17.根据权利要求1所述的激光组合件，
18.根据权利要求1所述的激光组合件，
19.一种经配置以使用具有输出频率与在近似125nm到近似300nm的范围内的对应输出波长的激光输出光束检查样本的检查系统，其中所述激光输出光束是由激光组合件产生，所述激光组合件包括：
20.一种经配置以将一或多个输入光束转换成激光输出光的非线性晶体光栅组合件，所述一或多个输入光束具有对应基本频率且以预定传播方向经引导穿过所述非线性晶体光栅组合件，所述激光输出光具有输出频率与在近似125nm到近似300nm的范围内的对应输出波长，其中所述非线性晶体光栅组合件包括：
21.一种用于产生具有输出频率与在近似125nm到近似300nm的范围内的对应输出波长的激光输出光束的方法，所述方法包括：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于产生具有输出频率与在近似125nm到近似300nm的范围内的对应输出波长的激光输出光束的激光组合件，所述激光组合件包括：
2.根据权利要求1所述的的激光组合件，其中所述第一及第二整件式非线性晶体光栅结构包括四硼酸锶晶体。
3.根据权利要求1所述的激光组合件，其中所述最终频率转换级经配置使得所述一或多个中间光束以近似布鲁斯特角入射于所述非线性晶体光栅组合件的输入表面上。
4.根据权利要求1所述的激光组合件，其中所述最终频率转换级经配置使得所述第一及第二晶轴两者的第一光轴平行于所述传播方向。
5.根据权利要求4所述的激光组合件，其中所述最终频率转换级进一步经配置使得所述中间光束的偏振基本上平行于所述第一及第二晶轴的第二光轴，其中所述第二光轴具有大于所述第一光轴及所述第一及第二晶轴的第三光轴的非线性系数。
6.根据权利要求1所述的激光组合件，
7.根据权利要求6所述的激光组合件，其中第一凹槽的宽度大于所述第四台面的宽度达约100nm到1μm之间。
8.根据权利要求7所述的激光组合件，其中所述第一、第二及第三凹槽中的每一者具有至少10μm的深度。
9.根据权利要求1所述的激光组合件，其中所述最终频率转换...
【专利技术属性】
技术研发人员：勇霍·亚历克斯·庄，银英·肖李，E·洛基诺娃，J·费尔登，张百钢，刘学峰，K·威克利·毛瑟，
申请(专利权)人：科磊股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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