JP6671358B2 - 183nmのレーザーおよび検査システム - Google Patents
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- H01S3/109—Frequency multiplication, e.g. harmonic generation
-
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Description
本出願は、2014年10月3日にChuangらによって出願された「183NM LASER AND INSPECTION SYSTEM」と題した米国特許仮出願第62/059,368号に対する優先権を主張する。
本出願は、2013年3月12日にChuangらによって出願され、本明細書に参照により組み込まれる、「Solid−State Laser and Inspection System Using 193nm Laser」と題した米国特許出願第13/797,939号に関連する。
Claims (28)
- 約180nmから約185nmの範囲の出力波長を有するレーザー出力光を生成するレーザーアセンブリであって、
基本波周波数を有する基本波光を生成するように構成された基本波レーザーと、
基本波光の第1の部分を受け取るように、前記基本波レーザーに結合された光パラメトリックシステム(OPS)であって、基本波周波数より少ないダウンコンバートされた周波数を有するダウンコンバートされた信号を生成するように構成された光パラメトリックシステム(OPS)と、
前記基本波光の第2の部分を受け取るように、前記基本波レーザーに結合された第5高調波発生器であって、前記基本波周波数の5倍に等しい第5高調波周波数を有する第5高調波光を生成するように構成された第5高調波発生器と、
前記OPSから前記ダウンコンバートされた信号を受け取るように、また、前記第5高調波発生器から第5高調波光を受け取るように光学的に結合されて、前記ダウンコンバートされた信号と前記第5高調波光を混合することによって前記レーザー出力光を生成するように構成された周波数混合モジュールと、を備え、
前記OPSが、
前記ダウンコンバートされた周波数と第1のパワーレベルを有するダウンコンバートされたシード信号を生成するように構成されたダウンコンバート済シード信号発生器と、
前記ダウンコンバートされたシード信号と、前記基本波光の一部分が、非線形結晶を一度通過することによって混合されるように構成された光パラメトリック増幅器(OPA)を備え、前記非線形結晶は、前記混合が、前記ダウンコンバートされたシード信号を、前記第1のパワーレベルの10倍を超える第2のパワーレベルで生成するように構成され、
前記OPSは、前記ダウンコンバートされた周波数と前記第5高調波周波数の合計が、前記レーザー出力を約180nmから約185nmの範囲で生成するように構成され、
前記OPSがさらに、前記基本波光の前記第1の部分を、第1の副部分と第2の副部分に分岐するように構成されたビームスプリッタを含み、
前記ダウンコンバート済シード信号発生器が、前記第1の副部分を変換することによってダウンコンバートされたシード信号を生成するように構成された光パラメトリック発振器(OPO)を備え、
前記OPAは、前記ダウンコンバートされたシード信号を、前記第2の副部分と混合するように構成されていることを特徴とするレーザーアセンブリ。 - 前記基本波レーザーが、約1064nm、約1053nm、約1047nmおよび約1030nmのうち1つに等しい対応する波長を有する前記基本波周波数で前記基本波光を生成するように構成される、請求項1に記載のレーザーアセンブリ。
- 前記第5高調波発生器および前記周波数混合モジュールのうち少なくとも1つは、アニール処理したCLBO結晶、重水素処理したCLBO結晶または水素処理したCLBO結晶のうち少なくとも1つを備える、請求項1に記載のレーザーアセンブリ。
- 前記OPAが、
前記基本波光の前記第1の基本波光部分を、前記ダウンコンバートされたシード信号と混合するように構成されたビームコンバイナと、
前記ダウンコンバートされたシード信号を受け取り、前記基本波光の第1の部分の誘導ダウンコンバージョンによって、前記ダウンコンバートされたシード信号を増幅するように構成された非線形結晶と、
前記ダウンコンバートされた信号を、前記非線形結晶から受け取った他の周波数から分離し、前記ダウンコンバートされた信号を、前記周波数混合モジュールに向けるように構成されたビームスプリッタと、
を備えている、請求項1に記載のレーザーアセンブリ。 - 前記ダウンコンバート済シード信号発生器が、前記ダウンコンバートされたシード信号を、1mWから500mWの範囲の前記第1のパワーレベルで生成するように構成され、前記OPAは、前記ダウンコンバートされたシード信号を、1Wから20Wの範囲の前記第2のパワーレベルで生成するように構成されている、請求項4に記載のレーザーアセンブリ。
- 前記ビームコンバイナはさらに、第2の波長を透過しながら第1の波長を反射し、前記基本波光部分および前記ダウンコンバートされたシード信号が、前記非線形結晶を介して実質的に同一線で透過するように構成される請求項4に記載のレーザーアセンブリ。
- 前記非線形結晶が、周期的分極ニオブ酸リチウム(PPLN)、周期的分極酸化マグネシウムドープニオブ酸リチウム、周期的分極化学量論的タンタル酸リチウム(PPSLT)、周期的分極酸化マグネシウムドープ化学量論的タンタル酸リチウムおよび周期的分極チタン酸リン酸カリウム(PPKTP)のうち1つを含む、請求項6に記載のレーザーアセンブリ。
- 前記OPSの前記ダウンコンバート済シード信号発生器がダイオードレーザーを含む、請求項1に記載のレーザーアセンブリ。
- 前記ダウンコンバートされた信号は、前記ダウンコンバートされた周波数に対応するダウンコンバートされた波長を有し、
前記OPOは、第1の集束ミラーと、非線形結晶と、第2の集束ミラー、波長セレクタと、出力結合器を含み、それらは作動的に構成されてキャビティを形成し、そのキャビティ内で光が、前記第1と第2の集束ミラーと前記非線形結晶によって、前記波長セレクタと前記出力結合器の間で反射され、
前記波長セレクタは、前記ダウンコンバートされた波長の約0.2nmの波長範囲に波長を有する光を高度に反射するように構成され、
前記出力結合器は、前記波長セレクタと前記出力結合器の間で反射する前記光の部分を、前記ダウンコンバートされたシード信号として通すように構成される、
請求項1に記載のレーザーアセンブリ。 - 前記OPSが、
前記第2の副部分を、前記ダウンコンバートされたシード信号と混合するように構成されたビームコンバイナと、
前記ダウンコンバートされたシード信号を、前記第2の副部分の誘導ダウンコンバージョンによって増幅するように構成された非線形結晶を備え、
前記ビームスプリッタから前記ビームコンバイナまでの光路長は、前記第2の副部分のパルスが、前記ダウンコンバートされたシード信号のパルスと実質的に同時に前記ビームコンバイナに到達するように設定される、請求項9に記載のレーザーアセンブリ。 - 前記ダウンコンバートされた信号が約1250nmから約1830nmの範囲の信号波長を有するように、前記光パラメトリックシステムが構成されている、請求項1に記載のレーザーアセンブリ。
- 前記基本波周波数が約1064.4nmの対応する波長を有するように、前記基本波レーザーが構成され、前記ダウンコンバートされた信号が約1250nmから約1420nmの範囲の信号波長を有するように、前記光パラメトリックシステムが構成されている、請求項11に記載のレーザーアセンブリ。
- 前記基本波周波数が約1030nmの対応する波長を有するように、前記基本波レーザーが構成され、前記ダウンコンバートされた信号が約1400nmから約1830nmの範囲の信号波長を有するように、前記光パラメトリックシステムが構成されている、請求項11に記載のレーザーアセンブリ。
- 前記基本波レーザーが、モードロックレーザー、準連続波レーザー、レーザー ダイオードおよびファイバーレーザーのうち1つを備える、請求項11に記載のレーザーアセンブリ。
- 検査システムであって、
約180nmから約185nmの範囲の出力波長を有するレーザー出力光を生成するように構成されたレーザーアセンブリと、
前記レーザーアセンブリからのレーザー出力光を、被検査物に向けるように構成された第1の光学素子と、
前記被検査物によって影響を受けた前記レーザー出力光の画像部分を収集し、前記画像部分を1つ以上のセンサに向けるように構成された第2の光学素子と、
を備え、
前記レーザーアセンブリが、
基本波周波数を有する基本波光を生成するように構成された基本波レーザーと、
前記基本波光の第1の部分を受け取るように、前記基本波レーザーに結合された光パラメトリックシステム(OPS)であって、基本波周波数より少ないダウンコンバートされた周波数を有するダウンコンバートされた信号を生成するように構成された光パラメトリックシステム(OPS)と、
前記基本波光の第2の部分を受け取るように、前記基本波レーザーに結合された第5高調波発生器であって、基本波周波数の5倍に等しい第5高調波光を生成するように構成された第5高調波発生器と、
前記OPSから前記ダウンコンバートされた信号を受け取るように、また、前記第5高調波発生器から第5高調波光を受け取るように光学的に結合されて、前記ダウンコンバートされた信号と前記第5高調波光を混合することによって前記レーザー出力光を生成するように構成された周波数混合モジュールと、を備え、
前記OPSが、
前記ダウンコンバートされた周波数と第1のパワーレベルを有するダウンコンバートされたシード信号を生成するように構成されたダウンコンバート済シード信号発生器と、
前記ダウンコンバートされたシード信号を、前記基本波光の一部分と混合して、
前記混合により、前記ダウンコンバートされたシード信号を、前記第1のパワーレベルの10倍を超える第2のパワーレベルで生成するように構成されている、光パラメトリック増幅器(OPA)と、
を備え、
前記OPSは、前記ダウンコンバートされた周波数と第5高調波周波数の合計が、前記レーザー出力光を約180nmから約185nmの範囲で生成するように構成され、
前記OPSがさらに、前記基本波光の前記第1の部分を、第1の副部分と第2の副部分に分岐するように構成されたビームスプリッタを含み、
前記ダウンコンバート済シード信号発生器が、前記第1の副部分を変換することによってダウンコンバートされたシード信号を生成するように構成された光パラメトリック発振器(OPO)を備え、
前記OPAは、前記ダウンコンバートされたシード信号を、前記第2の副部分と混合するように構成されていることを特徴とする検査システム。 - 前記検査システムが、暗視野検査システムを含む、請求項15に記載の検査システム。
- 前記被検査物に向けられるレーザー出力光のコヒーレンスを減少させるように構成された、音響光学変調器および電気光学変調器のうち少なくとも1つをさらに備える、請求項15に記載の検査システム。
- 前記レーザーアセンブリのパルス繰返し率を増加させるように構成されたパルスレート乗算器をさらに備える、請求項15に記載の検査システム。
- 前記第2の光学素子は、反射画像部分と透過画像部分を1つのセンサに同時に向けるように構成される、請求項15に記載の検査システム。
- 前記第1の光学素子は、前記レーザー出力光が前記被検査物上に1つの照射ラインを形成するように、前記レーザー出力光を向けるように構成された1つ以上の構成部品を備える、請求項15に記載の検査システム。
- 前記第1の光学素子は、前記レーザー出力光が、前記被検査物上に、複数の同時に照射されたスポットを形成するように、前記レーザー出力光を向けるように構成された1つ以上の構成部品を備える、請求項15に記載の検査システム。
- 前記ダウンコンバートされた信号が約1250nmから約1830nmの範囲の信号波長を有するように、前記光パラメトリックシステムが構成されている、請求項15に記載の検査システム。
- 前記第5高調波発生器が、アニール処理したCLBO結晶、重水素処理したCLBO結晶または水素処理したCLBO結晶のうち少なくとも1つを備える、請求項22に記載の検査システム。
- 約180nmから約185nmの間の波長の光を生成する方法であって、
約1064.4nmの対応する基本波長を有する基本波周波数で基本波光を生成し、
前記基本波光の第1の部分をダウンコンバートして、その結果、前記ダウンコンバートにより、約1250nmから約1420nmの間の対応するダウンコンバートされた波長を有するダウンコンバートされた周波数で、ダウンコンバートされた信号を生成し、
前記基本波光の第2の部分をコンバートして、その結果、前記コンバートにより、前記基本波周波数の第5高調波周波数で第5高調波光を生成し、
前記第5高調波光と前記ダウンコンバートされた信号を混合し、その結果前記混合により、前記ダウンコンバートされた周波数と前記第5高調波周波数の合計に対応する出力波長を有する出力レーザー光を生成する、
ことを含み、
前記基本波光の前記第1の部分をダウンコンバートすることが、
前記ダウンコンバートされた周波数と第1のパワーレベルを有するダウンコンバートされたシード信号を生成し、
前記ダウンコンバートされたシード信号を前記基本波光の前記第1の部分と混合して、前記ダウンコンバートされたシード信号の混合により、前記ダウンコンバートされた信号を、前記第1のパワーレベルの10倍を超える第2のパワーレベルで生成する、
ことを含み、
前記基本波光の前記第1の部分を、第1の副部分と第2の副部分に分岐し、
前記第1の副部分を変換することによってダウンコンバートされたシード信号を生成し、前記ダウンコンバートされたシード信号を、前記第2の副部分と混合し、
前記第5高調波光と前記ダウンコンバートされた信号の混合は、前記第5高調波光と前記ダウンコンバートされた信号を、アニール処理したCLBO結晶、重水素処理したCLBO結晶または水素処理したCLBO結晶のうち少なくとも1つを通すことを含む、方法。 - 約180nmから約185nmの間の波長の光を生成する方法であって、
約1030nmの対応する基本波長を有する基本波周波数で基本波光を生成し、
前記基本波光の第1の部分をダウンコンバートして、その結果、前記ダウンコンバートにより、約1400nmから約1830nmの間の対応するダウンコンバートされた波長を有するダウンコンバートされた周波数で、ダウンコンバートされた信号を生成し、
前記基本波光の第2の部分をコンバートして、その結果、前記コンバートにより、前記基本波周波数の第5高調波周波数で第5高調波光を生成し、
前記第5高調波光と前記ダウンコンバートされた信号とを混合し、その結果前記混合により、前記ダウンコンバートされた周波数と前記第5高調波周波数の合計に対応する出力波長を有する出力レーザー光を生成する、
ことを含み、
前記基本波光の前記第1の部分をダウンコンバートすることが、
前記ダウンコンバートされた周波数と第1のピークパワーレベルを有するダウンコンバートされたシード信号を生成し、
前記ダウンコンバートされたシード信号を前記基本波光の前記第1の部分と混合して、前記ダウンコンバートされたシード信号の混合により、前記ダウンコンバートされた信号を、前記第1のパワーレベルの10倍を超える第2のピークパワーレベルで生成する、
ことを含み、
前記基本波光の前記第1の部分を、第1の副部分と第2の副部分に分岐し、
前記第1の副部分を変換することによってダウンコンバートされたシード信号を生成し、前記ダウンコンバートされたシード信号を、前記第2の副部分と混合し、
前記第5高調波光と前記ダウンコンバートされた信号の混合は、前記第5高調波光と前記ダウンコンバートされた信号を、アニール処理したCLBO結晶、重水素処理したCLBO結晶または水素処理したCLBO結晶のうち少なくとも1つを通すことを含む、方法。 - サンプルの検査方法であって、
約1030nmの対応する基本波波長を有する基本波周波数でパルスレーザー光を生成し、
基本波光の第1の部分をコンバートして、その結果、ダウンコンバートにより、約1400nmから約1830nmの間の対応するダウンコンバートされた波長を有するダウンコンバートされた周波数で、ダウンコンバートされた信号を生成し、
前記基本波光の第2の部分をコンバートして、その結果、前記コンバートにより、前記基本波周波数の第5高調波周波数で第5高調波光を生成し、
前記第5高調波光と前記ダウンコンバートされた信号とを混合して、その結果前記混合により、前記ダウンコンバートされた周波数と前記第5高調波周波数の合計に対応する出力波長を有する出力レーザー光を生成し、
前記出力レーザー光を被検査物に向け、
前記被検査物によって影響を受けた前記レーザー出力光の画像部分を収集し、前記画像部分を1つ以上のセンサに向けることを含み、
前記基本波光の前記第1の部分をダウンコンバートすることが、
前記ダウンコンバート周波数と第1のパワーレベルを有するダウンコンバートされたシード信号を生成し、
前記ダウンコンバートされたシード信号を前記基本波光の前記第1の部分と混合して、前記ダウンコンバートされたシード信号の混合により、前記ダウンコンバートされた信号を、前記第1のパワーレベルの10倍を超える第2のパワーレベルで生成する、
ことを含み、
前記基本波光の前記第1の部分を、第1の副部分と第2の副部分に分岐し、
前記第1の副部分を変換することによってダウンコンバートされたシード信号を生成し、前記ダウンコンバートされたシード信号を、前記第2の副部分と混合し、
前記第5高調波光と前記ダウンコンバートされた信号の混合は、前記第5高調波光と前記ダウンコンバートされた信号を、アニール処理したCLBO結晶、重水素処理したCLBO結晶または水素処理したCLBO結晶のうち少なくとも1つを通すことを含む、方法。 - 約180nmから約185nmの範囲の出力波長を有するレーザー出力光を生成するレーザーアセンブリであって、
基本波周波数を有する基本波光を生成するように構成された基本波レーザーと、
前記基本波光の第1の部分を受け取るように前記基本波レーザーに結合され、前記基本波周波数の二倍に等しい第2高調波周波数を有する第2高調波光を生成するように構成された第2高調波発生器と、
基本波光の第2高調波周波数を有する第2高調波光の部分を受け取るように、前記基本波レーザーに結合された光パラメトリックシステム(OPS)であって、基本波周波数より少ないダウンコンバートされた周波数を有するダウンコンバートされた信号を生成するように構成された光パラメトリックシステム(OPS)と、
前記基本波光の第2の部分を受け取るように、前記基本波レーザーに結合された第5高調波発生器であって、前記基本波周波数の5倍に等しい第5高調波周波数を有する第5高調波光を生成するように構成された第5高調波発生器と、
前記OPSから前記ダウンコンバートされた信号を受け取るように、また、前記第5高調波発生器から第5高調波光を受け取るように光学的に結合されて、前記ダウンコンバートされた信号と前記第5高調波光を混合することによって前記レーザー出力光を生成するように構成された周波数混合モジュールと、を備え、
前記基本波レーザーは、前記第2高調波光部分が可視緑色光を含むように、前記基本波光を生成するように構成され、
前記OPSが、前記第2高調波光をダウンコンバートすることによって前記ダウンコンバートされた信号を生成するように構成された光パラメトリック発振器を備え、
前記OPSは、前記ダウンコンバートされた周波数と前記第5高調波周波数の合計が、前記レーザー出力を約180nmから約185nmの範囲で生成するように構成されることを特徴とするレーザーアセンブリ。 - 前記ダウンコンバートされた信号は、前記ダウンコンバートされた周波数に対応するダウンコンバートされた波長を有し、
前記OPSが、第1の集束ミラー、非線形結晶、第2の集束ミラー、波長セレクタ、および出力結合器を備え、それらは、キャビティを形成するように作動的に構成され、前記キャビティ内で、光が、前記第1と第2の集束ミラーおよび前記非線形結晶によって前記波長セレクタと前記出力結合器の間で反射され、
前記波長セレクタは、前記ダウンコンバートされた波長の約0.2nmの波長範囲に波長を有する光を高度に反射するように構成され、
前記出力結合器は、前記波長セレクタと前記出力結合器の間で反射する前記光の一部分を、前記ダウンコンバートされた信号として通すように構成され、前記非線形結晶がリチウムトリボレート(LBO)結晶を含む、請求項27に記載のレーザーアセンブリ。
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