JP6848045B2 - 一体化パージガス予熱器を有する光学部品用オーブン筐体 - Google Patents

Description

本開示は、光学部品に関する。

関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年８月４日に出願された仮特許出願、及び譲渡された米国特許出願第６２／３７１，０４６号への優先権を主張し、その開示内容は、参照より本明細書に組み込まれる。

検査プロセスが、半導体製造中の様々なステップにおいて使用されることにより、ウェハの欠陥を検出して歩留を向上させる。検査は、半導体素子の寸法が減少するにつれて、より小さい欠陥が素子を故障させることがあるので、半導体素子の連続製造にとってより重要になる。半導体メーカーは、粒子、異常物、及び別の欠陥タイプに対する感度を改善することと、同時にウェハ検査システムでの全体的な検査速度（ウェハ枚数毎時単位）を維持することを追求する。

高スループット及び分解能改善を呈するウェハ及びフォトマスク検査システムに対する半導体産業の要求が継続している。いくつかの検査システムは、より短い波長を有する光を使用してウェハ又はレチクルを照明することによって、より高い分解能を達成することを試みる。

４００ｎｍ未満、特に３００ｎｍ未満の波長の光を生成することは、難題であり得る。半導体検査に使用される光源は、比較的高い電力、長い寿命、及び安定した性能を必要とする。これらの進歩した検査技術要件を満たす光源は、存在しない。電流ＤＵＶ周波数変換レーザーの寿命、電力、及び安定性は、特に３５５ｎｍ、２６６ｎｍ、２１３ｎｍ、及び１９３ｎｍのようなＤＵＶ波長にそれらが露光されるならば、概して周波数変換結晶及び変換方式によって制限される。

難題であるにもかかわらず、４００ｎｍ以下の波長を有する光によってウェハ又はレチクルを照明するときに、利益が得られる場合がある。しかし、高品質ウェハ及びフォトマスク検査システムに好適なレーザーを提供することは、難題である。遠紫外線（ＤＵＶ）範囲内の光を生成する従来のレーザーは、典型的には、比較的短い寿命を有する大規模で高価な装置である。半導体ウェハ及びフォトマスク検査システムは、高い平均電力、低いピーク電力、及び比較的短い波長を有することにより、十分なスループット及び適切な欠陥ＳＮ比（ＳＮＲ）を有する検査を提供するレーザーを概して必要とする。

高い効率が、ＤＵＶレーザーに対して重要であり得る。高い効率は、より信頼性が高く、より小型であって、熱の発生がより少なく、より低い電力の基本波レーザー源を可能にすることがある。ファイバレーザーが使用されるならば、低電力基本波レーザーは、より小さいスペクトル拡幅を生成してもよい。より高い効率は、また、より低いコスト及びより良好な安定性に至る傾向がある。これらの理由から、ＤＵＶへの効率的な周波数変換が追及されてもよい。

十分なＤＵＶ電力を提供する基本的方法は、より長い波長光からより短い波長光を発生させることを伴う。波長を変えるこのプロセスは、一般に周波数変換と呼ばれる。この局面における周波数変換は、高いピーク出力密度光を使用して、光学結晶内に非線形応答を生成する。このプロセスの効率を増大させるために、より長い波長の光が、高い平均電力、短い光パルスを有してもよく、そして、光学結晶の中に集中させられてもよい。元の光は、基本光と典型的に呼ばれている。

比較的少数の非線形結晶は、ＵＶ／ＤＵＶ波長への光の効率的な周波数変換が可能である。従来から使用されてきた大部分の結晶は、適切に調製されない場合、及び厳格に制御された動作環境が維持されない場合に、低い損傷閾値を有する。したがって、結晶は、典型的には、環境を維持するための筐体内部に収容されてきた。赤外線レーザーをＤＵＶに周波数変換するために、２つ以上の結晶が使用されてもよい。複数の結晶が使用されるとき、それらを全て筐体内部に置くことが有利である場合がある。結晶整列複雑化が結果として生じることがあり、そして、そのような筐体内に光を収集及び集中させることが困難であることがある。

半導体製造のそれぞれの連続ノードは、ウェハ上のより小さい欠陥及び粒子を検出することを必要とする。そのため、ウェハ検査のためのより高い電力及びより短い波長の紫外線（ＵＶ）レーザーが必要である。欠陥又は粒子サイズが低減されるので、その欠陥又は粒子によって反射又は散乱される光の割合も、また典型的に低減される。その結果、ＳＮ比の改善が、より小さい欠陥及び粒子を検出するために必要とされてもよい。より明るい光源が欠陥又は粒子を照明するために使用されるならば、より多くの光子が散乱又は反射されることになり、そして、別のノイズ源が制御されるならばＳＮ比が改善されてもよい。より短い波長を使用することは、波長が減少するにつれて、光の波長よりも小さい粒子によって散乱される光の割合が増加するので、より小さい欠陥に対する感度を更に改善することがある。

非線形光学結晶材料内での高調波発生は、可視、ＵＶ、及びＤＵＶスペクトル領域内の高電力レーザー放射を発生させる技術である。半導体産業で使用される、ウェハ及びレチクル検査のためのいくつかの検査ツールは、ＤＵＶ放射による。周波数倍増（すなわち、２次高調波生成又は「ＳＨＧ」）は、高調波発生についての１つの一般に使用される形式である。高い変換効率を達成するために、基本波と第２次高調波との位相速度は、同一であってもよい（すなわち、それらの位相は整合している）。このことは、ビーム伝播方向と結晶の光軸「Ｚ」との間の角度、及び結晶の温度を調整することによって複屈折非線形結晶において達成されてもよい。この位相整合条件は、位相整合角度と位相整合温度との好適な組合せが選択されるときにのみ満たされてもよい。必要な角度及び温度公差は、典型的には、それぞれ数十マイクロラジアン及び０．１Ｋの範囲内にある。そのため、非線形結晶は、基部上又はオーブンセル内部に、十分に正確な角度整列及び十分に正確な温度制御を伴って取り付けられる。

ＵＶ及びＤＵＶ波長の発生に一般に使用される非線形結晶は、三ほう酸リチウム（ＬＢＯ）、ベータバリウムボレイト（ＢＢＯ）、ヨウ素酸リチウム、及びセシウムリチウムボレート（ＣＬＢＯ）を含むが、これらに限定されない。ＢＢＯを除いて、上記の結晶の全ては、吸湿性が高い。過剰な湿気は、ＬＢＯ及びＣＬＢＯの場合、表面分解を誘発することがある。過剰な湿気は、ＣＬＢＯの場合、結晶構造全体を破壊することがある。そのため、そのような結晶は、シールされた乾燥筐体内に格納され管理されるか、乾燥パージガスでパージされるかのいずれかでなければならない。典型的なパージガスは、清浄乾燥空気（ＣＤＡ）、窒素、又はアルゴンを含むが、これらに限定されない。１つの管理条件は、パージガス入口及び出口を除いてシールされているパージされた筐体内に非線形結晶を設置することである。乾式パージに加えて、典型的に５０℃〜２００℃の範囲内の高い位相整合温度が、湿気に対する追加の保護を提供するためにしばしば選択される。

加熱されたオーブンセルをパージするとき、パージガスは、室温又はその近くの温度のオーブンセルに入り、チャンバ内部の熱いガスと混合する。異なる温度を有するパージガスの混合は、オーブンセルを通して送られるレーザービームのポインティング変動及びビーム歪をもたらす。非線形結晶が０．５ｍと１ｍとの間の典型的長さを有するシールされパージされたレーザーヘッド内部に位置するならば、パージ入口は、結晶オーブンから離れる方に比較的遠くに位置することにより、ビーム歪及びポインティング変動を最小化してもよい。しかし、このことは、非線形結晶のための小型の、現場で交換可能な、パージ式オーブンセルが使用される場合、可能でないことがある。この場合、パージされる容積は、小さく、そして、パージ入口は、非線形結晶の近くに位置する結果、非線形結晶を通して送られるレーザービームの近くにある。ＣＤＡが１００℃のオーブン温度でパージガスとして使用されるならば、室温での入来空気と１００℃でのオーブン内部の空気との間の屈折率差は、３００ｎｍの波長において６＊１０^−６である。ビーム伝播方向に沿って５ｍｍの幅及び横方向に３０℃／ｃｍの温度勾配を有する入来空気流れについて、その結果は、１０マイクロラジアン超のビーム偏向である。このオーダーでのビームポインティング変動は、回析光学素子（ＤＯＥ）を使用した、上面が平坦なビームプロフィールの発生等の、ビーム位置及びビームポインティングに敏感である適用に負の影響を与える。乱流パージガス流れが発達する場合、温度勾配が例よりも大きいこと、更に、経時的に大きい変動を示すことが予想される。

米国特許出願公開第２００２／０１５３３６０号

そのため、必要であることは、非線形結晶又は光学部品のための改善されたデバイス及び管理技術であり、それにより、加熱された結晶筐体に入る冷たい又は室温のパージガス流れの有害な効果を最小化する。

第１の実施形態において、オーブン筐体が提供される。オーブン筐体は、オーブンチャンバを画定する複数の壁と、壁内に配設されたカートリッジと、壁のうちの１つ内に配設されたパージガス入口と、壁内に配設された２つの窓と、壁のうちの１つ内に配設されたパージガス出口と、を備える。カートリッジは、カートリッジブロックと、カートリッジブロックの第１の表面上に配設された取付け台と、カートリッジブロック上に配設されたガス経路と、カートリッジブロック上に配設された加熱器と、を含む。取付け台は、光学部品を保持するように構成されている。パージガス入口は、ガス経路と流体連通するように構成されている。窓は、レーザービームが、窓のうちの１つを通って入り、光学部品を通過し、窓のうちの別の１つを通って出るように設置されている。パージガス出口は、オーブンチャンバと流体連通するように構成されている。

ガス経路は、カートリッジブロックの表面の周りに巻き付けられた管を含んでもよい。管は、金属から製作されてもよい。

カートリッジブロックは、溝を画定する表面を含んでもよい。溝は、カートリッジブロックの表面の周りに螺旋状に配列されてもよい。

オーブン筐体は、取付け台上に配設された光学部品を更に備えてもよい。光学部品は、非線形光学結晶であってもよい。

取付け台は、ばね式であってもよい。一例では、取付け台は、光学部品の重量の１０〜１００倍のばね力を有する。

オーブン筐体は、パージガス源を更に備えてもよい。パージガス源は、空気、窒素、又はアルゴンのうちの少なくとも１つを含有してもよい。

オーブン筐体は、パージガス入口と流体連通して配設されたフィルタを更に備えてもよい。フィルタは、揮発性有機化合物、湿気、又は粒子のうちの少なくとも１つを除去するように構成されてもよい。

オーブン筐体は、カートリッジと壁のうちの１つとの間に配設されたシールを更に備えてもよい。

ガス経路は、カートリッジブロックの周りに渦巻状パターンを有してもよい。

加熱器は、カートリッジブロック内部に少なくとも部分的に配設されてもよい。

窓は、少なくとも１つの波長を有する光に対する反射防止コーティングを含んでもよい。窓は、また、レーザービームのビーム伝播方向に対してブリュースターの角で傾いているように構成されてもよく、それによって、偏光されたレーザー放射の反射を最小化する。

第２の実施形態において、カートリッジが提供される。カートリッジは、カートリッジブロックと、カートリッジブロックの第１の表面上に配設された取付け台と、カートリッジブロック上に配設されたガス経路と、カートリッジブロック上に配設された加熱器と、を備える。取付け台は、光学部品を保持するように構成されている。

ガス経路は、カートリッジブロックの表面の周りに巻き付けられた管を含んでもよい。管は、金属から製作されてもよい。

カートリッジブロックは、溝を画定する表面を含んでもよい。溝は、カートリッジブロックの表面の周りに螺旋状に配列されてもよい。

カートリッジは、取付け台上に配設された光学部品を更に備えてもよい。光学部品は、非線形光学結晶であってもよい。

取付け台は、ばね式であってもよい。一例では、取付け台は、光学部品の重量の１０〜１００倍のばね力を有する。

ガス経路は、カートリッジブロックの周りに渦巻状パターンを有してもよい。

加熱器は、カートリッジブロック内部に少なくとも部分的に配設されてもよい。

第３の実施形態において、方法が提供される。方法は、オーブン筐体を提供することと、オーブン筐体内にカートリッジを配設することと、加熱器を作動させることと、ガス経路を通してオーブン筐体の中へとパージガスを流すことと、オーブン筐体を通るようにレーザービームを方向付けることと、を備える。カートリッジは、カートリッジブロックと、カートリッジブロックの第１の表面上に配設された取付け台と、カートリッジブロック上に配設されたガス経路と、カートリッジブロック上に配設された加熱器と、を含む。取付け台は、光学部品を保持するように構成されている。加熱器は、パージガスがガス経路を通って流れるにつれて、パージガスの温度を増大させるように構成されている。

本開示の性質及び対象物についてのより完全な理解のためには、添付図面と共に以下の詳細な説明への参照がなされなければならない。

本開示に従うカートリッジの実施形態についての図である。 本開示に従うオーブン筐体の実施形態についての図である。 本開示に従うオーブン筐体の別の実施形態についての図である。 図３のオーブン筐体内で使用するためのカートリッジの実施形態についての図である。 オーブン筐体と共に使用されるシステムについてのブロック図である。 本開示に従う方法についての流れ図である。

クレームされた主題が特定の実施形態に関して説明されることになるけれども、本明細書で述べた利点及び特徴の全てを提供するわけではない実施形態を含む別の実施形態もまた、本開示の範囲内にある。様々な構造的、論理的、プロセスステップ、及び電子的変更が、本開示の範囲から逸脱することなくなされてもよい。したがって、本開示の範囲は、添付クレームへの参照だけによって規定される。

本明細書で開示されたカートリッジ及びオーブン筐体の実施形態は、吸湿性の非線形光学結晶についての既存のパージ式オーブンセル設計の欠点を対象にする。本明細書で開示された実施形態は、入来パージガスがオーブンセル内の光学部品（例えば、非線形光学結晶）の周りの空間に入る前での入来パージガスのための予熱特徴を含み、光学部品は、作動中、高温のクリーンで乾燥した環境内に保たれてもよい。入来パージガスは、加熱器を含んでもよいカートリッジの周りの経路に沿って移動するときに、予熱されてもよい。経路は、渦巻状又は別のパターンであってもよい。加熱器は、オーブンセルを加熱するために使用される一次加熱器であってもよい。パージガスを予熱することによって、オーブンセルを通して送られるレーザービームのビーム歪み及びビームポインティング変動を最小化してもよく、それらの歪み及び変動は、様々な温度、したがって様々な屈折率を有するガスの混合によって導入されることがある。更に、パージガスを予熱することによって、光学部品の面上でのパージガスの冷却効果を低減してもよい。

図１は、カートリッジ１００の実施形態についての図である。カートリッジ１００は、カートリッジブロック１０２と、カートリッジブロック１０２上に配設されたガス経路１０１と、を含む。カートリッジブロック１０２は、円柱又は別の形状であってもよい。カートリッジブロック１０２は、ステンレス鋼、銅、銅合金、アルミニウム、アルミ合金、ニッケル、ニッケル合金、セラミック、それらの組合せ、又は別の材料から製作されてもよい。

ガス経路１０１は、カートリッジブロック１０２の周囲面又は外側面の周りに巻き付いていてもよい。ガス経路１０１は、金属管等の管であってもよい。加熱器１０３（点線で示す）は、カートリッジブロック１０２上に配設されている。例えば、加熱器１０３は、カートリッジブロック１０２の中心等のカートリッジブロック１０２内部に少なくとも部分的に配設されてもよい。一例では、加熱器１０３は、カートリッジブロック１０２内部にその全体が配設されている。加熱器１０３は、また、カートリッジブロック１０２の表面上に、又はカートリッジブロック１０２上の若しくはその中の別の位置にあってもよい。非線形光学結晶等の光学部品は、カートリッジブロック１０２の第１の表面１０７に接続されてもよい。

ガス経路１０１は、カートリッジブロック１０２の表面の周りに巻き付けられた管として示されるが、別のタイプのガス経路１０１が可能である。ガス経路１０１は、カートリッジブロック１０２の周りに又はその中に設置された機械加工構造、金属配管、又は別の部品を含んでもよい。例えば、カートリッジブロックは、カートリッジブロック１０２の表面の周りに螺旋状に配列されている溝を有する表面を含んでもよい。

ガス経路１０１は、入口１０４と、出口１０５と、を含む。囲まれた結晶オーブンをパージするために使用される、入口１０４からの入来ガスは、（図１の矢印によって示すように）カートリッジブロック１０２及び加熱器１０３の周りを出口１０５まで移動する。ガス経路１０１を通過するガスは、それがオーブンチャンバに入るときに予熱されてもよく、それによって、混合ガス内の温度勾配によって誘導されるビーム歪み及びポインティング変動を最小化してもよい。

加熱器１０３は、カートリッジ加熱器又は別のタイプの抵抗加熱器等の電気加熱器であってもよい。別の加熱器設計が可能である。電気コネクタ１０６は、加熱器１０３に取り付けられる。

図２は、オーブン筐体２０８の実施形態についての図である。オーブン筐体２０８は、オーブンチャンバ２０９を画定する壁２１０を有する。カートリッジ２００は、オーブン筐体２０８の壁２１０上に又はそれに当接して設置される。カートリッジ２００は、壁２１０によって形成されたオーブンチャンバ２０９の空洞内にあってもよい。カートリッジ２００は、図１のカートリッジ１００に類似してもよく、そして、カートリッジブロック２０２を含んでもよい。カートリッジ２００は、オーブン筐体２０８の壁２１０によって形成された空洞の中に挿入されることにより、カートリッジ２００が壁２１０によって形成された隙間を塞いでもよい。

非線形光学結晶２１１（網掛けによって示す）は、カートリッジブロック２０２の第１の表面上に設置されている。非線形光学結晶２１１は、オーブンチャンバ２０９内にある。非線形結晶２１１は、ＬＢＯ、ＢＢＯ、ヨウ素酸リチウム、ＣＬＢＯ、又は別の材料であってもよい。非線形結晶２１１以外の別の光学部品が、また、カートリッジブロック２０２の第１の表面上に設置されてもよい。

ガス経路２０１が、カートリッジブロック２０２の周りに配設されている。ガス経路２０１は、パイプ又はチューブであってもよい。例えば、ガス経路２０１は、カートリッジブロック２０２の外面の周りに巻き付けられているステンレス鋼管を含んでもよい。

ガス経路２０１は、入口２０４と、出口２０５と、を含んでもよい。出口２０５は、パージガスをオーブンチャンバ２０９に放出する。パージガス入口２１２は、オーブン筐体２０８の壁２１０のうちの１つの中に設置されるか、又はそれに取り付けられる。パージガス入口２１２は、入口２０４等のガス経路２０１と流体連通するように構成されている。パージガス入口２１２とガス経路２０１との間の接続部は、シールを含んでもよいか、又はガス流れを提供するように構成された公差を有するように構成されてもよい。パージガス出口２１３は、オーブン筐体２０８の壁２１０のうちの１つの中にあるか、又はそれに取り付けられている。パージガス出口２１３は、オーブンチャンバ２０９と流体連通するように構成されており、そして、清掃活動を提供するための窓２１４、２１５のうちの１つの近くにあってもよい。

加熱器２０３は、カートリッジブロック２０２内に配設されている。電気コネクタ２０６が、加熱器２０３に取り付けられている。加熱器２０３は、カートリッジブロック２０２を通過するパージガスを予熱する。パージガスは、矢印が示すようにガス経路２０１に沿って移動するときに予熱される。ガス経路２０１は、加熱器２０３を１回又は複数回通過する。渦巻形状であるガス経路２０１は、パージガスを予熱するためのコンパクトで効率的な態様である場合があるけれども、別のパターンが可能である。ガス経路２０１は、オーブンチャンバ２０９内の、又はそれと流体連通している出口２０５に至る前において、加熱器２０３の周りに巻き付けられてもよく、オーブンチャンバは、正確な温度制御を必要としてもよい１つ又は複数の光学部品を含んでもよい。例えば、オーブンチャンバ２０９は、非線形光学結晶２１１を有する。パージガスを予熱することは、パージガスの温度、密度、及び屈折率における勾配及び時間変動を最小化してもよく、それにより、オーブンセルを通して送られるレーザービームの空間的ビーム歪及び／又は位置とポインティングの変動を低減してもよい。

オーブンチャンバ２０９の周りの壁２１０に配設された２つの窓２１４、２１５が存在する。窓２１４、２１５は、レーザービームが、窓のうちの１つ２１４を通って入り、非線形光学結晶２１１又は別の光学部品を通過し、窓のうちの別の１つ２１５を通って出るように設置されている。窓２１４、２１５上の反射防止コーティングは、少なくとも１つの波長を有する光に対して構成されてもよい。例えば、窓２１４、２１５は、基本及び／又は調波長における反射防止コーティングであってもよい。窓２１４、２１５は、また、ビーム伝播方向に対してブルースターの角度で傾いていることにより、窓面上で偏光されたレーザービームの反射を最小化してもよい。

非線形光学結晶２１１が開示されているけれども、追加の光学部品又は異なる光学部品が、また使用されてもよい。非線形光学結晶２１１を含むこれらの光学部品は、レーザー又は非線形光学波長変換器の部分であってもよい。光学部品としては、１つ又は複数の非線形結晶、レーザーアクティブ固体材料、又はパッシブ光学部品が挙げられるが、これらに限定されない。

一例において、ガス経路２０１の長さは、オーブンチャンバ２０９に入るパージガスの温度が所望の温度範囲内にあるように最適化されてもよい。例えば、パージガスの温度は、加熱器２０３温度のΔＴ≦５Ｋの範囲内にあってもよい。所望の温度範囲外のパージガスは、オーブンチャンバ２０９内に乱気流を生じさせることがあり、したがって、回折、ビーム形状歪、又はビームポインティング変動を生じさせることがある。

パージガスを予熱する加熱器２０３は、オーブンセル２０９の一次加熱機構であってもよく、又は、パージガス予熱のために使用される補助的な加熱機構であってもよい。パージガス温度の許容公差に基づいて、加熱器２０３又はカートリッジブロック２０２は、電気コネクタ２１７に接続された温度センサ２１６（点線で示す）を含んでもよい。加熱器２０３は、アクティブ温度制御ループを使用してもよく、その温度制御ループは、温度センサ２１６からの測定値を使用してもよい。温度センサ２１６は、例えば、サーミスタ、熱電対、又は抵抗温度検知器（ＲＴＤ）温度センサ（例えば、プラチナＲＴＤ温度センサ）であってもよい。

その代替として、加熱器２０３は、定常電流で作動させられてもよい。

図３は、オーブン筐体３０８の別の実施形態についての図である。ガス経路３０１は、カートリッジブロック２０２に機械加工された特徴を含む。例えば、カートリッジブロック２０２の表面は、カートリッジブロック２０２の表面の周りに配列されている溝を含んでもよい。溝を形成するカートリッジブロック２０２の表面と壁２１０とは、カートリッジ３００の周りにガス経路３０１を形成する。ガス経路３０１の溝は、螺旋状若しくは渦巻状パターンであってもよく、又は別のパターンであってもよい。ガス経路３０１の形状及び／又は壁２１０に近接した位置の公差は、パージガスが、漏れ量が最小のガス経路３０１を通って流れるのを可能にしてもよい。一例では、パージガスは、ガス経路３０１と壁２１０に近接した位置と間の隙間からオーブンチャンバ２０９の中へ上向きに漏れる。漏れたパージガスのなんらかの影響が、補償されてもよい。

カートリッジ２００及びカートリッジ３００の両方は、非線形光学結晶２１１、及び／又は１つ又は複数の別の光学部品を含む。カートリッジ２００及びカートリッジ３００は、非線形光学結晶２１１、及び／又は１つ又は複数の別の光学部品のための取付け台２１８を含む。取付け台２１８は、ばね式であってもよく、又は別の機構を使用してもよい。ばね式である取付け台２１８において、１つ又は複数のばねの保持力は、結晶重量の倍数に等しいように選択されてもよく、それにより、安全な発送に必要な衝撃レベル（例えば、最大２０ｇ）に対して結晶を安全に保持してもよい。非線形結晶等の小型光学部品は、典型的には、数グラムの重量に過ぎず、そのため、取付け台２１８は、歪複屈折をもたらすことがあるか、又は光学部品に損傷（例えば、クラック形成）を生じさせることがある、光学部品への過剰な歪を回避するように構成されてもよい。ばね荷重は、また、オーブンセル２０９が室温からそれ自体の動作温度まで温度サイクルを受けるときに、光学部品と取付け台２１８との間の熱膨張率不整合に対して補償してもよい。一例において、取付け台は、光学部品の重量の１０〜１００倍の（０．１までの値及びその間の範囲を全て含む）ばね力を有し、それにより、熱膨張率不整合を補償しながら非線形結晶を安全に保持してもよい。

光学部品を取付け台２１８によってカートリッジ２００又はカートリッジ３００に取り付けることは、利点を提供する。第１に、そのことは、非線形結晶等の非常に鋭敏な光学部品の迅速で簡便なカートリッジ系交換を可能にし、それにより、処理リスクを最小化してもよい。第２に、光学部品をカートリッジ２００又はカートリッジ３００上に取り付けることは、加熱器２０３と温度センサ２１６との間、及び加熱器２０３と光学部品との間の熱接触を最適化してもよい。このようにして、温度制御の精度及び安定性が、改善されてもよい。この構成において、パージガスを予熱するために使用される加熱器２０３は、オーブン筐体の熱源（例えば、一次熱源）であってもよく、それにより、オーブン筐体の温度制御の複雑さ及びコストを低減する。

本明細書で開示された実施形態において、パージガスは、室温でガス経路に入ってもよい。パージガスは、５０℃〜２００℃の温度であって、その間の０．１℃までの全ての範囲及び値を含む温度で、光学素子に近接した領域内のガス経路を出てもよい。

図４は、図３のオーブン筐体内で使用するためのカートリッジの実施形態についての図である。図４に見られるように、溝は、カートリッジブロックに形成される。

単一のチューブ又は溝が、図２〜４に開示されているけれども、単一のカートリッジに複数のガス経路が可能である。例えば、２つの異なるパージガスのため等の２つのパージガス入口がある場合に、２つのガス経路が使用されてもよい。

整列ピン又は別の整列機構が、カートリッジブロックがオーブンチャンバに整列していることを保証するために使用されてもよい。このことは、パージガス入口とガス経路との間の望ましい接続、及び非線形光学結晶又は別の光学部品の望ましい配置を提供してもよい。

カートリッジブロックの高さに対する加熱器の高さは、異なってもよい。加熱器の高さは、ガス経路がカートリッジブロックまで延在する距離とほぼ同一の高さであるように示されているけれども、加熱器の高さは、この高さ未満又は超であってもよい。カートリッジブロックは、たとえ加熱器がカートリッジブロックの高さ未満であっても、加熱器からガス経路の全ての領域まで熱を拡散してもよい。

カートリッジブロックの周りのコイルの数は、異なってもよい。このコイルの数は、例えば、ガス経路に供給されたパージガスの温度に対する、パージガスが光学素子に近接した領域に入るときのパージガスの望ましい温度に依存してもよい。

ガス経路のサイズは、異なってもよい。例えば、ガス経路の直径又は幅が、パージガスの乱流を防止するように構成されてもよい。ガス経路の直径又は幅は、また、パージガスが光学素子に近接した領域に入るときに、パージガスの層流を提供するように構成されてもよい。

カートリッジブロックの形状は、異なってもよい。円形断面を有する部分で例示されているけれども、カートリッジブロックは、四角形断面、三角形断面、六角形断面、楕円形断面、又はなんらかの別形状の断面を有してもよい。

ガス経路は、また、カートリッジブロック内部にあってもよく、又は、カートリッジブロックは、ガス経路とオーブンチャンバの壁との間に追加の取付部品（例えば、リング又は外壁）を含んでもよい。それにより、カートリッジの挿入中の、ガス経路への損傷を防止してもよい。

本明細書で開示されたカートリッジの実施形態は、オーブン筐体から着脱可能であってもよい。

カートリッジとオーブン筐体との間の界面がシーリングされてもよい。シールは、１つ又は複数のоリング、つる巻きばねを具備する金属ｃリング（サウスカロライナ州コロンビアのＴｅｃｈｎｅｔｉｃｓ Ｈｅｌｉｃｏｆｌｅｘ，Ｔｅｃｈｎｅｔｉｃｓ Ｇｒｏｕｐによって製造されたもの等）、圧縮シール（カリフォルニア州サンタクララのＡｇｉｌｅｎｔ Ｃｏｎｆｌａｔ，Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓによって製造されるもの等）、軟質金属シール、はんだ付け式インタフェース、溶接式インタフェース、又は別のシール機構を含んでもよい。カートリッジとオーブン筐体との間の界面におけるシールは、パージガスをオーブン筐体内に保存してもよく、そして、パージガスを望ましい温度、望ましい乾燥レベル、及び／又は望ましい清浄度レベルに維持するのを助けてもよい。

パージガスは、例えば、空気（例えば、ＣＤＡ）、窒素、又はアルゴンのうちの少なくとも１つであってもよい。別の希ガス又は不活性ガス等の別のパージガスが、また、使用されてもよい。

図５は、本明細書で開示されたオーブン筐体で使用されるべきシステム５００のブロック図である。システム５００は、非線形結晶２１１及び／又は別の光学部品を有するオーブン筐体５０１を含む。オーブン筐体５０１は、図２のオーブン筐体２０８、又は図３のオーブン筐体３０８であってもよい。オーブン筐体５０１は、カートリッジ１００、２００、又は３００等のカートリッジを含む。オーブン筐体は、また、パージガス出口２１３を含む。

オーブン筐体５０１は、パージガス源５０２及び選択的なフィルタ５０３と流体的に接続される。フィルタ５０３は、オーブン筐体５０１とパージガス源５０２との間に設置される。フィルタ５０３は、パージガスから少なくとも１つの化学汚染物質、例えば、揮発性有機汚染物質、湿気、又は粒子を除去又は低減してもよい。

オーブン筐体５０１又はオーブン筐体５０１内のカートリッジの加熱器及び／若しくは温度センサは、制御装置５０４と接続される。制御装置５０４が、オーブン筐体５０１内のパージガスの温度を制御するように構成されてもよい。制御装置５０４は、また、ガス経路を通るパージガスの流速を制御してもよい。

制御装置５０４は、プロセッサと、プロセッサと電気通信する電子データ記憶ユニットと、プロセッサと電気通信する通信ポートと、を含んでもよい。制御装置５０４が、ハードウェア、ソフトウェア、及びファームウェアの任意の組合せによって実際に実装されてもよいことが理解されよう。また、本明細書で説明されるようなそれ自体の機能は、１つのユニットによって実行されてもよく、様々な部品の間で分割されてもよく、それらのそれぞれは、次に、ハードウェア、ソフトウェア、及びファームウェアの任意の組合せによって実装されてもよい。本明細書に記載された様々な方法及び機能を実装する制御装置５０４のためのプログラムコード又は命令は、電子データ記憶ユニット内の、制御装置５０４内部の、制御装置５０４外部の、又はそれらの組合せのメモリ等の制御装置可読記憶媒体内に、記憶されてもよい。

制御装置５０４は、システム５００の部品に任意の好適な態様で（例えば、「有線の」及び／又は「無線の」伝送媒体を含んでもよい１つ又は複数の伝送媒体を介して）結合されることにより、制御装置５０４は、温度センサからの出力等の、システム５００によって生成された出力を受け取ってもよい。制御装置５０４は、出力を使用して、いくつかの機能を実行するように構成されてもよい。例えば、制御装置５０４は、オーブン筐体５０１内のパージガスの温度を調整する加熱器の温度を増減させるように構成されてもよい。

本明細書に記載された制御装置５０４、別のシステム、又は別のサブシステムは、マイクロコントローラ、パーソナルコンピュータシステム、画像コンピュータ、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、ネットワークアプライアンス、インターネットアプライアンス、又は別のデバイスを含む様々な形式をとってもよい。一般に、用語「制御装置」は、記憶媒体からの命令を実行する１つ又は複数のプロセッサを有する任意のデバイスを含むように広く規定されてもよい。サブシステム又はシステムは、パラレルプロセッサ等の、当該技術分野で公知の任意の好適なプロセッサを含んでもよい。加えて、サブシステム又はシステムは、また、スタンドアローン又はネットワークツールのいずれかとして、高速プロセッシング及びソフトウェアを有するプラットホームを含んでもよい。

光源５０５は、レーザービーム等の光線を生成するように構成される。基本ビーム５０６は、オーブン筐体５０１内の非線形結晶２１１及び／又は別の光学部品に方向付けられる。１つ又は複数の追加のビーム整形光学素子が、光源５０５とオーブン筐体５０１との間に設置されてもよい。例えば、ビーム整形光学素子は、基本ビーム５０６を集中させるために使用されてもよい。

第２高調波ビーム５０７は、基本ビーム５０６が、例えば、非線形結晶２１１を通過するときに生成される。１つ又は複数のビーム整形光学素子５０８が、オーブン筐体５０１とウェハ５０９との間に設置されてもよい。高調波分離ブロック又は１つ以上の別の光学部品が、また、オーブン筐体５０１とウェハ５０９との間に設置されてもよい。

第２高調波ビーム５０７は、ウェハ５０９を検査又は撮像するために使用される。例えば、ウェハ５０９は、第２高調波ビーム５０７を使用して、表面異常について検査されてもよい。

本明細書で使用されるとき、用語「ウェハ」は、概して、半導体又は非半導体材料から形成された基板を指す。そのような半導体又は非半導体材料の例としては、単結晶シリコン、窒化ガリウム、ヒ化ガリウム、リン化インジウム、サファイヤ、及びガラスが挙げられるが、これらに限定されない。そのような基板は、半導体製造設備において一般に見られ、及び／又は処理されることがある。

ウェハは、基板上に形成された１つ又は複数の層を含んでもよい。例えば、そのような層は、フォトレジスト、誘電材料、導電性材料、及び半導材料を含んでもよいが、これらに限定されない。多くの異なるタイプのそのような層は、当該技術分野で公知であり、本明細書で使用されるような用語ウェハは、全てのタイプのそのような層を含むウェハを包含するように意図される。

ウェハ上に形成された１つ又は複数の層が、パターン化されても、又はパターン化されなくてもよい。例えば、ウェハは、複数のダイを含んでもよく、それぞれが、繰返し型パターン化特徴又は周期構造を有する。そのような材料の層の形成及び加工が、最終的に完成したデバイスをもたらしてもよい。多くの異なるタイプのデバイスが、ウェハ上に形成されてもよく、そして、本明細書で使用されるような用語ウェハは、その上に当該技術分野で公知の任意のタイプのデバイスが製作されるウェハを含むことが意図されている。

図６は、本開示に従う方法についての流れ図である。方法６００において、オーブン筐体が提供される。カートリッジが、オーブン筐体内に配設される（６０１）。カートリッジは、カートリッジブロックと、カートリッジブロックの第１の表面に配設された非線形光学結晶又は別の光学部品と、カートリッジブロックの周りに配設されたガス経路と、カートリッジブロックの中心に配設された加熱器と、を含んでもよい。

加熱器が、作動され（６０２）、パージガスがガス経路を通って流れる（６０３）。別の例では、加熱器を作動させる（６０２）前に、パージガスが、ガス経路を通って流れる（６０３）。更に別の例では、加熱器が作動され（６０２）、同時にパージガスがガス経路を通って流れ始める（６０３）。加熱器は、パージガスがガス経路を通って流れるにつれて、パージガスの温度を増加させるように構成される。パージガスは、例えば、空気（例えば、ＣＤＡ）、窒素、又はアルゴンのうちの少なくとも１つであってもよい。

レーザービームが、オーブン筐体を通るように方向付けられる（６０４）。一例では、レーザービームは、パージガスが特定の温度になった後にオーブン筐体を通るように方向付けられる（６０４）。別の例では、レーザービームは、パージガスが特定の温度になる前にオーブン筐体を通るように方向付けられる（６０４）。

揮発性有機汚染物質、湿気、又は粒子等の、少なくとも１つの化学汚染物質が、パージガスがガス経路を通って流れる前にパージガスからろ過されてもよい。

方法のステップのそれぞれは、本明細書に更に記載されたように実行されてもよい。方法は、また、本明細書に記載された制御装置及び／又はコンピュータサブシステム若しくはシステムによって実行されてもよい任意の別のステップを含んでもよい。ステップは、１つ又は複数のコンピュータシステムによって実行されてもよく、そして、それらは、本明細書に記載された実施形態のうちの任意のものに従って構成されてもよい。加えて、上記の方法は、本明細書に記載されたシステム実施形態のうちの任意のものによって実行されてもよい。

本明細書で開示された実施形態は、非線形光学結晶等の光学部品のためのパージされるオーブン及びオーブン筐体に典型的に直面した少なくとも２つの問題を対象にする。第１に、パージガスを予熱することが、オーブンセル内部の温度勾配、したがって、加熱された光学部品の周りの冷たいパージガスの流れによって生じさせられることがある屈折率勾配を最小化してもよい。本明細書で開示された実施形態は、オーブンセルを通して送られるレーザービームの歪及びポインティング変動を最小化してもよく、それらはパージガス内のそのような屈折率勾配によって生じさせられることがある。

パージガスを予熱することは、また、衝突する冷たいパージガスによる光学素子面の冷却を最小化してもよい。光学部品が非線形光学結晶である場合、ビーム伝播方向に沿った、結晶内部での温度勾配の結果として生じる低下が、有利である場合がある。例えば、温度勾配の低下は、非線形変換効率を改善してもよく、そして、特に位相整合の臨界方向に生成された第２高調波ビームの空間ビームプロフィールに及ぼす温度勾配の負の影響を最小化してもよい。

本開示は、１つ又は複数の特定実施形態に関して記載されてきたけれども、本開示の別の実施形態が、本開示の範囲から逸脱することなくなされてもよいことが理解されるであろう。したがって、本開示は、添付クレーム及びその合理的な解釈だけによって限定されると考えられる。

Claims (13)

1. オーブン筐体であって、
   オーブンチャンバを画定する複数の壁と、
   前記壁内に配設されたカートリッジであって、
   カートリッジブロックと、
   前記カートリッジブロックの第１の表面上に配設された取付け台であって、光学部品を保持するように構成されている、取付け台と、
   前記カートリッジブロック上に配設されたガス経路であって、前記カートリッジブロックの表面の周りに巻き付けられた管を含む、ガス経路と、
   前記カートリッジブロック上に配設された加熱器と、を含む、カートリッジと、
   前記壁のうちの１つ内に配設されたパージガス入口であって、前記ガス経路と流体連通するように構成されている、パージガス入口と、
   前記壁内に配設された２つの窓であって、レーザービームが前記窓のうちの１つを通って入り、前記光学部品を通過し、前記窓のうちの別の１つを通って出るように配置されている、２つの窓と、
   前記壁のうちの１つ内に配設されたパージガス出口であって、前記オーブンチャンバと流体連通するように構成されている、パージガス出口と、を備えるオーブン筐体。
2. 前記管は、金属から製作されている、請求項１に記載のオーブン筐体。
3. 前記取付け台上に配設された光学部品を更に備え、前記光学部品は、非線形光学結晶である、請求項１に記載のオーブン筐体。
4. 前記取付け台は、ばね式である、請求項１に記載のオーブン筐体。
5. 前記取付け台は、前記光学部品の重量の１０〜１００倍のばね力を有する、請求項４に記載のオーブン筐体。
6. パージガス源を更に備え、前記パージガス源は、空気、窒素、又はアルゴンのうちの少なくとも１つを含有する、請求項１に記載のオーブン筐体。
7. 前記パージガス入口と流体連通して配設されたフィルタを更に備え、前記フィルタは、揮発性有機化合物、湿気、又は粒子のうちの少なくとも１つを除去するように構成されている、請求項１に記載のオーブン筐体。
8. 前記カートリッジと前記壁のうちの１つとの間に配設されたシールを更に備える、請求項１に記載のオーブン筐体。
9. 前記ガス経路は、前記カートリッジブロックの周りに渦巻状パターンを有する、請求項１に記載のオーブン筐体。
10. 前記加熱器は、前記カートリッジブロック内部に少なくとも部分的に配設されている、請求項１に記載のオーブン筐体。
11. 前記窓は、１つ又は複数の波長を有する光に対する反射防止コーティングを含む、請求項１に記載のオーブン筐体。
12. 前記窓は、前記レーザービームのビーム伝播方向に対してブルースターの角度で傾いているように構成され、それによって偏光されたレーザー放射の反射を最小化する、請求項１に記載のオーブン筐体。
13. 方法であって、
    オーブン筐体を提供することと、
    前記オーブン筐体内にカートリッジを配設することであって、前記カートリッジが、
    カートリッジブロックと、
    前記カートリッジブロックの第１の表面上に配設された取付け台であって、光学部品を保持するように構成されている、取付け台と、
    前記カートリッジブロック上に配設されたガス経路であって、前記カートリッジブロックの表面の周りに巻き付けられた管を含む、ガス経路と、
    前記カートリッジブロック上に配設された加熱器と、を含むことと、
    前記加熱器を作動させることと、
    前記ガス経路を通して前記オーブン筐体の中にパージガスを流すことであって、前記加熱器が、前記パージガスが前記ガス経路を通って流れるにつれて、前記パージガスの温度を増大させるように構成されている、ことと、
    レーザービームを前記オーブン筐体を通るように方向付けることと、を備える方法。

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