KR20140073562A - 비선형 광학 결정의 수소 패시베이션 - Google Patents

비선형 광학 결정의 수소 패시베이션 Download PDF

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Abstract

이 발명은, 선택된 수소 농도를 갖는 패시베이팅 가스를 담도록 구성된 노출 챔버 ― 노출 챔버는 챔버 내의 패시베이팅 가스에 노출되는 적어도 하나의 NLO 결정을 담도록 추가로 구성됨 ―, 노출 챔버에 유체적으로 연결된 패시베이팅 가스 소스 ― 패시베이팅 가스 소스는 패시베이팅 가스를 노출 챔버의 내부에 공급하도록 구성됨 ―, 및 NLO 결정을 챔버 내에 유지하도록 구성된 기판을 포함하고, 기판은 NLO 결정의 온도를 선택된 온도 또는 그 근처에서 유지하도록 추가로 구성되며, 선택된 온도는 NLO 결정의 용융 온도 미만이다.

Description

비선형 광학 결정의 수소 패시베이션 {HYDROGEN PASSIVATION OF NONLINEAR OPTICAL CRYSTALS}
이 출원은 다음 열거된 출원("관련 출원")들에 관한 것이고, 그것들로부터 가장 이르게 입수가능한 유효 출원일의 이익을 주장한다(예를 들어, 가 특허 출원이 아닌 다른 것에 대한 가장 이르게 입수가능한 우선일을 주장하거나 또는 가 특허 출원, 관련 출원의 임의의 그리고 모든 원출원들에 대한 35 USCS 119(e) 하에서의 이익을 주장함).
미국특허청 추가 법규 요구의 목적상, 이 출원은 발명의 명칭이 “수소 패시베이션에 의한 NLO 결정 성질(NLO CRYSTAL PROPERTIES BY HYDROGEN PASSIVATION)”이고, 융호 추앙(Yung-Ho Chuang)과 블라디미르 드리빈스키(Vladimir Dribinski)를 발명자로서 지명하며, 2011년 10월 7일 출원된, 출원 번호 61/544,425호인 미국 가 특허 출원의 정규(비-가) 특허 출원을 하는 것이다.
이 발명은 비선형 광학 재료 분야(the field of nonlinear optical materials)에 관한 것이며, 특히 비선형 광학 결정(nonlinear optical crystal)을 패시베이팅(passivating)하여 결정 결함(crystal defects)을 고치는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
많은 현대의 레이저 시스템(laser system)은 비선형 광학(NLO, nonlinear optical) 소자를 요구한다. 예를 들어, NLO 소자는 보통 주파수 혼합 (예를 들어, 고조파 발생(harmonic generation), 파라메트릭 생성/증폭(parametric generation/amplification) 등), 라만 증폭(Raman amplification), 커 렌즈 모드 동기(Kerr-lens mode-locking), 전자광학 변조, 음향광학 변조 등과 같은 용도에 이용된다.
NLO 소자의 레이저 유도 손상(LID, laser-induced damage)은 많은 현대적 레이저 시스템의 주요한 제한요소이다. LID는 레이저 방사와 정해진 NLO 소자를 형성하는 재료 사이의 상호 작용의 결과로서 일어난다. 따라서, 시간이 지남에 따라, NLO 소자는 LID를 초래하며, 그것은 투과율, 반사성, 굴절률 등과 같은 물리적 성질에 부정적으로 영향을 미칠 수 있을 것이다. 결국, 누적된 LID로 인한 이러한 물리적 성질의 저하는 결국 레이저 시스템 내의 NLO 소자의 고장을 초래한다.
LID는 300 nm 미만의 파장을 갖는 극자외(deep ultraviolet)(DUV) 광과 같은 더 짧은 파장의 전자기적 스펙트럼을 활용하는 레이저 시스템에서 한층 더 문제시 된다. 또한, 레이저 유도 손상율은 전위(dislocations), 불순물(impurities), 공격자점(vacancies) 등과 같은 NLO 소자에 존재하는 재료 결함에 의해 영향을 받기도 한다. 대부분의 경우에, 정해진 NLO 소자에서의 재료 결함은 NLO 소자가 LID에 대해 덜 내성적이게 한다. 따라서, NLO 소자는 재료 결함의 결과로서 더 짧은 수명을 갖는다.
이 발명은 여기에 개시된 새로운 시스템 및 방법을 활용하여 NLO 소자의 손상 내성을 향상시키는 것에 의해 앞서의 문제를 완화시키는 것에 주의를 기울인다.
하나 이상의 비선형 광학 (NLO, nonlinear optical) 결정의 결정 결함(crystal defect)을 고쳐서 성능을 향상시키거나 또는 레이저 유도 손상(laser-induced damage)에 대한 내성을 증대시키기 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 한 양태에서, 시스템은 하나 이상의 비선형 광학 (NLO) 결정의 결정 결함을 수소 분자 또는 원자를 활용하여 패시베이팅(passivating) 함으로써 레이저 유도 손상에 대한 내성을 증대시키기 위해 제공되며, 시스템은: 선택된 수소 농도 또는 그 근처의 수소 농도를 갖는 패시베이팅 가스(passivating gas)를 담도록 구성된 노출 챔버(exposure chamber) ― 챔버는 챔버 내의 패시베이팅 가스에 노출될 적어도 하나의 NLO 결정을 담도록 추가로 구성됨 ― ; 노출 챔버에 유체적으로(fluidically) 연결된 패시베이팅 가스 소스(passivating gas source) ― 패시베이팅 가스 소스는 노출 챔버의 내부 부분에 패시베이팅 가스를 공급하도록 구성됨 ― ; 및 NLO 결정을 챔버 내에 유지하도록 구성된 기판 ― 기판은 NLO 결정의 온도를 선택된 온도 또는 그 근처에 유지하도록 추가로 구성되고, 선택된 온도는 NLO 결정의 용융 온도 미만임 ― 을 포함할 수 있을 것이다.
다른 한 양태에서, 방법은 수소를 활용하여 결정 결함을 패시베이팅 함으로써 레이저 유도 손상에 대한 NLO 결정의 내성을 증대시키기 위해 제공되며, 방법은: (i) NLO 결정의 온도를 선택된 온도 또는 그 근처에서 유지하는 ― 선택된 온도는 NLO 결정의 용융 온도 미만임 ― 단계; 및 (ii) 선택된 수소 농도 또는 그 근처의 수소 농도를 갖는 패시베이팅 가스에 NLO 결정을 노출시키는 단계를 포함할 수 있을 것이다.
다른 한 양태에서, 방법은 수소 분자 또는 원자를 활용하여 결정 결함을 패시베이팅 함으로써 레이저 유도 손상에 대한 비선형 광학 (NLO) 결정의 내성을 증대시키기 위해 제공되며, 방법은: (i) NLO 결정에 대한 어닐링 공정(annealing process)을 수행하여 NLO 결정의 수분 또는 OH 함량을 감소시키는 단계; 및 (ii) 선택된 수소 농도 또는 그 근처의 수소 농도를 갖는 패시베이팅 가스에 NLO 결정을 노출시키는 단계를 포함할 수 있을 것이다.
다른 한 양태에서, 시스템은 하나 이상의 샘플(sample)을 광학적으로 검사하기 위해 제공되며, 시스템은: 샘플 스테이지(sample stage); 샘플 스테이지에 배치된 하나 이상의 샘플의 표면의 일부를 조명하도록 구성된 레이저 시스템(laser system) ― 레이저 시스템은 : 적어도 하나의 패시베이팅되고 어닐링된 NLO 결정 [ NLO 결정은 충분히 어닐링되어 선택된 레벨(selected level) 미만의 수분 함량을 확실하게 하고, NLO 결정은 추가로 충분히 패시베이팅되어 선택된 패시베이션 레벨(selected passivation level)을 확실하게 함 ] ; 선택된 파장의 광을 발생시키도록 구성된 적어도 하나의 광원 [ 광원은 NLO 결정을 통해 광을 투과시키도록 추가로 구성됨 ] ; 및 NLO 결정을 내장하도록 구성된 결정 하우징 유닛(crystal housing unit)을 포함함 ― ; 샘플의 표면으로부터 반사된 조명의 적어도 일부를 수용하도록 구성된 검출기(detector); 및 검출기에 통신가능하게 연결된 컴퓨팅 시스템(computing system)을 포함할 수 있을 것이며, 컴퓨팅 시스템은 검출기에 의해 수용된 조명의 적어도 일부에 관한 정보를 획득하도록 구성되고, 컴퓨팅 시스템은 검출기에 의해 수용된 조명의 적어도 일부에 관한 정보를 활용하여 샘플 중 적어도 하나의 결함의 존재 또는 부재를 판정하도록 추가로 구성된다.
알아야 할 것은, 앞서의 일반적인 기술과 다음의 상세한 기술은 둘 다 단지 예시적이고 설명적인 것이며, 특허 청구된 바와 같은 이 발명의 필수적 한정은 아니라는 점이다. 첨부된 도면은 명세서에 포함되고 그 일부를 이루는 것으로서, 이 발명의 실시예를 예시하고 일반적인 기술과 함께 이 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
이 개시내용의 수많은 이점은 이 기술 분야에서 숙련된 자들이 첨부된 도면을 참조하여 더 잘 이해할 수 있을 것이며, 도면에서:
도 1a는 이 발명의 한 실시예에 따라 NLO 결정을 패시베이팅 하기 위한 시스템을 예시하는 블록도이다.
도 1b는 이 발명의 한 실시예에 따라 NLO 결정을 패시베이팅 하기 위한 시스템의 노출 챔버의 개념도를 예시한다.
도 2a는 이 발명의 한 실시예에 따라 NLO 결정을 패시베이팅 하기 위한 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 2b는 이 발명의 한 실시예에 따라 NLO 결정을 패시베이팅 하기 위한 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 2c는 이 발명의 한 실시예에 따라 NLO 결정을 패시베이팅 하기 위한 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 2d는 이 발명의 한 실시예에 따라 NLO 결정을 패시베이팅 하기 위한 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 3a는 이 발명의 한 실시예에 따라 NLO 결정을 어닐링 및 패시베이팅 하기 위한 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 3b는 이 발명의 한 실시예에 따라 NLO 결정을 어닐링 및 패시베이팅 하기 위한 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 3c는 이 발명의 한 실시예에 따라 NLO 결정을 어닐링 및 패시베이팅 하기 위한 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 3d는 이 발명의 한 실시예에 따라 NLO 결정을 어닐링 및 패시베이팅 하기 위한 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 4는 이 발명의 한 실시예에 따라 어닐링되고 패시베이팅 된 NLO 결정을 구비한 레이저 시스템을 예시하는 블록도이다.
도 5는 이 발명의 한 실시예에 따라 웨이퍼 또는 포토마스크를 검사하는 시스템을 예시하는 블록도이다.
이제 개시된 주제에 대해 상세하게 설명할 것이며, 그것은 첨부된 도면에 예시되어 있다.
일반적으로 도 1a 내지 도 5를 보면, 비선형 광학 (NLO) 결정을 패시베이팅 하기 위한 시스템 및 방법이 이 개시내용에 따라 기술된다. 레이저 시스템은 보통, 다른 것들 중에서도 특히, 주파수 혼합, 라만 증폭, 커 렌즈 모드 동기, 전자광학 변조, 및 음향광학 변조와 같은 많은 용도를 위해 NLO 결정을 활용한다. 레이저 시스템 내의 전자기적 방사에 대한 노출은 NLO 결정의 물리적 성질 (예를 들어, 투과율, 반사성, 굴절률 등)에 영향을 준다. NLO 결정의 물리적 성질에 대해 생성되는 변화는 보통 레이저 유도 손상 (LID, laser-induced damage)이라고 지칭되고, NLO 결정이 적절히 작용하는 것을 해치는 경향이 있다. NLO 결정은 그것이 더 큰 양 또는 크기의 전위, 불순물, 공격자점 등과 같은 결정 결함을 가질 때 LID에 대해 덜 내성적이다. 이 발명은 수소 패시베이션 및/또는 결정 어닐링을 활용하여 NLO 결정의 결정 결함을 고치기 위한 시스템 및 방법에 주의를 기울인다.
이 개시내용의 전반에 걸쳐 사용될 때, 용어 "결정(crystal)", "NLO 결정(NLO crystal)", 또는 "비선형 결정(nonlinear crystal)"은 주파수 변환을 위해 적합한 일반적으로 비선형 광학 결정을 지칭한다. 예를 들어, 이 발명의 비선형 광학 결정은 제1 파장 (예를 들어, 532 nm)의 입사 조명을 더 짧은 파장 (예를 들어, 266 nm)의 출력 조명으로 주파수 변환하도록 구성될 수 있을 것이다. 또한, 이 발명의 비선형 광학 결정은, 베타-바륨 보레이트(BBO), 리튬 트라이보레이트(LBO), 리튬 테트라보레이트(LTB), 세슘 리튬 보레이트(CLBO), 세슘 보레이트(CBO), 산화물 유형 비선형 결정 등을 포함할 수 있을 것이지만, 거기에 한정되지는 않는다.
이 개시내용의 전반에 걸쳐 이용될 때, 용어 "웨이퍼(wafer)"는 일반적으로 반도체 재료 또는 비반도체 재료로 이루어진 기판을 지칭한다. 예를 들어, 반도체 또는 비반도체 재료는 단결정 규소, 비화 갈륨, 및 인화 인듐을 포함하지만, 거기에 한정되지는 않는다. 웨이퍼는 하나 이상의 층을 포함할 수 있을 것이다. 예를 들어, 그러한 층은 저항, 유전체 재료, 도전 재료, 및 반도체 재료를 포함하지만, 거기에 한정되지 않을 수 있을 것이다. 많은 상이한 유형의 그러한 층이 이 기술 분야에서 알려져 있고, 여기에서 이용되는 용어 웨이퍼는 모든 유형의 그러한 층을 형성하기 위해 이용할 수 있을 것인 웨이퍼를 망라하려는 것이다.
도 1a 및 도 1b는 결정 내의 결정 결함을 고치기 위해 NLO 결정(104)을 패시베이팅 하기 위한 시스템(100)을 예시한다. 이러한 결함은 결정(104) 내의 불포화(dangling) 또는 균열(broken) 결합에 대한 수소 원자의 부착을 통해 고쳐질 수 있을 것이다. 예를 들어, 불포화 또는 균열 결합은 불포화 산소 결합을 포함할 수 있을 것이며, 그것은 흔히 물리적/광학적 성질뿐만 아니라, NLO 결정 수명에 영향을 주는 주요한 결함 유형이다. 한 실시예에서는, 시스템(100)은 다량의 패시베이팅 가스를 담도록 구성된 노출 챔버(101)를 포함할 수 있을 것이다. 노출 챔버(101)는 NLO 결정(104)을 담아서 NLO 결정(104)이 노출 챔버(101) 내에 담긴 패시베이팅 가스에 노출될 수 있게 하도록 추가로 구성될 수 있을 것이다. 또한, 노출 챔버(101)는 NLO 결정(104)을 유지하도록 구성된 기판(102)을 담도록 추가로 구성될 수 있을 것이며, NLO 결정(104)은 노출 챔버(101) 내에 담긴 패시베이팅 가스에 노출된다. 대안적으로, 기판(102)은 챔버(101)의 내부 표면의 일부일 수 있을 것이다.
이 발명의 패시베이팅 가스는 선택된 수소 농도를 갖는 둘 이상의 가스의 기상 혼합물을 포함할 수 있을 것이다. 한 실시예에서는, 가스 혼합물은 분자 수소 (H2)를 포함할 수 있을 것이다. 다른 한 실시예에서, 패시베이팅 가스는 화학 반응 또는 해리시 수소를 산출할 수 있을 것인 저분자 가스를 포함할 수 있을 것이다. 그러한 저분자 가스는 NH3 또는 CH4를 포함할 수 있을 것이지만, 거기에 한정되지는 않는다. 원하는 수소 농도는 정상적인 대기 상태 하에서 존재하는 수소의 천연적 존재비(abundance)를 초과하는 농도를 포함할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 패시베이팅 가스의 수소 농도는 공기 속에 천연적으로 존재하는 수소 농도를 초과하는 농도로 이루어질 수 있을 것이다. 다른 한 양태에서, 원하는 수소 농도는 사용자 선택 농도 또는 NLO 결정(104)의 하나 이상의 물리적 속성을 활용하여 판정된 농도일 수도 있을 것이다. 패시베이팅 가스 혼합물은 아르곤, 질소, 또는 헬륨 등과 같은 불활성 가스를 추가로 포함할 수 있을 것이다.
또다른 실시예에서, 이 발명의 패시베이팅 가스는 5 내지 10% 범위의 수소 농도를 갖는 가스 혼합물을 포함할 수 있을 것이다. 여기에서 주목할 것은, 이 수소 농도 범위가 한계가 아니고, 단지 예시적 목적상 제시된다는 점이다. 고려되는 것은, 패시베이팅 가스의 수소 농도 레벨이 정해진 용도를 위해 적합한 어떤 범위든 포함할 수 있다는 점이다. 또다른 실시예에서, 패시베이팅 가스 혼합물의 수소 농도는 수소의 중동위 원소(heavy isotope)인 중수소를 포함하여, 패시베이션 결과를 향상시킬 수 있을 것이다. 혼합물에서의 중수소의 정확한 양은 패시베이션 결과를 최적화 함으로써 판정될 수 있을 것이고, 총 수소 농도의 일부로부터 혼합물 속의 수소 전체의 100%까지 다양할 수 있을 것이다.
한 실시예에서, 시스템은 노출 챔버(101)에 유체적으로 연결되고 노출 챔버에 패시베이팅 가스를 공급하도록 구성된 패시베이팅 가스 소스(108)를 추가로 포함할 수 있을 것이다. 노출 챔버(101)는 패시베이팅 가스 소스(108)로부터 패시베이팅 가스를 받도록 구성되고 패시베이팅 가스 소스(108)로부터 받은 패시베이팅 가스를 노출 챔버(101)의 내부 부분으로 보내도록 추가로 구성된 가스 유입 포트(gas inflow port)(105)를 포함할 수 있을 것이다. 노출 챔버(101)는 노출 챔버(101)의 내부 부분으로부터 패시베이팅 가스를 방출하도록 구성된 가스 유출 포트(gas outflow port)(106)를 추가로 포함할 수 있을 것이다.
또다른 실시예에서, 시스템(100)은 패시베이팅 가스 소스(108)와 노출 챔버(101) 사이에 유체적으로 연결된 유량 제어기(flow controller)(110)를 포함할 수 있을 것이다. 유량 제어기(110)는 패시베이팅 가스가 노출 챔버(101)에 공급되는 속도를 제어하도록 구성될 수 있을 것이다. 유량 제어기(110)는 유량 제어기(110)를 노출 챔버(101)에 유체적으로 연결하는 적어도 하나의 도관을 통해 패시베이팅 가스가 이동하는 압력 또는 속도를 조절하기 위한 밸브, 조절기, 또는 다른 어떤 수단이든 포함할 수 있을 것이다. 유량 제어기는 노출 챔버의 가스 유입 포트(105)에 유체적으로 연결되도록 추가로 구성되고, 가스 유입 포트(105)를 통해 노출 챔버(101)의 내부 부분으로 패시베이팅 가스가 공급되는 속도를 제어하도록 추가로 구성될 수 있을 것이다. 다른 한 실시예에서, 유량 제어기(110) 또는 또다른 유량 제어기 (도시되지 않은)는 노출 챔버(101)의 가스 유출 포트(106)에 유체적으로 연결되도록 구성되고 노출 챔버(101)의 내부 부분으로부터 패시베이팅 가스가 제거되는 속도를 제어하도록 추가로 구성될 수 있을 것이다.
다른 한 실시예에서, 시스템(100)은 유량 제어기(110)에 통신가능하게 연결된 하나 이상의 컴퓨팅 시스템(112)을 추가로 포함할 수 있을 것이다. 컴퓨팅 시스템(112)은 노출 챔버(101)에 패시베이팅 가스가 공급되는 속도를 제어하기 위한 명령을 유량 제어기(110)에 제공하도록 구성될 수 있을 것이다. 컴퓨팅 시스템(112)은 노출 챔버(101)로부터 패시베이팅 가스가 제거되는 속도를 제어하기 위한 명령을 유량 제어기(110) 또는 또다른 유량 제어기 (도시되지 않은)에 제공하도록 추가로 구성될 수 있을 것이다. 컴퓨팅 시스템은 유량 제어 알고리즘(flow control algorithm)(118)을 포함하는 프로그램 명령(116)을 갖도록 구성된 플래시(flash), 고상, 광학, 랜덤 액세스(random access) 또는 다른 정적 또는 동적 메모리 장치와 같은 캐리어 매체(carrier medium)(114)를 가질 수 있을 것이다. 유량 제어기(110)에 포함될 수 있을 것인 압력 밸브를 구성하기 위한 알고리즘과 같은 유량 제어 알고리즘(118)이 이 기술 분야에서 알려져 있다. 예를 들어, 유량 제어 알고리즘(118)은 압력 밸브의 기계적 성질과 원하는 유량(flow rate) 사이의 상관관계에 기초하여 압력 밸브를 작동시키도록 유량 제어기(110)를 안내할 수 있을 것이다. 어떤 실시예에서는, 10 내지 200 cm3/분의 사용자 선택 유량이 노출 챔버(101) 내에 담긴 NLO 결정(104)을 패시베이팅 하기 위한 바람직한 유량일 수 있을 것이다. 그러나, 패시베이팅 가스 혼합물 또는 NLO 결정(104)의 조성에 따라서는, 10 내지 200 cm3/분 범위를 벗어난 유량이 바람직할 수 있을 것이다. 앞서의 유량 범위는 단지 예시적이고 어떤 방식으로든 이 발명을 한정하려는 것이 아니다.
또다른 실시예에서, NLO 결정(104)을 노출 챔버(101) 내에 유지하도록 구성된 기판(102)은 NLO 결정(104)의 온도를 제어하도록 추가로 구성될 수 있을 것이다. 한 양태에서, 사용자는 주변 온도 또는 상온을 초과하지만, NLO 결정(104)의 용융 온도 미만인 온도를 선택할 수 있을 것이다. 예를 들어, 기판(102)은 NLO 결정을 300 내지 350℃의 범위 또는 다른 어떤 선택된 온도까지 가열하여 결정 속으로의 수소 침투를 향상시키거나, 분자 수소 (예를 들어, H2) 또는 다른 수소 함유 분자가 원자 수소로 분해하는 것을 쉽게 하거나, 또는 수소와 NLO 결정 사이의 바람직하지 않은 반응 생성물 (예를 들어, 약한 OH 결합, 또는 수분 등)을 제거하도록 구성될 수 있을 것이다. 여기에서 고려되는 것은, 기판(102)이 NLO 결정(104)의 온도를 NLO 결정(104)을 성공적으로 패시베이팅 하기에 바람직한 어떤 실현 가능한 온도 또는 온도 범위로든 증대시키거나, 감소시키거나, 및/또는 유지하도록 구성될 수 있다는 점이다. 따라서, 앞서의 온도 범위는 단지 예시적이고 어떤 방식으로든 이 발명을 한정하려는 것이 아니다.
앞서의 시스템(100)에 따라, 도 2a 내지 도 2d는 불포화 또는 균열 결합에 의해 유발되는 결정 결함을 고치기 위해 NLO 결정(104)을 수소로 패시베이팅 하는 방법(200)을 위한 흐름도를 예시한다. 도 2a를 보면, 방법(202)은 다음의 단계, 즉 (i) 선택된 온도 또는 NLO 결정(104)의 하나 이상의 속성 (예를 들어, 조성, 수분 함량, 결함 레벨 등)을 활용하여 판정된 온도를 이용하는 선택된 온도 또는 그 근처에서 NLO 결정(104)의 온도를 유지하는 단계 202; 및 (ii) 사용자 선택 수소 농도 또는 NLO 결정(104)의 하나 이상의 속성을 활용하여 판정된 수소 농도인 선택된 수소 농도를 갖는 패시베이팅 가스에 NLO 결정(104)을 노출시키는 단계 204 중 하나 이상을 포함할 수 있을 것이다.
단계 202에서, NLO 결정(104)의 온도는 NLO 결정(104)을 시스템(100)의 노출 챔버(101) 속에 유지하도록 구성된 기판(102)과 같은 어떤 가열 및/또는 냉각 소자(heating and/or cooling element)(이하에서는, "가열 소자(heating element)"라고 축약함)에 의해서든 제어될 수 있을 것이다. 가열 소자는 NLO 결정(104)을 선택된 온도로 가열 또는 냉각시키도록 구성될 수 있을 것이며, 그것은 사용자 선택 온도, NLO 결정(104)의 하나 이상의 속성을 활용하여 판정된 온도, 또는 결정 속으로의 수소 침투를 향상시키거나, H2 분자의 H 원자로의 분해를 쉽게 하거나, 또는 수소와 NLO 결정(104) 사이의 하나 이상의 반응으로부터의 바람직하지 않은 생성물 (예를 들어, 약한 OH 결합, 수분 등)을 제거하는 어떤 온도든 될 수 있을 것이다. 예를 들어, 한 실시예에서는, 선택된 온도가 대략 300 내지 350℃의 범위의 온도일 수 있을 것이다. 가열 소자는 NLO 결정(104)을 적절히 패시베이팅 하기 위해 요구되는 시간과 같은 선택된 시간 동안 NLO 결정(104)의 온도를 선택된 온도 또는 그 근처에서 유지하도록 추가로 구성될 수 있을 것이다. 예를 들어, NLO 결정(104)을 적절히 패시베이팅 하기 위해 요구되는 시간은 대략 100 내지 200 시간의 범위에 있을 수 있을 것이다. 따라서, 한 실시예에서는, 가열 소자는 대략 100 내지 200 시간의 범위의 선택된 시간 동안 NLO 결정(104)의 온도를 선택된 온도 또는 그 근처에서 유지하도록 구성될 수 있을 것이다. 앞서의 온도 및 시간은 단지 예시적으로 포함되며, 고려되는 것은, 이러한 파라미터가 이 개시내용의 본질로부터 벗어남이 없이 현저하게 변경될 수 있다는 점이다. 따라서, 여기에서의 어느 것도 어떤 방식으로든 이 발명을 한정하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
단계 204에서, NLO 결정(104)은 시스템(100)의 노출 챔버(101)와 같은 대기처럼 제어되는 컨테이너 내의 패시베이팅 가스에 노출될 수 있을 것이다. 패시베이팅 가스는 선택된 수소 농도를 갖는 가스 혼합물일 수 있을 것이다. 선택된 수소 농도는 사용자 선택 농도, NLO 결정(104)의 하나 이상의 속성을 활용하여 판정된 농도, 또는 패시베이팅 가스로부터의 수소 원자를 NLO 결정(104)의 균열 또는 불포화 결합에 부착함으로써 NLO 결정(104)의 결정 결함을 고치기 위한 어떤 용인 가능한 농도든 될 수 있을 것이다. 예를 들어, 한 실시예에서는, 패시베이팅 가스의 선택된 수소 농도가 패시베이팅 가스 혼합물의 대략 5 내지 10%의 범위의 수소 농도일 수 있을 것이다. 그러나, 앞서의 수소 농도는 단지 예시적으로 포함되며, 어떤 방식으로든 이 발명을 한정하려는 것이 아니다.
도 2b을 보면, 단계 204는, 사용자 선택 유량, NLO 결정(104)의 하나 이상의 속성을 활용하여 판정된 유량, 컨테이너 내의 패시베이팅 가스의 수소 농도를 선택된 수소 농도 또는 그 근처에서 유지하기 위해 용인 가능한 유량, 또는 패시베이팅 가스로부터의 수소 원자를 NLO 결정(104)의 균열 또는 불포화 결합에 부착함으로써 NLO 결정(104)의 결정 결함을 고치기에 충분한 어떤 유량이든지와 같은, 선택된 유량 또는 그 근처에서 컨테이너를 통해 패시베이팅 가스가 흐를 수 있을 것인 유량을 유지하는 단계 206을 포함할 수 있을 것이다. 유량은 시스템(100)의 유량 제어기(110)에 의해 또는 하나 이상의 도관을 통해 가스가 이동하는 압력 또는 속도를 제어하기 위한 어떤 밸브, 조절기, 또는 다른 수단에 의해서든 조절될 수 있을 것이다. 예를 들어, 한 실시예에서는, 유량 제어기(110)는 노출 챔버를 통해 흐르는 패시베이팅 가스의 유량을 대략 10 내지 200 cm3/분의 범위의 선택된 유량으로 조절하도록 구성될 수 있을 것이다. 그러나, 앞서의 유량 범위는 단지 예시적으로 포함되며, 어떤 방식으로든 이 발명을 한정하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
도 2c 및 도 2d를 보면, 방법(200)의 한 실시예는 NLO 결정(104)의 패시베이션의 정도를 모니터링하는 단계 208을 추가로 포함할 수 있을 것이다. 패시베이션의 정도는 NLO 결정(104)의 OH 결합의 양 또는 양의 변화에 상관될 수 있을 것인데, NLO 결정(104)의 불포화 산소 결합에 대해 수소 원자를 부착시킨 결과로서 NLO 결정(104)이 패시베이팅 됨에 따라 OH 결합의 양이 일반적으로 증가하기 때문이다. 따라서, NLO 결정(104)의 하나 이상의 흡수대역(absorption band)을 분석함으로써 패시베이션의 정도가 모니터링될 수 있을 것이며, 흡수대역은 NLO 결정(104)의 OH 결합의 수의 변화에 의해 영향을 받는다. 흡수대역은, 이 기술 분야에서 알려진 어떤 방법이든지를 이용하여, NLO 결정(104)이 하나 이상의 파장을 갖는 조명을 흡수하는 레벨을 검출함으로써 분석될 수 있을 것이다. 한 실시예에서는, 패시베이션의 정도가 푸리에 변환 적외 분광법 (FTIR, Fourier Transform Infrared Spectroscopy)을 활용하여 모니터링될 수 있을 것이다. 예를 들어, 푸리에 변환 적외 분광법 (FTIR)을 활용하여, NLO 결정(104)의 적외선(IR, infrared) 스펙트럼에서의 적어도 하나의 흡수대역의 관찰을 통해, NLO 결정(104)의 패시베이션의 정도가 모니터링될 수 있을 것이다. NLO 결정(104)의 패시베이션의 정도를 모니터링하는 FTIR 공정은 다음의 단계, 즉 (i) 하나 이상의 파장을 갖는 조명을 NLO 결정(104)을 통해 투과시키는 단계; (ii) NLO 결정(104)을 통해 투과되는 조명을 검출하는 단계; 및 (iii) NLO 결정(104)을 통해 투과되는 조명에 관한 정보를 활용하여 하나 이상의 파장에서 NLO 결정(104)에 의해 흡수되는 조명의 양을 판정하는 단계; 및 (iv) 하나 이상의 파장에서 NLO 결정(104)에 의해 흡수되는 조명과 NLO 결정(104)의 OH 결합의 양 또는 양의 변화 사이의 상관관계를 활용하여 NLO 결정(104)의 패시베이션의 정도를 판정하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있을 것이다.
방법(200)의 또다른 실시예에서는, NLO 결정(104)이 충분히 패시베이팅되기까지 단계 204에서 NLO 결정(104)이 패시베이팅 가스에 노출될 수 있을 것이다. NLO 결정(104)의 패시베이션의 정도를 모니터링하는 단계 208은 NLO 결정(104)이 충분히 패시베이팅되었는지 여부를 판정하기 위해 활용될 수 있을 것이다. 예를 들어, NLO 결정(104)의 패시베이션의 정도는 대략 3200 내지 4000 cm-1의 범위에서의 IR 스펙트럼의 하나 이상의 파장에서 강도를 나타내거나 또는 변화하는 NLO 결정(104)의 하나 이상의 흡수대역을 관찰함으로써 판정될 수 있을 것이며, 파장에서 강도를 나타내거나 또는 변화하는 흡수대역의 진폭 또는 강도는 NLO 결정(104)의 OH 결합의 양 또는 양의 변화와 상관관계가 있다. 실례로, FTIR는 적외 스펙트럼에서의 3580 cm-1 근처에서 -OH 결합 (H2O를 포함함)의 흡수를 모니터링하기 위해 이용될 수 있을 것이다. 예를 들어, FTIR 모니터링은 현장에서 수행될 수 있을 것이며, 패시베이션을 겪고 있는 동안에 결정이 FTIR로 모니터링된다. 단계 208은 FTIR 흡수 스펙트럼에서의 하나 이상의 선택된 피크의 통합적 피크 강도의 상대적 변화를 모니터링함으로써 NLO 결정(104)이 충분히 패시베이팅되었는지 여부를 추가로 판정할 수 있을 것이다. 실례로, 단계 208은 -OH 흡수 피크에서의 5% 감소가 관찰될 때 충분한 패시베이션을 판정할 수 있을 것이다.
앞서의 흡수대역 파장의 범위 및 충분한 패시베이션을 위한 백분율 변화는 단지 예시적으로 포함되었으며, 고려되는 것은, IR 스펙트럼, 가시 스펙트럼, 및/또는 UV 스펙트럼에서의 다른 파장에서 하나 이상의 흡수대역이 나타날 수 있다는 점이고; 따라서, 앞서의 파장 범위는 어떤 방식으로든 이 발명을 한정하려는 것이 아니다.
앞서의 단계들은 순차적이지도 또는 필수적이지도 않으며, 어떤 순서로든 발생하거나 또는 서로 동시 발생할 수 있을 것이다. 예를 들어, 고려되는 것은, 방법(200)의 한 실시예에서는, NLO 결정(104)이 단계 204에서 제공된 것처럼 패시베이팅 가스에 노출될 수 있을 것이며; 동시에, NLO 결정(104)의 패시베이션의 정도는 단계 208에서 제공된 것처럼 FTIR을 활용하여 모니터링될 수 있다는 점이다. 어떤 사례에서는, 단계의 일부 또는 전부를 조합하고, 여기에서 단계들이 설명되는 순서로부터 벗어난 순서로 단계들을 배열하는 것이 유리할 수 있을 것이다. 여기에서의 설명은 단지 설명을 위한 것이며, 여기에 개시된 방법 또는 방법들을 단계들의 어떤 특정한 순차, 순서, 또는 조합으로 한정하려는 것이 아니다.
도 3a 내지 도 3d는 NLO 결정(104)을 패시베이팅 및 어닐링 하기 위한 방법(300)을 예시한다. 도 3a를 보면, 방법(300)은 다음의 단계, 즉 (i) NLO 결정(104)에 대해 어닐링 공정을 수행하여 NLO 결정(104)의 수분 또는 OH 함량을 감소시키는 단계 302; 및 (ii) 사용자 선택 수소 농도 또는 NLO 결정(104)의 하나 이상의 속성을 활용하여 판정된 수소 농도인 선택된 수소 농도를 갖는 패시베이팅 가스에 NLO 결정(104)을 노출시키는 단계 304 중의 하나 이상을 포함할 수 있을 것이다.
단계 302에서, NLO 결정(104)은 건식 대기(예를 들어, 청정 건식 공기 또는 건식 불활성 가스) 속에서 어닐링 공정을 겪어 NLO 결정(104)으로부터 수분 또는 OH 분자의 적어도 일부를 제거할 수 있을 것이다. 어닐링 공정은 이 기술 분야에서 알려져 있고, 다음의 단계, 즉 (i) NLO 결정(104)을 용융 또는 손상시키지 않고 NLO 결정(104)으로부터 수분 분자를 제거하기에 충분히 높은 값과 같은 선택된 온도로 NLO 결정(104)의 온도를 증대 또는 감소시키는 단계; (ii) NLO 결정(104)의 수분 함량을 선택된 레벨로 감소시키기에 충분한 시간과 같은 선택된 시간 동안 선택된 온도 또는 그 근처에서 NLO 결정(104)의 온도를 유지하는 단계; 및 (iii) NLO 결정(104)의 수분 함량이 선택된 레벨까지 감소되었을 때 주변 온도 또는 상온과 같은 선택된 최종 온도까지 NLO 결정(104)의 온도를 증대 또는 감소시키는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있을 것이다. 수분 함량의 선택된 레벨은 사용자 선택 레벨, NLO 결정(104)의 하나 이상의 속성을 활용하여 판정된 수분 함량 레벨, 또는 원하는 광학적/물리적 성능 또는 증가된 결정 수명과 상관관계가 있는 어떤 수분 함량 레벨이든 될 수 있을 것이다.
한 실시예에서는, 단계 302의 어닐링 공정은 NLO 결정(104)의 온도를 선택된 시간 간격에 걸쳐 선택된 온도까지 증대 또는 감소시키는 단계를 추가로 포함할 수 있을 것이다. 예를 들어, NLO 결정(104)은 대략 2 시간의 선택된 시간 과정에 걸쳐 대략 150℃의 선택된 온도까지 점진적으로 가열될 수 있을 것이다. NLO 결정(104)의 온도는 어떤 알려진 가열 또는 냉각 장치에 의해서든 증가, 감소, 또는 유지될 수 있을 것이다. 실례로, 기판(102)에는 NLO 결정(104)을 가열 또는 냉각시키기에 적합한 가열 또는 냉각 장치가 구비될 수 있을 것이다. 다른 한 사례에서는, 챔버(101)가 오븐 또는 냉장고로서 구성될 수 있을 것이다. 가열 또는 냉각 장치는 사용자 선택 시간 또는 NLO 결정(104)의 하나 이상의 속성을 활용하여 판정된 시간과 같은 선택된 시간 동안 선택된 온도 또는 그 근처에서 NLO 결정(104)의 온도를 유지하도록 추가로 구성될 수 있을 것이다. 예를 들어, NLO 결정(104)의 온도는 대략 10 시간 동안 150℃ 또는 그 근처에서 유지될 수 있을 것이다. 대안적으로, NLO 결정(104)의 온도는 NLO 결정(104)의 수분 또는 OH 함량이 충분히 감소되기까지 선택된 온도 또는 그 근처에서 유지될 수 있을 것이다. 앞서의 온도, 시간 및 시간 간격은 단지 예시적으로 포함되며, 고려되는 것은, 이러한 파라미터가 이 개시내용의 본질로부터 벗어남이 없이 현저하게 변경될 수 있다는 점이다. 따라서, 여기에서의 어느 것도 어떤 방식으로든 이 발명을 한정하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
또다른 실시예에서, 단계 302의 어닐링 공정이 반복되어 NLO 결정(104)의 수분 함량을 추가로 감소시킬 수 있을 것이다. 어닐링 공정은, 필요하다면, 하나 이상의 상이한 온도 또는 상이한 시간 또는 간격과 같은, 동일하거나 또는 상이한 파라미터를 활용하여 반복될 수 있을 것이다. 예를 들어, NLO 결정(104)은 대략 1 시간의 과정에 걸쳐 대략 200℃까지 가열될 수 있을 것이다. 마찬가지로, NLO 결정(104)의 온도는 대략 100 시간 동안 또는 NLO 결정(104)의 수분 또는 OH 함량이 충분히 감소되기까지 200℃ 또는 그 근처에서 유지될 수 있을 것이다. 앞서의 온도, 시간 및 시간 간격은 단지 예시적으로 포함되며, 고려되는 것은, 이러한 파라미터가 이 개시내용의 본질로부터 벗어남이 없이 현저하게 변경될 수 있다는 점이다. 따라서, 여기에서의 어느 것도 어떤 방식으로든 이 발명을 한정하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
단계 302의 어닐링 공정은 선택된 시간 간격에 걸쳐 선택된 최종 온도 (예를 들어, 주변 온도 또는 상온)까지 NLO 결정(104)의 온도를 점진적으로 증대 또는 감소시키는 단계를 추가로 포함할 수 있을 것이다. 예를 들어, NLO 결정(104)은 대략 3 시간 또는 어떤 다른 용인 가능한 시간 간격의 과정에 걸쳐서든 주변 온도 또는 상온까지 점진적으로 냉각되거나 또는 냉각하게 허용될 수 있을 것이다. 한 실시예에서는, NLO 결정(104)의 온도가 선택된 시간 간격에 걸쳐 주변 온도까지 점진적으로 감소하도록 열을 점진적으로 제거시킴으로써 NLO 결정(104)이 냉각될 수 있을 것이다. 다른 한 실시예에서는, NLO 결정(104)의 온도를 선택된 최종 온도까지 감소시키기 위한 냉각 장치를 활용하여 NLO 결정(104)이 냉각될 수 있을 것이다. 선택된 시간 간격은 어떤 사용자 선택 시간 간격 또는 NLO 결정(104)의 하나 이상의 속성을 활용하여 판정된 시간 간격이든 될 수 있을 것이다. 따라서, 여기에 포함된 어떤 시간 간격이든 단지 예시적으로 포함되며, 어떤 방식으로든 이 발명을 한정하려는 것이 아니다.
도 3b 및 도 3d를 보면, 단계 302의 어닐링 공정은 NLO 결정(104)의 하나 이상의 흡수대역을 분석함으로써 NLO 결정의 수분 또는 OH 함량을 모니터링하는 단계 310을 추가로 포함할 수 있을 것이며, 흡수대역은 NLO 결정(104)의 OH 결합의 수의 변화에 의해 영향을 받는다. 흡수대역은, 이 기술 분야에서 알려진 어떤 방법이든지를 이용하여, NLO 결정(104)이 하나 이상의 파장을 갖는 조명을 흡수하는 레벨을 검출함으로써 분석될 수 있을 것이다. 예를 들어, FTIR을 활용하여, NLO 결정(104)의 적외선 (IR) 스펙트럼에서의 적어도 하나의 흡수대역을 관찰함으로써, NLO 결정(104)의 수분 또는 OH 함량이 모니터링될 수 있을 것이다. NLO 결정(104)의 수분 또는 OH 함량을 모니터링하는 FTIR 공정은 다음의 단계, 즉 (i) 하나 이상의 파장을 갖는 조명을 NLO 결정(104)을 통해 투과시키는 단계; (ii) NLO 결정(104)을 통해 투과되는 조명을 검출하는 단계; 및 (iii) NLO 결정(104)을 통해 투과되는 조명에 관한 정보를 활용하여 하나 이상의 파장에서 NLO 결정(104)에 의해 흡수되는 조명의 양을 판정하는 단계; 및 (iv) 하나 이상의 파장에서 NLO 결정(104)에 의해 흡수되는 조명과 NLO 결정(104)의 OH 결합의 양 또는 양의 변화 사이의 상관관계를 활용하여 NLO 결정(104)의 수분 또는 OH 함량 또는 수분 또는 OH 함량의 변화를 판정하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있을 것이다.
또다른 실시예에서, 단계 302의 어닐링 공정은, 단계 310의 모니터링 공정을 활용하여 NLO 결정의 수분 또는 OH 함량이 충분히 감소되었다는 판정이 이루어지기까지, 어닐링 공정의 하나 이상의 단계를 수행하는 단계 312를 추가로 포함할 수 있을 것이다. 예를 들어, NLO 결정(104)의 수분 또는 OH 함량은 대략 3200 내지 4000 cm-1의 범위에서의 IR 스펙트럼의 하나 이상의 파장에서 강도를 나타내는 NLO 결정(104)의 하나 이상의 흡수대역을 관찰함으로써 판정될 수 있을 것이며, 파장에서 강도를 나타내는 흡수대역의 진폭 또는 강도는 NLO 결정(104)의 OH 결합의 양 또는 양의 변화와 상관관계가 있다. 앞서의 흡수대역 파장의 범위는 단지 예시적으로 포함된 것이며, 고려되는 것은, IR 스펙트럼에서의 다른 파장에서 하나 이상의 흡수대역이 나타날 수 있다는 점이며; 따라서, 앞서의 파장 범위는 어떤 방식으로든 이 발명을 한정하려는 것이 아니다.
앞서의 단계 302의 어닐링 공정의 단계들은 순차적이지도 또는 필수적이지도 않다. 단계들은 어떤 순서로든 발생하거나 또는 서로 동시 발생할 수 있을 것이다. 예를 들어, 고려되는 것은, NLO 결정(104)은 선택된 온도에 유지될 수 있을 것이며; 동시에, NLO 결정(104)의 수분 또는 OH 함량은 단계 310에서 제공된 것처럼 FTIR을 활용하여 모니터링될 수 있다는 점이다. 추가로 고려할 것은, NLO 결정(104)의 수분 또는 OH 함량이 단계 312에서 제공된 것처럼 충분히 감소되기까지, NLO 결정(104)의 온도가 선택된 온도에 유지될 수 있다는 점이다. 어떤 사례에서는, 단계의 일부 또는 전부를 조합하고, 여기에서 단계들이 설명되는 순서로부터 벗어난 순서로 단계들을 배열하는 것이 유리할 수 있을 것이다. 여기에서의 설명은 단지 설명을 위한 것이며, 여기에 개시된 방법 또는 방법들을 단계들의 어떤 특정한 순차, 순서, 또는 조합으로 한정하려는 것이 아니다.
NLO 결정(104)이 어닐링되어 NLO 결정(104)의 수분 또는 OH 함량을 감소시킨 후, NLO 결정(104)을 수소로 패시베이팅 하여 하나 이상의 불포화 또는 균열 결합에 의해 유발되는 결정 결함을 고치는 것이 유리할 수 있을 것이며, 그 중 일부는 단계 302의 어닐링 공정으로부터 유래했을 수 있을 것이다. 따라서, 방법(300)의 단계 304에서는, NLO 결정(104)이 시스템(100)의 노출 챔버(101)와 같은 컨테이너 내의 패시베이팅 가스에 노출될 수 있을 것이다. 패시베이팅 가스는 선택된 수소 농도를 갖는 가스 혼합물일 수 있을 것이다. 수소 농도는 사용자 선택 농도, NLO 결정(104)의 하나 이상의 속성을 활용하여 판정된 농도, 또는 패시베이팅 가스로부터의 수소 원자를 NLO 결정(104)의 균열 또는 불포화 결합에 부착함으로써 NLO 결정(104)의 결정 결함을 고치기 위한 어떤 용인 가능한 농도든 될 수 있을 것이다. 예를 들어, 한 실시예에서는, 패시베이팅 가스의 선택된 수소 농도가 패시베이팅 가스 혼합물의 대략 5 내지 10%의 범위의 수소 농도일 수 있을 것이다. 그러나, 앞서의 수소 농도는 단지 예시적으로 포함되며, 어떤 방식으로든 이 발명을 한정하려는 것이 아니다. 어떤 실시예에서는, 단계 304가 앞서 설명한 NLO 결정(104)을 패시베이팅 하는 방법(200)으로부터 하나 이상의 단계 또는 소자를 추가로 포함할 수 있을 것이다.
도 3c 및 도 3d를 보면, 단계 304의 패시베이팅 공정은 NLO 결정(104)의 패시베이션의 정도를 모니터링하는 단계 320을 추가로 포함할 수 있을 것이다. NLO 결정(104)의 하나 이상의 흡수대역을 분석함으로써 패시베이션의 정도가 모니터링될 수 있을 것이며, 흡수대역은 NLO 결정(104)의 OH 결합의 수의 변화에 의해 영향을 받는다. 흡수대역은, 이 기술 분야에서 알려진 어떤 방법이든지를 이용하여, NLO 결정(104)이 하나 이상의 파장을 갖는 조명을 흡수하는 레벨을 검출함으로써 분석될 수 있을 것이다. 예를 들어, FTIR을 활용하여, NLO 결정(104)의 적외선 (IR) 스펙트럼에서의 적어도 하나의 흡수대역을 관찰함으로써, NLO 결정(104)의 패시베이션의 정도가 모니터링될 수 있을 것이다. NLO 결정(104)의 패시베이션의 정도를 모니터링하는 FTIR 공정은 다음의 단계, 즉 (i) 하나 이상의 파장을 갖는 조명을 NLO 결정(104)을 통해 투과시키는 단계; (ii) NLO 결정(104)을 통해 투과되는 조명을 검출하는 단계; 및 (iii) NLO 결정(104)을 통해 투과되는 조명에 관한 정보를 활용하여 하나 이상의 파장에서 NLO 결정(104)에 의해 흡수되는 조명의 양을 판정하는 단계; 및 (iv) 하나 이상의 파장에서 NLO 결정(104)에 의해 흡수되는 조명과 NLO 결정(104)의 OH 결합의 양 또는 양의 변화 사이의 상관관계를 활용하여 NLO 결정(104)의 패시베이션의 정도를 판정하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있을 것이다.
또다른 실시예에서, NLO 결정(104)이 충분히 패시베이팅되기까지, 단계 304는 NLO 결정(104)을 패시베이팅 가스에 노출시키는 단계 322를 추가로 포함할 수 있을 것이다. NLO 결정(104)의 패시베이션의 정도를 모니터링하는 단계 320은 NLO 결정(104)이 충분히 패시베이팅되었는지 여부를 판정하기 위해 활용될 수 있을 것이다. 예를 들어, NLO 결정(104)의 패시베이션의 정도는 대략 3200 내지 4000 cm-1의 범위에서의 IR 스펙트럼의 하나 이상의 파장에서 강도를 나타내거나 또는 변화하는 NLO 결정(104)의 하나 이상의 흡수대역을 관찰함으로써 판정될 수 있을 것이며, 파장에서 강도를 나타내거나 또는 변화하는 흡수대역의 진폭 또는 강도는 NLO 결정(104)의 OH 결합의 양 또는 양의 변화와 상관관계가 있다. 앞서의 흡수대역 파장의 범위는 단지 예시적으로 포함된 것이며, 고려되는 것은, IR 스펙트럼에서의 다른 파장에서 하나 이상의 흡수대역이 나타날 수 있다는 점이며; 따라서, 앞서의 파장 범위는 어떤 방식으로든 이 발명을 한정하려는 것이 아니다.
앞서의 단계들은 순차적이지도 또는 필수적이지도 않으며, 어떤 순서로든 발생하거나 또는 서로 동시 발생할 수 있을 것이다. 예를 들어, 고려되는 것은, 방법(304)의 한 실시예에서는, NLO 결정(104)이 선택된 수소 농도를 갖는 패시베이팅 가스에 노출될 수 있을 것이며; 동시에, NLO 결정(104)의 패시베이션의 정도는 단계 320에서 제공된 것처럼 FTIR을 활용하여 모니터링될 수 있다는 점이다. 추가로 고려되는 것은, NLO 결정(104)이 단계 322에서 제공된 것처럼 충분히 패시베이팅되기까지, NLO 결정이 패시베이팅 가스에 노출될 수 있다는 점이며, 단계 320의 모니터링 기법은 NLO 결정(104)이 충분히 패시베이팅되었는지 여부를 판정하기 위해 활용될 수 있을 것이다. 어떤 사례에서는, 단계의 일부 또는 전부를 조합하고, 여기에서 단계들이 설명되는 순서로부터 벗어난 순서로 단계들을 배열하는 것이 유리할 수 있을 것이다. 여기에서의 설명은 단지 설명을 위한 것이며, 여기에 개시된 방법 또는 방법들을 단계들의 어떤 특정한 순차, 순서, 또는 조합으로 한정하려는 것이 아니다.
충분히 어닐링되고 패시베이팅 된 NLO 결정(104)을 레이저 시스템에 통합시키는 것이 개질되지 않은 NLO 결정(104)을 활용하여 달성될 수 있는 것보다 더 양호한 물리적/광학적 성능 또는 더 긴 결정 수명을 위해 유리할 수 있을 것이다. 이 개시내용의 레이저 시스템 구성은, 모드 락(mode-locked), CW, Q 스위칭(Q-switched), 및 하나 이상의 비선형 결정을 포함하는 다른 어떤 레이저 또는 레이저 시스템이든지와 같은 구성을 포함할 수 있을 것이지만, 거기에 한정되지는 않는다. 여기에서의 기술은 또한, 극자외(DUV), 자외(UV), 적외, 가시적 등과 같은 전자기적 스펙트럼을 포함하지만, 거기에 한정되지는 않는, 넓은 범위의 가능한 레이저 스펙트럼을 포함하려는 것이다. 여기에서 이용될 때, 용어 "레이저 시스템" 및 "레이저"는 하나 이상의 레이저의 구성을 기술하기 위해 호환적으로 이용될 수 있을 것이다.
도 4는 패시베이팅되거나 및/또는 어닐링된 NLO 결정(104)을 구비한 레이저 시스템(400)을 예시한다. 이 발명의 레이저 시스템(400)은, 광원(402), 제1 세트의 빔 성형 광학계(404), 여기에서 앞서 기술된 바와 같은 패시베이팅 된/어닐링된 결정(104), 하우징 유닛(406), 한 세트의 고조파 분리 소자(408), 및 제2 세트의 빔 성형 광학계(410)를 포함할 수 있을 것이지만, 거기에 한정되지는 않는다.
한 양태에서, 광원(402)의 출력은 빔 성형 광학계(404)를 이용하여 패시베이팅 된/어닐링된 NLO 결정(104)에서의 또는 거기에 근접한 타원 횡단면 가우시안 빔 웨이스트(elliptical cross-section Gaussian beam waist)에 집중될 수 있을 것이다. 여기에서 이용될 때, 용어 "~에 근접한(proximate to)"은 바람직하게는 결정(104)의 중심으로부터 레일리 거리(Rayleigh range)의 절반보다 더 작다. 한 실시예에서는, 타원의 주축들의 가우시안 폭들 사이의 종횡비는 약 2:1과 약 6:1 사이일 수 있을 것이다. 다른 실시예에서는, 타원의 주축들 사이의 비율이 약 2:1과 약 10:1 사이일 수 있을 것이다. 한 실시예에서, 더 넓은 가우시안 폭은 NLO 결정의 퇴장 방향과 사실상 정렬된다(예를 들어, 약 10° 이내의 정렬로).
다른 한 양태에서, 하우징 유닛(406)은 NLO 결정(104)을 주변 대기 상황 및 다른 불순물로부터 보호할 수 있을 것이며, 그럼으로써 그것의 패시베이팅 된/어닐링된 상태를 유지할 수 있다. 주목할 것은, 시간이 지남에 따라 대기 수분 및 다른 불순물에 결정이 악화되기 시작할 것이며 패시베이팅되지 않거나 또는 어닐링되지 않은 상태로 되돌릴 수 있다는 점이다. 결정 하우징 유닛은 2008년 5월 6일 출원되고 발명의 명칭이 "광학 결정의 환경을 제어하기 위한 인클로저(Enclosure For Controlling The Environment of Optical Crystals)"인 미국 특허 출원 12/154,337호에 일반적으로 기술되어 있고, 그것의 전부가 여기에 참고로 포함된다. 어떤 실시예에서는, 하우징 유닛(406)은 레이저 시스템(400)의 결정(104) 및 다른 구성요소들을 내장하기에 적합한 큰 구조체를 포함할 수 있을 것이다. 다른 실시예에서는, 하우징(406)은 레이저 시스템(400)의 모든 구성요소들을 내장하기에 충분히 클 수 있을 것이다. 주목할 것은, 하우징이 클수록, 레이저 시스템의 정비 및 수리를 위해 더 많은 예방조치들이 요구된다는 점이다(결정(104)을 저하로부터 보호하고 그것의 패시베이팅 된/어닐링된 상태를 유지하기 위해). 그래서, 또다른 양태에서는, 하우징 유닛(406)은 NLO 결정(406)만을 주로 에워싸기에 적합한 작은 하우징 구조체로 이루어질 수 있을 것이다.
빔 성형 광학계(404)는 애너모픽 광학계(anamorphic optics)를 포함할 수 있을 것이며, 그것은 광원(402)으로부터의 출력의 횡단면을 변화시킬 수 있을 것이다. 애너모픽 광학계는, 예를 들어, 프리즘, 원통형 곡면 소자, 방사 대칭적 곡면 소자, 및 회절 소자 중 적어도 하나를 포함할 수 있을 것이다. 한 실시예에서는, 광원(402)은 결정(104)의 내부에서 배가될 가시적 범위(예를 들어, 532 nm)의 주파수를 생성하는 레이저를 포함할 수 있을 것이다. 다른 실시예에서는, 광원(402)이 결정(402)의 내부에서 조합될 두개 이상의 주파수를 생성하여 합 또는 차 주파수(sum or difference frequency)를 발생시키는 레이저 소스를 포함할 수 있을 것이다. 주파수 변환 및 관련 광학계 및 하드웨어는 2012년 3월 6일 출원된 드리빈스키(Dribinski) 등의 미국 특허 출원 13/412,564호에 기술되어 있으며, 그것의 전부가 여기에 참고로 포함된다.
도 5는 포토마스크(즉, 레티클(reticle)), 웨이퍼, 또는 광학 검사 시스템을 활용하여 분석될 수 있을 것인 다른 어떤 샘플과 같은 하나 이상의 샘플(510)의 결함을 측정 또는 분석하도록 구성된 검사 시스템(500)을 예시한다. 검사 시스템(500)은 위에 기술된 레이저 시스템(400)을 포함할 수 있을 것이다. 레이저 시스템(400)은 이 개시내용의 전반에 걸쳐 기술된 하나 이상의 패시베이팅 된/어닐링된 NLO 결정(104)을 포함할 수 있을 것이다. 한 실시예에서는, 레이저 시스템(400)의 NLO 결정(104)은 충분히 어닐링되어 NLO 결정(104)의 수분 함량을 선택된 수분 함량 레벨로 감소시킬 수 있을 것이다.
또다른 실시예에서, 레이저 시스템(400)의 NLO 결정(104)은 충분히 패시베이팅되어 불포화 산소 결합과 같은 불포화 또는 균열 결합에 의해 유발되는 결정 결함을 고칠 수 있을 것이다. NLO 결정(104)의 불포화 또는 균열 결합은 수소 원자를 NLO 결정(104)의 균열 또는 불포화 결합에 결합시킴으로써 패시베이션을 통해 고쳐질 수 있을 것이다. 어떤 경우에는, 불포화 또는 균열 결합의 일부가 NLO 결정(104)에 대해 수행된 어닐링 공정의 생성물일 수 있을 것이다. NLO 결정(104)은 원하는 물리적/광학적 성능, 향상된 LID 내성, 향상된 출력 빔 품질, 향상된 출력 안정성, 증대된 결정 수명, 또는 더 큰 작동 동력을 달성하기 위해 용인 가능한 선택된 정도의 패시베이션으로 패시베이팅 될 수 있을 것이다.
레이저 시스템(400)의 NLO 결정(104)은 NLO 결정(104)의 OH 결합의 존재, 부재, 또는 양에 상관관계가 있는 NLO 결정(104)의 IR 스펙트럼에서의 적어도 하나의 흡수대역을 가질 수 있을 것이다. NLO 결정(104)의 흡수대역이 FTIR을 활용하여 측정되어 패시베이션의 정도 또는 NLO 결정(104)의 수분 함량 레벨을 판정할 수 있을 것이다. NLO 결정(104)의 흡수대역의 지정된 진폭 또는 강도는 NLO 결정(104)의 충분한 어닐링 레벨 또는 충분한 패시베이팅 레벨에 대응할 수 있을 것이다. 흡수대역의 지정된 진폭 또는 강도는 사용자 선택 값, 또는 NLO 결정(104)의 하나 이상의 속성을 활용하여 판정된 값일 수 있을 것이다. 따라서, 레이저 시스템(400)의 NLO 결정(104)의 흡수대역은 지정된 진폭 또는 강도 또는 그 근처에서의 진폭 또는 강도를 가질 수 있을 것이다. 레이저 시스템(400)은 NLO 결정(104)에 조명을 제공하도록 구성된 다이오드 펌핑된 고체 상태 (DPSS) 소스 또는 파이버(fiber) IR 소스와 같은 적어도 하나의 전자기적 소스를 추가로 포함할 수 있을 것이다. 전자기적 소스에 의해 제공된 조명의 적어도 일부는 결정(104)의 주파수 변환 공정에서 NLO 결정(104)을 통해 직접적 또는 간접적으로 투과될 수 있을 것이다.
검사 시스템(500)은 검사 공정 동안 샘플(510)을 유지하도록 구성된 샘플 스테이지(512)를 추가로 포함할 수 있을 것이다. 샘플 스테이지(512)는 샘플(510)이 레이저 시스템(400)으로부터 투과된 조명의 적어도 일부를 수용할 수 있을 것인 위치에 샘플(510)을 유지하도록 구성될 있을 것이다. 샘플 스테이지(512)는 샘플(510)을 사용자 선택 위치로 작동시키도록 추가로 구성될 수 있을 것이다. 샘플 스테이지(512)는 하나 이상의 컴퓨팅 시스템에 추가로 통신가능하게 연결될 수 있을 것이고, 샘플(510)을 사용자 선택 위치 또는 컴퓨팅 시스템에 의해 판정된 위치로 작동시키도록 구성되며, 샘플(510)은 레이저 시스템(400)으로부터 투과된 조명의 적어도 일부를 수용할 수 있을 것이다.
검사 시스템(500)은 샘플(510)의 표면으로부터 반사된 조명의 적어도 일부를 직접적 또는 간접적으로 수용하도록 구성된 검출기(504)를 추가로 포함할 수 있을 것이다. 검출기(504)는 전하 결합 소자 (CCD, charged coupled device) 또는 시간 지연 적분(TDI, time-delay-and-integration) CCD 기반 검출기와 같은 이 기술 분야에서 알려진 어떤 적합한 검출기든 포함할 수 있을 것이다. 검사 시스템(500)은 검출기(504)에 통신가능하게 연결된 하나 이상의 컴퓨팅 시스템(514)을 추가로 포함할 수 있을 것이다. 컴퓨팅 시스템(514)은 샘플(510)의 표면으로부터 반사된 조명의 특성에 관한 정보를 검출기(504)로부터 수신하도록 구성될 수 있을 것이다. 컴퓨팅 시스템(514)은 캐리어 매체(516) 상의 프로그램 명령(518)으로부터 검사 알고리즘을 실행하도록 추가로 구성될 수 있을 것이다. 검사 알고리즘은 샘플(510)의 표면으로부터 반사된 조명의 특성에 관한 정보를 활용하여 샘플(510)의 하나 이상의 결함을 측정하기 위한 이 기술 분야에서 알려진 어떤 검사 알고리즘이든 될 수 있을 것이다. 따라서, 컴퓨팅 시스템(514)은 샘플(510)의 표면으로부터 반사된 조명에 관한 정보를 활용하여, 샘플(510)의 결함의 존재, 부재, 양, 및/또는 유형과 같은 측정을 할 수 있을 것이다.
검사 시스템(500)은 하나 이상의 조명 광학 소자(503)(예를 들어, 리타더(retarder), 사분의 일 파장 판(quarter wave plate), 초점 광학계(focus optics), 위상 조절기, 편광기, 미러(mirror), 빔 스플리터(beam splitter), 반사기, 수렴/발산 렌즈(lens), 프리즘(prism) 등)를 포함할 수 있을 것이다. 조명 광학 소자(503)는 레이저 시스템(400)으로부터 나오는 조명을 직접적 또는 간접적으로 수용하도록 구성될 수 있을 것이다. 조명 광학 소자(403)는 레이저 시스템(400)으로부터 검사 시스템(500)의 조명 경로를 따라 샘플(510)의 표면으로 직접적 또는 간접적으로 수용된 조명의 적어도 일부를 투과 및/또는 안내하도록 추가로 구성될 수 있을 것이다. 조명 경로는, 레이저 시스템(400)과 샘플(510)의 표면 사이의 직접적 시선 방향과 같은, 레이저 시스템(400)으로부터 샘플(510)의 표면으로 이동하는 조명이 따를 수 있는, 어떤 경로든 될 수 있을 것이다. 어떤 실시예에서는, 조명 경로는, 조명 광학 소자 또는 여기에 개시된 다른 어떤 광학 소자든 포함하지만, 거기에 한정되지는 않는, 하나 이상의 광학 소자의 구성에 의해 묘사되는 경로일 수 있을 것이다.
한 실시예에서는, 검사 시스템(400)의 조명 경로가 레이저 시스템(400)으로부터 샘플(510)의 표면으로 또는 조명 경로의 추가적 구성요소로 직접적 또는 간접적으로 수용된 조명의 적어도 일부를 투과하도록 구성된 빔 스플리터(508)를 포함할 수 있을 것이다. 빔 스플리터(508)는 조명의 빔을 조명의 두개 이상의 빔으로 분할할 수 있는 어떤 광학 장치든 될 수 있을 것이다. 조명 경로는 레이저 시스템(400)으로부터 샘플(510)의 표면으로 직접적 또는 간접적으로 수용된 조명의 적어도 일부를 투과하도록 구성된 검사 광학 소자(505)(예를 들어, 리타더, 사분의 일 파장 판, 초점 광학계, 위상 조절기, 편광기, 미러, 빔 스플리터, 반사기, 수렴/발산 렌즈, 프리즘 등)를 추가로 포함할 수 있을 것이다.
한 실시예에서, 검사 시스템(500)은 샘플(510)의 표면으로부터 반사된 조명의 적어도 일부를 직접적 또는 간접적으로 수용하도록 구성된 집광 광학 소자(505)(예를 들어, 리타더, 사분의 일 파장 판, 초점 광학계, 위상 조절기, 편광기, 미러, 빔 스플리터, 반사기, 수렴/발산 렌즈, 프리즘 등)를 포함할 수 있을 것이다. 집광 광학 소자(506)는 샘플(510)의 표면으로부터 검사 시스템(500)의 집광 경로를 따라 검출기(504)로 직접적 또는 간접적으로 수용된 조명의 적어도 일부를 투과시키도록 추가로 구성될 수 있을 것이다. 집광 경로는, 샘플(410)의 표면과 검출기(504) 사이의 직접적 시선 방향과 같은, 샘플(510)의 표면으로부터 검출기(504)로 이동하는 조명이 따를 수 있는, 어떤 경로든 될 수 있을 것이다. 어떤 실시예에서는, 집광 경로는, 집광 광학 소자 또는 여기에 개시된 다른 어떤 광학 소자든 포함하지만, 거기에 한정되지는 않는, 하나 이상의 광학 소자의 구성에 의해 묘사되는 경로일 수 있을 것이다.
이 개시내용이 하나 이상의 샘플을 일반적으로 검사하는 문맥으로 검사 시스템(400)을 기술하지만, 고려되는 것은, 본 발명의 검사 시스템(400)의 양태는 반도체 또는 반도체 구성요소들의 제조 또는 분석에서 활용되는 다수의 검사 또는 계측 시스템으로 확장될 수 있다는 점이다. 검사 시스템(400)은 이 기술 분야에서 알려진 하나 이상의 작동 모드를 위해 구성될 수 있을 것이다. 예를 들어, 검사 시스템(400)은 명시야 검사, 암시야 검사, 또는 이 기술 분야에서 현재 또는 추후에 알려지는 다른 어떤 모드 또는 구성을 위해서든 구성될 수 있을 것이다. 검사 시스템(400)은 이 기술 분야에서 알려진 하나 이상의 검사 능력을 위해 추가로 구성될 수 있을 것이다. 예를 들어, 검사 시스템(400)은 하나 이상의 포토마스크, 패턴화 웨이퍼(patterned wafer), 비패턴화 웨이퍼(unpatterned wafer)를 검사하기 위해, 또는 이 기술 분야에서 현재 또는 추후에 알려지는 다른 어떤 검사 능력을 위해서든 구성될 수 있을 것이다.
인식해야 하는 것은, 이 개시내용의 전반에 걸쳐 기술된 다양한 단계들이 단일의 컴퓨팅 시스템 또는, 대안적으로, 다수의 컴퓨팅 시스템에 의해 수행될 수 있다는 것이다. 또한, 시스템의 다양한 서브시스템들이 위에 기술된 단계들의 적어도 일부를 수행하기에 적합한 컴퓨팅 시스템을 포함할 수 있을 것이다. 그러므로, 위 기술은 이 발명에 대한 한정으로 해석되지 않아야 하며, 단지 예시로서 해석되어야 한다. 또한, 하나 이상의 컴퓨팅 시스템이 여기에 기술된 방법 실시예 중 어느 것이든지의 다른 어떤 단계든 수행하도록 구성될 수 있을 것이다.
컴퓨팅 시스템은 퍼스널 컴퓨팅 시스템, 메인프레임 컴퓨팅 시스템, 워스테이션, 이미지 컴퓨터, 병렬 프로세서, 또는 이 기술 분야에서 알려진 다른 어떤 장치든 포함할 수 있을 것이지만, 거기에 한정되지는 않는다. 일반적으로, 용어 "컴퓨팅 시스템(computing system)"은 메모리 매체로부터의 명령을 실행하는 하나 이상의 프로세서를 갖는 어떤 장치든 에워싸도록 광범위하게 정의될 수 있을 것이다.
여기에 기술된 것과 같은 프로그램 명령 구현 방법은 캐리어 매체를 통해 전송되거나 또는 거기에 저장될 수 있을 것이다. 캐리어 매체는 와어어, 케이블, 또는 무선 전송 링크와 같은 전송 매체일 수 있을 것이다. 캐리어 매체는 판독 전용 메모리, 랜덤 액세스 메모리, 자기 또는 광학 디스크, 또는 자기 테이프와 같은 저장 매체를 포함할 수도 있을 것이다.
여기에 기술된 방법들은 모두 방법 실시예의 하나 이상의 단계의 결과들을 저장 매체에 저장하는 단계를 포함할 수 있을 것이다. 결과는 여기에 기술된 결과들 중 어느 것이든 포함할 수 있을 것이며, 이 기술 분야에서 알려진 어떤 방식으로든 저장될 수 있을 것이다. 저장 매체는 여기에 기술된 어떤 저장 매체든 또는 이 기술 분야에서 알려진 다른 어떤 적합한 저장 매체든 포함할 수 있을 것이다. 결과가 저장된 후, 결과는 여기에 기술된 방법 또는 시스템 실시예 중 어느 것에 의해서든 저장 매체에서 액세스되고 이용되며, 사용자에게 표시하기 위한 형식으로 되고, 다른 한 소프트웨어 모듈, 방법, 또는 시스템 등에 의해 이용될 수 있다. 또한, 결과는 "영구적으로" "반영구적으로" 일시적으로, 또는 어떤 시간 동안 저장될 수 있을 것이다. 예를 들어, 저장 매체는 랜덤 액세스 메모리(RAM)일 수 있을 것이며, 결과는 저장 매체에서 반드시 무한정적으로 지속되지는 않을 수 있다.
추가로 고려되는 것은, 위에 기술된 방법의 실시예들의 각각이 여기에 기술된 다른 어떤 방법의 다른 어떤 단계든 포함할 수 있다는 것이다. 또한, 위에 기술된 방법의 실시예의 각각은 여기에 기술된 시스템 중 어느 것에 의해서든 수행될 수 있을 것이다.
이 기술 분야에서 숙련된 자는, 여기에 기술된 공정 및/또는 시스템 및/또는 다른 기술(예를 들어, 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어)이 구현될 수 있는 다양한 수단이 있다는 점, 및 바람직한 수단은 공정 및/또는 시스템 및/또는 다른 기술이 채택되는 전후사정에 따라 다양할 것이라는 점을 알 것이다. 예를 들어, 실시자가 속력 및 정확도가 가장 중요하다고 판정하면, 실시자는 주로 하드웨어 및/또는 펌웨어 수단을 선택할 수 있거나; 대안적으로, 유연성이 가장 중요하다면, 실시자는 주로 소프트웨어 실시를 선택할 수 있거나; 또는, 또다른 대안적으로, 실시자는 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어의 어떤 조합을 선택할 수 있을 것이다. 그러므로, 여기에 기술된 공정 및/또는 장치 및/또는 다른 기술이 구현될 수 있는 여러 가능한 수단이 있고, 활용될 어떤 수단이든 수단이 채택될 전후사정 및 실시자의 구체적 관심(예를 들어, 속력, 유연성, 또는 예측 가능성)에 따른 선택이라는 점에서, 그 중의 어느 것도 다른 것에 대해 본질적으로 우수한 것은 아니며, 그 중의 어느 것이든 다양할 수 있을 것이다. 이 기술 분야에서 숙련된 자는, 실시의 광학적 양태는 전형적으로 광학 지향적인 하드웨어, 소프트웨어, 및 또는 펌웨어를 채택할 것임을 알 것이다.
이 기술 분야에서 숙련된 자는, 여기에서 설명한 형식으로 장치 및/또는 공정을 기술한 후, 그러한 기술된 장치 및/또는 공정을 데이터 처리 시스템에 통합하기 위한 공학적 관례를 이용하는 것이, 이 기술 분야에서 보편적인 것임을 알 것이다. 즉, 여기에 기술된 장치 및/또는 공정의 적어도 일부는 합리적인 정도의 실험을 거쳐 데이터 처리 시스템에 통합될 수 있다. 이 기술 분야에서 숙련된 자는, 전형적인 데이터 처리 시스템은 일반적으로 시스템 유닛 하우징, 비디오 표시 장치, 휘발성 및 비휘발성 메모리와 같은 메모리, 마이크로프로세서 및 디지털 신호 처리기와 같은 프로세서, 운영 체제, 드라이버, 그래픽 사용자 인터페이스, 및 응용 프로그램과 같은 컴퓨터를 이용한 엔터티(computational entities), 터치 패드 또는 스크린과 같은 하나 이상의 대화 장치(interaction device), 및/또는 피드백 루프 및 제어 모터(예를 들어, 위치 및/또는 속도를 감지하기 위한 피드백; 구성요소 및/또는 양을 이동 및/또는 조절하기 위한 제어 모터)를 포함하는 제어 시스템 중 하나 이상을 포함한다는 점을 알 것이다. 전형적인 데이터 처리 시스템은, 데이터 컴퓨팅/통신 및/또는 네트워크 컴퓨팅/통신 시스템에서 전형적으로 발견되는 것들과 같은, 어떤 적합한 상업적으로 구입 가능한 구성요소든 활용하여 구현될 수 있을 것이다.
여기에서 기술되는 주제는 때로는 다양한 다른 구성요소 내에 있거나 또는 그것들과 연결되는 다양한 구성요소들을 예시한다. 이해해야 할 것은, 그러한 묘사 구조들은 단지 예시적이고, 실제로, 동일한 기능을 달성하는 많은 다른 구조들이 구현될 수 있다. 개념적 측면에서, 동일한 기능을 달성하기 위한 구성요소들의 어떤 배열이든 효과적으로 "연관"되어 원하는 기능이 달성된다는 점이다. 그러므로, 특정한 기능을 달성하도록 조합된 여기에서의 어떤 두개의 구성요소든 구조 또는 매개적 구성요소에 무관하게 원하는 기능이 달성되도록 서로 "관련"된 것으로 보일 수 있다. 마찬가지로, 그렇게 관련된 어떤 두개의 구성요소든 원하는 기능을 달성하도록 서로 "연결"되거나, 또는 "결합"된 것으로 보여질 수도 있으며, 및 그렇게 연결될 수 있는 어떤 두개의 구성요소든 원하는 기능을 달성하도록 서로 "연결 가능한" 것으로 보여질 수도 있다. 연결 가능한 것의 구체적 예는, 물리적으로 짝을 이룰 수 있거나 및/또는 물리적으로 상호 작용하는 구성요소 및/또는 무선으로 상호 작용할 수 있거나 및/또는 무선으로 상호 작용하는 구성요소 및/또는 논리적으로 상호 작용하거나 및/또는 논리적으로 상호작용할 수 있는 구성요소를 포함하지만, 거기에 한정되지는 않는다.
여기에 기술된 이 주제의 특정한 양태가 도시되고 기술되어 있지만, 이 기술 분야에서 숙련된 자들에게 자명할 것은, 여기에서의 교시에 기반하여, 여기에 기술된 주제 및 그것의 더 넓은 양태로부터 벗어남이 없이 변화 및 수정이 이루어질 수 있다는 것이며, 그러므로, 첨부된 특허청구범위는 그것의 범위 내에서 여기에 기술된 주제의 진정한 사상 및 범위 내에 있는 모든 그러한 변화 및 수정을 망라하려는 것이다.
또한, 이해해야 할 것은, 이 발명은 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된다는 점이다.
이 발명의 특정한 실시예가 예시되어 있을지라도, 자명한 것은, 이 발명의 다양한 수정 및 실시예를, 이 기술 분야에서 숙련된 자들이, 앞서의 개시내용의 범위 및 사상으로부터 벗어남이 없이, 만들 수 있다는 점이다. 따라서, 이 발명의 범위는 단지 여기에 첨부된 특허청구범위에 의해서만 한정되어야 한다.
생각되는 것은, 이 개시내용 및 그에 따른 많은 이점이 앞서의 기술에 의해 이해될 것이라는 점이며, 자명한 것은, 구성요소의 형태, 구성 및 배열에서의 다양한 변화가 개시된 주제로부터 벗어남이 없이 또는 그것의 중요한 이점의 전부를 희생시킴이 없이 이루어질 수 있다는 점이다. 기술된 형태는 단지 설명을 위한 것이며, 다음의 특허청구범위의 발명은 그러한 변화를 망라하고 포함하는 것이다.

Claims (33)

  1. 비선형 광학(NLO, nonlinear optical) 결정의 결정 결함(crystal defect)을 패시베이팅(passivating) 하기 위한 시스템에 있어서,
    선택된 수소 농도를 갖는 패시베이팅 가스(passivating gas)를 담도록(contain) 구성된 노출 챔버(exposure chamber) ― 상기 노출 챔버는 상기 챔버 내의 상기 패시베이팅 가스에 노출되는 적어도 하나의 NLO 결정을 담도록 추가로 구성됨 ― ;
    상기 노출 챔버에 유체적으로(fluidically) 연결된 패시베이팅 가스 소스(passivating gas source) ― 상기 패시베이팅 가스 소스는 상기 패시베이팅 가스를 상기 노출 챔버의 내부에 공급하도록 구성됨 ― ; 및
    상기 NLO 결정을 상기 챔버 내에 유지하도록 구성된 기판 ― 상기 기판은 상기 NLO 결정의 온도를 선택된 온도 또는 그 근처에서 유지하도록 추가로 구성되고, 상기 선택된 온도는 상기 NLO 결정의 용융 온도 미만임 ―
    을 포함하는, 결정 결함을 패시베이팅하기 위한 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 패시베이팅 가스 소스와 상기 노출 챔버 사이에 유체적으로 연결된 유량 제어기(flow controller)를 더 포함하며, 상기 유량 제어기는 상기 노출 챔버로의 상기 패시베이팅 가스의 유량(flow rate)을 제어하도록 구성되는 것인, 결정 결함을 패시베이팅하기 위한 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유량 제어기에 통신가능하게 결합된 컴퓨팅 시스템(computing system)을 더 포함하며, 상기 컴퓨팅 시스템은 상기 유량 제어기에 제어 명령을 전송하도록 구성되는 것인, 결정 결함을 패시베이팅하기 위한 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 유량 제어기는 상기 노출 챔버에 공급되는 상기 패시베이팅 가스의 유량을 대략 10 내지 200 cm3/분의 범위 내로 유지하도록 구성되는 것인, 결정 결함을 패시베이팅하기 위한 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 NLO 결정의 온도를 대략 300 내지 350℃의 범위에서의 온도 또는 그 근처에서 유지하도록 구성되는 것인, 결정 결함을 패시베이팅하기 위한 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 시스템은 베타-바륨 보레이트(BBO), 리튬 트라이보레이트(LBO), 리튬 테트라보레이트(LTB), 세슘 리튬 보레이트(CLBO), 및 세슘 보레이트(CBO) 중 적어도 하나를 포함하는 NLO 결정을 더 포함하는 것인, 결정 결함을 패시베이팅하기 위한 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 패시베이팅 가스는 수소의 중동위 원소(heavy isotope)를 포함하는 것인, 결정 결함을 패시베이팅하기 위한 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 패시베이팅 가스의 선택된 수소 농도는 대략 5 내지 10%의 범위에 있는 것인, 결정 결함을 패시베이팅하기 위한 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 패시베이팅 가스는 수소 함유 분자를 포함하는 것인, 결정 결함을 패시베이팅하기 위한 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 수소 함유 분자는 저분자량 수소 함유 분자를 포함하는 것인, 결정 결함을 패시베이팅하기 위한 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 저분자량 수소 함유 분자는 암모니아 또는 메탄 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 결정 결함을 패시베이팅하기 위한 시스템.
  12. 비선형 광학(NLO, nonlinear optical) 결정의 결정 결함(crystal defect)을 패시베이팅(passivating) 하기 위한 방법에 있어서,
    비선형 광학(NLO) 결정을 제공하는 단계;
    상기 NLO 결정의 온도를 선택된 온도 또는 그 근처에서 유지하는 단계 ― 상기 선택된 온도는 상기 NLO 결정의 용융 온도 미만임 ― ; 및
    선택된 수소 농도 또는 그 근처의 수소 농도를 갖는 패시베이팅 가스(passivating gas)에 상기 NLO 결정을 노출시키는 단계
    를 포함하는, 결정 결함을 패시베이팅하기 위한 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 NLO 결정은 산화물 유형 비선형 결정(oxide-type non-linear crystal)인 것인, 결정 결함을 패시베이팅하기 위한 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 NLO 결정은, 베타-바륨 보레이트(BBO), 리튬 트라이보레이트(LBO), 리튬 테트라보레이트(LTB), 세슘 리튬 보레이트(CLBO), 및 세슘 보레이트(CBO) 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 결정 결함을 패시베이팅하기 위한 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 NLO 결정의 IR 스펙트럼, 가시 스펙트럼, 및/또는 UV 스펙트럼에서의 하나 이상의 선택된 흡수대역(absorption band)을 활용하여 상기 NLO 결정의 패시베이션의 정도가 모니터링되고, 상기 선택된 흡수대역의 특성은 상기 NLO 결정의 OH 결합의 존재비(abundance)의 함수인 것인, 결정 결함을 패시베이팅하기 위한 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 패시베이팅 가스는 수소의 중동위 원소(heavy isotope)를 포함하는 것인, 결정 결함을 패시베이팅하기 위한 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 패시베이팅 가스의 선택된 수소 농도는 대략 5 내지 10%의 범위에 있는 것인, 결정 결함을 패시베이팅하기 위한 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 선택된 온도는 대략 300 내지 350℃의 범위에 있는 것인, 결정 결함을 패시베이팅하기 위한 방법.
  19. 비선형 광학(NLO, nonlinear optical) 결정의 결정 결함(crystal defect)을 패시베이팅(passivating) 하기 위한 방법에 있어서,
    NLO 결정의 수분 또는 OH 함량을 감소시키기 위하여 상기 NLO 결정 상에서 어닐링 공정(annealing process)을 수행하는 단계; 및
    선택된 수소 농도 또는 그 근처에 있는 수소 농도를 갖는 패시베이팅 가스(passivating gas)에 상기 NLO 결정을 노출시키는 단계
    를 포함하는, 결정 결함을 패시베이팅하기 위한 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 NLO 결정의 IR 스펙트럼, 가시 스펙트럼, 및/또는 UV 스펙트럼에서의 하나 이상의 흡수대역을 활용하여 상기 NLO 결정의 수분 함량이 모니터링되고, 선택된 흡수대역의 특성은 상기 NLO 결정의 OH 결합의 존재비의 함수인 것인, 결정 결함을 패시베이팅하기 위한 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 NLO 결정의 IR 스펙트럼에서의 하나 이상의 흡수대역을 활용하여 상기 NLO 결정의 패시베이션의 정도가 모니터링되고, 선택된 흡수대역의 특성은 상기 NLO 결정의 OH 결합의 존재비의 함수인 것인, 결정 결함을 패시베이팅하기 위한 방법.
  22. 하나 이상의 샘플(sample)을 광학적으로 검사하기 위한 시스템에 있어서,
    샘플 스테이지(sample stage);
    상기 샘플 스테이지 상에 배치된 하나 이상의 샘플의 표면의 일부를 조명하도록 구성된 레이저 시스템(laser system);
    상기 샘플의 표면으로부터 반사된 조명의 적어도 일부를 수용하도록 구성된 검출기(detector); 및
    상기 검출기에 통신가능하게 연결된 컴퓨팅 시스템(computing system)
    을 포함하고,
    상기 레이저 시스템은,
    적어도 하나의 패시베이팅되고 어닐링된 NLO 결정 ― 상기 NLO 결정은 선택된 레벨 미만의 수분 함량을 달성하기에 충분히 어닐링되고, 상기 NLO 결정은 또한 선택된 패시베이션 레벨을 달성하기에 충분히 패시베이팅됨 ― ;
    선택된 파장의 광을 발생시키도록 구성된 적어도 하나의 광원(light source) ― 상기 광원은 상기 NLO 결정을 통해 광을 투과시키도록 추가로 구성됨 ― ; 및
    상기 NLO 결정을 내장하도록 구성된 결정 하우징 유닛(crystal housing unit)
    을 포함하며,
    상기 컴퓨팅 시스템은 상기 검출기에 의해 수용된 조명의 적어도 일부에 관한 정보를 획득하도록 구성되고, 상기 컴퓨팅 시스템은 상기 검출기에 의해 수용된 조명의 적어도 일부에 관한 정보를 활용하여 상기 샘플의 적어도 하나의 결함의 존재 또는 부재를 판정하도록 추가로 구성되는 것인, 하나 이상의 샘플을 광학적으로 검사하기 위한 시스템.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 레이저의 NLO 결정은 상기 NLO 결정의 IR 스펙트럼, 가시 스펙트럼, 및/또는 UV 스펙트럼에서의 하나 이상의 흡수대역(absorption band)을 나타내고, 상기 흡수대역은 상기 NLO 결정의 OH 결합의 수의 변화에 의해 영향을 받으며, 상기 흡수대역은 선택된 레벨 이상의 강도를 갖는 것인, 하나 이상의 샘플을 광학적으로 검사하기 위한 시스템.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 레이저는 대략 193 내지 266 nm의 범위 내의 하나 이상의 파장에서 작동하는 것인, 하나 이상의 샘플을 광학적으로 검사하기 위한 시스템.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 레이저 시스템은 적어도 하나의 다이오드 펌핑된 고체 상태(DPSS, diode pumped solid state) 소스를 갖는 적어도 하나의 레이저를 포함하는 것인, 하나 이상의 샘플을 광학적으로 검사하기 위한 시스템.
  26. 제22항에 있어서,
    상기 레이저 시스템은 적어도 하나의 파이버(fiber) IR 소스를 갖는 적어도 하나의 레이저를 포함하는 것인, 하나 이상의 샘플을 광학적으로 검사하기 위한 시스템.
  27. 제22항에 있어서,
    상기 시스템은 암시야 검사(dark-field inspection)를 위해 구성되는 것인, 하나 이상의 샘플을 광학적으로 검사하기 위한 시스템.
  28. 제22항에 있어서,
    상기 시스템은 명시야 검사(bright-field inspection)를 위해 구성되는 것인, 하나 이상의 샘플을 광학적으로 검사하기 위한 시스템.
  29. 제22항에 있어서,
    상기 샘플은 비패턴화 웨이퍼(unpatterned wafer)를 포함하는 것인, 하나 이상의 샘플을 광학적으로 검사하기 위한 시스템.
  30. 제22항에 있어서,
    상기 샘플은 패턴화 웨이퍼(patterned wafer)를 포함하는 것인, 하나 이상의 샘플을 광학적으로 검사하기 위한 시스템.
  31. 제22항에 있어서,
    상기 샘플은 레티클(reticle) 또는 포토마스크(photomask) 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 하나 이상의 샘플을 광학적으로 검사하기 위한 시스템.
  32. 제22항에 있어서,
    상기 시스템은, 상기 레이저 시스템으로부터의 조명을 조명 경로를 따라 상기 샘플의 표면으로 안내하도록 구성된 하나 이상의 조명 광학계(illumination optics)를 더 포함하는, 하나 이상의 샘플을 광학적으로 검사하기 위한 시스템.
  33. 제22항에 있어서,
    상기 시스템은, 상기 샘플의 표면으로부터 반사된 조명을 검출 경로를 따라 상기 검출기로 안내하도록 구성된 하나 이상의 집광 광학계(collection optics)를 더 포함하는, 하나 이상의 샘플을 광학적으로 검사하기 위한 시스템.
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