TWI582410B - 用於調節一雷射腔之系統、設備及方法 - Google Patents

用於調節一雷射腔之系統、設備及方法 Download PDF

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Description

用於調節一雷射腔之系統、設備及方法 相關申請案交叉參考
本專利申請案依據35 U.S.C.§119主張來自2012年11月29日提出申請之標題為「Method and Apparatus to Improve Performance of Nonlinear Crystal for DUV Laser Application」之序列號為61/731,421之美國臨時專利申請案之優先權，該臨時專利申請案之整個標的物以引用方式併入本文中。
所闡述實施例係關於用於調節一雷射腔之系統及方法。
通常藉由適用於一基板或晶圓之一處理步驟序列製作諸如邏輯及記憶體裝置之半導體裝置。藉由此等處理步驟形成半導體裝置之各種特徵及多個結構層級。舉例而言，除其他之外，微影術係涉及在一半導體晶圓上產生一圖案之一種半導體製作程序。半導體製作程序之額外實例包含(但不限於)化學機械拋光、蝕刻、沈積及離子植入。多個半導體裝置可製作於一單個半導體晶圓上且然後分離成若干個別半導體裝置。
在一半導體製造程序期間在各個步驟處使用檢驗程序來偵測晶圓上之缺陷以促成較高良率。當檢驗鏡面或準鏡面表面(諸如半導體晶圓)時，可使用明場(BF)及暗場(DF)模態之任何組合來執行經圖案 化晶圓檢驗及缺陷檢查兩者。一般而言，一檢驗系統之缺陷敏感度與照射光之波長除以物鏡之NA成比例。在不進一步改善NA之情況下，當前檢驗工具之總體缺陷敏感度受照射源之波長限制。另外，可行檢驗系統需要高輻射率照射以最大化系統之缺陷敏感度。
當前晶圓檢驗系統通常在一高數值孔徑(NA)之情況下採用具有短達260奈米之波長之深紫外線(DUV)輻射之照射源。在某些實例中，照射光可由一弧光燈提供。舉例而言，在檢驗系統中使用基於電極之相對高強度放電弧光燈。然而，此等光源具有若干個缺點。舉例而言，基於電極之相對高強度放電弧光燈具有以下缺點：因對來自電極之電流密度之靜電約束所致之輻射率限制及功率限制、作為黑體發射體之氣體之有限發射率、因陰極處之相對大電流密度之存在所致之由耐火材料製成之電極之相對迅速侵蝕及不能以所需發射電流控制摻雜劑(其可降低耐火陰極之操作溫度)達相對長時間段。
在某些其他實例中，照射光由一雷射提供。用以實現所期望之短波長發射之一種方法係較長波長源之諧波增頻轉換。然而，可以可靠地保持之平均功率已受限制。一顯著可靠性問題係用於以相對高平均功率操作之諧波產生器中之非線性晶體之故障。
需要用於未來半導體處理應用之具有所需輻射率、平均功率及可靠性之較短波長照射源。特定而言，期望對採用諧波增頻轉換之相對高平均功率雷射之晶體元件之可靠性之改善。
呈現用以改善一共振腔中之非線性晶體之效能之系統及方法。
在一項態樣中，將一增濕滌洗氣體供應至包含一非線性晶體的一基於雷射之照射源之一共振腔。將少量水蒸氣添加至清潔乾燥滌洗氣體以防止非線性晶體在儲存或操作期間之過度乾燥。在某些實施例中，一滌洗氣體源將一滌洗氣體流供應至一濕度注入系統。濕度注入 系統將一定量之水蒸氣注入至一滌洗氣體流中以產生供應至包含一非線性晶體之一共振腔之一增濕滌洗氣體流。在一項實例中，將增濕滌洗氣體流供應至包含一硼酸鋇晶體之一第四諧波產生器。第四諧波產生器經組態以用200毫瓦以上之平均功率產生266奈米波長發射。
在另一態樣中，一濕度注入系統包含自一滌洗氣體源至包含一非線性晶體之一共振腔之一單個流動路徑中之一濕度注入器。
在另一態樣中，一濕度注入系統包含至少兩個平行流動路徑。至少一個流動路徑包含一濕度注入器且至少另一流動路徑不包含濕度注入。添加至滌洗氣體流之水蒸氣之量至少部分地由包含一濕度注入器之一或多個流動路徑與不包含濕度注入之一或多個流動路徑之間的相對流率判定。
在另一態樣中，被動地控制濕度注入系統。添加至滌洗氣體流之水蒸氣之量由在時間上保持固定的系統之狀態(例如，流率、擴散率、閥設定等)規定。在某些實例中，可人工調諧某些元素(例如，一閥設定或孔口大小)以達成一所期望之效能。
在另一態樣中，一濕度注入系統包含經自動控制以基於共振腔中之濕度之一量測調節添加至滌洗氣體流之水蒸氣之量之至少一個主動元件。在某些實施例中，基於共振腔中之濕度之一量測調整一流量控制閥之狀態。
前述內容係一概述且因此必然地含有對細節之簡化、一般化及省略。因此，熟習此項技術者將瞭解，本概述僅係說明性的且不以任何方式加以限制。在本文中所陳述之非限制性詳細說明中，本文中所闡述之裝置及/或程序之其他態樣、發明特徵及優點將變得顯而易見。
100‧‧‧基於雷射之照射系統/基於雷射之照射源
110‧‧‧雷射光源
111‧‧‧光
112‧‧‧第二諧波產生器
113‧‧‧光
114‧‧‧第四諧波產生器
115‧‧‧光
120‧‧‧滌洗氣體源/滌洗源
130A‧‧‧滌洗氣體流/乾燥滌洗氣體流/滌洗氣體
130B‧‧‧增濕滌洗氣體/增濕滌洗氣體流/滌洗氣體流
131‧‧‧滌洗氣體流
132A‧‧‧滌洗氣體流
132B‧‧‧增濕滌洗氣體流
140‧‧‧濕度注入系統
150‧‧‧共振腔/共振光學腔
151‧‧‧充氣部
152‧‧‧擋板
153‧‧‧均勻層流
154‧‧‧非線性晶體
160‧‧‧濕度注入系統
161‧‧‧流動路徑
162‧‧‧流動路徑
163‧‧‧粒子過濾器
164‧‧‧淨化器
165‧‧‧流量控制閥
166‧‧‧流量控制閥
170‧‧‧濕度注入系統
175‧‧‧流量控制閥
176‧‧‧流量控制閥
180‧‧‧濕度注入系統
185‧‧‧孔口
186‧‧‧流量控制閥
187‧‧‧孔口
190‧‧‧濕度注入系統
191‧‧‧信號
192‧‧‧控制信號
193‧‧‧控制信號
198‧‧‧濕度感測器
200‧‧‧濕度注入器
210‧‧‧濕度注入器/貯存器
211‧‧‧不漏水但透氣膜/透氣膜
212‧‧‧開口
213‧‧‧固體介質/水儲存介質
220‧‧‧濕度注入器/貯存器
221‧‧‧冷凝水
222‧‧‧水蒸氣
223‧‧‧貯存器
230‧‧‧濕度注入器
231‧‧‧透氣元件
232‧‧‧周圍環境
240‧‧‧濕度注入器
241‧‧‧貯存器
242‧‧‧冷凝水
243‧‧‧水蒸氣
244‧‧‧透氣元件
250‧‧‧計算系統
251‧‧‧處理器
252‧‧‧電腦可讀記憶體/記憶體
253‧‧‧匯流排
254‧‧‧記憶體
260‧‧‧驅動器
D1‧‧‧直徑
D2‧‧‧直徑
圖1係圖解說明經組態以產生供應至一共振光學腔150之增濕滌 洗氣體130B之濕度注入系統140之一圖式。
圖2係圖解說明一項例示性實施例中之採用一濕度注入系統140來改善非線性晶體效能之一基於雷射之照射系統100之一圖式。
圖3係圖解說明另一實施例中之一濕度注入器210之一圖式。
圖4係圖解說明另一實施例中之一濕度注入器220之一圖式。
圖5係圖解說明另一實施例中之一濕度注入器230之一圖式。
圖6係圖解說明另一實施例中之一濕度注入器240之一圖式。
圖7係圖解說明一項實施例中之包含至少兩個平行流動路徑之一濕度注入系統160之一圖式。
圖8係圖解說明另一實施例中之包含至少兩個平行流動路徑之一濕度注入系統170之一圖式。
圖9係圖解說明另一實施例中之包含至少兩個平行流動路徑之一濕度注入系統180之一圖式。
圖10係圖解說明包含對添加至滌洗氣體流之水蒸氣之量之自動控制之一濕度注入系統190之一實施例的一圖式。
圖11係更詳細地圖解說明圖10之計算系統250之一圖式。
圖12係圖解說明至少一項新穎態樣中之改善一共振腔中之非線性晶體效能之一種例示性方法300之一流程圖。
圖13係圖解說明至少一項新穎態樣中之改善一共振腔中之非線性晶體效能之一種例示性方法400之一流程圖。
現在將詳細地參考本發明之背景實例及某些實施例，在隨附圖式中圖解說明本發明之實例。
在諸多實例中，將一滌洗氣體(例如，清潔乾燥空氣、氮氣或惰性氣體之其他組合)供應至一基於雷射之照射源之一共振腔以冷卻一光學晶體。傳統上，系統經設計以將具有儘可能少之濕氣之滌洗氣體 供應至共振腔。通常，供應至共振腔之滌洗氣體具有少於百萬分之十的水。在某些實例中，一清潔乾燥滌洗氣體(例如，清潔乾燥空氣)可用於其中部署有基於雷射之照射源之設施處。在此等實例中，將清潔乾燥滌洗氣體直接供應至腔。在某些其他實例中，一可用滌洗氣體(例如，經壓縮空氣)經處理以在使該滌洗氣體流動穿過共振腔之前移除儘可能多之濕氣。在一項實例中，使用一乾燥劑(例如，一分子篩)來自滌洗氣體移除濕氣。
然而，發明者已發現，一極乾燥操作環境實際上使某些非線性晶體之效能降級。在某些實例中，在使用一清潔乾燥滌洗氣體之情況下，在大於十毫瓦之平均功率位準下用作諧波產生器之硼酸鋇(BBO)晶體之效能展現低雷射穩定性、高雜訊及短操作壽命。在某些實例中，在使用一清潔乾燥滌洗氣體之情況下，在大於一百毫瓦之平均功率位準下用作諧波產生器之硼酸鋇(BBO)晶體之效能展現低雷射穩定性、高雜訊及短操作壽命。在某些實例中，藉助清潔乾燥空氣(CDA)滌洗之BBO晶體在一百個小時之操作內展現顯著材料降級。材料降級導致不能將輸出功率維持於DUV波長範圍內。
在一項態樣中，將一增濕滌洗氣體供應至包含一非線性晶體的一基於雷射之照射源之一共振腔。將少量水蒸氣添加至清潔乾燥滌洗氣體以防止非線性晶體在儲存或操作期間之過度乾燥。過度乾燥晶體往往發生使晶體作為一倍頻元件之效能降級之微裂紋。藉助一增濕滌洗氣體之滌洗幫助防止或甚至逆轉晶體降級。另一可能益處係晶體表面內側及周圍之自由電荷之減少。電荷可形成足夠強以影響晶體效能且導致束降級之局部場。一增濕滌洗氣體之水分子往往將電荷掃離非線性晶體之內側及外側之作用區域。
圖1係圖解說明經組態以產生供應至一共振光學腔150之增濕滌洗氣體130B之濕度注入系統140之一圖式。共振光學腔150包含一非 線性晶體154。藉由使增濕滌洗氣體130B流動穿過共振腔150而改善該非線性晶體作為一倍頻器(亦即，波長分割器)之效能及壽命。在一項非限制性實例中，非線性晶體154係一BBO晶體。然而，亦可設想其他晶體(例如，三硼酸鋰(LBO)、鉀鈦磷(KTP)、磷酸二氘鉀(KDP、KD*P)及其類質同形體、碘酸鋰(LiIO3)、紅外線非線性光學晶體(諸如AgGaS2、AgGaSe2、GaSe及ZnGeP2)等)。
在所繪示之實施例中，一滌洗氣體源120將一滌洗氣體流130A供應至濕度注入系統140。濕度注入系統140將一定量之水蒸氣注入至一滌洗氣體流130A中以產生增濕滌洗氣體流130B。增濕滌洗氣體130B被供應至共振腔150且流動穿過該腔。在所繪示之實施例中，共振腔150通風至大氣。然而，在某些其他實施例中，增濕滌洗氣體130B之一部分或全部可再循環回至滌洗氣體源120以供進一步處理(例如，冷卻、過濾、除濕等)且最終再用作一滌洗氣體。
在所繪示之實施例中，採用額外流量調節元件來產生穿過共振腔150之一均勻層流153。均勻層流在不誘發雷射光輸出中之不期望雜訊位準之情況下促進高效冷卻。在所繪示之實施例中，採用一充氣部151及一組擋板152來促進一均勻層流穿過共振腔150。
在某些實施例中，增濕滌洗氣體流130B中之水之所期望之量係在百萬分之50(ppm)與5,000ppm之間。在某些實施例中，增濕滌洗氣體流130B中之水之所期望之量係在200ppm與2,000ppm之間。在採用一BBO晶體之一較佳實施例中，增濕滌洗氣體流130B中之水之所期望之量係在900ppm與1,200ppm之間。由於諸多非線性晶體(例如，BBO)係吸濕性的，因此曝露於過度濕氣將致使材料降級。舉例而言，曝露於周圍空氣(約10,000ppm水)將導致不期望之材料降級。因此，必須謹慎控制添加至滌洗氣體流130A之水蒸氣之量。
圖2係圖解說明一項例示性實施例中之採用一濕度注入系統140 來改善非線性晶體效能之一基於雷射之照射系統100之一圖式。在所繪示之實施例中，基於雷射之照射系統100經組態而以200毫瓦以上之平均功率產生266奈米波長發射。如此，基於雷射之照射系統100用於現代晶圓檢驗系統。基於雷射之照射系統100包含經組態而以接近1064奈米之波長發射光111之一雷射光源110。在所繪示之實施例中，雷射光源110係一ND：YAG雷射。自ND：YAG雷射發射之光111進入第二諧波產生器(SHG)112。SHG 112經組態以使光111之一部分之頻率加倍(將波長減半)。如此，SHG 112以接近532奈米之波長發射一定量之光113。自SHG 112發射之光113進入第四諧波產生器(FHG)114。FHG 114經組態以使光113之一部分之頻率加倍(將波長減半)。如此，SHG 112以接近266奈米之波長發射一定量之光115。FHG 114在一共振腔中包含一BBO晶體。如圖2中所繪示，一滌洗氣體源120將一滌洗氣體流130A供應至濕度注入系統140。在一項實例中，滌洗氣體130A至濕度注入系統140之流動係自在約50psi之一壓力下供應清潔乾燥空氣之一滌洗源120約每分鐘0.5公升。在一項新穎態樣中，濕度注入系統140將一定量之水蒸氣注入至滌洗氣體流130A中以產生增濕滌洗氣體流130B。增濕滌洗氣體流130B被供應至FHG 114之一共振腔以改善BBO晶體之效能。
在所繪示之實施例中，基於雷射之照射系統100經組態以使用包含一BBO晶體之一共振腔(例如，FHG 114之共振腔)產生266奈米波長發射。然而，一般而言，採用一濕度注入系統來改善非線性晶體效能之一基於雷射之照射系統可用200毫瓦以上之平均功率以180奈米與355奈米之間的任何波長產生發射。
如圖2中所繪示，一增濕流被提供至FHG 114。然而，一般而言，一增濕流可提供至包含受益於一增濕滌洗氣體流之一非線性晶體(例如，BBO)之基於雷射之照射源100之任何元件。
為了產生一增濕滌洗氣體流，濕度注入系統包含將受控量之水蒸氣注入至滌洗氣體流中之一濕度注入器。若干個非限制性實施例經闡述以達成水蒸氣至滌洗氣體流中之受控注入。
圖3係圖解說明一項實施例中之一濕度注入器210之一圖式。濕度注入器210包含一貯存器210，貯存器210包含儲存一定量之水之一固體介質213。以非限制性實例之方式，水儲存介質213可係飽和有水之一鹽或發泡體材料。在所繪示之實施例中，貯存器210係儲存足夠水以操作基於雷射之照射系統100達其所計劃操作壽命(例如，20,000小時)之一密閉容器。以此方式，增濕滌洗氣體流可在無週期性水替換或至一水源之連接之情況下提供至基於雷射之照射系統100之元件。然而，在某些其他實施例中，貯存器210可藉由水之一連續供應來維持或可組態為經受週期性替換或補給之一匣。
如圖3中所繪示，滌洗氣體流130A通過曝露於一不漏水但透氣膜211之一開口212。由於乾燥滌洗氣體流130A經過開口212，因此一定量之水蒸氣擴散穿過透氣膜211且與乾燥滌洗氣體流130A混合以產生增濕滌洗氣體流130B。
圖4係圖解說明另一實施例中之一濕度注入器220之一圖式。濕度注入器220包含一貯存器223，貯存器223包含一定量之冷凝水221及一定量之水蒸氣222。貯存器220係儲存足夠水以操作基於雷射之照射系統100達其所計劃操作壽命(例如，20,000小時)之一密閉容器。以此方式，增濕滌洗氣體流可在無週期性水替換或至一水源之連接之情況下提供至基於雷射之照射系統100之元件。然而，在某些其他實施例中，貯存器210可藉由水之一連續供應來維持或可經組態以用於週期性替換或補給。如圖4中所繪示，乾燥滌洗氣體流130A通過至貯存器223中且與水蒸氣222混合以產生增濕滌洗氣體流130B。
圖5係圖解說明另一實施例中之一濕度注入器230之一圖式。濕 度注入器230包含一透氣元件231，乾燥滌洗氣體流130A通過透氣元件231。在一項實例中，透氣元件231係在長度上約三英吋之由Nafion®材料構造之一管。(Nafion®係E.I.du Pont de Nemours and Company之一註冊商標。)周圍環境232中之水蒸氣擴散穿過透氣元件231且與乾燥滌洗氣體流130A混合以產生增濕滌洗氣體流130B。濕度注入器230依賴於周圍環境232中之濕度作為水蒸氣之源。因此，維護要求係最小的。
圖6係圖解說明另一實施例中之一濕度注入器240之一圖式。濕度注入器240包含一貯存器241，貯存器241包含一定量之冷凝水242及水蒸氣243。濕度注入器240亦包含一透氣元件244，乾燥滌洗氣體流130A通過透氣元件244，如參考圖5所論述。然而，透氣元件244位於貯存器241內且曝露於水蒸氣243。水蒸氣擴散穿過透氣元件244且與乾燥滌洗氣體流130A混合以產生增濕滌洗氣體流130B。如參考圖5所論述，濕度注入器230依賴於周圍環境232中之濕度作為水蒸氣之源。濕度注入器240用水蒸氣之一貯存器替換周圍環境232。在某些實施例中，可調節水蒸氣之濃度(例如，藉由控制貯存器241之溫度及/或壓力)以達成跨越透氣元件244之一更均勻擴散率。
在一項態樣中，一濕度注入系統在自一滌洗氣體源至包含一非線性晶體之一共振腔之一單個流動路徑中包含一濕度注入器(例如，濕度注入器210、220、230及240中之任一者)。
然而，在另一態樣中，一濕度注入系統包含至少兩個平行流動路徑。至少一個流動路徑包含一濕度注入器且至少另一流動路徑不包含濕度注入。添加至滌洗氣體流之水蒸氣之量至少部分地由包含一濕度注入器之一或多個流動路徑與不包含濕度注入之一或多個流動路徑之間的相對流率判定。
圖7係圖解說明包含至少兩個平行流動路徑之一濕度注入系統 160之一實施例之一圖式。如圖7中所繪示，滌洗氣體流130A進入濕度注入系統160且分支成流動穿過流動路徑161之一滌洗氣體流131及流動穿過流動路徑162之滌洗氣體流132A。如所繪示，流動路徑162包含一濕度注入器200。以非限制性實例之方式，濕度注入器200可係本文中所闡述之濕度注入器210、220、230及240中之任一者。滌洗氣體流132A通過濕度注入器200。濕度注入器200將一定量之水蒸氣添加至滌洗氣體流以產生增濕滌洗氣體流132B。相比而言，不將水蒸氣添加至滌洗氣體流131。滌洗氣體流131與增濕滌洗氣體流132B在濕度注入系統160中組合以產生增濕滌洗氣體流130B。在一較佳實施例中，使滌洗氣體流130B通過一粒子過濾器163及一淨化器164以在進入共振腔150之前進一步調節增濕滌洗氣體流130B。粒子過濾器163移除可能已累積於滌洗氣體流中之潛在粒子污染物。淨化器164移除可能已累積於增濕滌洗氣體流130B中之化學污染物(例如，碳氫化合物、聚合物等)。特定而言，透氣元件(諸如一Nafion®管)不僅滲透水蒸氣而且亦滲透其他蒸氣。因此，其他不期望蒸氣可藉由濕度注入器200注入至滌洗氣體流中。淨化器164經組態以在使增濕滌洗氣體流130B流動穿過共振腔150之前移除此等不期望之蒸氣。
如圖7中所繪示，注入至滌洗氣體流130A中之水蒸氣之量至少部分地取決於流動穿過流動路徑161的滌洗氣體流130A之部分(亦即，滌洗氣體流131)與流動穿過流動路徑162的滌洗氣體流130A之部分(亦即，滌洗氣體流132A)之間的比率。如所圖解說明，將水蒸氣添加至滌洗氣體流132A，而不將水蒸氣添加至滌洗氣體流131。因此，滌洗氣體流132A與滌洗氣體流131之間的一比率改變影響增濕滌洗氣體流130B中之水蒸氣之量。
在所繪示之實施例中，濕度注入系統160包含流動路徑161中之一流量控制閥165及流動路徑162中之另一流量控制閥166。流量控制 閥165及166可調整以提供對通過每一各別閥之一流之或多或少有效阻力。舉例而言，在一關閉狀態中，一流量控制閥不允許任何流通過(亦即，無限阻力)。隨著流量控制閥敞開，對流之阻力減小，且因此流穿過流量控制閥之速率因為跨越閥之一給定壓力差而增加。以此方式，藉由改變流量控制閥之狀態(例如，穿過流量控制閥之一開口之大小)，可控制穿過閥之流率。在所繪示之實施例中，流量控制閥165之狀態及流量控制閥166之狀態判定穿過濕度注入系統160之一有效流阻力。因此，流量控制閥165與166組合以部分地判定穿過濕度注入系統160之總流。舉例而言，若朝向一關閉狀態調整流量控制閥165及166兩者，則穿過濕度注入系統160之總流減小，且反之亦然。然而，若相反地調整流量控制閥165及166之狀態，則穿過流動路徑161與流動路徑162之流之比率改變。因此，藉由與流量控制閥166之狀態相反地改變流量控制閥165之狀態而調整注入至滌洗氣體流130A中之水蒸氣之量。舉例而言，為了實現增濕滌洗氣體130B之一固定流率，若需要更大濕度，則將流量控制閥166調整至一更敞開狀態，而將流量控制閥165調整至一更關閉狀態。
圖8係圖解說明包含至少兩個平行流動路徑之一濕度注入系統170之另一實施例之一圖式。如圖8中所圖解說明，濕度注入系統170包含參考圖7所闡述之類似、相同編號之元件。如圖8中所繪示，滌洗氣體流130A進入濕度注入系統170且分支成流動穿過流動路徑161之一滌洗氣體流131及流動穿過流動路徑162之滌洗氣體流132A。如所繪示，流動路徑162包含一濕度注入器200。以非限制性實例之方式，濕度注入器200可係本文中所闡述之濕度注入器210、220、230及240中之任一者。滌洗氣體流132A通過濕度注入器200。濕度注入器200將一定量之水蒸氣添加至滌洗氣體流以產生增濕滌洗氣體流132B。相比而言，不將水蒸氣添加至滌洗氣體流131。滌洗氣體流131與增濕 滌洗氣體流132B在濕度注入系統170中組合以產生增濕滌洗氣體流130B。
如圖8中所繪示，注入至滌洗氣體流130A中之水蒸氣之量至少部分地取決於流動穿過流動路徑161的滌洗氣體流130A之部分(亦即，滌洗氣體流131)與流動穿過流動路徑162的滌洗氣體流130A之部分(亦即，滌洗氣體流132A)之間的比率。如所圖解說明，將水蒸氣添加至滌洗氣體流132A，而不將水蒸氣添加至滌洗氣體流131。因此，滌洗氣體流132A與滌洗氣體流131之間的一比率改變影響增濕滌洗氣體流130B中之水蒸氣之量。
在所繪示之實施例中，濕度注入系統170包含進入滌洗氣體流130A之路徑中之流量控制閥175及流動路徑162中之流量控制閥176。流量控制閥175之狀態部分地判定穿過濕度注入系統160之總流。流量控制閥176之狀態判定穿過流動路徑161與流動路徑162之流之比率。因此，藉由改變流量控制閥176之狀態而調整注入至滌洗氣體流130A中之水蒸氣之量。如所繪示，儘管流量控制閥176位於包含濕度注入器200之流動路徑162中，但流量控制閥176可位於流動路徑161中。
圖9係圖解說明包含至少兩個平行流動路徑之一濕度注入系統180之另一實施例之一圖式。如圖9中所圖解說明，濕度注入系統180包含參考圖7所闡述之類似、相同編號之元件。如圖9中所繪示，滌洗氣體流130A進入濕度注入系統180且分支成流動穿過流動路徑161之一滌洗氣體流131及流動穿過流動路徑162之滌洗氣體流132A。如所繪示，流動路徑162包含一濕度注入器200。以非限制性實例之方式，濕度注入器200可係本文中所闡述之濕度注入器210、220、230及240中之任一者。滌洗氣體流132A通過濕度注入器200。濕度注入器200將一定量之水蒸氣添加至滌洗氣體流以產生增濕滌洗氣體流132B。相比而言，不將水蒸氣添加至滌洗氣體流131。滌洗氣體流131與增濕 滌洗氣體流132B在濕度注入系統190中組合以產生增濕滌洗氣體流130B。
如圖10中所繪示，注入至滌洗氣體流130A中之水蒸氣之量至少部分地取決於流動穿過流動路徑161的滌洗氣體流130A之部分(亦即，滌洗氣體流131)與流動穿過流動路徑162的滌洗氣體流130A之部分(亦即，滌洗氣體流132A)之間的比率。如所圖解說明，將水蒸氣添加至滌洗氣體流132A，而不將水蒸氣添加至滌洗氣體流131。因此，滌洗氣體流132A與滌洗氣體流131之間的一比率改變影響增濕滌洗氣體流130B中之水蒸氣之量。
在所繪示之實施例中，濕度注入系統180包含進入滌洗氣體流130A之路徑中之具有一直徑D1之一孔口185、流動路徑161中之具有一直徑D2之一孔口187及流動路徑162中之一流量控制閥186。流量控制閥186之狀態部分地判定穿過流動路徑161與流動路徑162之流之比率。因此，藉由改變流量控制閥186之狀態而調整注入至滌洗氣體流130A中之水蒸氣之量。孔口187之直徑D2大於孔口185之直徑D1。以此方式，孔口185調節穿過濕度注入系統160之總流。孔口187之直徑D2經選擇以產生大約流量控制閥186之有效阻力，以使得流量控制閥186之狀態對穿過流動路徑161與流動路徑162之流之比率具有一顯著影響。在一項實例中，D2係約一英吋之千分之五且D1係約一英吋之千分之十。如所繪示，儘管流量控制閥186位於包含濕度注入器200之流動路徑162中，但流量控制閥186可位於流動路徑161中，且孔口187可位於流動路徑162中。
在一項態樣中，被動地控制一濕度注入系統。換言之，添加至滌洗氣體流之水蒸氣之量由在時間上保持固定的系統之元素(例如，流率、擴散率、閥設定等)規定。在某些實例中，可入工調諧某些元素(例如，一閥設定或孔口大小)以達成一所期望之效能。
然而，在另一態樣中，一濕度注入系統包含經自動控制以調節添加至滌洗氣體流之水蒸氣之量之至少一個主動元件。
圖10係圖解說明包含對添加至滌洗氣體流之水蒸氣之量之自動控制之一濕度注入系統190之一較佳實施例的一圖式。如圖10中所圖解說明，濕度注入系統190包含參考圖7及圖9所闡述之類似、相同編號之元件。如圖10中所繪示，滌洗氣體流130A進入濕度注入系統190且分支成流動穿過流動路徑161之一滌洗氣體流131及流動穿過流動路徑162之滌洗氣體流132A。如所繪示，流動路徑162包含一濕度注入器200。以非限制性實例之方式，濕度注入器200可係本文中所闡述之濕度注入器210、220、230及240中之任一者。滌洗氣體流132A通過濕度注入器200。濕度注入器200將一定量之水蒸氣添加至滌洗氣體流以產生增濕滌洗氣體流132B。相比而言，不將水蒸氣添加至滌洗氣體流131。滌洗氣體流131與增濕滌洗氣體流132B在濕度注入系統180中組合以產生增濕滌洗氣體流130B。
如圖9中所繪示，注入至滌洗氣體流130A中之水蒸氣之量至少部分地取決於流動穿過流動路徑161的滌洗氣體流130A之部分(亦即，滌洗氣體流131)與流動穿過流動路徑162的滌洗氣體流130A之部分(亦即，滌洗氣體流132A)之間的比率。如所圖解說明，將水蒸氣添加至滌洗氣體流132A，而不將水蒸氣添加至滌洗氣體流131。因此，滌洗氣體流132A與滌洗氣體流131之間的一比率改變影響增濕滌洗氣體流130B中之水蒸氣之量。在所繪示之實施例中，流量控制閥186之狀態部分地判定穿過流動路徑161與流動路徑162之流之比率。因此，藉由改變流量控制閥186之狀態而調整注入至滌洗氣體流130A中之水蒸氣之量。
在另一態樣中，基於共振腔150中之濕度之一量測調整流量控制閥186之狀態。如圖10中所繪示，一濕度感測器198位於共振腔150 中。濕度感測器198產生指示共振腔150中之水蒸氣之量之一信號191。信號191傳遞至計算系統250。計算系統250經組態以接收信號191且基於所量測濕度產生一控制信號192。控制信號192傳遞至一驅動器260(例如，一放大器)，驅動器260以充分功率將控制信號192轉換成一控制信號193以驅動流量控制閥186之一傳感器。控制信號193傳遞至流量控制閥186。傳感器(例如，壓電堆疊、螺線管等)接收控制信號193且回應於控制信號193而改變流量控制閥186之狀態。以此方式，基於共振腔150中之濕度之一量測改變由濕度注入系統190注入至滌洗氣體流130A中之水蒸氣之量。
參考圖11，計算系統250包含一處理器251及一定量之電腦可讀記憶體252。如圖10中所繪示，以實例方式，濕度注入系統190包含處理器251及記憶體252，然而，處理器251及記憶體252可包含於一基於雷射之照射源100之其他組件中。處理器251及記憶體252可經由匯流排253通信。記憶體252包含儲存一程式碼之一定量之記憶體254，該程式碼在由處理器251執行時致使處理器251基於穿過共振腔150之增濕滌洗氣體流130B之濕度之一量測調整注入至滌洗氣體130A中之水蒸氣之量。在一項實例中，藉由改變穿過包含水蒸氣注入之一流動路徑與不包含水蒸氣注入之一流動路徑之一流之間的比率而調整注入至滌洗氣體130A中之水蒸氣之量。
以非限制性實例之方式提供濕度注入系統160、170、180及190。可設想適合於將受控量之水蒸氣引入至流動穿過包含一非線性晶體之一共振腔之一滌洗氣體中之諸多其他組態。
圖12圖解說明用於改善一共振腔中之非線性晶體效能之一例示性方法300之一流程圖。在方塊301中，使一增濕滌洗氣體流動穿過包含一BBO晶體之一共振腔。
圖13圖解說明用於改善一共振腔中之非線性晶體效能之一例示 性方法400之一流程圖。
在方塊401中，量測流動穿過包含一硼酸鋇晶體的一基於雷射之照射源之一共振腔之一增濕滌洗氣體流中之水蒸氣之一量。
在方塊402中，引導一滌洗氣體流之一第一部分穿過包含一濕度注入器之一第一流動路徑。
在方塊403中，引導滌洗氣體流之一第二部分穿過一第二流動路徑。
在方塊404中，至少部分地基於所量測水蒸氣之量調整一流量控制閥之狀態。滌洗氣體流之第一部分與滌洗氣體流之第二部分之間的一比率由流量控制閥之狀態判定。
在方塊405中，組合滌洗氣體流之第一部分與滌洗氣體流之第二部分以產生穿過共振腔之一增濕滌洗氣體流。
一般而言，一濕度注入系統可組態為一基於雷射之照射系統之部分。儘管可藉由包含微量水(例如，約2 ppm至10 ppm)之清潔乾燥滌洗氣體滌洗照射系統之其他關鍵光學部件，但可藉助增濕滌洗氣體(例如，50 ppm至5,000 ppm)滌洗包含一非線性晶體(例如，具有一BBO晶體之一FHG)之一共振腔。
本文中針對可用於處理一試樣之一半導體處理系統(例如，一檢驗系統)闡述各種實施例。本文中使用術語「試樣」來指可藉由此項技術中已知之方式處理(例如，印刷或檢驗缺陷)之一晶圓、一光罩或任何其他樣本。
如本文中所使用，術語「晶圓」通常指由一半導體或非半導體材料形成之基板。實例包含(但不限於)單晶矽、砷化鎵及磷化銦。通常可在半導體製作設施中發現及/或處理此類基板。在某些情形中，一晶圓可僅包含基板(亦即，裸晶圓)。另一選擇係，一晶圓可包含形成於一基板上之一或多個不同材料層。形成於一晶圓上之一或多個層 可係「經圖案化」或「未經圖案化」的。舉例而言，一晶圓可包含具有可重複圖案特徵之複數個晶粒。
一「光罩」可係一光罩製作程序之任何階段處之一光罩或者可或可經釋放以供在一半導體製作設施中使用之一完整光罩。一光罩或一「遮罩」通常定義為具有形成於其上且組態為一圖案之實質上不透明區域之一實質上透明基板。舉例而言，基板可包含諸如石英之一玻璃材料。一光罩可在一微影程序之一曝露步驟期間安置於一抗蝕劑覆蓋之晶圓上以使得可將光罩上之圖案轉印至抗蝕劑。
形成於一晶圓上之一或多個層可係經圖案化或未經圖案化的。舉例而言，一晶圓可包含各自具有可重複圖案特徵之複數個晶粒。此等材料層之形成及處理可最終產生完整裝置。諸多不同類型之裝置可形成於一晶圓上，且如本文中所使用之術語晶圓意欲涵蓋此項技術中已知之任何類型之裝置製作於其上之一晶圓。
在一或多項例示性實施例中，可以硬體、軟體、韌體或其任何組合實施所闡述之功能。若以軟體實施，則可將功能儲存於一電腦可讀媒體上或者作為一或多個指令或程式碼經由一電腦可讀媒體傳輸。電腦可讀媒體包含電腦儲存媒體及通信媒體兩者，通信媒體包含促進將一電腦程式自一個地方傳送至另一地方之任何媒體。一儲存媒體可係可由一個一般用途或特殊用途電腦存取之任何可用媒體。以實例且非限制方式，此類電腦可讀媒體可包括：RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光碟儲存器、磁碟儲存器或其他磁性儲存裝置或者可用於以指令或資料結構之形式攜載或儲存所期望之程式碼構件且可由一個一般用途或特殊用途電腦或一個一般用途或特殊用途處理器存取之任何其他媒體。此外，可將任何連接適當地稱為一電腦可讀媒體。舉例而言，若使用一同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、數位用戶線(DSL)或無線技術(諸如紅外線、無線電及微波)自一網站、伺服器或 其他遠端源傳輸軟體，則同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、DSL或無線技術(諸如紅外線、無線電及微波)皆包含於媒體之定義中。如本文中所使用之磁碟及碟片包含：光碟(CD)、雷射光碟、光學光碟、數位多功能光碟(DVD)、軟磁碟及藍光光碟，其中磁碟通常以磁性方式複製資料，而光碟藉助雷射以光學方式複製資料。以上各項之組合亦應包含於電腦可讀媒體之範疇內。
儘管上文出於指導性目的闡述了某些特定實施例，但本專利文件之教示內容具有一般適用性且不限於上文所闡述之特定實施例。因此，可在不背離如申請專利範圍中所陳述之本發明之範疇之情況下實踐所闡述實施例之各種特徵之各種修改、更改及組合。
100‧‧‧基於雷射之照射系統/基於雷射之照射源
110‧‧‧雷射光源
111‧‧‧光
112‧‧‧第二諧波產生器
113‧‧‧光
114‧‧‧第四諧波產生器
115‧‧‧光
120‧‧‧滌洗氣體源/滌洗源
130A‧‧‧滌洗氣體流/乾燥滌洗氣體流/滌洗氣體
130B‧‧‧增濕滌洗氣體/增濕滌洗氣體流/滌洗氣體流
140‧‧‧濕度注入系統

Claims (16)

  1. 一種用於調節一雷射腔之系統，其包括：一共振腔，其包含一非線性晶體，該共振腔經組態以藉由穿過該共振腔之一增濕滌洗氣體流而冷卻；及一濕度注入系統，其經組態以藉由將一定量之水蒸氣注入至朝向該共振腔引導之一滌洗氣體流中而產生該增濕滌洗氣體流，其中該增濕滌洗氣體流中之水之一量係在百萬分之50與百萬分之5,000之間。
  2. 如請求項1之系統，其中該增濕滌洗氣體流中之水之一量係在百萬分之200與百萬分之2,000之間。
  3. 如請求項1之系統，其中該濕度注入系統包含具有一自給式水供應之一濕度注入器。
  4. 如請求項1之系統，其中該濕度注入系統經組態以引導該滌洗氣體流之一第一部分穿過一第一流動路徑且引導該滌洗氣體流之一第二部分穿過一第二流動路徑，且其中該濕度注入系統包含：一濕度注入器，其在該第一流動路徑中；及一第一流量控制閥，其中該第一流量控制閥判定該滌洗氣體流之該第一部分與該第二部分之間的一比率。
  5. 如請求項4之系統，其中該濕度注入系統亦包含：一第二流量控制閥，其中該第二流量控制閥與該第一流量控制閥組合地判定穿過該濕度注入系統之該滌洗氣體流之一流率。
  6. 如請求項4之系統，其中該濕度注入系統亦包含：一濕度感測器，其經組態以產生指示穿過該共振腔之該增濕 滌洗氣體流中之水蒸氣之一量之一量測信號；一計算系統，其可操作以接收該量測信號且至少部分地基於該量測信號判定一第一控制信號；及一驅動器，其經組態以接收該第一控制信號且產生一第二控制信號，其中該第一流量控制閥接收該第二控制信號且回應於該第二控制信號而改變狀態以調整該滌洗氣體流之該第一部分與該第二部分之間的該比率。
  7. 如請求項6之系統，其中該濕度注入系統亦包含：一第二流量控制閥，其中該第二流量控制閥與該第一流量控制閥組合地判定穿過該濕度注入系統之該滌洗氣體流之一流率。
  8. 如請求項1之系統，其中該共振腔係該基於雷射之照射系統之一第四諧波產生器。
  9. 如請求項8之系統，其中該基於雷射之照射系統之該第四諧波產生器經組態而以十毫瓦以上之一平均功率產生在180奈米與355奈米之間的一波長範圍內之一照射量。
  10. 一種用於調節一雷射腔之方法，其包括：使一增濕滌洗氣體流動穿過一基於雷射之照射源之一共振腔，該共振腔包含一非線性晶體，其中該增濕滌洗氣體包含在百萬分之50與百萬分之5,000之間之水，其中該使該增濕滌洗氣體流動穿過該共振腔涉及將一定量之水蒸氣注入至朝向該共振腔引導之一滌洗氣體流中，其中該將該量之水蒸氣注入至該滌洗氣體流中涉及：引導該滌洗氣體流之一第一部分穿過包含一濕度注入器之一第一流動路徑；引導該滌洗氣體流之一第二部分穿過一第二流動路徑； 量測該共振腔中之一濕度；至少部分地基於該所量測濕度判定一流量控制閥之一狀態，其中該滌洗氣體流之該第一部分與該第二部分之間的一比率係基於該流量控制閥之該狀態；及組合該滌洗氣體流之該第一部分與該第二部分以產生該增濕滌洗氣體流。
  11. 如請求項10之方法，其中該增濕滌洗氣體包含在百萬分之200與百萬分之2,000之間的水。
  12. 一種用於調節一雷射腔之設備，其包括：一濕度感測器，其經組態以產生指示穿過一基於雷射之照射系統之一共振腔之一增濕滌洗氣體流中之水蒸氣之一量的一量測信號；一計算系統，其可操作以接收該量測信號且至少部分地基於該量測信號產生一控制信號；及一流量控制閥，其經組態以回應於該控制信號而調整該增濕滌洗氣體流中之水蒸氣之該量，其中該增濕滌洗氣體流包含在百萬分之50與百萬分之5,000之間的水。
  13. 如請求項12之設備，其進一步包括：一濕度注入器，其中該流量控制閥調整穿過該濕度注入器之一滌洗氣體流。
  14. 如請求項12之設備，其進一步包括：一第一流動路徑，其包含一濕度注入器；及一第二流動路徑，其中該流量控制閥判定穿過該第一路徑之一第一滌洗氣體流與穿過該第二流動路徑之一第二滌洗氣體流之間的一比率，且其中該增濕滌洗氣體流包含該第一滌洗氣體流及該第二滌洗氣體流。
  15. 如請求項12之設備，其中該增濕滌洗氣體流包含在百萬分之200 與百萬分之2,000之間的水。
  16. 如請求項12之設備，其中該共振腔係包含一硼酸鋇非線性晶體的一基於雷射之照射系統之一第四諧波產生器。
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