[发明专利]使用193nm激光器的固态激光器及检验系统

说明书

相关申请案

本申请案主张标题为“固态193nm激光器及使用固态193nm激光器的检验系统(Solid-State 193nm Laser And An Inspection System Using A Solid-State 193nm Laser)”且在2012年5月22日申请的第61/650,349号美国临时申请案的优先权，所述案以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种产生接近193nm光且适用于光掩模、光罩或晶片检验中的激光器系统。

背景技术

集成电路工业要求检验工具的分辨率越来越高以分辨集成电路、光掩模、太阳能电池、电荷耦合装置等等的越来越小的特征，以及检测大小大约为特征大小或小于特征大小的缺陷。短波长光源(例如，产生200nm以下的光的源)可提供此分辨率。然而，能够提供此短波长光的光源实质上限于准分子激光器及少数固态及光纤激光器。不幸的是，这些激光器中的每一者具有显著缺点。

准分子激光器产生紫外光，其通常在生产集成电路中使用。准分子激光器通常在高压条件下使用惰性气体与反应性气体的组合以产生所述紫外光。产生193nm波长光(其日益成为集成电路工业中的高度所要波长)的常规准分子激光器使用氩(作为惰性气体)及氟(作为反应性气体)。不幸的是，氟是有毒的且具腐蚀性，从而导致高的持有成本。此外，此类激光器由于其低重复率(通常从约100Hz到若干kHz)及极高峰值功率(其将导致在检验期间损坏样本)而不太适用于检验应用。

产生次200nm输出的少数基于固态及光纤的激光器在此项技术中已为人所知。不幸的是，大多数这些激光器具有极低功率输出(例如，60mW以下)或极复杂的设计，例如两个不同基谐波源或八次谐波产生，其皆为复杂、不稳定、昂贵及/或不具商业吸引力。

因此，需要一种能够产生193nm光且克服上述缺点的激光器。

发明内容

根据本文所述的改进的激光器系统及相关联技术，可由接近1064nm的基谐波真空波长产生大约193.368nm的紫外线(UV)波长。所述激光器系统及相关联技术导致比当前用于工业中的激光器更便宜、寿命更长的激光器。这些激光器系统可用易于获得、相对便宜的组件构造。因此，与当前市场上的UV激光器相比，所述激光器系统及相关联技术可提供明显更好的持有成本。

本发明描述一种用于产生大约193.368nm波长光的激光器系统。此激光器系统可包含经配置以产生对应于大约1064nm的波长的基谐波频率的基谐波激光器。所述基谐波频率在本文被称为ω。光学参数(OP)模块(例如光学参数振荡器或光学参数放大器)经配置以降频转换所述基谐波频率且产生OP输出，所述OP输出为所述基谐波频率的一半谐波。五次谐波产生器模块经配置以使用OP模块的未消耗基谐波频率以产生5次谐波频率。混频模块可组合5次谐波频率与OP输出以产生具有大约193.368nm波长的激光器输出。

本发明描述另一种用于产生大约193.368nm波长光的激光器系统。此激光器系统可包含经配置以产生对应于大约1064nm的波长的基谐波频率的基谐波激光器。五次谐波产生器模块经配置以使用所述基谐波频率以产生5次谐波频率。OP模块经配置以降频转换所述五次谐波产生器模块的未消耗基谐波频率以产生OP输出。混频模块可组合5次谐波频率与OP输出以产生具有大约193.368nm波长的激光器输出。

本发明描述又一种用于产生大约193.368nm波长光的激光器系统。此激光器系统可包含经配置以产生对应于大约1064nm的波长的基谐波频率的基谐波激光器。二次谐波产生器模块经配置以使所述基谐波频率的一部分加倍以产生2次谐波频率。五次谐波模块经配置以使所述二次谐波频率加倍并组合所得频率与所述二次谐波产生器模块的未消耗基谐波频率以产生五次谐波频率。OP模块经配置以降频转换来自所述五次谐波产生器模块的2次谐波频率的未消耗部分以产生大约1.5ω的OP信号及大约0.5ω的OP闲频信号，其中ω为基谐波频率。混频模块可组合5次谐波频率与OP闲频信号以产生具有大约193.368nm波长的激光器输出。