[发明专利]183纳米激光器及检验系统

说明书

优先权申请案

本申请案主张对由庄(Chuang)等人于2014年10月3日提出申请的标题为“183纳米激光器及检验系统(183NM LASER AND INSPECTION SYSTEM)”的美国临时专利申请案62/059,368的优先权。

相关申请案

本申请案与由庄等人于2013年3月12日提出申请且以引用方式并入本文中的标题为“使用193纳米激光器的固态激光器及检验系统(Solid-State Laser and Inspection System Using 193nm Laser)”的美国专利申请案13/797,939相关。

技术领域

本发明涉及一种激光器，且具体来说，涉及一种产生接近183nm的辐射且适于供在对光掩模(photomask)、光罩(reticle)及/或晶片的检验中使用的固态或光纤激光器。所述激光器优选地是脉冲式激光器，例如Q开关激光器或模式锁定激光器。本发明进一步涉及一种使用在接近183nm的波长下操作的激光器的检验系统。

背景技术

用于产生处于193nm的光的准分子激光器在此项技术中是众所周知的。令人遗憾地，此类激光器由于其低激光脉冲重复率及其在其激光介质中使用有毒且腐蚀性气体(此导致高持有成本)而不能很好地适于检验应用。

用于产生接近193nm的光的固态及光纤激光器也是已知的。示范性激光器使用两个不同基频波长(例如，雷(Lei)等人的US 2014/0111799)或基频波长的八次谐波(例如，德久(Tokuhisa)等人的US 7,623,557)，此两者中的任一者均需要昂贵或无法大批量生产的激光器或材料。另一方法(米德(Mead)等人的US 5,742,626)尚未产生具有如半导体检验应用所需的稳定输出及高功率(在于服务事件之间可连续运行达三个月或多于三个月的激光器中通常需要大约1W或更大)的商用产品。此外，这些激光器中的大部分具有极其低功率输出且限于数MHz或更小的激光脉冲重复率。

随着半导体装置尺寸缩小，可致使装置出故障的最大颗粒或图案缺陷的大小也缩小。因此，出现对检测经图案化及未经图案化半导体晶片上的较小颗粒及缺陷的需要。由颗粒散射的光(其中所述颗粒比所述光的波长小)的强度通常随所述颗粒的尺寸的高次幂而比例缩放(举例来说，来自经隔离小球体颗粒的光的总散射强度与所述球体的直径的六次幂成正比且与所述波长的四次幂成反比地缩放)。由于经散射光的经增加强度，因此较短波长通常将提供优于较长波长的对检测小颗粒及缺陷的敏感度。

由于从小颗粒及缺陷散射的光的强度通常是极低的，因此需要高照明强度来产生可在极短时间内检测到的信号。可需要1W或更大的平均光源功率级。在这些高平均功率级下，高脉冲重复率是所要的，这是因为重复率越高，每脉冲的能量越低，且因此损坏正受检验的系统光学器件或物品的风险越低。高重复率在高速检验中也是所要的，这是因为高重复率(例如约50MHz或更高)允许针对每一图像收集许多脉冲，从而引起对脉冲到脉冲间在强度上的变化的较低敏感度。

因此，出现对激光器且优选地对产生短于193nm的辐射且适于供在对光掩模、光罩及/或晶片的检验中使用的固态或光纤激光器的需要。明显地，高速下的此类检验通常需要多个MHz(例如，在一些情形中大于50MHz)的最小激光脉冲重复率。

发明内容