[發明專利]具有高質量、穩定輸出光束及長壽命高轉換效率的非線性晶體的激光器

有效

• 申請號: 201710397661.6
• 申請日: 2012-06-28
• 公開（公告）號: CN107342526B
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 弗拉基米爾·德里賓斯基;勇-霍·亞歷克斯·莊;約瑟夫·J·阿姆斯特朗;約翰·費爾登
• 申請（專利權）人: 科磊股份有限公司
• 主分類號: H01S3/00
• 分類號: H01S3/00;G02F1/37;C30B29/10;C30B33/02;G01N21/88;G01N21/94;G01N21/95
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 張世俊

本發明揭示一種具有高質量、穩定輸出光束及長壽命高轉換效率的非線性晶體的激光器。具體的，本發明揭示一種可以低溫操作的鎖模激光器系統，其可包含退火頻率轉換晶體及用以在所述低溫標準操作期間維持所述晶體的退火狀況的外殼。在一個實施例中，所述晶體可具有增加的長度。第一光束塑形光學器件可經配置以將來自光源的光束聚焦到位于所述晶體中或所述晶體接近處的光束腰處的橢圓形橫截面。諧波分離塊可將來自所述晶體的輸出分成在空間上分離的不同頻率的光束。在一個實施例中，所述鎖模激光器系統可進一步包含第二光束塑形光學器件，其經配置以將橢圓形橫截面的所要頻率光束轉換成具有例如圓形橫截面的所要縱橫比的光束。

本申請是發明名稱為“具有高質量、穩定輸出光束及長壽命高轉換效率的非線性晶體的激光器”，申請號為201280044059.X，申請日為2012年6月28日的發明專利申請的分案申請。

相關申請案

本申請案主張標題為“具有高質量、穩定輸出光束、長壽命高轉換效率的非線性晶體的鎖模紫外激光器及使用鎖模紫外激光器的晶片檢驗(Mode-Locked UV Laser WithHigh Quality,Stable Output Beam,Long-Life High Conversion Efficiency Non-Linear Crystal And A Wafer Inspection Using A Mode-Locked UV Laser)”且在2011年7月22日申請的美國臨時申請案61/510,633的優先權。

技術領域

本發明涉及激光器，且特定來說，本發明涉及使用非線性晶體以通過頻率轉換過程而從較長波長輻射獲得較短波長輻射的激光器。

背景技術

半導體制造的每一連續節點需要檢測晶片上的較小缺陷及粒子。因此，仍總是需要用于晶片檢驗的較高功率及較短波長UV(紫外線)激光器。因為缺陷或粒子尺寸被減小，所以由所述缺陷或粒子反射或散射的光的分率通常也被減少。因此，需要改善信噪比以檢測較小缺陷及粒子。如果較亮光源用于照射缺陷或粒子，那么更多光子將被散射或反射且信噪比可被改善(只要其它噪聲源被控制)。使用較短波長可進一步改善對較小缺陷的敏感度，這是因為由粒子散射的光的分率(小于光的波長)隨波長減小而增大。

一般來說，具有高光束質量(例如，具有約等于1的M²，其中M²為光束的光束參數乘積與相同波長的理想高斯(Gaussian)光束的光束參數乘積的比率)的等幅波(CW)激光器可滿足半導體晶片檢驗及度量需要。如果無法取得足夠功率及光束質量的CW激光器，那么較次最佳替代者一般為(例如)具有約50兆赫(MHz)或更高的重復頻率的高重復頻率激光器。此類高重復頻率對鎖模激光器(其為某一類型的脈沖激光器)來說為可行的。Q切換激光器具有更低很多的重復頻率(低于10兆赫，通常低于1兆赫)。一般來說，鎖模激光器能夠發出約數皮秒或甚至數飛秒的極短脈沖。鎖模激光器誘發其共振腔的模式之間的定相關系，使得那些模式之間的干涉導致激光器光作為脈沖而產生。

光束質量(例如由M²所測量)對半導體檢驗及度量應用很重要，這是因為激光束必須聚焦成小光點(或線)以檢測小缺陷或粒子及/或測量小面積。如果光束質量不佳，那么晶片上的聚焦光點(或線)不具高斯輪廓且所述輪廓的尾部含有比理想輪廓更多的能量。那些較大尾部導致從關注區外部收集信號的至少部分以借此降低來自關注區的信號的對比度。

可通過產生長波長光束的諧波或通過混合不同頻率的兩個激光束以產生等于兩個頻率的和(或差)的頻率而使用非線性晶體產生UV激光束。因為所述諧波產生及所述混合過程是非線性過程，所以更高入射功率密度通常產生更有效率的轉換過程及更高輸出功率。