[發(fā)明專利]183NM CW激光器及檢驗(yàn)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880015207.2
• 申請(qǐng)日: 2018-01-02
• 公開（公告）號(hào): CN110352538B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 勇-霍·亞歷克斯·莊;陸曉旭;張百鋼;約翰·費(fèi)爾登;弗拉基米爾·德里賓斯基
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 科磊股份有限公司
• 主分類號(hào): H01S3/109
• 分類號(hào): H01S3/109;H01S3/23;H01S3/16;H01L21/66
• 代理公司: 北京律盟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11287
• 代理人: 劉麗楠

一種激光器組合件通過下列步驟產(chǎn)生在約181nm到約185nm的范圍中的連續(xù)波CW激光器輸出光：從具有介于1μm與1.1μm之間的第一基頻波長的第一基頻CW光產(chǎn)生四次諧波光；通過混合所述四次諧波光與所述第一基頻CW光而產(chǎn)生五次諧波光；及接著混合所述五次諧波光與具有介于1.26μm與1.82μm之間的第二波長的第二基頻或信號(hào)CW光。使用使第一基頻CW光循環(huán)通過第一非線性晶體的外部腔且通過引導(dǎo)所述四次諧波光通過所述第一非線性晶體而產(chǎn)生所述五次諧波光。使用使經(jīng)循環(huán)第二基頻或信號(hào)CW光通過第二非線性晶體的第二腔且引導(dǎo)所述五次諧波光通過所述第二非線性晶體而產(chǎn)生所述激光器輸出光。

優(yōu)先權(quán)申請(qǐng)案

本申請(qǐng)案主張莊(Chuang)等人在2017年1月3日申請(qǐng)的標(biāo)題為“183nm CW激光器及檢驗(yàn)系統(tǒng)(183nm CW Laser and Inspection System)”的第62/441,875號(hào)美國臨時(shí)專利申請(qǐng)案的優(yōu)先權(quán)。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)案涉及用于檢驗(yàn)例如光掩模、光罩及半導(dǎo)體晶片的連續(xù)波(CW)激光器及檢驗(yàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體裝置的尺寸縮小，可導(dǎo)致裝置發(fā)生故障的最大粒子或圖案缺陷的大小也縮小。因此，需要檢測圖案化及未圖案化半導(dǎo)體晶片及光罩上的較小粒子及缺陷。由小于光波長的粒子散射的所述光的強(qiáng)度通常按照所述粒子的尺寸的高冪而按比例調(diào)整(例如，來自隔離小球形粒子的光的總散射強(qiáng)度與球體的直徑的六次冪成比例且與波長的四次冪成反比地調(diào)整)。由于散射光的增大強(qiáng)度，與較長波長相比，較短波長通常將提供檢測小粒子及缺陷的更好敏感度。

由于從小粒子及缺陷散射的光強(qiáng)度通常十分低，因此需要高照明強(qiáng)度以產(chǎn)生可在十分短時(shí)間內(nèi)檢測到的信號(hào)?？尚枰?.3W或更大的平均光源功率電平。在這些高平均功率電平下，可期望高脈沖重復(fù)率，這是因?yàn)橹貜?fù)率越高，每脈沖能量越低且因此對(duì)系統(tǒng)光學(xué)器件或所檢驗(yàn)的物品的損壞風(fēng)險(xiǎn)越低。通常連續(xù)波(CW)光源最能滿足對(duì)于檢驗(yàn)及計(jì)量的照明需求。CW光源具有恒定功率電平，這避免峰值功率損壞問題且還允許連續(xù)獲取圖像或數(shù)據(jù)。

因此，需要產(chǎn)生在深紫外線(DUV)范圍中(尤其比193nm短)且適用于檢驗(yàn)光掩模、光罩及/或晶片的輻射的CW激光器。然而，在許多所關(guān)注波長(尤其紫外線(UV)波長)下，具有足夠輻射率(每單位立體角每單位面積功率)的CW光源不可用、昂貴或不可靠。如果實(shí)際上可產(chǎn)生在較高功率電平下實(shí)現(xiàn)近183nm的CW輸出的束源，那么其可實(shí)現(xiàn)更精確及快速檢驗(yàn)/計(jì)量且促成尖端半導(dǎo)體生產(chǎn)。

所屬領(lǐng)域中已知用于產(chǎn)生深UV(DUV)光的脈沖激光器。熟知用于產(chǎn)生193nm的光的現(xiàn)有技術(shù)準(zhǔn)分子激光器。不幸的是，此類激光器由于其低激光器脈沖重復(fù)率及其在激光介質(zhì)中的有毒及腐蝕氣體的使用(此導(dǎo)致高擁有成本)而并非特別適合于檢驗(yàn)應(yīng)用。所屬領(lǐng)域中還已知用于產(chǎn)生近193nm輸出的光的少量固態(tài)及基于光纖的激光器。示范性激光器使用兩種不同基頻波長(例如，雷(Lei)等人的US 2014/0111799)或基頻的八次諧波(例如，德久(Tokuhisa)等人的第7,623,557號(hào)美國專利)，所述文獻(xiàn)中的任一者需要昂貴或并非大量生產(chǎn)的激光器或材料。另一方法(米德(Mead)等人的第5,742,626號(hào)美國專利)尚未導(dǎo)致具有如半導(dǎo)體檢驗(yàn)應(yīng)用所需的穩(wěn)定輸出及高功率的商業(yè)產(chǎn)品(在可在服務(wù)事件之間連續(xù)運(yùn)行三個(gè)月或三個(gè)月以上的激光器中通常需要約0.3W或更大)。此外，大部分這些激光器具有非常低功率輸出且限于幾MHz或更小的激光器脈沖重復(fù)率。最近，莊等人已申請(qǐng)關(guān)于183nm鎖模激光器及相關(guān)檢驗(yàn)系統(tǒng)的專利(第2016/0099540號(hào)美國公開申請(qǐng)案)。

然而，具有亞200nm波長的CW激光器無法以足夠功率電平市售或非常不可靠。如在佐久間(Sakuma)的第8,503,068號(hào)美國專利中描述的示范性激光器可在約100mW下產(chǎn)生193nm CW輻射，其中復(fù)雜設(shè)備包括不同波長的三個(gè)基頻激光器，但穩(wěn)定性實(shí)際上未知。尚不存在用于產(chǎn)生在低到約183nm的波長范圍中的CW光的任何現(xiàn)有技術(shù)。