(57)【要約】【課題】２００ｎｍ未満の光を発生させるレーザー及び検査システムを提供する。【解決手段】約１１０９ｎｍの波長にある光を約２３４ｎｍの波長にある光と混ぜ合わせて１９０ｎｍ〜２００ｎｍの波長にある光を発生させる周波数混合ステージを含む光源と、フォトマスク等の表面に入射光線を向ける光学系と、フォトマスク等から反射された光の少なくとも２つの経路を選択し、センサーに光を中継する光学素子と、センサーを備える。周波数混合ステージは、約１１０９ｎｍの波長にある光を約２３４ｎｍの波長にある光と混ぜ合わせて１９０ｎｍ〜２００ｎｍの波長にある光を発生させる周波数混合器と、周波数混合器からの光の一部から約１１７１ｎｍの波長にある光を発生させる１１７１ｎｍ発生器と、１１７１ｎｍ発生器からの光から約２３４ｎｍの波長にある光を発生させて周波数混合器に向ける第５高調波発生器を備える。【選択図】図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトマスク、レチクル、または半導体ウェハーを含む物体の表面の欠陥を検査する光学検査システムであって、
入射光線を照射する光源であって、約１１０９ｎｍの波長にある光を約２３４ｎｍの波長にある光と混ぜ合わせて、１９０ｎｍ〜２００ｎｍの波長にある光を発生する第１周波数混合ステージを含む光源と、
前記物体の表面に前記入射光線を向ける複数の光学構成要素を含む光学系と、
前記物体からの光を少なくとも２つの経路で集光し、前記光の少なくとも２つの経路をセンサーに中継する像中継光学系と、
を備え、
前記センサーは、前記光の少なくとも２つの経路を同時に検出し、
前記光の少なくとも２つの経路は、前記物体の表面から反射された入射光の第１の部分と、前記物体を透過した入射光の第２の部分の少なくともいずれかを含む、光学検査システム。
【請求項２】
請求項１に記載の光学検査システムにおいて、
前記第１周波数混合ステージは、水素環境で焼き鈍しされた非線形光学結晶を含む、光学検査システム。
【請求項３】
請求項１に記載の光学検査システムにおいて、
前記第１周波数混合ステージは、前記１９０ｎｍ〜２００ｎｍの波長にある光として実質的に１９３．４ｎｍの波長の光を発生するように構成される、光学検査システム。
【請求項４】
請求項１に記載の光学検査システムにおいて、
前記光源は、
基本波長を発生するように構成された基本レーザーと、
前記基本波長の第４高調波を発生するように構成された第４高調波発生器と、
前記基本波長の前記第４高調波を約１９５４ｎｍの波長の光と混ぜ合わせて約２３４ｎｍの波長を発生するように構成された第２周波数混合ステージと、
を含む、光学検査システム。
【請求項５】
物体の表面の欠陥を光学検査する方法であって、
約１１０９ｎｍの光を約２３４ｎｍの光と混ぜ合わせて１９０ｎｍ〜２００ｎｍの波長にある光を発生することで入射光を発生するステップと、
前記入射光を前記物体の表面に向けるステップと、
前記物体からの光の少なくとも２つの経路を集めてセンサーに中継するステップと、
前記センサーを用いて前記光の少なくとも２つの経路を同時に検出するステップと、
を備え、
前記光の少なくとも２つの経路は、前記物体の表面から反射された入射光の第１の部分と、前記物体を透過した入射光の第２の部分の少なくともいずれかを含む、光学検査方法。
【請求項６】
請求項５に記載の光学検査方法において、
前記約１１０９ｎｍの光を約２３４ｎｍの光と混ぜ合わせて１９０ｎｍ〜２００ｎｍの波長にある光を発生することで入射光を発生するステップでは、水素環境で焼き鈍しされた非線形光学結晶が用いられる、光学検査方法。
【請求項７】
請求項５に記載の光学検査方法において、  
前記１９０ｎｍ〜２００ｎｍの波長にある光は、実質的に１９３．４ｎｍの波長の光である、光学検査方法。
【請求項８】
請求項５に記載の光学検査方法において、
前記入射光を発生するステップは、
基本波長を発生するステップと、
前記基本波長の第４高調波を発生するステップと、
前記基本波長の第４高調波を約１９５４ｎｍの波長の光と混ぜ合わせることで約２３４ｎｍの波長の光を発生するステップと、
を含む、光学検査方法。
【請求項９】
２００ｎｍ未満の波長の光を発生するレーザーであって、
基本波長の光を発生するように構成された基本レーザーと、
約１１０９ｎｍの波長の第１の光を発生するように構成された発生器と、
前記基本波長から第２高調波を発生するように構成された第２高調波発生器と、
前記第２高調波から第４高調波を発生するように構成された周波数逓倍器と、
前記第４高調波を約２３４ｎｍの波長の第２の光に変換するように構成された第１周波数混合ステージと、
前記約１１０９ｎｍの波長の第１の光を前記約２３４ｎｍの波長の第２の光と混ぜ合わせて１９０ｎｍ〜２００ｎｍの波長を有する前記２００ｎｍ未満の波長の光を発生するように構成された第２周波数混合ステージと、
を備えるレーザー。
【請求項１０】
請求項９に記載のレーザーにおいて、
前記第１周波数混合ステージと前記第２周波数混合ステージの少なくともいずれかは、水素環境で焼き鈍しされた非線形光学結晶を含む、レーザー。
【請求項１１】
請求項９に記載のレーザーにおいて、
前記第２周波数混合ステージは、前記１９０ｎｍ〜２００ｎｍの波長にある光として実質的に１９３．４ｎｍの波長の光を発生するように構成される、レーザー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先出願
本出願は、２０１３年２月１３日出願の米国仮特許出願第６１／７６４、４４１号の優先権を主張し、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
関連出願
本出願は、米国特許出願第１３／７９７、９３９号、題名「Ｓｏｌｉｄ−ｓｔａｔｅ  １９３ｎｍ  ｌａｓｅｒ  ａｎｄ  ａｎ  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  １９３ｎｍ  ｌａｓｅｒ」（Ｃｈｕａｎｇら、２０１３年５月１２日出願）に関し、本明細書において参考として援用される。本出願はまた、米国特許出願第１１／７３５、９６７号、題名「Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ｌｉｇｈｔ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｂｅｌｏｗ  ａｂｏｕｔ  ２００  ｎｍ」（Ｄｒｉｂｉｎｓｋｉら、２００７年４月１６日出願）、ＰＣＴ公開出願第ＷＯ２０１２／１５４４６８号（Ｌｅｉら、２０１２年１１月１５日公開）、米国仮特許出願第６１／５３８，３５３号、題名「Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  １９３ｎｍ  Ｌａｓｅｒ  Ａｎｄ  Ａｎ  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｕｓｉｎｇ  Ａ  Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  １９３ｎｍ  Ｌａｓｅｒ」（Ｃｈｕａｎｇら、２０１１年９月２３日出願）、米国仮特許出願第６１／５５９，２９２号、題名「Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  １９３ｎｍ  Ｌａｓｅｒ  Ａｎｄ  Ａｎ  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｕｓｉｎｇ  Ａ  Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  １９３ｎｍ  Ｌａｓｅｒ」（Ｃｈｕａｎｇら、２０１１年１１月１４日出願）、米国仮特許出願第６１／５９１，３８４号、題名「Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  １９３ｎｍ  Ｌａｓｅｒ  Ａｎｄ  Ａｎ  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｕｓｉｎｇ  Ａ  Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  １９３ｎｍ  Ｌａｓｅｒ」（Ｃｈｕａｎｇら、２０１２年１月２７日出願）、米国仮特許出願第６１／６０３，９１１号、題名「Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  １９３ｎｍ  Ｌａｓｅｒ  Ａｎｄ  Ａｎ  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｕｓｉｎｇ  Ａ  Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  １９３ｎｍ  Ｌａｓｅｒ」（Ｃｈｕａｎｇら、２０１２年２月２７日出願）、米国特許出願第１３／５５８，３１８号、題名「１９３ｎｍ  Ｌａｓｅｒ  ａｎｄ  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｕｓｉｎｇ  １９３ｎｍ  Ｌａｓｅｒ」（Ｃｈｕａｎｇら、２０１２年７月２５日出願）、米国仮特許出願第６１／６６６，６７５号、題名「Ｓｃａｎ  ｒａｔｅ  ｆｏｒ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｍｏｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  Ｃｒｙｓｔａｌ  ｉｎ  ａ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｄ  Ｌａｓｅｒ」（Ａｒｍｓｔｒｏｎｇら、２０１２年６月２９日出願）、米国特許出願第１４／０２２／１９０号（代理人整理番号ＫＬＡ−０５０  Ｐ３９９６）、題名「Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ａｎｄ  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ」（Ａｒｍｓｔｒｏｎｇら、２０１３年９月９日出願）及び米国特許出願第１４／１５８、６１５号（代理人整理番号ＫＬＡ−０５２  Ｐ４０６０）、題名「１９３ｎｍ  Ｌａｓｅｒ  ａｎｄ  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ」（Ｃｈｕａｎｇら、２０１４年１月１７日出願）に関する。前述の出願はすべて本明細書に参考として援用される。
【０００３】
本出願は、１９３ｎｍに近い光を発生させる固体レーザーに関し、フォトマスク、レチクル、またはウェハー検査での使用に適している。
【背景技術】
【０００４】
集積回路業界は、サイズが特徴のサイズとほぼ同程度、または特徴のサイズよりも小さい欠陥を検出するためだけでなく、集積回路、フォトマスク、太陽電池、電荷結合素子などのはるかに小さい特徴を解像するためにも、ますます高くなる解像度を有する検査具を必要としている。短い波長光源、例えば、２００ｎｍ未満の光を発生する光源は、このような解像度を提供できる。特にフォトマスクまたはレチクル検査の場合、パターンによって生じる検査光の位相シフトは、リソグラフィー中に同じパターンによって生じる位相シフトと同一か、またはそれに非常に近くなるため、リソグラフィーに用いられる波長（例えば、実質的に１９３．３６８ｎｍ）と同一か、またはそれに近い波長を用いて検査することが望ましい。しかし、このような短い波長光を提供できる光源は、実際には、エキシマーレーザー及び少数の固体及びファイバーレーザーに限られる。残念ながら、これらのレーザーにはそれぞれ大きな欠点がある。
【０００５】
エキシマーレーザーは、紫外線光を発生するが、これは、一般に集積回路の製造に用いられる。エキシマーレーザーは、典型的には、高圧状態下で希ガスと反応性ガスとの組み合わせを用いて、紫外線光を発生する。集積回路業界でますます望まれている波長である、１９３ｎｍ波長光を発生する従来のエキシマーレーザーは、アルゴン（希ガスとして）及びフッ素（反応性ガスとして）を用いる。残念ながら、フッ素は有毒かつ腐食性であり、それゆえ、所有コストが高くなる。さらに、繰り返し率が低く（典型的には、約１００Ｈｚ〜数ｋＨｚ）、ピーク電力が非常に高いので、検査中にサンプルに損傷を与えるおそれがあるために、このようなレーザーは、検査用途にはあまり適していない。さらに、高速検査は、典型的には、低ノイズでの高速画像またはデータ収集を可能にするために、数ＭＨｚの最小レーザーパルス繰り返し率（例えば、一部の場合では、５０ＭＨｚより大きい）を必要とする。
【０００６】
２００ｎｍ未満の出力を生成する少数の固体及びファイバーベースのレーザーは、当技術分野で既知である。残念ながら、これらのレーザーの大半は、出力が非常に低い（例えば、６０ｍＷ未満）か、または２つの異なる基本光源または第８調波発生（両方共複雑で、安定せず、高価でかつ／または商業的に魅力的でない）など設計が非常に複雑である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２０６４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
それゆえ、前述の欠点を克服しつつ、１９３ｎｍ光を発生できるレーザーが必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
１９０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲にある波長内など、１９３ｎｍに近い真空波長で紫外線光を発生させるレーザーが記載される。このレーザーは、基本光源及び波長、和及びその他の周波数を発生させる複数のステージを含む。好適な実施形態では、基本光源は、約１０６４ｎｍ〜１０６５ｎｍの波長に対応する基本周波数を発生し得る。その他の実施形態では、基本光源は、約１０５３ｎｍまたは約１０４７ｎｍの波長を発生し得る。本明細書に記載される２００ｎｍ未満のレーザーの１つ以上の実施形態では、約１０４７ｎｍ〜１０６５ｎｍの範囲にある基本波長を用いてもよい。この範囲内の波長を発生できるレーザーは、Ｙｂドープファイバーレーザー、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー（ネオジムドープイットリウムアルミニウムガーネイト）、ネオジムドープオルトバナジウム酸イットリウムレーザー、及びＮｄ：ＹＬＦ（ネオジムドープフッ化イットリウムリチウム）レーザーを含む。制限のない波長値が本明細書で記載されているが、波長値は真空での波長を参照していることが想定され得る。
【００１０】
第１のステージは、基本周波数の一部を用いて、約１１０９ｎｍの波長を発生させる。１つの実施形態では、ファイバーを用いて、基本周波数の一部から約１１０９ｎｍの波長にある光を発生または増幅する。このステージの第２の実施形態では、ＯＰＯまたはＯＰＡを用いて、基本波の一部から２２１８ｎｍに近い波長を発生または増幅する。この第２の実施形態では、２２１８ｎｍに近い波長が周波数逓倍されて、約１１０９ｎｍの波長にある光が発生させられる。
【００１１】
１つの実施形態では、第２のステージは、基本周波数の一部から第２高調波周波数を発生し得る。１０６４ｎｍ、１０５３ｎｍ、または１０４７ｎｍに近い波長の第２高調波の発生は周知である。ＫＴＰ（チタンリン酸カリウム）、ＫＤＰ（リン酸二水素カリウム）、ＫＢＢＦ（フッ化ホウ化ベリリウム酸カリウム）、ＣＢＯ（三ホウ酸セシウム）、ＣＬＢＯ（ホウ酸セシウムリチウム）、ＢＢＯ（ベータ型ホウ酸バリウム）、ＬＢＯ（三ホウ酸リチウム）及びＬＢ４（四ホウ酸リチウム）などを含むが、これに限定されないいくつかの異なる非線形結晶を用いて、これを行ってもよい。第３のステージは、基本波の別の一部及び第２高調波から約２３４ｎｍの波長を発生させる。基本波及び第２高調波から約２３４ｎｍの波長を発生させる装置及び方法が以下に記載される。
【００１２】
他の実施形態では、第２のステージは、基本周波数の一部から、または約１１０９ｎｍの波長光の一部から約１１７１ｎｍの波長を発生し得る。第３のステージは、約２３４ｎｍの波長を発生させるために、約１１７１ｎｍの波長の第５高調波を発生させる。
【００１３】
前述の実施形態では、第４のステージは、２３４ｎｍに近い波長と１１０９ｎｍに近い波長とを混ぜ合わせて、１９３ｎｍに近い波長を発生させる。一部の実施形態では、第４のステージで発生させられた波長は、実質的に１９３．４ｎｍであってもよい。一部の好適な実施形態では、この周波数の混合は、ＣＬＢＯ結晶における非臨界点近傍位相整合を用いてなされてもよい（位相整合角度は、１２０℃に近い温度で約８５°）。これにより、変換効率が上がり、ウォークオフが下がり、安定性が向上する。一部の実施形態では、ＣＬＢＯの代わりに、ＢＢＯを用いてもよい。ＢＢＯ内でのＩ型混合の場合、位相整合角度は、１２０℃に近い温度で約５７°で、ウォークオフは、ＣＬＢＯの場合よりも大きくなる（約７ｍｒａｄと比較して約９８ｍｒａｄ）が、ｄｅｆｆは、ＣＬＢＯの場合よりも約７０％大きくなる（約１．１ｐｍ  Ｖ−１と比較して、約１．９ｐｍ  Ｖ−１）。ＢＢＯ内でのＩＩ型混合も、より低いｄｅｆｆ（約０．６ｐｍ  Ｖ−１）及び約８５ｍｒａｄのウォークオフ角度で、約６３°の位相整合角度で可能である。ＣＬＢＯ及びＢＢＯは、吸湿材であるため、１つの実施形態では、環境からの水の吸収を防ぐために、結晶は約１２０℃以上の温度で操作される。別の実施形態では、結晶は、例えば、浄化された低湿度環境内に結晶を囲むことで、湿度から保護され続け、結晶は、１００℃、８０℃または５０℃に近い、より低い温度で操作される。結晶の操作温度が１２０℃とは異なる場合、適切な変更を位相整合角度に加える必要がある。一部の好適な実施形態では、ここ及びその他の周波数変換ステージで使用される非線形結晶は、同時係属の米国特許出願第１３／４８８、６３５号（Ｃｈｕａｎｇら、２０１２年６月１日出願）に記載され、米国仮特許出願第６１／５４４，４２５号（２０１１年１０月７日出願）の優先権を主張するように、水素焼鈍結晶である。
【００１４】
１つの実施形態では、第３のステージは、第２高調波周波数の一部と基本波の一部を混ぜ合わせて、第３高調波周波数を発生し得る。この実施形態では、第３のステージは、第２高調波周波数の別の一部を用いて、ＯＰＯまたはＯＰＡを用いて、６８９ｎｍに近い波長を発生または増幅する。第３のステージのこの実施形態は、第３高調波周波数と６８９ｎｍに近い波長とを混ぜ合わせて、約２３４ｎｍの波長に対応する和周波数を発生させる。一部の実施形態では、第３高調波と６８９ｎｍに近い波長との混合は、ＣＬＢＯ結晶を用いて行われる。１２０℃に近い温度では、位相整合角度は、約７５°で、ｄｅｆｆは、約０．９ｐｍ  Ｖ−１及びウォークオフ角度は、約２０ｍｒａｄである。その他の実施形態では、第３高調波と６８９ｎｍに近い波長との混合は、ＢＢＯ結晶を用いて行われる。１２０℃に近い温度では、位相整合角度は、約５５°で、ｄｅｆｆは、約１．６ｐｍ  Ｖ−１及びウォークオフ角度は、約８５ｍｒａｄである。
【００１５】
他の実施形態では、第３のステージは、第２高調波周波数から第４高調波周波数を発生させる。この実施形態では、第４のステージは、基本波の一部を用いて、ＯＰＯまたはＯＰＡを用いて、１９５４ｎｍに近い波長を発生または増幅する。第３のステージのこの実施形態は、１９５４ｎｍに近い波長と第４高調波とを混ぜ合わせて、２３４ｎｍに近い波長を発生させる。一部の実施形態では、第４高調波と１９５４ｎｍに近い波長との混合は、ＬＢＯ結晶、ＬＢ４結晶、ＣＬＢＯ結晶またはＢＢＯ結晶を用いて行われる。
【００１６】
別の実施形態では、第３のステージは、約１１７１ｎｍの波長から第５高調波周波数を発生させる。１１７１ｎｍに近い波長の第５高調波は、２３４ｎｍに近い波長を有する。一部の実施形態では、約２３４ｎｍの波長は、実質的に２３４．２ｎｍの波長を有する。１１７１ｎｍに近い波長の第５高調波は、最初に１１７１ｎｍに近い波長にある光の一部から第２高調波を発生させることによって発生させられる。例えば、これは、温度が１２０℃に近い場合に、約８３°の角度で位相整合されるＬＢＯを用いてなされ、ｄｅｆｆは、０．８ｐｍ  Ｖ−１で、ウォークオフは低く、約６ｍｒａｄになる。１つの実施形態では、第２高調波は、第４高調波に変換され、第４高調波は、１１７１ｎｍにある光の一部と混ぜ合わせられ、第５高調波が発生させられる。別の実施形態では、第２高調波調波の一部は、１１７１ｎｍに近い波長の一部と混ぜ合わせられ、第３高調波が発生させられ、次に第３高調波は、第２高調波一部と混ぜ合わせられ、第５高調波が発生させられる。ＣＬＢＯ及びＢＢＯなどの非線形結晶は、波長１１７１ｎｍの第３高調波、第４高調波及び第５高調波の発生に適している。ＬＢ４などのその他の非線形材料は、変換ステップの一部に適している。
【００１７】
一部の実施形態では、第２のステージは、基本波の別の一部から約１１７１ｎｍの波長を発生させる。１つの実施形態では、１１０９ｎｍに近い波長にある光は、一次ラマンシフトによって１１７１ｎｍに近い波長にシフトされる。一次ラマンシフトゲインは、４４０ｃｍ−１に近い幅広いピークを有するため、二次ラマンシフトは、１１０９ｎｍに近い波長を１１７１ｎｍに近い波長にシフトするのに非常に効率的である。別の実施形態では、約１１７１ｎｍの波長は、基本波長の一部の二次ラマン散乱によって発生させられる。二次ラマンシフトゲインは、８８０ｃｍ−１に近い幅広いピークを有するため、二次ラマンシフトは、１０６４ｎｍまたは１０５３ｎｍに近い基本波を１１７１ｎｍに近い波長にシフトするのに効率的であることもある。
【００１８】
別の実施形態では、レーザーは、基本周波数を増幅する光学増幅器も含んでいてもよい。
【００１９】
約１９３ｎｍの波長など、約１９０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲にある波長を有する光を発生させる方法も記載される。この方法は、約１０６４ｎｍ、約１０５３ｎｍ、または約１０４７ｎｍの基本周波数を発生させるステップを含む。基本周波数の一部を用いて、約１１０９ｎｍの波長が発生させられてもよい。基本周波数の別の一部を用いて、第２高調波周波数が発生させられてもよい。基本周波数の別の一部が第２高調波周波数と混ぜ合わされ、約２３４ｎｍの波長が発生させられてもよい。約１１０９ｎｍの波長と約２３４ｎｍが混ぜ合わせられ、約１９３．４ｎｍの波長が発生させられてもよい。
【００２０】
約１９３ｎｍの波長光を発生させる他の方法も記載される。この方法は、約１０６４ｎｍ、約１０５３ｎｍ、または約１０４７ｎｍの基本周波数を発生させることを含む。基本周波数の一部を用いて、約１１０９ｎｍの波長が発生させられてもよい。基本周波数の別の一部が用いられ、約１１７１ｎｍの波長が発生させられてもよい。約１１７１ｎｍの波長は、約２３４ｎｍの波長で、その第５高調波に変換されてもよい。約１１０９ｎｍの波長と約２３４ｎｍが混ぜ合わせられ、約１９３．４ｎｍの波長が発生させられてもよい。
【００２１】
パルス乗算器も記載される。このパルス乗算器は、通常の連続する入力レーザーパルスを発生させるレーザーシステムを含む。レーザーシステムは、約１０６４ｎｍ、約１０５３ｎｍ、または約１０４７ｎｍにある光源及び約１９３ｎｍにある入力レーザーパルスを発生させる周波数変換ステージを含んでいてもよい。光線分割器は、入力レーザーパルスを受け取ってもよい。１組の鏡は、光線分割器を含む環状空洞を発生してもよく、光線分割器は、環状空洞にそれぞれの入力パルスの一部、または実質的に全部を向け、かつ、光線分割器はさらに、そのパルスが環を横断するたびに、環から各パルスの一部を向ける。
【００２２】
１９３ｎｍレーザー及び分散的要素を備えるコヒーレンス低減サブシステム及び／または電気光学変調器を組み込む検査システムも記載される。
【００２３】
フォトマスク、レチクル、または半導体ウェハーの表面に欠陥がないかを検査する光学検査システムも記載される。このシステムは、約１９０ｎｍ〜２００ｎｍの波長で放射線を発生させるレーザーシステムを含んでいてもよい。このレーザーシステムは、２００ｎｍ未満の放射線を発生させるのに用いられる約１１０９ｎｍに近い波長を発生させる発生器を含んでいてもよい。レーザーシステムは、焼鈍結晶及び結晶の焼鈍状態を維持するハウジングをさらに含んでいてもよい。検査される品目から反射または散乱された光を用いて、欠陥の有無を判定する。一部の実施形態では、伝達及び反射された光は、収集され、欠陥の有無を判定するのに共に使用される。一部の実施形態では、伝達及び反射された光は、同じ検出器上で収集され、２組のデータ間の適切な登録を確保する。
【００２４】
サンプルの表面を検査する検査システムも記載される。この検査システムは、複数の光の経路を生成するよう構成され、生成されたそれぞれの光の経路が少なくとも１つの他の光エネルギーの経路とは異なる特性を有する、照明サブシステムを含む。照明サブシステムは、少なくとも１つの経路に１９３ｎｍの波長光を発生させるレーザーを含む。光学素子は、複数の光の経路を受け取り、空間的に分離された混合光線に複数の光エネルギーの経路を混合して、サンプルに空間的に分離された混合光線を向けるよう構成される。データ収集サブシステムは、サンプルから反射された光を検出する、少なくとも１つの検出器を含む。データ収集サブシステムは、複数の光の経路に対応する複数の受け取られた経路に反射された光を分離するよう構成される。
【００２５】
暗視野照明を備える反射屈折結像システムも記載される。このシステムは、ＵＶ光を発生する紫外線（ＵＶ）光源を含んでいてもよい。このＵＶ光源は、約１９０ｎｍ〜２００ｎｍの波長で放射線を発生させるレーザーシステムを含んでいてもよい。このレーザーシステムは、２００ｎｍ未満の放射線を発生させるのに用いられる約１１０９ｎｍに近い波長を発生させる発生器を含んでいてもよい。レーザーシステムは、焼鈍結晶及び結晶の焼鈍状態を維持するハウジングをさらに含んでいてもよい。照明光線サイズ及び検査される表面上の外形を制御するため、適合光学素子も提供される。反射屈折結像システムは、相互に動作関係にある反射屈折対物レンズ、集束レンズ群、及びズーミング管状レンズ部も含む。法線入射で光学軸に沿ってサンプルの表面にＵＶ光を向け、結像面への光学経路に沿って対物レンズの光学面からの反射の他、サンプルの表面特徴からの鏡面反射を向けるプリズムが提供されてもよい。
【００２６】
表面検査装置も記載される。この装置は、約１９０ｎｍ〜２００ｎｍの波長で放射線を発生させるレーザーシステムを含んでいてもよい。このレーザーシステムは、２００ｎｍ未満の放射線を発生させるのに用いられる約１１０９ｎｍに近い波長を発生させる発生器を含んでいてもよい。レーザーシステムは、焼鈍結晶及び結晶の焼鈍状態を維持するハウジングをさらに含んでいてもよい。照明システムは、表面に対して非正規入射角度で放射線を集中させ、実質的に集中させた光線の入射面内の表面上に照明線を形成するよう構成される。入射面は、集中させた光線並びに集中させた光線及び表面の法線を通る方向によって画定される。
【００２７】
収集システムは、照明線を撮像するよう構成されてもよい。１つの実施形態では、照明線を備える表面の領域から散乱された光を収集する結像レンズを含んでいてもよい。収集された光を集中させるため、集束レンズが提供されてもよい。感光素子の配列を含むデバイスも提供されてもよい。この配列では、感光素子の配列の各感光素子は、照明線の拡大画像の対応する部分を検出するよう構成されてもよい。
【００２８】
サンプルの異常を検出する光学系も記載される。この光学系は、２００ｎｍ未満の波長光を発生させるレーザーシステムを含む。レーザーシステムは、光源、焼き鈍しされた周波数変換結晶、ハウジング及び光線成形光学素子を含む。焼鈍結晶及び結晶の焼鈍状態を維持するため、ハウジングが提供される。光線成形光学素子は、光源から光線を受け取り、結晶内の光線ウェストで、または結晶に対して最も近い状態で楕円断面に光線を集中させるよう構成されてもよい。
【００２９】
第１の光学素子は、第１の経路に沿って、サンプルの表面上にある第１の点に第１の放射光線を向けてもよい。一部の実施形態では、第２の光学素子は、第２の経路に沿って、サンプルの表面上にある第２の点に第２の放射光線を向けてもよい。第１及び第２の経路は、サンプルの表面に対して、異なる入射角度にある。収集光学素子は、サンプルの表面上にある第１及び第２の点から散乱された放射を受け取り、第１及び第２の光線から生じる曲鏡面を含んでいてもよい。収集光学素子は、第１の検出器に散乱された放射を集中させる。第１の検出器は、該曲鏡面によってそれに集中された放射に応答して１つの出力値を提供する。点がサンプルの表面に渡って走査されるよう、サンプルと第１及び第２の光線間で相対運動を生じさせる装置が提供されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１Ａ】１０６４ｎｍ、１０５３ｎｍ、または１０４７ｎｍに近い基本波長を用いて、１９３ｎｍ光のレーザーを発生する例示的なレーザーのブロック図である。
【図１Ｂ】１０６４ｎｍ、１０５３ｎｍ、または１０４７ｎｍに近い基本波長を用いて、１９３ｎｍ光のレーザーを発生する他の例示的なレーザーのブロック図である。
【図１Ｃ】１０６４ｎｍまたは１０５３ｎｍに近い基本波長を用いて、１９３ｎｍ光のレーザーを発生するさらに他の例示的なレーザーのブロック図である。
【図２Ａ】約１１０９ｎｍの波長を発生する１つの例示的な発生器のブロック図である。
【図２Ｂ】約１１０９ｎｍの波長を発生する他の例示的な発生器のブロック図である。
【図２Ｃ】約１１０９ｎｍの波長を発生するさらに他の例示的な発生器のブロック図である。
【図３】１１０９ｎｍに近い波長と２３４ｎｍに近い波長とを混合させることによって、１９３ｎｍ光を発生する例示的な周波数混合器のブロック図である。
【図４Ａ】基本波及び第２高調波から約２３４ｎｍの波長を発生する例示的な発生器のブロック図である。
【図４Ｂ】基本波及び第２高調波から約２３４ｎｍの波長を発生する他の例示的な発生器のブロック図である。
【図５Ａ】約１１７１ｎｍに近い波長を発生する例示的な発生器の図である。
【図５Ｂ】約１１７１ｎｍに近い波長を発生する他の例示的な発生器の図である。
【図６Ａ】約１１７１ｎｍの波長の第５高調波を発生する例示的な第５高調波発生器の図である。
【図６Ｂ】約１１７１ｎｍの波長の第５高調波を発生する他の例示的な第５高調波発生器の図である。
【図７】基本波レーザーの例示的な実施形態の図である。
【図８】２００ｎｍ未満のレーザーと検査または度量衡システムと併せて使用され得る例示的なパルス乗算器の図である。
【図９】２００ｎｍ未満のレーザーと検査または度量衡システムと併せて使用され得る例示的なコヒーレンス低減サブシステムの図である。
【図１０】２００ｎｍ未満のレーザーを含む例示的な検査システムの図である。
【図１１】複数の対物レンズと２００ｎｍ未満のレーザーとを含む例示的な検査システムの図である。
【図１２】暗視野及び明視野モードを備え、２００ｎｍ未満のレーザーを含む例示的な検査システムの図である。
【図１３Ａ】２００ｎｍ未満のレーザーを含む例示的な暗視野式パターン付ウェハー検査システムの図である。
【図１３Ｂ】２００ｎｍ未満のレーザーを含む例示的な暗視野式パターン付ウェハー検査システムの図である。
【図１４】２００ｎｍ未満のレーザーを含む例示的なパターン無ウェハー検査システムの図である。
【図１５】２００ｎｍ未満のレーザーを含む別の例示的なパターン無ウェハー検査システムの図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
１９０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲にある波長内など、１９３ｎｍに近い波長で光を発生する改良されたレーザーが記載される。図１Ａは、１９３ｎｍ光を発生するレーザー１００の例示的な実施形態の簡略ブロック図である。このレーザー１００は、約１１０９ｎｍの波長と約２３４ｎｍの波長とを混合することによって、約１９３ｎｍに近い出力波長を発生する。同じ基本レーザーから約１１０９ｎｍ光と約２３４ｎｍ光が発生させられる。
【００３２】
１つの実施形態では、レーザー１００は、周波数ωで基本光１０１を発生する、１０６４ｎｍに近い波長で動作する基本レーザー１０２を含む。その他の実施形態では、基本レーザー１０２に対して、１０４７ｎｍまたは１０５３ｎｍなどのその他の波長を用いてもよい。基本レーザー１０２は、ファイバーレーザーであってもよく、またはＮｄ：ＹＡＧ、Ｎｄドープオルトバナジウム酸イットリウムまたはＮｄ：ＹＬＦに基づいてもよい。基本レーザー１０２は、好ましくは、モード同期レーザーまたはＱスイッチレーザーなどのパルス状レーザーである。
【００３３】
第２高調波発生器１０４は、基本波の第２高調波２ωを発生する。第２高調波発生器１０４は、第２高調波２ω及び第２高調波発生プロセスで消費されない基本波ωの一部を含む光１０３を出力する。第２高調波発生器１０４からの光１０３は、周波数変換ステージ１０６に向けられる。
【００３４】
光１０３で（つまり、基本波ω及び第２高調波２ω）、周波数変換ステージ１０６は、実質的に２３４．２ｎｍの波長などの２３４ｎｍに近い波長を有する光１０７を発生する。周波数変換ステージ１０６は、消費されない基本波（ω）を含む光１０５も出力する。周波数変換ステージ１０６の例示的な実施形態が以下に記載される。
【００３５】
１１０９ｎｍ発生器１０８は、基本周波数ωで光１０５の一部から１１０９ｎｍに近い波長を発生する。図１Ａは、光１０５が周波数変換ステージ１０６によって出力されることを示しているが、その他の実施形態（図示せず）では、消費されない基本波が基本レーザー１０２から、または第２高調波発生器１０４の出力から直接取られ得ることを示す。さらなるその他の実施形態（図示せず）では、１１０９ｎｍ発生器１０８の出力からの消費されない基本波は、第２高調波発生器１０４及び／または周波数変換ステージ１０６に向けられる。第２高調波発生器１０４、周波数変換ステージ１０６及び１１０９ｎｍ発生器１０８間で基本波を向ける方法は多くある。このような異なるスキームはすべて本発明の範囲内である。１１０９ｎｍ発生器の例示的な実施形態が以下に記載される。
【００３６】
周波数混合器１１０は、約１１０９ｎｍの波長を有する光１０９と約２３４ｎｍの波長を有する光１０７とを混ぜ合わせることによって、１９３ｎｍに近い波長を有するレーザー出力を発生する。この混合は、８０〜１２０℃に近い温度で、ＣＬＢＯ内でほぼ非臨界的に位相整合される。特に、この混合によって、変換効率が上がり、ウォークオフが下がり、安定性が向上する。約３０〜８０℃などさらに低い温度により、変換効率が上がり、ウォークオフが下がり、安定性が満足なものとなるが、この温度は、一部の実施形態で用いられてもよい。一部の実施形態では、ＣＬＢＯの代わりに、ＢＢＯを用いてもよい。
【００３７】
図１Ｂは、１９３ｎｍ光を発生するレーザー１２０の他の例示的な実施形態の簡略ブロック図である。この実施形態では、レーザー１２０は、周波数ωで基本光１２１を発生する、１０６４ｎｍに近い波長で動作する基本レーザー１２２を含む。前述の通り、基本レーザー１２２に対して、１０４７ｎｍまたは１０５３ｎｍなどのその他の波長を用いてもよい。基本レーザー１２２は、ファイバーレーザーであってもよく、またはＮｄ：ＹＡＧ、Ｎｄドープオルトバナジウム酸イットリウムまたはＮｄ：ＹＬＦに基づいてもよい。基本レーザー１２２は、好ましくは、モード同期レーザーまたはＱスイッチレーザーなどのパルス状レーザーである。
【００３８】
１１０９ｎｍ発生器１２８は、基本光１２１から１１０９ｎｍに近い波長を有する光１２９を発生する。周波数混合器１１０は、約１１０９ｎｍの波長を有する光１２９と約２３４ｎｍの波長を有する光１２７とを混ぜ合わせることによって、１９３ｎｍに近い波長を有するレーザー出力を発生する。この混合は、８０〜１２０℃に近い温度で、ＣＬＢＯ内でほぼ非臨界的に位相整合される。特に、この混合によって、変換効率が上がり、ウォークオフが下がり、安定性が向上する。一部の実施形態では、ＣＬＢＯの代わりに、ＢＢＯを用いてもよい。
【００３９】
この実施形態では、１１７１ｎｍ発生器１２４は、１１０９ｎｍに近い波長で光１２９’の一部から１１７１ｎｍに近い波長を有する光１２３を発生する。光１２９’は、図示の通り、周波数変換ステージ１３０から消費されない１１０９ｎｍから取られてもよく、または１１０９ｎｍ発生器１２８（図示せず）から直接取られてもよい。１１７１ｎｍ発生器１２４は、第５高調波発生器１２６に向けられる、約１１７１ｎｍの波長で光１２３を出力する。第５高調波発生器１２６は、約１１７１ｎｍ光の第５高調波を発生することによって、実質的に２３４．２ｎｍの波長などの２３４ｎｍに近い光を発生する。１１７１ｎｍ発生器１２４及び第５高調波発生器１２６の例示的な実施形態が以下に記載される。
【００４０】
図１Ｃは、１９３ｎｍ光を発生するレーザー１４０のさらなる他の例示的な実施形態の簡略ブロック図である。この実施形態では、レーザー１４０は、周波数ωで基本光１４１を発生する、１０６４ｎｍに近い波長で動作する基本レーザー１４２を含む。前述の通り、基本レーザーに対して、１０５３ｎｍなどのその他の波長を用いてもよく、基本レーザー１４２に対して、前述のレーザーを用いてもよい。基本レーザー１４２は、好ましくは、モード同期レーザーまたはＱスイッチレーザーなどのパルス状レーザーである。
【００４１】
１１７１ｎｍ発生器１４４は、基本光１４１の一部から１１７１ｎｍに近い波長を有する光１４３を発生する。１つの実施形態では、基本光１４１のこの一部は、基本レーザー１４２の出力から直接取られてもよい。別の実施形態（図示せず）では、１１０９ｎｍ発生器１４８からの消費されない基本波は、１１７１ｎｍ発生器１４４によって用いられてもよい。１１７１ｎｍ発生器１４４は、約１１７１ｎｍの波長で光１４３を出力する。光１４３は、約１１７１ｎｍ光の第５高調波を発生することによって、実質的に２３４．２ｎｍの波長などの２３４ｎｍに近い光を発生する第５高調波発生器１４６に向けられる。第５高調波発生器１４６は、第５高調波発生器１２６（図１Ｂ）と実質的に同様の方式で機能してもよい。１１７１ｎｍ発生器１４４及び第５高調波発生器１４６の例示的な実施形態が以下に記載される。
【００４２】
１１０９ｎｍ発生器１４８は、基本レーザー１４２によって提供される基本光１４５の一部から１１０９ｎｍに近い波長を発生する。一部の実施形態（図示せず）では、１１０９ｎｍ発生器１４８に対する基本光１４５は、１１７１ｎｍ発生器１４４からの消費されない基本波から取られてもよい。その他の実施形態（図示せず）では、１１０９ｎｍ発生器１４８からの消費されない基本波は、１１７１ｎｍ発生器１４４に向けられてもよい。１１０９ｎｍ発生器１４８は、前述の１１０９ｎｍ発生器１０８及び１２８と実質的に同様に動作する。１１０９ｎｍ発生器１４８の例示的な実施形態が以下に記載される。
【００４３】
図２Ａは、１１０９ｎｍ発生器１０８（図１Ａ）、１１０９ｎｍ発生器１２８（図１Ｂ）及び１１０９ｎｍ発生器１４８（図１Ｃ）の機能を実行できる１１０９ｎｍ発生器２００の例示的な実施形態の簡略ブロック図である。この実施形態では、約１１０９ｎｍの波長にある光２０５は、ラマン増幅器２０４を用いて、基本光２０１から発生させられる。ラマン増幅器２０４は、溶融石英ファイバーまたはゲルマニウムドープ溶融石英ファイバーを含んでいてもよい。溶融石英ファイバーまたはゲルマニウムドープ溶融石英ファイバーのラマンゲインは、周波数シフトの４４０ｃｍ−１近くに置かれた幅広いピークを有する。有用なゲインは、約３００ｃｍ−１のシフトから約５００ｃｍ−１に延長する。約１０５０ｎｍ〜約１０７３ｎｍの任意の基本波長は、１１０９ｎｍの３００ｎｍ〜５００ｃｍ−１内であり、そのため、そのような波長は、基本波長としての使用に理想的に適している。ちょうどこの範囲外にある波長（１０４７ｎｍなど）は、出力波長の必要とされる仕様に基づいて、使用可能であってもよい。約１０３０ｎｍの基本波長は、二次ラマンシフトと共に使用されてもよい。非ドープ溶融石英に対するゲルマニウムドープファイバーの利点は、ラマンゲインがより高いため、ファイバーのより短い長さが十分であり得るという点である。非ドープ溶融石英ファイバーの利点は、より安価で、吸湿的でないという点である。
【００４４】
ラマン増幅器２０４は、１１０９ｎｍシードレーザー２０２からの光を増幅する。シードレーザー２０２は、１１０９ｎｍに近い必要な波長にある光を発生する安定した、狭帯域のレーザーである。一部の好適な実施形態では、シードレーザー２０２の出力は、１ｍＷ〜２５０ｍＷであってもよい。好適な実施形態では、シードレーザー２０２は、ダイオードレーザーまたはファイバーレーザーであってもよい。分布帰還型、ファイバーブラッググレーティング、またはエタロンなどの任意の既知の技術を用いて、シードレーザー２０２の出力波長を安定化させてもよい。好適な実施形態では、ラマン増幅器２０４は、１Ｗ〜２０Ｗの電力レベルで、シードレーザー２０２からのｍＷレベルの光を１１０９ｎｍ光２０５に増幅する。
【００４５】
１１０９ｎｍ発生器２００のその他の実施形態（図示せず）では、シードレーザーは使用されない。代わりに、帯域幅を制限し、出力波長を制御するよう組み込まれた周波数選択的要素を備えたラマンレーザーまたは発振器としてラマン増幅器が操作される。
【００４６】
図２Ｂは、１１０９ｎｍ発生器１０８（図１Ａ）及び１１０９ｎｍ発生器１２８（図１Ｂ）の機能を実行できる１１０９ｎｍ発生器２２０の他の例示的な実施形態の簡略ブロック図である。この実施形態では、ある波長にある１１０９ｎｍ光２２５は、非線形結晶２２８を用いて、基本光２２１から発生させられ、必要な波長（つまり、約２２１８ｎｍの波長）の２倍に等しい波長にある光２２３を発生する。これが次に、第２高調波発生器２３８によって周波数で逓倍され、必要な波長で１１０９ｎｍ光２２５を発生する。第２高調波発生器２３８は、ＫＴＰ、ＬＮＢ（ニオブ酸リチウム）、または別の非線形結晶を用いてもよい。
【００４７】
基本光２２１は、レンズ２２２によって集中され、曲面鏡２２４及び２２６、周波数選択器２３６、平面鏡２３０、及び出力連結器２３２によって形成される光学的空洞に向けられる。１つの実施形態（図示せず）では、光学的空洞は、ＬＮＢ、ドープＬＮＢ、タンタル酸リチウム、マグネシウムドープタンタル酸リチウム、またはＫＴＰなどの材料を備える非線形結晶２２８をさらに含む。一部の実施形態では、非線形結晶２２８は、周期的に分極されてもよい。曲面鏡２２４及び２２６は、２２１８ｎｍに近い波長を有する光に対して反射性の高い被覆でコーティングされているが、基本波長に近い波長及び波長で２μｍに近いアイドラー波長に対して実質的には透過的である（正確な波長は、基本波長によって決まり、典型的には、約１９８０ｎｍ〜２０５０ｎｍの範囲内にある）。この構成では、必要な（信号）波長は、不要な（アイドラー）波長よりも長いことに留意すべきである。周波数選択器２３６は、２２１８ｎｍに近い必要な出力波長に集中した狭帯域内で反射性が高いが、必要な波長に近いその他の波長に対して高い伝達性を有する。周波数選択器２３６は、光パラメトリック発振器の波長及び帯域幅を決定する。好適な実施形態では、帯域幅は、１０分の数ナノメートルなど、１ｎｍ未満である。周波数選択器２３６は、ボリュームブラッググレーティング、複屈折フィルター、ノッチフィルター、またはエタロンを備えていてもよい。周波数選択器２３６は、図示の通りの反射で動作してもよく、または、伝達可能周波数選択要素は、反射体または鏡として機能する周波数選択器２３６を備えた光学的空洞内の適切な位置に配置されてもよい。
【００４８】
出力連結器２３２は、第２高調波発生器２３６に対する出力波長にある入射光の一部（約５０％または約５％〜９５％間など）を伝達する。出力連結器２３２によって伝達されない出力波長にある光は、光学的空洞に反射される。鏡２３０は、正しい方向にある出力光を向けるよう機能する。１つの実施形態では、鏡２３０は、必要とされなくてもよい。別の実施形態では、鏡２３０の代わりに、複数の鏡を用いてもよい。さらに別の実施形態では、鏡２３０の代わりに、１つ以上のプリズムであってもよい。
【００４９】
図２Ｃは、１１０９ｎｍ発生器１０８（図１Ａ）及び１１０９ｎｍ発生器１２８（図１Ｂ）の機能を実行できる１１０９ｎｍ発生器２４０の他の例示的な実施形態の簡略ブロック図である。この実施形態では、２２１８ｎｍシードレーザー２４２を用いて、必要な波長の定出力信号及び基本光２４１の一部に沿って、光パラメトリック増幅器（ＯＰＡ）２４３に入力される帯域幅を発生する。ＯＰＡ２４３は、図２Ｂに関して記載される構成と同様の方式で動作するが、２２１８ｎｍシードレーザー２４２が波長及び帯域幅を決定するため、狭帯域波長選択要素（ボリュームブラッググレーティングなど）は必要としない。ＯＰＡ２４３は、前述の通り、ＬＮＢ、タンタル酸リチウム、またはＫＴＰ（バルクまたは周期的に分極）などの類似の非線形結晶を用いてもよい。ＯＰＡ２４３の出力は、必要な１１０９ｎｍ光２４５を発生する第２高調波発生器２４６に向けられる。第２高調波発生器２４６は、第２高調波発生器２３６（図２Ｂ）と同様に構成されてもよい。
【００５０】
図３は、実質的に１９３．４ｎｍの波長などの１９３ｎｍに近い波長にある出力光３０５を発生する周波数混合器３００の例示的な実施形態の例示的なブロック図である。周波数混合器３００は、周波数混合器１１０（図１Ａ）及び周波数混合器１３０（図１Ｂ）の機能を実行できる。この実施形態では、２３４．２ｎｍに近い波長などの２３４ｎｍ光３０１は、周波数混合器ブロック３０４内で、１１０９ｎｍ光３０２と混ぜ合わされ、出力光３０５を発生する。周波数混合器ブロック３０４は、前述の通り、ＣＬＢＯまたはＢＢＯなどの非線形結晶を含んでいてもよい。好適な実施形態では、非線形結晶は、一定の温度を維持し、結晶を湿度及び汚染から保護するよう、制御された環境で保持される。このような保護環境の詳細は、米国特許第８，２９８，３３５号（Ａｒｍｓｔｒｏｎｇら、２０１２年１０月３０日発行）で確認でき、本明細書において参考として援用される。この実施形態では、消費されない入力光３０６は、プリズム、偏光光線分割器、またはその他の手段を用いて、出力光３０５から分離される。
【００５１】
図４Ａは、実質的に２３４．２ｎｍの波長などの２３４ｎｍに近い波長にある光４１１を発生する２３４ｎｍ発生器４００の例示的な実施形態の例示的なブロック図である。２３４ｎｍ発生器４００は、図１Ａの周波数変換ステージ１０６の機能を実行できる。
【００５２】
２３４ｎｍ発生器４００は、第３高調波発生器４０２を用いて、基本周波数の一部４０１と第２高調波発生器４０３とを混ぜ合わせることによって、第３高調波４０７を発生する。基本波長が１０６４ｎｍに近い場合、第３高調波は、３５５ｎｍに近い波長を有する。基本波が１０５３ｎｍに近い場合、第３高調波は、３５１ｎｍに近い波長を有する。基本波が１０４７ｎｍに近い場合、第３高調波は、３４９ｎｍに近い波長を有する。第３高調波発生器４０２は、ＣＬＢＯ、ＢＢＯ、またはＬＢ４などの非線形結晶を含む。基本波４０１及び第２高調波４０３は、図１Ａに示す第２高調波発生器１０４の出力から取られてもよい。
【００５３】
基本周波数の別の一部４０５は、光パラメトリック増幅器または光パラメトリック発振器４０６によって用いられ、約６８９ｎｍの波長にある光４０９を発生し得る。約６８９ｎｍの波長にある光４０９は、周波数混合器４０８内で第３高調波４０７と混ぜ合わせられ、２３４ｎｍに近い波長にある出力光４１１を発生する。消費されない第３高調波及び６８９ｎｍ光は、周波数混合器４０８の出力から分離され、４１２のように処分される。基本波の一部４０５は、第２高調波発生器１０４の出力から、第３高調波発生器４０２の出力から、１１０９ｎｍ発生器１０８の出力から、基本レーザー１０２から直接、またはその他の任意の便利な場所から取られてもよい。
【００５４】
４１１にある必要な出力波長を発生するために、約６８９ｎｍにある光４０９の正確な波長を選ぶ必要がある。例えば、好適な実施形態では、出力波長４１１は、実質的に２３４．２ｎｍである。このような実施形態では、例えば、基本波が１０６４．４ｎｍに近い場合、光４０９は、実質的に６８９．０ｎｍの波長を有する必要がある。基本波が１０５３．０ｎｍに近い場合、光４０９は、７０３．８ｎｍに近い波長を有する必要がある。基本波が１０４７．０ｎｍに近い場合、光４０９は、７１２．０ｎｍに近い波長を有する必要がある。
【００５５】
一部の実施形態では、必要な帯域幅と安定性を有する、６８９．０、７０３．８、または７１２．０ｎｍに近い波長などの、約６８９ｎｍの必要な波長にあるシードレーザーダイオード４０４を用いて、光パラメトリック増幅器または４０６をシードする。その他の実施形態では、ボリュームブラッググレーティングまたは回折格子などの波長選択要素を用いて、光パラメトリック増幅器または光パラメトリック発振器４０６の中心波長及び帯域幅を決定する。
【００５６】
図４Ｂは、実質的に２３４．２ｎｍの波長などの２３４ｎｍに近い波長にある光４３１を発生する２３４ｎｍ発生器４２０の他の例示的な実施形態の例示的なブロック図である。２３４ｎｍ発生器４２０は、図１Ａの周波数変換ステージ１０６の機能を実行できる。
【００５７】
２３４ｎｍ発生器４２０は、周波数逓倍器４２２内の第２高調波４２１から第４高調波４２５を発生する。基本波長が１０６４ｎｍに近い場合、第４高調波は、２６６ｎｍに近い波長を有する。基本波が１０５３ｎｍに近い場合、第４高調波発生器は、２６３．３ｎｍに近い波長を有する。基本波が１０４７ｎｍに近い場合、第４高調波発生器は、２６１．８ｎｍに近い波長を有する。第４高調波発生器４２２は、ＣＬＢＯ、ＢＢＯ、またはＬＢ４などの非線形結晶を含む。第２高調波４２１は、図１Ａに示す第２高調波発生器１０４の出力から取られてもよい。
【００５８】
基本周波数の一部４２３は、光パラメトリック増幅器または光パラメトリック発振器４２６によって用いられ、約１９５４ｎｍの波長にある光４２９を発生し得る。約１９５４ｎｍの波長にある光４２９は、周波数混合器４２８内で第４高調波４２５と混ぜ合わせられ、２３４ｎｍに近い波長にある出力光４３１を発生する。消費されない任意の第４高調波及び１９５４ｎｍ光は、周波数混合器４２８の出力から分離され、４３２のように処分される。基本波の一部４２３は、第２高調波発生器１０４の出力から、１１０９ｎｍ発生器１０８の出力から、基本レーザー１０２から直接、またはその他の任意の便利な場所から取られてもよい。
【００５９】
４３１にある必要な出力波長を発生するために、約１９５４ｎｍにある光４２９の正確な波長を選ぶ必要がある。例えば、好適な実施形態では、出力波長４１１は、実質的に２３４．２ｎｍである。このような実施形態では、例えば、基本波が１０６４．４ｎｍに近い場合、光４２９は、実質的に１９５４ｎｍの波長を有する必要がある。基本波が１０５３．０ｎｍに近い場合、光４０９は、２１２２ｎｍに近い波長を有する必要がある。基本波が１０４７．０ｎｍに近い場合、光４０９は、２２２５ｎｍに近い波長を有する必要がある。
【００６０】
一部の実施形態では、必要な帯域幅と安定性を有する、１９５４、２１２２、または２２２５ｎｍに近い波長などの、約１９５４ｎｍの必要な波長にあるシードレーザーダイオード４２４を用いて、光パラメトリック増幅器または４２６をシードする。その他の実施形態では、ボリュームブラッググレーティングまたは回折格子などの波長選択要素を用いて、光パラメトリック増幅器または光パラメトリック発振器４２６の中心波長及び帯域幅を決定する。
【００６１】
図５Ａは、１１７１ｎｍに近い波長にある光５０９を発生する１１７１ｎｍ発生器５００の例示的な実施形態の例示的なブロック図である。１１７１ｎｍ発生器５００は、図１Ｂの１１７１ｎｍ発生器１２４または図１Ｃの１１７１ｎｍ発生器１４４の機能を実行できる。１１７１ｎｍ発生器５００は、必要な中心波長（１１７１ｎｍ近く）及び帯域幅を有するシードレーザー光５０３を増幅することによって、出力光５０９を発生する。増幅は、ラマン増幅器５０６によって実行される。ラマン増幅器は、溶融石英ファイバーを備えていてもよく、またはゲルマニウムドープ溶融石英ファイバーを備えていてもよい。周波数安定化したレーザーダイオードまたは定出力ファイバーレーザーなどの、安定したシードレーザー５０２は、シードレーザー光５０３を発生する。一部の実施形態では、シードレーザー５０２は、約１ｍＷ〜２５０ｍＷの出力を発生し得る。シードレーザー５０２は、ＣＷレーザーであってもよく、または、基本レーザーと同期されるパルス状レーザーであってもよい。シードレーザー光５０３は、波長混合器５０４によってポンプレーザー光５０１と混ぜ合わせられる。ポンプレーザー光５０１は、１１０９ｎｍに近い波長にある光を備えていてもよく、または基本波長を含んでいてもよく、かつ、例えば、図１Ｂの１１０９ｎｍ発生器１２８、図１Ｃの１１０９ｎｍ発生器１４８の出力、またはこれらからの消費されない基本波から、または基本レーザー１２２（図１Ｂ）または１４２（図１Ｃ）から直接取られてもよい。ポンプレーザー光５０１は、図１Ｂに示すように、周波数混合器１３０からの消費されない１１０９ｎｍ光１２９’から取られてもよい。前述の通り、溶融石英の二次ラマンシフトは、１０６４ｎｍまたは１０５３ｎｍに近いポンプ波長と共に効率的に用いられてもよい。波長分離器５０７は、出力光５０９から消費されないポンプレーザー光５１１を分離する。消費されないポンプレーザー光５１１は、別のステージへの入力として用いられてもよく、または取り除かれてもよい。
【００６２】
図５Ｂは、１１７１ｎｍに近い波長にある光５２９を発生する１１７１ｎｍ発生器５２０の他の例示的な実施形態の例示的なブロック図である。１１７１ｎｍ発生器５２０は、図１Ｂの１１７１ｎｍ発生器１２４または図１Ｃの１１７１ｎｍ発生器１４４の機能を実行できる。１１７１ｎｍ発生器５２０は、ラマン増幅器を含むファイバー光パラメトリック発振器を用いて１１７１ｎｍに近い波長で出力光５２９を発生する。増幅は、図５Ａに対して記載されたものと同様の方式で、溶融石英またはゲルマニウムドープ溶融石英ファイバー内のポンプ波長から一次または二次ラマンシフトを発生するラマン増幅器５２８によって実行される。１１７１ｎｍに近い出力波長の一部５１１は、出力連結器５２７によってフィードバックされる。好適な実施形態では、出力波長の約１％〜約５０％がフィードバックされてもよい。ファイバーブラッググレーティングなどの狭帯域フィルター５２８は、フィードバックされる波長及び帯域幅を選択し、それにより、出力の波長及び帯域幅を決定する。フィードバックされる出力光の一部５１１は、波長混合器５２４によってポンプレーザー光５２１と混ぜ合わせられる。ポンプレーザー光５０１は、約１１０９ｎｍの波長か、基本波長にある光で、例えば、図１Ｂの１１０９ｎｍ発生器１２８、図１Ｃの１１０９ｎｍ発生器１４８の出力、またはこれらからの消費されない基本波から、または基本レーザー１２２（図１Ｂ）または１４２（図１Ｃ）から直接取られてもよい。前述の通り、溶融石英の二次ラマンシフトは、１０６４ｎｍまたは１０５３ｎｍに近いポンプ波長と共に効率的に用いられてもよい。出力は、１１７１ｎｍに近い波長及び消費されないポンプ波長にある出力光の混合である。それらの波長は、必要に応じて分離されてもよい。１１７１ｎｍ発生器５２０は、全体的に光ファイバーベースの構成要素から構築されてもよい。これは、基本レーザーがファイバーレーザーである場合には特に有利である。
【００６３】
図６Ａは、１１７１ｎｍの波長にある入力光６０１からの、実質的に２３４．２ｎｍの波長などの２３４ｎｍに近い波長にある光６０７を発生する第５高調波発生器６００の例示的な実施形態の例示的なブロック図である。第５高調波発生器６００は、最初に第２高調波発生器６０２内で５８５．５ｎｍの波長で第２高調波を発生することで、第５高調波６０７を発生する。第２高調波発生器６０２は、約８３°の角度、約１２０℃の温度、約６ｍｒａｄの低ウォークオフ角度で第２高調波を発生するために位相整合される、非線形結晶、好ましくは、ＬＢＯを含む。第２高調波発生器６０２の出力６０３は、５８５．５ｎｍの波長で消費されない１１７１ｎｍ光と第２高調波の両方を含む。
【００６４】
第２高調波発生器６０２の出力６０３は、１１７１ｎｍ波長と５８５．５ｎｍにある第２高調波を混ぜ合わせることによって、第３高調波を発生する第３高調波発生器６０４に渡される。第３高調波発生器６０４は、約７７．５°の角度、約１２０℃の温度、約１５ｍｒａｄのウォークオフ角度で第３高調波を発生するために位相整合される、非線形結晶、１つの実施形態では、ＣＬＢＯを含む。第３高調波発生器６０４の出力６０５は、３９０．３ｎｍに近い波長で消費されない１１７１ｎｍと５８５．５ｎｍを含む。任意の消費されない１１７１ｎｍ光は、出力から分離されてもよく、または、問題を起こさない場合は、次のステージに渡されてもよい。
【００６５】
第３高調波発生器６０４の出力６０５は、５８５．５ｎｍ波長の第２の波長と３９０．３ｎｍ波長の第２高調波を混ぜ合わせることによって、第５高調波６０７を発生する第５高調波発生器６０６に渡される。第５高調波発生器６０６は、約８６．４°の角度、約１２０℃の温度、約５ｍｒａｄのウォークオフ角度で第５高調波を発生するために位相整合される、非線形結晶、好ましくは、ＣＬＢＯを含む。任意の消費されない１１７１ｎｍ、５８５．５ｎｍまたは３９０．３ｎｍは、出力６０７から分離または濾過されてもよい。
【００６６】
図６Ｂは、１１７１ｎｍの波長にある入力光６０１からの、実質的に２３４．２ｎｍの波長などの２３４ｎｍに近い波長にある出力光６２７を発生する第５高調波発生器６２０の他の例示的な実施形態の例示的なブロック図である。第５高調波発生器６２０は、図６Ａの第２高調波発生器６０２と実質的に同様に機能する第２高調波発生器６２２内で５８５．５ｎｍの波長で第２高調波を最初に発生することで、第５高調波６２７を発生する。第２高調波発生器６２２の出力にある消費されない１１７１ｎｍ光は、例えば、６３０と標示されたものなどの鏡及び／またはプリズムを用いて、第２高調波６２３から分離され、第５高調波発生器６２６に向けられてもよい。一部の実施形態では、位相整合されず、周波数変換に著しく干渉しないため、第４高調波発生器６２４を通じて消費されない１１７１ｎｍ光を渡すことができてもよい。
【００６７】
５８５．５ｎｍの波長にある第２高調波６２３は、第４高調波発生器６２４に渡される。第４高調波発生器６２４は、ＣＬＢＯ、ＢＢＯまたはＫＤＰ（リン酸二水素カリウム）などの非線形結晶を含む。第４高調波発生器６２４は、２９２．８ｎｍの波長で第４高調波６２５を発生する。消費されない第２高調波は、第４高調波発生器６２４の出力から分離されてもよい。
【００６８】
第４高調波６２５は、それを１１７１ｎｍにある光と混ぜ合わせて、２３４．２ｎｍに近い波長で第５高調波出力６２７を発生する第５高調波発生器６２６に渡される。１１７１ｎｍまたは２９２．８ｎｍにある消費されない光は、出力から分離または濾過されてもよい。第５高調波発生器６２６は、ＫＤＰ、ＣＬＢＯ、ＢＢＯ、またはＬＢ４などの非線形結晶を含む。
【００６９】
一部の実施形態では、基本波長で十分な出力を発生するために、２つ以上の増幅器を用いてもよい。２つ以上の増幅器を用いる場合、すべての増幅器からの出力が同じ波長にあり、相互に同期されるよう、好ましくは、１つのシードレーザーを用いて、すべての増幅器をシードする必要がある。これは、図７でブロック図７００によって例示される。複数の増幅器は、熱レンズ効果、自己位相変調、または相互位相変調などの効果により、必要な帯域幅を有する必要な出力レベルで１つの増幅器を操作するのが容易でなくなる場合、または１つの増幅器での熱放射がその増幅器の冷却を困難または高価にする場合に有利である。
【００７０】
シードレーザー７０３は、１０６４ｎｍ、１０５３ｎｍ、または１０４７ｎｍに近い適切な波長を有する必要な基本波長にある光を発生する。シードレーザー（または発振器）は、ダイオードレーザー、Ｎｄドープバナジウム酸イットリウムレーザー、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー、Ｎｄ：ＹＬＦレーザー、またはファイバーレーザーを含んでいてもよい。１つの実施形態では、シードレーザー７０４の出力は、光線分割器７１１によって分割され、７０７及び７１７などの２つ以上の増幅器に向けられる。各増幅器は、基本波長だが、シードレーザー７０３の出力よりも高い出力で光（それぞれ７０１及び７１１）を出力する。７１２などの鏡及び／またはプリズムは、７０７及び７１７などの異なる増幅器に基本シードレーザー７０４を向ける必要がある場合に用いられてもよい。各増幅器は、好ましくは、レーザーダイオードを備える、それ自体のポンプ（７０５及び７１５で示される）を有する。
【００７１】
調波発生器または周波数混合器のいずれかは、本明細書において参考として援用される、米国特許出願第１３／４１２、５６４号、題名「Ｌａｓｅｒ  Ｗｉｔｈ  Ｈｉｇｈ  Ｑｕａｌｉｔｙ，  Ｓｔａｂｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｂｅａｍ，  Ａｎｄ  Ｌｏｎｇ  Ｌｉｆｅ  Ｈｉｇｈ  Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｎｏｎ−Ｌｉｎｅａｒ  Ｃｒｙｓｔａｌ」（Ｄｒｉｂｉｎｓｋｉら、２０１２年３月５日出願）において開示される方法及びシステムの一部またはすべてを用いてもよい。調波発生器または周波数混合器、特にＵＶ波長を発生するものいずれかは、有利には、水素焼鈍非線形結晶を用いてもよい。このような結晶は、本明細書において参考として援用される、米国特許出願第１３／４８８、６３５号、題名「Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ」（Ｃｈｕａｎｇら、２０１２年６月１日出願）に記載されているように処理されてもよい。
【００７２】
周波数変換、調波発生、または周波数混合ステージのいずれかは、’３３５特許において記載される保護環境などの保護環境にあってもよい。この保護環境は、このような波長が光学面の光学素子の汚染を引き起こしやすいため、約３００ｎｍよりも短い波長を用いるまたはそれを発生させるステージを保護するのに特に有用である。保護環境はまた、ＣＬＢＯ、ＬＢＯまたはＢＢＯなどの吸湿材を含むステージに対しては、非常に有用である。１つの保護環境は、１つだけのステージを保護してもよく、または複数のステージを保護してもよい。
【００７３】
当業者には既知のように、必要に応じて、鏡またはプリズムを用いて光を向けてもよい。レンズ及び曲面鏡を用いて、必要に応じて、非線形結晶内、または非線形結晶に最も近い点にビームウェストを集中してもよい。プリズム、格子、光線分割器、またはその他の回折光学素子を用いて、必要に応じて、各調波発生器モジュールの出力で異なる波長を分離してもよい。プリズム、光線分割器、回折光学素子、またはダイクロイックミラーを用いて、必要に応じて、波長を混ぜ合わせてもよい。必要に応じて、光線分割器またはコーティングミラーを用いて、１つの波長に２つの光線に分けてもよい。
【００７４】
これらの技術及びさらなる詳細は例示的であり、本出願に従って構成された任意のレーザーは、実施及び／または制約に基づいて変わってもよい。１９３ｎｍに近い光を発生させる本手法のいくつかの変更及び同等を示すのに、複数の実施形態が前述される。２００ｎｍ未満の波長が必要な場合、約１９０ｎｍ〜約２００ｎｍの範囲であるが、実質的に１９３．４ｎｍではない波長は、本発明の範囲から逸脱することなく、多少の変更を光パラメトリックまたはラマンシフト増幅器によって発生させられる１つ以上の波長に加えてもよい。当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、異なるが、実質的に同等な周波数変換技術を用いてもよいことを理解するであろう。任意の実施形態は、ウォークオフ補正構造内の複数の結晶を用いて、周波数変換効率及び大幅に位相整合された任意のステージ内の光線プロファイルを改善してもよい。
【００７５】
図８は、度量衡及び検査システムにおいてパルスの繰り返し率を上げる前述のレーザーの実施形態のいずれかと併用してもよい例示的なパルス乗算器８１２０の図である。パルス幅を維持し、一定の平均出力を維持しつつ、基本レーザーの繰り返し率を上げると、ピーク電力が下がり、それによって、周波数変換及び混合ステージからの効率が下がる。パルス乗算器８１２０は、基本レーザーの繰り返し率を変えることなく、各出力パルスを複数のパルスに分割し、それによって、周波数変換及び混合ステージの効率を下げることなく、繰り返し率を上げることによって、この問題を克服する。
【００７６】
パルス乗算器８１２０は、各入力からパルス列を発生するよう構成される。約１９３ｎｍの波長にある入力パルスは、方向８１２１から到達し、出力方向８１２２の各パルスの一部を反射し、一部を鏡８１２６に向かう環状空洞に伝達する環状空洞８１２３に影響する。入出力パルスは実質的に、矢印８１２４に対して平行な方向に分極される。したがって、出力分極は、入力分極に対して実質的に平行である。
【００７７】
環状空洞は、鏡８１２６、プリズム８１２８、及び光線分割器８１２３を含む。鏡８１２６は、環状空洞内を循環する光を再集中させる。好ましくは、鏡８１２６の曲率半径は、ビームウェストが環状空洞周辺の各トリップの倍率で再集中されるよう、実質的に環状空洞の光学経路の長さの半分に等しくなる。ブリュースター角カットは、好ましくは、プリズム８１２８の入出力面に対して使用され、それによって、プリズム８１２８の面に入射する光が面（プリズム８１２８の入力面には、８１２９と標示される）に対して、実質的に分極されるために、これらの面での反射損失を最小化または大部分除外する。光は、プリズム８１２８から出た後、光線分割器８１２３に戻され、そこで各パルスは、出力方向８１２２内の光線分割器８１２３を通じて伝達され、一部は、環状空洞に反射されて戻される。
【００７８】
このパルス乗算器及び他のパルス乗算器構成の詳細は、同時係属米国特許出願第１３／７１１、５９３号、題名「ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ  ＩＮＳＰＥＣＴＩＯＮ  ＡＮＤ  ＭＥＴＲＯＬＯＧＹ  ＳＹＳＴＥＭ  ＵＳＩＮＧ  ＬＡＳＥＲ  ＰＵＬＳＥ  ＭＵＬＴＩＰＬＩＥＲ」（Ｃｈｕａｎｇら、２０１２年１２月１１日出願）に記載され、米国仮特許出願第６１／７３３，８５８号、題名「Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｕｓｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ  Ｐｕｌｓｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ」（２０１２年１２月５日出願）、同時係属米国特許出願第１３／４８７、０７５号（代理人整理番号ＫＬＡ−０３４  Ｐ３６７４）、題名「Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｕｓｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ  Ｐｕｌｓｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ」（Ｃｈｕａｎｇら、２０１２年６月１日出願）、及び米国仮特許出願第６１／４９６，４４６号（Ｃｈｕａｎｇら、２０１１年６月１３日出願）の優先権を主張する。これらの出願は、本明細書において参考として援用される。
【００７９】
’５９３出願に記載されているように、環状空洞の光学経路の長さは、連続する入射パルス間の距離の整数部分にほぼ等しいよう設定されてもよい。ここで、２つのパルス間の距離は、それらのパルス感の時間間隔によって乗算される光の速度に等しい。例えば、一部の実施形態では、環状空洞の光学経路の長さは、入射パルス間の距離の約１／２になるよう設定されてもよい。このような環状空洞の場合、すべての第２のパルスは、到達する入射パルスにほぼ一致するため、繰り返し率が倍化される。’５９３出願はまた、出力パルスのピーク電力をさらに減らすよう、光学空洞の長さがどのように、入射パルス間の距離の半分よりもわずかに長く、またはわずかに短くなるよう設定されてもよいかについても記載している。
【００８０】
’５９３出願は、好適な実施形態では、パルス繰り返し数逓倍器内に実質的に等しいエネルギーパルスの出力ストリームを発生するために、光線分割器８１２３がパルスどのように各入射パルスのエネルギーの約１／３を反射し、各入射パルスのエネルギーの約２／３を伝達するかを記載している。本出願は、光線分割器及び空洞損失の存在下で実質的に等しい出力パルスエネルギーを達成するために、どのように光線分割器８１２３の伝達及び反射率を調整するかについてもさらに記載している。
【００８１】
図９は、本発明の実施形態による検査及び度量衡システムへの組み込みに適した、パルス状レーザーと共に使用されるパルス成形またはコヒーレンス低減デバイスの態様の図である。光源９１０は、本明細書に記載のように、１９３ｎｍまたは２００ｎｍ未満レーザーを備える。光源９１０は、一連のパルスを備える光線９１２を発生する。この実施形態の１つの態様は、約１／１０ピコ秒の時間スケール（１／１０ピコ秒の時間間隔は、１９３ｎｍに近い波長に対する分光幅で約１ｐｍと同等である）上で変化し得る光線９１２の実質的に速い時間変調を実行し、時間変調を空間変調に変形させるのに、有限のスペクトル域を使用することである。
【００８２】
スペックル低減及び／またはパルス成形のために分散的要素及び電気光学変調器の使用が提供される。例えば、照明サブシステムは、光のコヒーレントパルスの経路内に配置された分散的要素を含む。図９に示されるように、分散的要素は、光のコヒーレントパルスの断面ｘ１に対して、角度θ１で配列された面９１４で配置されてもよい。図９にさらに示されるように、光のパルスは、断面ｘ１に対して、角度θ１で分散的要素から出る。１つの実施形態では、分散的要素はプリズムである。別の実施形態では、分散的要素は回折格子である。分散的要素は、光のパルス内で配光の空間及び時間特性を混ぜ合わせることによって、光のパルスのコヒーレンスを低減するよう構成される。具体的には、プリズムまたは回折格子などの分散的要素は、光のパルス内で配光の空間及び時間特性間のある程度の混合を提供する。分散的要素は、照明サブシステム及び度量衡または検査システムの光学的特性に応じて変化し得る、任意の適切なプリズムまたは回折格子を含んでいてもよい。
【００８３】
照明サブシステムは、分散的要素から出る光のパルスの経路内に配置された電気光学変調器をさらに含む。例えば、図９に示すように、照明サブシステムは、分散的要素から出る光のパルスの経路内に配置された電気光学変調器９１６を含んでいてもよい。電気光学変調器は、光のパルス内で配光を時間変調することによって、光のパルスのコヒーレンスを低減するよう構成される。具体的には、電気光学変調器は、任意の配光の時間変調を提供する。そのため、分散的要素及び電気光学変調器は、光源によって発生させられる光のパルスへの複合効果を有する。具体的には、電気光学変調器と分散的要素の組み合わせは、任意の時間変調を生み、時間変調を出力光線９１８の任意の空間変調に変換する。
【００８４】
１つの実施形態では、電気光学変調器は、１／１０ピコ秒の時間間隔で光のパルス内の配光の時間変調を変更するよう構成される。別の実施形態では、電気光学変調器は、電気光学変調器の変調の各期間で約１０００の非周期的サンプルを提供し、それによって、約１０−１３秒のデコヒーレンス時間を提供するよう構成される。
【００８５】
検査または度量衡システムで２００ｎｍ未満レーザーと併せた使用に適したパルス成形及びコヒーレンスならびにスペックル低減デバイスは、米国特許出願公開第２０１１／０２７９８１９号、題名「ＩＬＬＵＭＩＮＡＴＩＯＮ  ＳＵＢＳＹＳＴＥＭＳ  ＯＦ  Ａ  ＭＥＴＲＯＬＯＧＹ  ＳＹＳＴＥＭ，  ＭＥＴＲＯＬＯＧＹ  ＳＹＳＴＥＭＳ，  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＩＬＬＵＭＩＮＡＴＩＮＧ  Ａ  ＳＰＥＣＩＭＥＮ  ＦＯＲ  ＭＥＴＲＯＬＯＧＹ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＳ」（Ｃｈｕａｎｇら、２０１１年１１月１７日公開）及び第２０１１／０２２８２６３号、題名「ＩＬＬＵＭＩＮＡＴＩＮＧ  Ａ  ＳＰＥＣＩＭＥＮ  ＦＯＲ  ＭＥＴＲＯＬＯＧＹ  ＯＲ  ＩＮＳＰＥＣＴＩＯＮ」（Ｃｈｕａｎｇら、２０１１年９月２２日公開）に見出すことができる。これらの出願はいずれも、本明細書において参考として援用される。
【００８６】
図１０〜１５は、前述の１９３ｎｍまたは２００ｎｍ未満レーザーを含み得るシステムの図である。これらのシステムは、フォトマスク、レチクル、またはウェハー検査用途で使用されてもよい。
【００８７】
本発明の特定の実施形態によれば、２００ｎｍ未満レーザーを組み込む検査システムは、１つの検出器上でデータの２つの経路を同時に検出してもよい。このような検査システムは、レチクル、フォトマスク、またはウェハーなどの基板を検査するのに用いられてもよく、かつ、本明細書で参考として援用される、米国特許第７，５２８，９４３号（Ｂｒｏｗｎら、２００９年５月１５日発行）に記載されるように動作してもよい。
【００８８】
図１０は、１つのセンサー１０７０上で画像または信号の２つの経路を同時に検出するレチクル、フォトマスク、またはウェハー検査システム１０００の図である。照明光源１００９は、本明細書に記載されるように、１９３ｎｍまたは２００ｎｍ未満レーザーを含んでいてもよい。照明光源１００９は、パルス乗算器及び／またはコヒーレンス低減スキームをさらに備えていてもよい。２つの経路は、検査された物体１０３０が透過的（例えば、レチクルまたはフォトマスク）である場合に反射され、伝達された明度を備えていてもよく、または、入射角度、分極状態、波長範囲、またはこれらの一部の組み合わせなどの２つの異なる照明モードを備えていてもよい。
【００８９】
図１０に示すように、照明中継光学素子１０１５及び１０２０は、照明光源１００９から検査された物体１０３０に照明を中継する。検査された物体１０３０は、フォトマスク、レチクル、または半導体ウェハー、または検査されるその他の物であってもよい。画像中継光学素子１０５５及び１０６０は、検査された物体１０３０によってセンサー１０７０に反射及び／または伝達される光を中継する。２つの経路に対して検出された信号または画像に対応するデータは、データ１０８０として表示され、処理のためにコンピューター（図示せず）に伝達される。
【００９０】
レチクル及びフォトマスクから伝達及び反射される光を測定するよう設定されてもよいレチクル及びフォトマスク検査システム及び方法のその他の詳細は、本明細書で参考として援用される、米国特許第７，３５２，４５７号（Ｋｖａｍｍａら、２００８年４月１日発行）及び米国特許第５，５６３，７０２号（Ｅｍｅｒｙら、１９９６年１０月８日発行）に記載される。
【００９１】
図１１は、複数の物体及び１９０ｎｍ〜２００ｎｍの波長など、１９３ｎｍに近い波長で動作する前述のレーザーのうち１つを含む例示的な検査システム１１００の図である。システム１１００では、  照明サブシステムの第１の部分は、要素１１０２ａ〜１１０６ａを含む。レンズ１１０２ａは、レーザー１１０１からの光を集中させる。次にレンズ１１０２ａからの光は、鏡１１０３ａから反射される。鏡１１０３ａは、照明のためにこの位置に配置されるが、その他の場所に配置されてもよい。次に、鏡１１０３ａからの光は、照明瞳面１１０５ａを形成するレンズ１１０４ａによって収集される。開口部、フィルター、または光を変更するその他のデバイスは、検査モードの要件に応じて、明瞳面１１０５ａ内に配置されてもよい。次に、明瞳面１１０５ａからの光は、レンズ１１０２ａを通過し、照明平面１１０７を形成する。
【００９２】
照明サブシステムの第２の部分は、要素１１０２ｂ〜１１０６ｂを含む。レンズ１１０２ｂは、レーザー１１０１からの光を集中させる。次にレンズ１１０２ｂからの光は、鏡１１０３ｂから反射される。次に、鏡１１０３ｂからの光は、照明瞳面１１０５ｂを形成するレンズ１１０４ｂによって収集される。開口部、フィルター、または光を変更するその他のデバイスは、検査モードの要件に応じて、明瞳面１１０５ｂ内に配置されてもよい。次に、明瞳面１１０５ｂからの光は、レンズ１１０２ｂを通過し、照明平面１１０７を形成する。そのため、照明平面１１０７にある照明面の光エネルギーは、混合された照明部分で構成される。
【００９３】
次に平面光は、光線分割器１１１０に反射する前に、レンズ１１０９によって収集される。レンズ１１０６ａ及び１１０９は、対物瞳面１１１１で第１の照明瞳面１１０５ａの像を形成する。同様に、レンズ１１０６ｂ及び１１０９は、対物瞳面１１１１で第２の照明瞳面１１０５ｂの像を形成する。次に、対物レンズ１１１２（または代わりに１１１３）は、瞳光１１１１を受け取り、サンプル１１１４で照明野１１０７の像を形成する。対物レンズ１１１２または１１１３は、サンプル１１１４に接近して配置されてもよい。サンプル１１１４は、必要な方向にサンプルを移動させる、ステージ（図示せず）上で移動してもよい。サンプル１１１４から反射及び散乱された光は、高ＮＡ反射屈折対物レンズ１１１２または対物レンズ１１１３によって収集される。点１１１１で反射光瞳を形成した後、光エネルギーは、結像サブシステム内に内部野１１１６を形成する前に、光線分割器１１１０及びレンズ１１１５を通過する。この内部結像野は、サンプル１１１４及びそれに応じた照明野１１０７の像である。この野は、照明野に応じて、複数の野に空間的に分離されてもよい。これらの野のそれぞれが、個々の結像モードに対応できる。例えば、１つの結像モードは、明視野結像モードであってもよく、他方は、暗視野結像モードであってもよい。
【００９４】
これらの野の１つを、鏡１１１７を用いて、方向変換することができる。次に、方向変換された光は、別の結像瞳１１１９ｂを形成する前に、レンズ１１１８ｂを通過する。この結像瞳は、瞳１１１１の像及びそれに応じた照明瞳１１０５ｂである。開口部、フィルター、または光を変更するその他のデバイスは、検査モードの要件に応じて、明瞳面１１１９ｂ内に配置されてもよい。次に、明瞳面１１１９ｂからの光は、レンズ１１２０ｂを通過し、センサー１１２１ｂ上で像を形成する。同様の方式で、鏡または反射面１１１７による光の通過は、レンズ１１１８ａによって収集され、結像瞳１１１９ａを形成する。次に、結像瞳１１１９ａからの光は、検出器１１２１ａ上で像を形成する前に、レンズ１１２０ａによって収集される。検出器１１２１ａ上に結像された光は、センサー１１２１ｂ上に結像された光からの異なる結像モードに使用され得る。
【００９５】
システム１１００に採用された照明サブシステムは、レーザー源１１０１、収集光学要素１１０２及び１１０４、瞳面１１０５の近傍に採用されるビーム成形構成要素、及び中継光学素子１１０６及び１１０９から構成される。内部経に面１１０５は、レンズ１１０６及び１１０９間に配置される。１つの好適な構成では、レーザー源１１０１は、前述の１９３ｎｍまたは２００ｎｍ未満レーザーのうちの１つを含んでいてもよい。
【００９６】
レーザー源１１０１に関して、２つの出力を有する１つの均等なブロックとして図示されているが、実際、これは、例えば、第１の周波数（例えば、１９３ｎｍに近い波長）にあるレーザー光など、要素１１０２ａ及び１１０６ａを通過する光エネルギーの第１の経路の、及び第２の周波数（例えば、２３４ｎｍに近い波長）にあるレーザー光など、要素１１０２ｂ及び１１０６ｂを通過する光エネルギーの第２の経路など、２つの照明経路を提供できるレーザー源を表している。１つの経路では、明視野モードで、他方の経路では、暗視野結像モードのように、異なる照明及び検出モードが採用されてもよい。
【００９７】
レーザー源１１０１からの光エネルギーは、９０°別に放出されるよう示されており、要素１１０２ａ及び１１０６ａ及び要素１１０２ｂ及び１１０６ｂは、９０°の角度で配向されているが、実際、光は、種々の方向に放出されてもよいが、必ずしも２次元ではなく、構成要素は、図示の通りとは異なって配向されてもよい。それゆえ、図１１は、単なる採用される構成要素の表現であり、図示される角度または距離は、設計のために具体的に必要とされている場合でも縮小拡大されない。
【００９８】
瞳面１１０５の近傍に配置された要素は、口径成形のコンセプトを用いて、現在のシステムに採用されてもよい。この設計を用いて、個々の点照明、リング照明、四極子照明、またはその他の望ましいパターンの他、均等の照明または均等に近い照明が実現されてもよい。
【００９９】
一般的な結像サブシステムにおいて、対物レンズに対する種々の実施が採用されてもよい。１つの固定対物レンズが採用されてもよい。１つの対物レンズは、すべての必要な結像及び検査モードに対応してもよい。結像システムが比較的大きい野寸法及び高開口数に対応する場合、このような設計は、達成可能である。開口数は、瞳面１１０５ａ、１１０５ｂ、１１１９ａ及び１１１９ｂに配置される内部開口部を用いて、必要な値にまで低減されてもよい。
【０１００】
複数の対物レンズも採用されてもよい。例えば、２つの対物レンズ１１１２及び１１１３が図示されているが、任意の数も可能である。このような設計での各対物レンズは、レーザー源１１０１によって生成される各波長に対して、最適化されてもよい。これらのレーザー源は、固定位置の有するか、サンプル１１１４の近傍の位置に着いてもよい。サンプルの近傍に複数の対物レンズを移動させるには、回転タレットは、標準的な顕微鏡で共通なものとして使用されてもよい。ステージ上での対物レンズの横方向移動や、ゴニオメーターを用いた円弧上での対物レンズの移動などを含むが、これに限定されない、サンプルの近傍に対物レンズを移動させるその他の設計も使用可能である。さらに、タレット上の固定対物レンズ及び複数の対物レンズの任意の組み合わせは、本システムに従って達成されてもよい。
【０１０１】
現在の実施形態の最大開口数は、０．９７に近づくか、またはそれを超えるが、特定の例では、より小さくてもよい。この高ＮＡ反射屈折結像システムで可能であり、その大きい野寸法と組み合わせられる、広範囲の照明及び収集角度により、システムは、複数の検査モードに同時に対応できる。前述の内容から理解できるように、複数の結像モードは、照明デバイスに関連して、１つの光学システムまたは機械を用いて実施されてもよい。照明及び収集に対して開示される高ＮＡは、同じ光学システムを用いて、結像モードの実施を許容し、それによって、異なる種類の欠陥またはサンプルに対して、結像の最適化を可能にする。
【０１０２】
結像サブシステムはまた、中間像形成光学素子１１１５を含む。像形成光学素子１１１５の目的は、サンプル１１１４の内部像１１１６を形成することである。この内部像１１１６では、鏡１１１７を配置して、検査モードの１つに対応する光を方向変換してもよい。結像モードに対する光は光空間的に分かれているため、この場所で光を方向変換することができる。像形成光学素子１１１８及び１１２０は、可変焦点ズーム、調節光学素子を備えた複数の無限焦点管状レンズ、または複数像形成磁力管を含むいくつかの異なる形態で実施されてもよい。本明細書において参考として援用される、米国特許出願公開第２００９／０１８０１７６号（２００９年７月１６日公開）は、システム１１００のさらなる詳細について記載している。
【０１０３】
図１２は、反射屈折結像システム１２００への法線入射レーザー暗視野照明の追加の図である。暗視野照明は、２００ｎｍ未満レーザー１２０１、検査する表面上で照明光線寸法及びプロファイルを制御する適応光学素子１２０２、機械的ハウジング１２０４内の開口部及びウィンドウ１２０３、及びサンプル１２０５の表面に対する法線入射で光学軸に沿ってレーザーを方向変換するプリズム１２０５を含む。プリズム１２０５はまた、サンプル１２０８の表面特徴からの鏡面反射及び像面１２０９への光学経路に沿った対物レンズ１２０６の光学面からの反射を向ける。対物レンズ１２０６のレンズは、反射屈折対物レンズ、集束レンズ群、及びズーミング管状レンズ部（本明細書において参考として援用される、米国特許第５，９９９、３１０号（１９９９年１２月７日発行）参照）の一般的な形態で提供されてもよい。好適な実施形態では、レーザー１２０１は、前述の１９３ｎｍまたは２００ｎｍ未満レーザーを含んでいてもよい。一部の実施形態では、レーザー１２０１は、前述のパルス乗算器及び／またはコヒーレンス低減器をさらに含んでいてもよい。本明細書において参考として援用される、米国特許出願公開第２００７／０００２４６５号（２００７年１月４日公開）は、システム１２００をさらに詳細に記載している。
【０１０４】
図１３Ａは、表面１３１１の領域を検査する照明システム１３０１及び収集システム１３１０を含む表面検査装置１３００の図である。図１３Ａに示すように、レーザーシステム１３２０は、レンズ１３０３を通って光線を向ける。好適な実施形態では、レーザーシステム１３２０は、前述の２００ｎｍ未満レーザー、焼鈍結晶、及び結晶の焼鈍状態を維持するハウジングを含む。第１の光線成形光学素子は、レーザーから光線を受け取り、結晶内または結晶近傍の光線ウェストで楕円断面に光線を集中させるよう構成されてもよい。
【０１０５】
その主平面がサンプル表面１３１１に実質的に平行で、その結果、照明線がレンズ１３０３の焦点面内の表面１３１１上で形成されるよう、レンズ１３０３は配向される。さらに、光線１３０２及び焦点光線１３０４は、表面１３１１に対する入射非直交角度で向けられる。具体的には、光線１３０２及び焦点光線１３０４は、表面１３１１に対する法線方向から約１°〜約８５°の角度で向けられてもよい。この方式では、照明線１３０５は、実質的に焦点光線１３０４の入射面内にある。
【０１０６】
収集システム１３１０は、照明線１３０５から散乱された光を収集するレンズ１３１３及び感光検出器の配列を含む、電荷結合素子（ＣＣＤ）またはＣＭＯＳセンサー１３１４などのデバイス上にレンズ１３１２から出る光を集中させるレンズ１３１３を含む。１つの実施形態では、センサー１３１４は、検出器の直線配列を含んでいてもよい。このような場合、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサー１３１４は、照明線１３１５に対して並列に配向されてもよい。１つの実施形態では、複数の収集システムを含んでいてもよく、各収集システムは、同様だが、配向が異なる構成要素を含む。
【０１０７】
例えば、図１３Ｂは、表面検査装置（例えば、照明システム１３０１のそれと同様に、その照明システムは、簡略化のため図示しない）収集システム１３３１、１３３２、及び１３３３の例示的な配列の図である。収集システム１３３１内の第１の光学素子は、サンプル１３１１の表面上の線からの第１の経路に沿って、第１の放射光線を収集してもよい。収集システム１３３２内の第２の光学素子は、サンプル１３１１の表面上の同じ線からの第２の経路に沿って、第２の放射光線を収集してもよい。収集システム１３３３内の第３の光学素子は、サンプル１３１１の表面上の同じ線からの第３の経路に沿って、第３の放射光線を収集してもよい。第１、第２、及び第３の経路は、サンプル１３１１の当該表面に対して異なる入射角度にあることに留意されたい。サンプル１３１１を支持するプラットフォーム１３３５を用いて、線がサンプル１３１１の表面に渡って走査されるように、複数の光線及びサンプル１３１１間の相対運動を生じさせてもよい。本明細書において参考として援用される、米国特許第７，５２５，６４９号（２００９年４月２８日発行）は、表面検査装置１３００及びその他の複数の収集システムをさらに詳細に記載している。
【０１０８】
図１４は、表面１４０１上の異常を検査するのに使用できる例示的な表面検査システム１４００の図である。この実施形態において、表面１４０１は、上述の１９３ｎｍまたは２００ｎｍ未満のレーザーによって発生させられるレーザービームを含む、レーザーシステム１４３０の実質的に静止した照明デバイス部分によって照射され得る。レーザーシステム１４３０の出力は、分極光学素子１４２１、光線拡張器及び開口部１４２２、ならびに光線成形光学素子１４２３を連続で通過して、光線を拡張及び集中してもよい。
【０１０９】
次に、集中した光線１４０２は、光線折返構成要素１４０３及び光線偏向器１４０４によって反射され、表面を照らすために、表面１４０１に光線１４０５を向ける。その他の実施形態では、光線１４０５は、表面１４０１に対して斜角にあってもよいが、好適な実施形態では、光線１４０５は、表面１４０１に対して、実質的に垂直または鉛直にある。
【０１１０】
１つの実施形態では、光線１４０５は、表面１４０１に対して実質的に鉛直または垂直にあり、光線偏向器１４０４は、光線変更構成要素１４０３に表面１４０１からの光線の鏡面反射を反射し、それによって、鏡面反射が検出器に到達しないようにするシールドとして機能する。鏡面反射の方向は、サンプルの表面１４０１に対して垂直な、線ＳＲに沿っている。光線１４０５が表面１４０１に対して垂直である１つの実施形態では、この線ＳＲは、照明光線１４０５の方向に一致し、この共通の基準線または方向は、本明細書において、検査システム１４００の軸と呼ばれる。光線１４０５は、表面１４０１に対して斜角にあるが、鏡面反射ＳＲの方向は、光線１４０５の入力方向と一致しない。このような場合、表面の法線を示す線ＳＲは、検査システム１４００の収集部の主軸と呼ばれる。
【０１１１】
小粒子によって散乱された光は、鏡１４０６によって収集され、開口部１４０７及び検出器１４０８に向けられる。大粒子によって散乱された光は、鏡１４０９によって収集され、開口部１４１０及び検出器１４１１に向けられる。一部の大粒子は、同様に収集され、検出器１４０７に向けられる光を散乱させ、一部の小粒子は、同様に収集され、検出器１４１１に向けられる光を散乱させるが、このような光は、個々の検出器が検出するよう設計される、散乱された光の強度と比較して、比較的強度が低いことに留意されたい。１つの実施形態では、検出器１４１１は、感光素子の配列の各感光素子が照明光線の拡大画像の対応する部分を検出するよう構成される感光素子の配列を含んでいてもよい。１つの実施形態では、検査システム１４００は、パターン無のウェハー上の欠陥を検出するのに使用されるよう構成されてもよい。本明細書において参考として援用される、米国特許第６，２７１，９１６号（２０１１年８月７日発行）は、検査システム１４００をさらに詳細に記載している。
【０１１２】
図１５は、垂直及び斜めの照明光線の両方を用いて異常検査を実施するよう構成された別の例示的な検査システム１５００の図である。この構成では、前述の２００ｎｍ未満レーザーを含むレーザーシステム１５３０は、光線１５０１を提供でき得る。レンズ１５０２は、空間フィルター１５０３を通じて光線１５０１を集中し、レンズ１５０４は、光線を平行にし、分極光線分割器１５０５に伝達する。光線分割器１５０５は、第１の分極化構成要素を垂直の照明経路に、第２の分極化構成要素を斜めの照明経路に渡すが、第１及び第２の構成要素は直行している。垂直の照明経路１５０６では、第１の分極化構成要素は、光学素子１５０７によって集中され、鏡１５０８によって、サンプル１５０９の表面に対して反射される。サンプル１５０９によって散乱される放射は、放物面鏡１５１０によって収集され、光電子増倍管または検出器１５１１に集中される。
【０１１３】
斜めの照明経路１５１２では、第２の分極化構成要素は、光線分割器１５０５によって、半波長板１５１４を通じて当該光線を反射する鏡１５１３に反射され、光学素子１５１５によって、サンプル１５０９に集中される。斜めの経路１５１２内の斜めの照明光線から生じ、サンプル１５０９によって散乱される放射は、放物面鏡１５１０によって収集され、光電子増倍管１５１１に集中される。光電子増倍管１５１１は、ピンホール入射口を有する。ピンホール及び照射点（表面１５０９上の垂直及び斜めの照明経路から）は、好ましくは、放物面鏡１５１０の焦点にある。
【０１１４】
放物面鏡１５１０は、サンプル１５０９から散乱された放射を平行光線１５１６へと平行にする。次に、平行光線１５１６は、対物レンズ１５１７によって分析器１５１８を通じて、光電子増倍管１５１１に集中される。放物面形状以外の形状を有する曲面鏡面も用いてもよいことに留意されたい。装置１５２０は、点がサンプル１５０９の表面に渡って走査されるように、光線及びサンプル１５０９間に相対運動を提供してもよい。本明細書において参考として援用される、米国特許第６，２０１，６０１号（２００１年３月１３日発行）は、検査装置１５００をさらに詳細に記載している。
【０１１５】
深ＵＶレーザーの最も重要な周波数変換ステップは、最終変換ステージである。前述のレーザーでは、この最終変換ステージは、約１１０９ｎｍの波長を約２３４ｎｍの波長と混ぜ合せる。ＣＬＢＯは、約８０〜１２０℃の温度で、約８５°の位相整合角度とのその最終周波数変換に対する実質的に非臨界的な位相整合の使用を可能にする。低ウォークオフ角度（約７〜９ｍｒａｄ）により、より長い結晶を使用できるため、非臨界に近い位相整合は、臨界的な位相整合よりもより効率的で、より安定している。非臨界に近い位相整合はまた、臨界的な位相整合よりも配列における小さな変更の影響を受けにくい。また、より長い結晶により、同じ全体の変換効率を維持し、それによって結晶への損傷の蓄積を遅らせつつ、結晶でのより低いピーク電力密度の使用が可能になる。特に、約１１０９ｎｍと約２３４ｎｍの波長の混合は、第８高調波発生よりも効率が高い。それゆえ、前述の１９３ｎｍ及び２００ｎｍ未満レーザーは、フォトマスク、レチクル、またはウェハー検査にとって大きなシステム上の利点を提供し得る。
【０１１６】
前述の本発明の構造及び方法の種々の実施形態は、本発明の原理を例示するためだけのものであり、本発明の範囲を記載される特定の実施形態に限定するものではない。例えば、周波数変換ステージの一部に前述のもの以外の非線形結晶を用いてもよい。したがって、本発明は、以下の特許請求の範囲及びその同等物によってのみ制限される。
【図１Ａ】
2020065056.tif 000003
【図１Ｂ】
2020065056.tif 000004
【図１Ｃ】
2020065056.tif 000005
【図２Ａ】
2020065056.tif 000006
【図２Ｂ】
2020065056.tif 000007
【図２Ｃ】
2020065056.tif 000008
【図３】
2020065056.tif 000009
【図４Ａ】
2020065056.tif 000010
【図４Ｂ】
2020065056.tif 000011
【図５Ａ】
2020065056.tif 000012
【図５Ｂ】
2020065056.tif 000013
【図６Ａ】
2020065056.tif 000014
【図６Ｂ】
2020065056.tif 000015
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2020065056.tif 000019
【図１１】
2020065056.tif 000020
【図１２】
2020065056.tif 000021
【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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