(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非線形結晶を含む共振キャビティであって、前記共振キャビティを通過する加湿浄化ガス流により冷却されるように構成されている、共振キャビティと、
前記共振キャビティに向けて誘導される浄化ガス流内に一定量の水蒸気を注入することにより前記加湿浄化ガス流を生成するように構成された湿気注入システムと、
を備え、
前記湿気注入システムが自己完結型給水の湿気注入器を含む、
レーザ式照明システム。
【請求項２】
前記加湿浄化ガス流内の水量が百万分の５０〜百万分の５，０００である、請求項１に記載のレーザ式照明システム。
【請求項３】
前記加湿浄化ガス流内の水量が百万分の２００〜百万分の２，０００である、請求項１に記載のレーザ式照明システム。
【請求項４】
前記湿気注入システムが、前記浄化ガス流の第１の部分を第１の流路に通して誘導し、前記浄化ガス流の第２の部分を第２の流路に通して誘導するように構成されており、前記湿気注入システムが、
前記第１の流路内の前記湿気注入器と、
第１の流動制御弁であって、前記浄化ガス流の前記第１の部分と前記第２の部分との間の比率を定める、流動制御弁と、を含む、請求項１に記載のレーザ式照明システム。
【請求項５】
前記湿気注入システムがまた、
第２の流動制御弁であって、前記第１の流動制御弁と組み合わされて、前記湿気注入システムを通過する前記浄化ガス流の流量を定める、第２の流動制御弁も含む、請求項４に記載のレーザ式照明システム。
【請求項６】
前記湿気注入システムがまた、
前記共振キャビティを通過する前記加湿浄化ガス流内の水蒸気量を示す測定信号を生成するように構成された湿度センサと、
前記測定信号を受信し、前記測定信号に少なくとも部分的に基づいて第１の制御信号を定めるように動作され得る計算システムと、
前記第１の制御信号を受信し、第２の制御信号生成するように構成されたドライバであって、前記第１の流動制御弁は、前記第２の制御信号を受信し、前記第２の制御信号に応答して前記浄化ガス流の前記第１の部分と前記第２の部分との間の前記比率を調節するように状態を変える、ドライバと、をさらに含む、請求項４に記載のレーザ式照明システム。
【請求項７】
前記湿気注入システムがまた、
第２の流動制御弁であって、前記第１の流動制御弁と組み合わされて、前記湿気注入システムを通過する前記浄化ガス流の流量を定める、第２の流動制御弁も含む、請求項６に記載のレーザ式照明システム。
【請求項８】
前記共振キャビティが前記レーザ式照明システムの第４高調波発生器である、請求項１に記載のレーザ式照明システム。
【請求項９】
前記レーザ式照明システムの前記第４高調波発生器が、１０ミリワット超の平均出力で１８０ナノメートル〜３５５ナノメートルの波長範囲の照明量を生成するように構成されている、請求項８に記載のレーザ式照明システム。
【請求項１０】
湿気注入システムで、浄化ガス流内に一定量の水蒸気を注入して加湿浄化ガスを生成し、レーザ式照明光源の共振キャビティに通して前記加湿浄化ガスを流すことを含み、前記共振キャビティは非線形結晶を含み、
前記湿気注入システムが、自己完結型給水の湿気注入器を含む、
方法。
【請求項１１】
前記共振キャビティに通して前記加湿浄化ガスを流すことが、前記共振キャビティに向けて誘導された浄化ガス流内に一定量の水蒸気を注入することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記浄化ガス流内に前記一定量の水蒸気を注入することが、
前記湿気注入器を含む第１の流路に通して前記浄化ガス流の第１の部分を誘導することと、
第２の流路に通して前記浄化ガス流の第２の部分を誘導することと、
前記浄化ガス流の前記第１の部分と前記第２の部分との間の比率を定めることと、
前記加湿浄化ガス流を生成するために前記浄化ガス流の前記第１の部分と前記第２の部分とを組み合わせることと、を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記浄化ガス流の前記第１の部分と前記第２の部分との間の前記比率を定めることが、
前記共振キャビティ内の湿度を測定することと、
少なくとも部分的に前記測定された湿度に基づいて前記流動制御弁の状態を定めることと、を含み、
前記浄化ガス流の前記第１の部分と前記第２の部分との間の前記比率が前記流動制御弁の前記状態に基づいている、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記加湿浄化ガスが、百万分の２００〜百万分の２，０００の水を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
浄化ガス流内に一定量の水蒸気を注入することにより加湿浄化ガス流を生成する湿気注入システムと、
レーザ式照明システムの共振キャビティを通過する前記加湿浄化ガス流内の水蒸気量を示す測定信号を生成するように構成された湿度センサと、
前記測定信号を受信し、前記測定信号に少なくとも部分的に基づいて制御信号を生成するように動作され得る計算システムと、
前記制御信号に応答して前記加湿浄化ガス流内に注入された前記水蒸気量を調節するように構成された流動制御弁と、を備え、
前記湿気注入システムが自己完結型給水の湿気注入器を含む、装置。
【請求項１６】
前記湿気注入器は、前記流動制御弁が前記湿気注入器を通る浄化ガス流を調節する、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記湿気注入器を含む第１の流路と、
第２の流路であって、前記流動制御弁が前記第１の経路を通過する第１の浄化ガス流と前記第２の流路を通過する第２の浄化ガス流との間の比率を定め、前記加湿浄化ガス流は前記第１および第２の浄化ガス流を含む、第２の流路と、をさらに備える、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記加湿浄化ガス流が、百万分の２００〜百万分の２，０００の水を含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
前記共振キャビティが、ホウ酸バリウム非線形結晶を含むレーザ式照明システムの第４高調波発生器である、請求項１５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本特許出願は、米国特許法第１１９章の下で、２０１２年１１月２９日に出願され、その全内容が本明細書に参照により組み込まれている「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｔｏ  Ｉｍｐｒｏｖｅ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｏｆ  Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  Ｃｒｙｓｔａｌ  ｆｏｒ  ＤＵＶ  Ｌａｓｅｒ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ」と題する米国仮特許出願第６１／７３１，４２１号からの優先権を主張する。
【０００２】
記載される実施形態は、レーザキャビティを調整するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ロジックおよびメモリデバイスのような半導体デバイスは、基板またはウェーハに適用される一連のプロセス工程により通常作製される。半導体デバイスの様々な特徴および多様な構造面は、これらのプロセス工程により形成される。例えば、とりわけリソグラフィーは、半導体基板上にパターンを生成することを含む一半導体作製工程である。半導体作製工程の追加例として、化学機械研磨、エッチ、堆積、およびイオン注入が挙げられるが、これらに限定されない。多様な半導体デバイスは、単一の半導体ウェーハ上に作製され、次に、個別の半導体デバイスに分離され得る。
【０００４】
検査プロセスは、ウェーハ上の欠陥を検出し、より高い歩留まりを促すために半導体作製工程の間の様々な工程で用いられる。半導体ウェーハのような鏡面反射または半鏡面反射表面を検査する際に、明視野（ＢＦ）および暗視野（ＤＦ）様式の任意の組み合わせが、パターン形成されたウェーハ検査と欠陥検査の両方を実行するために用いられ得る。一般的に、検査システムの欠陥感度は、照明光の波長を対物レンズのＮＡで除算したものに比例する。ＮＡのさらなる向上なしでは、現在の検査治具の総欠陥感度は照明光源の波長により限定される。加えて、実現可能な検査システムは、このシステムの欠陥感度を最大限にするために高放射輝度の照明を必要とする。
【０００５】
現在のウェーハ検査システムは、高い開口数（ＮＡ）を有し、２６０ナノメートル程度の短い波長を有する深紫外線（ＤＵＶ）放射照明光源を通常用いる。いくつかの例では、照明光はアーク灯により供給され得る。例えば、電極式の比較的高強度の放電アーク灯が検査システムに用いられる。しかしながら、これらの光源は、数多くの欠点を有する。例えば、電極式の比較的高強度の放電アーク灯は、電極からの電流密度に対する静電的な制約、黒体発光体としてのガスの限定された発光率、カソードで比較的大きな電流密度が存在することに起因する耐火材から作製された電極の比較的速い腐食、および必要とされる発光電流での比較的長期間にわたる（耐火カソードの動作温度を低下させ得る）ドープ剤の制御不能性のために、放射輝度限界と強度限界とを有する。
【０００６】
いくつかの他の例では、照明光はレーザにより供給される。所望の短波長発光を実現するための１つの取り組みは、長波長光源の高調波変換であった。しかしながら、確実に持続され得る平均出力は限定されていた。重大な確実性の問題は、比較的高い平均出力で動作する高調波発生器に用いられる非線形結晶に欠くことである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
将来の半導体プロセス用途のために必要とされる放射輝度、平均出力および確実性を有する短波長照明光源が必要とされている。特に、高調波変換を使用する比較的高い平均出力レーザの結晶要素の確実性を向上させることが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
共振キャビティ内の非線形結晶の性能を向上させるためのシステムおよび方法が示される。
【０００９】
一態様では、加湿浄化ガスが、非線形結晶を含むレーザ式照明光源の共振キャビティに供給される。少量の水蒸気が、保存または動作中の非線形結晶の過剰な乾燥を防止するために汚染物のない乾燥した浄化ガスに加えられる。いくつかの実施形態では、浄化ガス源が、湿気注入システムに浄化ガス流を供給する。湿気注入システムは、非線形結晶を含む共振キャビティに供給される加湿浄化ガス流を生成するために浄化ガス流内に一定量の水蒸気を注入する。一実施例では、加湿浄化ガス流が、ホウ酸バリウム結晶を含む第４高調波発生器に供給される。第４高調波発生器は、２００ミリワット超の平均出力で２６６ナノメートルの波長の発光を生成するように構成される。
【００１０】
さらなる一態様では、湿気注入システムは、浄化ガス源から非線形結晶を含む共振キャビティまでの単一流路内に湿気注入器を含む。
【００１１】
別のさらなる態様では、湿気注入システムは、少なくとも２つの流路を平行に含む。少なくとも１つの流路は、湿気注入器を含み、少なくとも１つの他の流路は、湿気注入器を含まない。浄化ガス流に加えられる水蒸気の量は、湿気注入器を含む１つ以上の流路と湿気注入器を含まない１つ以上の流路との間の相対的流量により少なくとも部分的に定められる。
【００１２】
さらなる一態様では、湿気注入システムが受動的に制御される。浄化ガス流に加えられる水蒸気の量は、時間的に固定されたままであるシステムの状態（例えば、流量、拡散率、弁設定等）により指定される。いくつかの実施例では、いくつかの要素（例えば、弁の設定または絞り口寸法）が、所望の性能を得るために手動で調整されてもよい。
【００１３】
別のさらなる態様では、湿気注入システムは、共振キャビティ内の湿度計測に基づいて浄化ガス流に加えられる水蒸気の量を調整するために自動的に制御される少なくとも１つの能動要素を含む。いくつかの実施形態では、流動制御弁の状態が、共振キャビティ内の湿度測定に基づいて調節される。
【００１４】
上記は要約であり、したがって、簡素化、一般化、および詳細の省略を必然的に含む。結果として、当業者は、要約が単なる説明上のものであり、何らかの形で限定するものではないことを理解するであろう。本明細書に記載されるデバイスおよび／またはプロセスの他の態様、発明上の特徴、および利点は、本明細書で説明される限定されない詳細な記述で明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】共振光学キャビティ１５０に供給される加湿浄化ガス１３０Ｂを生成するように構成された湿気注入システム１４０を示す図面である。
【図２】一模範的実施形態に於いて非線形結晶の性能を向上させるために湿気注入システム１４０を使用するレーザ式照明システム１００を示す図面である。
【図３】別の実施形態に於ける湿気注入器２１０を示す図面である。
【図４】別の実施形態に於ける湿気注入器２２０を示す図面である。
【図５】別の実施形態に於ける湿気注入器２３０を示す図面である。
【図６】別の実施形態に於ける湿気注入器２４０を示す図面である。
【図７】一実施形態に於ける少なくとも２つの平行な流路を含む湿気注入システム１６０を示す図面である。
【図８】別の実施形態に於ける少なくとも２つの平行な流路を含む湿気注入システム１７０を示す図面である。
【図９】別の実施形態に於ける少なくとも２つの平行な流路を含む湿気注入システム１８０を示す図面である。
【図１０】浄化ガス流に加えられる水蒸気の量の自動制御を含む湿気注入システム１９０の実施形態を示す図面である。
【図１１】図１０の計算システム２５０をより詳細に説明する図面である。
【図１２】少なくとも１つの新たな態様に於ける共振キャビティ内の非線形結晶の性能を向上させる一模範的方法３００を説明する流れ図である。
【図１３】少なくとも１つの新たな態様に於ける共振キャビティ内の非線形結晶の性能を向上させる一模範的方法４００を説明する流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の背景例およびいくつかの実施形態がこれから参照される。それらの実施例は付属の図面で説明される。
【００１７】
多くの実施例では、浄化ガス（例えば、汚染物のない乾燥した空気、窒素、または不活性ガスの他の組み合わせ）が、光学結晶を冷却するためにレーザ式照明光源の共振キャビティに供給される。慣例では、システムは、可能な限り湿気の少ない共振キャビティに浄化ガスを供給するように設計される。通常、共振キャビティに供給される浄化ガスは、百万分の１０未満の水を有する。いくつかの例では、不純物のない乾燥した浄化ガス（例えば、不純物のない乾燥した空気）が、レーザ式照明光源が配備される設備で利用可能である。これらの実施例では、不純物のない乾燥した純化ガスは、キャビティ内に直接供給される。いくつかの実施例では、利用可能な浄化ガス（例えば、圧縮空気）は、浄化ガスが共振キャビティに貫流される前に可能な限り多くの湿気を除去するように処理される。一実施例では、乾燥剤（例えば、分子篩）が、浄化ガスから湿気を除去するために用いられる。
【００１８】
しかしながら、発明者は、極めて乾燥した動作環境が、いくつかの非線形結晶の性能を実際に低下させることを発見している。いくつかの例では、１０ミリワットよりも大きな平均出力レベルで高調波発生器として使用されるホウ酸バリウム（ＢＢＯ）結晶の性能は、不純物のない乾燥帯浄化ガスを用いて、低いレーザ安定性、高い雑音、および短い動作寿命を示す。いくつかの実施例では、１００ミリワットよりも大きな平均出力レベルで高調波発生器として使用されるホウ酸バリウム（ＢＢＯ）結晶の性能は、不純物のない乾燥帯浄化ガスを用いて、低いレーザ安定性、高い雑音、および短い動作寿命を示す。いくつかの実施例では、不純物のない乾燥した空気（ＣＤＡ）で浄化されたＢＢＯ結晶は、１００時間の動作時間内で著しい材料の劣化を示す。材料の劣化により、ＤＵＶ波長範囲内の出力強度を維持することが不能になる。
【００１９】
一態様では、加湿浄化ガスが、非線形結晶を含むレーザ式照明光源の共振キャビティに供給される。少量の水蒸気は、保存又は操作中の非線形結晶の過剰な乾燥を防止するために汚染物のない乾燥した浄化ガスに加えられる。過剰に乾燥した結晶は、周波数二倍要素としての結晶の性能を低下させる微小亀裂を発現させる傾向にある。加湿浄化ガスでの浄化は、結晶の劣化を防止する、または逆行させることさえある。別の起こりうる利便性は、結晶表面内部および周囲の自由電荷の減少である。電荷は、結晶の性能に影響を及ぼし、ビームの劣化を生じさせるほど強い局所場を生成することがある。加湿浄化ガスの水分子は、非線形結晶内部および外部の活性領域から電荷を一掃する傾向にある。
【００２０】
図１は、共振光学キャビティ１５０に供給される加湿浄化ガス１３０Ｂを生成するように構成された加湿浄化システム１４０を示す図面である。共振光学キャビティ１５０は非線形結晶１５４を含む。周波数二倍器（すなわち、波長分割器）としての非線形結晶の性能および寿命は、共振キャビティ１５０に通して加湿浄化ガス１３０Ｂを流すことにより向上される。限定されない一実施例では、非線形結晶１５４がＢＢＯ結晶である。しかしながら他の結晶（例えば、三ホウ酸リチウム（ＬＢＯ）、チタン酸燐酸カリウム（ＫＴＰ）、燐酸二重水素カリウム（ＫＤＰ、ＫＤ＊Ｐ）およびその同形体、沃素酸リチウム（ＬｉＩＯ３）、ＡｇＧａＳ２、ＡｇＧａＳｅ２、ＧａＳｅおよびＺｎＧｅＰ２のような赤外線非線形光学結晶等）が考慮されてもよい。
【００２１】
図示される実施形態では、浄化ガス源１２０が湿気注入システム１４０に浄化ガス流１３０Ａを供給する。湿気注入システム１４０は、加湿浄化ガス流１３０Ｂを生成するために浄化ガス流１３０Ａ内に一定量の水蒸気を注入する。加湿浄化ガス１３０Ｂは、共振キャビティ１５０に供給され、そのキャビティに貫流される。図示される実施形態では、共振キャビティ１５０が大気に開放されている。しかしながら、いくつかの他の実施形態では、加湿浄化ガス１３０Ｂの一部または全部が、さらに先の処理（例えば、冷却、濾過、除湿等）および浄化ガスとしての来るべき再利用のために浄化ガス源１２０に戻して再利用されてもよい。
【００２２】
図示される実施形態では、追加の流動調整要素が、共振キャビティ１５０を通過する均一な層流１５３を生成するために用いられる。均一な層流は、レーザ光出力に望まれない雑音レベルを誘発することなく効率的な冷却を促す。図示される実施形態では、プレナム１５１および一組の整流装置１５２が、共振キャビティ１５０を通過する均一な層流を促すために用いられる。
【００２３】
いくつかの実施形態では、加湿浄化ガス流１３０Ｂ内の所望の水量が百万分の５０（ｐｐｍ）〜５，０００ｐｐｍである。いくつかの実施形態では、加湿浄化ガス流１３０Ｂ内の所望の水量が２００ｐｐｍ〜２，０００ｐｐｍである。ＢＢＯ結晶を使用する好ましい実施形態では、加湿浄化ガス流１３０Ｂが９００ｐｐｍ〜１，２００ｐｐｍである。多くの非線形結晶（例えば、ＢＢＯ）は吸湿性であるので、過剰な湿気への露曝は、材料を劣化させるであろう。例えば、大気（約１０，０００ｐｐｍの水）への露曝は、望まれない材料の劣化を導くであろう。したがって、浄化ガス流１３０Ａに加えられる水蒸気の量は注意深く制御されなければならない。
【００２４】
図２は、一模範的実施形態に於いて非線形結晶の性能を向上させるために、湿気注入システム１４０を使用するレーザ式照明システム１００を示す図面である。図示される実施形態では、レーザ式照明システム１００は、２００ミリワット超の平均出力で２６６ナノメートルの波長の発光を生成するように構成される。そのように、レーザ式照明システム１００は最新のウェーハ検査システムに有用である。レーザ式照明システム１００は、１０６４ナノメートル付近の波長で光１１１を発するように構成されたレーザ光源１１０を含む。図示される実施形態では、レーザ光源１１０がＮＤ：ＹＡＧレーザである。ＮＤ：ＹＡＧレーザから発される光１１１は、第２高調波発生器（ＳＨＧ）１１２に入る。ＳＨＧ１１２は、一部分の光１１１の周波数を二倍にする（波長を半分にする）ように構成される。そのように、ＳＨＧ１１２は、５３２ナノメートル付近の波長で一定量の光１１３を発する。ＳＨＧ１１２から発される光１１３は、第４高調波発生器（ＦＨＧ）１１４に入る。ＦＨＧ１１４は、一部分の光１１３の周波数を二倍にする（周波数を半分にする）ように構成される。そのように、ＦＨＧ１１２は、２６６ナノメートル付近の波長で一定量の光１１５を発する。ＦＨＧ１１４は、共振キャビティ内にＢＢＯ結晶を含む。図２に示されるように、浄化ガス源１２０は、湿気注入システム１４０に浄化ガス流１３０Ａを供給する。一実施例では、湿気注入システム１４０への浄化ガス流１３０Ａは、約５０ｐｓｉの圧力で汚染物のない乾燥した空気を供給する浄化源１２０から、毎分約０．５リットルである。新たな一態様では、湿気注入システム１４０は、加湿浄化ガス流１３０Ｂを生成するために浄化ガス流１３０Ａ内に一定量の水蒸気を注入する。加湿浄化ガス流１３０Ｂは、ＢＢＯ結晶の性能を向上させるためにＦＨＧ１１４の共振キャビティに供給される。
【００２５】
図示される実施形態では、レーザ式照明システム１００は、ＢＢＯ結晶を含む共振キャビティ（例えば、ＦＨＧ１１４の共振キャビティ）を用いて２６６ナノメートルの波長の発光を生成するように構成される。しかしながら、一般的に、非線形結晶の性能を向上させるために湿気注入システムを使用するレーザ式照明システムは、２００ミリワット超の平均出力で１８０〜３５５ナノメートルの任意の波長の発光を生成してもよい。
【００２６】
図２に示されるように、加湿流はＦＨＧ１１４に供給される。しかしながら、一般的に、加湿浄化ガス流から利益を得る非線形結晶（例えば、ＢＢＯ）を含むレーザ式照明光源１００の任意の要素に加湿流を供給することができるであろう。
【００２７】
加湿浄化ガス流を生成するために、湿気注入システムは、調節された量の水蒸気を浄化ガス流内に注入する湿気注入器を含む。浄化ガス流内への調節された水蒸気注入を得るための複数の限定されない実施形態が記載される。
【００２８】
図３は、一実施形態に於ける湿気注入器２１０を示す図面である。湿気注入器２１０は、一定量の水を保存する固体媒体２１３を含む貯蔵槽２１０を含む。限定されない例として、水保存媒体２１３は、水で飽和された塩または発泡材料であってもよい。図示される実施形態では、貯蔵槽２１０は、レーザ式照明システム１００をその計画された動作寿命（例えば、２０，０００時間）にわたり動作させるのに十分な水を保存する閉じた容器である。このように、周期的に水を交換せずにまたは水源に接続せずに、レーザ式照明システム１００の要素に加湿浄化ガス流を供給することができる。しかしながら、いくつかの他の実施形態では、貯蔵槽２１０は、連続給水により維持されてもよく、周期的交換または補充しすいカードリッジとして構成されてもよい。
【００２９】
図３に示されるように、浄化ガス流１３０Ａは、耐水性であるが蒸気浸透性の膜２１１に曝される開口２１２を通過する。乾燥した浄化ガス流１３０Ａは開口２１２のそばを通過するとき、一定量の水蒸気が、蒸気浸透膜２１１を通って拡散し、乾燥した浄化ガス流１３０Ａと混合して、加湿浄化ガス流１３０Ｂを生成する。
【００３０】
図４は、別の実施形態に於ける湿気注入器２２０を示す図面である。湿気注入器２２０は、一定量の凝縮水２２１と一定量の水蒸気２２２とを含む貯蔵槽２２３を含む。貯蔵槽２２０は、レーザ式照明システム１００をその計画された動作寿命（例えば、２０，０００時間）にわたり動作させるのに十分な水を保存する閉じた容器である。このように、周期的に水を交換せずにまたは水源と接続せずに、レーザ式照明システム１００の要素に加湿浄化ガス流を供給することができる。しかしながら、いくつかの他の実施形態では、貯蔵槽２１０は、連続給水により維持されてもよく、周期的に交換または補充されるように構成されてもよい。図４に示されるように、乾燥した浄化ガス流１３０Ａは、貯蔵槽２２３内を通過し、水蒸気２２２と混合して、加湿浄化ガス流１３０Ｂを生成する。
【００３１】
図５は、別の実施形態に於ける湿気注入器２３０を示す図面である。湿気注入器２３０は、乾燥した浄化ガス流１３０Ａが通過する蒸気浸透要素２３１を含む。一実施例では、蒸気浸透要素２３１は、約３インチの長さのＮａｆｉｏｎ（登録商標）材料で構成されるチューブである。（Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）は、Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙの登録商標である）。周囲環境２３２内の水蒸気は、上記浸透要素２３１を通って拡散し、乾燥浄化ガス流１３０Ａと混合して、加湿浄化ガス流１３０Ｂを生成する。加湿注入器２３０は、水蒸気源としての周囲環境２３２内の湿度に依存する。結果として、保守点検の必要性は最小限である。
【００３２】
図６は、別の実施形態に於ける湿気注入器２４０を示す図面である。湿気注入器２４０は、一定量の凝縮水２４２および水蒸気２４３を含む貯蔵槽２４１を含む。湿気注入器２４０は、図５を参照して考察されたように、乾燥した浄化ガス流１３０Ａが通過する蒸気浸透要素２４４も含む。しかしながら、蒸気浸透要素２４４は、貯蔵槽２４１内に配置され、水蒸気２４３に曝される。水蒸気は、蒸気浸透要素２４４を通って拡散し、乾燥した浄化ガス流１３０Ａと混合して、加湿浄化ガス流１３０Ｂを生成する。図５を参照して考察されたように、湿気注入器２３０は、水蒸気源としての周囲環境２３２内の湿度に依存する。湿気注入器２４０は、周囲環境２３２を水蒸気貯蔵槽に入れ換える。いくつかの実施形態では、水蒸気の濃度が、蒸気浸透要素２４４にわたりより均一な拡散速度を得るために（例えば、貯蔵槽２４１の温度および／または圧力を制御することにより）調整され得る。
【００３３】
一態様では、湿気注入システムは、浄化ガス源から非線形結晶を含む共振キャビティまでの単一流路内に湿度注入器（例えば、湿度注入器２１０、２２０、２３０、および２４０のうちのいずれか）を含む。
【００３４】
しかしながら、さらなる態様では、湿気注入システムは少なくとも２つの流路を平行に含む。少なくとも１つの流路は湿気注入器を含み、少なくとも１つの他の流路は湿気注入器を含まない。浄化ガス流に加えられる水蒸気の量は、湿気注入器を含む１つ以上の流路と湿気注入器を含まない１つ以上の流路との間の相対的流量により少なくとも部分的に定められる。
【００３５】
図７は、少なくとも２つの平行な流路を含む湿気注入システム１６０の実施形態を示す図面である。図７に示されるように、浄化ガス流１３０Ａは、湿気注入システム１６０に入り、流路１６１を貫流する浄化ガス流１３１と流路１６２を貫流する浄化ガス流１３２Ａの２つに分かれる。図示されるように、流路１６２は、湿気注入器２００を含む。限定されない例として、湿気注入器２００は、本明細書に記載される湿気注入器２１０、２２０、２３０、および２４０のうちのいずれかであってよい。浄化ガス流１３２Ａは湿気注入器２００を貫通する。湿気注入器２００は、加湿浄化ガス流１３２Ｂを生成するために浄化ガス流に一定量の水蒸気を加える。対照的に、水蒸気は、浄化ガス流１３１に加えられない。浄化ガス流１３１および加湿浄化ガス流１３２Ｂは、加湿浄化ガス流１３０Ｂを生成するために湿気注入システム１６０内で混合される。好ましい実施形態では、浄化ガス流１３０Ｂは、共振キャビティ１５０に入る前に、加湿浄化ガス流１３０Ｂをさらに調整するために粒子フィルタ１６３および清浄器１６４に通される。粒子フィルタ１６３は、浄化ガス流内に累積しているかもしれない潜在的な粒子汚染物を取り除く。清浄器１６４は、加湿浄化ガス流１３０Ｂ内に累積しているかもしれない化学汚染物（例えば、炭化水素類、ポリマー類等）を取り除く。特に、Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）チューブのような蒸気浸透要素は、水蒸気に対してばかりでなく、他の蒸気に対しても浸透性である。ゆえに、他の望まれない蒸気が、湿気注入器２００により浄化ガス流内に注入されることがある。清浄器１６４は、加湿浄化ガス流１３０Ｂが共振キャビティ１５０に貫流される前に、これらの望まれない蒸気を取り除くように構成される。
【００３６】
図７に示されるように、浄化ガス流１３０Ａ内に注入される水蒸気の量は、流路１６１を貫流する浄化ガス流１３０Ａの一部分（すなわち、浄化ガス流１３１）と流路１６２を貫流する浄化ガス流１３０Ａの一部分（すなわち、浄化ガス流１３２Ａ）との間の比率に少なくとも部分的に依存する。図示されるように、水蒸気は浄化ガス流１３２Ａに加えられるが、水蒸気は浄化ガス流１３１に加えられない。ゆえに、浄化ガス流１３２Ａと浄化ガス流１３１との間の比率の変化は、加湿浄化ガス流１３０Ｂ内の水蒸気量に影響を及ぼす。
【００３７】
図示される実施形態では、湿気注入システム１６０は、流路１６１内に流動制御弁１６５と流路１６２内に別の流動制御弁１６６とを含む。流動制御弁１６５および１６６は、各々の弁を通過する流れに大方有効な抵抗を与えるように調節可能である。例えば閉じた状態では、流動制御弁は、いずれの流れも通過することを許さない（すなわち、無限大の抵抗）。流動制御弁が開かれているときは流れに対する抵抗が低減され、結果として、流動制御弁を通過する流量は、弁にかかる所定の圧力差に対して増加する。このように、流動制御弁の状態（すなわち、流動制御弁を通り抜ける開口の寸法）を変えることにより、弁を通過する流量を制御することができる。図示される実施形態では、流動制御弁１６５の状態および流動制御弁１６６の状態は、湿気注入システム１６０を通過する有効な流動抵抗を定める。ゆえに、流動制御弁１６５および１６６は共同で、湿気注入システム１６０を通過する総流量を部分的に定める。例えば、両方の流動制御弁１６５および１６６が閉じ状態に向けて調節される場合、湿気注入システム１６０を通過する総流量は低減され、逆もまた同様である。しかしながら、流動制御弁１６５および１６６の状態が相反して調節される場合、流路１６１および流路１６２を通過する流れの比率は変化する。したがって、浄化ガス流１３０Ａ内に注入される水蒸気の量は、流動制御弁１６６の状態とは反対に流動制御弁１６５の状態を変えることにより調節される。例えば、加湿浄化ガス１３０Ｂの固定された流量に対してより高い湿度が必要とされる場合は、流動制御弁１６６はより開いた状態に調節されるが、流動制御弁１６５はより閉ざされた状態に調節される。
【００３８】
図８は、少なくとも２つの平行な流路を含む湿気注入システム１７０の別の実施形態を示す図面である。図８に示されるように、湿気注入システム１７０は、図７を参照して記載された同類の同じように番号付けされた要素を含む。図８に示されるように、浄化ガス流１３０Ａは、湿気注入システム１７０に入り、流路１６１を貫流する浄化ガス流１３１と流路１６２を貫流する浄化ガス流１３２Ａの２つに分かれる。図示されるように、流路１６２は、湿気注入器２００を含む。限定されない例として、湿気注入器２００は、本明細書に記載される湿気注入器２１０、２２０、２３０、および２４０のうちのいずれかであり得る。浄化ガス流１３２Ａは湿気注入器２００を貫通する。湿気注入器２００は、加湿浄化ガス流１３２Ｂを生成するために浄化ガス流に一定量の水蒸気を加える。対照的に、水蒸気は浄化ガス流１３１に加えられない。浄化ガス流１３１および加湿浄化ガス流１３２Ｂは、加湿浄化ガス流１３０Ｂを生成するために湿気注入システム１７０内で混合される。
【００３９】
図８に示されるように、浄化ガス流１３０Ａ内に注入される水蒸気の量は、流路１６１を貫流する浄化ガス流１３０Ａの一部分（すなわち、浄化ガス流１３１）と流路１６２を貫流する浄化ガス流１３０Ａの一部分（すなわち、浄化ガス流１３２Ａ）との間の比率に少なくとも部分的に依存する。図示されるように、水蒸気は浄化ガス流１３２Ａに加えられるが、水蒸気は浄化ガス流１３１に加えられない。ゆえに、浄化ガス流１３２Ａと浄化ガス流１３１との間の比率の変化は、加湿浄化ガス流１３０Ｂ内の水蒸気量に影響を及ぼす。
【００４０】
図示される実施形態では、湿気注入システム１６０は、入力浄化ガス流１３０Ａの経路内に流動制御弁１７５と流路１６２内に流動制御弁１７６とを含む。流動制御弁１７５の状態は、湿気注入システム１６０を通過する総流量を部分的に定める。流動制御弁１７６の状態は、流路１６１および流路１６２を通過する流れの比率を定める。したがって、浄化ガス流１３０Ａ内に注入される水蒸気の量は、流動制御弁１７６の状態を変えることにより調節される。図示されるように、流動制御弁１７６は、湿気注入器２００を含む流路１６２内に配置されるけれども、流動制御弁１７６を流路１６１に配置することができるであろう。
【００４１】
図９は、少なくとも２つの平行な経路を含む湿気注入システム１８０のさらに別の実施形態を示す図面である。図９に示されるように、湿気注入システム１８０は、図７を参照して記載された同類の同じように番号付けされた要素を含む。図９に示されるように、浄化ガス流１３０Ａは、湿気注入システム１８０に入り、経路１６１を貫流する浄化ガス流１３１と流路１６２を貫流する浄化ガス流１３２Ａの２つに分かれる。図示されるように、経路１６２は湿気注入器２００を含む。限定されない例として、湿気注入器２００は、本明細書に記載される湿気注入器２１０、２２０、２３０、および２４０のうちのいずれかであり得る。浄化ガス流１３２Ａは湿気注入器２００を貫通する。湿気注入器２００は、加湿浄化ガス流１３２Ｂを生成するために浄化ガス流に一定量の水蒸気を加える。対照的に、水蒸気は浄化ガス流１３１に加えられない。浄化ガス流１３１および加湿浄化ガス流１３２Ｂは、加湿浄化ガス流１３０Ｂを生成するために湿気注入システム１８０内で混合される。
【００４２】
図９に示されるように、浄化ガス流１３０Ａ内に注入される水蒸気の量は、流路１６１を貫流する浄化ガス流１３０Ａの一部分（すなわち、浄化ガス流１３１）と経路１６２を貫流する浄化ガス流１３０Ａの一部分（すなわち、浄化ガス流１３２Ａ）との間の比率に少なくとも部分的に依存する。図示されるように、水蒸気は浄化ガス流１３２Ａに加えられるが、水蒸気は浄化ガス流１３１に加えられない。ゆえに、浄化ガス流１３２Ａと浄化ガス流１３１との間の比率の変化は、加湿浄化ガス流１３０Ｂ内の水蒸気量に影響を及ぼす。
【００４３】
図示される実施形態では、浄化注入システム１８０は、入力浄化ガス流１３０Ａの経路内に直径Ｄ１の絞り口１８５を、流路１６１内に直径Ｄ２の絞り口１８７を、および流路１６２内に流動制御弁１８６を含む。流動制御弁１８６の状態は、流路１６１および流路１６２を通過する流れの比率を部分的に定める。したがって、浄化ガス流１３０Ａ内に注入される水蒸気の量は、流動制御弁１８６の状態を変えることにより調節される。絞り口１８７の直径Ｄ２は、絞り口１８５の直径Ｄ１よりも大きい。このように、絞り口１８５は、湿気注入システム１６０を通過する総流量を調整する。絞り口１８７の直径Ｄ２は、流動制御弁１８６と同等の有効な抵抗を生成するように選択されるので、流動制御弁１８６の状態は、流路１６１および流路１６２を通過する流れの比率に対して著しい影響を有する。一実施例では、Ｄ２は１インチの約千分の５であり、Ｄ１は１インチの約千分の１０である。図示されるように、流動制御弁１８６は、湿気注入器２００を含む流路１６２内に配置されるけれども、流動制御弁１８６を流路１６１内に配置することができ、絞り口１８７を流路１６２内に配置することができるであろう。
【００４４】
一態様では、湿気注入システムは受動的に制御される。言い換えれば、浄化ガス流に加えられる水蒸気の量は、時間的に固定されたままであるシステムの要素（例えば、流量、拡散率、弁の設定等）により指定される。いくつかの実施例では、いくつかの要素（例えば、弁の設定または絞り口寸法）は、所望の性能を得るために手動で調整されてもよい。
【００４５】
しかしながら、別の態様では、湿気注入システムは、浄化ガス流に加えられる水蒸気の量を調整するために自動的に制御される少なくとも１つの能動要素を含む。
【００４６】
図１０は、浄化ガス流に加えられる水蒸気の量の自動制御を含む湿気注入システム１９０の好ましい実施形態を示す図面である。図１０に示されるように、湿気注入システム１９０は、図７および図９を参照して記載される同類の同じように番号付けされた要素を含む。図１０に示されるように、浄化ガス流１３０Ａは、湿気注入システム１９０に入り、流路１６１を貫流する浄化ガス流１３１と流路１６２を貫流する浄化ガス流１３２Ａの２つに分けられる。図示されるように、流路１６２は、湿気注入器２００を含む。限定されない例として、湿気注入器２００は、本明細書に記載される湿気注入器２１０、２２０、２３０、および２４０のうちのいずれかであり得る。浄化ガス流１３２Ａは湿気注入器２００を貫通する。湿気注入器２００は、加湿浄化ガス流１３２Ｂを生成するために浄化ガス流に一定量の水蒸気を加える。対照的に、水蒸気は浄化ガス流１３１に加えられない。浄化ガス流１３１および加湿浄化ガス流１３２Ｂは、加湿浄化ガス流１３０Ｂを生成するために湿気注入システム１８０内で混合される。
【００４７】
図９に示されるように、浄化ガス流１３０Ａ内に注入される水蒸気の量は、流路１６１を貫流する浄化ガス流１３０Ａの一部分（すなわち、浄化ガス流１３１）と流路１６２を貫流する浄化ガス流１３０Ａの一部分（すなわち、浄化ガス流１３２Ａ）との間の比率に少なくとも部分的に依存する。図示されるように、水蒸気は浄化ガス流１３２Ａに加えられるが、水蒸気は浄化ガス流１３１に加えられない。ゆえに、浄化ガス流１３２Ａと浄化ガス流１３１との間の比率の変化は、加湿浄化ガス流１３０Ｂ内の水蒸気量に影響を及ぼす。図示される実施形態では、流動制御弁１８６の状態は、流路１６１および流路１６２を通過する流れの比率を部分的に定める。したがって、浄化ガス流１３０Ａ内に注入される水蒸気の量は、流動制御弁１８６の状態を変えることにより調節される。
【００４８】
さらなる一態様では、流動制御弁１８６の状態は、共振キャビティ１５０内の湿度測定に基づいて調節される。図１０に示されるように、湿度センサ１９８は共振キャビティ１５０内に配置される。湿度センサ１９８は、共振キャビティ１５０内の水蒸気量を示す信号１９１を生成する。信号１９１は、計算システム２５０に伝えられる。計算システム２５０は、信号１９１を受信し、測定された湿度に基づいて制御信号１９２を生成するように構成される。制御信号１９２は、制御信号１９２を、流動制御弁１８６のトランスデューサを駆動させるのに十分な電力を有する制御信号１９３に変換するドライバ２６０（例えば、増幅器）に伝えられる。制御信号１９３は、流動制御弁１８６に伝えられる。トランスデューサ（例えば、ピエゾスタック、ソレノイド等）は、制御信号１９３を受信し、制御信号１９３に応答して流動制御弁１８６の状態を変える。このように、湿気注入システム１９０により浄化ガス流１３０Ａ内に注入される水蒸気の量は、共振キャビティ１５０内の湿度計測に基づいて変えられる。
【００４９】
図１１を参照して、計算システム２５０は、プロセッサ２５１と一定量のコンピュータ読取可能メモリ２５２とを含む。図１０に示されるように、例として、湿気注入システム１９０は、プロセッサ２５１とメモリ２５２とを含むが、プロセッサ２５１およびメモリ２５２は、レーザ式照明光源１００の他の部品の中に含まれてもよい。プロセッサ２５１およびメモリ２５２はバス２５３上で通信し得る。メモリ２５２は、プロセッサ２５１により実行される際に、共振キャビティ１５０を通過する加湿浄化ガス流１３０Ｂの湿度測定に基づいて浄化ガス１３０Ａ内に注入される水蒸気の量をプロセッサ２５１に調節させるプログラムコードを保存する一定量のメモリ２５４を含む。一実施例では、浄化ガス１３０Ａ内に注入される水蒸気の量は、水蒸気注入を含む流路を通る流れと水蒸気注入を含まない流路との間の比率を変えることにより調節される。
【００５０】
湿気注入システム１６０、１７０、１８０、および１９０は、限定されない例として与えられる。非線形結晶を含む共振キャビティに貫流される浄化ガス内に調節された量の水蒸気を導入するのに適した多くの他の構成が考察されてもよい。
【００５１】
図１２は、共振キャビティ内の非線形結晶の性能を向上させるのに有用な模範的方法３００の流れ図を示す。ブロック３０１では、加湿浄化ガスが、ＢＢＯ結晶を含む共振キャビティに貫流される。
【００５２】
図１３は、共振キャビティ内の非線形結晶の性能を向上させるのに有用な模範的方法４００の流れ図を示す。
【００５３】
ブロック４０１では、ホウ酸バリウム結晶を含むレーザ式照明光源の共振キャビティを貫流する加湿浄化ガス流内の水蒸気量が測定される。
【００５４】
ブロック４０２では、浄化ガス流の第１の部分が、湿気注入器を含む第１の流路に通して誘導される。
【００５５】
ブロック４０３では、浄化ガス流の第２の部分が、第２の流路に通して誘導される。
【００５６】
ブロック４０４では、流動制御弁の状態が、測定された水蒸気量に少なくとも部分的に基づいて調節される。浄化ガス流の第１の部分と浄化ガス流の第２の部分との間の比率は、流動制御弁の状態により定められる。
【００５７】
ブロック４０５では、浄化ガス流の第１の部分および浄化ガス流の第２の部分が、共振キャビティを通過する加湿浄化ガス流を生成するために混合される。
【００５８】
一般的に、湿気注入システムは、レーザ式照明システムの一部として構成され得る。照明システムの他の重要な光学部品は、微少量の水（例えば、約２〜１０ｐｐｍ）を含む汚染物のない乾燥した浄化ガスにより浄化され得るが、非線形結晶を含む共振キャビティ（例えば、ＢＢＯ結晶を有するＦＨＧ）は、加湿浄化ガス（例えば、５０〜５，０００ｐｐｍ）で浄化され得る。
【００５９】
様々な実施形態が、標本を処理するのに用いられ得る半導体処理システム（例えば、検査システム）に対して本明細書に記載される。用語「標本」は、本明細書では、当該技術分野で周知の手段により処理され（例えば、印刷され、または欠陥検査され）得るウェーハ、レチクル、またはいずれかの他の試料を指すのに用いられる。
【００６０】
用語「ウェーハ」は、本明細書で用いられる場合、半導体または非半導体材料で形成される基板を指す。例として、単結晶シリコン、ガリウム砒素、燐化インジウムが挙げられるが、これらに限定されない。そのような基板は、半導体製造設備内で通常見られ得るおよび／または処理され得る。いくつかの事例では、ウェーハは、基板のみを含み得る（すなわち、むき出しのウェーハ）。代わりに、ウェーハは、基板上に形成される異なる材料の１つ以上の層を含み得る。ウェーハ上に形成される１つ以上の層は、「パターン形成」または「無地化」され得る。例えば、ウェーハは、繰り返しパターンの特徴を有する複数のダイを含み得る。
【００６１】
「レチクル」は、レチクル作製プロセスのいずれかの段階でのレチクルであってもよく、半導体製造設備用に発売され得るまたは発売され得ない完成したレチクルであってもよい。レチクルまたは「マスク」は、その上に形成され且つパターンで構成されるほぼ不透明の領域を有するほぼ透明な基板として一般的に定義される。基板として、例えば、水晶のようなガラス材料が挙げられ得る。レチクルは、レチクル上のパターンがレジストに転写され得るように、リソグラフィープロセスの露光工程中にレジスト被覆ウェーハ上に置かれ得る。
【００６２】
ウェーハ上に形成される１つ以上の層は、パターン形成または無地化され得る。例えば、ウェーハは、各々が繰り返しパターンの特徴を有する複数のダイを含む。そのような材料層の形成および処理により、完成されたデバイスが最終的に生じ得る。多くの異なる種類のデバイスがウェーハ上に形成され得、この用語ウェーハは、本明細書で用いられる場合、当該技術分野で周知のあらゆる種類のデバイスがその上部で作製されているウェーハを包含するように意図されている。
【００６３】
１つ以上の模範的実施形態では、記載される機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらのいずれかの組み合わせで実装され得る。ソフトウェアで実装される場合、機能は、１つ以上の命令またはコードとしてコンピュータ読取可能媒体上に保存または伝送され得る。コンピュータ読取可能媒体として、コンピュータ保存媒体と、コンピュータプログラムの相互伝送を容易にするいずれかの媒体を含む通信媒体との両方が挙げられる。保存媒体は、一般目的または特定目的コンピュータによりアクセスされ得るいずれかの利用可能な媒体であり得る。例として、そのようなコンピュータ読出可能媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭまたは他の光学ディスク保存体、磁気ディスク保存体または他の磁気保存デバイス、または、命令またはデータ構造の形で所望のプログラムコード手段を搬送または保存するのに用いることができ且つ一般目的または特定目的コンピュータもしくは一般目的または特定目的プロセッサによりアクセスすることができるいずれかの他の媒体を含むことができる。そのうえ、あらゆる接続が、当然のことながらコンピュータ読出可能媒体と呼ばれる。例えば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、撚り線、デジタルスクライバライン（ＤＳＬ）、または、赤外線、ラジオおよびマイクロ波のような無線技術を用いてウェブサイト、サーバまたは他のリモートソースから伝送される場合、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、撚り線、ＤＳＬ、または、赤外線、ラジオおよびマイクロ波のような無線技術は媒体の定義に含まれる。ディスク（Ｄｉｓｋ）およびディスク（Ｄｉｓｃ）は、本明細書で用いられる場合、コンパクトディスク（ＣＤ）、レーザディスク、光学ディスク、デジタル万能ディスク（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスクおよびブルーレイディスクを含み、ディスク（Ｄｉｓｋ）は、普通、データを磁気的に再生するが、ディスク（Ｄｉｓｃ）は、レーザを用いてデータを光学的に再生する。上記のものの組み合わせも、コンピュータ読出可能媒体の範囲内に含まれるべきである。
【００６４】
ある特定の実施形態が教育目的のために上に記載されているが、本特許文書の教示内容は、一般的な適用可能性を有し、上に記載された特定の実施形態に限定されない。したがって、本請求項で説明されるような本発明の範囲から逸脱せずに、記載された実施形態の様々な特徴の様々な変更、適用、および組み合わせを実践することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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