非線性光學(xué)晶體的鈍化的制作方法
【專利說明】非線性光學(xué)晶體的鈍化
[0001]相關(guān)串請案的交叉參考
[0002]本申請案涉及且主張來自以下所列舉申請案(“相關(guān)申請案”)的最早可用有效申請日期的權(quán)益(例如，主張除臨時(shí)專利申請案以外的最早可用優(yōu)先權(quán)日期或依據(jù)35USC § 119(e)主張臨時(shí)專利申請案、相關(guān)申請案的任一及所有母案、前代母案、前二代母案等的權(quán)益)。
[0003]相關(guān)串請案:
[0004]出于USPTO非法定要求的目的，本申請案構(gòu)成美國臨時(shí)專利申請案的正式(非臨時(shí))專利申請案，所述美國臨時(shí)專利申請案標(biāo)題為“由氫鈍化的NLO晶體性質(zhì)(NLO CRYSTALPROPERTIES BY HYDROGEN PASSIVAT1N) ”，發(fā)明人稱作弗拉基米爾德里賓斯基(VladimirDribinski)及永和亞歷克斯莊(Yung-Ho Alex Chuang)，于2013年4月10日提出申請，申請案號為61/810，605。
技術(shù)領(lǐng)域
[0005]本發(fā)明涉及非線性光學(xué)材料的領(lǐng)域，且特定來說，涉及一種用于鈍化非線性光學(xué)晶體以糾正晶體缺陷的系統(tǒng)及方法。本發(fā)明進(jìn)一步涉及深紫外(DUV)激光器及并入有非線性光學(xué)晶體的相關(guān)檢查系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0006]許多現(xiàn)代激光系統(tǒng)需要非線性光學(xué)(NLO)元件。激光系統(tǒng)通常將NLO晶體用于例如混頻、拉曼(Raman)放大、克爾(Kerr)透鏡鎖模、電光調(diào)制、聲光調(diào)制及類似物的許多應(yīng)用。
[0007]NLO元件的激光誘發(fā)的損壞(LID)為許多現(xiàn)代激光系統(tǒng)的主要限制。LID由于激光輻射與組成給定NLO元件的材料之間的相互作用而發(fā)生。暴露于激光系統(tǒng)內(nèi)的電磁輻射可負(fù)面地影響NLO晶體的各種物理及光學(xué)性質(zhì)，例如但不限于透射率、反射率及折射。繼而，由所發(fā)生的LID所致的物理性質(zhì)的此降級最終導(dǎo)致給定激光系統(tǒng)內(nèi)的NLO元件的故障。
[0008]LID在利用較短波長的電磁光譜(例如具有小于300nm的波長的深紫外(DUV)光)的激光系統(tǒng)中變得甚至更成問題。另外，NLO晶體在其具有較大數(shù)量或量的晶體缺陷(例如但不限于位錯、雜質(zhì)、空位及類似物)時(shí)較易受LID影響。因此，NLO晶體中的晶體缺陷的存在導(dǎo)致LID的所增加水平且繼而導(dǎo)致較短晶體壽命。
[0009]由此，將期望提供一種糾正上文所識別的現(xiàn)有技術(shù)的缺陷的方法及系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例，描述一種用于鈍化非線性光學(xué)晶體的晶體缺陷的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法可包含在存在氟、氟化物離子及含氟化物化合物中的至少一者的情況下生長非線性光學(xué)晶體。在另一實(shí)施例中，所述方法可包含機(jī)械地制備(例如，切割及/或拋光)所述非線性光學(xué)晶體。在另一實(shí)施例中，所述方法可包含對所述非線性光學(xué)晶體執(zhí)行退火過程。在另一實(shí)施例中，所述方法可包含將所述非線性光學(xué)晶體暴露于鈍化氣體，例如含氫或含氘鈍化氣體。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例，描述一種用于鈍化非線性光學(xué)晶體的晶體缺陷的系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述系統(tǒng)可包含晶體生長器，所述晶體生長器經(jīng)配置以在存在氟、氟化物離子及含氟化物化合物中的至少一者的情況下生長基于硼酸鹽的非線性光學(xué)晶體。在另一實(shí)施例中，系統(tǒng)可包含經(jīng)配置以機(jī)械地制備從所述晶體生長器接收的所述非線性光學(xué)晶體的機(jī)械制備載臺。在另一實(shí)施例中，所述系統(tǒng)可包含鈍化系統(tǒng)。在另一實(shí)施例中，所述鈍化系統(tǒng)可包含經(jīng)配置以容納鈍化氣體的暴露室，所述暴露室進(jìn)一步經(jīng)配置以容納所述非線性光學(xué)晶體以暴露于所述室內(nèi)的所述鈍化氣體。在另一實(shí)施例中，所述鈍化系統(tǒng)可包含鈍化氣體源，所述鈍化氣體源流體耦合到所述暴露室且經(jīng)配置以將所述鈍化氣體供應(yīng)到所述暴露室的內(nèi)部部分。在另一實(shí)施例中，所述鈍化系統(tǒng)可包含退火載臺，所述退火載臺安置于所述暴露室內(nèi)且經(jīng)配置以將所述非線性光學(xué)晶體固定在所述暴露室內(nèi)，所述載臺包含經(jīng)配置以控制所述非線性光學(xué)晶體的溫度的一或多個(gè)熱控制元件。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例，描述一種用于光學(xué)地檢查一或多個(gè)樣本的系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述系統(tǒng)可包含樣本載臺。在另一實(shí)施例中，所述系統(tǒng)可包含經(jīng)配置以照射安置于所述樣本載臺上的一或多個(gè)樣本的一部分表面的激光系統(tǒng)。在另一實(shí)施例中，所述可包含在存在氟或氟化物離子的情況下生長的至少一個(gè)經(jīng)鈍化且經(jīng)退火非線性光學(xué)晶體，所述非線性光學(xué)晶體經(jīng)充分退火以建立低于選定水平的水含量，所述NLO晶體經(jīng)充分鈍化以建立選定鈍化水平。在另一實(shí)施例中，所述激光系統(tǒng)可包含經(jīng)配置以產(chǎn)生選定波長的光的至少一個(gè)光源，所述光源經(jīng)配置以將光傳輸穿過所述非線性光學(xué)晶體。在另一實(shí)施例中，所述激光系統(tǒng)可包含經(jīng)配置以裝納所述非線性光學(xué)晶體的晶體外殼單元。在另一實(shí)施例中，所述激光系統(tǒng)可包含經(jīng)配置以接收從所述樣本的所述表面反射、散射或發(fā)出的至少一部分照射的檢測器。在另一實(shí)施例中，所述系統(tǒng)可包含通信耦合到所述檢測器的計(jì)算機(jī)控制器。在另一實(shí)施例中，所述計(jì)算機(jī)控制器經(jīng)配置以獲取關(guān)于由所述檢測器接收的至少一部分照射的信息。在另一實(shí)施例中，所述計(jì)算機(jī)控制器經(jīng)配置以利用關(guān)于由所述檢測器接收的至少一部分照射的信息來確定所述樣本的至少一個(gè)缺陷的存在或不存在。
[0013]應(yīng)理解，前述大體說明及以下詳細(xì)說明兩者均僅為示范性及解釋性的且未必限制所主張的本發(fā)明。并入本說明書中并構(gòu)成本說明書的部分的附圖圖解說明本發(fā)明的實(shí)施例，并與所述大體說明一起用于解釋本發(fā)明的原理。
【附圖說明】
[0014]所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可通過參考附圖而較佳理解本發(fā)明的眾多優(yōu)點(diǎn)，在附圖中:
[0015]圖1A是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于經(jīng)由基于氟的摻雜及基于氫的摻雜而鈍化NLO晶體的系統(tǒng)的框圖。
[0016]圖1B是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的基于氫的鈍化系統(tǒng)的框圖。
[0017]圖1C圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于鈍化NLO晶體的系統(tǒng)的暴露室的概念圖。
[0018]圖2是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于鈍化NLO晶體的方法的流程圖。
[0019]圖3是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的配備有在存在氟或氟離子的情況下生長的經(jīng)退火且經(jīng)鈍化NLO晶體的激光系統(tǒng)的框圖。
[0020]圖4是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于檢查晶片或光掩模的系統(tǒng)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]現(xiàn)在將詳細(xì)參考圖解說明于附圖中的所揭示的標(biāo)的物。
[0022]大體參考圖1A到4，根據(jù)本發(fā)明描述一種用于鈍化非線性光學(xué)(NLO)晶體的系統(tǒng)及方法。在以下各項(xiàng)中描述用于退火及/或鈍化非線性光學(xué)(NLO)晶體的系統(tǒng)及方法:于2012年6月I日提出申請的頒予莊等人的第13/488，635號美國專利申請案；及于2012年3月5日提出申請的頒予德里賓斯基等人的第13/412，564號美國專利申請案，所述兩個(gè)美國專利申請案均以全文引用方式并入本文中。本文中注意到，上述申請案中所揭示的方法及系統(tǒng)中的任一者均可結(jié)合本發(fā)明通篇中所揭示的方法及系統(tǒng)一起使用。
[0023]本發(fā)明的實(shí)施例針對于通過經(jīng)由已經(jīng)歷氟摻雜的基于硼酸鹽的NLO晶體的退火及/或基于氫的鈍化而減少基于硼酸鹽的NLO晶體中的晶體缺陷來減輕激光誘發(fā)的損壞(LID)的影響。本發(fā)明的實(shí)施例針對于從包含基于氟的成分的液體(例如，熔體或溶液)生長基于硼酸鹽的晶體。出于本發(fā)明的目的，“基于氟的成分”可包含氟、氟離子或含氟化合物(例如，氟化鋰)。晶體生長過程可包含在生長基于硼酸鹽的晶體時(shí)的攪拌步驟。本文中認(rèn)識到，用于生長基于硼酸鹽的晶體的液體內(nèi)所含有的氟化物離子可減小導(dǎo)致在晶體生長期間發(fā)生的較少缺陷的液體的粘度。本文中進(jìn)一步認(rèn)識到，氟化物離子可附接在由NLO晶體的晶體晶格中缺少氧離子而形成的空位處，借此鈍化由缺少氧導(dǎo)致的缺陷。
[0024]本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)一步針對于退火(或至少加熱)處于選定溫度的經(jīng)氟摻雜的NLO晶體且進(jìn)一步將NLO晶體暴露于處于選定濃度的基于氫的鈍化氣體。出于本發(fā)明的目的，“基于氫的”氣體可包含完全地或部分地由氫(例如，H或H2)、氫的化合物(例如，NH3SCH4)、氫的同位素(例如，氘)或包含氫的同位素的化合物組成的任何氣體。本文中注意到，通過將氫原子或氘原子附接到晶體內(nèi)的懸鍵或斷鍵可糾正晶體缺陷。舉例來說，懸鍵或斷鍵可包含懸氧鍵，其通常為影響NLO晶體的物理/光學(xué)性質(zhì)及因此NLO晶體的壽命的主要缺陷類型。本文中認(rèn)識到，氫或氘可并入由缺少堿金屬離子(例如，鋰離子)而導(dǎo)致的晶體缺陷處，借此鈍化氟/氟離子未鈍化的缺陷種類。進(jìn)一步認(rèn)識到，退火過程可用于去除或減少在晶體生長過程期間及/或在晶體生長過程之后并入到晶體中的水或OH含量。本文中進(jìn)一步注意到，所得NLO晶體可具有比已僅由氫或僅由氟鈍化的晶體大的對LID的抵抗力。
[0025]如本發(fā)明通篇所使用，術(shù)語“晶體”、“NL0晶體”或“非線性晶體”通常是指適合于頻率轉(zhuǎn)換的非線性光學(xué)晶體。舉例來說，本發(fā)明的非線性光學(xué)晶體可經(jīng)配置以將第一波長(例如，532nm)的入射照射頻率轉(zhuǎn)換為較短波長(例如，266nm)的輸出照射。此外，本發(fā)明的非線性光學(xué)晶體可包含但不限于硼酸鋇(BBO)、三硼酸鋰(LBO)、四硼酸鋰(LTB)Jl酸銫鋰(CLBO)、硼酸銫(CBO)、氧化物型非線性晶體及類似物。
[0026]如本發(fā)明通篇所使用，術(shù)語“晶片”通常是指由半導(dǎo)體或非半導(dǎo)體材料形成的襯底。舉例來說，半導(dǎo)體或非半導(dǎo)體材料包含但不限于單晶硅、砷化鎵及磷化銦。晶片可包含一或多個(gè)層。舉例來說，此些層可包含但不限于抗蝕劑、電介質(zhì)材料、導(dǎo)電材料及半導(dǎo)電材料。此項(xiàng)技術(shù)中已知許多不同類型的此些層，且本文中所使用的術(shù)語晶片打算囊括其上可形成所有類型的此些層的晶片。
[0027]圖1A到IC圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于鈍化NLO晶體104的系統(tǒng)100。本文中認(rèn)識到，可利用本文中所描述且圖1A到IC中所圖解說明的系統(tǒng)100來實(shí)施本發(fā)明通篇所描述的各種方法的一或多個(gè)步驟。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)100包含用于生長NLO晶體103或晶體晶錠的晶體生長器102。在另一實(shí)施例中，系統(tǒng)100包含用于在晶體生長之后對NLO晶體103執(zhí)行一或多個(gè)機(jī)械制備步驟以獲得經(jīng)切割及/或經(jīng)拋光NLO晶體104的機(jī)械制備載臺106。在另一實(shí)施例中，系統(tǒng)100包含經(jīng)配置以退火晶體104及/或用鈍化氣體(例如，基于氫的氣體或與惰性氣體混合的基于氫的氣體)鈍化晶體104的鈍化系統(tǒng)108。
[0028]在一個(gè)實(shí)施例中，晶體生長器102經(jīng)配置以在存在一或多種基于氟的成分(例如氟、氟化物離子或含氟化物化合物(例如，氟化鋰))的情況下生長NLO晶體103或晶體晶錠。在另一實(shí)施例中，由晶體生長器102生長的NLO晶體103包含基于硼酸鹽的NLO晶體。在另一實(shí)施例中，在存在氟、氟化物離子及含氟化物分子中的至少一者的情況下，基于硼酸鹽的NLO晶體可包含但不限于β -硼酸鋇(BBO)、三硼酸鋰(LBO)、四硼酸鋰(LTB)、硼酸銫鋰(CLBO)及硼酸銫(CBO)。
[0029]在另一實(shí)施例中，晶體生長器102經(jīng)配置以從包含一或多種基于氟的成分的液體(例如，包含硼濃度的5%到20%的氟成分濃度的液體)生長NLO晶體103。在一個(gè)實(shí)施例中，晶體生長器102可從含有一或多種氟成分的熔體生長NLO晶體103。在另一實(shí)施例中，晶體生長器102可從含有一或