在一些優(yōu)選實(shí)施例中，種子激光器603通過(guò)使用(舉例來(lái)說(shuō))光柵及及穩(wěn)定化溫度而穩(wěn)定化。種子激光器603應(yīng)優(yōu)選地產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上垂直于基波(即，輸入激光602)的偏光而偏振的偏光，所述偏光然后經(jīng)引入到非線性轉(zhuǎn)換器607中。在一些實(shí)施例中，非線性晶體可含在非線性轉(zhuǎn)換器607的諧振腔中以基于自發(fā)發(fā)射形成激光器/放大器。
[0077]在此實(shí)施例中，分束器621 (或在其它實(shí)施例中為棱鏡)可將處于波長(zhǎng)Os的經(jīng)下變頻信號(hào)129與未消耗基波623分離。在其它實(shí)施例(未展示)中，未消耗基波623可以時(shí)間延遲再循環(huán)返回到非線性轉(zhuǎn)換器607的輸入以匹配輸入激光602的接下來(lái)傳輸激光脈沖。應(yīng)注意，0Ρ0/0ΡΑ 136 (圖1C)可以類似于圖6中所示的組態(tài)的組態(tài)實(shí)施，除輸入激光602是處于二次諧波(2ω)而非基波(ω)之外。
[0078]準(zhǔn)CW激光器可使用高重復(fù)率激光器(例如，以大約50MHz或較高重復(fù)率操作的鎖模激光器)來(lái)構(gòu)造用于基波激光器102。真正CW激光器可使用CW激光器來(lái)構(gòu)造用于基波激光器102。CW激光器可需要在諧振腔中含有一或多個(gè)頻率轉(zhuǎn)換級(jí)以增建足夠功率密度以獲得高新頻率轉(zhuǎn)換。
[0079]在一個(gè)實(shí)施例中，使用接近1030nm的基波波長(zhǎng)替代大約1064nm的基波。此波長(zhǎng)可通過(guò)激光器使用經(jīng)Yb摻雜的YAG晶體或經(jīng)Yb摻雜的光纖的增益介質(zhì)來(lái)產(chǎn)生。在1030nm基波波長(zhǎng)的情況下，大約1552.8nm的OPO信號(hào)波長(zhǎng)將產(chǎn)生接近193.368nm的最終輸出波長(zhǎng)。上文的實(shí)質(zhì)上類似頻率轉(zhuǎn)換方案可用于產(chǎn)生二次諧波(接近515nm)、四次諧波(接近257.5nm)、信號(hào)(cos)與四次諧波(接近220.9nm)的和及最終輸出波長(zhǎng)。BBO或CLBO可用于UV頻率轉(zhuǎn)換及混合級(jí)。其它非線性晶體也可適合于一些頻率轉(zhuǎn)換或混合級(jí)。
[0080]在又另一實(shí)施例中，使用接近1047nm或接近1053nm的基波波長(zhǎng)替代大約1064nm的基波。舉例來(lái)說(shuō)，接近1047nm或接近1053nm操作的激光器可基于Nd:YLF(經(jīng)釹摻雜的氟化釔鋰)。適當(dāng)信號(hào)波長(zhǎng)可經(jīng)挑選以便達(dá)成所要激光輸出波長(zhǎng)。舉例來(lái)說(shuō)，具有大約1480nm的波長(zhǎng)的信號(hào)頻率ω 3可從接近1047nm的基波產(chǎn)生接近193.4nm的激光輸出4 ω +2 ω s。另一選擇是，對(duì)應(yīng)于大約1457nm的波長(zhǎng)的信號(hào)頻率可與接近1053nm的基波一起使用以產(chǎn)生類似激光輸出。
[0081 ] 在又其它實(shí)施例中，接近1030nm、1047nm或1053nm基波激光器波長(zhǎng)可使用3(0+2 0^產(chǎn)生大約193.4nm的輸出波長(zhǎng)，其中ω 3分別為885nm、867nm或861nm。
[0082]改進(jìn)型193nm激光器與(舉例來(lái)說(shuō))8次諧波產(chǎn)生(其通常需要較多頻率轉(zhuǎn)換級(jí))相比較不復(fù)雜且較高效，且與組合兩個(gè)不同基波波長(zhǎng)相比較不復(fù)雜得多。因此，上文所描述改進(jìn)型的193nm激光器可在光掩模、掩模原版或晶片檢驗(yàn)期間提供顯著系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)。
[0083]與由張(Chuang)等人在2013年3月12日提出申請(qǐng)的美國(guó)專利申請(qǐng)案13/797，939 (P3913)的激光器相比，改進(jìn)型193nm激光器具有數(shù)個(gè)優(yōu)點(diǎn)。第一優(yōu)點(diǎn)是:改進(jìn)型193nm激光器的最終頻率轉(zhuǎn)換級(jí)較高效地針對(duì)給定基波功率產(chǎn)生較高輸出功率，或針對(duì)相同輸出功率產(chǎn)生較低功率基波。第二優(yōu)點(diǎn)是:接近1.4 μπι或1.5 μπι操作的光學(xué)組件及測(cè)試設(shè)備比接近2.1 ym波長(zhǎng)更容易獲得。第三優(yōu)點(diǎn)是:針對(duì)接近1.4 μπι或1.5 μπι的信號(hào)波長(zhǎng)，與閑波(idler)相比，顯著較多能量進(jìn)入信號(hào)中，藉此導(dǎo)致基波功率到輸出功率的更高效轉(zhuǎn)化(與其中幾乎等量的功率必須進(jìn)入信號(hào)及閑波中接近2.1 μπι的信號(hào)波長(zhǎng)相比)。第四優(yōu)點(diǎn)是:接近1.4 μ m或接近1.5 μ m的信號(hào)波長(zhǎng)不接近于任何水或_ OH吸收峰值，因此導(dǎo)致對(duì)晶體中的任何者或光路徑中的小水份量的較大容限。第六優(yōu)點(diǎn)是:最終混頻級(jí)(例如，混頻模塊103，圖1A)僅使用兩個(gè)輸入波長(zhǎng)(即，四次諧波及信號(hào))替代三個(gè)輸入波長(zhǎng)(B卩，四次諧波、基波及信號(hào))。應(yīng)注意，相同優(yōu)點(diǎn)的諸多者適用于組合三次諧波與介于約800nm與900nm波長(zhǎng)之間的信號(hào)波長(zhǎng)的改進(jìn)型193nm激光器(圖1C)。
[0084]接近1064nm、1053nm、1047nm及1030nm波長(zhǎng)操作的基波激光器在不同功率電平及重復(fù)率范圍下容易獲得，包含鎖模、Q開關(guān)、準(zhǔn)CW及真正CW激光器。改進(jìn)型193nm激光器能夠以高于IMHz的重復(fù)率操作，此對(duì)高速檢驗(yàn)應(yīng)用來(lái)說(shuō)是重要的。以大于50MHz的重復(fù)率操作的鎖?；驕?zhǔn)CW基波激光器的使用尤其有利于對(duì)半導(dǎo)體晶片、光掩模及掩模原版的高速檢驗(yàn)，因?yàn)?，與相同功率的較低重復(fù)率激光器相比，其允許高速圖像獲取且減少每一脈沖的峰值功率(且也導(dǎo)致對(duì)光學(xué)器件及所檢驗(yàn)的物件的較少損壞)。盡管上文實(shí)施例描述使用各種基波波長(zhǎng)來(lái)產(chǎn)生193.3nm的激光輸出，但使用對(duì)信號(hào)波長(zhǎng)的適當(dāng)挑選可產(chǎn)生在193.3nm的數(shù)納米內(nèi)的其它波長(zhǎng)。利用此些激光器的此些激光器及系統(tǒng)是在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0085]圖7到14圖解說(shuō)明可包含上文所描述改進(jìn)型193nm激光器中的一者的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)可用于光掩模、掩模原版或晶片檢驗(yàn)及計(jì)量應(yīng)用中。
[0086]圖7展示在一個(gè)傳感器770上同時(shí)檢測(cè)兩個(gè)圖像或信號(hào)信道的掩模原版、光掩模或晶片檢驗(yàn)系統(tǒng)700。照明源709并入有如本文中所描述的改進(jìn)型193nm激光器。光源可進(jìn)一步包括脈沖倍增器及/或相干性減小方案。兩個(gè)信道可在所檢驗(yàn)物件730是透明的(舉例來(lái)說(shuō)，掩模原版或光掩模)時(shí)包括反射及透射強(qiáng)度，且可包括兩個(gè)不同照明模式，例如入射角、偏光狀態(tài)、波長(zhǎng)范圍或其某一組合。
[0087]如圖7中所示，照明中繼光學(xué)器件715及720將照明從源709中繼到所檢驗(yàn)物件730。所檢驗(yàn)物件730可為欲檢驗(yàn)的掩模原版、光掩模、半導(dǎo)體晶片或其它物件。圖像中繼光學(xué)器件740、755及760將由所檢驗(yàn)物件730反射及/或透射的光中繼到傳感器770。對(duì)應(yīng)于針對(duì)兩個(gè)信道的所檢測(cè)信號(hào)或圖像的數(shù)據(jù)經(jīng)展示為數(shù)據(jù)780且經(jīng)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)(未展示)以供處理。
[0088]可經(jīng)配置以量測(cè)來(lái)自掩模原版或光掩模的透射光及反射光的掩模原版或光掩模檢驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)施例的其它細(xì)節(jié)描述于美國(guó)專利7，352，457及7，528，943中，所述美國(guó)專利以引用方式并入本文中。美國(guó)專利7，528，943及5，563，702提供關(guān)于可并入有改進(jìn)型193nm激光器的掩模原版及光掩模檢驗(yàn)系統(tǒng)的額外細(xì)節(jié)，所述美國(guó)專利兩者以引用方式并入本文中。
[0089]圖8圖解說(shuō)明包含多個(gè)物鏡及上文所描述改進(jìn)型193nm激光器中的一者的示范性檢驗(yàn)系統(tǒng)800。在系統(tǒng)800中，來(lái)自激光光源801的照明發(fā)送到照明子系統(tǒng)的多個(gè)區(qū)段。照明子系統(tǒng)的第一區(qū)段包含元件802a到806a。透鏡802a聚焦來(lái)自激光光源801的光。來(lái)自透鏡802a的光然后從鏡803a反射。出于圖解說(shuō)明的目的將鏡803a放置于此位置處，且可將其定位于別處。來(lái)自鏡803a的光然后由透鏡804a收集，所述透鏡形成照明光瞳平面805a。可取決于檢驗(yàn)?zāi)Ｊ降男枰獙⒂靡孕薷墓獾墓馊?、濾波器或其它裝置放置于光瞳平面805a中。來(lái)自光瞳平面805a的光然后通過(guò)透鏡806a且形成照明場(chǎng)平面807。
[0090]照明子系統(tǒng)的第二區(qū)段包含元件802b到806b。透鏡802b聚焦來(lái)自激光光源801的光。來(lái)自透鏡802b的光然后從鏡803b反射。來(lái)自鏡803b的光然后由透鏡804b收集，所述透鏡形成照明光瞳平面805b?？扇Q于檢驗(yàn)?zāi)Ｊ降男枰獙⒂靡孕薷墓獾墓馊ΑV波器或其它裝置放置于光瞳平面805b中。來(lái)自光瞳平面805b的光然后通過(guò)透鏡806b且形成照明場(chǎng)平面807。來(lái)自第二區(qū)段的光然后被鏡或反射性表面重新定向以使得照明場(chǎng)平面807處的照明場(chǎng)光能量由經(jīng)組合的照明區(qū)段構(gòu)成。
[0091]場(chǎng)平面光然后在從分束器810反射之前由透鏡809收集。透鏡806a及809在物鏡光瞳平面811處形成第一照明光瞳平面805a的圖像。同樣，透鏡806b及809在物鏡光瞳平面811處形成第二照明光瞳平面805b的圖像。物鏡812 (或替代地813)然后獲取光瞳光且在樣本814處形成照明場(chǎng)807的圖像。物鏡812或物鏡813可靠近樣本814而定位。樣本814可在載臺(tái)(未展示)上移動(dòng)，所述載臺(tái)使所述樣本定位于所要位置中。從樣本814反射且散射的光由光NA反折射物鏡812或物鏡813收集。在物鏡光瞳平面811處形成經(jīng)反射光瞳之后，光能量在成像子系統(tǒng)中形成內(nèi)部場(chǎng)816之前通過(guò)分束器810及透鏡815。此內(nèi)部成像場(chǎng)是樣本814及對(duì)應(yīng)地照明場(chǎng)807的圖像。此場(chǎng)可空間分離成對(duì)應(yīng)于照明場(chǎng)的多個(gè)場(chǎng)。這些場(chǎng)中的每一者可支持單獨(dú)成像模式。舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)成像模式可為明場(chǎng)成像模式，而另一者可為暗場(chǎng)成像模式。
[0092]可使用鏡817重新定向這些場(chǎng)中的一者。經(jīng)重新定向的光然后在形成另一成像光瞳819b之前通過(guò)透鏡818b。此成像光瞳為光瞳811及對(duì)應(yīng)地照明光瞳805b的圖像?？扇Q于檢驗(yàn)?zāi)Ｊ降男枰獙⒂靡孕薷墓獾墓馊?、濾波器或其它裝置放置于光瞳平面81%中。來(lái)自光瞳平面81%的光然后通過(guò)透鏡820b且在傳感器821b上形成圖像。以類似方式，經(jīng)過(guò)鏡或反射表面817的光由透鏡818a收集且形成成像光瞳819a。來(lái)自成像光瞳819a的光然后在檢測(cè)器821a上形成圖像之前由透鏡820a收集。成像于檢測(cè)器821a上的光可用于不同于成像于傳感器821b上的光的不同成像模式。
[0093]系統(tǒng)800中所采用的照明子系統(tǒng)是由激光光源801、集光光學(xué)器件802到804、靠近光瞳平面805放置的光束整形組件及中繼光學(xué)器件806及809組成。內(nèi)部場(chǎng)平面807位于透鏡806與809之間。在一個(gè)優(yōu)選組態(tài)中，激光光源801可包含上文所描述的改進(jìn)型193nm激光器中的一者。
[0094]關(guān)于激光光源801，盡管圖解說(shuō)明為具有兩個(gè)透射點(diǎn)或透射角度的單個(gè)均勻區(qū)塊，但實(shí)際上此表示能夠提供兩個(gè)照明信道的激光光源，舉例來(lái)說(shuō)，所述兩個(gè)照明信道是例如通過(guò)元件802a到806a的以第一頻率(例如，接近193nm的深UV波長(zhǎng))的激光能量的光能的第一信道，及例如通過(guò)元件802b到806b的以第二頻率(例如，來(lái)自相同激光器的不同諧波，例如4次諧波，或來(lái)自不同激光器的光)的激光能量的光能的第二信道。
[0095]雖然來(lái)自激光光源801的光能量經(jīng)展示為90度間隔發(fā)射，且元件802a到806a及802b到806b以90度角定向，但實(shí)際上光可以各種定向發(fā)射，未必呈二維，且組件可以不同于如所示的方式定向。圖8因此簡(jiǎn)單地是所采用組件的表示且所示的角或距離既非按比例調(diào)整也非設(shè)計(jì)特定要求。
[0096]可在使用光圈整形概念的當(dāng)前系統(tǒng)中采用靠近光瞳平面805a/805b放置的元件。使用此設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)均勻照明或接近均勻照明以及個(gè)別點(diǎn)照明、環(huán)形照明、四極照明或其它所要圖案。
[0097]可在一般成像子系統(tǒng)中采用針對(duì)所述物鏡的各種實(shí)施方案。可使用單個(gè)固定物鏡。所述單個(gè)物鏡可支持所有所要的成像及檢驗(yàn)?zāi)Ｊ健Ｈ绻上裣到y(tǒng)支持相對(duì)大的場(chǎng)大小及相對(duì)高的數(shù)值孔徑，那么可達(dá)成此設(shè)計(jì)?？赏ㄟ^(guò)使用放置于光瞳平面805a、805b、819a及819b處的內(nèi)光圈而將數(shù)值孔徑減小到所要值。
[0098]多個(gè)物鏡還可如圖8中所示使用。舉例來(lái)說(shuō)，盡管展示兩個(gè)物鏡812及813，但任何數(shù)目是可能。可針對(duì)激光光源801所產(chǎn)生的每一波長(zhǎng)來(lái)優(yōu)化此設(shè)計(jì)中的每一物鏡。這些物鏡812及813可具有固定位置或移動(dòng)到靠近樣本814的位置中。為將多個(gè)物鏡移動(dòng)接近于所述樣本，可如標(biāo)準(zhǔn)顯微鏡上一樣常見地使用旋轉(zhuǎn)的鏡頭轉(zhuǎn)臺(tái)。用于將物鏡移動(dòng)得靠近樣本的其它設(shè)計(jì)是可行的，包含但不限于在載臺(tái)上橫向平移所述物鏡及使用測(cè)角器沿弧平移所述物鏡。另外，可根據(jù)本系統(tǒng)達(dá)成固定物鏡與鏡頭轉(zhuǎn)臺(tái)上的多個(gè)物鏡的任一組合。
[0099]此組態(tài)的最大數(shù)值孔徑可接近或超過(guò)0.97，但可在一些例子中更小。在此高NA反折射成像系統(tǒng)的情況下可能的寬范圍的照明及收集角度連同其大的場(chǎng)大小一起允許所述系統(tǒng)同時(shí)支持多個(gè)檢驗(yàn)?zāi)Ｊ?。如可在先前段落了解到，可結(jié)合照明裝置使用單個(gè)光學(xué)系統(tǒng)或機(jī)器來(lái)實(shí)施多個(gè)成像模式。針對(duì)照明及收集所揭示的高NA準(zhǔn)許使用相同光學(xué)系統(tǒng)實(shí)施成像模式，從而允許針對(duì)不同類型的缺陷或樣本的成像優(yōu)化。
[0100]所述成像子系統(tǒng)還包含中間圖像形成光學(xué)器件815。圖像形成光學(xué)器件815的目的是形成樣本814的內(nèi)部圖像816。在此內(nèi)部圖像816處，可放置鏡817以對(duì)應(yīng)于所述檢驗(yàn)?zāi)Ｊ街械囊徽邅?lái)重新定向光。在此位置重新定向光是可能的，因?yàn)橛糜谒龀上衲Ｊ降墓?