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CN109643679A - 具有集成净化气体预热器的用于光学组件的炉箱外壳 - Google Patents

具有集成净化气体预热器的用于光学组件的炉箱外壳 Download PDF

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CN109643679A CN201780053670.1A CN201780053670A CN109643679A CN 109643679 A CN109643679 A CN 109643679A CN 201780053670 A CN201780053670 A CN 201780053670A CN 109643679 A CN109643679 A CN 109643679A
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Abstract

一种炉箱外壳中的筒体包含预热特征，其在净化气体进入围绕炉箱单元中的例如非线性光学晶体的光学组件的空间之前用于所述进入净化气体。可在所述进入净化气体沿围绕筒体的气体路径行进时预热所述气体。所述筒体可包含加热器。所述炉箱外壳可具有两个窗，所述窗经定位使得激光束可通过所述窗中的一者进入、经过所述光学组件且通过所述窗中的另一者离开。可使用所述光学组件产生第二谐波射束。

Description

具有集成净化气体预热器的用于光学组件的炉箱外壳
相关申请案的交叉参考
本申请案主张2016年8月4日申请且指定为第62/371,046号美国申请案的临时专利申请案的优先权，所述案的揭示内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及光学组件。
背景技术
检验工艺用于在半导体制造期间的各种步骤检测晶片上的缺陷以增加良率。随着半导体装置的尺寸减小，检验对于半导体装置的成功制造更为重要，这是因为较小的缺陷也可导致所述装置失效。半导体制造商寻求改进对颗粒、异常及其它缺陷类型的敏感度，同时维持晶片检验系统中的整体检验速度(以晶片每小时为单位)。
半导体工业对展现高处理能力及分辨率改进的晶片及光掩模检验系统的需求仍在继续。一些检验系统试图通过使用具有较短波长的光照射晶片或光罩来获得较高分辨率。
产生低于400nm(且尤其低于300nm)的波长的光可为有挑战的。用于半导体检验的光源要求相对较高功率、较长使用期限及较稳定性能。满足这些先进检验技术要求的光源并不存在。当前DUV频率转换激光(尤其暴露于如355nm、266nm、213nm及193nm的DUV波长的激光)的使用期限、功率及稳定性一般受到频率转换晶体及转换方案的限制。
尽管存在挑战，但当使用具有处于或低于400nm的波长的光照射晶片或光罩时，可获得若干优点。但是，为高质量晶片及光掩模检验系统提供适合的激光器是有挑战的。产生深紫外线(DUV)范围中的光的常规激光器通常是具有相对较短使用期限的大型昂贵装置。半导体晶片及光掩模检验系统一般需要具有高平均功率、低峰值功率及相对较短波长的激光器以提供具有足够处理能力及充足缺陷信噪比(SNR)的检验。
对于DUV激光器来说，高效率可为重要的。高效率可允许较低功率的基本激光源，其可更可靠、更小且可产生更少热。如果使用光纤激光器，那么低功率基本激光器可产生较小的光谱展宽。较高功率也倾向于产生较低成本及较高稳定性。出于这些原因，可寻求高效地将频率转换到DUV。
提供充足DUV功率的主要方法需要从较长波长光产生较短波长光。改变波长的这个过程通常称作频率转换。此上下文中的频率转换使用高峰值功率密度光在光学晶体中产生非线性响应。为增加此过程的效率，较长波长光可具有较高平均功率、较短光脉冲，且可聚焦于所述光学晶体中。原始光通常称作基本光。
相对较少的非线性晶体能高效地将光的频率转换到UV/DUV波长。如果未经适当制备且未维持严格控制的操作环境，那么传统上所采用的大多数晶体具有较低损坏阈值。因此，所述晶体通常容纳于外壳内以维持所述环境。为将红外线激光器的频率转换到DUV，可采用多于一个晶体。当采用多个晶体时，将它们全部安放于外壳内是有利的。可能出现晶体对准的复杂化，且可能难以收集光且将其聚焦于此类外壳中。
半导体制造的每一连续节点都要求检测晶片上的较小缺陷及颗粒。因此，需要用于晶片检验的较高功率及较短波长紫外线(UV)激光器。因为缺陷或颗粒大小减小，所以由所述缺陷或颗粒反射或散射的光的分率通常也减小。因此，可能需要经改进信噪比来检测较小缺陷及颗粒。如果使用较亮光源来照射缺陷或颗粒，那么将散射或反射更多光子，且如果控制其它噪声源，那么可改进信噪比。使用较短波长可进一步改进对较小缺陷的敏感度，这是因为由小于光波长的颗粒散射的光的分率随波长减小而增加。
在非线性光学晶体材料中产生谐波是一种在可见光、UV及DUV光谱区域中产生高功率激光辐射的技术。用于半导体工业的晶片及光罩检验的一些检验工具依靠DUV辐射。倍频(即，二次谐波产生或“SHG”)是一种常用的谐波产生形式。为获得高转换效率，基本及二次谐波的相位速度可为相同的(即，它们的相位是匹配的)。这可在双折射非线性晶体中通过调整射束传播方向与晶体的光轴“Z”之间的角度以及晶体的温度而获得。仅在选择相位匹配角度及相位匹配温度的适合组合时可满足此相位匹配条件。所需角度及温度容限通常分别在几十微弧度及0.1K的范围中。因此，非线性晶体安装于基座上或炉箱单元内部，且具有足够精确的角度对准及足够精确的温度控制。
常用于产生UV及DUV波长的非线性晶体包含但不限于三硼酸锂(LBO)、β-硼酸钡(BBO)、碘酸锂及铯-硼酸锂(CLBO)。除BBO之外，上文所提及的全部晶体都是高度吸湿的。在LBO及CLBO的情况中，过量湿气可诱发表面降解。在CLBO的情况中，过量湿气可破坏整个晶体结构。因此，此类晶体须在密封干燥外壳内存储及操作或使用干燥净化气体净化。典型的净化气体包含但不限于清洁干燥空气(CDA)、氩气或氮气。一种操作条件是将非线性晶体定位于除净化气体入口及出口之外的被密封的经净化外壳中。除干式净化之外，经常选择升高相位匹配温度(通常在50℃到200℃的范围中)来提供额外防潮保护。
当净化经加热炉箱单元时，净化气体在室温或接近室温下进入炉箱单元且与炉室内部的热气体混合。具有不同温度的净化气体的混合导致传输经过炉箱单元的激光束的指向变动及射束畸变。如果非线性晶体位于具有0.5m与1m之间的典型长度的密封且经净化激光头内部，那么净化入口可位于距离晶体炉箱的相对较远处以最小化射束畸变及指向变动。但是，如果非线性晶体使用较小可现场更换的经净化炉箱单元，那么这可能不可行。在此情况中，经净化体积较小，且净化入口位于靠近非线性晶体处，因此，其靠近传输经过非线性晶体的激光束。如果在100℃的炉箱温度下将CDA用作净化气体，那么在300nm的波长下，在室温下的进入空气与100℃下的炉箱内部空气之间的折射率差是6*10-6。对于沿射束传播方向的具有5mm宽度的进入气流及横向方向上30℃/cm的温度梯度，结果是10微弧度以上的射束偏转。在此数量级的射束指向变动可能不利地影响对射束位置及射束指向敏感的应用，例如使用衍射光学元件(DOE)产生平顶射束轮廓。如果出现湍流净化气体流，那么温度梯度预期大于实例中的温度梯度且另外随时间展示较大变动。
因此，需要用于非线性晶体或光学组件的经改进装置及操作技术，其将最小化进入经加热晶体外壳的冷或室温净化空气的有害影响。
发明内容
在第一实施例中，提供一种炉箱外壳。所述炉箱外壳包括：多个壁，其界定炉箱室；筒体，其安置于所述壁中；净化气体入口，其安置于所述壁中的一者中；两个窗，其安置于所述壁中；及净化气体出口，其安置于所述壁中的一者中。所述筒体包含：筒体块；基座，其安置于所述筒体块的第一表面上；气体路径，其安置于所述筒体块上；及加热器，其安置于所述筒体块上。所述基座经配置以固持光学组件。所述净化气体入口经配置以与所述气体路径流体连通。所述窗经定位以使得激光束通过所述窗中的一者进入、经过所述光学组件且通过所述窗中的另一者离开。所述净化气体出口经配置以与炉箱室流体连通。
所述气体路径可包含围绕所述筒体块的表面缠绕的管道。所述管道可由金属制成。
所述筒体块可包含界定凹槽的表面。所述凹槽可围绕所述筒体块的所述表面螺旋布置。
所述炉箱外壳可进一步包括安置于所述基座上的光学组件。所述光学组件可为非线性光学晶体。
所述基座可为弹簧加载的。在例项中，所述基座具有所述光学组件的重量的10到100倍的弹簧力。
所述炉箱外壳可进一步包括净化气体源。所述净化气体源可含有空气、氮气或氩气中的至少一者。
所述炉箱外壳可进一步包括经安置与所述净化气体入口流体连通的过滤器。所述过滤器可经配置以移除挥发性有机化合物、湿气或颗粒中的至少一者。
所述炉箱外壳可进一步包括安置于所述筒体与所述壁中的一个壁之间的密封件。
所述气体路径可具有围绕所述筒体块的螺旋图案。
所述加热器可至少部分安置于所述筒体块内部。
所述窗可包含用于具有至少一个波长的光的抗反射涂层。所述窗也可经配置以相对于所述激光束的射束传播方向以布鲁斯特(Brewster)角倾斜，借此最小化偏振激光辐射的反射。
在第二实施例中，提供一种筒体。所述筒体包括：筒体块；基座，其安置于所述筒体块的第一表面上；气体路径，其安置于所述筒体块上；及加热器，其安置于所述筒体块上。所述基座经配置以固持光学组件。
所述气体路径可包含围绕所述筒体块的表面缠绕的管道。所述管道可由金属制成。
所述筒体块可包含界定凹槽的表面。所述凹槽可围绕所述筒体块的表面螺旋布置。
所述筒体可进一步包括安置于基座上的光学组件。所述光学组件可为非线性光学晶体。
所述基座可为弹簧加载的。在例项中，所述基座具有所述光学组件的重量的10到100倍的弹簧力。
所述气体路径可具有围绕所述筒体块的螺旋图案。
所述加热器可至少部分安置于所述筒体块内部。
在第三实施例中，提供一种方法。所述方法包括：提供炉箱外壳；将筒体安置于所述炉箱外壳中；偏置加热器；使净化气体流经所述气体路径到所述炉箱外壳中；及将激光束导引经过所述炉箱外壳。所述筒体包含：筒体块；基座，其安置于所述筒体块的第一表面上；气体路径，其安置于所述筒体块上；及加热器，其安置于所述筒体块上。所述基座经配置以固持光学组件。所述加热器经配置以在所述净化气体流经所述气体路径时增加所述净化气体的温度。
附图说明
为了更全面理解本发明的性质及目标，应结合附图对以下详细描述作出参考，在图中：
图1是根据本发明的筒体的实施例的视图；
图2是根据本发明的炉箱外壳的实施例的视图；
图3是根据本发明的炉箱外壳的另一实施例的视图；
图4是用于图3的炉箱外壳中的筒体的实施例的视图；
图5是与炉箱外壳结合使用的系统的框图；及
图6是根据本发明的方法的流程图。
具体实施方式
尽管将依据某些实施例描述所主张标的物，但其他实施例(包含不提供本文中阐述的所有益处及特征的实施例)也在本发明的范围内。可在不背离本发明的范围的情况下做出各种结构、逻辑、工艺步骤及电子改变。因此，仅参考所附权利要求书来定义本发明的范围。
本文中所揭示的筒体及炉箱外壳实施例解决吸湿非线性光学晶体的现有经净化炉箱单元设计的缺点。本文中所揭示的实施例包含预热特征，其在净化气体进入围绕炉箱单元中的光学组件(例如，非线性光学晶体)的空间之前用于所述进入净化气体，所述炉箱单元在操作期间可在升高温度下保持在清洁且干燥环境中。可在进入净化气体沿围绕筒体的路径行进时预热所述气体，筒体可包含加热器。路径可为螺旋或其它图案。加热器可为用于加热炉箱单元的主要加热器。预热净化气体可最小化传输经过炉箱单元的激光束的射束畸变及射束指向变动，它们可由混合具有不同温度及因此不同折射率的气体而引起。此外，预热净化气体可减小净化气体对光学组件的小平面的冷却影响。
图1是筒体100的实施例的视图。筒体100包含筒体块102及安置于筒体块102上的气体路径101。筒体块102可为圆柱形或其它形状。筒体块102可由不锈钢、铜、铜合金、铝、铝合金、镍、镍合金、陶瓷、其组合或其它材料制成。
气体路径101可围绕筒体块102的圆周或外表面缠绕。气体路径101可为管道，例如金属管道。加热器103(用虚线展示)安置于筒体块102上。例如，加热器103可至少部分安置于筒体块102内部，例如筒体块102的中心。在例项中，加热器103完全安置于筒体块102内部。加热器103也可在筒体块102的表面上或在筒体块102上或筒体块102中的其它位置处。光学组件(例如非线性光学晶体)可连接到筒体块102的第一表面107。
尽管气体路径101展示为围绕筒体块102的表面缠绕的管道，但其它类型的气体路径101是可行的。气体路径101可包含围绕筒体块102定位或定位于筒体块102中的机械加工结构、金属管路或其它组件。例如，筒体块可包含具有围绕筒体块102的表面螺旋布置的凹槽的表面。
气体路径101包含入口104及出口105两者。用于净化封闭晶体炉箱的来自入口104的进入气体围绕筒体块102及加热器103行进(如图1中的箭头所指示)到出口105。经过气体路径101的气体可在其进入炉箱室时被预热，这可最小化混合气体中的温度梯度所引起的射束畸变及指向变动。
加热器103可为电加热器，例如筒体加热器或另一类型的电阻加热器。其它加热器设计是可行的。电连接器106附接到加热器103。
图2是炉箱外壳208的实施例的视图。炉箱外壳208具有界定炉箱室209的壁210。筒体200定位于炉箱外壳208的壁210上或抵着壁210。筒体200可在由壁210形成的炉箱室209的腔中。筒体200可类似于图1的筒体100且可包含筒体块202。筒体200可插入到由炉箱外壳208的壁210形成的腔中，使得筒体200填充由壁210形成的间隙。
非线性光学晶体211(用剖面线展示)定位于筒体块202的第一表面上。非线性光学晶体211在炉箱室209中。非线性光学晶体211可为LBO、BBO、碘酸锂、CLBO或其它材料。除了非线性晶体211之外的其它光学组件也可定位于筒体块202的第一表面上。
气体路径201围绕筒体块202安置。气体路径201可为管路或管道。例如，气体路径201可包含围绕筒体块202的外表面缠绕的不锈钢管路。
气体路径201可包含入口204及出口205两者。出口205将气体排放到炉箱室209。净化气体入口212定位于炉箱外壳208的壁210中的一者中或附接到炉箱外壳208的壁210中的一者。净化气体入口212经配置以与气体路径201(例如，与入口204)流体连通。净化气体入口212与气体路径201之间的连接可包含密封件或可经配置以具有经配置以提供气体流的容限。净化气体出口213在炉箱外壳208的壁210中的一者中或附接到炉箱外壳208的壁210中的一者。净化气体出口213经配置以与炉箱室209流体连通且可靠近窗214、215中的一者以提供清洁作用。
加热器203安置于筒体块202中。电连接器206附接到加热器203。加热器203预热经过筒体块202的净化气体。净化气体在其如箭头所展示般沿气体路径201行进时被预热。气体路径201一或多次经过加热器203。螺旋形状的气体路径201可为预热净化气体的紧凑且高效的方法，但其它图案是可行的。气体路径201可在其通向炉箱室209中的出口205或与炉箱室209流体连通的出口205之前围绕加热器203缠绕，炉箱室209可含有可需要精确温度控制的一或多个光学组件。例如，炉箱室209具有非线性光学晶体211。预热净化气体可最小化净化气体温度、密度及折射率的梯度及时间变动，这可减少传输经过炉箱单元的激光束的空间射束畸变及/或位置及指向变动。
存在安置于围绕炉箱室209的壁210中的两个窗214、215。窗214、215经定位使得激光束可通过窗中的一者214进入，经过非线性光学晶体211或其它光学组件，且通过窗中的另一者215离开。窗214、215上的抗反射涂层可经配置用于具有至少一个波长的光。例如，窗214、215可涂有基本及/或谐波波长的抗反射涂层。窗214、215也可相对于射束传播方向以布鲁斯特角倾斜，以最小化偏振激光束在窗小平面上的反射。
虽然揭示非线性光学晶体211，但也可使用额外光学组件或不同光学组件。这些光学组件(包含非线性光学晶体211)可为激光器或非线性光学波长转换器的部分。光学组件可包含但不限于一或多个非线性晶体、激光主动固态材料或被动光学组件。
在实例中，可优化气体路径201的长度，使得进入炉箱室209的净化气体的温度在所要温度范围内。例如，净化气体的温度可在加热器203温度的ΔT≤5K内。所要温度范围外的净化气体可导致炉箱室209中的湍流，且因此可导致衍射、射束形状畸变或射束指向变动。
预热净化气体的加热器203可为炉箱单元209的主要加热机构或用于净化气体预热的辅助加热机构。取决于净化气体温度的允许容限，加热器203或筒体块202可包含连接到电连接器217的温度传感器216(以虚线展示)。加热器203可使用主动温度控制环，其可使用来自温度传感器216的测量。温度传感器216可例如为热敏电阻、热电偶或电阻温度检测器(RTD)温度传感器(例如，铂RTD温度传感器)。
替代地，加热器203可在恒定电流下操作。
图3是炉箱外壳308的另一实施例的视图。气体路径301包含机械加工成筒体块202的特征。例如，筒体块202的表面可包含围绕筒体块202的表面布置的凹槽。形成凹槽的筒体块202的表面及壁210围绕筒体300形成气体路径301。气体路径301的凹槽可呈螺旋(spiral或helical)图案或可为其它图案。气体路径301的形状的容限及/或接近壁210的位置可使净化气体能够流经气体路径301且具有最小化的泄漏量。在例项中，净化气体从气体路径301与/或接近壁210的位置之间的间隙向上泄漏到炉箱室209中。所泄漏气体的任何影响可得到补偿。
筒体200及筒体300均包含非线性光学晶体211及/或一或多个其它光学组件。筒体200及筒体300包含用于非线性光学晶体211及/或一或多个其它光学组件的基座218。基座218可为弹簧加载的或可使用其它机构。在弹簧加载的基座218中，可选择一或多个弹簧的固持力，使得其等于晶体重量的倍数，这可针对安全运送所要求的冲击水平(例如，多达20g)牢固地固持晶体。由于较小的光学组件(例如非线性晶体)通常仅重几克，所以基座218可经配置以避免对光学组件的过度应力，过度应力可引发应力双折射或导致对光学组件的损坏(例如，形成裂纹)。当炉箱单元209的温度从室温循环到其操作温度时，弹簧加载也可补偿光学组件与基座218之间的热膨胀失配系数。在实例中，基座具有光学组件的重量的10到100倍的弹簧力(包含精确到0.1的所有值及其间的范围)，所述弹簧力可牢固地固持非线性晶体，同时补偿热膨胀失配系数。
将光学组件安装到具有基座218的筒体200或筒体300提供优点。第一，其允许高度灵敏的光学组件(例如非线性晶体)的快速且简单的基于筒体的替换，这可最小化处理风险。第二，将光学组件安装到筒体200或筒体300上可优化加热器203与温度传感器216之间以及加热器203与光学组件之间的热接触。因此，可改进温度控制精确度及稳定性。在这个配置中，用于预热净化气体的加热器203可为炉箱外壳的热源(例如，主要热源)，这会减少温度控制的复杂性及炉箱外壳的成本。
在本文中所揭示的实施例中，净化气体可在室温下进入气体路径。净化气体可在50℃到200℃(包含所有范围及其间的精确到0.1℃的值)的温度下在接近光学元件的区域中离开气体路径。
图4是用于图3的炉箱外壳中的筒体的实施例的视图。如图4中所见，凹槽形成于筒体块中。
虽然图2到4揭示单个管道或凹槽，但单个筒体中的多个气体路径是可行的。例如，如果存在两个净化气体入口(例如用于两种不同的净化气体)，那么可使用两个气体路径。
可使用对准销或其它对准机构来保证筒体块与炉箱室对准。这可在净化气体入口与气体路径之间提供所要连接及非线性光学晶体或其它光学组件的所要定位。
加热器的高度相对于筒体块的高度可变化。虽然加热器的高度说明为近似于气体路径从筒体块向上延伸的距离，但加热器的高度可小于或大于此高度。即使加热器小于筒体块的高度，筒体块也可将来自加热器的热传播到气体路径的所有区域。
围绕筒体块的线圈数目可变化。这可取决于例如净化气体在其进入接近光学元件的区域时的所要温度相对于供应到气体路径的净化气体的温度。
气体路径的大小可变化。例如，气体路径的直径或宽度可经配置以防止净化气体的湍流。气体路径的直径或宽度也可经配置以在净化气体进入接近光学元件的区域时提供净化气体的层流。
所述筒体块的形状可变化。尽管用具有圆形横截面的部分说明，但筒体块可具有正方形横截面、三角形横截面、六角形横截面、椭圆形横截面或某种其它形状的横截面。
气体路径也可在筒体块内部，或筒体块可包含气体路径与炉箱室的壁之间的额外配件(例如，环或外壁)。这可防止在插入筒体期间对气体路径造成损坏。
本文中所揭示的筒体的实施例可从炉箱外壳移除。
筒体与炉箱外壳之间的交接处可被密封。密封件可包含一或多个O形环、含有螺旋线圈弹簧的金属C形环(例如由南卡罗来纳州(SC)哥伦比亚(Columbia)的TechneticsGroup，Technetics Helicoflex制造)、压缩密封件(例如由加利福利亚州(CA)圣克拉拉(Santa Clara)的Agilent Technologies，Agilent Conflat制造)、软金属密封件、焊接交接件、熔接交接件或其它密封机构。在筒体与炉箱外壳之间的交接处的密封件可将净化气体保持在炉箱外壳中且可帮助将净化气体维持在所要温度、所要干燥度水平及/或所要清洁度水平。
净化气体可为例如空气(例如，CDA)、氮气或氩气中的至少一者。也可使用其它净化气体，例如其它稀有气体或惰性气体。
图5是与本文中所揭示的炉箱外壳结合使用的系统500的框图。系统500包含具有非线性晶体211及/或其它光学组件的炉箱外壳501。炉箱外壳501可为图2的炉箱外壳208或图3的炉箱外壳308。炉箱外壳501包含筒体，例如筒体100、200或300。炉箱外壳还包含净化气体出口213。
炉箱外壳501与净化气体源502及任选过滤器503流体连接。过滤器503定位于炉箱外壳501与净化气体源502之间。过滤器503可从净化气体移除或减少至少一种化学污染物，例如挥发性有机污染物、湿气或颗粒。
炉箱外壳501或加热器及/或炉箱外壳501中的筒体的温度传感器与控制器504连接。控制器504可经配置以控制炉箱外壳501中的净化气体的温度。控制器504也可控制净化气体经过气体路径的流速。
控制器504可包含处理器、与所述处理器电子通信的电子数据存储单元及与所述处理器电子通信的通信端口。应理解，在实践中可通过硬件、软件及固件的任何组合来实施控制器504。此外，其如本文中所描述的功能可由一个单元实施或划分到不同组件中，它们中的每一者继而可通过硬件、软件及固件的任何组合实施。使控制器504实施本文中所描述的各种方法及功能的程序代码或指令可存储于控制器可读取存储媒体(例如电子数据存储单元中、控制器504内、控制器504外部或其组合中的存储器)中。
控制器504可依任何适合方式(例如，经由一或多个传输媒体，其可包含“有线”及/或“无线”传输媒体)耦合到系统500的组件，使得控制器504可接收系统500产生的输出，例如来自温度传感器的输出。控制器504可经配置以使用输出执行若干功能。例如，控制器504可经配置以增加或减小调整炉箱外壳501中的净化气体的温度的加热器温度。
本文所描述的控制器504、其它系统或其它子系统可采用各种形式，包含微控制器、个人计算机系统、图像计算机、大型计算机系统、工作站、网络设备、因特网设备或其它装置。一般来说，术语“控制器”可经广泛定义以涵盖具有执行来自存储器媒体的指令的一或多个处理器的任何装置。子系统或系统也可包含此项技术中已知的任何适合处理器(例如并行处理器)。另外，子系统或系统可包含具有高速处理及软件的平台，作为单独或联网工具。
光源505经配置以产生光束，例如激光束。基本射束506指向非线性晶体211及/或炉箱外壳501中的其它光学组件。一或多个额外射束成形光学器件可定位于光源505与炉箱外壳501之间。例如，射束成形光学器件可用于聚焦基本射束506。
当基本射束506经过例如非线性晶体211时，产生二次谐波射束507。一或多个射束成形光学器件508可定位于炉箱外壳501与晶片509之间。谐波分离块或一或多个其它光学组件也可定位于炉箱外壳501与晶片509之间。
二次谐波射束507用于检验或成像晶片509。例如，可使用二次谐波射束507检验晶片509的表面异常。
如本文中使用，术语“晶片”一般是指由半导体或非半导体材料形成的衬底。此类半导体或非半导体材料的实例包含但不限于单晶硅、氮化镓、砷化镓、磷化铟、蓝宝石及玻璃。通常可在半导体制造设施中找到及/或处理这些衬底。
晶片可包含形成于衬底上的一或多个层。例如，这些层可包含但不限于光致抗蚀剂、介电材料、导电材料及半导电材料。此项技术中已知许多不同类型的这些层，且如本文中所使用的术语晶片意在涵盖包含所有类型的这些层的晶片。
形成于晶片上的一或多个层可经图案化或未经图案化。例如，晶片可包含多个裸片，每一裸片具有可重复图案化特征或周期性结构。这些材料层的形成及处理最终可产生成品装置。可在晶片上形成许多不同类型的装置，且如本文中所使用的术语晶片意在涵盖其上制造此项技术中已知的任何类型的装置的晶片。
图6是根据本发明的方法的流程图。在方法600中，提供炉箱外壳。筒体安置601于炉箱外壳中。筒体可包含：筒体块；非线性光学晶体或其它光学组件，其安置于筒体块的第一表面上；气体路径，其围绕筒体块安置；及加热器，其安置于筒体块的中心。
加热器经偏置602，且净化气体流经603气体路径。在另一例项中，净化气体在偏置602加热器之前流经603气体路径。在又一例项中，加热器经偏置602，且净化气体同时开始流经603气体路径。加热器经配置以在净化气体流经气体路径时增加净化气体的温度。净化气体可为例如空气(例如，CDA)、氮气或氩气中的至少一者。
将激光束导引604经过炉箱外壳。在例项中，在净化气体处于特定温度之后将激光束导引604经过炉箱外壳。在另一例项中，在净化气体处于特定温度之前将激光束导引604经过炉箱外壳。
可在净化气体流经气体路径之前从净化气体过滤至少一种化学污染物，例如挥发性有机污染物、湿气或颗粒。
可如本文中所进一步描述般执行所述方法的步骤中的每一者。所述方法也可包含可由本文中所描述的控制器及/或计算机子系统或系统执行的任何其它步骤。可由根据本文中所描述的实施例的任一者配置的一或多个计算机系统执行所述步骤。另外，可由本文中所描述的系统实施例的任一者来执行上文所描述的方法。
本文中所揭示的实施例解决用于光学组件(例如非线性光学晶体)的经净化炉箱及炉箱外壳通常遭遇的至少两个问题。第一，预热净化气体可最小化炉箱单元内部的温度梯度及因此最小化可能由冷净化气体围绕经加热光学组件流动所导致的折射率梯度。本文中所揭示的实施例可最小化传输经过炉箱单元的激光束的畸变及指向变动，它们可由净化气体中的这些折射率梯度导致。
预热净化气体也可通过碰撞冷净化气体而最小化光学器件小平面的冷却。如果光学组件是非线性光学晶体，那么由此产生的沿射束传播方向的晶体内部温度梯度的减小可为有利的。例如，温度梯度的减小可改进非线性转换效率，且可最小化温度梯度对所产生二次谐波射束的空间射束轮廓的负面影响(尤其在相位匹配的临界方向上)。
尽管已相对于一或多个特定实施例描述本发明，但应了解，可在不背离本发明的范围的情况下进行本发明的其它实施例。因此，本发明被视为仅受限于所附权利要求书及其合理解释。

Claims (24)

1.一种炉箱外壳，其包括：
多个壁，其界定炉箱室；及
筒体，其安置于所述壁中，其中所述筒体包含：
筒体块；
基座，其安置于所述筒体块的第一表面上，其中所述基座经配置以固持光学组件；
气体路径，其安置于所述筒体块上；及
加热器，其安置于所述筒体块上；
净化气体入口，其安置于所述壁中的一者中，其中所述净化气体入口经配置以与所述气体路径流体连通；
两个窗，其安置于所述壁中，其中所述窗经定位使得激光束通过所述窗中的一者进入、经过所述光学组件且通过所述窗中的另一者离开；及
净化气体出口，其安置于所述壁中的一者中，其中所述净化气体出口经配置以与所述炉箱室流体连通。
2.根据权利要求1所述的炉箱外壳，其中所述气体路径包含围绕所述筒体块的表面缠绕的管道。
3.根据权利要求2所述的炉箱外壳，其中所述管道由金属制成。
4.根据权利要求1所述的炉箱外壳，其中所述筒体块包含表面，且其中所述表面界定围绕所述筒体块的所述表面螺旋布置的凹槽。
5.根据权利要求1所述的炉箱外壳，其进一步包括安置于所述基座上的光学组件，其中所述光学组件是非线性光学晶体。
6.根据权利要求1所述的炉箱外壳，其中所述基座是弹簧加载的。
7.根据权利要求6所述的炉箱外壳，其中所述基座具有所述光学组件的重量的10到100倍的弹簧力。
8.根据权利要求1所述的炉箱外壳，其进一步包括净化气体源，其中所述净化气体源含有空气、氮气或氩气中的至少一者。
9.根据权利要求1所述的炉箱外壳，其进一步包括经安置与所述净化气体入口流体连通的过滤器，其中所述过滤器经配置以移除挥发性有机化合物、湿气或颗粒中的至少一者。
10.根据权利要求1所述的炉箱外壳，其进一步包括安置于所述筒体与所述壁中的一个壁之间的密封件。
11.根据权利要求1所述的炉箱外壳，其中所述气体路径具有围绕所述筒体块的螺旋图案。
12.根据权利要求1所述的炉箱外壳，其中所述加热器至少部分安置于所述筒体块内部。
13.根据权利要求1所述的炉箱外壳，其中所述窗包含用于具有一或多个波长的光的抗反射涂层。
14.根据权利要求1所述的炉箱外壳，其中所述窗经配置以相对于所述激光束的射束传播方向以布鲁斯特角倾斜，借此最小化偏振激光辐射的反射。
15.一种筒体，其包括：
筒体块；
基座，其安置于所述筒体块的第一表面上，其中所述基座经配置以固持光学组件；
气体路径，其安置于所述筒体块上；及
加热器，其安置于所述筒体块上。
16.根据权利要求15所述的筒体，其中所述气体路径包含围绕所述筒体块的表面缠绕的管道。
17.根据权利要求16所述的筒体，其中所述管道由金属制成。
18.根据权利要求15所述的筒体，其中所述筒体块包含表面，且其中所述表面界定围绕所述筒体块的所述表面螺旋布置的凹槽。
19.根据权利要求15所述的筒体，其进一步包括安置于所述基座上的光学组件，其中所述光学组件是非线性光学晶体。
20.根据权利要求15所述的筒体，其中所述基座是弹簧加载的。
21.根据权利要求20所述的筒体，其中所述基座具有所述光学组件的重量的10到100倍的弹簧力。
22.根据权利要求15所述的筒体，其中所述气体路径具有围绕所述筒体块的螺旋图案。
23.根据权利要求15所述的筒体，其中所述加热器至少部分安置于所述筒体块内部。
24.一种方法，其包括：
提供炉箱外壳；
将筒体安置于所述炉箱外壳中，其中所述筒体包含：
筒体块；
基座，其安置于所述筒体块的第一表面上，其中所述基座经配置以固持光学组件；
气体路径，其安置于所述筒体块上；及
加热器，其安置于所述筒体块上；
偏置所述加热器；
使净化气体流经所述气体路径到所述炉箱外壳中，其中所述加热器经配置以在所述净化气体流经所述气体路径时增加所述净化气体的温度；及
将激光束导引经过所述炉箱外壳。
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