一种激光支持等离子体的宽光谱光源系统的制作方法

1.本发明属于半导体量检测领域，涉及等离子体光源技术，具体请求一种激光支持等离子体的宽光谱光源系统。


背景技术：

2.随着半导体、集成电路技术的高精度发展，为保障这些产品在前道、后道等整个生产周期的质量，都需要高精度的量检测设备进行量检测，而光学量检测是其中最重要的设备，其核心部件光源或照明光路也面临不断的需求提高，其中，一种激光维持或支持的等离子体光源的需求在不断增长，其要求高功率、宽光带难于满足，本申请即设计一种等离子体支持的光源，并对其温度、气氛稳定控制。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种激光支持等离子体的宽光谱光源系统，其能解决上述问题。
4.一种激光支持等离子体的宽光谱光源系统，宽光谱光源系统包括位于光源灯壳内的高压气体灯、带水冷机构的椭球镜、二向色镜、激光器和激光镜组；所述激光器通过激光镜组、二向色镜向位于椭球镜内的高压气体灯提供高功率激光；所述二向色镜用于将经椭球镜反射的高功率宽带光反射，在光源灯壳上设置出光窗用于将向外提供反射的高功率宽带光。
5.进一步的，宽光谱光源系统还包括冷水机，用于向椭球镜的外壁和激光镜组提供循环的冷却水。
6.进一步的，宽光谱光源系统还包括压缩气源，用于向二向色镜和补偿镜提供压缩气体。
7.进一步的，宽光谱光源系统还包括惰性气体源，用于向椭球镜内提供惰性气体。
8.进一步的，在所述椭球镜内表面、二向色镜以及光源灯壳的出光窗上设置使得邻接透明体折射率变化的结构层。
9.进一步的，所述结构层采用纳米凸起结构或变密的纳米网结构，其中纳米凸起结构包括纳米头部和锥柱部，纳米头部的底部与锥柱部顶部连接；其中纳米网结构采用多层网孔不同的纳米网。
10.相比现有技术，本发明的有益效果在于：通过本申请的宽光谱光源系统，可以提供稳定的高功率宽光谱出射光，同时设置了结构层可以降低光损耗，提高了整体效率，可以在半导体晶圆光学检测领域中推广应用。
附图说明
11.图1为本发明激光支持等离子体的宽光谱光源系统的示意图；
12.图2为设置结构层的宽光谱光源系统示意图；
13.图3-图5为不同形式的纳米凸起结构的结构层示意图；
14.图6为纳米网结构的结构层示意图。
15.图中：
16.1、光源灯壳；2、高压气体灯；3、椭球镜；4、二向色镜；5、激光器；6、出光窗；7、补偿镜；8、准直扩束光纤模块；9、激光反射镜；10、光纤插头；11、冷水机；12、压缩气源；13、惰性气体源；14、结构层。
具体实施方式
17.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.一种激光支持等离子体的宽光谱光源系统，参见图，宽光谱光源系统包括：位于光源灯壳1内的高压气体灯2、带水冷机构的椭球镜3、二向色镜4、激光器5和激光镜组。
19.具体的，所述激光器5通过激光镜组、二向色镜4向位于椭球镜3内的高压气体灯2提供高功率激光；所述二向色镜4用于将经椭球镜3反射的高功率宽带光反射，在光源灯壳1上设置出光窗6用于将向外提供反射的高功率宽带光。
20.进一步的，在所述激光镜组和二向色镜4之间还设置一个补偿镜7，用于补偿相差。
21.其中，激光镜组包括位于光纤插头10与二向色镜4之间的准直扩束光纤模块8和激光反射镜9，用于将高功率激光准直扩束处理后反射向高压气体灯2。当然，此处形式不限，还可包括其他形式的元件，只要起到准直扩束提供高功率激光即可。
22.进一步的，宽光谱光源系统还包括冷水机11，用于向椭球镜3的外壁和激光镜组提供循环的冷却水。
23.进一步的，宽光谱光源系统还包括压缩气源12，用于向二向色镜4和补偿镜7提供压缩气体。
24.进一步的，宽光谱光源系统还包括惰性气体源13，用于向椭球镜3内提供惰性气体。以便于激发形成等离子体。
25.进一步的，参见图2，在所述椭球镜3内表面、二向色镜4以及光源灯壳1的出光窗6上设置使得邻接透明体折射率变化的结构层14。用于降低因光在不同界面传递的光损失。
26.参见图3-图6，结构层14采用纳米凸起结构或变密的纳米网结构，其中纳米凸起结构包括纳米头部和锥柱部，纳米头部的底部与锥柱部顶部连接；其中纳米网结构采用多层网孔不同的纳米网。
27.图3中，结构层14采用纳米凸起结构，包括椭球形的纳米头部，下面邻接的设置上细下粗的锥柱部。替换的也可以采用菱形的纳米头部。该示例中纳米头部顶部平齐且间距相等。
28.图4中，采用不同的纳米头部，图示的采用椭球形和菱形交替布置，两者高度不同但间距相等。
29.图5中，采用弧形布置的结构层14，用于匹配弧形的镜面，间距相同、高度相同或不同布置。
30.图6中，为采用纳米网结构的结构层14，图示示例为3层网孔逐渐变小纳米网。
31.需要说明的是图3-图5的纳米凸起结构模制困难，图6的纳米网结构复杂，各具特点，但都起到降低光传输被反射或不理想角度折射导致的光损耗，具体示例中采用纳米级3d打印等方式制造。
32.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。


技术特征：
1.一种激光支持等离子体的宽光谱光源系统，其特征在于：宽光谱光源系统包括:位于光源灯壳(1)内的高压气体灯(2)、带水冷机构的椭球镜(3)、二向色镜(4)、激光器(5)和激光镜组；所述激光器(5)通过激光镜组、二向色镜(4)向位于椭球镜(3)内的高压气体灯(2)提供高功率激光；所述二向色镜(4)用于将经椭球镜(3)反射的高功率宽带光反射，在光源灯壳(1)上设置出光窗(6)用于将向外提供反射的高功率宽带光。2.根据权利要求1所述的宽光谱光源系统，其特征在于：在所述激光镜组和二向色镜(4)之间还设置一个补偿镜(7)，用于补偿相差。3.根据权利要求1所述的宽光谱光源系统，其特征在于：所述激光镜组包括位于光纤插头(10)与二向色镜(4)之间的准直扩束光纤模块(8)和激光反射镜(9)，用于将高功率激光准直扩束处理后反射向高压气体灯(2)。4.根据权利要求1所述的宽光谱光源系统，其特征在于：宽光谱光源系统还包括冷水机(11)，用于向椭球镜(3)的外壁和激光镜组提供循环的冷却水。5.根据权利要求2所述的宽光谱光源系统，其特征在于：宽光谱光源系统还包括压缩气源(12)，用于向二向色镜(4)和补偿镜(7)提供压缩气体。6.根据权利要求1所述的宽光谱光源系统，其特征在于：宽光谱光源系统还包括惰性气体源(13)，用于向椭球镜(3)内提供惰性气体。7.根据权利要求1所述的宽光谱光源系统，其特征在于：在所述椭球镜(3)内表面、二向色镜(4)以及光源灯壳(1)的出光窗(6)上设置使得邻接透明体折射率变化的结构层(14)。8.根据权利要求7所述的宽光谱光源系统，其特征在于：所述结构层(14)采用纳米凸起结构或纳米网结构，其中纳米凸起结构包括纳米头部和锥柱部，纳米头部的底部与锥柱部顶部连接；其中纳米网结构采用多层网孔不同的纳米网。

技术总结
本发明提供了一种激光支持等离子体的宽光谱光源系统，属于半导体量检测领域，涉及等离子体光源技术，宽光谱光源系统包括位于光源灯壳内的高压气体灯、带水冷机构的椭球镜、二向色镜、激光器、激光镜组、冷水机、压缩气源、惰性气体源；在所述椭球镜内表面、二向色镜以及光源灯壳的出光窗上设置使得邻接透明体折射率变化的结构层；通过本申请的宽光谱光源系统，可以提供稳定的高功率宽光谱出射光，同时设置了结构层可以降低光损耗，提高了整体效率，可以在半导体晶圆光学检测领域中推广应用。用。用。


技术研发人员：蔡雄飞 王少卿 朱怡
受保护的技术使用者：苏州矽行半导体技术有限公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/8/28