包括非线性元件的组件及其使用方法与流程

包括非线性元件的组件及其使用方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2020年3月31日递交的欧洲申请20166940.5的优先权，该欧洲申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
3.本发明涉及包括非线性元件的组件及其使用方法。更具体地，非线性元件被配置为从耦合至非线性元件中的输入辐射产生宽带辐射。


背景技术：

4.光刻设备是构造为将期望的图案施加到衬底上的机器。光刻设备可以用于例如制造集成电路(ic)。例如，光刻设备可以将在图案形成装置(例如，掩模)处的图案(也通常被称为“设计布局”或“设计”)投影到设置在衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。
5.为了在衬底上投射图案，光刻设备可以使用电磁辐射。这种辐射的波长决定了可以在衬底上形成的特征的最小尺寸。当前使用的典型波长为365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。与使用例如波长为193nm的辐射的光刻设备相比，使用具有在4nm至20nm范围内(例如，6.7nm或13.5nm)的波长的极紫外(euv)辐射的光刻设备可以用于在衬底上形成更小的特征。
6.低k1光刻可以用于处理尺寸小于光刻设备的经典分辨率极限的特征。在此过程中，分辨率公式可以表示为cd＝k1
×
λ/na，其中，λ是所采用的辐射波长，na是光刻设备中投影光学器件的数值孔径，cd是“临界尺寸”(通常是印刷的最小特征尺寸，但在本案中为半间距)，并且k1是经验分辨率因子。通常，k1越小，在衬底上再生与电路设计人员计划的形状和尺寸相似的图案以实现特定的电气功能和性能就越困难。为了克服这些困难，可以将复杂的微调步骤应用于光刻投影设备和/或设计布局。这些步骤包括但不限于优化na、定制照射方案、使用相移图案形成装置、设计布局的各种优化，例如设计布局中的光学邻近效应校正(opc，有时也被称为“光学和工艺校正”)，或其他通常定义为“分辨率增强技术”(ret)的方法。替代地，可以使用用于控制光刻设备的稳定性的紧密控制回路来改善在低k1下的图案再生。
7.关于光刻应用，可以在光刻设备内和光刻设备外部执行许多不同类型的测量。通常，可以通过使用辐射源照射测量目标的设备和可操作以测量从目标散射的入射辐射的一部分的至少一种特性的检测系统来执行此类测量。光刻设备外部的测量设备的示例包括量测设备和检查设备。量测设备可以返回与衬底的一种或更多种特性有关的数据，其中，数据可以是定量数据。检查设备可以检测衬底上的缺陷或瑕疵。光刻设备内的测量系统的示例包括用于测量衬底上的图案的特性的形貌测量、位置测量和对准测量。
8.测量的品质可能影响与之相关的光刻工艺的品质。可能影响测量品质的因素之一是测量中使用的辐射的品质。
9.不同类型的辐射可以用于探测衬底的不同特性。
10.辐射源(例如，使用空心光子晶体光纤)可能具有较低的效率。例如，高达40％的泵浦功率(即，输入辐射)可能与产生的辐射(即，宽带辐射)一起从光纤中出来。理想地，输入辐射应该在光纤中进行转换，并且仅有一小部分输入辐射从光纤中出来。
11.辐射源可能以由例如辐射源本身支配的不可预测的方式产生辐射。单次发射产生过程本身是混乱的，受系统中的量子噪声支配，因此不受辐射源的限制。从这个意义上说，不可能控制单次发射光谱，也不可能影响来自辐射源的光谱。辐射源的光谱性能可能在没有办法对其进行补偿或修改光谱的情况下劣化。


技术实现要素：

12.根据本发明的第一方面，提供一种包括非线性元件的组件，所述非线性元件被配置为从耦合至非线性元件中的输入辐射产生宽带辐射，其中，所述组件还包括位于非线性元件下游的光学元件，所述光学元件被配置为将宽带辐射的一部分反射回所述非线性元件中。
13.这可能具有增加从相同量的输入辐射产生的宽带辐射和增加有效能量转换效率的优点。此外，这可能具有减少非线性元件的长度的优点。系统的噪声性能也可以得到改善。
14.非线性元件可以加宽输入辐射的波长谱以提供宽带输出辐射。
15.光学元件可以被配置为将输入辐射的一种或更多种波长处或附近的至少一些辐射反射回非线性元件中。宽带辐射的一部分可以是处于或接近输入辐射的一种或更多种波长的辐射。也就是说，未用尽的输入(泵)辐射。输入辐射可以包括单一波长、多种离散波长或窄带波长范围。
16.光学元件可以被配置成为处于或接近输入辐射的一种或更多种波长处的至少一些辐射提供脉冲压缩功能。这可能具有增加反射的未用尽的输入辐射的强度以启动产生宽带辐射的非线性过程的优点。输入辐射脉冲的压缩可以通过相位调制进行。
17.光学元件可以被配置为透射至少一些宽带辐射。光学元件可以是透射元件。宽带辐射可以包括输入辐射。宽带辐射可以是超连续辐射。
18.光学元件可以被配置为透射除了所述宽带辐射的被反射的一部分之外的宽带辐射的90％至100％。光学元件可以被配置为透射除了所述宽带辐射的被反射的一部分之外的基本上100％的宽带辐射。
19.所述组件还可以包括位于非线性光学元件和光学元件之间的附加光学元件，所述附加光学元件被配置为透射输入辐射的至少一些宽带辐射并且向所述光学元件反射处于或接近输入辐射的一种或更多种波长的至少一些辐射，并且将所述至少一些辐射从所述光学元件反射回到非线性光学元件中。光学元件可以是反射元件。附加光学元件可以是分色镜。光学元件可以包括啁啾镜、光栅对或棱镜对。
20.附加光学元件可以被配置为透射除了所述宽带辐射的被反射的一部分之外的宽带辐射的90％至100％。附加光学元件可以被配置为透射除了所述宽带辐射的被反射的一部分之外的基本上100％的宽带辐射。
21.光学元件可以被配置为在输入辐射的一种或更多种波长处或附近反射辐射的
90％至100％。
22.光学元件可以被配置为将大部分宽带辐射反射回非线性元件中。大多数宽带辐射可以包括输入辐射。宽带辐射可以是所产生的宽带辐射。被反射的宽带辐射可以在非线性元件中产生另外的宽带辐射。光学元件可以是反射元件。
23.光学元件可以是透射元件。光学元件可以被配置为透射至少一些宽带辐射。光学元件可以被配置为透射高达10％的宽带辐射。
24.光学元件可以被配置为反射宽带辐射的90％至100％。
25.所述组件可以包括位于非线性元件上游的辅助光学元件，所述辅助光学元件被配置为离轴地反射至少一些宽带辐射并且透射所述辐射中的处于或接近所述输入辐射的一种或更多种波长的至少一些辐射。辅助光学元件可以将宽带辐射反射离开非线性元件。
26.所述组件可以包括位于非线性元件上游的上游光学元件，所述上游光学元件被配置为将至少一些宽带辐射反射回非线性元件中。上游光学元件可以透射输入辐射。上游光学元件可以被配置为反射宽带辐射的90％至100％。
27.所述组件可以包括位于非线性光学元件和上游光学元件之间的上游附加光学元件，所述上游附加光学元件被配置为透射处于或接近所述输入辐射的一种或更多种波长的至少一些辐射，将至少一些宽带辐射反射到所述上游光学元件并且从所述上游光学元件反射回所述非线性光学元件中。上游光学元件可以是反射元件。上游附加光学元件可以是分色镜。上游附加光学元件可以反射宽带辐射的90％至100％。
28.上游光学元件可以被配置为对宽带辐射的脉冲进行整形。这可能具有允许来自非线性元件的平均光谱受到影响并且补偿劣化的光谱性能的优点。宽带辐射可以根据应用的需要进行操控。可以在操作期间改变动态元件(例如，用于脉冲成形或脉冲压缩)。
29.上游光学元件可以被配置为用于光谱过滤目的；从宽带辐射中滤除特定频率。
30.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述组件包括分别位于所述非线性元件上游和下游的第一透镜和第二透镜，第一透镜用于将辐射聚焦到所述非线性元件中并且第二透镜提供从所述非线性元件射出的基本准直的辐射。下游光学元件可以包括光谱滤波器或声光可调滤波器。
31.所述组件可以包括至少一个致动器，所述至少一个致动器被配置为移动光学元件、附加光学元件、上游光学元件、上游附加光学元件、辅助光学元件、第一透镜和第二透镜中的至少一个。致动器可以使辐射能够进入非线性元件。每个部件可能有一个单独的致动器。
32.非线性元件可以是空芯光纤。
33.空心光纤可以是光子晶体光纤。
34.根据本发明的第二方面，提供一种量测布置，所述量测布置包括如上详述的组件。
35.根据本发明的第三方面，提供一种量测设备，所述量测设备包括如上详述的量测布置。
36.根据本发明的第四方面，提供一种检查设备，所述检查设备包括如上详述的量测布置。
37.根据本发明的第五方面，提供一种光刻设备，所述光刻设备包括如上详述的组件。
38.根据本发明的第六方面，提供一种光刻设备，所述光刻设备包括如上详述的量测
布置。
39.根据本发明的第七方面，提供一种从耦合至非线性元件中的输入辐射产生宽带辐射的方法，所述方法包括：将宽带辐射的一部分从位于所述非线性元件下游的光学元件反射回非线性元件中。
附图说明
40.现在将参考随附的示意图并仅通过示例的方式描述本发明的实施例，其中：
[0041]-图1描绘了光刻设备的示意性概略图；
[0042]-图2描绘了光刻单元的示意性概略图；
[0043]-图3描绘了整体光刻的示意图，代表了优化半导体制造的三种关键技术之间的合作；
[0044]-图4描绘了散射仪的示意图；
[0045]-图5包括：(a)根据本发明的实施例使用第一对照射孔测量目标的暗场散射仪的示意图，(b)给定照射方向的目标光栅的衍射光谱的细节，(c)在使用散射仪进行基于衍射的重叠测量时提供其他的照射模式的第二对照射孔，和(d)结合第一对孔和第二对孔的第三对照射孔；
[0046]
图6描绘了水平传感器的示意性概略图；
[0047]
图7描绘了对准传感器的示意性概略图；
[0048]
图8是根据实施例的可以形成辐射源的一部分的空芯光纤在横向平面(即，垂直于光纤的轴)中的示意性横截面图；
[0049]
图9描绘了根据用于提供宽带输出辐射的实施例的辐射源的示意图；
[0050]-图10(a)和(b)示意性地描绘了用于产生超连续谱的空芯光子晶体光纤(hc-pcf)设计的示例的横截面；
[0051]-图11描绘了根据本发明的实施例的包括空芯光子晶体光纤(hc-pcf)的组件的示意性概略图；
[0052]-图12a描绘了来自示出根据本发明的实施例的组件中的下游光学元件的反射的曲线图；
[0053]-图12b描绘了示出来自根据本发明的实施例的组件中的上游光学元件的反射的曲线图；
[0054]-图13描绘了根据本发明的另一个实施例的包括空芯光子晶体光纤(hc-pcf)的组件的示意性概略图；
[0055]-图14描绘了根据本发明的另一个实施例的包括空芯光子晶体光纤(hc-pcf)的组件的示意性概略图。
具体实施方式
[0056]
在本文件中，术语“辐射”和“束”用于涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外辐射(例如，波长为365nm、248nm、193nm、157nm或126nm)和euv(极紫外辐射，例如具有约5nm至100nm的范围内的波长)。
[0057]
在本文中使用的术语“掩模版”、“掩模”或“图案形成装置”可以广义地解释为指通
用的图案形成装置，该图案形成装置可以用于赋予入射辐射束以图案化的横截面，图案化的横截面对应于要在衬底的目标部分中创建的图案。在本文中也可以使用术语“光阀”。除了经典掩模(透射或型反射型、二元型、相移型、混合型等)之外，其他此类图案形成装置的示例包括可编程反射镜阵列和可编程lcd阵列。
[0058]
图1示意性地描绘了光刻设备la。光刻设备la包括：照射系统(也被称为照射器)il，照射系统被配置为调节辐射束b(例如，uv辐射、duv辐射或euv辐射)；掩模支撑件(例如，掩模台)mt，掩模支撑件被构造为支撑图案形成装置(例如，掩模)ma并且连接到第一定位器pm，第一定位器pm被配置为根据某些参数准确地定位图案形成装置ma；衬底支撑件(例如，晶片台)wt，衬底支撑件被构造为保持衬底(例如，涂有抗蚀剂的晶片)w并且连接到第二定位器pw，第二定位器pw被配置为根据某些参数准确定位衬底支撑件；以及投影系统(例如，折射投影透镜系统)ps，投影系统被配置为将由图案形成装置ma赋予辐射束b的图案投影到衬底w的目标部分c(例如，包括一个或更多个管芯)上。
[0059]
在操作中，照射系统il例如通过束透射系统bd接收来自辐射源so的辐射束。照射系统il可以包括用于引导、成形和/或控制辐射的各种类型的光学部件，例如包括折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型和/或其他类型的光学部件，或其任何组合。照射器il可以用于调节辐射束b，以在该辐射束的在图案形成装置ma的平面处的横截面中具有期望的空间和角度强度分布。
[0060]
本文中使用的术语“投影系统”ps应该广义地解释为涵盖各种类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、变形型、磁性型、电磁型和/或静电型光学系统，或它们的任何组合，以适合于所使用的曝光辐射，和/或其他因素，例如使用浸没液体或使用真空。本文中对术语“投影透镜”的任何使用都可以被认为与更上位的术语“投影系统”ps同义。
[0061]
光刻设备la可以是这样的类型：其中，衬底的至少一部分可以被具有相对高折射率的液体(例如，水)覆盖，以填充投影系统ps和衬底w之间的空间——这也被称为浸没式光刻。us6952253中给出了关于浸没技术的更多信息，该文献通过引用的方式并入本文中。
[0062]
光刻设备la也可以是具有两个或更多个衬底支撑件wt的类型(也被称为“双平台”)。在这种“多平台”机器中，可以并行使用衬底支撑件wt，和/或可以在衬底w上执行衬底w的后续曝光准备步骤，衬底w位于其中一个衬底支撑件wt上，而另一个衬底支撑件wt上的衬底w用于曝光另一个衬底w上的图案。
[0063]
除了衬底支撑件wt之外，光刻设备la可以包括测量台。测量台被布置为保持传感器和/或清洁装置。传感器可以被布置为测量投影系统ps的特性或辐射束b的特性。测量台可以保持多个传感器。清洁装置可以被布置为清洁光刻设备的一部分，例如投影系统ps的一部分或提供浸没液体的系统的一部分。当衬底支撑件wt远离投影系统ps时，测量台可以在投影系统ps下方移动。
[0064]
在操作中，辐射束b入射在图案形成装置(例如，掩模ma)上，该掩模ma被保持在掩模支撑件mt上，并且被图案形成装置ma上存在的图案(设计布局)图案化。在穿过掩模ma之后，辐射束b穿过投影系统ps，该投影系统将束聚焦到衬底w的目标部分c上。借助于第二定位器pw和位置测量系统if，衬底支撑件wt可以精确地移动，例如，以便在聚焦和对准位置处将不同的目标部分c定位在辐射束b的路径中。类似地，第一定位器pm和可能的另一个位置传感器(图1中未明确描绘可能的另一个位置传感器)可以用于相对于辐射束b的路径准确
定位图案形成装置ma。可以使用掩模对准标记m1、m2和衬底对准标记p1、p2对准图案形成装置ma和衬底w。尽管如图所示的衬底对准标记p1、p2占据专用的目标部分，但它们可以位于目标部分之间的空间中。当衬底对准标记p1、p2位于目标部分c之间时，它们被称为划线对准标记。
[0065]
如图2所示，光刻设备la可以形成光刻元lc的一部分，光刻元lc有时也被称为光刻单元或(光刻)簇，光刻单元或(光刻)簇通常还包括在衬底w上执行曝光前和曝光后处理的设备。通常这些设备包括用于沉积抗蚀剂层的旋涂机sc、用于显影曝光的抗蚀剂的显影剂de、例如用于调节衬底w的温度的激冷板ch和例如用于调节抗蚀剂层中的溶剂的烘烤板bk。衬底处理机或机器人ro从输入/输出端口i/o1、i/o2拾取衬底w，在不同处理设备之间移动衬底w并且将衬底w传送到光刻设备la的装载台lb。光刻元中的设备(通常也被统称为轨道)通常受轨道控制单元tcu的控制，轨道控制单元tcu本身可以由监控系统scs控制，监控系统scs也可以(例如，通过光刻控制单元lacu)控制光刻设备la。
[0066]
为了使由光刻设备la曝光的衬底w正确地且一致地曝光，期望检查衬底以测量图案化结构的特性，例如后续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(cd)等。为此，检查工具(未示出)可以被包括在光刻电池lc中。如果检测到错误，例如，特别是如果在仍有同一批或批次的其他衬底w待曝光或处理之前进行检查时，可以对后续衬底的曝光或将在衬底w上执行的其他处理步骤进行调整。
[0067]
检查设备(也可以被称为量测设备)用于确定衬底w的特性，特别是确定不同衬底w的特性如何变化或与同一衬底w的不同层相关的特性在层与层之间如何变化。检查设备可以替代地构造为识别衬底w上的缺陷并且可以例如是光刻元lc的一部分，或者可以集成到光刻设备la中，或者甚至可以是独立的装置。检查设备可以测量潜像(曝光后的抗蚀剂层中的图像)或半潜像(曝光后烘烤步骤peb后的抗蚀剂层中的图像)或显影的抗蚀剂的图像(其中抗蚀剂的曝光或未曝光部分已经被去除)的性质，甚至蚀刻图像(在诸如蚀刻的图案转移步骤之后)的性质。
[0068]
通常，光刻设备la中的图案化工艺是该工艺中最关键的步骤之一，它需要在衬底w上进行高精度的尺寸确定和结构放置。为了确保这种高精度，可以将三个系统组合在所谓的“整体”控制环境中，如图3中示意性描绘的。这些系统之一是光刻设备la，光刻设备la(实际上)连接到量测工具mt(第二系统)和计算机系统cl(第三系统)。这种“整体”环境的关键是优化这三个系统之间的协作，以增强整体过程窗口并且提供紧密的控制回路，以确保光刻设备la执行的图案化保持在过程窗口内。过程窗口定义了一系列工艺参数(例如，剂量、焦点、重叠)，在这些参数范围内特定的制造工艺会产生定义的结果(例如，功能性半导体器件)——通常在这些参数范围内允许光刻工艺或图案化工艺中的工艺参数改变。
[0069]
计算机系统cl可以使用要被图案化的设计布局(的部分)来预测使用哪些分辨率增强技术并执行计算光刻模拟和计算以确定哪些掩模布局和光刻设备设置实现了图案化过程的最大的过程窗口(在图3中由第一尺度sc1中的双箭头描绘)。通常，分辨率增强技术被布置为与光刻设备la的图案化可能性相匹配。计算机系统cl还可以用于检测光刻设备la当前(例如，使用来自量测工具mt的输入)在过程窗口内的哪个位置运行以预测是否可能由于例如次优处理而存在缺陷(在图3中由指向第二尺度sc2中的“0”的箭头描绘)。
[0070]
量测工具mt可以向计算机系统cl提供输入以实现准确的模拟和预测，并且例如在
光刻设备la的校准状态中(在图3中由第三尺度sc3中的多个箭头描绘)可以向光刻设备la提供反馈以识别可能的漂移。
[0071]
在光刻工艺中，希望经常测量所创建的结构，以例如用于工艺控制和验证。进行这种测量的工具通常被称为量测工具mt。用于进行这种测量的不同类型的量测工具mt是已知的，包括扫描电子显微镜或各种形式的散射仪量测工具mt。
[0072]
已知散射仪的示例通常依赖于提供专用量测目标，例如欠填充目标(呈简单光栅或不同层中的重叠光栅的形式的目标，目标足够大，以至于测量束产生小于光栅的光斑)或过填充的目标(因此照射光斑部分地或完全地包括目标)。此外，量测工具(例如，照射欠填充的目标(例如，光栅)的角分辨散射仪)的使用允许使用所谓的重建方法，在重建方法中，可以通过模拟散射辐射与目标结构的数学模型的相互作用并且将模拟结果与测量结果进行比较来计算光栅的特性。调整模型的参数，直到模拟的相互作用产生类似于从真实目标观察到的衍射图案的衍射图案。
[0073]
散射仪是一种通用仪器，它允许通过在散射仪的物镜的光瞳中安装传感器或在与散射仪的物镜的光瞳共轭的平面中安装传感器，或者通过将传感器安装在像平面中或与像平面共轭的平面中，来测量光刻工艺的参数，测量通常被称为基于光瞳的测量，在这种情况下，测量通常被称为基于图像或场的测量。在专利申请us20100328655、us2011102753a1、us20120044470a、us20110249244、us20110026032或ep1,628,164a中进一步描述了此类散射仪和相关的测量技术，这些专利申请通过引用的方式整体并入本文中。上述散射仪可以使用来自软x射线和可见光到近红外波长的范围的光来测量光栅。
[0074]
在第一实施例中，散射仪mt是角分辨散射仪。在这样的散射仪中，重建方法可以应用于测量信号以重建或计算光栅的特性。例如，可以通过模拟散射辐射与目标结构的数学模型的相互作用并且将模拟结果与测量结果进行比较而产生这种重建。调整数学模型的参数，直到模拟的相互作用产生类似于从真实目标观察到的衍射图案的衍射图案。
[0075]
在第二实施例中，散射仪mt是光谱散射仪mt。在这种光谱散射仪mt中，由辐射源发射的辐射被引导到目标上，而来自目标的反射或散射辐射被引导到光谱仪检测器，该光谱仪检测器测量镜面反射辐射的光谱(即，作为波长函数的强度的测量结果)。根据该数据，例如通过严格耦合波分析和非线性回归或通过与模拟光谱库进行比较，可以重建产生检测光谱的目标的结构或轮廓。
[0076]
在第三实施例中，散射仪mt是椭圆散射仪。椭圆散射仪允许通过测量每个偏振态的散射辐射来确定光刻工艺的参数。这种量测设备通过使用在量测设备的照射部分中的例如适当的偏振滤光器来发射偏振光(例如，线性、圆形或椭圆形偏振光)。适用于量测设备的源也可以提供偏振辐射。在美国专利申请11/451,599、11/708,678、12/256,780、12/486,449、12/920,968、12/922,587、13/000,229、13/033，135、31/533,110和891,410中描述了现有椭圆散射仪的多个实施例，上述美国专利申请通过引用的方式整体并入本文中。
[0077]
在散射仪mt的一个实施例中，散射仪mt适于通过测量反射光谱和/或检测配置中的不对称性来测量两个未对准光栅或周期性结构的重叠，该不对称与重叠的程度有关。两个(通常重叠的)光栅结构可以应用在两个不同的层(不一定是连续的层)中，并且可以基本上形成在晶片上的相同位置处。散射仪可以具有例如在共同拥有的专利申请ep1,628,164a中描述的对称检测配置，使得任何不对称都可以清楚地区分。这提供了一种测量光栅中的
对准不良的直接的方法。通过周期性结构的不对称性来测量包括周期性结构作为目标的两个层之间的重叠误差的其他示例可以在pct专利申请公开号wo 2011/012624或美国专利申请us 20160161863中找到，上述专利申请通过引用的方式整体并入本文中。
[0078]
其他感兴趣的参数可能是焦点和剂量。如美国专利申请us2011-0249244中描述的，可以通过散射测定法(或替代地通过扫描电子显微镜)同时确定焦点和剂量，该专利申请通过引用的方式整体并入本文中。可以使用单一结构，该结构具有用于焦点能量矩阵(fem-也被称为焦点曝光矩阵)中每个点的临界尺寸和侧壁角测量值的独特组合。如果能够获得临界尺寸和侧壁角度的这些独特组合，则可以根据这些测量来唯一确定焦点和剂量值。
[0079]
量测目标可以是复合光栅的集合，该复合光栅的集合是通过光刻工艺主要在抗蚀剂中形成的，但也可以在例如蚀刻工艺之后形成。通常，光栅中的结构的间距和线宽很大程度上依赖于测量光学器件(特别是光学器件的na)，以便能够捕获来自量测目标的衍射阶。如前文所述，衍射信号可以用于确定两层之间的偏移(也被称为“重叠”)或可以用于重建由光刻工艺产生的原始光栅的至少一部分。该重建可以用于提供光刻工艺的品质的指导，并且可以用于控制光刻工艺的至少部分。目标可以具有较小的子区段，这些子区段被配置为模仿目标中的设计布局的功能部分的尺寸。由于这种细分，目标将表现得更类似于设计布局的功能部分，从而使整体工艺参数测量更类似于设计布局的功能部分。可以在欠填充模式或在过填充模式下测量目标。在欠填充模式下，测量束产生小于整个目标的光斑。在过填充模式下，测量束产生大于整个目标的光斑。在这种过填充下，也可以同时测量不同的目标，从而同时确定不同的处理参数。
[0080]
使用特定目标的光刻参数的整体测量品质至少部分地由用于测量该光刻参数的测量选配方案确定。术语“衬底测量选配方案”可以包括测量本身的一个或更多个参数、所测量的一个或更多个图案的一个或更多个参数、或两者。例如，如果在衬底测量方案中使用的测量是基于衍射的光学测量，则测量参数中的一个或更多个可以包括辐射的波长、辐射的偏振、辐射相对于衬底的入射角、辐射相对于衬底上的图案的定向等。例如，选择测量方案的标准之一可以是测量参数之一对处理变化的敏感性。在美国专利申请us2016-0161863和已公开的美国专利申请us 2016/0370717a1中描述了更多示例，上述美国专利申请通过引用的方式整体并入本文中。
[0081]
图4描绘了一种量测设备，例如散射仪。该设备包括宽带(白光)辐射投影仪2，该投影仪将辐射投射到衬底6上。反射或散射的辐射被传递到光谱仪检测器4，该检测器测量镜面反射辐射的光谱10(即，作为波长的函数的强度的测量)。根据该数据，可以通过处理单元pu例如通过严格耦合波分析和非线性回归或通过与图4的底部处所示的模拟光谱库进行比较，以重建产生检测光谱的结构或轮廓。一般而言，对于重建，结构的一般形式是已知的，并且一些参数是根据制造结构的过程的知识假设的，仅留下结构的根据散射测量数据来确定的一些参数。这种散射仪可以被配置为正入射散射仪或斜入射散射仪。
[0082]
图5(a)呈现量测设备的实施例，更具体地，暗场散射仪。在图5(b)中更详细地说明了目标t和用于照射目标的测量辐射的衍射射线。图示的量测设备是一种被称为暗场量测设备的类型。量测设备可以是独立的设备或例如在测量站处结合在光刻设备la中，，或结合在光刻单元lc中。由虚线o表示整个设备中具有多个分支的光轴。在该设备中，由光源11(例
如，氙灯)发射的光通过包括透镜12、14和物镜16的光学系统经由分束器15被引导到衬底w上。这些透镜以4f排列的双序列排列。如果不同的透镜布置仍将衬底图像提供到检测器上，同时允许访问中间光瞳平面以进行空间频率滤波，则可以使用不同的透镜布置。因此，可以通过定义呈现衬底平面的空间光谱的平面中的空间强度分布来选择辐射入射到衬底上的角度范围，这里呈现衬底平面的空间光谱的平面被称为(共轭)光瞳平面。具体地，这可以通过在作为物镜光瞳平面的背投影图像的平面中在透镜12和14之间插入适当形式的孔径板13来完成。在所示的示例中，孔径板13具有标记为13n和13s的不同的形式，不同的形式允许选择不同的照射模式。本实施例的照射系统形成离轴照射模式。在第一照射模式中，仅用于描述的目的，孔径板13n提供与指定为“北”的方向的离轴。在第二照射模式中，虽然孔径板13s用于提供类似的照射，但从标记为“南”的相反的方向上提供该照射。通过使用不同的孔径，其他照射模式是可能的。因为在期望的照射模式之外的任何不必要的光都会干扰期望的测量信号，所以光瞳平面的其余部分期望是暗的。
[0083]
如图5(b)所示，目标t被放置在衬底w上，衬底w垂直于物镜16的光轴o。衬底w可以由支撑件(未示出)支撑。从偏离轴o的角度照射在目标t上的测量辐射i的射线产生零阶射线(实线0)和两个第一阶射线(点划线+1和双点划线-1)。应该记住的是，对于过填充的小目标，这些射线只是覆盖衬底的包括量测目标t和其他特征的区域的许多平行射线中的一种类型。由于板13中的孔具有有限的宽度(必须允许有用数量的光进入)，所以入射射线i实际上会占据一定角度范围，并且衍射射线0和+1/-1会稍微散开。根据小目标的点扩散函数，每个阶+1和-1会进一步扩散到一个角度范围内，而不是如图所示的单一理想射线。注意，目标的光栅间距和照射角度可以被设计或调整为使得进入物镜的第一阶光线与中心光轴紧密对齐。图5(a)和图3(b)所示的光线有些偏离轴，仅为了使图5(a)和图3(b)所示的所述光线更容易在图中被区分开。
[0084]
由物镜16收集被衬底w上的目标t衍射的至少0阶和+1阶，并且通过分束器15引导回被衬底w上的目标t衍射的至少0阶和+1阶。返回到图5的(a)，通过指定被标记为北(n)和南(s)的在直径上相对的孔径而表示第一照射模式和第二照射模式。当测量辐射的入射射线i来自光轴的北侧时，即，当使用孔径板13n应用第一照射模式时，标记为+1(n)的+1衍射射线进入物镜。相反，当使用孔径板13s应用第二照射模式时，-1衍射射线(标记为1(s))是进入透镜16的射线。
[0085]
第二分束器17将衍射束分成两个测量分支。在第一测量分支中，光学系统18使用零阶衍射束和第一阶衍射束在第一传感器19(例如，ccd或cmos传感器)上形成目标的衍射光谱(光瞳平面图像)。每个衍射阶都照射传感器上的不同点，因此图像处理可以比较和对比这些阶。由传感器19捕获的光瞳平面图像可以用于聚焦量测设备和/或归一化第一阶束的强度测量。光瞳平面图像也可以用于许多测量目的，例如重建。
[0086]
在第二测量分支中，光学系统20、22在传感器23(例如，ccd或cmos传感器)上形成目标t的图像。在第二测量分支中，孔径光阑21设置在与光瞳平面共轭的平面中。孔径光阑21起到阻挡零阶衍射束的作用，使得在传感器23上形成的目标的图像仅由-1或+1阶束形成。传感器19和23捕获的图像被输出到处理图像的处理器pu，处理器pu的功能将依赖于正在执行的特定类型的测量。请注意，此处使用的术语“图像”是广义的。如果仅存在-1和+1阶中的一个，则不会形成这样的光栅线的图像。
[0087]
图5中所示的孔径板13和场光阑21的特定形式仅是示例。在本发明的另一个实施例中，使用目标的轴上照射并且使用具有离轴孔径的孔径光阑将基本上仅一个第一阶衍射光传递到传感器。在另一实施例中，代替或除了第一阶束，第二、第三和更高阶束(图5中未示出)可以用于测量。
[0088]
为了使测量辐射适用于这些不同类型的测量，孔径板13可以包括围绕盘形成的多个孔径图案，该盘旋转以将期望的图案置于适当位置。请注意，孔径板13n或13s只能用于测量定向在一个方向(x或y，依赖于设置)上的光栅。对于正交光栅的测量，可以利用目标通过90
°
和270
°
的旋转。不同的孔径板如图5(c)和(d)所示。这些装置的使用以及该装置的许多其他变型和应用在上面提到的先前公布的申请中进行了描述。
[0089]
可以集成在光刻设备中的形貌测量系统、水平传感器或高度传感器被布置为测量衬底(或晶片)的项表面的形貌。衬底的形貌图，也被称为高度图，可以从指示作为衬底上的位置的函数的衬底的高度的这些测量结果中生成。该高度图随后可以用于在衬底上的图案的转移期间校正衬底的位置，以便在衬底上的适当聚焦位置处提供图案形成装置的空间图像。将明白的是，本内容中的“高度”是指从平面到衬底的宽泛的尺寸(也被称为z轴)。通常，水平或高度传感器在固定位置(相对于其自身的光学系统)执行测量，并且衬底与水平或高度传感器的光学系统之间的相对移动导致在整个衬底上的位置处进行高度测量。
[0090]
在图6中示意性地示出本领域中已知的水平或高度传感器ls的示例，图6仅示出操作原理。在本示例中，水平传感器包括光学系统，该光学系统包括投影单元lsp和检测单元lsd。投影单元lsp包括提供辐射束lsb的辐射源lso，该辐射束lsb由投影单元lsp的投影光栅pgr给予。辐射源lso可以是例如窄带或宽带辐射源，例如偏振或非偏振、脉冲或连续的超连续光源，例如偏振或非偏振激光束。辐射源lso可以包括具有不同颜色或波长范围的多个辐射源，例如多个led。水平传感器ls的辐射源lso不限于可见辐射，而是可以附加地或替代地包括uv和/或ir辐射以及适合从衬底的表面反射的任何波长范围。
[0091]
投影光栅pgr是包括产生具有周期性变化强度的辐射束be1的周期性结构的周期性光栅。具有周期性变化强度的辐射束be1被导向衬底w上的测量位置mlo，该辐射束be1具有相对于垂直于入射衬底表面的轴(z轴)在0度和90度之间、通常在70度至80度之间的入射角ang。在测量位置mlo处，图案化的辐射束be1被衬底w反射(由箭头be2指示)并且被引导至检测单元lsd。
[0092]
为了确定测量位置mlo处的高度水平，水平传感器还包括检测系统，该检测系统包括检测光栅dgr、检测器det和用于处理检测器det的输出信号的处理单元(未示出)。检测光栅dgr可以与投影光栅pgr相同。检测器det产生表示接收到的光的检测器输出信号，检测器输出信号例如表示例如光电检测器接收到的光的强度，或表示例如照相机接收到的强度的空间分布。检测器det可以包括一种或更多种检测器类型的任何组合。
[0093]
通过三角测量技术，可以确定测量位置mlo处的高度水平。检测到的高度水平通常与由检测器det测量的信号强度相关，信号强度具有依赖于投影光栅pgr的设计和(倾斜)入射角ang等的周期性。
[0094]
投影单元lsp和/或检测单元lsd可以沿着投影光栅pgr和检测光栅dgr(未示出)之间的图案化束的路径包括另外的光学元件，例如透镜和/或反射镜。
[0095]
在实施例中，检测光栅dgr可以被省略，检测器det可以被放置在检测光栅dgr所在
的位置。这种配置提供了对投影光栅pgr的图像的更直接的检测。
[0096]
为了有效地覆盖衬底w的表面，水平传感器ls可以被配置为将测量束阵列be1投射到衬底w的表面上，从而产生覆盖更大测量范围的测量区域阵列mlo或光斑。
[0097]
通常类型的各种高度传感器例如在us7265364和us7646471中公开，上述两篇文献均通过引用的方式并入本文中。us2010233600a1中公开了一种使用uv辐射而不是可见光或红外辐射的高度传感器，该专利以引用的方式并入本文中。在通过引用的方式并入本文中的wo2016102127a1中，描述了一种紧凑型高度传感器，所述紧凑型高度传感器使用多元件式检测器来在不需要检测光栅的情况下检测和识别光栅图像的位置。
[0098]
在复杂器件的制造中，通常执行许多光刻图案化步骤，从而在衬底上的连续层中形成功能特征。因此，光刻设备的性能的关键方面是能够相对于先前层中设置的特征(通过相同的设备或不同的光刻设备)正确和准确地放置应用的图案。为此目的，衬底设置有一组或更多组标记。每个标记都是如下结构：可以在以后的时间使用通常是光学位置传感器的位置传感器测量测量该结构的位置。位置传感器可以被称为“对准传感器”并且标记可以被称为“对准标记”。
[0099]
光刻设备可以包括一个或更多个(例如，多个)对准传感器，通过该对准传感器可以准确地测量设置在衬底上的对准标记的位置。对准(或位置)传感器可以使用诸如衍射和干涉之类的光学现象来从衬底上形成的对准标记获得位置信息。当前光刻设备中使用的对准传感器的示例基于us6961116中描述的自参考干涉仪。已经开发了位置传感器的各种增强例和修改例，例如在us2015261097a1中公开的。所有这些出版物的内容通过引用的方式并入本文中。
[0100]
标记或对准标记可以包括形成在提供在衬底上的层上或层中的一系列栅条或(直接)形成在衬底中的一系列栅条。这些栅条可以规则地间隔开并且充当光栅线，从而可以将标记视为具有众所周知的空间周期(间距)的衍射光栅。根据这些光栅线的定向，可以设计标记以允许测量沿着x轴或沿着y轴(y轴基本上垂直于x轴定向)的位置。包括相对于x轴和y轴以+45度和/或-45度布置的栅条的标记允许使用如us2009/195768a中描述的技术进行组合的x和y测量，该专利通过引用的方式并入本文中。
[0101]
对准传感器利用辐射点光学扫描每个标记以获得周期性变化的信号，例如正弦波。分析该信号的相位，以确定标记的位置，从而确定衬底相对于对准传感器的位置，对准传感器又相对于光刻设备的参考框架是固定的。可以提供与不同的(粗和细)标记尺寸相关的所谓的粗标记和细标记，以便对准传感器可以区分周期信号的不同周期，以及周期内的准确位置(相位)。不同节距的标记也可以用于此目的。
[0102]
测量标记的位置还可以提供关于在其上例如以晶片网格的形式提供标记的衬底的变形的信息。衬底的变形可能通过例如将衬底静电夹持到衬底台和/或当衬底暴露于辐射时加热衬底而发生。
[0103]
图7是已知的对准传感器as的实施例的示意框图，例如在通过引用的方式并入本文中的us6961116中描述的。辐射源rso提供一种或更多种波长的辐射束rb，辐射束rb通过转向光学器件而作为照射光斑sp被转向到标记上，所述标记例如位于衬底w上的标记am。在本示例中，转向光学器件包括光斑镜sm和物镜ol。照射标记am的照射光斑sp的直径可以略小于标记本身的宽度。
[0104]
由标记am衍射的辐射(在本例中通过物镜ol)被准直成信息承载束ib。术语“衍射”旨在包括来自标记的零阶衍射(零阶衍射可以被称为反射)。自参考干涉仪sri(例如上面提到的us6961116中公开的类型)与束ib自身干涉，然后束被光电探测器pd接收。在辐射源rso产生多于一种波长的情况下，可以包括附加的光学器件(未示出)以提供单独的束。如果需要，光电探测器可以是单个元件，或者光电探测器可以包括多个像素。光电探测器可以包括传感器阵列。
[0105]
在本示例中包括光斑反射镜sm的转向光学器件也可以用于阻挡从标记反射的零阶辐射，从而使信息承载束ib仅包括来自标记am的较高阶衍射辐射(这对于测量而言不是必需的，但提高了信噪比)。
[0106]
强度信号si被提供给处理单元pu。通过装置sri中的光学处理和单元pu中的计算处理的组合，输出衬底上相对于参考框架的x位置和y位置的值。
[0107]
所示类型的单次测量仅将标记的位置固定在对应于标记的一个节距的特定范围内。与此结合使用更粗略的测量技术来识别正弦波的哪个周期是包括标记位置的周期。可以在不同的波长处重复更粗和/或更细水平的相同过程，以提高准确性和/或用于标记的稳健检测，而与制造标记的材料以及将标记设置于其上和/或下方的材料无关。波长可以被光学地多路复用和解多路复用以便同时处理，和/或它们可以通过时分或频分来多路复用。
[0108]
在本示例中，对准传感器和光斑sp保持静止，而移动的是衬底w。这样，对准传感器可以刚性且准确地安装到参考框架，同时在与衬底w的移动方向相反的方向上有效地扫描标记am。衬底w通过其在衬底支撑件上的安装和控制衬底支撑件的移动的衬底定位系统而在该移动中被控制。衬底支撑件位置传感器(例如，干涉仪)测量衬底支撑件(未示出)的位置。在实施例中，在衬底支撑件上提供一个或更多个(对准)标记。提供在衬底支撑件上的标记的位置的测量允许校准由位置传感器确定的衬底支撑件(例如，相对于对准系统连接到的框架)的位置。提供在衬底上的对准标记的位置的测量允许确定衬底相对于衬底支撑件的位置。
[0109]
量测工具mt(例如以上提到的散射仪、地形测量系统或位置测量系统)可以使用源自辐射源的辐射来执行测量。量测工具使用的辐射的特性可能影响可能执行的测量的类型和品质。对于一些应用，使用多种辐射频率来测量衬底可能是有利的，例如可以使用宽带辐射。多种不同的频率可能能够传播通过量测目标、照射量测目标和在量测目标上散射，而对其他频率没有干扰或干扰最小。因此，例如可以使用不同的频率来同时获得更多的量测数据。不同的辐射频率也可能能够探测和发现量测目标的不同特性。宽带辐射可以用于量测系统mt中，例如水平传感器、对准标记测量系统、散射测量工具或检查工具。宽带辐射源可以是超连续光源。
[0110]
可能难以产生高品质的宽带辐射，例如超连续谱辐射。用于产生宽带辐射的一种方法可以是例如利用非线性的高阶效应加宽高功率窄带或单频输入辐射。输入辐射(输入辐射可以使用激光器来产生)可以被称为泵浦辐射。替代地，输入辐射可以被称为种子辐射。为了获得用于加宽效果的高功率辐射，可以将辐射限制在小区域内，从而实现强烈局限性的高强度辐射。在那些区域中，辐射可以与形成非线性介质的加宽结构和/或材料相互作用，从而产生宽带输出辐射。在高强度辐射区域中，不同的材料和/或结构可以用于通过提供合适的非线性介质来实现和/或改善辐射加宽。
[0111]
在一些实施方式中，如下面参考图9进一步论述的，用于加宽输入辐射的方法和装置可以使用光纤来限制输入辐射，并且用于加宽输入辐射以输出宽带辐射。光纤可以是空心光纤，并且可以包括内部结构以实现光纤中的辐射的有效引导和限制。光纤可以是空芯光子晶体光纤(hc-pcf)，空芯光子晶体光纤特别适用于主要在光纤的空芯内部的较强的辐射限制，以实现高辐射强度。光纤的空芯可以填充有气体，该气体充当用于加宽输入辐射的加宽介质。这样的光纤和气体布置可以用于产生超连续谱辐射源。输入到光纤的辐射可以是电磁辐射，例如红外光谱、可见光谱、紫外光谱和极紫外光谱中的一种或更多种中的辐射。输出辐射可以由宽带辐射组成或包括宽带辐射，宽带辐射在本文中可以被称为白光。
[0112]
一些实施例涉及这种包括光纤的宽带辐射源的新设计。光纤是空芯光子晶体光纤(hc-pcf)。具体地，光纤可以是包括用于限制辐射的反谐振结构的类型的空芯光子晶体光纤。这种包括反谐振结构的光纤在本领域中被称为反谐振光纤、管状光纤、单环光纤、负曲率光纤或抑制耦合光纤。这种光纤的各种不同设计在本领域中是已知的。替代地，光纤可以是光子带隙光纤(hc-pbf，例如kagome光纤)。
[0113]
可以设计多种类型的hc-pcf，每种hc-pcf都基于不同的物理引导机制。两种这样的hc-pcf包括：空芯光子带隙光纤(hc-pbf)和空芯反谐振反射光纤(hc-arf)。可以在美国专利us2004/015085a1(用于hc-pbf)和国际pct专利申请wo2017/032454a1(用于空心反谐振反射光纤)中找到有关hc-pcf的设计和制造的细节，上述专利文献通过引用的方式并入本文中。图10(a)示出kagome光纤，该kagome光纤包括kagome晶格结构。
[0114]
现在参考图8描述用于辐射源的光纤的示例，图8是光纤of在横向平面中的示意性横截面图。在wo2017/032454a1中披露了类似于图8的光纤的实际示例的其他实施例。
[0115]
光纤of包括细长主体；与光纤of的其他两个维度相比，该细长主体在一个维度上更长。这个较长的维度可以被称为轴向并且可以定义光纤of的轴线。其他两个维度定义了平面，该平面可以被称为横向平面。图8示出光纤of在该(即，垂直于轴的)横向平面中的横截面，该横向平面被标记为xy平面。光纤of的横截面沿着光纤轴线可以是基本恒定的。
[0116]
将明白的是，光纤of具有一定程度的柔韧性，因此轴线的方向通常沿着光纤of的长度不会是均一的。诸如光轴或光学轴线、横截面等术语将被理解为是指局部光轴、局部横截面等。此外，在部件被描述为圆柱形或管状的情况下，这些术语将被理解为包括在光纤of弯曲时可能已经变形的这些形状。
[0117]
光纤of可以具有任何长度，并且应当理解光纤of的长度可以依赖于应用。光纤of可以具有在1cm和10m之间的长度，例如，光纤of可以具有在10cm和100cm之间的长度。
[0118]
光纤of包括：空芯cor；围绕空心芯cor的包层部分；围绕并支撑包层部分的支撑部分sp。光纤of可以被认为包括具有空芯cor的主体(包括包层部分和支撑部分sp)。包层部分包括用于引导辐射通过空芯cor的多个反谐振元件。具体地，多个反谐振元件被布置为将通过光纤of传播的辐射主要限制在空芯hc内部并且沿着光纤of引导辐射。光纤of的空芯hc可以基本上设置在光纤of的中心区域中，使得光纤of的轴线也可以限定光纤of的空芯hc的轴线。
[0119]
包层部分包括用于引导通过光纤of传播的辐射的多个反谐振元件。具体地，在本实施例中，包层部分包括六个管状毛细管cap的单个环。每个管状毛细管cap都用作反谐振元件。
[0120]
毛细管cap也可以被称为管。毛细管cap的横截面可以是圆形的，或者可以具有其他形状。每个毛细管cap包括大致圆柱形的壁部分wp，大致圆柱形的壁部分wp至少部分地限定光纤of的空芯hc并且将空芯hc与毛细管腔cc分开。将明白的是，壁部分wp可以充当用于传播通过空芯hc(并且可以以掠入射角入射在壁部分wp上)的辐射的抗反射法布里-珀罗谐振器。壁部分wp的厚度可以是合适的，以确保返回到空芯hc中的反射通常被增强，而进入毛细腔cc的透射通常被抑制。在一些实施例中，毛细管壁部分wp可以具有0.01μm至10.0μm之间的厚度。
[0121]
将明白的是，如本文中使用的，术语“包层部分”旨在表示光纤of的用于引导辐射传播通过光纤of的一部分(即，将所述辐射限制在空芯cor内的毛细管cap)。辐射可以以横向模式的形式被限制成沿着光纤轴线传播。
[0122]
支撑部分通常是管状的并且支撑包层部分的六个毛细管cap。六个毛细管cap在内支撑部分sp的内表面周围均匀分布。六个毛细管cap可以被描述为被布置为大致六边形的形式。
[0123]
毛细管cap被被布置为使得每个毛细管不与任何其他毛细管cap接触。每个毛细管cap与内部支撑部分sp接触并且与环形结构中的相邻毛细管cap间隔开。这种布置可能是有益的，这是因为这种布置可以(例如，相对于其中毛细管彼此接触的布置)增加光纤of的透射带宽。替代地，在一些实施例中，每个毛细管cap可以与环形结构中的相邻毛细管cap接触。
[0124]
包层部分的六个毛细管cap以环形结构设置在空芯cor周围。毛细管cap的环形结构的内表面至少部分地限定了光纤of的空芯hc。空芯hc的直径d(直径d可以定义为相对的毛细管之间的最小尺寸，由箭头d指示)可以在10μm和1000μm之间。空芯hc的直径d可能影响空芯光纤of的模场直径、冲击损耗、色散、模态复数和非线性特性。
[0125]
在本实施例中，包层部分包括毛细管cap(其充当反谐振元件)的单环布置。因此，从空芯hc的中心到光纤of外部的任意径向上的线通过不超过一个的毛细管cap。
[0126]
将明白的是，其他实施例可以设置有反谐振元件的不同布置。这些布置可以包括具有多个反谐振元件环的布置和具有嵌套反谐振元件的布置。此外，虽然图8中所示的实施例包括六个毛细管的环，但是在其他实施例中，包括任意数量的反谐振元件(例如，4、5、6、7、8、9、10、11或12个毛细管)一个或更多个环可以设置于包层部分中。
[0127]
图10(b)示出具有单环管状毛细管的上述hc-pcf的变型实施例。在图10(b)的示例中，有两个同轴的管状毛细管环。为了保持管状毛细管的内环和外环，hc-pcf中可以包括支撑管st。支撑管可以由二氧化硅制成。
[0128]
图8以及图10(a)和(b)的示例的管状毛细管可以具有圆形横截面形状。管状毛细管的其他形状也是可能的，例如椭圆形或多边形横截面。此外，图8以及图10(a)和(b)的示例的管状毛细管的固体材料可以包括塑料材料，例如pma、玻璃，例如二氧化硅，或软玻璃。
[0129]
图9描绘了用于提供宽带输出辐射的辐射源rds。辐射源rds包括脉冲泵浦辐射源prs或能够产生所需长度和能量水平的短脉冲的任何其他类型的源；具有空芯cor的光纤of(例如，图8所示的类型)；以及设置在空芯cor内的工作介质wm(例如，气体)。尽管在图9中，辐射源rds包括图8中所示的光纤of，但是在替代实施例中，可以使用其他类型的空芯光纤。
[0130]
脉冲泵浦辐射源prs被配置为提供输入辐射ird。光纤of的空芯hc被被布置为接收
来自脉冲泵浦辐射源prs的输入辐射ird，并且将输入辐射ird加宽以提供输出辐射ord。工作介质wm能够加宽所接收的输入辐射ird的频率范围，从而提供宽带输出辐射ord。
[0131]
辐射源rds还包括储存器rsv。光纤of设置在储存器rsv内。储存器rsv也可以被称为壳体、容器或气室。储存器rsv被配置为容纳工作介质wm。储存器rsv可以包括用于控制、调节和/或监测储存器rsv内部的工作介质wm(工作介质wm可以是气体)的组成的本领域中已知的一个或更多个特征。储存器rsv可以包括第一透明窗口tw1。在使用中，光纤of设置在储存器rsv内，使得第一透明窗口tw1位于光纤of的输入端ie附近。第一透明窗口tw1可以形成储存器rsv的壁的一部分。第一透明窗口tw1可以至少对于接收的输入辐射频率是透明的，使得接收的输入辐射ird(或至少其大部分)可以耦合至位于储存器rsv内部的光纤of中。将明白的是，可以提供光学器件(未示出)以将输入辐射ird耦合至光纤of中。
[0132]
储存器rsv包括第二透明窗口tw2，该第二透明窗口形成储存器rsv的壁的一部分。在使用中，当光纤of设置在容器rsv内时，第二透明窗口tw2位于光纤of的输出端oe附近。第二透明窗口tw2可以至少对于装置120的宽带输出辐射ord的频率是透明的。
[0133]
替代地，在另一个实施例中，光纤of的两个相反端可以被放置在不同的容器内。光纤of可以包括被配置为接收输入辐射ird的第一端部和用于输出宽带输出辐射ord的第二端部。第一端部可以被放置在第一储存器内，第一储存器包括工作介质wm。第二端部可以被放置在第二容器内，其中，第二容器还可以包括工作介质wm。储存器的功能可以如上面关于图9所描述的那样。第一储存器可以包括第一透明窗口，第一透明窗口被配置为对于输入辐射ird是透明的。第二储存器可以包括第二透明窗口，该第二透明窗口被配置为对于宽带输出宽带辐射ord是透明的。第一储存器和第二储存器还可以包括可密封开口，以允许光纤of部分地被放置在储存器内部并且部分地被放置在储存器外部，从而可以将气体密封在储存器内部。光纤of还可以包括不包含在储存器内的中间部分。对于光纤of相对较长(例如，当长度大于1m时)的实施例而言，使用两个单独的气体储存器的这种布置可能特别方便。将明白的是，对于使用两个单独的气体储存器的这种布置，两个储存器(两个储存器可以包括用于控制、调节和/或监测两个储存器内的气体的组成的本领域中已知的一个或更多个特征)可以被认为提供一种用于在光纤of的空芯hc内提供工作介质wm的装置。
[0134]
在这种情况下，如果窗口上该频率的入射辐射的至少50％、75％、85％、90％、95％或99％透射通过窗口，则窗口对于该频率可能是透明的。
[0135]
第一透明窗tw1和第二透明窗tw2都可以在储存器rsv的壁内形成气密密封，使得工作介质wm(工作介质wm可以是气体)可以被包含在储存器rsv内。将明白的是，气体wm可以以不同于储存器rsv的环境压力的压力被包含在储存器rsv内。
[0136]
工作介质wm可以包括惰性气体，例如氩气、氪气和氙气，拉曼活性气体，例如氢气、氘气和氮气，或气体混合物，例如氩气/氢气混合物、氙气/氘气混合物、氪气/氮气混合物，或氮气/氢气混合物。根据填充气体的类型，非线性光学过程可以包括调制不稳定性(mi)、孤子裂变、克尔效应、拉曼效应和色散波产生，调制不稳定性(mi)、孤子裂变、克尔效应、拉曼效应和色散波产生的细节在wo2018/127266a1和us9160137b1中进行了描述(这两篇专利文献均通过引用的方式并入本文中)。由于可以通过改变储存器rsr中的工作介质wm压力(即，气室压力)来调节填充气体的分散，所以可以调节所产生的宽带脉冲动力学和相关的光谱加宽特性，从而优化频率转换。
[0137]
在一种实施方式中，工作介质wm可以至少在接收输入辐射ird期间设置在空芯hc内以产生宽带输出辐射ord。将明白的是，虽然光纤of没有接收用于产生宽带输出辐射的输入辐射ird，但是空芯cor可以完全或部分不存在气体wm。
[0138]
为了实现频率加宽，可能需要较高强度的辐射。具有空芯光纤of的优点是空芯光纤of可以通过对传播通过光纤of的辐射的较强的空间限制来实现较高的强度辐射，从而实现高局限性的辐射强度。例如由于较高的接收输入辐射强度和/或由于光纤of内部的辐射的较强的空间限制，光纤of内部的辐射强度可能很高。空芯光纤的优点是它们可以引导具有比实芯光纤更宽的波长范围的辐射，特别是空芯光纤可以引导紫外范围内和红外范围内的辐射。
[0139]
使用空芯光纤of的优点可以是在光纤of内部引导的大部分辐射被限制在空芯cor内。因此，光纤of内部的辐射主要与设置在光纤of的空芯hc内部的工作介质wm进行相互作用。结果，可以增加工作介质wm对辐射的加宽效应。
[0140]
接收的输入辐射ird可以是电磁辐射。输入辐射ird可以作为脉冲辐射而被接收。例如，输入辐射ird可以包括例如由激光器产生的超快脉冲。
[0141]
输入辐射ird可以是相干辐射。输入辐射ird可以是准直辐射，准直辐射的优点可以是促进和提高将输入辐射ird耦合至光纤of中的效率。输入辐射ird可以包括单一频率或较窄范围的频率。输入辐射ird可以由激光器产生。类似地，输出辐射ord可以是准直的和/或可以是相干的。
[0142]
输出辐射ord的宽带范围可以是连续范围，包括辐射频率的连续范围。输出辐射ord可以包括超连续谱辐射。连续辐射可能有利于在许多应用中使用，例如在量测应用中使用。例如，频率的连续范围可以用于探测大量属性。频率的连续范围可以例如用于确定和/或消除测量特性的频率依赖性。超连续谱输出辐射ord可以包括例如100nm至4000nm波长范围内的电磁辐射。宽带输出辐射ord频率范围可以是例如400nm至900nm、500nm至900nm或200nm至2000nm。超连续谱输出辐射ord可以包括白光。
[0143]
由脉冲泵浦辐射源prs提供的输入辐射ird可以是脉冲式的。输入辐射ird可以包括在200nm和2μm之间的一种或更多种频率的电磁辐射。输入辐射ird可以例如包括具有1.03μm波长的电磁辐射。脉冲辐射ird的重复率可以是1khz到100mhz的数量级。脉冲能量可以具有0.1μj至100μj的数量级，例如1μj至10μj。输入辐射ird的脉冲持续时间可以在10fs和10ps之间，例如300fs。输入辐射ird的平均功率可以在100mw至数百瓦之间。输入辐射ird的平均功率例如可以是20w至50w。
[0144]
脉冲泵浦辐射源prs可以是激光器。可以通过调整(泵浦)激光器参数、工作分量wm变化和光纤of参数来改变和调谐这种激光脉冲沿着光纤of透射的时空透射特性(例如其光谱幅度和相位)。所述时空透射特性可以包括以下各项中的一项或多项：输出功率、输出模式分布、输出时间分布、输出时间分布的宽度(或输出脉冲宽度)、输出光谱分布和输出光谱分布的带宽(或输出光谱带宽)。所述脉冲泵浦辐射源prs参数可以包括以下各项中的一项或多项：泵浦波长、泵浦脉冲能量、泵浦脉冲宽度、泵浦脉冲重复率。所述光纤of参数可以包括以下各项中的一项或多项：光纤长度、空芯101的尺寸和形状、毛细管的尺寸和形状、毛细管的围绕空芯的壁的厚度。所述工作组分wm，例如填充气体，参数可以包括以下各项中的一项或多项：气体类型、气体压力和气体温度。
[0145]
辐射源rds提供的宽带输出辐射ord可以具有至少1w的平均输出功率。平均输出功率可以至少是5w。平均输出功率可以至少是10w。宽带输出辐射ord可以是脉冲宽带输出辐射ord。宽带输出辐射ord在输出辐射的整个波长带中可以具有至少0.01mw/nm的功率谱密度。宽带输出辐射的整个波长带中的功率谱密度可以是至少3mw/nm。
[0146]
图11示出包括空芯光子晶体光纤(hc-pcf)102的组件100，该空芯光子晶体光纤被配置为从耦合至hc-pcf 102中的输入辐射106产生宽带辐射104。虽然在图11中，输入辐射106从左侧进入hc-pcf 102并且从右侧离开hc-pcf 102，但将明白的是，这只是示例。hc-pcf 102加宽了输入辐射106的波长谱以提供宽带输出辐射104。这种加宽是由于非线性效应导致的。hc-pcf 102是非线性元件的示例。将明白的是，在其他实施例中，该组件可以包括不同的非线性元件。例如，非线性元件可以是熔融石英光纤或玻璃板。
[0147]
输入辐射106可以由具有特定功率的泵浦激光器(未示出)提供，即，输入辐射106可以被认为是泵浦辐射。输入辐射106可以包括单一波长、多种离散波长或窄带波长范围。宽带辐射104可以被称为信号，即，该信号是在hc-pcf中产生的除了一种或更多种泵浦波长之外的任何波长。
[0148]
组件100包括位于hc-pcf 102上游(即在向hc-pcf 102提供输入辐射106的泵浦激光器的方向上)的第一透镜110(透镜元件)。这是图11中的hc-pcf 102的左侧。第一透镜110被配置为将输入辐射106聚焦到hc-pcf 102中。
[0149]
组件100包括位于hc-pcf 102下游(即，在从hc-pcf 102提供宽带辐射104的方向上)的第二透镜112(透镜元件)。这是图11中的hc-pcf 102的右侧。第二透镜112被配置为基本上准直离开hc-pcf 102的辐射。
[0150]
第一透镜110和第二透镜112可以由玻璃制成和/或可以具有一个或更多个涂层。
[0151]
提供与第一透镜110相关联的第一透镜致动器114a，以使输入辐射106能够进入hc-pcf 102。这是因为hc-pcf 102的芯的直径可能低于50μm并且输入辐射束需要以～μm的精度定位和操作，以便适当地耦合至hc-pcf 102的芯中。也就是说，第一透镜致动器114a可以调整第一透镜110的位置，使得输入辐射适当地进入hc-pcf 102。
[0152]
组件100包括位于hc-pcf 102下游的光学元件。在本实施例中，光学元件是如图11所示的位于hc-pcf 102的右侧的透射元件并且将被称为右侧透射元件(ter)116。
[0153]
ter 116被配置为反射在输入辐射106的一种或更多种波长处或附近的至少一些或所有辐射。这在图12a中被示出，图12a是示出来自ter 116的反射的曲线图。该曲线图示出波长(λ)(x轴)相对于反射辐射的强度(y轴)的关系。可以看出，在输入辐射(或λ
pump
)的波长处存在强度峰值，并且该峰值附近的其他波长的反射相对较少。换句话说，ter 116反射输入辐射106。
[0154]
宽带辐射104可以被认为包括输入辐射106。ter 116可以被认为反射宽带辐射104的一部分，在本实施例中，宽带辐射104的一部分是输入辐射106。即，宽带辐射的一部分104是处于或接近输入辐射106的一种或更多种波长的辐射。ter 116可以被配置为反射处于或接近输入辐射106的一种或更多种波长的辐射的90％至100％。
[0155]
在一些实施例中，反射的输入辐射106可以经受脉冲压缩。
[0156]
ter 116可以被配置为透射至少一些或所有宽带辐射104。也就是说，除了处于或接近输入辐射106的一种或更多种波长的辐射的波长，ter 116可以透射所有波长上的至少
一些或所有辐射。更具体地，ter 116可以透射除了被反射的输入辐射106之外的宽带辐射的90％至100％。在一些实施例中，ter 116可以透射除了所述宽带辐射104的被反射的一部分之外的宽带辐射104的基本上100％，在本实施例中，所述宽带辐射104的被反射的一部分对应于输入辐射106。
[0157]
组件100包括位于hc-pcf 102上游的上游光学元件。在本实施例中，上游光学元件是如图11所示的位于hc-pcf 102左侧的透射元件并且将被称为左侧透射元件(tel)118。
[0158]
tel 118被配置为反射宽带辐射104。这在图12b中示出，图12b是示出来自tel 118的反射的曲线图。该曲线图示出波长(λ)(x轴)与反射辐射的强度(y轴)的关系。可以看出，在输入辐射(或λ
pump
)的波长处存在强度下降，并且在该下降附近的其他波长存在相对较大的反射。换句话说，tel 118反射除了在输入辐射106的一种或更多种波长处或附近的辐射的波长之外的所有波长上的辐射。tel 118可以被配置为反射宽带辐射104的90％至100％。
[0159]
tel 118被配置为透射输入辐射106。也就是说，tel 118透射处于或接近输入辐射106的一种或更多种波长的辐射。更具体地，tel118可以透射输入辐射106的90％至100％。
[0160]
ter 116和tel 118可以由玻璃、金属制成，具有一个或更多个涂层和/或具有执行反射和透射的反射镜或部分反射镜。将明白的是，ter 116和tel 118可以由任何合适的材料制成并且具有任何合适的形状等以执行所需的反射和透射。
[0161]
在使用中，输入辐射106由泵浦激光器产生，穿过tel 118(在图11中从左到右)，被第一透镜110聚焦并进入hc-pcf 102的左侧。然后，输入辐射106在hc-pcf 102中被加宽，并且宽带辐射104和未用尽的输入辐射106离开hc-pcf 102的右侧。hc-pcf 102通常引导所产生的宽带辐射104或所产生的宽带辐射104的大部分从hc-pcf 102的右侧离开。未用尽的输入辐射和宽带辐射104由第二透镜112准直并且入射在ter 116上。
[0162]
ter 116可以将未用尽的输入辐射106，即，处于或接近输入辐射106的一种或更多种波长的辐射反射回hc-pcf 102。第二透镜112将被反射的未用尽的输入辐射106聚焦进入hc-pcf 102。然后，被反射的未用尽的输入辐射106将在hc-pcf 102中产生另外的宽带辐射。在这种情况下，hc-pcf 102通常引导另外产生的宽带辐射104，或者大部分另外产生的宽带辐射104从hc-pcf 102的左侧离开。
[0163]
ter 116透射来自hc-pcf 102的宽带辐射104。也就是说，ter 116可以透射除了处于或接近输入辐射106的一种或更多种波长的辐射的波长之外的所有波长上的辐射。
[0164]
提供与第二透镜112相关联的第二透镜致动器114b以使反射的未用尽的输入辐射106能够进入hc-pcf 102。这是因为hc-pcf 102的芯的直径可能低于50μm并且未用尽的输入辐射束需要以～μm的精度定位以适当地耦合至hc-pcf 102的芯中。也就是说，第二透镜致动器114b可以调整第二透镜112的位置，使得反射的未用尽的输入辐射106进入hc-pcf 102。
[0165]
此外，将第一致动器120a和ter 116一起提供，以使反射的未用尽的输入辐射106能够进入hc-pcf 102。也就是说，第一致动器120a可以调整ter 116的位置，使得反射的输入辐射106可以进入hc-pcf 102。
[0166]
宽带辐射104和未用尽的输入辐射106也离开hc-pcf的左侧，即，沿着上游方向行进。宽带辐射104和未用尽的输入辐射106由第一透镜110准直并且入射在tel 118上。
[0167]
tel 118将宽带辐射104(即，除了处于或接近输入辐射106的一种或更多种波长的
辐射的波长之外的所有波长的辐射)反射回hc-pcf 102。第一透镜110将被反射的宽带辐射104聚焦进入hc-pcf 102中。至少一些这种反射的宽带辐射104将穿过hc-pcf 102，离开hc-pcf 102的右侧并且透射通过ter 116。这种反射的宽带辐射104也可能在hc-pcf 102中产生更多的宽带辐射。
[0168]
tel 118透射未用尽的输入辐射106(即，未使用的泵浦辐射)，由于在双次通过hc-pcf 102之后的吸收，未用尽的输入辐射106可能具有相对较低的强度。
[0169]
将第二致动器120b与tel 118一起提供，以使反射的宽带辐射104能够进入hc-pcf 102。也就是说，第二致动器120b可以调整tel 118的位置，使得反射的宽带辐射104可以进入hc-pcf 102。第二致动器120b也可以用于使来自泵浦激光器的输入辐射106能够进入hc-pcf 102。
[0170]
已经通过ter 116的可以是超连续谱辐射的宽带辐射104可以用于多种目的，例如用在量测工具mt中，例如水平传感器、对准标记测量系统、散射测量工具或检查工具。
[0171]
将输入辐射106反射回hc-pcf 102提供了增加由相同量的输入辐射106产生的宽带辐射104的优点。重复使用输入辐射两次将提高有效的能量转换效率，这意味着泵浦激光器的功率可能减少。此外，将宽带辐射104反射回hc-pcf 102也增加了所产生的宽带辐射104。此外，使输入辐射106两次通过hc-pcf 102提供了两个宽带辐射脉冲(即，重复率加倍)。因为频率越高，噪声水平就越低，所以这可能提高系统的噪声性能。在一些实施例中，可能有两个以上的脉冲。此外，在一些实施例中，来自泵浦激光器的较晚的辐射束的脉冲可以与来自泵浦激光器的较早的输入辐射束的脉冲组合或至少同时发生。这可能是由于反射造成的延迟导致的。这可能依赖于组件的部件的尺寸(例如，长度)、它们之间的距离和泵浦激光器的频率。
[0172]
可以通过增加光纤的长度来增加hc-pcf中吸收的泵浦辐射的量，但这将需要hc-pcf占用更多的空间，这可能是不期望的。此外，较长光纤的制造可能更困难，并且由于性能可能沿长度变化，所以较长光纤出现不均匀性的可能性更大。此外，较长的光纤可能比较短的光纤成本更高。替代地，可以添加反射以将泵送回并重新使用泵。可以通过使用写入光纤本身的布拉格光栅来实现反射。然而，这对于hc-pcf通常是不可能的，这是因为光纤的芯是中空的，所以没有提供反射的结构。尽管某些结构hc-pcf可以用于反射，但这可能是效率低下的。
[0173]
另一种替代方式可以是使用例如平行的三根光纤，使得来自第一光纤的光进入第二光纤，并且来自第二光纤的光进入第三光纤。然而，这种替代系统的缺点可能是它需要三根相对昂贵的光纤、三倍的污染机会、三倍的对准和三倍的任何光纤故障的机会。
[0174]
在一些实施例中，光学元件和上游光学元件可以被配置为将宽带辐射的一部分多次(例如，2、3、4或5次或更多次)反射回hc-pcf中。使辐射两次通过非线性元件可能是优选的，这是因为例如由于辐射与组件的部件相互作用的损耗，通过超过两次可能不会提供太多宽带辐射产生的增益(如果有的话)。
[0175]
在一些实施例中，组件100可以包括hc-pcf 102下游的多个光学元件和/或hc-pcf 102上游的多个上游光学元件，以将宽带辐射的一部分反射回非线性元件。
[0176]
图13示出包括空芯光子晶体光纤(hc-pcf)102的组件200的另一个实施例，该空芯光子晶体光纤被配置为从耦合至hc-pcf 102中的输入辐射106产生宽带辐射104。
[0177]
组件200类似于图11的组件100(相同的附图标记已经用于与先前实施例中的相同的部件，并且为了简洁起见，此处不再论述它们)。然而，在本实施例中，hc-pcf 102的下游的光学元件是反射元件并且将被称为右侧反射元件(rer)216。
[0178]
在本实施例中，rer 216将至少一些宽带辐射104反射回hc-pcf 102。rer 216可以将大部分宽带辐射104反射回hc-pcf 102。大部分宽带辐射104可以rer 216包括(未用尽的)输入辐射106。rer 216可以被配置为反射处于或接近期望输出的波长的至少一些辐射。
[0179]
rer216可以被配置为反射宽带辐射的90％至100％。将明白的是，在实施例中，可以认为宽带辐射104的一部分包括宽带辐射104的大部分和/或宽带辐射104的90％至100％。
[0180]
在其他实施例中，光学元件可以是透射元件。例如，光学元件可以透射已经离开hc-pcf 102右侧的至少一些未用尽的输入辐射106。在这种情况下，rer 216可以将除了处于或接近输入辐射106的一种或更多种波长的辐射的波长之外的所有波长的辐射反射返回到hc-pcf 102。
[0181]
反射的宽带辐射104可以有利地在hc-pcf 102中产生另外的宽带辐射。从最初在hc-pcf 102中的输入辐射106(即，在第一次通过期间)产生的宽带辐射104可以处于(非线性)加宽过程仍在进行中的阶段。进入hc-pcf 102的被反射的宽带辐射104(即，在第二次通过期间)然后添加到该过程，即完成宽带辐射104的生成。这可能具有允许使用较短光纤的优点。
[0182]
组件200包括在hc-pcf 102的上游的辅助光学元件。辅助光学元件是位于hc-pcf 102左侧的透射元件，如图13所示，将被称为左侧补充透射元件(stel)218。
[0183]
stel 218被配置为离轴地反射至少一些宽带辐射104并且透射所述辐射中的处于或接近输入辐射106的一种或更多种波长的至少一些辐射。也就是说，stel 218将宽带辐射104反射离开hc-pcf 102，因此宽带辐射104可以用于例如量测工具mt，例如水平传感器、对准标记测量系统、散射测量工具或检查工具。stel 218可以被配置为反射宽带辐射104的90％至100％。
[0184]
在一些实施例中，rer可以透射一些宽带辐射，例如高达入射在其上的宽带辐射的10％。这意味着可能存在两束宽带辐射束，一束通过rer透射，另一束从stel反射。这可以被认为是从stel反射的宽带辐射束中分出一些光。例如，观察通过rer透射的宽带辐射束的光可以提供关于从stel反射的主束的信息。这两个束可以是同步的。
[0185]
图14示出包括空芯光子晶体光纤(hc-pcf)102的组件300的另一个实施例，该组件被配置为从耦合至hc-pcf 102中的输入辐射106产生宽带辐射104。组件300类似于图11的组件100(相同的附图标记已经用于与图11的实施例中相同的部件，并且为了简洁起见，此处不再论述它们)。然而，hc-pcf 102下游的光学元件是反射元件并且将被称为右侧反射元件(rer)316。此外，hc-pcf 102上游的上游光学元件是反射元件并且将被称为右侧反射元件(rel)318。
[0186]
在本实施例中，rer 316将至少一些未用尽的输入辐射106反射回hc-pcf 102。rer 316可以被配置为反射90％至100％的未用尽的输入辐射106。
[0187]
在本实施例中，rel 318将至少一些宽带辐射104反射回hc-pcf102。rel 318可以将大部分宽带辐射104反射回hc-pcf 102。大部分宽带辐射104可以包括一些(未用尽的)输
入辐射106。rel 318可以被配置为反射宽带辐射104的90％至100％。
[0188]
组件300包括位于hc-pcf 102下游的附加光学元件。在本实施例中，附加光学元件是分色镜并且将被称为右侧分色镜(dmr)322。dmr 322位于hc-pcf 102和rer 316之间。dmr 322可以是带通镜。dmr 322可以由玻璃、金属制成，具有一个或更多个涂层和/或具有进行反射和透射的反射镜或部分反射镜。
[0189]
dmr 322被配置为透射至少一些宽带辐射104并且将处于或接近输入辐射106的一种或更多种波长的至少一些辐射反射到rer 316并且从rer 316反射回hc-pcf 102。dmr 322可以透射除了所述宽带辐射104的被反射的一部分之外的宽带辐射104的90％至100％。dmr 322可以透射除了所述宽带辐射104的被反射的一部分之外的基本上100％的宽带辐射104。将明白的是，在其他实施例中，附加光学元件可以是与分色镜不同的部件。
[0190]
组件300包括位于hc-pcf 102上游的上游附加光学元件。在本实施例中，上游附加光学元件是分色镜并且将被称为左侧分色镜(dml)324。dml 324位于hc-pcf 102和rel 318之间。dml 324可以是带通镜。dml 324可以由玻璃、金属制成，具有一个或更多个涂层和/或具有执行反射和透射的反射镜或部分反射镜。
[0191]
dml 324被配置为透射处于或接近输入辐射106的一种或更多种波长处的至少一些辐射并且将至少一些宽带辐射反射到rel 318并且从rel 318反射回hc-pcf 102。dml 324可以反射宽带辐射104的90％至100％。将明白的是，在其他实施例中，上游附加光学元件可以是与分色镜不同的部件。
[0192]
第三致动器326a与dmr 322一起提供以使反射的未用尽的输入辐射106能够进入hc-pcf 102。也就是说，第三致动器326a可以调整dmr 322的位置，使得反射的未用尽的输入辐射106可以进入hc-pcf 102。
[0193]
将第四致动器326b和dml 324一起提供，以使反射的宽带辐射104能够进入hc-pcf 102。也就是说，第四致动器326b可以调整dml 324的位置，使得反射的宽带辐射104可以进入hc-pcf 102。
[0194]
在实施例中，rer 316被配置为压缩处于或接近输入辐射106的一种或更多种波长的辐射的脉冲。也就是说，rer 316可以与脉冲压缩部件组合。如果反射的未用尽的输入辐射106的强度不足以启动产生宽带辐射104的非线性过程，则需要这样做。输入辐射106的压缩可以通过相位调制来实现。在实施例中，rer 316可以包括啁啾镜、光栅对或棱镜对。这将允许未用尽的输入辐射106在再次发送回hc-pcf 102以产生宽带之前被压缩。将明白的是，在一些实施例中，脉冲压缩部件可以和rer一体形成。
[0195]
在实施例中，rel 318被配置为对入射在其上的宽带辐射104的脉冲进行整形。rel 318可以被配置为对宽带辐射104进行光谱过滤。也就是说，rel 318可以与光谱过滤部件组合。在实施例中，这可以是例如光谱滤波器或声光可调谐滤波器(aotf)。这可以允许操纵被反射的宽带辐射104的光谱形状，进而操纵输出端(hc-pcf 102的右侧)处的最终白光的(宽带辐射104)光谱形状。将明白的是，在一些实施例中，光谱滤波部件可以和rel一体形成。将明白的是，在其他实施例中，其他部件(例如，hc-pcf下游的部件)可以对宽带辐射104进行成形。
[0196]
可以基于应用的要求(例如，如果需要更平坦的脉冲形状或在一个波长中的更高强度)来操纵宽带辐射104。
[0197]
光谱滤波部件和/或脉冲压缩部件(更一般地，动态元件)可以在操作期间改变。例如，一种应用可能需要平坦形状的宽带辐射，因此可以相应地改变部件。然而，在另一个例子中。另一种应用可能需要更高强度的蓝光，因此可以改变部件以提供这种期望的光谱。能够以这种方式改变的动态元件为不同的应用提供了灵活性，例如，无需较大程度地改变组件。
[0198]
通常，非线性元件以一种受非线性元件本身和系统中的量子噪声支配的不可预测的方式产生光。然而，多次发射(例如，数十、数百、数千
……
)的平均光谱仍然是系统的配置(激光器、光纤和气体)的特征。使用rel 318上的光谱过滤部件允许影响来自hc-pcf 102的平均光谱。因此，例如，如果hc-pcf 102正在降低其光谱性能，则可以对光谱性能进行补偿或修改光谱。补偿或修改光谱不会减少主要由光纤在高功率激光照射下的劣化而引起的劣化。然而，修改光谱(例如，通过使用rel 318上的光谱过滤部件)提供一种补偿由于光纤劣化而引起的光谱变化的方法。
[0199]
在下面提供的带编号的方面列表中公开了进一步的实施例：
[0200]
1.一种组件，包括非线性元件，所述非线性元件被配置为从耦合至非线性元件中的输入辐射产生宽带辐射，
[0201]
其中，所述组件还包括光学元件，所述光学元件位于所述非线性元件的下游，所述光学元件被配置为将所述宽带辐射的一部分反射回所述非线性元件中。
[0202]
2.根据方面1所述的组件，其中，所述光学元件被配置为将处于或接近所述输入辐射的一种或更多种波长处的至少一些辐射反射回所述非线性元件中。
[0203]
3.根据方面2所述的组件，其中，所述光学元件被配置为压缩处于或接近输入辐射的一种或更多种波长处的所述至少一些辐射的脉冲。
[0204]
4.根据方面2或3所述的组件，其中，所述光学元件被配置为透射所述宽带辐射中的至少一些。
[0205]
5.根据方面4所述的组件，其中，所述光学元件被配置为透射除了所述宽带辐射的被反射的一部分之外的宽带辐射的90％至100％。
[0206]
6.根据方面2或3所述的组件，其中，所述组件还包括位于所述非线性光学元件和所述光学元件之间的附加光学元件，所述附加光学元件被配置为透射至少一些宽带辐射并且向所述光学元件反射处于或接近输入辐射的一种或更多种波长的至少一些辐射，并且从光学元件返回到非线性光学元件。
[0207]
7.根据方面6所述的组件，其中，所述附加光学元件被配置为透射除了所述宽带辐射的被反射的一部分之外的宽带辐射的90％至100％。
[0208]
8.根据方面2至7所述的组件，其中，所述光学元件被配置为反射在输入辐射的一种或更多种波长处或附近的辐射的90％至100％。
[0209]
9.根据方面1所述的组件，其中，所述光学元件被配置为将大部分宽带辐射反射回所述非线性元件中。
[0210]
10.根据方面9所述的组件，其中，所述光学元件被配置为反射宽带辐射的90％至100％。
[0211]
11.根据方面9或10所述的组件，其中，所述组件包括位于所述非线性元件上游的辅助光学元件，所述辅助光学元件被配置为离轴地反射至少一些宽带辐射并且透射所述辐
射中的处于或接近输入辐射的一种或更多种波长的至少一些辐射。
[0212]
12.根据方面1至8所述的组件，其中，所述组件包括位于所述非线性元件上游的上游光学元件，所述上游光学元件被配置为将所述宽带辐射中的至少一些反射回所述非线性元件中。
[0213]
13.根据方面12所述的组件，其中，所述组件包括位于所述非线性光学元件和所述上游光学元件之间的上游附加光学元件，所述上游附加光学元件被配置为透射处于或接近所述输入辐射的一种或更多种波长的至少一些辐射，将至少一些宽带辐射反射到上游光学元件并且从所述上游光学元件反射回所述非线性光学元件中。
[0214]
14.根据方面13所述的组件，其中，所述上游光学元件被配置为对所述宽带辐射进行成形。
[0215]
15.根据方面13或14所述的组件，其中，所述上游光学元件被配置为对所述宽带辐射进行光谱过滤。
[0216]
16.根据前述任一方面所述的组件，其中，所述组件包括分别位于所述非线性元件上游和下游的第一透镜和第二透镜，第一透镜用于将辐射聚焦到所述非线性元件中并且第二透镜提供从所述非线性元件射出的基本准直的辐射。
[0217]
17.根据前述任一方面所述的组件，其中，所述组件包括至少一个致动器，所述至少一个致动器被配置为移动光学元件、附加光学元件、上游光学元件、上游附加光学元件、辅助光学元件、第一透镜和第二透镜中的至少一个。
[0218]
18.根据前述任一方面所述的组件，其中，所述非线性元件是空芯光纤。
[0219]
19.根据方面18所述的组件，其中，所述空芯光纤是光子晶体光纤。
[0220]
20.一种量测设备，包括根据前述任一方面所述的组件。
[0221]
21.一种量测设备，包括根据方面19所述的量测设备。
[0222]
22.一种检查设备，包括根据方面19所述的量测设备。
[0223]
23.一种光刻设备，包括根据方面1至19所述的组件。
[0224]
24.一种光刻设备，包括根据方面20所述的量测设备。
[0225]
25.一种从耦合至非线性元件中的输入辐射产生宽带辐射的方法，所述方法包括：
[0226]
将所述宽带辐射的一部分从位于所述非线性元件下游的光学元件反射回所述非线性元件中。
[0227]
尽管具体参考了“量测设备/工具/系统”或“检查设备/工具/系统”，但是这些术语可以指代相同或相似类型的工具、设备或系统。例如，包括本发明的实施例的检查或量测设备可以用于确定衬底或晶片上的结构的特性。例如，包括本发明的实施例的检查设备或量测设备可以用于检测衬底的缺陷或衬底或晶片上的结构的缺陷。在这样的实施例中，衬底上的结构的感兴趣的特性可能与结构中的缺陷、结构的特定部分的缺失、或衬底或晶片上的不期望的结构的存在有关。
[0228]
尽管在本文中可能具体提及光刻设备在ic制造中的使用，但是应该理解的是，本文中描述的光刻设备可以具有其他应用。可能的其他应用包括制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(lcd)、薄膜磁头等。
[0229]
尽管在本文中可以在光刻设备的内容背景中具体参考本发明的实施例，但是本发明的实施例可以在其他设备中被使用。本发明的实施例可以形成掩模检查设备、量测设备、
或者测量或处理诸如晶片(或其他衬底)或掩模(或其他图案形成装置)之类的物体的任何设备的一部分。这些设备通常可以被称为光刻工具。这种光刻工具可以使用真空条件或环境(非真空)条件。
[0230]
尽管上文已经具体参考了本发明的实施例在光学光刻的内容背景中的使用，但是将明白的是，在内容背景允许的情况下，本发明不限于光学光刻并且可以用于其他应用(例如，压印光刻)中。
[0231]
虽然以上已经描述了本发明的特定实施例，但是将明白的是，可以以不同于所描述的方式实施本发明。以上描述意图是说明性的，而非限制性的。因此，对于本领域的技术人员而言显而易见的是，可以在不脱离下面阐明的权利要求的范围对所描述的本发明进行修改。