CN114641459B - 制造用于空芯光子晶体光纤的毛细管的方法 - Google Patents

Abstract

披露了一种用于制造能够用作空芯光子晶体光纤的一部分的毛细管的方法。所述方法包括获得具有包括第一壁厚的毛细管壁的毛细管；和化学蚀刻所述毛细管壁以减小所述毛细管壁的壁厚。在执行所述蚀刻步骤期间，沿毛细管的长度局部地改变与所述蚀刻步骤中所使用的蚀刻剂的反应性有关的控制参数，以便沿毛细管长度控制所述毛细管壁的经蚀刻壁厚。也披露了一种根据这种方法被制造的毛细管和包括这种毛细管的多种装置。

Description

制造用于空芯光子晶体光纤的毛细管的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年11月7日提交的欧洲申请19207624.8和2019年12月5日提交的欧洲申请19213709.9的优先权，其通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及空芯管子晶体光纤和基于空芯光子晶体光纤的宽带辐射生成器，并且特别地为与在集成电路的制造中的量测应用相关的这种宽带辐射生成器。

背景技术

光刻设备是被构造成将期望的图案施加至衬底上的机器。例如，光刻设备可用于例如集成电路(IC)的制造。光刻设备可例如将图案形成装置(例如，掩模)处的图案(也常被称为“设计布局”或“设计”)投影到设置于衬底(例如晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。

为了将图案投影到衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。这种辐射的波长确定了可以被形成于所述衬底上的特征的最小大小。当前使用的典型波长是365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。使用具有在4至20nm(例如6.7nm或13.5nm)范围内的波长的极紫外(EUV)辐射的光刻设备可被用来在衬底上形成比使用例如具有193nm波长的辐射的光刻设备更小的特征。

低k₁光刻术可以用于处理具有比光刻设备的经典分辨率极限更小的尺寸的特征。在这种过程中，分辨率公式可以被表示成CD＝k₁×λ/NA，其中λ是所采用的辐射的波长，NA是所述光刻设备中投影光学元件的数值孔径，CD是“临界尺寸”(通常是印制的最小特征大小，但在这种情况下为半间距)，且k₁是经验分辨率因子。通常，k₁越小，则在所述衬底上再现类似于由电路设计者所规划的形状和尺寸以便实现特定电学功能和性能的图案就变得越困难。为了克服这些困难，可以将复杂的精调谐步骤施加到光刻投影设备和/或设计布局。这些步骤包括例如但不限于：NA的优化、自限定照射方案、使用相移图案形成装置、对所述设计布局的各种优化(诸如在所述设计布局中的光学邻近效应校正(OPC，有时也称为“光学和过程校正”))、或通常被限定为“分辨率增强技术”(RET)的其它方法。替代地，可以使用用于控制所述光刻设备的稳定性的紧密控制回路来改良低k₁情况下对所述图案的再现。

量测工具用于IC制造过程的许多方面中，例如作为用于在曝光之前恰当即正确定位衬底的对准工具、用以测量所述衬底的表面形貌的调平工具、用于在过程控制中检查/测量经曝光的和/或经蚀刻的产品的基于聚焦控制和散射测量的工具。在每种情况下，都需要辐射源。由于各种原因(包括测量稳健性即鲁棒性以及准确度)，宽带或白光辐射源被越来越多地用于这种量测应用。将会期望的是改进用于宽带辐射生成的当前装置。

发明内容

在本发明的第一方面中，提供了一种用于制造能够用作空芯光子晶体光纤的一部分的毛细管的方法，所述方法包括：获得具有包括第一壁厚的毛细管壁的毛细管；化学蚀刻所述毛细管壁以减小所述毛细管壁的壁厚；和在执行所述蚀刻步骤期间，沿毛细管的长度局部地改变与所述蚀刻步骤中所使用的蚀刻剂的反应性有关的控制参数，以便沿毛细管长度控制所述毛细管壁的经蚀刻壁厚。

在本发明的第二方面中，提供了一种制造空芯光子晶体光纤的方法，包括：执行根据第一方面所述的方法来制造多个毛细管；和在空芯周围组装毛细管以形成空芯光子晶体光纤组件。

在本发明的第三方面中，提供了一种光学部件，包括：空芯光子晶体光纤，其中：所述空芯光子晶体光纤包括多个毛细管，每个所述毛细管的长度包括具有第一壁厚的第一长度部分和具有第二壁厚的第二长度部分；所述第一长度部分和所述第二长度部分中的每个具有基本均匀的毛细管内径。

本发明的其他方面包括：宽带光源以及量测装置，其包括根据第三方面的光学部件。

附图说明

现在将参考附图仅通过举例的方式描述本发明的实施例，在附图中：

-图1描绘了光刻设备的示意性概略图；

-图2描绘了光刻单元的示意性概略图；

-图3描绘了整体光刻的示意性表示，其表示三种关键技术之间的协作以优化半导体制造；

-图4描绘了用作根据本发明实施例的可包括辐射源布置的量测装置的散射测量设备的示意性概略图；

-图5描绘了可包括根据本发明实施例的辐射源布置的水平传感器设备的示意性概略图；

-图6描绘了可包括根据本发明实施例的辐射源布置的对准传感器设备的示意性概略图；

-图7示意性地描绘用于超连续谱产生的多个HC-PCF设计的横截面；

-图8示意性地描绘呈已知配置的基于气体填充的HC-PCF的宽带光源装置；

-图9示意性地描绘根据实施例的具有非均匀壁厚度的毛细管；

-图10是描述根据实施例的用于制造毛细管的方法的流程图；

-图11示意性地描绘具有收缩的或塌缩的毛细管端部的HC-PCF，其图示根据实施例的蚀刻步骤；以及

-图12的(a)是描绘根据实施例的蚀刻方法的流程图，和(b)是以图形方式描绘图12的(a)的方法的曲线图。

具体实施方式

在本文档中，术语“辐射”和“束”被用于涵盖全部类型的电磁辐射，包括紫外辐射(例如具有365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和极紫外辐射(EUV，例如具有在约5nm至100nm的范围内的波长)。

如本文中所采用的术语“掩模版”、“掩模”或“图案形成装置”可以被广义地解释为指代可以用于将已形成图案的横截面赋予入射辐射束的通用图案形成装置，所述已形成图案的横截面对应于待在所述衬底的目标部分中产生的图案；术语“光阀”也可以用于这种情境中。除了经典掩模(透射式或反射式掩模；二元式掩模、相移式掩模、混合式掩模等)以外，其它这些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。

图1示意性地描绘了光刻设备LA。所述光刻设备LA包括：照射系统(也称为照射器)IL，其被配置成调节辐射束B(例如紫外辐射、DUV辐射或EUV辐射)；掩模支撑件(例如掩模台)MT，所述掩模支撑件MT被构造成支撑图案形成装置(例如掩模)MA并且连接到到第一定位装置PM，所述到第一定位装置PM被配置成根据特定参数准确地定位所述图案形成装置MA；衬底支撑件(例如，晶片台)WT，所述衬底支撑件WT被构造成保持衬底(例如，涂覆有抗蚀涂的晶片)W并且连接到第二定位装置PW，所述第二定位装置PW被配置成根据特定参数准确地定位所述衬底支撑件；以及投影系统(例如，折射投影透镜系统)PS，其被配置成将由图案形成装置MA赋予至所述辐射束B的图案投影到所述衬底W的目标部分C(例如，包括一个或更多个管芯)上。

在操作中，照射系统IL例如经由束传送系统BD接收来自辐射源SO的辐射束。照射系统IL可以包括各种类型的光学部件，诸如折射型、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，用于引导、成形和/或控制辐射。照射器IL可用于调节辐射束B以在图案形成装置MA的平面处的其横截面中具有期望的空间和角强度分布。

本文中使用的术语“投影系统”PS应被广义地解释为涵盖各种类型的投影系统，包括折射式、反射式、折射反射式、变形式、磁性式、电磁式和/或静电式光学系统，或其任何组合，视情况而定，适用于正在被使用的曝光辐射，和/或其他因素，诸如浸没液体的使用或真空的使用。本文中术语“投影透镜”的任何使用可被视为与更广义的术语“投影系统”PS同义。

所述光刻设备LA可以是这样的类型，其中至少一部分衬底可以被具有相对高折射率的液体(例如水)覆盖，以便填充介于投影系统PS与衬底W之间的空间，这也被称为浸没光刻。在通过引用而被合并入本文中的US6952253中给出了有关浸没技术的更多信息。

光刻设备LA也可以是具有两个或更多个衬底支撑件WT(也称为“双平台”)的类型。在这种“多平台”机器中，衬底支撑件WT可以并联使用，和/或可以对位于衬底支撑件WT之一上的衬底W执行准备对所述衬底W的随后曝光的步骤、而同时将在其他衬底支撑件WT上的另一衬底W用于对其他衬底W上的图案进行曝光。

除了所述衬底支撑件WT之外，所述光刻设备LA可以包括测量平台。所述测量平台被布置成保持传感器和/或清洁装置。所述传感器可被布置成测量所述投影系统PS的属性或所述辐射束B的属性。所述测量平台可保持多个传感器。所述清洁装置可被布置成清洁所述光刻设备的一部分，例如所述投影系统PS的一部分或系统的提供所述浸没液体的一部分。当所述衬底支撑WT远离所述投影系统PS时，所述测量平台可在所述投影系统PS下方移动。

在操作中，所述辐射束B入射到被保持在所述掩模支撑件MT上的所述图案形成装置(例如掩模MA)上，并且由存在于图案形成装置MA上的所述图案(设计布局)来图案化。在已穿越所述掩模MA之后，所述辐射束B传递穿过所述投影系统PS，所述投影系统将所述束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。借助于所述第二定位装置PW和位置测量系统IF，能够准确地移动所述衬底支撑件WT，例如，以便将不同的目标部分C定位在所述辐射束B的路径中处于经聚焦和经对准的位置处。类似地，所述第一定位装置PM和可能地另一个位置传感器(图1中没有被明确地描绘)可用于相对于所述辐射束B的路径来准确地定位所述图案形成装置MA。可使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置MA和衬底W。尽管如图示的所述衬底对准标记P1、P2占据专用目标部分，但它们可以位于介于目标部分之间的空间中。当衬底对准标记P1、P2位于所述目标部分C之间时，它们被称为划道对准标记。

如图2所示，所述光刻设备LA可形成光刻单元LC(有时也称为光刻元或(光刻)簇)的一部分，其通常也包括用以在衬底W上执行曝光前和曝光后过程的设备。常规地，这些设备包括用以沉积抗蚀剂层的旋涂机SC、用以显影经曝光抗蚀剂的显影器DE、激冷板CH和焙烤板BK，例如用于调节衬底W的温度，例如用于调节所述抗蚀剂层中的溶剂。衬底输送装置、或机器人RO从输入端口I/O1、输出端口I/O2拾取衬底W，在不同的过程设备之间移动它们，并且将衬底W传送到所述光刻设备LA的加载台LB。在通常也统称为涂覆显影系统或轨迹(track)的所述光刻元中的装置通常在涂覆显影系统控制单元或轨迹控制单元TCU的控制下，涂覆显影系统控制单元或轨迹控制单元TCU本身可以由管理控制系统SCS控制，所述管理控制系统SCS也可以控制所述光刻设备LA，例如经由光刻控制单元LACU。

为了使由所述光刻设备LA曝光的所述衬底W正确地且一致地被曝光，需要检查衬底以测量经图案化结构的属性，诸如后续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(CD)等。为此目的，检查工具(没有被示出)可能被包括于所述光刻元LC中。如果检测到错误，例如，可以对后续衬底的曝光或对于待在衬底W上执行的其他处理步骤进行调整，特别是如果在同一批次或批量的其他衬底W仍待被曝光或处理之前进行检查。

检查设备也可被称为量测设备，被用于确定所述衬底W的属性，特别是不同衬底W的属性如何变化，或与同一衬底W的不同层相关联的属性如何在层间发生变化。所述检查设备可被替代地构造成识别所述衬底W上的缺陷，并且例如可以是所述光刻元LC的一部分，或者可以被集成到所述光刻设备LA中，或者甚至可以是单独装置。所述检查装置可测量在潜像(在所述曝光后在抗蚀剂层中的图像)、半潜像(在曝光后焙烤步骤PEB后在抗蚀剂层中的图像)、或经显影的抗蚀剂图像(其中已移除了所述抗蚀剂的经曝光或未曝光部分)上的特性，或者甚至在经蚀刻图像(在诸如蚀刻之类的图案转印步骤之后)上的特性。

典型地，在光刻设备LA中的所述图案化过程是处理中最关键的步骤之一，它要求对于在所述衬底W上的结构的确定尺寸和放置的高准确度。为了确保这种高准确度，如图3中示意性地描绘的，可以在所谓的“整体”控制环境中组合三个系统。这些系统之一是所述光刻设备LA，它(实际上)连接到量测工具MT(第二系统)并且连接至计算机系统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同工作以增强整个过程窗口并且提供紧密的控制回路，来确保由所述光刻设备LA所执行的所述图案化保留于过程窗口内。所述过程窗口限定了一定范围的过程参数(例如剂量、聚焦、重叠)，在所述过程参数的范围内，特定的制造过程产生被限定的结果(例如，功能性半导体器件)，通常允许所述光刻过程或图案化过程中的所述过程参数在被限定的结果内发生变化。

所述计算机系统CL可以使用待被图案化的所述设计布局(的部分)来预测将要使用何种分辨率增强技术，并且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所述图案化过程的最大的总体过程窗口(在图3中由第一刻度SC1中的双箭头所描绘)。典型地，所述分辨率增强技术被布置成与所述光刻设备LA的图案化可能性相匹配。所述计算机系统CL也可用于检测所述光刻设备LA当前在所述过程窗口内的何处进行操作(例如使用来自所述量测工具MT的输入)，以预测是否由于例如次优加工而存在缺陷(在图3中由第二刻度SC2中的指向“0”的箭头所描绘)。

所述量测工具MT可向所述计算机系统CL提供输入以能够实现精确的模拟和预测，并且可向所述光刻设备LA提供反馈以识别可能的漂移，例如在所述光刻设备LA的校准或标定状态下(在图3中由第三刻度SC3中的多个箭头所描绘)。

在光刻过程中，期望频繁地测量所产生的结构，例如用于进行过程控制和验证。进行这种测量的工具通常称为量测工具MT。已知用于进行这种测量的不同类型的量测工具MT，包括扫描电子显微镜或各种形式的散射仪量测工具MT。散射仪是多功能仪器，其允许通过在所述散射仪的物镜的光瞳或与所述光瞳共轭的共轭面中设置传感器来测量光刻过程的参数(该测量通常称为基于光瞳的测量)，或者允许通过将传感器设置在图像平面或与所述图像平面共轭的平面中来测量光刻过程的参数(在这种情况下，所述测量通常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中进一步描述了这些散射仪和相关联的测量技术，所述专利申请通过引用而将其全部内容合并入本文。前述散射仪可以使用来自软X-射线和可见光至近IR波长范围的光来测量光栅。

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，重构方法可以被应用于所测量的信号以重构或计算所述光栅的性质。这种重构可以例如由模拟散射辐射与目标结构的数学模型的相互作用并且比较模拟结果与测量的结果而产生。调整所述数学模型的参数直到所模拟的相互作用产生与从真实目标所观测到的衍射图案类似的衍射图案为止。

在第二实施例中，散射仪MT是光谱散射仪MT。在这样的光谱散射仪MT中，由辐射源所发射的辐射被引导至目标上且来自所述目标的经反射或经散射辐射被引导至光谱仪检测器，所述光谱仪检测器测量镜面反射辐射的光谱(即作为波长的函数的强度的测量结果)。根据这种数据，可以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比较，来重构所述目标的产生所检测光谱的结构或轮廓。

在第三实施例中，散射仪MT是椭圆偏振量测散射仪。椭圆偏振量测散射仪允许通过测量针对每个偏振状态的散射辐射来确定光刻过程的参数。这种量测设备通过在量测设备的照射区段中使用例如适当的偏振滤光器来发射偏振光(诸如线性、圆形或椭圆偏振光)。适用于量测设备的源也可以提供偏振辐射。以全文引用的方式而被合并入本文中的美国专利申请11/451,599、11/708,678、12/256,780、12/486,449、12/920,968、12/922,587、13/000,229、13/033,135、13/533,110和13/891,410中描述现有椭圆偏振量测散射仪的各种实施例。

在图4中描绘诸如散射仪之类的量测设备。其包括将辐射投影至衬底W上的宽带(白光)辐射投影仪2。经反射的或经散射的辐射被传递至光谱仪检测器4，所述光谱仪检测器4测量经镜面反射的辐射的光谱(即，作为波长的函数的强度的测量结果)。根据这种数据，可以由处理单元PU例如通过严格耦合波分析和非线性回归、或通过如在图3的底部处所示出的与模拟光谱的库的比较来重构产生所检测到的光谱的结构或轮廓8。通常，对于重构，结构的一般形式是已知的，并且根据供制造所述结构的过程的知识来假定一些参数，从而仅留下结构的几个参数待从散射测量数据来确定。这种散射仪可以被配置成正入射散射仪或斜入射散射仪。

至少部分地由用于测量此光刻参数的测量选配方案来确定经由对量测目标的测量而得到的对于光刻参数的总体测量品质。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，如果在衬底测量选配方案中所使用的测量是基于衍射的光学测量，则所述测量的一个或更多个参数可以包括所述辐射的波长、所述辐射的偏振、辐射相对于所述衬底的入射角、辐射相对于所述衬底上的图案的取向，等等。用以选择测量选配方案的标准之一可以是例如测量参数之一对于处理变化的灵敏度。在以全文引用的方式而被合并入本文中的美国专利申请US2016-0161863和已公开美国专利申请US2016/0370717A1中描述了更多示例。

在IC制造中使用的另一类型的量测工具是形貌测量系统、水平传感器或高度传感器。可将这种工具集成在光刻设备中，用于测量衬底(或晶片)的顶表面的形貌。可以从将衬底的高度指示为衬底上的位置的函数的这些测量中生成衬底的形貌图(也称为高度图)。可以随后在转印衬底上的图案期间，将此高度图用于校正衬底的位置，以便将图案形成装置的空间图像提供在衬底上的恰当地聚焦的位置处。应当理解，本情境中的“高度”是指相对于衬底显著在平面之外(也称为Z轴)的尺寸。通常，水平传感器或高度传感器在(相对于其本身的光学系统的)固定部位处执行测量，并且衬底与水平传感器或高度传感器的光学系统之间的相对运动产生了在跨越整个衬底上的多个部位处的高度测量。

图5示意性地示出了本领域中已知的水平传感器或高度传感器LS的示例，其仅图示了操作的原理。在此示例中，所述水平传感器包括光学系统，所述光学系统包括投影单元LSP和检测单元LSD。投影单元LSP包括辐射源LSO，所述辐射源LSO提供由投影单元LSP的投影光栅PGR所施加的辐射束LSB。所述辐射源LSO可以是例如窄带光源或宽带光源(诸如超连续谱光源)、偏振的或非偏振的、脉冲的或连续的(诸如偏振或非偏振激光束)。所述辐射源LSO可以包括具有不同的多种颜色、或多个波长范围的多个辐射源，诸如多个LED。水平传感器LS的辐射源LSO不限于可见辐射，而是可以另外地或替代地涵盖UV和/或IR辐射以及适合于从衬底的表面反射的任何波长范围。

投影光栅PGR是一种包括一种周期性结构的周期性光栅，所述周期性结构产生具有周期性变化的强度的辐射束BE1。具有周期性变化的强度的辐射束BE1以相对于与入射衬底表面垂直的轴(Z轴)在0度与90度之间(通常在70度与80度之间)的入射角ANG而被引导朝向在衬底W上的测量部位MLO。在测量部位MLO处，经图案化的辐射束BE1被衬底W反射(由箭头BE2指示)，且被引导朝向所述检测单元LSD。

为了确定在测量部位MLO处的高度水平，则所述水平传感器还包括检测系统，所述检测系统包括检测光栅DGR、检测器DET和用于处理所述检测器DET的输出信号的处理单元(未示出)。所述检测光栅DGR可以与所述投影光栅PGR相同。所述检测器DET产生指示出所接收到的光的检测器输出信号，例如，诸如光电检测器产生指示出所接收到的光的强度的检测器输出信号，或者诸如照相机产生指示所接收到的强度的空间分布的检测器输出信号。检测器DET可以包括一种或更多种检测器类型的任意组合。

借助于三角测量技术，可以确定在所述测量部位MLO处的高度水平。所检测的高度水平通常与如由所述检测器DET所测量的信号强度有关，所述信号强度具有尤其取决于所述投影光栅PGR设计和(倾斜)入射角ANG的周期性。

所述投影单元LSP和/或所述检测单元LSD可以包括沿着在投影光栅PGR与检测光栅DGR(未示出)之间的经图案化的辐射束的路径的其他光学元件，诸如透镜和/或反射镜。

在实施例中，可以省略所述检测光栅DGR，并且可以将所述检测器DET放置在所述检测光栅DGR所位于的位置处。这种配置提供了对所述投影光栅PGR的图像的更直接的检测。

为了有效地覆盖所述衬底W的所述表面，可以将水平传感器LS配置成将测量束BE1的阵列投射到所述衬底W的所述表面上，由此生成覆盖较大测量范围的斑或测量区域MLO的阵列。

例如，在均通过引用而被合并入本文的US7265364和US7646471中披露了通用类型的各种高度传感器。在通过引用而被合并入本文US2010233600A1中披露了使用UV辐射代替可见光或红外辐射的高度传感器。在通过引用而被合并入本文的WO2016102127A1中，描述了紧凑的高度传感器，其使用多元素检测器来检测和识别光栅图像的位置，而不需要检测光栅。

在IC制造中所使用的另一类型的量测工具是对准传感器。因此，光刻设备的性能的一个关键方面在于，能够相对于铺设在先前层中铺设的特征，(由相同的设备或不同的光刻设备)正确地且准确地放置所施加的图案。为此目的，衬底具有一组或多组标记或目标。每个标记是在之后可使用位置传感器(通常是光学位置传感器)对其位置进行测量的结构。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”。

光刻设备可以包括一个或更多个(例如，多个)对准传感器，通过所述一个或更多个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形成于所述衬底上的对准标记获得位置信息。当前光刻设备中所使用的对准传感器的示例基于如US6961116中所描述的自参考干涉仪。例如，如US2015261097A1中所披露的，已经开发了位置传感器的各种增强和修改。所有这些公开的内容均通过引用而被合并入本文。

图6是已知对准传感器AS(诸如例如在通过引用而被合并的US6961116中所描述)的实施例的示意性框图。辐射源RSO提供一个或更多个波长的辐射束RB，所述辐射束RB由转向光学器件转向到标记(诸如位于衬底W上的标记AM)上作为照射斑SP。在此示例中，所述转向光学元件包括斑反射镜SM和物镜OL。用于照射所述标记AM的照射斑SP的直径可能略小于所述标记本身的宽度。

由所述对准标记AM所衍射的辐射被准直(在本示例中经由所述物镜OL)成信息承载束IB。术语“衍射”旨在包括来自所述标记的零阶衍射(其可称为反射)。自参考干涉仪SRI(例如以上所提及的US6961116中所披露的类型)使所述束IB与其自身发生干涉，之后所述束由光电探测器PD接收。在由所述辐射源RSO产生一个以上的波长的情况下，可包括额外的光学器件(未示出)以提供多个单独的束。如果需要，则所述光电探测器可以是单个元件，或者其可以包括多个像素。所述光电探测器可包括传感器阵列。

在该示例中的转向光学器件包括光斑反射镜SM，并且也可以用于阻挡从所述标记反射的零阶辐射，从而使得携载信息的束IB仅包括来自标记AM的较高阶衍射辐射(这对测量不是必需的，但可以改善信噪比)。

将强度信号SI供应给处理单元PU。通过对在块SRI中进行的光学处理与在单元PU中进行的计算处理进行组合，则输出了所述衬底上的相对于参考系的X位置和Y位置的值。

所图示类型的单次测量仅将所述标记的位置固定于与所述标记的一个间距相对应的特定范围内。将粗略测量技术与所述单次测量结合使用，以识别正弦波的哪个周期是包含所标记位置的周期。可以在不同的波长的情况下，以较粗略水平和/或较精细水平来重复进行相同的过程，以用于在不管所述标记由何种材料制备、以及供所述标记设置于上方和/或下方的材料的情况下，提高所述标记的准确度和/或稳固地即鲁棒地检测所述标记。可以对波长进行光学上的多路复用和解多路复用，以便同时处理波长，和/或可通过时分或频分方式来对波长进行多路复用。

在此示例中，对准传感器和斑SP保持静止，而同时移动所述衬底W。因而，可相对于参考系刚性地即稳固地且准确地安装所述对准传感器，而同时在与衬底W的移动方向相反的方向上有效地扫描标记AM。通过衬底W安装于衬底支撑件以及控制所述衬底支撑件的移动的衬底定位系统，来控制衬底W的这种移动。衬底支撑件位置传感器(例如，干涉仪)测量所述衬底支撑件(未示出)的位置。在实施例中，在衬底支撑件上设置一个或更多个(对准)标记。对设置在衬底支撑件上的标记的位置的测量，允许使得对如由位置传感器所确定的衬底支撑件的位置进行校准(例如，相对于所述对准系统被连接至的框架)。对设置在衬底上的对准标记的位置的测量，允许使得确定所述衬底的相对于衬底支撑件的位置。

对于诸如前述的量测工具中的任何一种量测工具之类进行的光学半导体量测、检查应用，通常优选一种输出同时覆盖宽波长范围(例如从UV至IR)的相干辐射的明亮光源。这种宽带光源可以通过在无需任何硬件更改(例如，更改光源以便具有特定波长)的情况下允许使具有不同材料特性的晶片在相同设置/系统中被以光学方式检查，从而有助于改善应用的灵活性和稳健性即鲁棒性。允许针对特定应用来优化波长也意味着还可以提高测量的准确性。

可在这些应用中使用基于气体放电效应以同时发射多个波长的气体激光器。然而，与气体激光器相关联的诸如高强度不稳定性和低空间不相干性之类的本质问题可能使得它们是不合适的。替代地，来自具有不同波长的多个激光器(例如，固态激光器)的输出可以在空间上被组合为量测系统或检查系统的光学路径以便提供多波长源。随期望的波长的数目而增加的复杂度和高实施成本阻止这样的解决方案被广泛使用。对比而言，基于光纤的宽带或白光激光器(也称为超连续谱激光器)能够发射具有高的空间相干性以及较宽的光谱覆盖范围(例如，从UV至IR)的辐射，并且因此是非常有吸引力的且实践性的选项。

空芯光子晶体光纤(HC-PCF)是一种特殊类型的光纤，所述空芯光子晶体光纤包括中心空芯区和包围所述空芯的内部包层结构，所述中心空芯区和所述内部包层结构两者沿整个光纤轴向延伸。能够由内部包层波导结构实现光引导机制，所述内部包层波导结构可以包括例如薄壁玻璃元件(其可以被称为反共振元件(ARE))。辐射因而主要被限制于空芯内部，并且沿呈横向芯模式的形式的光纤传播。

可以设计一定数目的类型的HC-PCF，每种类型基于不同物理引导机制。两个这种HC-PCF包括：中空芯部光子带隙光纤(HC-PBF)和中空芯部抗谐振反射式光纤(HC-ARF)。

HC-PCF包括填充有流体的中空通道，以使得它们拥有用于各种光引导应用的所得到的期望的特性；所述应用例如使用HC-PBF进行高功率束传递和使用HC-ARF进行基于气体的白光产生(或超连续谱产生)。可以在以引用方式而被合并入本文中的美国专利US2004175085(针对HC-PBF)和国际PCT专利申请WO2017032454(针对HC-ARF)中发现关于HC-PCF的设计和制造的细节。HC-PBF被配置成经由(通过包围所述中心空芯的包层结构而建立的)光子带隙效应来提供较低损耗但较窄带宽光引导。然而，HC-ARF被设计以经由来自所述包层的光的反共振反射而显著地增宽透射带宽。

图7以横截面描绘了多种已知类型的HC-PCF，并且是本文中所披露的构思可以结合使用和/或应用于的HC-PCF的示例。图7的(a)示出包括Kagome晶格结构的Kagome光纤。图7的(b)示出单个环或旋转器光纤，其中所述空芯区由非接触环的层形成和包围。

图7的(c)和图7的(d)示出前述WO2017032454中所披露的HC-PCF的实际示例的横截面。圆形表示ARE或外部包层区的固体材料，如石英玻璃或二氧化硅，而阴影部分不含固体材料(被抽空或填充有气体或液体)。

每个HC-PCF包括空芯区10(在图7的(c)中由虚线圆形表示)、具有多个反共振元件(ARE)21的内部包层区20和外部包层区30。所述空芯区10是在ARE 21之间的空白空间，沿HC-PCF的纵向长度延伸且具有最小横向芯尺寸D。内部包层区20的ARE 21可以包括具有壁厚度t和最小横向ARE尺寸d的毛细管。ARE 21可以被固定至外部包层区30的内表面。外部包层区30可以包括由例如玻璃制成且提供HC-PCF封闭包层的较大毛细管。

图7的(c)的HC-PCF图示了一种实施例，其中ARE 21包括具有圆形横截面(例如内径d＝13.6μm且壁厚度t＝0.2μm)的六个薄壁毛细管的单个环，其被布置于外部包层区30的较大毛细管内呈六重对称图案以便产生直径为D(介于直径方向上相反的即完全相对的ARE21之间的最短距离)的中心空芯，其中例如D＝20μm。外部包层区30可以具有125μm的外径和38μm的包层厚度。替代地，芯尺寸D可以在从10μm至1000μm的范围内被选择，其中其它几何参数(如d、t)被相应地缩放。

图7的(d)示出经修改的实施例，其中ARE 21(d＝13.6μm，t＝0.2μm且D＝20μm)的多个(尤其两个)同轴环以六重对称性布置于外部包层区30内。为了保持ARE 21的内部环和外部环，则支撑管22被包括在HC-PCF中。支撑管22由例如二氧化硅制成为具有例如为48μm的直径。

如图7的(c)和(d)中示出的HC-PCF的示例可以被修改，尤其在ARE 21的数目(ARE的数目可以是例如4或5或7或更多)和环的数目(例如与图7的(d)的两个环示例相比更多的环，诸如三个环)方面。可以用多种其它方式来改变ARE布置。每个ARE 21可以具有例如椭圆形或多边形横截面；外部包层30的内部形状可以具有例如多边形横截面；并且ARE 21的固体材料可以包括例如塑料材料(如PMA)、玻璃(如二氧化硅或软玻璃)。

对于基于气体的白光产生，HC-PCF可以被包括在气室内，所述气室被设计成例如在高达数十巴(例如3巴至100巴之间)的压力的情况下进行操作。当由具有足够峰值功率的超短泵浦激光脉冲泵浦时，气体填充的HC-PCF可以充当光学频率转换器。从超短泵浦激光脉冲至宽带激光脉冲的频率转换能够由气体填充的光纤内部的分散和非线性光学过程的复杂相互作用来实现。被转换的激光脉冲主要以横向芯模式的形式被限制于空芯内，并且被引导至光纤端部。辐射的部分(例如较高阶横向芯模式或特定波长)可以通过内部包层波导结构从空芯泄漏，并且在其沿光纤传播期间经历强衰减。HC-PCF的芯区和包层区可以被配置成使得较高阶芯模式可以与较高阶包层模式相位匹配。以这种方式，较高阶芯模式可以与随后被衰减或被抑制的较高阶包层模式以共振方式耦合。以这种方式，可以在宽光谱范围内获得低损耗且有效地单个横向模式透射。

可以通过调整泵浦激光器参数、填充气体参数和光纤参数来改变和调谐沿HC-PCF透射的激光脉冲的时空透射特性(例如其频谱振幅和相位)。所述透射特性可以包括以下各项中的一个或更多个：输出功率、输出模式轮廓、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)。所述泵浦激光器参数可以包括以下各项中的一个或更多个：泵浦波长、泵浦脉冲能量、泵浦脉冲宽度、泵浦脉冲重复率。所述光纤参数可以包括以下各项中的一个或更多个：光纤长度、空芯的大小和形状、包层结构的大小和形状、包围所述空芯的壁的厚度。所述填充气体参数可以包括以下各项中的一个或更多个：气体类型、气体压力和气体温度。

填充气体可以是诸如氩、氪和氙之类的惰性气体，诸如氢、氘和氮之类的拉曼(Raman)活性气体，或诸如氩/氢混合物、氙/氘混合物、氪/氮混合物或氮/氢混合物之类的气体混合物。取决于填充气体的类型，非线性光学过程可以包括调制不稳定性(MI)、光孤子分裂、克尔效应(Kerr effect)、拉曼效应和分散波产生，其细节描述于WO2018/127266A1和US9160137B1(这两者都由此以引用方式而被合并入)中。由于可以通过改变气室压力来调整所述填充气体的分散，则可以调整所产生的宽带脉冲动力学和相关联的光谱增宽特性，以便优化频率转换。所产生的宽带激光器输出可以覆盖从UV(例如＜200nm)至中IR(例如＞2000nm)的波长。

如图8中所图示的，宽带光源装置100包括输出泵浦激光脉冲111的串的泵浦激光器110、对输入泵浦脉冲进行光谱增宽的光学部件120、和测量输出宽带光谱的光学诊断装置130。光学部件120包括具有特定光纤长度的HC-PCF(例如HC-ARF)101和填充有处于特定压力或具有一定压力分布的工作气体或气体混合物的气室102。气室102还包括位于气室102的相应端部处的输入光学窗103a和输出光学窗103b。输入光学窗103a能够操作以允许超短泵浦激光脉冲经由所述窗进入气室102中。在被耦合至气体填充的HC-PCF 101中之后，泵浦激光脉冲111沿它们经历显著光谱增宽的光纤传播。所得到的宽带激光脉冲随后从气室102经由输出光学窗103b排出且由光学诊断装置130(例如光谱仪)测量。

为了利用工作气体填充HC-PCF 101，气室102可以与经加压气体供应装置或储集器(图中未示出)连通。气室102的输入光学窗103a、输出光学窗103b和壁的内表面围封空腔。气室的轴线平行于HC-PCF 101的轴线。

基于气体填充的空芯光子晶体光纤(HC-PCF)的宽带超连续谱光源的光学性质(例如所产生的光谱的形状和性质、引导损耗、弯曲损耗)强烈取决于芯区的几何形状。尤其与以下三个参数相关：

·芯直径(例如参考图7的(c)，内切圆的直径D约束或限定ARE 21或毛细管的面向芯的表面)。芯直径可能受到系统的主要设计目标(泵浦波长、光谱、脉冲能量等)严格约束，这是由于其很大程度上确定光纤的非线性和分散性质。

·毛细管直径：毛细管直径(图7的(c)中的ARE直径d)可以在不显著影响系统的光学性质的情况下变化一定程度。更精确地，这里的相关参数是毛细管直径与芯直径的比率，虽然如已经所陈述的，芯直径部分几乎没有灵活性。毛细管直径部分有更大的范围来改变这种比率；然而，这种范围仍受限制，这是因为期望毛细管直径落入芯直径的某一范围以便有效地抑制较高阶模式且实现低损耗。

·毛细管壁厚度：毛细管(ARE)壁的厚度(图7的(c)中的参数t)确定光纤的光学限制损耗(通常，较厚的毛细管壁在给定波长的情况下导致更好的限制)。然而，当所产生的超连续谱辐射的分量的光学波长变得与壁厚度“共振”时，光纤失去其引导性质且在共振波长周围发生强烈的过度损耗。作为示例，针对典型设计，基本共振可以处于约2.3倍壁厚度的波长。

例如，可以示出毛细管壁厚度为300nm的光纤的光谱将具有处于约700nm的波长的基本共振，从而导致功率谱密度朝向较短波长的显著降低。另外，在共振情况下的模式轮廓通常发生很高程度变形且是非高斯的，并且这样的共振可能造成偏振和光纤寿命问题。此外，光纤也可以显示处于约350nm的波长的二阶共振，从而实际上导致这种共振周围的波长范围不可用。对于毛细管壁厚度为150nm的光纤，基本共振将会处于约350nm，从而再次负面地影响光纤对于这样的波长的有用性。

因此，提出本文中所描述的应用的HC-PCF包括毛细管壁厚度，所述毛细管壁厚度被选择为将共振波长定位于光谱内对超连续谱产生输出具有最小负面影响的波长；可能甚至将共振波长完全定位在操作波长带之外。尤其对于UV应用，这意味着毛细管壁厚度应是非常薄的。例如，为了在没有处于较长波长的至少一个共振的情况下获得在UV范围(例如约200nm至250nm的波长范围)内的可用输出，则毛细管壁厚度可能必须为100nm或更小，且毛细管直径与毛细管壁厚度的比率大于100：1。

虽然壁厚度为100nm或更小的毛细管可以在机械上足够稳定以用于实际使用，但在常规PCF拉伸过程中直接拉伸这样的毛细管极其困难。这可以被直观地理解：在PCF拉伸过程期间，毛细管横截面随着毛细管行进通过拉伸烘箱或拉丝炉的热分区而收缩。同时，毛细管取决于芯与毛细管之间的压差而扩展或收缩。毛细管壁变得越薄，则收缩或扩展比率对于压差越敏感。在约100nm壁厚度的情况下，这种灵敏度可以达到以足够精度控制压差、温度和材料参数以实现期望的芯与毛细管直径的比率变得不切实际的点。

这里提出，作为直接以所需的参数拉伸毛细管的代替，以充裕地在能够被控制的包络内的壁厚度(例如壁＞200nm厚)拉伸所述毛细管，并且接着随后在后续受控蚀刻步骤中减小毛细管(例如至＜100nm)。以这种方式制造的毛细管可以在被优化或被设计为输出包括在UV范围内的波长(例如约200nm至250nm的波长范围)的宽带辐射的HC-PCF中适合用作ARE。

在实施例中，蚀刻可以包括用以减小壁厚度的湿式蚀刻过程。因而，可以经由使用合适的蚀刻化学物质或蚀刻剂(例如合适的酸或碱，诸如氢氟酸HF)的化学湿式蚀刻过程来减小HC-PCF的毛细管(反共振元件)的壁厚度。可以通过光纤芯和毛细管泵送这种蚀刻剂的水溶液(例如HF的稀释水溶液)以使壁变薄至期望的厚度。

然而，在实践中，难以实现足够均匀的蚀刻速率，并且因此难以实现在所需的光纤长度(其长度可以是若干厘米)上均匀的(或以其它方式受控的)最终壁厚度，这是因为蚀刻剂的反应性趋向于沿毛细管变化(例如降低)。这可能是由于蚀刻剂在其穿过毛细管期间被消耗和/或由于蚀刻过程的副产物的积聚效应所导致的。蚀刻速率对光纤中的位置并且因此曝光时间的确切依赖性看起来是复杂的(例如依赖于即取决于局部pH，无论是使用经缓冲蚀刻剂或非缓冲蚀刻剂等等)。应注意，动力学从根本上说不同于例如半导体处理中的蚀刻过程，在半导体处理中，通常可以有蚀刻剂的几乎无穷尽的供应可用。蚀刻剂的低的蚀刻速率和高的总体反应性可以是优选的，使得将耗尽保持至最小。这可以利用经缓冲(BOE)蚀刻剂来实现；然而，当这些蚀刻剂流经毛细管时仍观测到这些蚀刻剂遭受蚀刻速率的衰减。虽然不完全理解原因，但原因很可能与局部pH的改变有关。

因此提出将温度梯度应用至毛细管，例如以相对于沿光纤/毛细管长度的位置局部地控制温度。大多数蚀刻剂的反应性是温度相关的，并且可以通过合适的温度校正控制来补偿反应性的降低以便实现均匀蚀刻速率且因此实现均匀的壁厚度。这种温度控制可以包括温度梯度，所述温度梯度在入口(即，其中蚀刻化学物质被引入至毛细管中)处较冷，在此情况下基础反应性是高的，且温度朝向出口(即，从毛细管移除蚀刻化学物质处)逐渐增加。在实践中，已实现小于10nm的壁厚度均匀性，从而将300nm的初始壁厚度减小至100nm(即小于5％的蚀刻速率变化)。

在湿式蚀刻的替代实施例中，干式蚀刻(例如利用诸如HF气体之类的气态蚀刻剂)是可能的，虽然毛细管的表面品质可能不如针对湿式蚀刻一样好。在这种实施例中，可以用与湿式蚀刻实施例类似的方式经由局部温度控制来控制所述蚀刻速率。对于局部反应性控制的任何其它合适的实施例也是可能的且在本公开的范围内。例如，光敏蚀刻剂(即，具有光敏反应性的蚀刻剂)可以与合适的辐射强度的局部控制一起使用，以局部地控制所述蚀刻剂的光活化(例如使毛细管在蚀刻期间沿其长度经受强度梯度)。

HC-PCF的约束损耗和弯曲损耗取决于毛细管的壁厚度，并且针对比第一(基本)共振更长的波长，较厚的壁导致较好的约束。在基于典型调制不稳定性(MI)的单个芯源中，泵浦辐射最初仅经历较小程度的光谱增宽。在沿光纤传播期间的某一点处，光谱突然增宽，经增宽光谱包括受芯壁共振的发生所影响的波长。因此，为了改善功率效率，可能期望采用具有较厚的毛细管壁(其中光谱是窄的且被限制至较长波长)，以及较薄的毛细管壁(其中光谱是宽的且期望避免共振)的光纤。

芯壁共振也可以变更光纤的局部分散轮廓(例如在共振的每个侧上产生分散零交叉)。如此，可能期望移动沿光纤逐渐发生这些局部变更处的波长，以改善所产生的超连续谱的性质(例如，增大UV/DUV波长的覆盖范围和/或展平所述光谱)。

因此，提出扩展局部蚀刻速率控制构思以例如通过在蚀刻过程期间应用合适的温度(或光强度)分布，来故意地产生非均匀的毛细管壁厚度分布(例如以修改分散性质)。可以进行这种操作以改善限制和/或移动发生局部分散轮廓变更处的波长。

图9图示根据这种实施例所制造的毛细管900的横截面。这种毛细管壁厚度轮廓可以包括：沿所述毛细管的与HC-PCF的主要超连续谱产生区(例如，用于产生在UV范围内的辐射)对应的第一部分910的小于100nm的壁厚度t₁；和在光纤的用于接收泵浦辐射930的端部处在所述毛细管的第二部分920处的较厚毛细管壁厚度t₂(例如大于100nm、大于150nm或大于200nm)。这可以通过在蚀刻所述第二部分期间接着在蚀刻第一部分时温度的相对应降低(例如，阶梯下降)来实现。完整的温度分布因此可以包括温度梯度，以维持针对第一部分910的很大程度上均匀的壁厚度、以及与介于第一部分和第二部分之间的转变点/区940对应的温度分布的阶梯下降。也可以存在温度梯度以维持针对第二(较厚)部分920的很大程度上均匀的壁厚度，然而这种区中的均匀厚度较不重要。在实施例中，所述第二部分可以显著短于第一部分(例如所述第一部分可以包括毛细管长度的超过60％、超过70％、超过80％、超过90％或超过95％)。所述两个部分可以包括均匀的内径(其可以如所图示的大致相等或可以不同)。

在实施例中，毛细管可以被塌缩或收缩以限定空芯光子晶体光纤的每个端部处的锥形芯区，所述锥形芯区限定了其中空芯光子晶体光纤的空芯具有朝向所述空芯光子晶体光纤的每个端部的增大直径的区。这可以改善超连续谱源的寿命，如以引用方式而被合并入本文中的欧洲专利申请WO2018/210598中所描述的。

图10是描述根据实施例的制造HC-PCF的方法的流程图。在步骤1000处，以在拉伸过程中充裕地可控的进行拉伸的壁厚度来拉伸毛细管(即，用以例如根据图7的配置中的任一配置或其任何变型来形成作为HC-PCF的部分的ARE)。在步骤1010处，例如凭经验/通过试误法来确定合适的温度分布。这可以包括在变化温度的情况下针对不同时间和/或流动速率对若干测试光纤进行蚀刻、(例如通过拍摄SEM图像相干地)测量所得到的壁厚度且对结果进行参数化。替代地，可以通过对蚀刻过程的建模来确定所述温度分布。在步骤1020处，在每个毛细管的壁(例如内壁)的蚀刻期间局部地应用这种温度分布，以便使它们变薄至期望的厚度。这种步骤可以包括在毛细管的端部处引入蚀刻剂且在蚀刻期间沿毛细管的长度局部地改变温度。步骤1010和1020可以限定和应用温度控制以用于提供在整个长度上很大程度上(例如尽可能实际地)均匀的厚度，或限定任何其它厚度分布(诸如图9中所图示的轮廓)。可选的步骤1030可以包括使毛细管的端部塌缩或收缩。

替代步骤1010或除了步骤1010以外，可以在蚀刻期间通过监测在蚀刻期间的毛细管厚度、并且相应地以反馈方法调整温度，来确定施加温度。

替代以上公开内容或除了以上公开内容以外，可以通过从两侧蚀刻所述光纤以便使所需的时间减半来获得期望的壁轮廓。这平均化了蚀刻速率的变化(以某一均匀性为代价)。

替代以上公开内容或除了以上公开内容以外，可以在尽可能短的时间内填充所述光纤，之后停止流动且继续进行蚀刻过程直到耗尽为止；之后清除所述蚀刻剂。如果可以在比耗尽所述蚀刻剂所花费的时间短得多的时间内填充所述光纤，则沿长度的蚀刻将在很大程度上是均匀的。

在上述实施例中、或当通常蚀刻毛细管时，蚀刻流体供应线至光纤的连接意味着流体变得通过许多平行路径或通道(例如通过每个毛细管的路径、和在外部包层内在毛细管之外的分立的路径)分布。由于每个通道具有其自身的流动阻抗，则这导致这些通道中的每个通道内部的不同蚀刻速率，较高阻抗导致较低流量且因此导致蚀刻剂的浓度的较大梯度。这阻碍了对于沿光纤且也在不同通道之间的最终壁尺寸的控制。

对于每个毛细管的面向(和限定)光纤空芯的壁的部分的厚度的控制是特别重要的，这是由于这种厚度直接关联至光纤的取决于波长的损耗。

为解决这种问题，在实施例中，提出以在蚀刻过程期间所述蚀刻剂仅流经单个通路的方式来执行蚀刻。为进行这种操作，提出在蚀刻步骤之前使毛细管塌缩或收缩从而使得在蚀刻期间没有蚀刻剂进入和流经毛细管通道。例如，可以使用上文(例如在可选的步骤1030中)和在前述WO2018/210598中已经描述的方法来执行塌缩即收缩。这种实施例可以是分立的单独的实施例，或可以与以上所描述的实施例中的任一实施例结合来执行，其中局部改变控制参数以局部地控制蚀刻速率。

图11图示这种方法。图11以横截面方式示出沿纵向轴线(顶部)和分别沿A-A和B-B垂直于纵向轴线(底部)的HC-PCF。所述HC-PCF包括具有塌缩的即收缩的端部1125的ARE/毛细管1121，使得所述端部被密封至经由入口1140而引入的蚀刻剂(阴影区)1135。因此在外部包层1130内包含所述蚀刻剂1135，但所述蚀刻剂1135不进入毛细管1121。如此，仅存在通过HC-PCF的单个蚀刻剂路径且仅从外部蚀刻毛细管1121。

在蚀刻之后，可以使光纤端部裂开以重建敞开的毛细管。在这样之后，可以(再次)执行可选的端部塌缩步骤(步骤1030)，以如已描述般改善所述超连续谱源的寿命。

在另一实施例中，提出以流动和温度循环的序列执行的对于毛细管壁的蚀刻促成了沿光纤的均匀蚀刻速率并且避免了流动速率与加热器产生的温度分布之间的精密平衡作用。每次循环产生从毛细管壁进行的玻璃的量化移除。这种实施例可以是分立的单独的实施例，或可以与以上所描述的实施例中的任一实施例结合来执行；例如，其中局部改变控制参数以局部地控制蚀刻速率和/或封闭毛细管以限定单个蚀刻剂路径。

可以使用具有非常低浓度的蚀刻流体(例如水中0.1％至0.5％的HF)来执行所述实施例。可以借助于温度控制元件将光纤维持处于稳定温度，从而产生沿光纤的高的温度均匀性(例如使用如先前所描述的局部温度控制)。

图12的(a)是描述这种方法的流程图。所述方法可以包括步骤1200至1205的重复循环：

1200.降低HC-PCF和/或蚀刻剂的温度(例如小于5℃，例如至约3℃)；

1201.建立具有零蚀刻剂浓度(0％ HF)的流动直到光纤被完全渗透为止；

1202.建立具有蚀刻剂的流动(例如低浓度，诸如约0.5％HF)直到光纤被完全渗透为止。在这样的浓度/温度情况下的蚀刻速率将是非常低的；

1203.停止蚀刻流体流动；

1204.增加温度(例如至超过20℃、超过30℃、超过35℃或约40℃)使得蚀刻速率极大地增大；

1205.等待直到所有蚀刻剂已变得完全耗尽(蚀刻剂的浓度变得实际上为0％)为止。由于沿光纤的均匀的起始条件和沿光纤的高流动阻抗，毛细管壁将以固定的缩减率被蚀刻。

重复步骤1200至1205M次；之后执行两个最终步骤来完成；

1206.降低温度(例如小于5℃，例如至约3℃)；以及

1207.以0％ HF冲洗直到光纤被完全渗透为止。

增强的蚀刻步骤(步骤1202)可以伴随着(或部分或完全地被替换为)使用光敏蚀刻剂进行的蚀刻过程的增加的光活化。

每次循环将从毛细管壁移除被量化的量的厚度。通过使蚀刻循环过程自动化，可以较为精确地控制壁厚度减小的总量。

图12的(b)是处理循环的图形表示，其示出温度(实线)、存在于光纤内部的蚀刻剂浓度(虚线)和从毛细管壁移除固定量玻璃的时间间隔(阴影区)的标绘图。所述曲线图在x轴上具有时间且在y轴上在高H与低L之间变化；即，高-低蚀刻剂浓度或高-低温度。

图11和图12的实施例以及图11和图12的以上论述中所呈现的实施例也可以与其中局部地改变蚀刻过程的控制参数的先前所论述实施例无关地使用。换句话说，封闭一个或更多个毛细管的端部且具有利用例如相对较低浓度的蚀刻液体进行的蚀刻的受控循环也可以用以更好的控制所述毛细管的壁厚度。

在以下编号方面的随后列表中披露了其它实施例：

1.一种用于制造能够用作空芯光子晶体光纤的一部分的毛细管的方法，所述方法包括：

获得具有包括第一壁厚的毛细管壁的毛细管；

化学蚀刻所述毛细管壁以减小所述毛细管壁的壁厚；和

在执行所述蚀刻步骤期间，沿毛细管的长度局部地改变与所述蚀刻步骤中所使用的蚀刻剂的反应性有关的控制参数，以便沿毛细管长度控制所述毛细管壁的经蚀刻壁厚。

2.根据方面1所述的方法，其中，改变控制参数包括在所述蚀刻步骤期间对局部温度的控制。

3.根据方面2所述的方法，包括从蚀刻剂入口到蚀刻剂出口沿着毛细管长度增加所述温度。

4.根据方面1所述的方法，其中，所述蚀刻剂是光敏的，并且改变控制参数包括控制能够操作以照射所述蚀刻剂的附加辐射源的辐射强度。

5.根据方面4所述的方法，包括从蚀刻剂入口到蚀刻剂出口沿着毛细管长度增加所述辐射强度。

6.根据前述任一方面所述的方法，包括根据控制参数曲线改变所述控制参数，所述控制参数曲线限定所述控制参数相对于毛细管长度的被应用的局部值。

7.根据前述任一方面所述的方法，其中，改变控制参数包括改变所述控制参数以在毛细管长度的至少一部分的范围内限定基本均匀的第一经蚀刻壁厚。

8.根据前述任一方面所述的方法，其中，改变控制参数包括改变所述控制参数以在整个毛细管长度的范围内限定基本均匀的第一经蚀刻壁厚。

9.根据方面1至7中任一项所述的方法，其中，改变控制参数包括改变所述控制参数以在毛细管长度的范围内限定非均匀经蚀刻壁厚。

10.根据方面9所述的方法，其中，所述非均匀的经蚀刻壁厚包括在所述毛细管长度的第一部分的范围内的第一经蚀刻壁厚和在所述毛细管长度的第二部分的范围内的第二经蚀刻壁厚。

11.根据方面10所述的方法，其中，所述第二经蚀刻壁厚大于100nm。

12.根据方面7至11所述的方法，其中，所述第一经蚀刻壁厚小于100nm。

13.根据前述任一方面所述的方法，其中，蚀刻剂是湿蚀刻剂。

14.根据方面1至12中任一项所述的方法，其中，蚀刻剂是干蚀刻剂。

15.根据前述任一方面所述的方法，包括将所述毛细管拉伸至所述第一壁厚的初始步骤。

16.根据前述任一方面所述的方法，其中，在所述蚀刻剂的极低反应性和较高反应性的重复循环中执行所述蚀刻步骤。

17.根据方面16所述的方法，其中，通过在导致极低反应性的值与导致较高反应性的值之间重复循环所述控制参数来控制所述重复循环。

18.根据方面17所述的方法，其中，对于每个循环，所述控制参数被维持处于导致较高反应性的值，直到所述蚀刻剂被完全耗尽。

19.根据方面16、17或18所述的方法，其中，蚀刻剂浓度是小于0.5％的活性蚀刻剂化学品。

20.根据方面16至19中任一项所述的方法，其中，所述方法包括将温度降至5℃以下的初始和最终步骤，以及利用不包括活性蚀刻剂化学品的流体冲洗所述毛细管。

21.一种制造空芯光子晶体光纤的方法，包括：

执行根据前述任一方面所述的方法，以在空芯周围制造多个毛细管，以形成空芯光子晶体光纤组件。

22.根据方面21所述的方法，包括：

在执行所述蚀刻步骤之前，密封所述多个毛细管中的每个毛细管的至少一个端部，使得只存在单一蚀刻剂路径，且不允许蚀刻剂进入所述毛细管内。

23.根据方面22所述的方法，其中，所述密封步骤包括在所述蚀刻剂被引入所述空芯光子晶体光纤组件内的一端处使得毛细管的端部收缩。

24.根据方面22或23所述的方法，还包括：

将所述空芯光子晶体光纤组件封装在气室中；和

在所述气室中引入气体介质。

25.根据方面22、23或24所述的方法，还包括使所述毛细管的端部收缩。

26.根据方面22至25中任一项所述的方法，其中，所述局部地改变控制参数包括局部地改变控制参数以改善所述毛细管的沿它们的长度的局部分散分布，以用于来自空芯光子晶体光纤的经优化的超连续谱产生。

27.一种制造空芯光子晶体光纤的方法，包括：

围绕空芯制造多个毛细管，以形成空芯光子晶体光纤组件；

密封所述多个毛细管中的每个毛细管的至少一个端部；和

将蚀刻剂引入所述空芯光子晶体光纤组件内以化学蚀刻毛细管壁并且减小它们的壁厚，仅利用通过空芯光子晶体光纤组件的单一蚀刻剂路径执行所述蚀刻，且不允许蚀刻剂进入所述毛细管内。

28.根据方面27所述的方法，其中，所述密封步骤包括在蚀刻剂被引入所述空芯光子晶体光纤组件的一端部处使得毛细管的端部收缩。

29.一种制造空芯光子晶体光纤的方法，包括：

围绕空芯制造多个毛细管，以形成空芯光子晶体光纤组件；和在空芯光子晶体光纤组件中引入蚀刻剂，以化学蚀刻毛细管壁并且减小它们的壁厚，在所述蚀刻剂的极低反应性和较高反应性的重复循环中执行所述蚀刻。

30.根据方面29所述的方法，其中，通过在导致极低反应性的值与导致较高反应性的值之间重复循环至少一个控制参数来控制所述重复循环。

31.根据方面29或30所述的方法，其中，所述控制参数包括温度。

32.根据方面29、30或31所述的方法，所述蚀刻剂是光敏的，并且改变控制参数包括控制能够操作以照射所述蚀刻剂的附加辐射源的辐射强度。

33.根据方面29至32中任一项所述的方法，其中，对于每个循环，所述控制参数被维持处于导致较高反应性的值，直到所述蚀刻剂被完全耗尽。

34.根据方面29至33中任一项所述的方法，其中，蚀刻剂浓度是小于0.5％的活性蚀刻剂化学品。

35.根据方面29至34中任一项所述的方法，其中，所述方法包括将温度降至5℃以下的初始和最终步骤，以及利用不包括活性蚀刻剂化学品的流体冲洗所述空芯光子晶体光纤组件。

36.根据方面29至35中任一项所述的方法，包括在执行所述蚀刻步骤之前，密封所述多个毛细管中的每个毛细管的至少一个端部，使得只存在单一蚀刻剂路径，且不允许蚀刻剂进入所述毛细管内。

37.根据方面36所述的方法，所述密封步骤包括在所述蚀刻剂被引入所述空芯光子晶体光纤组件内的一端部处使得毛细管的端部收缩。

38.一种光学部件，包括：

空芯光子晶体光纤，其中：

所述空芯光子晶体光纤包括多个毛细管，每个所述毛细管的长度包括具有第一壁厚的第一长度部分和具有第二壁厚的第二长度部分；所述第一长度部分和所述第二长度部分中的每个具有基本均匀的毛细管内径。

39.根据方面38所述的光学部件，其中所述第一长度部分和所述第二长度部分中每个具有基本相同的毛细管内径。

40.根据方面38或39所述的光学部件，其中所述第二长度部分对应于所述空芯光子晶体光纤的用于接收泵浦辐射的入口端，并且所述第二壁厚大于所述第一壁厚。

41.根据方面40所述的光学部件，其中所述第一壁厚小于100nm，且所述第二壁厚大于100nm。

42.根据方面38至41中任一项所述的光学部件，其中所述第一壁厚使得毛细管壁的共振波长处于对光学部件的宽带输出具有最小影响的波长。

43.根据方面38至42中任一项所述的光学部件，其中，毛细管的所述第一长度部分对应于所述空芯光子晶体光纤的在由于泵浦辐射的激发而发生空芯光子晶体光纤内的光谱的迅速展宽的部位之前的长度，并且毛细管的第二长度部分对应于所述空芯光子晶体光纤的在由于泵浦辐射的激发而发生空芯光子晶体光纤内的光谱的迅速展宽的部位之后的长度。

44.根据方面38至43中任一项所述的光学部件，其中所述第一长度部分包含毛细管长度的70％或更多。

45.根据方面38至44中任一项所述的光学部件，包括毛细管的一个端部处的第三长度部分和在毛细管的另一个端部处的第四长度部分，所述第三长度部分和所述第四长度部分中的每个包括所述空芯光子晶体光纤的每一端部处限定锥形芯区域的收缩部分，所述锥形芯区域限定或包括一区域，其中所述空芯光子晶体光纤的空芯具有朝向所述空芯光子晶体光纤的每一端部增大的直径。

46.根据方面38至45中任一项所述的光学部件，包括：

包围所述空芯光子晶体光纤的气室；和

密封在所述气室中的气体介质。

47.一种光学部件，包括多个毛细管，每个毛细管是根据方面1至20中任一项所述的方法制造的。

48.一种宽带光源装置，被配置用于产生宽带输出，包括：

根据方面38至47中任一项所述的光学部件。

49.根据方面48所述的宽带光源装置，还包括泵浦激光器，所述泵浦激光器用于输出多个泵浦脉冲以激励所述空芯光子晶体光纤内所包含的气体介质以用于产生超连续谱。

50.根据方面48或49所述的宽带光源装置，其中所述宽带输出包括200nm至2000nm的波长范围，或此范围内的子范围。

51.一种量测装置，包括根据方面48至50中任一项所述的宽带光源装置。

52.根据方面51所述的量测装置，其中所述量测装置能够作为散射仪量测设备操作。

53.根据方面51所述的量测装置，其中所述量测装置能够作为水平传感器或对准传感器操作。

54.一种光刻设备，包括用于执行对准和/或调平量测的至少一个在方面53中限定的所述量测装置。

55.一种光刻单元，包括根据方面53所述的光刻设备和根据方面52所述的量测装置。

虽然在本文中可以具体提及光刻设备在IC制造中的使用，但是应理解，本文中描述的光刻设备可以具有其它应用。可能的其它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，等等。

尽管在本文中可以在光刻设备的情境中具体提及本发明的实施例，但是本发明的实施例可以在其他设备中使用。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。这些设备通常可以称为光刻工具。这种光刻工具可以使用真空条件或环境(非真空)条件。

尽管上面可能已经在光学光刻的情境中具体提及了本发明的实施例的使用，但是应当理解，本发明不限于光学光刻，并且在情境允许的情况下，本发明可以在例如压印光刻的其他应用中使用。

尽管上面已经描述了本发明的特定实施例，但是应当理解，可以用不同于所描述的方式来实践本发明。以上描述旨在是例示性的，而不是限制性的。因而，本领域技术人员将明白，可以在不背离下文所阐明的权利要求的范围的情况下对所描述的本发明进行修改。

Claims (25)

1.一种用于制造能够用作空芯光子晶体光纤的一部分的毛细管的方法，所述方法包括：

获得具有包括第一壁厚的毛细管壁的毛细管；

化学蚀刻所述毛细管壁以减小所述毛细管壁的壁厚；和

在执行所述蚀刻步骤期间，沿毛细管的长度局部地改变与所述蚀刻步骤中所使用的蚀刻剂的反应性有关的控制参数，以便沿毛细管长度控制所述毛细管壁的经蚀刻壁厚，

其中，所述蚀刻剂是光敏的，并且改变控制参数包括控制能够操作以照射所述蚀刻剂的附加辐射源的辐射强度；或

其中，改变控制参数包括改变所述控制参数以在毛细管长度的范围内限定非均匀经蚀刻壁厚。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，改变控制参数包括在所述蚀刻步骤期间对局部温度的控制。

3.根据权利要求2所述的方法，包括从蚀刻剂入口到蚀刻剂出口沿着毛细管长度增加所述温度。

4.根据权利要求1所述的方法，包括从蚀刻剂入口到蚀刻剂出口沿着毛细管长度增加所述辐射强度。

5.根据前述任一权利要求所述的方法，包括根据控制参数曲线改变所述控制参数，所述控制参数曲线限定所述控制参数相对于毛细管长度的被应用的局部值。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，改变控制参数包括改变所述控制参数以在毛细管长度的至少一部分的范围内限定均匀的第一经蚀刻壁厚。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，改变控制参数包括改变所述控制参数以在整个毛细管长度的范围内限定均匀的第一经蚀刻壁厚。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述非均匀经蚀刻壁厚包括在所述毛细管长度的第一部分的范围内的第一经蚀刻壁厚和在所述毛细管长度的第二部分的范围内的第二经蚀刻壁厚。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第二经蚀刻壁厚大于100nm。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一经蚀刻壁厚小于100nm。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，蚀刻剂是湿蚀刻剂。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，蚀刻剂是干蚀刻剂。

13.根据权利要求1所述的方法，包括将所述毛细管拉伸至所述第一壁厚的初始步骤。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述蚀刻剂的极低反应性和较高反应性的重复循环中执行所述蚀刻步骤。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，通过在导致极低反应性的值与导致较高反应性的值之间重复循环所述控制参数来控制所述重复循环。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，对于每个循环，所述控制参数被维持处于导致较高反应性的值，直到所述蚀刻剂被完全耗尽。

17.根据权利要求14所述的方法，其中，蚀刻剂是浓度小于0.5％的氢氟酸。

18.根据权利要求14所述的方法，其中，所述方法包括将温度降至5℃以下的初始和最终步骤，以及利用不包括活性蚀刻剂化学品的流体冲洗所述毛细管。

19.一种制造空芯光子晶体光纤的方法，包括：

执行根据前述任一权利要求所述的方法，以在空芯周围制造多个毛细管，以形成空芯光子晶体光纤组件。

20.根据权利要求19所述的方法，包括：

在执行所述蚀刻步骤之前，密封所述多个毛细管中的每个毛细管的至少一个端部，使得只存在单一蚀刻剂路径，且不允许蚀刻剂进入所述毛细管内。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述密封步骤包括在所述蚀刻剂被引入所述空芯光子晶体光纤组件内的一端处使得毛细管的端部收缩。

22.根据权利要求20或21所述的方法，还包括：

将所述空芯光子晶体光纤组件封装在气室中；和

在所述气室中引入气体介质。

23.根据权利要求20所述的方法，还包括使所述毛细管的端部收缩。

24.根据权利要求20所述的方法，其中，局部地改变控制参数包括局部地改变控制参数以改善所述毛细管的沿它们的长度的局部分散分布，以用于来自空芯光子晶体光纤的经优化的超连续谱产生。

25.一种光学部件，包括多个毛细管，每个毛细管是根据权利要求1至18中任一项所述的方法制造的。