CN117836713A - 光子晶体或高度非线性光纤中的改进的宽带辐射产生 - Google Patents

Abstract

用于通过光谱加宽产生宽带辐射的辐射源组件和方法。该辐射源组件包括泵组件，该泵组件被配置为提供宽带输入辐射。该泵组件包括泵浦源，被配置为提供泵浦波长的第一辐射，和宽带组件，被配置为提供包括连续波长范围的第二辐射，其中第一辐射和第二辐射形成宽带输入辐射。该辐射源组件还包括光纤，被配置为接收宽带输入辐射。该光纤包括芯部，该芯部被配置为沿着光纤的长度的至少一部分，以在所接收的宽带输入辐射传播通过光纤期间引导所接收的宽带输入辐射，以便通过光谱加宽产生待由光纤输出的宽带辐射。

Description

光子晶体或高度非线性光纤中的改进的宽带辐射产生

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年8月25日提交的US申请63/236,954的优先权和2021年10月5日提交的EP申请21201043.3的优先权，这些申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及通过光谱加宽产生宽带辐射的辐射源组件和方法。具体地，该组件、系统和方法使用泵浦辐射和包括连续波长范围的宽带输入辐射，两者都沿着光纤传播，以便产生宽带输出辐射。

背景技术

光刻设备是一种被构造为将期望图案施加到衬底上的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(IC)的制造中。光刻设备可以例如在图案形成装置(例如，掩模)处将图案(通常也称为“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)的层上。

为了将图案投影到衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。该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是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，使用波长在4nm-20nm的范围内(例如，6.7nm或13.5nm)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。

低k₁光刻术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。在这样的过程中，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是光刻设备中的投影光学器件的数值孔径，CD是“临界尺寸”(通常是所印制的最小特征尺寸，但在这种情况下为半节距)，k₁是经验分辨率因子。通常，k₁越小，就越难以在衬底上复制与电路设计者为实现特定电气功能和性能而计划的形状和尺寸类似的图案。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。这些包括例如但不限于NA的优化、定制的照射方案、相移图案形成装置的使用、设计布局的各种优化(诸如设计布局中的光学邻近校正(OPC，有时也称为“光学过程校正”))、或通常定义为“分辨率增强技术”(RET)的其它方法。替代地，可以使用用于控制光刻设备的稳定性的严格控制回路来改善低k1下的图案的再现。

光刻可以用于在衬底上创建结构，所述结构有时被称为光刻图案化结构。可以在制造过程期间和/或在制造过程之后，在几个阶段处测量和/或检查这些结构。可以使用诸如电磁辐射之类的辐射来执行测量。可以使用宽带辐射执行测量。所述辐射可以由辐射源提供，所述辐射源可以包括在量测设备中或连接到量测设备。

一些宽带辐射源通过使用非线性光学效应对输入辐射进行光谱加宽而产生宽带辐射。输入辐射也可以被称为泵浦辐射，所述输入辐射可以具有高峰值功率以激励非线性效应。这种高功率可能具有导致发生光谱加宽的系统中的材料的加热和电离的缺点。这可能会造成损坏并缩短辐射源的寿命。本文描述了解决了与高峰值功率辐射相关联的一些挑战的用于产生宽带辐射的组件和方法。

发明内容

根据本公开的一方面，提供了一种辐射源组件，所述辐射源组件用于通过光谱加宽产生宽带辐射。所述辐射源组件包括：泵组件，所述泵组件被配置为提供宽带输入辐射。所述泵组件包括：泵浦源，所述泵浦源被配置为提供泵浦波长的第一辐射；和宽带组件，所述宽带组件被配置为提供包括连续波长范围的第二辐射。所述第一辐射和所述第二辐射形成所述宽带输入辐射。所述辐射源组件还包括光纤，所述光纤被配置为接收所述宽带输入辐射。所述光纤包括芯部，所述芯部被配置为沿着所述光纤的长度的至少一部分，以在所接收的宽带输入辐射传播通过所述光纤期间引导所述所接收的宽带输入辐射，以便通过光谱加宽产生宽带辐射由所述光纤输出。所述光纤可以是非线性光纤。

可选地，所述宽带组件可以包括光学反馈回路，所述光学反馈回路被配置为反馈所述源组件的输出辐射的一部分以提供所述第二辐射。

可选地，所述宽带组件可以包括偏振滤光片，所述偏振滤光片被配置为设置所述第二辐射的偏振，使得所述第二辐射的偏振的至少一部分匹配所述第一辐射的偏振。

可选地，所述光学反馈回路可以包括滤光片，所述滤光片被配置为选择由所述光纤输出的宽带辐射的波长范围的子范围。

可选地，所述输入辐射和所述宽带辐射可以是脉冲辐射。所述光学反馈回路可以被配置为使得所述输出辐射脉冲的部分在空间上和时间上与光纤芯部内部的第一辐射脉冲的至少一部分重叠。

可选地，所述光纤可以是中空芯部光纤。

可选地，所述光纤可以是光子晶体光纤。

可选地，所述光子晶体光纤可以包括单个微结构环，所述微结构围绕所述光纤的中空芯部。

可选地，单个环结构可以包括围绕所述中空芯部的多个毛细管。

可选地，所述中空芯部的直径可以在20μm至50μm的范围内，例如30μm的直径。

可选地，所述宽带辐射可以包括超连续谱辐射。

可选地，所述宽带辐射可以包括波长在400nm至2200nm的范围内的辐射。

可选地，所述光纤的芯部可以被配置为包括用于激励光谱加宽的非线性介质流体。

可选地，辐射源组件还可以包括用于容纳所述非线性介质流体的储存器。所述储存器和所述光纤可以被配置为向所述光纤的中空芯部提供所述非线性介质流体。

可选地，所述流体可以包括气体混合物，所述气体混合物包括稀有气体。

可选地，所述流体包括气体混合物，所述气体混合物包括分子气体。

可选地，所述光纤的长度可以在5cm至40cm的范围内。

可选地，第一辐射可以具有在1μJ-10μJ或2.5μJ-4.0μJ的范围内的脉冲能量。

可选地，所述第二辐射的强度可以不超过所述第一辐射的强度的1％、2％、5％、10％或15％。

根据本公开的另一方面，提供了一种通过光谱加宽产生宽带辐射的方法。所述方法包括：由泵组件提供宽带输入辐射。提供宽带输入辐射包括：由泵浦源提供泵浦波长的第一辐射，和由宽带组件提供包括连续波长范围的第二辐射。所述第一辐射和所述第二辐射形成所述宽带输入辐射。该方法还包括在光纤(所述光纤可以是非线性光纤)中接收所述宽带输入辐射。该方法还包括通过在所接收的宽带输入辐射传播通过所述光纤期间，在所述光纤的沿着所述光纤的长度的至少一部分的芯部中引导所述所接收的宽带输入辐射而通过光谱加宽产生宽带辐射，以及提供所产生的宽带辐射作为所述光纤的输出。该方法还可以包括和/或涉及以上关于辐射源组件描述的任何特征。

根据本公开的另一方面，提供了一种量测工具，所述量测工具用于确定衬底上的结构的感兴趣特性，所述量测工具包括如上所述的辐射源组件。

根据本公开的另一方面，提供了一种检查工具，所述检查工具用于检查衬底上的结构，所述检查工具包括如上所述的辐射源组件。

根据本公开的另一方面，提供了一种光刻设备，所述光刻设备包括如上所述的辐射源组件。

根据本公开的另一方面，提供了一种光刻单元，所述光刻单元包括如上所述的设备或工具。

附图说明

现在将仅通过示例的方式，参考所附的示意图来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概略图；

图2描绘了光刻单元的示意概略图；

图3描绘了整体光刻的示意代表图，其表示用于优化半导体制造的三种关键技术之间的协作；

图4描绘了散射仪的示意代表图；

图5描绘了水平传感器的示意代表图；

图6描绘了对准传感器的示意代表图；

图7描绘了用于通过光谱加宽产生输出宽带辐射的辐射源组件的示意代表图；

图8(a)和图8(b)描绘了表示作为波长和沿光纤的传播距离的函数的能谱密度的示例图；

图9描绘了用于通过光谱加宽产生宽带输出辐射的辐射源组件的示意代表图；

图10(a)和图10(b)描绘了两个不同的宽带输入辐射范围的作为波长和沿光纤的传播距离的函数的能谱密度的示例图；

图11(a)和图11(b)描绘了示出不同百分比的反馈强度的宽带辐射组件的宽带输出辐射的功率谱密度值的图；

图12(a)和图12(b)描绘了示出不同的输入辐射的峰值脉冲强度的宽带输出辐射的功率谱密度值的图；

图13是可以形成根据实施例的辐射源的部分的中空芯部光纤在横向平面上(即垂直于光纤的轴线的平面上)的示意横截面图；

图14描绘了根据实施例的用于提供宽带输出辐射的辐射源的示意代表图；以及

图15(a)和图15(b)示意性地描绘了用于超连续谱产生的中空芯部光子晶体光纤(HC-PCF)设计的示例的横向横截面图。

具体实施方式

在本文档中，术语“辐射”和“束”用于涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外线辐射(例如，波长为365、248、193、157或126nm)和EUV(极紫外线辐射，例如，波长在约5-100nm的范围内)。

本文中使用的术语“掩模版”、“掩模”或“图案形成装置”可以被广义地解释为是指通用图案形成装置，该通用图案形成装置可用于向入射的辐射束赋予与将在衬底的目标部分中产生的图案相对应的图案化横截面。在本上下文中也可以使用术语“光阀”。除了经典掩模(透射或反射掩模、二元掩模、相移掩模、混合式掩模等)，其它这种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。光刻设备LA包括：照射系统(也称为照射器)IL，其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)T，其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被配置为根据特定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，其被构造为保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W并且连接到第二定位器PW，第二定位器PW被配置为根据特定参数准确地定位衬底支撑件；以及投影系统(例如，折射投影透镜系统)PS，其被配置为将通过图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或多个管芯)上。

在操作中，照射系统IL接收来自辐射源SO的辐射束，例如经由束传输系统BD。照射系统IL可以包括用于引导、整形和/或控制辐射的各种类型的光学部件，诸如折射、反射、磁性、电磁、静电和/或其它类型的光学部件、或其任何组合。照射器IL可以用于调节辐射束B以使其在图案形成装置MA的平面处在其横截面中具有期望的空间和角度强度分布。

本文中使用的术语“投影系统”PS应当被广义地解释为涵盖包括以下的各种类型的投影系统：折射、反射、折反射、变形、磁性、电磁和/或静电光学系统，或者其任何组合，该投影系统适用于所使用的曝光辐射和/或其它因素(诸如浸没液体的使用或真空的使用)。本文中对术语“投影透镜”的任何使用可被认为与更通用的术语“投影系统”PS同义。

光刻设备LA可以是如下这样的类型：其中衬底的至少一部分可以被具有相对较高折射率的液体(例如，水)覆盖，以填充投影系统PS和衬底W之间的空间，这也称为浸没式光刻。关于浸没技术的更多信息在US6952253(其通过引用并且入本文)中给出。

光刻设备LA也可以是具有两个(也称为“双台”)或更多个衬底支撑件WT的类型。在这种“多台”机器中，可以并行使用衬底支撑件WT，和/或可以在位于衬底支撑件WT中的一个上的衬底W上执行对衬底W的后续曝光准备的步骤的同时，另一衬底支撑件WT上的另一衬底W被用于在另一衬底W上曝光图案。

除了衬底支撑件WT之外，光刻设备LA可以包括测量台。测量台被布置成保持传感器和/或清洁装置。传感器可以被布置为测量投影系统PS的性质或辐射束B的性质。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的下方移动。

在操作中，辐射束B入射到被保持在掩模支撑件T上的图案形成装置(例如，掩模)MA上，并且由图案形成装置MA上呈现的图案(设计布局)图案化。在通过掩模MA之后，辐射束B穿过投影系统PS，投影系统PS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，可以准确地移动衬底支撑件WT，例如，以便在辐射束B的路径中将不同目标部分C定位在聚焦和对准位置处。类似地，第一定位器PM和可能的另一位置传感器(其未在图1中明确地示出)可用于相对于辐射束B的路径而准确地定位图案形成装置MA。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置MA和衬底W。尽管所示的衬底对准标记P1、P2占据了专用目标部分，但是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。

如图2所示，光刻设备LA可以形成光刻单元LC的一部分，光刻单元LC有时也称为光刻单元或(光刻)簇，光刻单元LC通常还包括用于在衬底W上执行预曝光和后曝光过程的设备。通常，这些设备包括用于沉积抗蚀剂层的旋涂器SC、用于显影曝光抗蚀剂的显影剂DE、激冷板CH和烘烤板BK，例如用于调整衬底W的温度，例如用于调整抗蚀剂层中的溶剂。衬底输送装置(或机器手)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输送到光刻设备LA的装载台LB。光刻单元中的装置(通常也统称为轨道)通常受轨道控制单元TCU的控制，轨道控制单元TCU本身可由管理控制系统SCS控制，管理控制系统SCS也可以控制光刻设备LA，例如经由光刻控制单元LACU。

为了正确地且一致地曝光由光刻设备LA曝光的衬底W，期望检查衬底以测量图案化结构的性质，诸如后续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(CD)等。为此，光刻单元LC中可以包括检查工具(未示出)。如果检测到错误，尤其是如果在曝光或处理相同批次或相同批的其它衬底W之前进行检查，则例如可以对后续衬底的曝光和/或待在衬底W上执行的其它处理步骤进行调整。

检查设备(也可以称为量测设备)用于确定衬底W的性质，特别是确定不同衬底W的性质如何变化或者与相同衬底W的不同层相关联的性质如何在层与层之间变化。替代地，检查设备可被构造为识别衬底W上的缺陷，并且可以例如是光刻单元LC的一部分，或者可以被集成到光刻设备LA中，或者甚至可以是独立装置。检查设备可以测量潜像(在曝光之后在抗蚀剂层中的图像)，或半潜像(在曝光后烘烤步骤PEB之后在抗蚀剂层中的图像)，或显影抗蚀剂图像(其中已经移除抗蚀剂的已曝光部分或未曝光部分)，或甚至蚀刻图像(在诸如蚀刻等图案转移步骤之后)上的性质。

通常，光刻设备LA中的图案化过程是要求在衬底W上进行结构的高精度定尺寸和放置的处理中的最关键的步骤之一。为了确保这种高精度，可以将三个系统组合成所谓的“整体”控制环境，如图3中示意性描绘的。这些系统中的一个是(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)的光刻设备LA。这种“整体”环境的关键在于优化这三个系统之间的协作以增强整个过程窗口，并且提供严格控制回路以确保由光刻设备LA执行的图案化保持在过程窗口内。过程窗口定义了过程参数(例如，剂量、聚焦、重叠)的范围，在这些过程参数的范围内，特定制造过程会产生定义的结果(例如，功能性半导体器件)，通常允许光刻过程或图案化过程中的过程参数在这些过程参数的范围内变化。

计算机系统CL可以使用待图案化的设计布局(的一部分)来预测使用哪种分辨率增强技术以及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总体过程窗口(在图3中由第一标度SC1中的双箭头表示)。通常，分辨率增强技术被布置为匹配光刻设备LA的图案化可能性。计算机系统CL还可用于检测光刻设备LA当前正在过程窗口内的哪个位置操作(例如，通过使用来自量测工具MT的输入)，以预测是否由于例如次最佳过程而可能存在缺陷(在图3中由第二标度SC2中的指向“0”的箭头表示)。

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，并且可以向光刻设备LA提供反馈以识别，在例如光刻设备LA的校准状态下的可能漂移(在图3中由第三标度SC3中的多个箭头表示)。

在光刻过程中，期望经常测量所产生的结构，例如以用于过程控制和验证。进行这种测量的工具通常称为量测工具MT。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。散射仪是多功能仪器，其允许通过将传感器置于散射仪物镜的光瞳中或者与该光瞳的共轭平面中来测量光刻过程的参数，测量通常称为基于光瞳的测量，或者在通过将传感器置于图像平面中或与图像平面共轭的平面中来测量光刻过程的参数，这该情况下测量通常称为基于图像或场的测量。这种散射仪和相关的测量技术被进一步描述在专利申请US20100328655、US2011102753A1、US20120044470A、US20110249244、US20110026032或EP1,628,164A中，它们通过引用整体并入本文。上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，可以将重建方法应用于测量信号以重建或计算光栅的性质。例如，可以通过模拟经散射的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得到这种重建。调整数学模型的参数，直到模拟的相互作用产生与从真实目标观察到的衍射图案相似的衍射图案。

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，由辐射源发射的辐射被引导到目标，并且从目标反射或散射的辐射被引导到光谱检测器，该光谱检测器测量镜面反射辐射的光谱(即，强度作为波长函数的测量结果)。根据该数据，可例如通过严格耦合波分析和非线性回归或者通过与模拟光谱库进行比较，来重建产生检测到的光谱的目标的结构或轮廓。

在第三实施例中，散射仪MT是椭圆偏振散射仪。椭圆偏振散射仪允许通过针对每个偏振状态，测量经散射的辐射来确定光刻过程的参数。这种量测设备通过例如在量测设备的照射部分中使用合适的偏振滤光器来发射偏振光(诸如，线性、圆形或椭圆形)。适用于量测设备的源也可以提供偏振辐射。现有的椭圆偏振散射仪的各种实施例被描述在美国专利申请11/451,599、11/708,678、12/256,780、12/486,449、12/920,968、12/922,587、13/000,229、13/033,135、13/533,110和13/891,410中，其全部内容通过引用并入本文。

已知的散射仪的示例通常依赖于提供专用的量测目标，诸如未填充目标(呈简单光栅的形式或不同层中的重叠光栅的形式的目标，所述目标足够大使得测量束产生小于光栅的斑点)或过填充目标(其中照射斑点部分地或完全地包含目标)。进一步地，使用量测工具(例如，用于照射未填充目标(诸如光栅)的角分辨散射仪)允许使用所谓的重建方法，其中可以通过模拟经散射的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，直到所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。

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的光栅或周期性结构(的重叠，不对称性与重叠的程度有关。两个(通常重叠的)光栅结构可以应用于两个不同的层(不一定是连续的层)，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有的专利申请EP1,628,164A中描述的对称检测配置，使得可清楚区分任何不对称性。这提供了一种测量光栅未对准的直接方法。可以在PCT专利申请公开号WO 2011/012624或美国专利申请US20160161863中找到当通过周期性结构的不对称性测量目标时测量包括周期性结构的两个层之间的重叠误差的其他示例，其全部内容通过引用并入本文。

其他感兴趣的参数可以是聚焦和剂量。聚焦和剂量可以通过散射仪(或替代地通过扫描电子显微镜)同时确定，如在美国专利申请US2011-0249244中所描述的，其全部内容通过引用并入本文。可以使用对聚焦能量矩阵(FEM–也称为聚焦曝光矩阵)中的每个点具有临界尺寸和侧壁角度测量结果的唯一组合的单个结构。如果这些临界尺寸和侧壁角度的唯一组合可用，则可以根据这些测量结果唯一地确定聚焦和剂量值。

量测目标可以是由光刻过程大多数在抗蚀剂中、但也例如在蚀刻过程之后形成的一组复合光栅。通常，光栅中的结构的节距和线宽很大程度上取决于测量光学器件(特别是光学器件的NA)，以能够捕获来自量测目标的衍射阶。如前所述，衍射信号可以用于确定两个层之间的漂移(也称为“重叠”)，或可以用于重建由光刻过程产生的原始光栅的至少部分。这种重建可以用于提供光刻过程的质量的指导，并可以用于控制光刻过程的至少部分。目标可以具有被配置成模拟目标中的设计布局的功能部分的尺寸的较小的子分段。由于这种子分段，目标的行为将更类似于设计布局的功能部分，从而使整个过程参数测量与设计布局的功能部分更好地相似。可以在未填充模式或过填充模式下测量目标。在未填充模式中，测量束产生的斑点小于整个目标。在过填充模式中，测量束产生的斑点大于整个目标。在这种过填充模式中，还可以同时测量不同的目标，从而同时确定不同的处理参数。

使用特定目标的光刻参数的总体测量质量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多个参数、一个或多个所测量的图案的一个或多个参数、或者两者。例如，如果衬底测量选配方案中使用的测量是基于衍射的光学测量，则测量的一个或多个参数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取向等。例如，选择测量选配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。更多的示例被描述在美国专利申请US2016-0161863和公开的美国专利申请US2016/0370717A1中，这些专利申请的全部内容通过引用并入本文。

图4描绘了量测设备，诸如散射仪SM1。所述量测设备包括宽带(白光)辐射投影仪2，其将辐射投影到衬底6上。经反射或散射的辐射被传递到光谱检测器4，所述光谱检测器4测量镜面反射辐射的光谱10(即，作为波长λ的函数的强度INT的测量结果)。根据该数据，例如通过如在图4的底部所示出的严格耦合波分析和非线性回归或者通过与模拟光谱库进行比较，处理单元PU可以重建产生检测到的光谱的结构或轮廓。通常，对于重建，已知结构的通用形式，并且根据形成结构的过程的知识来假设一些参数，所以结构的仅较少参数需要根据散射测量数据确定。这种散射仪可以被配置为正入射散射仪或斜入射散射仪。

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成测量衬底(或晶片)的顶表面的形貌。衬底的形貌图(也称为高度图)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结果产生。随后，该高度图可以用于将图案转印在衬底上的期间校正衬底的位置，以便在衬底上的适当聚焦位置提供图案形成装置的空间图像。将理解的是，在本上下文中的“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衬底上的多个部位处的高度测量结果。

图5示意性地示出了本领域已知的水平传感器或高度传感器LS的示例，其仅说明了操作原理。在该示例中，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赋予的辐射束LSB。辐射源LSO可以例如是窄带辐射源或宽带辐射源，诸如超连续谱光源、偏振式或非偏振式辐射源、脉冲式或连续式辐射源，诸如偏振式或非偏振式激光束。辐射源LSO可以包括具有不同的颜色或波长范围的多个辐射源，诸如可以包括多个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涵盖UV和/或IR辐射以及适于从衬底的表面反射的任何波长范围。

投影光栅PGR是包括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强度的辐射束BE1。具有周期性变化强度的辐射束BE1被引导朝向衬底W上的测量位置MLO，所述辐射束BE1相对于垂直于入射衬底表面的轴线(Z轴)具有入射角ANG，所述入射角ANG在0度与90度之间，通常在70度与80度之间。在测量位置MLO处，经图案化的辐射束BE1被衬底W反射(由箭头BE2指示)并且被引导朝向检测单元LSD。

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，所述检测系统包括检测光栅DGR、检测器DET以及用于处理检测器DET的输出信号的处理单元(未示出)。检测光栅DGR可以等同于投影光栅PGR。检测器DET产生指示所接收的光的检测器输出信号，例如产生指示所接收的光的强度的检测器输出信号(诸如光电检测器)，或产生表示所接收的强度的空间分布的检测器输出信号(诸如相机)。检测器DET可以包括一种或多种检测器类型的任意组合。

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测量的信号强度有关，该信号强度具有周期性，所述周期性尤其取决于投影光栅PGR的设计和(倾斜)入射角ANG。

投影单元LSP和/或检测单元LSD沿着投影光栅PGR和检测光栅DGR(未示出)之间的经图案化的辐射束的路径可以包括其他光学元件，诸如透镜和/或反射镜。

在一实施例中，可以省略检测光栅DGR，并且可以将检测器DET放置在检测光栅DGR所在的位置处。这样的配置提供了对投影光栅PGR的图像的更直接的检测。

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BE1的阵列投影到衬底W的表面上，从而产生覆盖更大测量范围的测量区域MLO或斑点的阵列。

各种通用类型的高度传感器例如公开在US7265364和US7646471中，两者通过引用并入。一种使用UV辐射而不是可见光辐射或红外辐射的高度传感器被公开在US2010233600A1中，其通过引用并入。在通过引用并入的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检测器以检测和识别光栅图像的位置，而不需要检测光栅。

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在于，(通过相同的设备或不同的光刻设备)相对于铺设在先前层中的特征正确地且准确地放置所施加的图案的能力。为此目的，衬底被设置有一组或多组标记。每个标记都是一种其位置可以在之后的时间使用位置传感器(通常是光学位置传感器)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多个(例如多个)对准传感器，通过所述一个或多个对准传感器可以准确地测量设置在衬底或晶片上的对准标记的位置。对准传感器(或位置传感器)可以使用诸如衍射和干涉的光学现象来从形成于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中所公开的，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并入本文。

标记或对准标记可以包括形成在被提供在衬底上的层上或层中或(直接)形成在衬底中的一系列条纹。这些条纹可以规则地间隔开并且用作光栅线，使得标记可以被视为具有已知的空间周期(节距)的衍射光栅。根据这些光栅线的取向，可以设计标记以允许沿X轴或沿Y轴(所述Y轴基本上垂直于所述X轴取向)测量位置。包括相对于X轴和Y轴两者，以+45度和/或-45度布置的条纹的标记允许使用在US2009/195768A(其通过引用并入本文)中描述的技术进行组合的X测量和Y测量。

对准传感器用辐射斑点对每个标记进行光学扫描，以获得周期性变化的信号，诸如正弦波。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，所述对准传感器又相对于光刻设备的参考框架是固定的。可以提供与不同的标记尺寸(粗标记尺寸和精标记尺寸)相关的所谓的粗标记和精标记，使得对准传感器可以区分周期性信号的不同周期以及在周期内的准确位置(相位)。不同节距的标记也可用于此目的。

测量标记的位置还可以提供关于其上设置有标记(例如以晶片栅格的形式)的衬底的变形的信息。例如，通过将衬底静电夹持到衬底台，和/或当衬底暴露于辐射时对衬底的加热而可能发生衬底的变形。

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

由标记AM所衍射的辐射被准直(在本示例中经由物镜OL)成信息承载束IB。术语“衍射”旨在包括来自标记的零阶衍射(其可称为反射)。自参考干涉仪SRI(例如以上所提及的US6961116中所公开的类型)使束IB与其自身发生干涉，之后所述束由光电探测器PD接收。在由辐射源RSO产生一个以上的波长的情况下，可以包括额外的光学器件(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。

在该示例中包括斑点反射镜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，使得携带信息的束IB仅包括来自标记AM的更高阶衍射辐射(这对测量不是必需的，但提高了信噪比)。

强度信号SI被提供给处理单元PU。通过块SRI中的光学处理和单元PU中的计算处理的组合，输出衬底上的相对于参考系的X位置和Y位置的值。

所示类型的单次测量仅将标记的位置固定在与标记的一个节距相对应的特定范围内。与此结合使用粗测量技术以识别正弦波的哪个周期是包括标记位置的周期。可以以不同的波长重复更粗水平或更细水平的相同过程，以提高准确度和/或鲁棒地检测标记，无论该标记是由什么材料制成的，以及无论该标记上和/或标记下设置有什么材料。可以对波长进行光学多路复用和解复用，以便同时进行处理，和/或可以通过时分或频分对波长进行多路复用。

在该示例中，对准传感器和斑点SP保持静止，而移动的是衬底W。因此，对准传感器可以固定地且准确地安装到参考框架上，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。通过将衬底W安装在衬底支撑件上并通过衬底定位系统而在该移动中控制衬底W，所述衬底定位系统控制衬底支撑件的移动。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。在一实施例中，在衬底支撑件上设置一个或多个(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对由位置传感器确定的衬底支撑件的位置进行校准(例如，相对于对准系统所连接的框架进行校准)。对设置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。

量测工具MT(诸如上文描述的散射仪、水平传感器和对准传感器)，可以使用辐射来执行测量。辐射可以是电磁辐射。辐射可以是光学辐射，例如包括电磁光谱的红外、可见光和/或紫外部分的波长(例如，在300nm至2000nm的范围内的波长)的光学辐射。辐射可以包括深紫外中的波长(例如，在200nm-300nm的范围内的波长)和/或在真空紫外中的波长(例如，在100nm-200nm的范围内的波长)。辐射可以包括电磁光谱的极紫外EUV中的波长(例如，1nm至10nm，或1nm至100nm)和/或包括电磁光谱的软X射线SXR部分中的波长(例如，0.1nm至10nm)。量测工具MT所使用的辐射可以是宽带辐射。量测工具MT可以包括辐射源或连接到辐射源。量测工具MT所执行的测量的类型和品质可能受到所使用的辐射的性质的影响。不同类型的辐射可以由不同类型的源提供。一些源可以提供单一波长的辐射或小/窄波长范围内的辐射。其他源可以适于提供宽带辐射，例如完全或部分覆盖200nm-2000nm范围的波长的源。

宽带辐射可以是跨明显大于窄带波长或单波长辐射的波长范围的辐射。宽带辐射包括连续的或基本上连续的波长范围。波长范围也可以称为光谱/光谱范围。连续的波长范围可以在至少10nm、20nm、50nm、100nm、或200nm、或更大的范围上。宽带辐射可以在波长范围内具有间隙。这些间隙可以分离波长范围内的一个或多个连续子范围。基本上连续的范围可以具有从该范围缺失的(多个)离散波长和/或(多个)窄波长带，并且仍然被认为是连续的。功率谱密度可以是非连续的，功率可以在宽带波长范围内变化。

针对不同类型的辐射，用于产生和提供辐射的效果和技术可以是不同的。例如，提供宽带辐射的源可以使用具有与期望的源输出辐射不同的功率谱密度分布的光谱加宽的输入辐射。旨在进行光谱加宽的输入辐射也可以称为泵浦辐射。在一些已知的示例中，输入辐射可以是例如来自激光源的单波长或窄带波长的辐射。该激光源可以是商业上可获得的源。激光器可以是脉冲激光器或连续波激光器。

宽带辐射可以使用非线性过程产生。非线性过程可能需要高辐射强度以被有效地启动。这可以例如通过将高强度辐射耦合到光纤中实现。在光纤芯部内部，辐射可以被限制在小的体积/横截面内。因此，可以获得强的局部的辐射强度。光纤可以是光子晶体光纤，所述光子晶体光纤可以例如在光纤芯部内实现辐射的强限制。这可以有助于提供局部的高强度辐射。在一些情况下，耦合到光纤中的辐射的至少80％可以被限制在中空芯部内。在一些情况下，耦合到光纤中的辐射的至少85％可以被限制在中空芯部中。在一些情况下，耦合到光纤中的基本上所有辐射都可以被限制在中空芯部内。可以通过使用合适的匹配光学器件实现将辐射能量有效耦合到光纤。

光纤可以具有细长尺寸，辐射被配置为沿着所述细长尺寸传播。光子晶体光纤的垂直于该细长尺寸的横截面可以包括围绕芯部的微结构的分布。这种分布可以形成用于引导和限制辐射的光子晶体结构。辐射可能被限制在光纤的芯部内部。该横截面中的分布可以是沿着光纤的细长尺寸基本上恒定的。示例性中空芯部光子晶体光纤可以包括戈姆(Kagome)光纤，或者包括围绕中空芯部的单个毛细管环(例如6个毛细管)的光纤。

非线性过程还可能需要可以在其中发生非线性过程的非线性介质。这可以是例如非线性晶体，或非线性流体，例如非线性气体或气体混合物。可以在光纤内部提供非线性介质。该光纤可以是中空芯部光纤，例如中空芯部光子晶体光纤。替代地，该光纤可以是实体芯部光纤。可以在中空芯部内部提供非线性介质，诸如非线性流体。如果芯部是实体的，则非线性介质可以是制造光纤的材料，所述材料可以是玻璃。例如，玻璃可以是纯的二氧化硅(SiO₂)或掺杂的SiO₂。在一些情况下，气体(例如，氢气H₂或氘气D₂)可以在实体芯部内部扩散。这可以例如通过将光纤放置在高压气室中实现。然后，高强度辐射可以被较大程度地限制在光纤的芯部内，从而允许高强度辐射与非线性介质相互作用以产生宽带辐射。

根据光纤的色散性质以及提供在光纤中的(多个)波长，不同的现象可能有助于宽带辐射的产生。宽带产生可以操作的机制的示例包括自相位调制(SPM)和调制不稳定性(MI)。例如，SPM和MI都可以发生在限制有辐射的光纤(诸如，(中空芯部)光子晶体光纤)中的超连续谱产生中。一些光谱加宽过程(诸如例如SPM)涉及辐射与非线性介质的相互作用。高强度辐射与非线性介质的相互作用可以克尔(Kerr)效应引起的色散而使得发生非线性效应(例如，辐射脉冲的加宽)。这可能导致辐射脉冲的光谱加宽。其他光谱加宽过程(例如调制不稳定性和四波混频)可以是由在非线性介质中混合两个或更多个辐射波长的效应引起的。辐射波长范围的加宽可能是由通过非线性克尔效应增强的辐射脉冲中的偏差或调制引起的。调制不稳定性可能导致经调制辐射的光谱加宽，从而产生宽带辐射。在上述的两种情况下，期望高强度泵浦辐射以足够高的强度激励并实现光谱加宽，从而有助于源的输出辐射。在许多情况下，光谱加宽以及白光/宽带辐射的产生可能是多种非线性效应的组合的结果，所述多种非线性效应可以在泵浦辐射沿光纤传播时影响泵浦辐射。该光纤可以是非线性光纤。非线性光纤可以是在与辐射相互作用时可以表现出光学非线性的任何光纤。例如，所述非线性光纤可以是商业上可获得的光纤，以例如用于电信行业。另一示例性非线性光纤可以是气体填充的中空芯部光子晶体光纤。该光纤可以被配置为具有沿着所述光纤的芯部的激光脉冲式或连续波式激光辐射传播。

在光谱加宽设置和过程中可能会出现一些挑战。可能导致产生宽带辐射的调制不稳定性是随机的过程。所述调制不稳定性可能依赖于噪声，其引起对所接收的辐射的调制以允许发生调制不稳定性。因此，在一定时间后(例如，在穿过光纤的一定传播距离后)，由调制不稳定性引起的光谱加宽量可能难以预测。这可能会使该过程不太可靠，所以可能需要增加相互作用时间/传播长度，以增加发生预期量的光谱加宽的可能性。这可能会使系统效率较低。

宽带产生中的另一挑战可以是由于使用高功率泵浦脉冲启动光谱加宽引起的。高功率脉冲可能导致源内部的非常高的局部强度，这可能导致周围材料的电离相关变形和加热相关变形。例如，输入泵浦脉冲可能引起光子晶体光纤内部的电离相关变形和/或加热相关变形。例如，电离可以是光纤内部的气体介质。电离又可能导致对光纤内部的区域的进一步加热。该加热可能导致对光纤的损坏、光纤效率降低，并最终导致光纤、宽带产生设置以及因此源本身的故障。这可能导致源的使用寿命缩短。

为了避免源内部的材料的(过)加热和/或电离，可以降低输入泵浦激光器的重复率。然而，降低脉冲速率可能导致较低的信噪比。因此，当测量传感器(例如对准传感器)的积分时间保持与较高脉冲速率的情况相同时，这可能导致较高的测量噪声。对于一些应用，由于需要较长的信号积分时间(以降低信噪比)，因此降低的脉冲速率可能导致测量传感器的总吞吐量降低。降低脉冲速率而保持单次脉冲中的功率相同，也意味着平均输入功率以及因此还有平均输出功率被降低。因此，这种解决方案可能并不总是优选的，并且可能期望减少加热相关损坏的替代解决方案。

如上所述，调制不稳定性是随机的过程，源于量子噪声。即使满足MI的条件，也可能需要一段时间才开始光谱加宽过程。当在光纤内部执行时，这可以意味着泵浦辐射可以沿着光纤的一部分传播，直到形成经MI加宽的光谱。出现经MI加宽的光谱所需的光纤长度可以通过增加泵浦强度和/或泵浦脉冲能量而被缩短。然而，这种强度和/或能量的增加可能导致上述段落中描述的问题(例如过加热、电离)。在替代设置中，可以降低泵浦辐射强度(例如，通过降低脉冲能量和/或增加脉冲能量的持续时间)。这样做可能需要在更长的光纤长度上形成MI光谱。增加到光纤的额外长度可能由于辐射沿光纤传播的距离较长而导致光纤内部的损耗较高。考虑到这些问题，为了获得完全形成的MI光谱，减少所需的输入脉冲强度和/或能量，和/或减少光纤长度可能是有利的。

与调制不稳定性相关的另一挑战在于，调制不稳定性不会导致在光谱加宽的辐射范围内的相等功率分布。一些波长可能具有更多的功率被转换为所述波长，而相比而言，其他波长可能保持在显著较低的强度。此外，并非所有输入辐射能量都通过光谱加宽而被转换为其他波长，这意味着在(多个)高强度输入脉冲的(多个)波长，强度峰值可能保留在输出辐射中。例如，如果光纤的长度不够长，使得在转换所有输入辐射之前就到达该光纤的输出端，则可能是这种情况。这种对较短的光纤长度的选择可能仍然是有利的，因为这可能使得损耗较低或辐射源小型化。

本文描述了用于通过播种调制不稳定性过程来加宽接收到的辐射的组件、设备和方法。所描述的组件和方法可以解决上述挑战中的一个或多个。

图7描绘了用于通过光谱加宽产生输出宽带辐射702的辐射源组件700。该辐射源组件包括被配置为提供宽带辐射的泵组件704。该泵组件包括泵源706，泵源706被配置为提供泵浦波长的泵浦辐射710。泵浦辐射也可以被称为第一辐射。泵浦波长可以被称为第一波长。泵组件还包括宽带组件708，所述宽带组件708被配置为提供(输入)包括至少一连续波长范围的宽带辐射712。宽带辐射也可以被称为第二辐射。泵浦辐射和输入宽带辐射被组合以形成宽带输入辐射714。

辐射源组件700还包括被配置为接收宽带输入辐射714的光纤716。光纤716包括被配置为接收宽带辐射714的芯部718。光纤的至少一部分被配置为限制辐射，以便在传播通过光纤716期间实现输入辐射的光谱加宽。经光谱加宽的辐射从输出端离开光纤716，并且由辐射源组件700提供作为输出宽带辐射702。组件700可以包括用于将泵浦辐射耦合到光纤716中的元件。组件700可以包括用于将宽带辐射702耦合出光纤716的元件。

具有使用被宽带输入辐射进行播种的泵浦辐射产生宽带输出辐射的组件的优点可以在于，可以获得平坦得多的宽带输出光谱。这可以是功率谱密度平坦度优于10dB(诸如例如5dB)的宽带光谱。在这种情况下，平坦表示输出辐射在宽带光谱上的强度分布具有较小的范围值(例如，与没有设置宽带输入辐射的设置相比)。这种平坦的输出强度光谱可能是辐射源所期望的。

图7的组件700的另一优点在于，由于宽带输入辐射的存在，调制不稳定性的随机过程被明显更早地开始。这可能是因为作为输入而被提供到光纤的宽带辐射可以用作调制不稳定性过程的种子。即使存在一波长的少量辐射，也可以触发由调制不稳定性引起的光谱加宽。存在许多不同的种子波长意味着，输入辐射中存在的宽范围波长可以增加调制不稳定性过程开始的可能性和一致性，而不是依赖于噪声到输入辐射的随机引入而开始调制不稳定性。通过使宽带辐射存在于输入处，与不存在该辐射的设置相比，可以显著更早地开始产生宽的波长阵列。宽带输入辐射可以被视为调制不稳定性过程的种子。

与不提供宽带输入辐射的设置相比，使光谱加宽过程更早开始的优点可以包括能够使用更短光纤。图8描绘了表示作为波长和沿光纤传播长度的函数的能谱密度的示例图。在图8(a)中，为了便于说明和比较，示出了没有输入宽带辐射的设置。横轴表示波长光谱。纵轴表示沿着光纤芯部的长度的位置。在输入处，能量仅以一组窄的波长存在。这可以是输入泵浦辐射波长。输入辐射可以沿着光纤长度传播。输入辐射可以首先经历初始的自相位调制加宽。在仅泵浦辐射作为输入的情况下，需要一段时间才能开始随机MI光谱加宽过程。如图8(a)所示，在开始加宽过程之前，泵浦辐射可以例如沿着10cm-15cm的范围内的距离传播。

一旦开始MI光谱加宽，所述MI光谱加宽可以根据四波混频(FWM)过程的增益和相位匹配条件而在与泵浦波长相关的波长处开始。这些波长最初可以出现，并可以进而引起进一步加宽，并可能级联到其他波长区域。然后，这可以产生宽带波长光谱。能量/功率在宽带波长范围上的传播可以以能谱密度的形式描述，所述能谱密度描述作为波长(或频率)的函数的存在于辐射中的能量。在光纤的输出端处，可能并非所有多余的输入泵浦辐射能量都已转换为其他波长。因此，在光纤输出处的能谱密度图中，在泵浦波长附近可能存在能量峰值。

图8(b)描绘了沿与图8(a)中相同类型的光纤的能谱密度，但其中输入辐射包括泵浦辐射和宽带辐射。通过使连续的波长范围存在以“播种”MI光谱加宽过程意味着，输入辐射中存在的宽波长范围可以增加调制不稳定性过程开始的可能性和一致性，而不是依赖于噪声到输入辐射的随机引入而开始调制不稳定性。这可以增加宽带产生过程的稳定性和/或可预测性。与不使用宽带输入泵浦辐射的实施方法相比，本文描述的组件和方法可以减少产生宽带辐射所需的相互作用时间/传播长度。

泵浦辐射的功率可以明显大于输入宽带辐射的功率。这可以从光纤的输入端处的灰度强度分布中看出。光谱加宽可以是泵浦辐射的加宽。这可以是能量从泵浦波长转移到宽带范围中的其他波长。因为存在宽带辐射，即使以潜在的低功率能量存在宽带辐射，也可以(相比于图8(a)中的设置)在沿着光纤的更短传播距离之后触发调制不稳定性过程。

因为宽带输入辐射提供了连续的波长范围，所以对于这些波长中的许多波长启动FWM过程。这意味着宽范围波长的产生可以在光纤的输入端处或输入端附近开始。这可以与图8(a)中的初始FWM形成对比，其中加宽过程是从单组FWM波长开始。因此，具有泵浦辐射和宽带辐射作为输入的源组件的能谱密度可以更均匀地分布在该范围内的波长上。这可以在图8中看到，其中图8(b)的灰度分布比图8(a)的灰度分布更一致或均匀。

由具有如本文所述的宽带输入辐射的组件产生的宽带辐射的范围可以大于不具有宽带输入辐射的设置，诸如仅包括泵浦辐射的输入或包括具有一个或多个离散种子波长的组合的泵浦辐射的输入。仅使用泵浦辐射或具有一个或多个离散的/窄的种子辐射波长的泵浦辐射的设置可能导致不太平坦/不太连续的能量密度谱。

需要重点注意的是，与输出宽带辐射702的范围内的能量相比，宽带输入辐射714在宽带辐射范围内仅具有低能量。宽带输出辐射的能谱密度的大部分是由光纤内部发生的泵浦辐射的光谱加宽引起的。宽带辐射712可以被提供用于触发光谱加宽，并且不旨在对总宽带输出能量做出显著贡献。

在一些组件中，仅光纤的一部分可以具有芯部配置以限制辐射，从而实现使用于触发光谱加宽的强度高度局部化。这意味着可以设置光纤，在所述光纤中，光纤芯部的内部结构和/或围绕芯部的区域沿着光纤的长度变化。光纤的长度，是指在正常操作期间辐射沿着光纤传播的路径。

可以在光谱的红外部分或可见光部分中提供泵浦辐射。泵浦辐射可以具有窄的波长范围，所述泵浦辐射可以是单个波长。泵浦辐射波长可以被设置为使得所述泵浦辐射波长可以由商业上可获得的源提供。已经可用的源提供的波长的示例包括1550nm的波长、1030nm的波长、以及在700nm-800nm的范围内的波长。泵浦辐射可以是脉冲辐射。泵浦辐射可以具有约5MHz的脉冲重复率。脉冲重复率可以在1MHz-20MHz的范围内，例如2.5MHz、5MHz、8MHz、10MHz或15MHz。

宽带辐射可以例如由辐射源提供，所述辐射源可以形成辐射源组件的部分，或可以连接到辐射源组件。在一些实现中，宽带辐射可以由来自源组件所形成的宽带输出辐射的一部分输出辐射组成。反馈回路可以被包括在源组件中，以分离宽带输出辐射的一部分并将所述部分发送回输入。

图9描绘了用于产生宽带输出辐射902的辐射源组件900。泵组件904可以包括被配置为提供泵浦辐射910的泵源906。宽带组件908可以包括光学反馈回路909，所述光学反馈回路909被配置为反馈输出辐射902的一部分以对宽带输入辐射912做出贡献。反馈部分可以形成整个宽带输入辐射，或反馈部分可以被添加而与其他辐射组合以形成宽带辐射，以被添加以耦合到光纤916中。宽带辐射912和泵浦辐射可以被组合以形成宽带输入辐射914。宽带输入辐射可以耦合到光纤916的芯部918中以用于光谱加宽。例如，反馈光学器件可以包括二向色反射镜。在种子的偏振与输入的偏振正交的情况下，可以在反馈回路中设置偏振分束器。

光学反馈回路909可以包括滤光片920或用于对辐射的反馈部分进行滤波。例如，滤光片可以对辐射的(多个)偏振进行滤波。例如，待反馈到输入的偏振可以被选择为与输入辐射的偏振重叠。种子辐射的偏振可以与泵浦辐射的偏振部分重叠或完全重叠。当(反馈的)种子辐射的偏振和泵浦辐射的偏振对准时，泵浦辐射到宽带辐射的转换可以是最佳的。然而，可以相对于泵浦的偏振操纵种子的偏振，以便控制加宽光谱的形状(即，加宽光谱的幅度)。

反馈回路909可以包括一个或多个光学元件922，以使输出辐射902的一部分从大部分输出辐射的路径分离。一个或多个光学元件922可以例如包括分束器。(多个)光学元件可以在进入反馈回路909的整个输出波长范围内选择辐射。在一些示例性实施方式中，(多个)光学元件可以选择宽带输出辐射范围的子范围以发送到反馈回路中。例如，子范围可以基本上仅包括具有>1000nm的波长、具有<1000nm的波长、在光谱的可见光部分中的波长等的辐射。

在输入辐射和输出宽带辐射是脉冲辐射的实施例中，光学反馈回路被配置为使得反馈宽带辐射脉冲在空间上和时间上与泵浦辐射脉冲重叠，以形成宽带输入辐射。为了实现这一点，反馈回路可以包括延迟线。在示例实施方式中，泵浦辐射的脉冲重复率可以是5MHz。在这样的设置中，可以设置长度为约40m的量级的延迟线。辐射的反馈部分可以具有高于背景噪声(例如，每频率仓一个光子)的能谱密度。反馈部分的上限可以仅由辐射源的架构定义。

使用宽带输入促进MI光谱加宽的过程可能对宽带输入波长的精确范围不敏感。图10描绘了具有不同的宽带输入辐射范围的两个示例图。在图10(a)中，提供波长低于1000nm的辐射作为宽带输入辐射。在图10(b)中，提供波长超过1000nm的辐射作为宽带输入辐射。与图8(b)中的设置相比，在MI光谱加宽过程开始之前，输入辐射可能需要稍长的传播距离。然而，总体加宽结果仍然可以导致均匀分布的能谱密度和泵浦辐射的有效转换。这可能意味着本文中描述的过程对宽带输入辐射的精确范围相对不敏感。该优点可以是由于在输入处存在大量不同的(连续的)波长而引起的。

图11描绘了示出针对不同百分比的反馈强度的宽带辐射组件的宽带输出辐射的功率谱密度值的图。这些图对应于无反馈辐射(图1102)、0.05％反馈(图1104)、0.5％反馈(图110.6)和5％反馈(图1108)。从图1102可以看出，在没有反馈的情况下，即在组件没有接收宽带输入辐射的情况下，与具有宽带反馈(和宽带输入辐射)的图1104、1106和1108相比，功率谱密度曲线没有更平坦。宽带输入辐射的功率谱密度图可以指示在泵浦波长的波长(约1100nm波长)附近的强度的减小。这可能是因为增加的光谱加宽设置可以将更大比例的泵浦辐射转换为宽带光谱，即增加泵浦辐射的转换效率。宽带输入辐射的功率谱密度图可以指示在宽带谱的较短波长端处产生的增加的强度。例如，这可以导致在400nm-600nm范围的宽带光谱附近强度的更高峰值。例如，在较短的波长辐射是感兴趣的应用中，这可能是期望的(例如，因为较短波长可以用于测量较小尺寸的特征)。

增加的宽带反馈的强度(与5％的图1108、0.5％的图1106和0.05％的图1104相比)可以导致泵浦辐射波长附近的强度的更多减小。增加的宽带反馈的强度(与5％的图1108、0.5％的图1106和0.05％的图1104相比)还可能导致宽带光谱的较短波长端附近的强度的更高峰值。然而，可以看出，即使在较低的反馈强度下(例如，曲线1104)，宽带输入辐射对输出宽带辐射功率谱密度的影响也是显著和有益的。

图11(a)描绘了包括来自整个宽带输出光谱的波长的未滤波的反馈的功率谱密度图。图11(b)描绘了包括来自绘了宽带输出光谱的可见光部分的波长的经滤波的反馈的功率谱密度图。未滤波的反馈组件和经滤波的反馈组件的功率谱密度图之间的差异较小。这可以指示对宽带输入辐射的精确波长范围的敏感度相对较低。

这种对精确波长范围的不敏感性在例如仅输出辐射范围的一部分对于所使用辐射源组件的应用是感兴趣的设置中可能是有益的。在这种情况下，未被用于该应用的辐射(的一部分)可以被反馈到输入。感兴趣的辐射可以被馈送到待由该应用使用的输出，而不会被反馈的部分耗尽。这可以增加源组件的总体效率。在示例设置中，辐射源组件可以产生从400nm值2200nm的范围内的宽带辐射。可以使用辐射源组件的应用可以使用例如光谱的可见光部分中的辐射，或使用光谱的低于1000nm的部分中的辐射。在这样的设置中，反馈回路可以使用例如分束器，所述分束器被配置为反射/分离光谱的红外IR部分中的辐射(的一部分)(例如，>1000nm的辐射，或>800nm的辐射)。分束器可以允许较低波长的辐射穿过分束器朝向源组件的输出。这被图示在图10(b)中。尽管本文中讨论了>1000nm和<1000nm的波长范围，但也可以进行其他辐射选择。

获得期望量的光谱加宽所需的光纤长度可以至少部分地由输入辐射进行光谱加宽和形成宽带输出辐射所需的相互作用时间/相互作用长度的量确定。图8和图10描绘了作为沿光纤的传播长度的函数的产生辐射波长的图。通过提供宽带输入辐射激励调制不稳定性，可以减小所需的光纤长度。

图12描绘了示出不同的输入辐射的峰值脉冲强度下的宽带输出辐射的功率谱密度值。这些图对应于2.5μJ的脉冲能量(图1202)、3.0μJ的脉冲能量(图1204)、3.5μJ的脉冲能量(图1206)以及4.0μJ的脉冲能量(图1208)。图12(a)示出了不提供任何反馈且不为光谱加宽过程提供宽带输入辐射的组件的图。可以看出，对于所有峰值脉冲能量图，泵浦辐射(约1100nm波长)附近的能量都保持较高。对于所有峰值能量图，在光谱的较短波长端处的能量峰值也可以保持较低。图12(b)示出了相同峰值脉冲能量下的、使用向输入辐射提供5％的宽带辐射反馈的设置的功率谱密度图。可以看出，存在用于形成宽带输入的反馈可以引起泵浦辐射附近的能量的显著减小，因为更多的泵浦辐射在输出光谱上被光谱加宽。光谱的较低波长端附近的能量峰值也可以增加。

在仅提供窄带波长/单波长的输入辐射的设置中，光纤的长度可以例如大于40cm。在与泵浦辐射一起提供宽带辐射以形成宽带输入辐射的设置中(如本文中描述的)，可以使用较短的波长，以便在光纤内部获得类似的、等同的或在其他方面可接受的光谱加宽量。这可以是由于因为宽带输入辐射的存在而导致MI过程在沿光纤的长度上较早开始。在使用宽带输入辐射的源组件中的光纤的长度可以在5cm至40cm、或5cm至30cm、或5cm至20cm、或5cm至15cm、或5cm至10cm的范围内。在某些情况下，前面描述的任何示例范围都可以具有10cm的下限。例如，在光纤长度没有优化到可接受的最短长度的情况下，可以提供更长的光纤长度。还可以提供更长的光纤长度，因为这可能对于进一步减小用于触发基于MI的光谱加宽所需的脉冲能量是有益的。

输入辐射中的待被光谱加宽的能量的大部分可以由泵浦辐射提供。该泵浦辐射可以是脉冲辐射。泵浦脉冲的峰值能量可以在1μJ至10μJ的范围内，或在2.5μJ至4.0μJ的范围内。被提供用于播种输入辐射的第二(宽带)辐射可以具有比泵浦辐射显著更低的能量。宽带辐射的强度可以不超过泵浦辐射的强度的15％、或10％、或5％、或2％、或1％。

光纤716的芯部718可以包括当辐射与流体相互作用时使得光谱能够加宽和/或引起光谱加宽的流体。该流体可以是非线性介质。该流体可以是气体。该气体可以是纯气体或气体混合物。所述混合物可以包括氢气(H₂)。气体混合物可以包括稀有气体(例如，Ar、He、Kr、Xe、Ne)。该气体可以包括分子气体(例如N₂)。光纤716可以位于可重新密封的储存器的内部，所述储存器可以适于容纳流体。储存器可以例如具有一个或多个气体供应装置，以用于提供和控制光纤716的芯部718内部的气体混合物。

光纤718的芯部716可以是中空芯部。替代地，该芯部可以是实体芯部。该光纤可以是光子晶体光纤，例如中空芯部光子晶体光纤(HC-PCF)。光子晶体光纤可以例如包括围绕中空芯部的单个毛细管环。毛细管可以是空间上分离的，使得相邻微结构的边缘彼此不接触。毛细管可以被称为反谐振元件(RCE)。单个环结构可以适于较大程度地将辐射限制在光纤的芯部内部。这种强约束可以具有增加辐射的局部强度的优点，并因此增加非线性光谱加宽过程的效率。也可以使用实现将辐射强限制在光纤芯部内部的其他光子晶体光纤结构。中空芯部的直径可以在20μm至50μm的范围内，或在25μm至35μm的范围内。例如，中空芯部的直径可以为30μm。

由源组件产生的宽带辐射可以包括超连续谱辐射。超连续谱辐射可以包括在连续波长范围内的辐射。宽带辐射可以包括在400nm至2200nm的范围内的辐射。超连续谱辐射可以包括至少在400nm至2200nm的范围内的连续波长范围。

本文描述的用于产生宽带辐射的方法、设备和组件可以在多个应用中实现。所述方法、设备和组件可以例如在下面描述的辐射源中实现。

量测工具MT(诸如上述的散射仪、形貌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。量测工具所使用的辐射的性质可能会影响可能被执行的测量的类型和质量。对于一些应用，使用多个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。多个不同的频率可以能够在不受其他频率干扰或受到最小干扰的情况下传播、照射和散射量测目标。因此，例如，可以使用不同的频率同时获得更多的量测数据。不同的辐射频率还可以能够查询和发现量测目标的不同性质。宽带辐射可以用于量测系统MT，诸如例如水平传感器、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谱源。

可能难以产生高质量的宽带辐射(例如超连续谱辐射)。一种产生宽带辐射的方法可以是例如利用非线性、高阶效应，使高功率窄带或单频输入辐射加宽。输入辐射(其可以使用激光器产生)可以称为泵浦辐射。替代地，输入辐射可以称为种子辐射。为了获得用于加宽效应的高功率辐射，可以将辐射限制在小区域内，从而实现局部强化的高强度辐射。在这些区域中，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，通过设置合适的非线性介质，可以使用不同的材料和/或结构来实现和/或改善辐射加宽。

在一些实施方式中，在光子晶体光纤(PCF)中产生宽带输出辐射。在几个实施例中，这种光子晶体光纤在其光纤芯部周围具有微结构，从而有助于将横穿光纤的辐射限制在光纤芯部中。光纤芯部可以由具有非线性性质的实体材料制成，并且当高强度泵浦辐射传输通过光纤芯部时能够产生宽带辐射。尽管在实体芯部的光子晶体光纤中产生宽带辐射是可行的，但使用实体材料可能存在一些缺点。例如，如果在实体芯部中产生UV辐射，则该辐射可能不会出现在光纤的输出光谱中，因为所述辐射会被大多数实体材料吸收。

在一些实施方式中，如下面参考图14进一步讨论的，用于加宽输入辐射的方法和设备可以使用光纤来限制输入辐射并且加宽输入辐射，以输出宽带辐射。光纤可以是中空芯部部光纤，并且可以包括用于实现在光纤中有效引导和限制辐射的内部结构。所述光纤可以是中空芯部部光子晶体光纤(HC-PCF)，其特别适于主要在光纤的中空芯部部内进行强辐射限制，从而实现高辐射强度。光纤的中空芯部部可以填充有用作加宽输入辐射的加宽介质的气体。这种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、UV光谱和极UV光谱中的一种或多种中的辐射。输出辐射可以由宽带辐射组成或包括宽带辐射，所述宽带辐射在本文中可以称为白光。

一些实施例涉及这种包括光纤的宽带辐射源的新设计。所述光纤是中空芯部部光子晶体光纤(HC-PCF)。特别地，所述光纤可以是包括用于限制辐射的反谐振结构的类型的中空芯部部光子晶体光纤。这种包括反谐振结构的光纤在本领域中已知为反谐振光纤、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)。

可以基于不同的物理制导机制分别设计多种类型的HC-PCF。两种这样的HC-PCF包括：中空芯部部光子带隙光纤(HC-PBF)和中空芯部部反谐振反射光纤(HC-ARF)。关于HCPCF的设计和制造的细节可以在美国专利US2004/015085A1(针对HC PBF)和国际PCT专利申请WO2017/032454A1(针对中空芯部部反谐振反射光纤)中找到，它们通过引用并入本文。图15(a)示出了包括Kagome晶格结构的Kagome光纤。

现在参考图13描述辐射源中所使用的光纤的示例，图4是光纤OF在横向平面上的示意性横截面图。WO2017/0324541中公开了与图4的光纤的实际示例类似的其他实施例。

光纤OF包括细长体，所述细长体在光纤OF的一个维度上比其他两个维度长。这个较长的维度可以称为轴向方向，并且可以限定光纤OF的轴线。另外两个维度限定了可以被称为横向平面的平面。图13示出了光纤OF在横向平面上(即，垂直于轴线)的横截面图，所述横向平面被标记为x-y平面。光纤OF的横向截面可以沿着光纤轴线基本一致。

将理解的是，光纤OF具有一定程度的灵活性，因此轴线的方向通常沿着光纤OF的长度将是不一致的。诸如光轴、横向截面等的术语将被理解为是指局部光轴、局部横向截面等。此外，当部件被描述为圆柱形或管状时，这些术语将被解释为涵盖在光纤OF弯曲时可能已经变形的这种形状。

光纤OF可以具有任何长度，并且将理解的是，光纤OF的长度可以取决于应用。光纤OF的长度可以在1cm与10m之间，例如光纤OF的长度可以在10cm与100cm之间。

光纤OF包括：中空芯部部COR；围绕中空芯部部COR的包层部分；以及围绕并支撑所述包层部分的支撑部分SP。光纤OF可以被认为包括主体(包括包层部分和支撑部分SP)，所述主体具有中空芯部部COR。包层部分包括多个反谐振元件，以用于引导辐射通过中空芯部部COR。特别地，多个反谐振元件被布置成将通过光纤OF传播的辐射主要限制在中空芯部部HC内，并且沿着光纤OF引导辐射。光纤OF的中空芯部部HC可以基本上设置在光纤OF的中心区域中，使得光纤OF的轴线还可以限定光纤OF的中空芯部部HC的轴线。

包层部分包括多个反谐振元件，用于引导辐射传播通过光纤OF。特别地，在该实施例中，包层部分包括具有六个管状毛细管CAP的单个环。每个管状毛细管CAP用作反谐振元件。

毛细管CAP也可以称为管。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，所述壁部分WP至少部分地限定了光纤OF的中空芯部部HC，并且将中空芯部部HC与毛细管腔CC分离。将理解的是，壁部分WP可以用作传播通过中空芯部部HC(并且可以以掠入射角入射到壁部分WP上)的辐射的抗反射法布里-珀罗(Fabry-Perot)谐振器。壁部分WP的厚度可以适合于确保返回到中空芯部部HC的反射通常被增强，而进入毛细管腔CC的透射通常被抑制。在一些实施例中，毛细管壁部分WP的厚度可以在0.01μm-10.0μm之间。

将理解的是，如本文所使用的，术语包层部分意指光纤OF的用于引导辐射传播通过光纤OF的部分(即，将所述辐射限制在中空芯部部COR内的毛细管CAP)。辐射可以被限制成以横向模式的形式沿着光纤轴线传播。

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。如果是内支撑部分SP，则六个毛细管CAP均匀地围绕内表面分布。六个毛细管CAP可以被描述为设置成大致六边形形式。

毛细管CAP被布置成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，因为它可以增加光纤OF的传输带宽(例如相对于毛细管彼此接触的布置)。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。

包层部分的六个毛细管CAP以环形结构围绕中空芯部部COR设置。毛细管CAP的环形结构的内表面至少部分地限定了光纤OF的中空芯部部HC。中空芯部部HC的直径d(其可以被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与1000μm之间。中空芯部部HC的直径d可以影响中空芯部部光纤OF的模场直径、冲击损耗、色散、模数和非线性性质。

在该实施例中，包层部分包括毛细管CAP(其用作反谐振元件)的单环布置。因此，在从中空芯部部HC的中心至光纤OF的外部的任何径向方向上的线不会穿过多于一个的毛细管CAP。

将理解的是，其他实施例可以设置有不同的反谐振元件布置。这些可以包括反谐振元件的多环布置和具有嵌套的反谐振元件的布置。此外，尽管图13所示的实施例包括六个毛细管的环，但在其他实施例中，可以在包层部分中设置一个或多个环，所述一个或多个环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)。

图15(b)示出了上述的具有单环的管状毛细管的HC-PCF的修改的实施例。在图15(b)的示例中，存在同轴线的两个环的管状毛细管21。为了保持管状毛细管21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。

图13以及图15(a)和(b)示例中的管状毛细管可以具有圆形横截面形状。管状毛细管也可以是其他形状，例如椭圆形或多边形横截面。另外地，图13以及图15(a)和(b)的示例的管状毛细管的实体材料可以包括塑料材料，如PMA、玻璃、类二氧化硅或软玻璃。

图14描述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，或者能够产生具有期望长度和能量水平的短脉冲的任何其他类型的源；具有中空芯部部COR的光纤OF(例如图13所示的类型)；以及设置在中空芯部部COR内的工作介质WM(例如气体)。尽管在图14中，辐射源RDS包括图13所示的光纤OF，但在替代实施例中，可以使用其他类型的中空芯部部光纤。

脉冲泵浦辐射源PRS被配置成提供输入辐射IRD。光纤OF的中空芯部部HC被布置成接收来自脉冲泵浦辐射源PRS的输入辐射IRD，并且加宽所述输入辐射IRD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，以便提供宽带输出辐射ORD。

辐射源RDS还包括贮存器RSV。光纤OF被设置在贮存器RSV内部。贮存器RSV也可以被称为壳体、容器或气室(gas cell)。贮存器RSV被配置成容纳工作介质WM。贮存器RSV可以包括本领域已知的用于控制、调节和/或监测贮存器RSV内部的工作介质WM(其可以是气体)的成份的一个或多个特征。贮存器RSV可以包括第一透明窗口TW1。在使用中，光纤OF被设置在贮存器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可以形成贮存器RSV的壁的部分。第一透明窗口TW1可以至少对于所接收的输入辐射频率是透明的，使得所接收的输入辐射IRD(或其至少大部分)可以耦合到位于贮存器RSV内部的光纤OF中。将理解的是，可以设置光学器件(未示出)以将输入辐射IRD耦合到光纤OF中。

贮存器RSV包括第二透明窗口TW2，所述第二透明窗口TW2形成贮存器RSV的壁的部分。在使用中，当将光纤OF设置在贮存器RSV内部时，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可以至少对于设备120的宽带输出辐射ORD的频率是透明的。

替代地，在另一实施例中，光纤OF的两个相对端可以放置在不同的贮存器内部。光纤OF可以包括被配置成接收输入辐射IRD的第一端部分和用于输出宽带输出辐射ORD的第二端部分。第一端部分可以被放置在包括工作介质WM的第一贮存器内。第二端部分可以被放置在第二贮存器内，其中第二贮存器也可以包括工作介质WM。贮存器的功能可以是如上述关于图14所描述的。第一贮存器可以包括第一透明窗口，所述第一透明窗口被配置成对于输入辐射IRD是透明的。第二贮存器可以包括第二透明窗口，所述第二透明窗口被配置成对于宽带输出宽带辐射ORD是透明的。第一贮存器和第二贮存器还可以包括可密封开口，以允许光纤OF部分地放置在贮存器内部并且部分地放置于贮存器外部，从而气体可以被密封在贮存器内部。光纤OF还可以包括没有包含在贮存器内部的中间部分。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贮存器的这种布置可能特别方便。将理解的是，对于使用两个单独的气体贮存器的这种布置，两个贮存器(其可以包括本领域已知的用于控制、调节和/或监测两个贮存器内部的气体的成份的一个或多个特征)可以被认为设置有用于将工作介质WM提供到光纤OF的中空芯部部HC内的设备。

在该上下文中，如果入射到窗口的一频率的入射辐射的至少50％、75％、85％、90％、95％或99％透射过所述窗口，则所述窗口对所述频率可以是透明的。

第一TW1透明窗口和第二TW2透明窗口都可以在贮存器RSV的壁内形成气密密封，使得工作介质WM(其可以是气体)可以被容纳在贮存器RSV内。将理解的是，气体WM可以以不同于贮存器RSV的环境压力的压力被容纳在贮存器RSV内。

工作介质WM可以包括惰性气体(诸如氩、氪和氙)、拉曼活性气体(诸如氢、氘和氮)、或气体混合物(诸如氩/氢混合物、氙/氘混合物、氪/氮混合物、或氮/氢混合物)。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)、孤子自压缩、孤子裂变、克尔效应、拉曼效应和色散波产生，其细节被描述在WO2018/127266A1和US9160137B1(两者均通过引用并入本文)。由于可以通过改变贮存器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性，因此可以调整所产生的宽带脉冲动态和相关联的光谱加宽特性，以便优化频率转换。

在一种实施方式中，至少在接收输入辐射IRD来产生宽带输出辐射ORD的过程中，工作介质WM可以设置在中空芯部部HC内。将理解的是，在光纤OF不接收输入辐射IRD来产生宽带输出辐射时，气体WM可以完全或部分地不存在于中空芯部部COR中。

为了实现频率加宽，可能需要高强度辐射。具有中空芯部部光纤OF的优点在于，通过对传播通过光纤OF的辐射进行强空间限制，可以实现高强度辐射，从而实现局部高辐射强度。例如，由于所接收的输入辐射强度高和/或由于光纤OF内部的辐射的空间限制强，因此光纤OF内部的辐射强度可以是高的。中空芯部部光纤的优点在于，它们可以引导比实体芯部光线具有更宽波长范围的辐射，并且特别地，中空芯部部光纤可以引导紫外和红外范围内的辐射。

使用中空芯部部光纤OF的优点可以在于，在光纤OF的内部进行引导的大部分辐射被限制到中空芯部部COR。因此，光纤OF内部的辐射的主要相互作用是与工作介质WM的相互作用，所述工作介质WM被设置在光纤OF的中空芯部部HC内部。因此，可以增加工作介质WM对辐射的加宽效应。

所接收的输入辐射IRD可以是电磁辐射。输入辐射IRD可以是脉冲辐射而被接收。例如，输入辐射IRD可以包括例如由激光器产生的超快脉冲。

输入辐射IRD可以是相干辐射。输入辐射IRD可以是准直辐射，其优点在于可以促进和提高将输入辐射IRD耦合到光纤OF的效率。输入辐射IRD可以包括单个频率或窄频率范围。输入辐射IRD可以由激光器产生。类似地，输出辐射ORD可以是准直辐射和/或可以是相干辐射。

输出辐射ORD的宽带范围可以是连续范围，所述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。在许多应用(例如量测应用)中使用连续辐射可以是有益的。例如，频率的连续范围可以用于查询大量性质。例如，频率的连续范围可以用于确定和/或消除所测量性质的频率依赖性。例如，超连续谱输出辐射ORD可以包括波长范围为100nm-4000nm的电磁辐射。例如，宽带输出辐射ORD的频率范围可以是400nm-900nm、500nm-900mm或200nm-2000nm。超连续谱输出辐射ORD可以包括白光。

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之间的一个或多个频率的电磁辐射。输入辐射IRD可以例如包括波长为1.03μm的电磁辐射。脉冲辐射IRD的重复率可以是1kHz至100MHz的量级。脉冲能量可以具有0.1μJ至100μJ的量级，例如可以具有1μJ-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至几百W之间。输入辐射IRD的平均功率可以例如是20W-50W。

脉冲泵浦辐射源PRS可以是激光器。通过调节(泵浦)激光器参数、工作部件WM变型、以及光纤OF参数，可以改变和调谐沿着光纤OF传输的这种激光脉冲的时空传输特性(例如其光谱振幅和相位)。所述时空传输特性可以包括以下的一个或多个：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参数可以包括以下中的一个或多个：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OF参数可以包括以下中的一个或多个：光纤长度、中空芯部部101的尺寸和形状、毛细管的尺寸和形状、围绕中空芯部部的毛细管的壁的厚度。所述工作部件WM(例如填充气体)参数可以包括以下中的一个或多个：气体类型、气体压力和气体温度。

由辐射源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。平均输出功率可以是至少5W。平均输出功率可以是至少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的输出辐射的整个波长带的功率谱密度可以是至少0.01mW/nm。宽带输出辐射的整个波长带的功率谱密度可以是至少3mW/nm。

在随后编号的条项列表中公开了其他实施例：

1.一种辐射源组件，所述辐射源组件用于通过光谱加宽产生宽带辐射，所述辐射源组件包括：

泵组件，所述泵组件被配置为提供宽带输入辐射，所述泵组件包括：

泵浦源，所述泵浦源被配置为提供泵浦波长的第一辐射；和

宽带组件，所述宽带组件被配置为提供包括连续波长范围的第二辐射；

其中所述第一辐射和所述第二辐射形成所述宽带输入辐射；

光纤，所述光纤被配置为接收所述宽带输入辐射并包括芯部，所述芯部被配置为沿着所述光纤的长度的至少一部分，以在所接收的宽带输入辐射传播通过所述光纤期间引导所述所接收的宽带输入辐射，以便通过光谱加宽产生宽带辐射由所述光纤输出。

2.根据条项1所述的辐射源组件，其中所述宽带组件包括光学反馈回路，所述光学反馈回路被配置为反馈所述源组件的输出辐射的一部分以提供所述第二辐射。

3.根据前述条项中任一项所述的辐射源组件，其中所述宽带组件包括偏振滤光片，所述偏振滤光片被配置为设置所述第二辐射的偏振，使得所述第二辐射的偏振的至少一部分匹配所述第一辐射的偏振。

4.根据条项2所述的辐射源组件，其中所述光学反馈回路包括滤光片，所述滤光片被配置为选择由所述光纤输出的宽带辐射的波长范围的子范围。

5.根据条项2所述的辐射源组件，其中所述输入辐射和所述宽带辐射是脉冲辐射，并且其中，所述光学反馈回路被配置为使得所述输出辐射脉冲的部分在空间上和时间上与光纤芯部内部的第一辐射脉冲的至少一部分重叠。

6.根据前述条项中任一项所述的辐射源组件，其中所述光纤是中空芯部光纤。

7.根据前述条项中任一项所述的辐射源组件，其中所述光纤是光子晶体光纤。

8.根据从属于条项6的条项7所述的辐射源组件，其中所述光子晶体光纤包括单个微结构环，所述微结构围绕所述光纤的中空芯部。

9.根据条项8所述的辐射源组件，其中单个环结构包括围绕所述中空芯部的多个毛细管。

10.根据条项6所述的辐射源组件，其中所述中空芯部的直径在20μm至50μm的范围内，或所述中空芯部具有30μm的直径。

11.根据前述条项中任一项所述的辐射源组件，其中所述宽带辐射包括超连续谱辐射。

12.根据前述条项中任一项所述的辐射源组件，其中所述宽带辐射包括波长在400nm至2200nm的范围内的辐射。

13.根据条项6所述的辐射源组件，其中所述光纤的芯部被配置为包括用于激励光谱加宽的非线性介质流体。

14.根据条项13所述的辐射源组件，还包括用于容纳所述非线性介质流体的储存器，所述储存器和所述光纤被配置为向所述光纤的中空芯部提供所述非线性介质流体。

15.根据条项13至14中任一项所述的辐射源组件，其中所述流体包括气体混合物，所述气体混合物包括稀有气体。

16.根据条项13至15中任一项所述的辐射源组件，其中所述流体包括气体混合物，所述气体混合物包括分子气体。

17.根据前述条项中任一项所述的辐射源组件，其中所述光纤的长度在5cm至40cm的范围内。

18.根据前述条项中任一项所述的辐射源组件，其中所述第一辐射具有在1μJ-10μJ的范围内或在2.5μJ-4.0μJ的范围内的脉冲能量。

19.根据前述条项中任一项所述的辐射源组件，其中所述第二辐射的强度不超过所述第一辐射的强度的1％、2％、5％、10％或15％。

20.一种通过光谱加宽产生宽带辐射的方法，所述方法包括：

由泵组件提供宽带输入辐射，其中提供宽带输入辐射包括：

由泵浦源提供泵浦波长的第一辐射；和

由宽带组件提供包括连续波长范围的第二辐射；

其中所述第一辐射和所述第二辐射形成所述宽带输入辐射；

在光纤中接收所述宽带输入辐射；

通过在所接收的宽带输入辐射传播通过所述光纤期间，在所述光纤的沿着所述光纤的长度的至少一部分的芯部中引导所述所接收的宽带输入辐射而通过光谱加宽产生宽带辐射；以及

提供所产生的宽带辐射作为所述光纤的输出。

21.一种量测工具，所述量测工具用于确定衬底上的结构的感兴趣特性，所述量测工具包括根据条项1-19中任一项所述的辐射源组件。

22.一种检查工具，所述检查工具用于检查衬底上的结构，所述检查工具包括根据条项1-19中任一项所述的辐射源组件。

23.一种光刻设备，所述光刻设备包括根据条项1-19中任一项所述的辐射源组件。

24.一种光刻单元，所述光刻单元包括根据条项21、22、23中任一项所述的设备。

尽管在本文中可以具体地参考光刻设备在IC制造中的使用，但是应当理解，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。

尽管在本文中可以在光刻设备的上下文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)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上下文中具体参考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，并且在上下文允许的情况下，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，本发明可以以不同于所描述的方式来实践。上面的描述旨在是说明性的，而不是限制性的。因此，对于本领域技术人员将很清楚的是，可以在不脱离下面阐述的权利要求的范围的情况下，对所描述的本发明进行修改。

尽管对“量测设备/工具/系统”或“检查设备/工具/系统”进行了具体参考，但是这些术语可以是指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上或晶片上的结构的缺陷。在这种实施例中，衬底上的结构的感兴趣特性可以涉及结构中的缺陷、结构的特定部分的缺失、或衬底上或晶片上存在不期望的结构。

Claims (15)

1.一种辐射源组件，所述辐射源组件用于通过光谱加宽产生宽带辐射，所述辐射源组件包括：

泵组件，所述泵组件被配置为提供宽带输入辐射，所述泵组件包括：

泵浦源，所述泵浦源被配置为提供泵浦波长的第一辐射；和

宽带组件，所述宽带组件被配置为提供包括连续波长范围的第二辐射；

其中所述第一辐射和所述第二辐射形成所述宽带输入辐射；

光纤，所述光纤被配置为接收所述宽带输入辐射并包括芯部，所述芯部被配置为沿着所述光纤的长度的至少一部分，以在所接收的宽带输入辐射传播通过所述光纤期间引导所述所接收的宽带输入辐射，以便通过光谱加宽产生宽带辐射由所述光纤输出。

2.根据权利要求1所述的辐射源组件，其中所述宽带组件包括光学反馈回路，所述光学反馈回路被配置为反馈所述源组件的输出辐射的一部分以提供所述第二辐射。

3.根据前述权利要求中任一项所述的辐射源组件，其中所述宽带组件包括偏振滤光片，所述偏振滤光片被配置为设置所述第二辐射的偏振，使得所述第二辐射的偏振的至少一部分匹配所述第一辐射的偏振。

4.根据权利要求2所述的辐射源组件，其中所述光学反馈回路包括滤光片，所述滤光片被配置为选择由所述光纤输出的宽带辐射的波长范围的子范围。

5.根据权利要求2所述的辐射源组件，其中所述输入辐射和所述宽带辐射是脉冲辐射，并且其中，所述光学反馈回路被配置为使得所述输出辐射脉冲的所述部分在空间上和时间上与光纤芯部内部的第一辐射脉冲的至少一部分重叠。

6.根据前述权利要求中任一项所述的辐射源组件，其中所述光纤是中空芯部光纤。

7.根据前述权利要求中任一项所述的辐射源组件，其中所述光纤是光子晶体光纤。

8.根据从属于权利要求6的权利要求7所述的辐射源组件，其中所述光子晶体光纤包括单个微结构环，所述微结构围绕所述光纤的中空芯部。

9.根据权利要求8所述的辐射源组件，其中单个环结构包括围绕所述中空芯部的多个毛细管。

10.根据权利要求6所述的辐射源组件，其中所述中空芯部的直径在20μm至50μm的范围内，或所述中空芯部具有30μm的直径。

11.根据前述权利要求中任一项所述的辐射源组件，其中所述宽带辐射包括超连续谱辐射。

12.根据权利要求6所述的辐射源组件，其中所述光纤的芯部被配置为包括用于激励光谱加宽的非线性介质流体。

13.根据前述权利要求中任一项所述的辐射源组件，其中以下的至少一项：

-所述光纤的长度在5cm至40cm的范围内，

-所述第一辐射具有在1μJ-10μJ的范围内或在2.5μJ-4.0μJ的范围内的脉冲能量，以及

-所述第二辐射的强度不超过所述第一辐射的强度的1％、2％、5％、10％或15％。

14.一种通过光谱加宽产生宽带辐射的方法，所述方法包括：

由泵组件提供宽带输入辐射，其中提供宽带输入辐射包括：

由泵浦源提供泵浦波长的第一辐射；和

由宽带组件提供包括连续波长范围的第二辐射；

其中所述第一辐射和所述第二辐射形成所述宽带输入辐射；

在光纤中接收所述宽带输入辐射；

通过在所接收的宽带输入辐射传播通过所述光纤期间，在所述光纤的沿着所述光纤的长度的至少一部分的芯部中引导所述所接收的宽带输入辐射而通过光谱加宽产生宽带辐射；以及

提供所产生的宽带辐射作为所述光纤的输出。

15.一种量测工具，所述量测工具用于确定衬底上的结构的感兴趣特性，所述量测工具包括根据权利要求1-13中任一项所述的辐射源组件。