TW202323989A - 在光子晶體或高度非線性光纖之改良寬帶輻射生成 - Google Patents

Abstract

本發明揭示用於藉由光譜加寬來生成寬帶輻射之輻射源總成及方法。該輻射源總成包含經組態以提供寬帶輸入輻射之一泵浦總成。該泵浦總成包含：一泵浦源，其經組態以提供在一泵浦波長下之第一輻射；及一寬帶總成，其經組態以提供包含一連續波長範圍之第二輻射；其中該第一輻射及該第二輻射形成該寬帶輸入輻射。該輻射源總成進一步包含經組態以接收該寬帶輸入輻射之一光纖。該光纖包含一芯，該芯沿著該光纖之長度的至少一部分組態以在傳播通過該光纖期間導引該所接收之寬帶輸入輻射，以便藉由光譜加寬生成寬帶輻射以由該光纖輸出。

Description

在光子晶體或高度非線性光纖之改良寬帶輻射生成

本發明係關於用於藉由光譜加寬來生成寬帶輻射之輻射源總成及方法。特定言之，該等總成、系統及方法使用泵浦輻射及包含連續波長範圍之寬帶輸入輻射，該泵浦輻射及該寬帶輸入輻射兩者皆沿著光纖傳播以便生成寬帶輸出輻射。

微影裝置為經建構以將所要圖案施加至基板上之機器。微影裝置可用於例如積體電路(IC)之製造中。微影裝置可例如將圖案化器件(例如遮罩)處之圖案(亦經常被稱作「設計佈局」或「設計」)投影至提供於基板(例如晶圓)上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上。

為了將圖案投影於基板上，微影裝置可使用電磁輻射。此輻射之波長判定可形成於基板上之特徵之最小大小。當前在使用中之典型波長為365 nm (i線)、248 nm、193 nm及13.5 nm。與使用例如具有193 nm之波長之輻射的微影裝置相比，使用具有在4至20 nm之範圍內(例如6.7 nm或13.5 nm)之波長之極紫外線(EUV)輻射的微影裝置可用以在基板上形成較小特徵。

低k ₁微影可用以處理尺寸小於微影裝置之經典解析度極限之特徵。在此製程中，可將解析度公式表達為CD = k ₁×λ/NA，其中λ為所採用輻射之波長、NA為微影裝置中之投影光學器件之數值孔徑、CD為「臨界尺寸」(通常為經印刷之最小特徵大小，但在此狀況下為半節距)且k ₁為經驗解析度因數。一般而言，k ₁愈小，則在基板上再生類似於由電路設計者規劃之形狀及尺寸以便達成特定電功能性及效能的圖案變得愈困難。為了克服此等困難，可將複雜微調步驟應用至微影投影裝置及/或設計佈局。此等步驟包括例如但不限於：NA之最佳化、自訂照明方案、相移圖案化器件之使用、設計佈局之各種最佳化，諸如設計佈局中之光學近接校正(OPC，有時亦被稱作「光學及製程校正」)，或通常被定義為「解析度增強技術」(RET)之其他方法。替代地，用於控制微影裝置之穩定性之嚴格控制環路可用以改良在低k ₁下之圖案之再生。

微影可用以在基板上產生結構，其有時被稱作經微影圖案化之結構。可在製造製程期間及/或之後的若干階段量測及/或檢測此等結構。可使用輻射(諸如電磁輻射)來執行量測。可使用寬帶輻射來執行量測。此等寬帶輻射可由輻射源提供，該輻射源可包括於度量衡裝置中或連接至度量衡裝置。

一些寬帶輻射源經由使用非線性光學效應進行之輸入輻射之光譜加寬而生成寬帶輻射。亦可被稱作泵浦輻射之輸入輻射可具有高峰值功率以便刺激非線性效應。此高功率可具有造成進行光譜加寬之系統中之材料之加熱及離子化的缺點。此可造成損壞並降低輻射源之壽命。本文中描述用於生成寬帶輻射的解決與高峰值功率輻射相關聯之一些挑戰的總成及方法。

根據本發明之一態樣，提供一種用於藉由光譜加寬來生成寬帶輻射之輻射源總成。該輻射源總成包含經組態以提供寬帶輸入輻射之一泵浦總成。該泵浦總成包含：一泵浦源，其經組態以提供在一泵浦波長下之第一輻射；及一寬帶總成，其經組態以提供包含一連續波長範圍之第二輻射。該第一輻射及該第二輻射形成該寬帶輸入輻射。該輻射源總成進一步包含經組態以接收該寬帶輸入輻射之一光纖。該光纖包含一芯，該芯沿著該光纖之長度的至少一部分組態以在傳播通過該光纖期間導引該所接收之寬帶輸入輻射，以便藉由光譜加寬生成寬帶輻射以由該光纖輸出。該光纖可為一非線性光纖。

視情況，該寬帶總成可包含一光學回饋迴路，該光學回饋迴路經組態以回饋該源總成之輸出輻射之一部分以提供該第二輻射。

視情況，該寬帶總成可包含一偏振濾光器，該偏振濾光器經組態以設定該第二輻射之一偏振使得該第二輻射之該偏振之至少一部分與該第一輻射之一偏振匹配。

視情況，該光學回饋迴路可包含一濾光器，該濾光器經組態以選擇由該光纖輸出之該寬帶輻射之該波長範圍的一子範圍。

視情況，該輸入輻射及該寬帶輻射可為脈衝式輻射。該光學回饋迴路可經組態以使得輸出輻射脈衝之部分在空間上且在時間上與該光纖芯內部之第一輻射脈衝之至少一部分重疊。

視情況，該光纖可為一空芯光纖。

視情況，該光纖可為一光子晶體光纖。

視情況，該光子晶體光纖可包含包圍該光纖之該空芯的微結構之一單環。

視情況，該單環結構可包含包圍該空芯之複數個毛細管。

視情況，該空芯可具有在20 µm至50 µm之一範圍內之一直徑，例如30 µm之一直徑。

視情況，該寬帶輻射可包含超連續光譜輻射。

視情況，該寬帶輻射可包含具有在400 nm至2200 nm之一範圍內之波長的輻射。

視情況，該光纖之該芯可經組態為包含用於刺激光譜加寬之一非線性介質流體。

視情況，該輻射源總成可進一步包含用於含有該非線性介質流體之一儲集器。該儲集器及該光纖可經組態以將該非線性介質流體提供至該光纖之該空芯。

視情況，該流體可包含一氣體混合物，該氣體混合物包含一稀有氣體。

視情況，該流體可包含一氣體混合物，該氣體混合物包含一分子氣體。

視情況，該光纖之該長度可在5 cm至40 cm之一範圍內。

視情況，該第一輻射可具有在1 µJ至10 µJ或2.5 µJ至4.0 µJ之一範圍內之一脈衝能量。

視情況，該第二輻射可具有不超過該第一輻射輻射之強度之1%、2%、5%、10%或15%的一強度。

根據本發明之另一態樣，提供一種用於藉由光譜加寬來生成寬帶輻射之方法。該方法包含由一泵浦總成提供寬帶輸入輻射。提供寬帶輸入輻射包含：由一泵浦源提供在一泵浦波長下之第一輻射；及由一寬帶總成提供包含一連續波長範圍之第二輻射。該第一輻射及該第二輻射形成該寬帶輸入輻射。該方法進一步包含在一光纖(其可為一非線性光纖)中接收該寬帶輸入輻射。該方法進一步包含：藉由在該光纖之一芯中沿著該光纖之長度的至少一部分，在傳播通過該光纖期間導引該所接收之寬帶輸入輻射藉由光譜加寬而生成寬帶輻射；及提供該所生成之寬帶輻射作為該光纖之輸出。該方法可進一步包含及/或涉及關於上述輻射源總成所描述之特徵中的任一者。

根據本發明之另一態樣，提供一種用於判定一基板上之一結構之一所關注特性的度量衡工具，其包含如上文所描述之一輻射源總成。

根據本發明之另一態樣，提供一種用於檢測一基板上之一結構之檢測工具，其包含如上文所描述之一輻射源總成。

根據本發明之另一態樣，提供一種微影裝置，其包含如上文所描述之一輻射源總成。

根據本發明之另一態樣，提供一種微影單元，其包含如上文所描述之一裝置或工具。

在本發明文件中，術語「輻射」及「光束」用以涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線輻射(例如，具有為365、248、193、157或126 nm之波長)及極紫外線輻射(EUV，例如，具有在約5至100 nm之範圍內之波長)。

如本文中所採用之術語「倍縮光罩」、「遮罩」或「圖案化器件」可被廣泛地解譯為係指可用以向入射輻射光束賦予經圖案化橫截面之通用圖案化器件，該經圖案化橫截面對應於待在基板之目標部分中產生之圖案。在此內容背景中，亦可使用術語「光閥」。除經典遮罩(透射或反射；二元、相移、混合式等)以外，其他此類圖案化器件之實例包括可程式化鏡面陣列及可程式化LCD陣列。

圖1示意性地描繪微影裝置LA。該微影裝置LA包括：照明系統(亦被稱作照明器) IL，其經組態以調節輻射光束B (例如UV輻射、DUV輻射或EUV輻射)；遮罩支撐件(例如遮罩台) T，其經建構以支撐圖案化器件(例如遮罩) MA且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該圖案化器件MA之第一定位器PM；基板支撐件(例如晶圓台) WT，其經建構以固持基板(例如抗蝕劑塗佈晶圓) W且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該基板支撐件之第二定位器PW；及投影系統(例如折射投影透鏡系統) PS，其經組態以將由圖案化器件MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C (例如包含一或多個晶粒)上。

在操作中，照明系統IL例如經由光束遞送系統BD自輻射源SO接收輻射光束。照明系統IL可包括用於引導、塑形及/或控制輻射的各種類型之光學組件，諸如折射、反射、磁性、電磁、靜電及/或其他類型之光學組件，或其任何組合。照明器IL可用以調節輻射光束B，以在圖案化器件MA之平面處在其橫截面中具有所要空間及角強度分佈。

本文所使用之術語「投影系統」PS應被廣泛地解譯為涵蓋適於所使用之曝光輻射及/或適於諸如浸潤液體之使用或真空之使用之其他因素的各種類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、合成、磁性、電磁及/或靜電光學系統，或其任何組合。可認為本文中對術語「投影透鏡」之任何使用皆與更一般之術語「投影系統」PS同義。

微影裝置LA可屬於如下類型：其中基板之至少一部分可由具有相對較高折射率之液體(例如水)覆蓋，以便填充投影系統PS與基板W之間的空間-此亦被稱作浸潤微影。以引用方式併入本文中之US6952253中給出關於浸潤技術之更多資訊。

微影裝置LA亦可屬於具有兩個或多於兩個基板支撐件WT (又名「雙載物台」)之類型。在此「多載物台」機器中，可並行地使用基板支撐件WT，及/或可對位於基板支撐件WT中之一者上的基板W進行準備基板W之後續曝光的步驟，同時將另一基板支撐件WT上之另一基板W用於在該另一基板W上曝光圖案。

除了基板支撐件WT以外，微影裝置LA亦可包含量測載物台。量測載物台經配置以固持感測器及/或清潔器件。感測器可經配置以量測投影系統PS之屬性或輻射光束B之屬性。量測載物台可固持多個感測器。清潔器件可經配置以清潔微影裝置之部分，例如投影系統PS之部分或提供浸潤液體之系統之部分。量測載物台可在基板支撐件WT遠離投影系統PS時在投影系統PS下方移動。

在操作中，輻射光束B入射於被固持於遮罩支撐件T上之圖案化器件(例如遮罩) MA上，且係由存在於圖案化器件MA上之圖案(設計佈局)而圖案化。在已橫穿遮罩MA的情況下，輻射光束B穿過投影系統PS，投影系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置量測系統IF，可準確地移動基板支撐件WT，例如以便使不同目標部分C在輻射光束B之路徑中定位於經聚焦且對準之位置處。類似地，第一定位器PM及可能另一位置感測器(其未在圖1中明確地描繪)可用以相對於輻射光束B之路徑來準確地定位圖案化器件MA。可使用遮罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化器件MA及基板W。儘管如所繪示之基板對準標記P1、P2佔據專用目標部分，但該等標記可位於目標部分之間的空間中。當基板對準標記P1、P2位於目標部分C之間時，此等基板對準標記P1、P2被稱為切割道對準標記。

如圖2所展示，微影裝置LA可形成微影單元LC (有時亦被稱作微影單元(lithocell)或(微影)群集)之部分，微影單元LC常常亦包括用以對基板W執行曝光前製程及曝光後製程之裝置。通常，此等裝置包括用以沈積抗蝕劑層之旋塗器SC、用以顯影經曝光抗蝕劑之顯影器DE、例如用於調節基板W之溫度例如以用於調節抗蝕劑層中之溶劑之冷卻板CH及烘烤板BK。基板處置器或機器人RO自輸入/輸出埠I/O1、I/O2拾取基板W、在不同製程裝置之間移動基板W且將基板W遞送至微影裝置LA之裝載區LB。微影單元中常常亦被集體地稱作塗佈顯影系統之器件通常係在塗佈顯影系統控制單元TCU之控制下，塗佈顯影系統控制單元TCU自身可受到監督控制系統SCS控制，監督控制系統SCS亦可例如經由微影控制單元LACU而控制微影裝置LA。

為了正確且一致地曝光由微影裝置LA曝光之基板W，需要檢測基板以量測經圖案化結構之屬性，諸如後續層之間的疊對誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)等。出於此目的，可在微影單元LC中包括檢測工具(圖中未繪示)。若偵測到誤差，則可對後續基板之曝光或對待對基板W執行之其他處理步驟進行例如調整，尤其是在同一批量或批次之其他基板W仍待曝光或處理之前進行檢測的情況下。

亦可被稱作度量衡裝置之檢測裝置用以判定基板W之屬性，且尤其判定不同基板W之屬性如何改變或與同一基板W之不同層相關聯之屬性在不同層間如何改變。檢測裝置可替代地經建構以識別基板W上之缺陷，且可例如為微影單元LC之部分，或可整合至微影裝置LA中，或可甚至為單機器件。檢測裝置可量測潛影(在曝光之後在抗蝕劑層中之影像)上之屬性，或半潛影(在曝光後烘烤步驟PEB之後在抗蝕劑層中之影像)上之屬性，或經顯影抗蝕劑影像(其中抗蝕劑之曝光部分或未曝光部分已被移除)上之屬性，或甚至經蝕刻影像(在諸如蝕刻之圖案轉印步驟之後)上之屬性。

通常，微影裝置LA中之圖案化製程為需要結構在基板W上之尺寸標定及置放之高準確度的處理中之最關鍵步驟中之一者。為了確保此高準確度，可將三個系統組合在一所謂的「整體」控制環境中，如在圖3中示意性地描繪。此等系統中之一者為微影裝置LA，其(實際上)連接至度量衡工具MT (第二系統)且連接至電腦系統CL (第三系統)。此「整體」環境之關鍵在於最佳化此等三個系統之間的合作以增強總體製程窗且提供嚴格控制環路，從而確保由微影裝置LA執行之圖案化保持在製程窗內。製程窗界定製程參數(例如劑量、焦點、疊對)之範圍，在該製程參數範圍內特定製造過程得到所界定結果(例如功能半導體器件)-通常在該製程參數範圍內，微影製程或圖案化製程中之製程參數被允許改變。

電腦系統CL可使用待圖案化之設計佈局(之部分)以預測使用哪種解析度增強技術且執行運算微影模擬及計算以判定哪種遮罩佈局及微影裝置設定達成圖案化製程之最大總體製程窗(在圖3中由第一標度SC1中之雙箭頭描繪)。通常，解析度增強技術經配置以匹配於微影裝置LA之圖案化可能性。電腦系統CL亦可用以偵測在製程窗內何處微影裝置LA當前正操作(例如使用來自度量衡工具MT之輸入)，以預測歸因於例如次佳處理是否可存在缺陷(在圖3中由第二標度SC2中之指向「0」之箭頭描繪)。

度量衡工具MT可將輸入提供至電腦系統CL以實現準確模擬及預測，且可將回饋提供至微影裝置LA以識別例如微影裝置LA之校準狀態中的可能漂移(在圖3中由第三標度SC3中之多個箭頭描繪)。

在微影製程中，需要頻繁地對所產生之結構進行量測，例如，以用於製程控制及驗證。用以進行此類量測之工具通常被稱為度量衡工具MT。用於進行此類量測之不同類型的度量衡工具MT為吾人所知，包括掃描電子顯微鏡或各種形式之散射計度量衡工具MT。散射計為多功能器具，其允許藉由在光瞳或與散射計之接物鏡之光瞳共軛的平面中具有感測器來量測微影製程之參數(量測通常被稱作以光瞳為基礎之量測)，或藉由在影像平面或與影像平面共軛之平面中具有感測器來量測微影製程之參數，在此狀況下量測通常被稱作以影像或場為基礎之量測。全文係以引用方式併入本文中之專利申請案US20100328655、US2011102753A1、US20120044470A、US20110249244、US20110026032或EP1,628,164A中進一步描述此類散射計及相關聯量測技術。前述散射計可使用來自軟x射線及可見光至近IR波長範圍之光來量測光柵。

在第一實施例中，散射計MT為角度解析散射計。在此散射計中，重建構方法可應用於經量測信號以重建構或計算光柵之屬性。此重建構可例如由模擬散射輻射與目標結構之數學模型之相互作用且比較模擬結果與量測之結果產生。調整數學模型之參數直至經模擬相互作用產生相似於自真實目標觀測到之繞射圖案的繞射圖案為止。

在第二實施例中，散射計MT為光譜散射計MT。在此光譜散射計MT中，由輻射源發射之輻射經引導至目標上且來自目標之反射或散射輻射經引導至光譜儀偵測器，該光譜儀偵測器量測鏡面反射輻射之光譜(亦即，依據波長而變化的強度之量測)。自此資料，可例如藉由嚴密耦合波分析及非線性回歸或藉由與經模擬光譜庫比較來重建構產生偵測到之光譜的目標之結構或剖面。

在第三實施例中，散射計MT為橢圓量測散射計。橢圓量測散射計允許藉由量測針對各偏振狀態之散射輻射來判定微影製程之參數。此度量衡裝置藉由在度量衡裝置之照明區段中使用例如適當偏振濾光器來發射偏振光(諸如線性、圓形或橢圓形)。適合於度量衡裝置之源亦可提供偏振輻射。全文係以引用方式併入本文中之美國專利申請案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及13/891,410中描述現有橢圓量測散射計之各種實施例。

已知散射計之實例常常依賴於專用度量衡目標之供應，諸如，填充不足之目標(呈簡單光柵或不同層中之重疊光柵之形式的目標，其足夠大使得量測光束生成小於光柵之光點)或填充過度之目標(藉以照明光點部分或完全含有該目標)。另外，使用度量衡工具(例如，照明諸如光柵的填充不足之目標之角度解析散射計)會允許使用所謂的重建構方法，其中可藉由模擬散射輻射與目標結構之數學模型的相互作用且比較模擬結果與量測之結果來計算光柵之屬性。調整模型之參數直至經模擬相互作用產生類似於自真實目標觀測到之繞射圖案的繞射圖案為止。

在散射計MT之一個實施例中，散射計MT經調適以藉由量測反射光譜及/或偵測組態中之不對稱性來量測兩個未對準光柵或週期性結構之疊對，該不對稱性係與疊對之程度有關。可將兩個(通常重疊)光柵結構施加於兩個不同層(未必為連續層)中，且該兩個光柵結構可形成為處於晶圓上實質上相同的位置。散射計可具有如例如共同擁有之專利申請案EP1,628,164A中所描述之對稱偵測組態，使得任何不對稱性係可明確區分的。此提供用以量測光柵中之未對準之直接了當的方式。可在全文係以引用方式併入本文中之PCT專利申請公開案第WO 2011/012624號或美國專利申請案第US 20160161863號中找到關於含有作為目標之週期性結構之兩個層之間的疊對誤差經由該等週期性結構之不對稱性予以量測的另外實例。

其他所關注參數可為焦點及劑量。可藉由如全文係以引用方式併入本文中之美國專利申請案US2011-0249244中所描述之散射量測(或替代地藉由掃描電子顯微法)同時判定焦點及劑量。可使用具有針對焦點能量矩陣(FEM-亦被稱作焦點曝光矩陣)中之各點之臨界尺寸及側壁角量測之獨特組合的單一結構。若可得到臨界尺寸及側壁角之此等獨特組合，則可根據此等量測獨特地判定焦點及劑量值。

度量衡目標可為藉由微影製程主要在抗蝕劑中形成且亦在例如蝕刻製程之後形成的複合光柵之總體。通常，光柵中之結構之節距及線寬很大程度上取決於量測光學器件(尤其是光學器件之NA)以能夠捕捉來自度量衡目標之繞射階。如較早所指示，繞射信號可用以判定兩個層之間的移位(亦被稱作「疊對」)或可用以重建構如藉由微影製程所產生的原始光柵之至少一部分。此重建構可用以提供微影製程之品質指導，且可用以控制微影製程之至少一部分。目標可具有較小子分段，該等子分段經組態以模仿目標中之設計佈局之功能性部分之尺寸。歸因於此子分段，目標將表現得更類似於設計佈局之功能性部分，使得總體製程參數量測較佳類似於設計佈局之功能性部分。可在填充不足模式中或在填充過度模式中量測目標。在填充不足模式中，量測光束生成小於總體目標之光點。在填充過度模式中，量測光束生成大於總體目標之光點。在此填充過度模式中，亦有可能同時量測不同目標，因此同時判定不同處理參數。

使用特定目標進行之微影參數之總體量測品質至少部分由用以量測此微影參數之量測配方判定。術語「基板量測配方」可包括量測自身之一或多個參數、經量測之一或多個圖案之一或多個參數，或此兩者。舉例而言，若用於基板量測配方中之量測為以繞射為基礎之光學量測，則量測之參數中之一或多者可包括輻射之波長、輻射之偏振、輻射相對於基板之入射角、輻射相對於基板上之圖案之定向等。用以選擇量測配方之準則中之一者可為例如量測參數中之一者對於處理變化之敏感度。全文係以引用方式併入本文中之美國專利申請案US2016-0161863及已公佈美國專利申請案US 2016/0370717A1中描述更多實例。

圖4中描繪度量衡裝置，諸如散射計SM1。該散射計SM1包含將輻射投影至基板6上之寬帶(白光)輻射投影儀2。反射或散射輻射傳遞至光譜儀偵測器4，該光譜儀偵測器量測鏡面反射輻射之光譜10 (亦即依據波長λ而變化的強度INT之量測)。自此資料，可由處理單元PU重建構引起偵測到之光譜之結構或剖面，例如，藉由嚴密耦合波分析及非線性回歸，或藉由與圖4之底部處所展示之經模擬光譜庫的比較。一般而言，對於重建構，結構之一般形式係已知的，且根據用來製造結構之製程之知識來假定一些參數，從而僅留下結構之幾個參數以待根據散射量測資料予以判定。此散射計可組態為正入射散射計或斜入射散射計。

構形量測系統、位階感測器或高度感測器(且其可整合於微影裝置中)經配置以量測基板(或晶圓)之頂部表面的構形。基板之構形的映圖(亦被稱作高度圖)可根據指示依據在基板上之位置而變化的基板之高度的此等量測生成。此高度圖隨後可用以在將圖案轉印於基板上期間校正基板之位置，以便在基板上之適當聚焦位置中提供圖案化器件之空中影像。應理解，「高度」在此內容背景中係指相對於基板大致在平面之外的尺寸(亦被稱作Z軸)。通常，位階或高度感測器在固定位置(相對於其自身光學系統)處執行量測，且基板與位階或高度感測器之光學系統之間的相對移動導致在橫越基板之位置處進行高度量測。

圖5中示意性地展示如此項技術中已知之位階或高度感測器LS之實例，其僅繪示操作原理。在此實例中，位階感測器包含光學系統，該光學系統包括投影單元LSP及偵測單元LSD。投影單元LSP包含提供輻射光束LSB之輻射源LSO，該輻射光束由投影單元LSP之投影光柵PGR賦予。輻射源LSO可為例如窄帶或寬帶輻射源，諸如超連續光譜光源，偏振或非偏振、脈衝式或連續，諸如偏振或非偏振雷射光束。輻射源LSO可包括具有不同顏色或波長範圍之複數個輻射源，諸如複數個LED。位階感測器LS之輻射源LSO不限於可見光輻射，但另外或替代地，可涵蓋UV及/或IR輻射及適合於自基板之表面反射的任何波長範圍。

投影光柵PGR係包含週期性結構之週期性光柵，該週期性結構產生具有週期性改變強度之輻射光束BE1。具有週期性改變強度之輻射光束BE1經引導朝向基板W上之量測位置MLO，該輻射光束相對於垂直於入射基板表面之軸線(Z軸)具有介於0度與90度之間，通常介於70度與80度之間的入射角ANG。在量測位置MLO處，經圖案化輻射光束BE1由基板W反射(由箭頭BE2指示)且經引導朝向偵測單元LSD。

為了判定量測位置MLO處之高度位階，位階感測器進一步包含偵測系統，該偵測系統包含偵測光柵DGR、偵測器DET，及用於處理偵測器DET之輸出信號之處理單元(圖中未繪示)。偵測光柵DGR可與投影光柵PGR相同。偵測器DET產生偵測器輸出信號，該偵測器輸出信號指示所接收之光，例如指示所接收之光之強度，諸如光偵測器，或表示所接收之強度之空間分佈，諸如攝影機。偵測器DET可包含一或多種偵測器類型之任何組合。

藉助於三角量測技術，可判定量測位置MLO處之高度位階。偵測到之高度位階通常與如由偵測器DET所量測之信號強度有關，該信號強度具有尤其取決於投影光柵PGR之設計及(傾斜)入射角ANG的週期性。

投影單元LSP及/或偵測單元LSD可沿著投影光柵PGR與偵測光柵DGR之間的經圖案化輻射光束之路徑包括其他光學元件，諸如透鏡及/或鏡面(圖中未繪示)。

在一實施例中，可省略偵測光柵DGR，且可將偵測器DET置放於偵測光柵DGR所位於之位置處。此組態提供對投影光柵PGR之影像的更直接偵測。

為了有效地覆蓋基板W之表面，位階感測器LS可經組態以將量測光束BE1之陣列投影至基板W之表面上，藉此生成覆蓋較大量測範圍的量測區域MLO或光點之陣列。

例如在兩者以引用方式併入的US7265364及US7646471中揭示一般類型之各種高度感測器。在以引用方式併入的US2010233600A1中揭示使用UV輻射而非可見光或紅外線輻射的高度感測器。在以引用方式併入的WO2016102127A1中，描述使用多元件偵測器來偵測及辨識光柵影像之位置而無需偵測光柵的緊湊型高度感測器。

在複雜器件之製造中，通常執行許多微影圖案化步驟，藉此在基板上之順次層中形成功能性特徵。因此，微影裝置之效能的關鍵態樣為能夠相對於敷設於先前層中(藉由相同裝置或不同微影裝置)之特徵正確且準確地置放經施加圖案。出於此目的，基板具備一或多組標記。各標記為稍後可使用位置感測器(通常為光學位置感測器)量測其位置的結構。位置感測器可被稱作「對準感測器」且標記可被稱作「對準標記」。

微影裝置可包括一或多個(例如複數個)對準感測器，藉由該一或多個對準感測器，可準確地量測提供於基板上之對準標記之位置。對準(或位置)感測器可使用光學現象，諸如繞射及干涉，以自形成於基板上之對準標記獲得位置資訊。用於當前微影裝置中之對準感測器之實例係基於如US6961116中所描述之自參考干涉計。已開發出位置感測器之各種增強及修改，例如US2015261097A1中所揭示。所有此等公開案之內容係以引用方式併入本文中。

標記或對準標記可包含形成於提供於基板上之層上或層中或形成於(直接地)基板中的一系列長條。該等長條可規則地間隔且充當光柵線，使得標記可被視為具有熟知之空間週期(節距)之繞射光柵。取決於此等光柵線之定向，標記可經設計為允許量測沿著X軸或沿著Y軸(其經定向成實質上垂直於X軸)之位置。包含以相對於X軸及Y軸兩者成+45度及/或-45度配置的長條之標記允許使用如以引用方式併入之US2009/195768A中所描述的技術進行組合之X及Y量測。

對準感測器運用輻射光點而光學地掃描各標記，以獲得週期性改變之信號，諸如正弦波。分析此信號之相位，以判定標記之位置，且因此判定基板相對於對準感測器之位置，該對準感測器又相對於微影裝置之參考框架固定。可提供與不同(粗略及精細)標記尺寸相關之所謂的粗略及精細標記，使得對準感測器可區分週期性信號之不同循環，以及在一循環內之確切位置(相位)。亦可出於此目的而使用不同節距之標記。

量測標記之位置亦可提供關於提供有例如呈晶圓柵格之形式的標記之基板之變形的資訊。基板之變形可藉由例如基板之靜電夾持至基板台及/或當基板曝光至輻射時基板加熱而出現。

圖6為諸如例如在US6961116中所描述且以引用方式併入的已知對準感測器AS之實施例的示意性方塊圖。輻射源RSO提供具有一或多個波長之輻射光束RB，該輻射光束係由轉向光學器件轉向至標記(諸如位於基板W上之標記AM)上，而作為照明光點SP。在此實例中，轉向光學器件包含光點鏡面SM及物鏡OL。藉以照明標記AM之照明光點SP之直徑可稍微小於標記自身之寬度。

由標記AM繞射之輻射經準直(在此實例中經由物鏡OL)成資訊攜載光束IB。術語「繞射」意欲包括來自標記之零階繞射(其可被稱作反射)。例如屬於上文所提及之US6961116中所揭示之類型的自參考干涉計SRI以自身干涉光束IB，之後光束係由光偵測器PD接收。可包括額外光學器件(圖中未繪示)以在由輻射源RSO產生多於一個波長之狀況下提供單獨光束。光偵測器可為單一元件，或其視需要可包含多個像素。光偵測器可包含感測器陣列。

在此實例中包含光點鏡面SM之轉向光學器件亦可用以阻擋自標記反射之零階輻射，使得資訊攜載光束IB僅包含來自標記AM之較高階繞射輻射(此對於量測並非必需的，但改良了信號對雜訊比)。

將強度信號SI供應至處理單元PU。藉由區塊SRI中之光學處理與單元PU中之運算處理之組合，輸出基板上相對於參考座標系之X位置及Y位置之值。

所繪示類型之單一量測僅將標記之位置固定於對應於該標記之一個節距的某一範圍內。結合此量測來使用較粗略量測技術，以識別正弦波之哪一週期為含有經標記位置之週期。可在不同波長下重複較粗略及/或較精細層級下之同一製程，以用於提高準確度及/或用於穩固地偵測標記，而無關於製成標記之材料及供標記提供於上方及/或下方之材料。可光學地多工及解多工該等波長以便同時地處理該等波長，及/或可藉由分時或分頻而多工該等波長。

在此實例中，對準感測器及光點SP保持靜止，而基板W移動。對準感測器因此可剛性且準確地安裝至參考框架，同時在與基板W之移動方向相反之方向上有效地掃描標記AM。在此移動中藉由基板W安裝於基板支撐件上且基板定位系統控制基板支撐件之移動來控制基板W。基板支撐件位置感測器(例如干涉計)量測基板支撐件(圖中未繪示)之位置。在一實施例中，一或多個(對準)標記提供於基板支撐件上。對提供於基板支撐件上之標記之位置的量測允許校準如由位置感測器判定之基板支撐件之位置(例如相對於對準系統連接至之框架)。對提供於基板上之對準標記之位置的量測允許判定基板相對於基板支撐件之位置。

度量衡工具MT，諸如上文所描述之散射計、位階感測器及對準感測器，可使用輻射以執行量測。輻射可為電磁輻射。輻射可為光輻射，例如包含在電磁光譜之紅外線部分、可見光部分及/或紫外線部分中(例如，在300 nm至2000 nm範圍內)之波長。輻射可包含在深紫外線中(例如在200 nm至300 nm之範圍內)及/或在真空紫外線中(例如在100 nm至200 nm之範圍內)之波長。輻射可包含在電磁光譜之極紫外線EUV (例如1 nm至10 nm或1 nm至100 nm)及或軟X射線SXR (例如0.1 nm至10 nm)部分中之波長。由度量衡工具MT使用之輻射可為寬帶輻射。度量衡工具MT可包含或連接至輻射源。由度量衡工具MT執行之量測之類型及品質可受所使用之輻射之屬性影響。可由不同類型之源提供不同類型之輻射。一些源可提供在單一波長下或在小/窄波長範圍內之輻射。其他源可適合於提供寬帶輻射，例如，完全或部分地覆蓋自200 nm至2000 nm之波長範圍的源。

寬帶輻射可為橫跨顯著大於窄帶或單一波長輻射之波長範圍的輻射。寬帶輻射包含連續或實質上連續波長範圍。波長範圍亦可被稱作光譜/光譜範圍。連續波長範圍可為遍及至少10 nm、20 nm、50 nm、100 nm或200 nm或更大之範圍。寬帶輻射可具有在波長範圍內之間隙。此等間隙可分離波長範圍內之一或多個連續子範圍。實質上連續範圍可具有自範圍缺失的離散波長及/或窄波長帶，且仍被視為連續的。功率譜密度可為非連續的，功率可橫越寬帶波長範圍而改變。

對於不同類型之輻射，用於生成及提供輻射之效應及技術可不同。舉例而言，提供寬帶輻射之源可使用具有與所要源輸出輻射不同的功率譜密度剖面之輸入輻射之光譜加寬。意欲光譜加寬之輸入輻射亦可被稱作泵浦輻射。在一些已知實例中，輸入輻射可為單一波長或窄帶波長輻射，例如來自雷射源。此雷射源可為市售源。雷射可為脈衝式雷射或連續波雷射。

可使用非線性製程來生成寬帶輻射。非線性製程可需要高效地起始高輻射強度。此可例如藉由將高強度輻射耦合至光纖中來達成。在光纖芯內部，輻射可被限制於小體積/橫截面內部。結果，可獲得輻射之強局域化強度。光纖可為光子晶體光纖，其可達成例如在光纖芯內之輻射之較強限制。此可貢獻於提供局域化高強度之輻射。在一些情況下，可將耦合至光纖中之至少80%的輻射限制在空芯內。在一些情況下，可將耦合至光纖中之至少85%的輻射限制在空芯內。在一些情況下，可將耦合至光纖中之實質上所有輻射限制在空芯內。可藉由使用合適的匹配光學器件來達成輻射能量至光纖中之高效耦合。

光纖可具有輻射經組態以傳播所沿著的細長尺寸。垂直於此細長尺寸之光子晶體光纖之橫截面可包含包圍芯之微結構之分佈。此分佈可形成用於導引及限制輻射之光子晶體結構。輻射可被限制於光纖芯之內部。此橫截面中之分佈可沿著光纖之細長尺寸實質上恆定。實例空芯光子晶體光纖可包括籠目(Kagome)光纖或包含包圍空芯之毛細管(例如6個毛細管)之單環的光纖。

非線性製程可進一步需要其中可進行非線性製程之非線性介質。此非線性介質可例如為非線性晶體或非線性流體，例如非線性氣體或氣體混合物。非線性介質可提供於光纖內部。光纖可為空芯光纖，例如空芯光子晶體光纖。光纖可替代地為固體芯光纖。非線性介質(諸如非線性流體)可提供於空芯內部。若芯為固體，則非線性介質可為製成光纖之材料，其可為玻璃。玻璃可例如為純二氧化矽(SiO ₂)或摻雜SiO ₂。在一些情況下，氣體(例如，氫氣H ₂或氘氣D ₂)可在固體芯內部擴散。此可例如藉由將光纖置於高壓氣體腔室中來達成。高強度輻射接著可在很大程度上被限制在光纖之芯內，從而允許高強度輻射與非線性介質相互作用以用於生成寬帶輻射。

取決於光纖之分散屬性及光纖中提供之波長，不同現象可貢獻於寬帶輻射之生成。寬帶生成可操作之機制之實例包括自相位調變(SPM)及調變不穩定性(MI)。SPM及MI兩者可例如發生在輻射被限制之光纖(諸如(空芯)光子晶體光纖)中之超連續光譜生成中。一些諸如(例如) SPM之光譜加寬製程係關於輻射與非線性介質之相互作用。高強度輻射與非線性介質之相互作用可導致非線性效應之發生，例如因由於克爾效應(Kerr effect)而經歷之分散而導致的輻射脈衝之加寬。其可導致輻射脈衝之光譜加寬。例如調變不穩定性及四波混合之其他光譜加寬製程可由在非線性介質中混合兩個或多於兩個輻射波長之效應引起。輻射波長範圍之加寬可由經由非線性克爾效應增強之輻射脈衝中之偏差或調變而引起。調變不穩定性可導致經調變輻射之光譜加寬，從而貢獻於生成寬帶輻射。在上文所提及之兩種狀況下，需要高強度泵浦輻射以在足夠高以貢獻於源之輸出輻射之強度下刺激及達成光譜加寬。在許多狀況下，光譜加寬及白光/寬帶輻射生成可為複數個非線性效應之組合的結果，該等非線性效應可在泵浦輻射沿著光纖傳播時影響泵浦輻射。光纖可為非線性光纖。非線性光纖可為可展示在與輻射相互作用後之光學非線性的任何光纖。此可例如為例如用於電信行業中之市售光纖。另一實例非線性光纖可為氣體填充之空芯光子晶體光纖。光纖可經組態以使雷射脈衝及/或連續波雷射輻射沿著其芯傳播。

在光譜加寬設置及製程中可出現若干挑戰。可導致寬帶輻射生成的調變不穩定性係隨機製程。其可依賴於造成所接收輻射之調變以允許發生調變不穩定性之雜訊。因此，可難以預測由在一定時間量之後(例如在通過光纖之某一傳播距離之後)的調變不穩定性造成的光譜加寬之量。此可使得該製程不太可靠，此可需要增加相互作用時間/傳播長度以增加預期量之光譜加寬發生之機率。此可使得系統係低效的。

寬帶生成之另一挑戰可由使用高功率泵浦脈衝以起始光譜加寬引起。高功率脈衝可導致源內部之極高局部強度，其可導致周圍材料之離子化及加熱相關變形。舉例而言，輸入泵浦脈衝可導致光子晶體光纖內部之離子化及/或加熱相關變形。離子化可例如屬於光纖內部之氣體介質。電離子化又可導致光纖內部之區域的進一步加熱。加熱可引起對光纖之損壞、縮減光纖之效率且最終使光纖、寬帶生成設置及(因此)源自身出故障。此可導致源之較短壽命。

為了避免源內部之材料(過度)加熱及/或離子化，或許有可能縮減輸入泵浦雷射之重複率。然而，縮減脈衝速率可產生較低信號對雜訊比。此情形可因此在量測感測器(例如，對準感測器)之積分時間與針對較高脈衝速率保持相同時導致量測雜訊較高。對於一些應用，縮減之脈衝速率可因此歸因於需要較長信號積分時間(以縮減信號對雜訊比)而導致量測感測器之總體產出量較低。在將單個脈衝中之功率保持相同的同時縮減脈衝速率亦意謂縮減平均輸入功率，且因此亦縮減平均輸出功率。因此，此解決方案可能並非始終為較佳的，且縮減加熱相關損壞之替代解決方案可為合乎需要的。

如上文所描述，調變不穩定性係自量子雜訊接種之隨機製程。即使當滿足MI之條件時，光譜加寬製程亦可能需要一段時間才能開始。當在光纖內部執行時，此可意謂泵浦輻射可沿著光纖區段傳播直至產生經MI加寬之光譜為止。可藉由增加泵浦強度及/或泵浦脈衝能量來縮短經MI加寬光譜之開發所需的光纖之長度。然而，強度及/或能量之此增加可導致以上段落中所描述之問題(例如，過度加熱、離子化)。在替代設置中，可縮減泵浦輻射強度(例如藉由縮減脈衝能量及/或增加其持續時間)。進行此操作可能需要遍及較長的光纖長度開發MI光譜。添加至光纖之此額外長度歸因於輻射沿著光纖傳播之較長距離而可導致光纖內部之較高損耗。考慮到此等問題，可有利的係縮減所需輸入脈衝強度及/或能量，及/或縮減光纖長度，以便獲得充分開發之MI光譜。

與調變不穩定性相關之另一挑戰為，其並不導致橫越光譜加寬輻射範圍之相等功率分佈。相比之下，一些波長可使更多功率轉換成其，而其他波長可保持處於顯著較低強度。此外，並非所有輸入輻射能量皆經由光譜加寬而轉換成其他波長，此意謂在高強度輸入脈衝之波長下之強度峰值可保持在輸出輻射中。舉例而言，若光纖之長度並不足夠長，使得在所有輸入輻射經轉換之前達到該光纖之輸出端，則狀況可為如此。較短光纖長度之此選擇可仍為有利的，此係因為其可導致較低損耗或輻射源之小型化。

本文中描述用於藉由接種調變不穩定性製程來加寬所接收輻射之總成、裝置及方法。所描述之總成及方法可解決上文所闡明之挑戰中之一或多者。

圖7描繪用於藉由光譜加寬而生成輸出寬帶輻射702之輻射源總成700。該輻射源總成包含經組態以提供寬帶輻射之泵浦總成704。泵浦總成包含泵浦源706，該泵浦源經組態以提供在泵浦波長下之泵浦輻射710。泵浦輻射亦可被稱作第一輻射。泵浦波長可被稱作第一波長。泵浦總成進一步包含寬帶總成708，該寬帶總成經組態以提供包含至少連續波長範圍之(輸入)寬帶輻射712。寬帶輻射亦可被稱作第二輻射。泵浦輻射及輸入寬帶輻射經組合以形成寬帶輸入輻射714。

輻射源總成700進一步包含經組態以接收寬帶輸入輻射714之光纖716。光纖716包含經組態以接收寬帶輻射714之芯718。光纖之至少一部分經組態以限制輻射以便在傳播通過光纖716期間達成輸入輻射之光譜加寬。光譜加寬之輻射自輸出端離開光纖716，且被提供為由輻射源總成700進行之輸出寬帶輻射702。總成700可包含用於將泵浦輻射耦合至光纖716中之元件。總成700可包含用於將寬帶輻射702耦合出光纖716之元件。

具有用於使用以寬帶輸入輻射接種之泵浦輻射來生成寬帶輸出輻射之總成的優點可為：可達成更平坦的寬帶輸出光譜。此可為具有好於10 dB(諸如(例如)5 dB)之功率譜密度平坦度的寬帶光譜。在此情況下，平坦意謂橫越寬帶光譜之輸出輻射之強度分佈具有較小值範圍(例如，相比於不提供寬帶輸入輻射之設置)。此平坦輸出強度光譜對於輻射源可為合乎需要的。

圖7之總成700之另一優點為：由於寬帶輸入輻射之存在而顯著較早地起始調變不穩定性之隨機製程。此可因為作為輸入提供至光纖的寬帶輻射可充當用於調變不穩定性製程之種子。即使在一波長下之少量輻射之存在亦可觸發調變不穩定性誘發之光譜加寬。存在許多不同的種子波長意謂代替依賴於將雜訊隨機引入至輸入輻射以開始調變不穩定性，存在於輸入輻射中之寬範圍之波長可增加開始調變不穩定性製程的可能性及一致性。藉由在輸入處存在寬帶輻射，相比於不存在此輻射之設置，可顯著更早地生成寬波長陣列。寬帶輸入輻射可被視為用於調變不穩定性製程之種子。

相比於未提供寬帶輸入輻射之設置，較早地開始光譜加寬製程之優點可包括能夠使用較短光纖。圖8描繪表示依據波長及沿著光纖之傳播長度而變化的能量譜密度之實例曲線圖。在圖8之(a)中，出於繪示及比較之目的而展示無輸入寬帶輻射之設置。橫軸表示波長光譜。豎軸表示沿著光纖芯之長度之位置。在輸入處，能量僅存在於窄波長集合處。此可為輸入泵浦輻射波長。輸入輻射可沿著光纖長度傳播。輸入輻射可首先經受初始自相位調變加寬。在僅泵浦輻射作為輸入的情況下，隨機MI光譜加寬製程需要一段時間才能開始。如圖8之(a)中所繪示，泵浦輻射可例如在開始加寬製程之前沿著在10至15 cm之範圍內的距離傳播。

一旦MI光譜加寬開始，其就可根據針對四波混合(FWM)製程之增益及相位匹配條件而在連結至泵浦波長之波長下開始。此等波長可最初出現，且繼而可造成進一步加寬，且可級聯至其他波長區。此可接著生成寬帶波長光譜。可以能量譜密度之形式描述橫越寬帶波長範圍之能量/功率的散佈，該能量譜密度描述輻射中存在之能量依據波長(或頻率)而變化。在光纖之輸出端處，可能並非所有過量的輸入泵浦輻射能量皆已轉換成其他波長。因此，有可能在光纖之輸出處在能量譜密度曲線圖中之泵浦波長周圍存在能量峰值。

圖8之(b)描繪沿著與圖8之(a)中相同類型之光纖的能量譜密度，但其中輸入輻射包含泵浦輻射及寬帶輻射兩者。存在連續波長範圍以「接種」MI光譜加寬製程意謂代替依賴於將雜訊隨機引入至輸入輻射以開始調變不穩定性，存在於輸入輻射中之寬範圍之波長可增加開始調變不穩定性製程的可能性及一致性。此可增加寬帶生成製程之穩定性及/或可預測性。相比於不使用寬帶輸入泵浦輻射之實施，本文中所描述之總成及方法可縮減生成寬帶輻射所需之相互作用時間/傳播長度。

泵浦輻射之功率可顯著大於輸入寬帶輻射之功率。自光纖之輸入端處的灰度強度剖面可看到此情形。光譜加寬可為泵浦輻射之加寬。此可為能量自泵浦波長至寬帶範圍內之其他波長的轉移。由於存在寬帶輻射，即使在潛在較低泵浦能量下，調變不穩定性製程亦可在沿著光纖之較短傳播距離之後經觸發(與圖8之(a)中之設置相比)。

因為寬帶輸入輻射提供連續波長範圍，所以針對此等波長中之許多波長起始FWM製程。此意謂寬範圍波長之生成可在光纖之輸入端處或附近開始。此可與來自圖8之(a)之初始FWM形成對比，在圖8之(a)中，加寬製程係自FWM波長之單一集合開始。結果，具有泵浦輻射及寬帶輻射兩者作為輸入之源總成的能量譜密度可橫越該範圍內之波長更均勻地分佈。此可在圖8中看到，其中橫越圖(b)之灰度分佈比圖(a)之灰度分佈更恆定。

由如本文所描述之具有寬帶輸入輻射之總成生成的寬帶輻射之範圍可大於不具有寬帶輸入輻射之設置，諸如僅包含泵浦輻射或具有一或多個離散種子波長之組合之泵浦輻射的輸入。僅使用泵浦輻射或具有一或多個離散/窄波長之種子輻射之泵浦輻射的設置可引起較不平坦/較不連續的能量密度光譜。

值得注意的是，相比於橫越輸出寬帶輻射702之範圍之能量，寬帶輸入輻射714僅具有橫越寬帶輻射範圍之較低能量。寬帶輸出輻射之大部分能量譜密度係由出現在光纖內部之泵浦輻射之光譜加寬引起。寬帶輻射712可經提供以用於觸發光譜加寬，且並不意欲對總寬帶輸出能量作出相當大貢獻。

在一些總成中，有可能使光纖之僅一部分具有芯組態以限制輻射，從而達成用於觸發光譜加寬之高度局域化強度。此意謂可提供一種光纖，其中光纖芯之內部結構及/或包圍芯之區域沿著光纖之長度改變。光纖之長度意謂輻射在正常操作期間沿著光纖傳播所沿著的路徑。

泵浦輻射可提供於光譜之紅外或可見部分中。泵浦輻射可具有窄波長範圍，其可為單一波長。泵浦輻射波長可經設定使得其可由市售源提供。由容易獲得之源提供之波長的實例包括1550 nm、1030 nm之波長及在700至800 nm範圍內之波長。泵浦輻射可為脈衝式輻射。泵浦輻射可具有約5 MHz之脈衝重複率。脈衝重複率可在1至20 MHz之範圍內，例如2.5 MHz、5 MHz、8 MHz、10 MHz或15 MHz。

寬帶輻射可例如由輻射源提供，該輻射源可形成輻射源總成之部分，或可連接至輻射源總成。在一些實施中，寬帶輻射可由來自由源總成形成之寬帶輸出輻射的輸出輻射之一部分組成。回饋迴路可包括於源總成中以分離寬帶輸出輻射之一部分且將其發送回至輸入。

圖9描繪用於生成寬帶輸出輻射902之輻射源總成900。泵浦總成904可包含經組態以提供泵浦輻射910之泵浦源906。寬帶總成908可包含光學回饋迴路909，該光學回饋迴路經組態以回饋輸出輻射902之一部分以貢獻於寬帶輸入輻射912。回饋部分可形成整個寬帶輸入輻射，或其可經添加而與其他輻射組合以形成待添加以耦合至光纖916中之寬帶輻射。寬帶輻射912及泵浦輻射可經組合以形成寬帶輸入輻射914。寬帶輸入輻射可耦合至光纖916之芯918中以用於光譜加寬。回饋光學器件可包含例如二向色鏡。倘若種子之偏振正交於輸入之偏振，可在回饋迴路中提供偏振光束分光器。

光學回饋迴路909可包含濾光器920或對輻射之回饋部分進行濾光。舉例而言，濾光器可對輻射之偏振進行濾光。可例如選擇待回饋至輸入之偏振以與輸入輻射之偏振重疊。種子輻射之偏振可與泵浦輻射之偏振部分地或完全地重疊。當(回饋)種子輻射與泵浦輻射之偏振對準時，泵浦輻射轉換成寬帶輻射可為最佳的。然而，可相對於泵浦之偏振操縱種子之偏振以便控制加寬光譜之形狀(亦即，其振幅)。

回饋迴路909可包含用以將輸出輻射902之一部分與輸出輻射主體之路徑分離之一或多個光學元件922。該一或多個光學元件922可例如包含光束分光器。該(該等)光學元件可橫越整個輸出波長範圍選擇輻射進入回饋迴路909。在一些實例實施中，該(該等)光學元件可選擇待發送至回饋迴路中之寬帶輸出輻射範圍之子範圍。子範圍可例如實質上僅包含波長＞ 1000 nm、＜ 1000 nm、在光譜之可見部分中的輻射等。

在輸入輻射及輸出寬帶輻射為脈衝式輻射之實施中，光學回饋迴路經組態以使得回饋寬帶輻射脈衝在空間上且在時間上與泵浦輻射脈衝重疊，以形成寬帶輸入輻射。為達成此情形，回饋迴路可包含延遲線。在一實例實施中，泵浦輻射之脈衝重複率可為5 MHz。在此設置中，可提供長度為大約40 m之延遲線。輻射之回饋部分可具有高於背景雜訊之能量譜密度，例如，每頻率區間一個光子之能量譜密度。回饋部分之上限可僅由輻射源之架構界定。

使用寬帶輸入以促進MI光譜加寬之製程可對寬帶輸入波長之確切範圍不敏感。圖10描繪具有不同寬帶輸入輻射範圍之兩個實例曲線圖。在圖10之(a)中，將波長低於1000 nm之輻射提供為寬帶輸入輻射。在圖10之(b)中，將波長高於1000 nm之輻射提供為寬帶輸入輻射。相比於圖8之(b)中之設置，輸入輻射在MI光譜加寬製程開始之前可需要稍微較長的傳播距離。然而，總體加寬結果仍可導致均勻分佈之能量譜密度及泵浦輻射之高效轉換。此可意謂本文中所描述之製程對寬帶輸入輻射之確切範圍相對不敏感。該優點可由在輸入處存在大量不同(連續)波長引起。

圖11描繪展示針對不同百分比之回饋強度的寬帶輻射總成之寬帶輸出輻射之功率譜密度值的曲線圖。該等曲線圖對應於無回饋輻射(曲線圖1102)、0.05%回饋(曲線圖1104)、0.5%回饋(曲線圖1106)及5%回饋(曲線圖1108)。如自曲線圖1102可看到，不具有回饋之狀況，亦即，總成不接收寬帶輸入輻射之狀況，功率譜密度曲線相比於具有寬帶回饋(及寬帶輸入輻射)之曲線圖1104、1106及1108較不平坦。寬帶輸入輻射之功率譜密度曲線圖可指示泵浦波長之波長(約1100 nm波長)周圍的強度縮減。此可因為增加之光譜加寬設置可將較大比例之泵浦輻射轉換成寬帶光譜，亦即，提高自泵浦輻射之轉換效率。寬帶輸入輻射之功率譜密度曲線圖可指示在寬帶光譜之較短波長端處生成之增加之強度。此可例如導致在寬帶光譜之400至600 nm範圍周圍的強度之較高峰值。此可例如在較短波長輻射受到關注之應用中係合乎需要的(例如，因為較短波長可用於量測大小較小之特徵)。

寬帶回饋之增加之強度(比較5%曲線圖1108、0.5%曲線圖1106及0.05%曲線圖1104)可導致泵浦輻射波長周圍之強度的較大減小。寬帶回饋之增加之強度(比較5%曲線圖1108、0.5%曲線圖1106及0.05%曲線圖1104)亦可導致寬帶光譜之較短波長端周圍的強度之較高峰值。然而，可看到，即使在較低回饋強度(例如曲線1104)下，寬帶輸入輻射對輸出寬帶輻射功率譜密度之效應亦相當大且有益。

圖11之(a)描繪用於包含來自整個寬帶輸出光譜之波長之未經濾光之回饋的功率譜密度曲線圖。圖11之(b)描繪用於包含來自寬帶輸出光譜之可見部分之波長的經濾光回饋之功率譜密度曲線圖。未經濾光之回饋總成與經濾光之回饋總成之功率譜密度曲線圖之間的差異較小。此可指示對寬帶輸入輻射之確切波長範圍的相對較低敏感度。

此對確切波長範圍之不敏感度可例如在輸出輻射範圍之僅一部分受到輻射源總成正被用於之應用關注的設置中有益。在此狀況下，未用於應用之輻射(之一部分)可經回饋至輸入。所關注輻射可經饋送至輸出以供應用使用，而不會被回饋之部分耗盡。此可提高源總成之總效率。在一實例設置中，輻射源總成可生成在400 nm至2200 nm之範圍內的寬帶輻射。可供使用輻射源總成之應用可使用例如在光譜之可見部分中或低於1000 nm之光譜部分中的輻射。在此設置中，回饋迴路可使用例如光束分光器，該光束分光器經組態以反射/分離光譜之紅外IR部分中之輻射(的一部分)(例如，＞1000 nm或＞800 nm之輻射)。光束分光器可允許處於較低波長之輻射通過光束分光器傳遞至源總成之輸出。此在圖10之(b)中加以繪示。儘管此處論述＞1000 nm及＜1000 nm之波長範圍，但亦可進行其他輻射選擇。

獲得所要量之光譜加寬所需的光纖之長度可藉由輸入輻射光譜地加寬且形成寬帶輸出輻射所需的相互作用時間/相互作用長度之量至少部分地判定。圖8及圖10描繪依據沿著光纖之傳播長度而變化的生成輻射波長之曲線圖。藉由提供寬帶輸入輻射來刺激調變不穩定性，可縮減所需之光纖長度。

圖12描繪展示針對輸入輻射之不同峰值脈衝強度的寬帶輸出輻射之功率譜密度值的曲線圖。該等曲線圖對應於2.5 µJ (曲線圖1202)、3.0 µJ (曲線圖1204)、3.5 µJ (曲線圖1206)及4.0 µJ (曲線圖1208)的脈衝能量。圖12之(a)展示用於不提供任何回饋且不供應用於光譜加寬製程之寬帶輸入輻射之總成的曲線圖。如可看到，針對所有峰值脈衝能量曲線圖，泵浦輻射(約1100 nm波長)周圍的能量保持為高的。針對所有峰值能量曲線圖，光譜之短波長端處之能量峰值亦可保持為低的。圖12之(b)展示使用其中5%寬帶輻射回饋提供至輸入輻射的設置的針對相同峰值脈衝能量之功率譜密度曲線圖。如可看到，用於形成寬帶輸入之回饋之存在可導致泵浦輻射周圍之能量的顯著縮減，此係因為橫越輸出光譜光譜地加寬更多泵浦輻射。亦可增大圍繞光譜之低波長末端之能量峰值。

在僅提供窄帶/單一波長輸入輻射之設置中，光纖之長度可例如多於40 cm。在寬帶輻射與泵浦輻射一起提供以形成寬帶輸入輻射(如本文所描述)的設置中，可使用較短長度以便獲得光纖內部之類似、等效或以其他方式可接受的光譜加寬量。此可歸因於由於存在寬帶輸入輻射，MI製程沿著光纖之長度較早開始。使用寬帶輸入輻射之源總成中的光纖之長度可在5 cm至40 cm、或5 cm至30 cm、或5 cm至20 cm、或5 cm至15 cm、或5 cm至10 cm之範圍內。在一些情況下，之前所描述之實例範圍中之任一者可具有10 cm之下限。可例如在光纖長度未經最佳化至最短可接受長度之狀況下提供較長光纖長度。亦可提供較長的光纖長度，此係因為其可有益於進一步縮減觸發基於MI之光譜加寬之所需之脈衝能量。

待光譜加寬之輸入輻射中之大部分能量可由泵浦輻射提供。泵浦輻射可為脈衝式輻射。泵浦脈衝可具有在1 µJ至10 µJ之範圍內或在2.5 µJ至4.0 µJ之範圍內之峰值能量。經提供以接種輸入輻射之第二(寬帶)輻射可具有比泵浦輻射顯著更低的能量。寬帶輻射可具有不超過泵浦輻射之強度的15%、或10%、或5%、或2%、或1%的強度。

光纖716之芯718可包含流體以用於在輻射與流體相互作用時實現及/或造成光譜加寬。該流體可為非線性介質。該流體可為氣體。氣體可為純氣體或氣體混合物。混合物可包含氫氣(H ₂)。氣體混合物可包含稀有氣體(例如Ar、He、Kr、Xe、Ne)。氣體可包含分子氣體(例如N ₂)。光纖716可定位於可適合於容納流體之可重複密封之儲集器內部。該儲集器可例如具有一或多個氣體供應件以用於提供及控制光纖716之芯718內部之氣體混合物。

光纖718之芯716可為空芯。替代地，該芯可為固體芯。光纖可為光子晶體光纖，例如空芯光子晶體光纖(HC-PCF)。光子晶體光纖可例如包含包圍空芯之毛細管之單環。毛細管可在空間上分離，使得相鄰微結構之邊緣不會彼此接觸。毛細管可被稱作反諧振元件(RCE)。單環結構可適合於將輻射強烈限制在光纖之芯內部。此強限制可具有增加輻射之局部強度且結果提高非線性光譜加寬製程之效率的優點。亦可使用達成光纖芯內部之輻射之強限制的其他光子晶體光纖結構。空芯可具有在20 µm至50 µm之範圍內或在25 µm至35 µm之範圍內之直徑。空芯可具有例如30 µm之直徑。

由源總成生成之寬帶輻射可包含超連續光譜輻射。超連續光譜輻射可包含在連續波長範圍內之輻射。寬帶輻射可包含在400 nm至2200 nm之範圍內之輻射。超連續光譜輻射可包含至少在400 nm至2200 nm範圍內之連續波長範圍。

本文中所描述的用於生成寬帶輻射之方法、裝置及總成可實施於複數個應用中。舉例而言，其可實施於下文所描述之輻射源中。

上文所提及之度量衡工具MT (諸如散射計、構形量測系統或位置量測系統)可使用源自輻射源之輻射來進行量測。由度量衡工具使用之輻射之屬性可影響可執行之量測的類型及品質。對於一些應用，使用多個輻射頻率來量測基板可為有利的，例如可使用寬帶輻射。多個不同頻率可能夠在不干涉其他頻率或最少干涉其他頻率之情況下傳播、輻照及散射離開度量衡目標。因此，可例如使用不同頻率以同時獲得更多度量衡資料。不同輻射頻率亦可能夠詢問及發現度量衡目標之不同屬性。寬帶輻射可用於諸如(例如)位階感測器、對準標記量測系統、散射量測工具或檢測工具之度量衡系統MT中。寬帶輻射源可為超連續光譜源。

例如超連續光譜輻射之高品質寬帶輻射可能難以生成。用於生成寬帶輻射之一種方法可為例如利用非線性較高階效應來加寬高功率窄帶或單頻輸入輻射。輸入輻射(其可使用雷射來產生)可被稱作泵浦輻射。替代地，輸入輻射可被稱作種子輻射。為獲得用於加寬效應之高功率輻射，可將輻射限制至小區域中使得達成強局域化高強度輻射。在彼等區域中，輻射可與加寬結構及/或形成非線性介質之材料相互作用以便產生寬帶輸出輻射。在高強度輻射區域中，不同材料及/或結構可用於藉由提供合適的非線性介質來實現及/或改良輻射加寬。

在一些實施中，在光子晶體光纖(PCF)中產生寬帶輸出輻射。在若干實施例中，此光子晶體光纖在其光纖芯周圍具有微結構，其輔助限制行進通過光纖芯中之光纖的輻射。光纖芯可由具有非線性屬性且當高強度泵浦輻射透射通過光纖芯時能夠生成寬帶輻射之固體材料製成。儘管在固體芯光子晶體光纖中生成寬帶輻射係可實行的，但使用固體材料可存在幾個缺點。舉例而言，若在固體芯中生成UV輻射，則此輻射可能不存在於光纖之輸出光譜中，因為該輻射由大多數固體材料吸收。

在一些實施中，如下文參考圖14進一步論述，用於加寬輸入輻射之方法及裝置可使用光纖以用於限制輸入輻射且用於將輸入輻射加寬以輸出寬帶輻射。該光纖可為空芯光纖，且可包含用以達成輻射在光纖中之有效導引及限制的內部結構。該光纖可為空芯光子晶體光纖(HC-PCF)，其尤其適合於主要在光纖之空芯內部進行強輻射限制，從而達成高輻射強度。光纖之空芯可經氣體填充，該氣體充當用於加寬輸入輻射之加寬介質。此光纖及氣體配置可用於產生超連續光譜輻射源。輸入至光纖之輻射可為電磁輻射，例如在紅外線、可見光、UV及極UV光譜中之一或多者中的輻射。輸出輻射可由寬帶輻射組成或包含寬帶輻射，該寬帶輻射在本文中可被稱作白光。

一些實施例係關於包含光纖之此寬帶輻射源之新設計。該光纖係空芯光子晶體光纖(HC-PCF)。特定言之，該光纖可為包含用於限制輻射之反諧振結構之類型的空芯光子晶體光纖。包含反諧振結構之此類光纖在此項技術中已知為反諧振光纖、管狀光纖、單環光纖、負曲率光纖或抑制耦合光纖。此類光纖之各種不同設計在此項技術中已知。替代地，光纖可為光子帶隙光纖(HC-PBF，例如籠目(Kagome)光纖)。

可工程設計多種類型之HC-PCF，各自基於不同的物理導引機制。兩個此類HC-PCF包括：空芯光子帶隙光纖(HC-PBF)及空芯反諧振反射光纖(HC-ARF)。HC-PCF之設計及製造上之細節可見於以引用之方式併入本文中之美國專利US2004/015085A1 (針對HC-PBF)及國際PCT專利申請案WO2017/032454A1 (針對空芯反諧振反射光纖)中。圖15之(a)展示包含籠目(Kagome)晶格結構之籠目(Kagome)光纖。

現將參考圖13描述用於輻射源中之光纖之實例，圖13為在橫向平面中之光纖OF的示意性橫截面圖。類似於圖13之光纖之實際實例的另外實施例揭示於WO2017/032454A1中。

光纖OF包含細長本體，其在一個維度上比光纖OF之其他兩個維度相比更長。此較長維度可被稱作軸向方向且可界定光纖OF之軸線。兩個其他維度界定可被稱作橫向平面之平面。圖13展示光纖OF在經標記為x-y平面之此橫向平面(亦即，垂直於軸線)中之橫截面。光纖OF之橫向橫截面沿著光纖軸線可為實質上恆定的。

應瞭解，光纖OF具有一定程度之可撓性，且因此，一般而言，軸線之方向沿著光纖OF之長度將不均一。諸如光軸、橫向橫截面及其類似者之術語應理解為意謂局部光軸、局部橫向橫截面等等。此外，在組件經描述為成圓柱形或管狀之情況下，此等術語應理解為涵蓋當光纖OF撓曲時可能已變形的此類形狀。

光纖OF可具有任何長度且應瞭解，光纖OF之長度可取決於應用。光纖OF可具有介於1 cm與10 m之間的長度，舉例而言，光纖OF可具有介於10 cm與100 cm之間的長度。

光纖OF包含：空芯COR；包圍空芯COR之包覆部分；及包圍且支撐包覆部分之支撐部分SP。可將光纖OF視為包含具有空芯COR之本體(包含包覆部分及支撐部分SP)。包覆部分包含用於導引輻射通過空芯COR之複數個反諧振元件。特定言之，複數個反諧振元件經配置以限制主要在空芯HC內部傳播通過光纖OF之輻射，且經配置以沿著光纖OF導引輻射。光纖OF之空芯HC可實質上安置於光纖OF之中心區中，以使得光纖OF之軸線亦可界定光纖OF之空芯HC之軸線。

包覆部分包含用於導引輻射傳播通過光纖OF之複數個反諧振元件。特定言之，在此實施例中，包覆部分包含六個管狀毛細管CAP之單環。該等管狀毛細管CAP中之各者充當反諧振元件。

毛細管CAP亦可被稱作管。毛細管CAP在橫截面中可為圓形，或可具有另一形狀。各毛細管CAP包含大體上圓柱形壁部分WP，該圓柱形壁部分至少部分地界定光纖OF之空芯HC且將空芯HC與毛細管空腔CC分離。應瞭解，壁部分WP可充當用於輻射之抗反射法布里-珀羅(Fabry-Perot)諧振器，該輻射傳播通過空芯HC (且該輻射可以一掠入射角入射於壁部分WP上)。壁部分WP之厚度可為合適的，以便確保通常增強返回空芯HC中之反射，而通常抑制進入毛細管空腔CC之透射。在一些實施例中，毛細管壁部分WP可具有在0.01至10.0 µm之間的厚度。

應瞭解，如本文中所使用，術語包覆部分意欲意謂用於導引輻射傳播通過光纖OF的光纖OF之部分(亦即，將該輻射限制在空芯COR內之毛細管CAP)。輻射可以橫向模式之形式被限制，從而沿著光纖軸線傳播。

支撐部分大體上為管狀的且支撐包覆部分之六個毛細管CAP。六個毛細管CAP均勻地圍繞內支撐部分SP之內表面分佈。六個毛細管CAP可描述為以大體上六邊形形式安置。

毛細管CAP經配置以使得各毛細管不與其他毛細管CAP中之任一者接觸。毛細管CAP中之各者與內支撐部分SP接觸，且與環結構中之鄰近毛細管CAP間隔開。此配置可為有益的，此係由於其可增加光纖OF之透射頻寬(相對於(例如)其中毛細管彼此接觸之配置)。替代地，在一些實施例中，毛細管CAP中之各者可與環結構中之鄰近毛細管CAP接觸。

包覆部分之六個毛細管CAP安置於空芯COR周圍之環結構中。毛細管CAP之環結構之內表面至少部分地界定光纖OF之空芯HC。空芯HC之直徑d (其可定義為對置毛細管之間的最小尺寸，由箭頭d指示)可在10 µm與1000 µm之間。空芯HC之直徑d可影響空芯光纖OF之模場直徑、衝擊損耗、分散、模態多元性及非線性屬性。

在此實施例中，包覆部分包含毛細管CAP (其充當反諧振元件)之單環配置。因此，自空芯HC之中心至光纖OF之外部的任何徑向方向上的線穿過不超過一個毛細管CAP。

應瞭解，其他實施例可具備反諧振元件之不同配置。此等配置可包括具有反諧振元件之多個環之配置及具有巢套式反諧振元件之配置。此外，儘管圖13中所展示之實施例包含六個毛細管之環，但在其他實施例中，包含任何數目個反諧振元件(例如4、5、6、7、8、9、10、11或12個毛細管)的一或多個環可設置於包覆部分中。

圖15之(b)展示上文所論述之具有管狀毛細管之單環的HC-PCF之經修改實施例。在圖15之(b)之實例中，存在管狀毛細管21之兩個同軸環。為了固持管狀毛細管21之內部及外部環，支撐管ST可包括於HC-PCF中。支撐管可由二氧化矽製成。

圖13以及圖15之(a)及(b)之實例之管狀毛細管可具有圓形橫截面形狀。對於管狀毛細管，其他形狀亦係可能的，如橢圓形或多邊形橫截面。另外，圖13以及圖15之(a)及(b)之實例的管狀毛細管之固體材料可包含如PMA之塑膠材料、如二氧化矽之玻璃，或軟玻璃。

圖14描繪用於提供寬帶輸出輻射之輻射源RDS。輻射源RDS包含：脈衝式泵浦輻射源PRS或能夠生成所要長度及能量位準之短脈衝的任何其他類型之源；具有空芯COR之光纖OF (例如屬於圖13中所展示之類型)；及安置於空芯COR內之工作介質WM (例如氣體)。儘管在圖14中輻射源RDS包含圖13中所展示之光纖OF，但在替代實施例中，可使用其他類型之空芯光纖。

脈衝式泵浦輻射源PRS經組態以提供輸入輻射IRD。光纖OF之空芯HC經配置以自脈衝式泵浦輻射源PRS接收輸入輻射IRD，且加寬輸入輻射IRD以提供輸出輻射ORD。工作介質WM使能夠加寬接收到之輸入輻射IRD之頻率範圍以便提供寬帶輸出輻射ORD。

輻射源RDS進一步包含儲集器RSV。光纖OF安置於儲集器RSV內部。儲集器RSV亦可稱為外殼、容器或氣胞。儲集器RSV經組態以含有工作介質WM。儲集器RSV可包含此項技術中已知的用於控制、調節及/或監測儲集器RSV內部之工作介質WM (其可為氣體)之組成的一或多個特徵。儲集器RSV可包含第一透明窗TW1。在使用中，光纖OF安置於儲集器RSV內部，以使得第一透明窗TW1接近於光纖OF之輸入端IE定位。第一透明窗TW1可形成儲集器RSV之壁之部分。第一透明窗TW1可至少對於所接收輸入輻射頻率為透明的，以使得所接收輸入輻射IRD (或至少其較大部分)可耦合至位於儲集器RSV內部之光纖OF中。應瞭解，可提供光學器件(圖中未繪示)以用於將輸入輻射IRD耦合至光纖OF中。

儲集器RSV包含形成儲集器RSV之壁之部分的第二透明窗TW2。在使用中，當光纖OF安置於儲集器RSV內部時，第二透明窗TW2接近於光纖OF之輸出端OE定位。第二透明窗TW2至少對於裝置120之寬帶輸出輻射ORD之頻率可為透明的。

替代地，在另一實施例中，光纖OF之兩個對置末端可置放於不同儲集器內部。光纖OF可包含經組態以接收輸入輻射IRD之第一末端區段，及用於輸出寬帶輸出輻射ORD之第二末端區段。第一末端區段可置放於包含工作介質WM之第一儲集器內部。第二末端區段可置放於第二儲集器內部，其中第二儲集器亦可包含工作介質WM。儲集器之運作可如上文關於圖14所描述來進行。第一儲集器可包含第一透明窗，該第一透明窗經組態以對於輸入輻射IRD為透明的。第二儲集器可包含第二透明窗，該第二透明窗經組態為對於寬帶輸出寬帶輻射ORD為透明的。第一儲集器及第二儲集器亦可包含可密封開口，以准許光纖OF部分地置放於儲集器內部且部分地置放於儲集器外部，使得氣體可密封於儲集器內部。光纖OF可進一步包含不含於儲集器內部之中間區段。使用兩個單獨氣體儲集器之此配置對於其中光纖OF相對較長(例如當長度超過1 m時)之實施例可為尤其便利的。應瞭解，對於使用兩個單獨氣體儲集器之此類配置，可將兩個儲集器(其可包含此項技術中已知的用於控制、調節及/或監測兩個儲集器內部之氣體之組成的一或多個特徵)視為提供用於提供光纖OF之空芯HC內的工作介質WM之裝置。

在此內容背景中，若窗上某一頻率之入射輻射之至少50%、75%、85%、90%、95%或99%透射通過窗，則該窗對於彼頻率可為透明的。

第一透明窗TW1及第二透明窗TW2兩者可在儲集器RSV之壁內形成氣密密封，使得工作介質WM (其可為氣體)可含於儲集器RSV內。應瞭解，氣體WM可在不同於儲集器RSV之環境壓力的壓力下含於儲集器RSV內。

工作介質WM可包含：諸如氬氣、氪氣及氙氣之稀有氣體；諸如氫氣、氘氣及氮氣之拉曼(Raman)活性氣體；或諸如氬氣/氫氣混合物、氙氣/氘氣混合物、氪氣/氮氣混合物或氮氣/氫氣混合物之氣體混合物。取決於填充氣體之類型，非線性光學製程可包括調變不穩定性(MI)、孤立子自壓縮、孤立子分裂、克爾(Kerr)效應、拉曼效應及分散性波生成，其細節描述於WO2018/127266A1及US9160137B1 (兩者皆特此以引用之方式併入)中。由於可藉由改變儲集器RSR中之工作介質WM壓力(亦即氣胞壓力)來調諧填充氣體之分散，因此可調整所生成之寬帶脈衝動態及相關聯之光譜加寬特性，以便最佳化頻率轉換。

在一個實施方案中，工作介質WM可至少在接收用於產生寬帶輸出輻射ORD之輸入輻射IRD期間安置於空芯HC內。應瞭解，當光纖OF未接收用於產生寬帶輸出輻射之輸入輻射IRD時，氣體WM可全部或部分地不存在於空芯COR中。

為了達成頻率加寬，可需要高強度輻射。具有空芯光纖OF之優點為，其可經由對傳播通過光纖OF之輻射的較強空間限制而達成高強度輻射，從而達成高局域化輻射強度。光纖OF內部之輻射強度可例如歸因於高接收輸入輻射強度及/或歸因於光纖OF內部之輻射的強空間限制而較高。空芯光纖之優點為空芯光纖相比於固體芯光纖可導引具有更廣波長範圍之輻射，且特定言之，空芯光纖可導引在紫外線及紅外線範圍兩者中之輻射。

使用空芯光纖OF之優點可為在光纖OF內部導引之大部分輻射被限制至空芯COR中。因此，光纖OF內部之輻射之大部分相互作用係與工作介質WM進行，該工作介質WM提供於光纖OF之空芯HC內部。結果，可增加工作介質WM對輻射之加寬效應。

所接收之輸入輻射IRD可為電磁輻射。輸入輻射IRD可作為脈衝式輻射接收。舉例而言，輸入輻射IRD可包含例如由雷射生成之超快脈衝。

輸入輻射IRD可為相干輻射。輸入輻射IRD可為準直輻射，其優點可為促進且改良將輸入輻射IRD耦合至光纖OF中之效率。輸入輻射IRD可包含單一頻率或窄頻率範圍。輸入輻射IRD可由雷射生成。類似地，輸出輻射ORD可為準直的及/或可為相干的。

輸出輻射ORD之寬帶範圍可為連續範圍，包含輻射頻率之連續範圍。輸出輻射ORD可包含超連續光譜輻射。連續輻射可有益於在眾多應用中使用，例如在度量衡應用中使用。舉例而言，連續頻率範圍可用以詢問大量屬性。連續頻率範圍可例如用以判定及/或消除所量測屬性之頻率依賴性。超連續光譜輸出輻射ORD可包含例如遍及100 nm至4000 nm之波長範圍的電磁輻射。寬帶輸出輻射ORD頻率範圍可為例如400 nm至900 nm、500 nm至900 nm或200 nm至2000 nm。超連續光譜輸出輻射ORD可包含白光。

由脈衝式泵浦輻射源PRS提供之輸入輻射IRD可為脈衝式。輸入輻射IRD可包含在200 nm與2 µm之間的一或多個頻率之電磁輻射。輸入輻射IRD可例如包含具有1.03 µm之波長的電磁輻射。脈衝式輻射IRD之重複率可具有1 kHz至100 MHz之數量級。脈衝能量可具有0.1 µJ至100 µJ之數量級，例如1至10 µJ。輸入輻射IRD之脈衝持續時間可在10 fs與10 ps之間，例如300 fs。輸入輻射IRD之平均功率可在100 mW至若干100 W之間。輸入輻射IRD之平均功率可例如為20至50 W。

脈衝式泵浦輻射源PRS可為雷射。可經由調整(泵浦)雷射參數、工作組分WM變化及光纖OF參數來改變及調諧沿著光纖OF透射之此雷射脈衝之時空透射特性，例如其光譜振幅及相位。該等時空透射特性可包括以下各者中之一或多者：輸出功率、輸出模式剖面、輸出時間剖面、輸出時間剖面之寬度(或輸出脈衝寬度)、輸出光譜剖面及輸出光譜剖面之頻寬(或輸出光譜頻寬)。該等脈衝泵浦輻射源PRS參數可包括以下各者中之一或多者：泵浦波長、泵浦脈衝能量、泵浦脈衝寬度、泵浦脈衝重複率。該等光纖OF參數可包括以下各者中之一或多者：光纖長度、空芯101之大小及形狀、毛細管之大小及形狀、包圍空芯之毛細管之壁的厚度。該等工作組分WM(例如填充氣體)參數可包括以下各者中之一或多者：氣體類型、氣體壓力及氣體溫度。

由輻射源RDS提供之寬帶輸出輻射ORD可具有至少1 W之平均輸出功率。平均輸出功率可為至少5 W。平均輸出功率可為至少10 W。寬帶輸出輻射ORD可為脈衝式寬帶輸出輻射ORD。寬帶輸出輻射ORD可具有至少0.01 mW/nm之輸出輻射的整個波長帶中之功率譜密度。寬帶輸出輻射之整個波長帶中的功率譜密度可為至少3 mW/nm。

在後續經編號條項清單中揭示另外實施例： 1. 一種用於藉由光譜加寬來生成寬帶輻射之輻射源總成，該輻射源總成包含： 一泵浦總成，其經組態以提供寬帶輸入輻射，該泵浦總成包含： 一泵浦源，其經組態以提供在一泵浦波長下之第一輻射；及 一寬帶總成，其經組態以提供包含一連續波長範圍之第二輻射； 其中該第一輻射及該第二輻射形成該寬帶輸入輻射； 一光纖，其經組態以接收該寬帶輸入輻射，且包含一芯，該芯沿著該光纖之長度的至少一部分組態以在傳播通過該光纖期間導引該所接收之寬帶輸入輻射，以便藉由光譜加寬生成寬帶輻射以由該光纖輸出。 2. 如條項1之輻射源總成，其中該寬帶總成包含一光學回饋迴路，該光學回饋迴路經組態以回饋該源總成之輸出輻射之一部分以提供該第二輻射。 3. 如前述條項中任一項之輻射源總成，其中該寬帶總成包含一偏振濾光器，該偏振濾光器經組態以設定該第二輻射之一偏振使得該第二輻射之該偏振之至少一部分與該第一輻射之一偏振匹配。 4. 如條項2之輻射源總成，其中該光學回饋迴路包含一濾光器，該濾光器經組態以選擇由該光纖輸出之該寬帶輻射之該波長範圍的一子範圍。 5. 如條項2之輻射源總成，其中該輸入輻射及該寬帶輻射係脈衝式輻射，且其中該光學回饋迴路經組態以使得輸出輻射脈衝之部分在空間上且在時間上與該光纖芯內部之第一輻射脈衝之至少一部分重疊。 6. 如前述條項中任一項之輻射源總成，其中該光纖係一空芯光纖。 7. 如前述條項中任一項之輻射源總成，其中該光纖係一光子晶體光纖。 8. 如條項7之輻射源總成，當附屬於條項6時，其中該光子晶體光纖包含包圍該光纖之該空芯的微結構之一單環。 9. 如條項8之輻射源總成，其中該單環結構包含包圍該空芯之複數個毛細管。 10.    如條項6之輻射源總成，其中該空芯具有在20 µm至50 µm之一範圍內之一直徑，或具有30 µm之一直徑。 11.    如前述條項中任一項之輻射源總成，其中該寬帶輻射包含超連續光譜輻射。 12.    如前述條項中任一項之輻射源總成，其中該寬帶輻射包含具有在400 nm至2200 nm之一範圍內之波長的輻射。 13.    如條項6之輻射源總成，其中該光纖之該芯經組態為包含用於刺激光譜加寬之一非線性介質流體。 14.    如條項13之輻射源總成，其進一步包含用於含有該非線性介質流體之一儲集器，該儲集器及該光纖經組態以將該非線性介質流體提供至該光纖之該空芯。 15.    如條項13至14中任一項之輻射源總成，其中該流體包含一氣體混合物，該氣體混合物包含一稀有氣體。 16.    如條項13至15中任一項之輻射源總成，其中該流體包含一氣體混合物，該氣體混合物包含一分子氣體。 17.    如前述條項中任一項之輻射源總成，其中該光纖之該長度係在5 cm至40 cm之一範圍內。 18.    如前述條項中任一項之輻射源總成，其中該第一輻射具有在1 µJ至10 µJ或2.5 µJ至4.0 µJ之一範圍內之一脈衝能量。 19.    如前述條項中任一項之輻射源總成，其中該第二輻射具有不超過該第一輻射輻射之強度之1%、2%、5%、10%或15%的一強度。 20.    一種藉由光譜加寬來生成寬帶輻射之方法，該方法包含： 由一泵浦總成提供寬帶輸入輻射，其中提供寬帶輸入輻射包含： 由一泵浦源提供在一泵浦波長下之第一輻射；及 由一寬帶總成提供包含一連續波長範圍之第二輻射； 其中該第一輻射及該第二輻射形成該寬帶輸入輻射； 在一光纖中接收該寬帶輸入輻射； 藉由在該光纖之一芯中沿著該光纖之長度的至少一部分，在傳播通過該光纖期間導引該所接收之寬帶輸入輻射藉由光譜加寬而生成寬帶輻射；及 提供該所生成之寬帶輻射作為該光纖之輸出。 21.    一種用於判定一基板上之一結構之一所關注特性的度量衡工具，其包含一如條項1至19中任一項之輻射源總成。 22.    一種用於檢測一基板上之一結構之檢測工具，其包含一如條項1至19中任一項之輻射源總成。 23.    一種微影裝置，其包含一如條項1至19中任一項之輻射源總成。 24.    一種微影單元，其包含一如條項21、22、23中任一項之裝置。

儘管可在本文中特定地參考在IC製造中微影裝置之使用，但應理解，本文中所描述之微影裝置可具有其他應用。可能之其他應用包括製造整合式光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭等。

儘管可在本文中特定地參考在微影裝置之內容背景中之本發明之實施例，但本發明之實施例可用於其他裝置中。本發明之實施例可形成遮罩檢測裝置、度量衡裝置或量測或處理諸如晶圓(或其他基板)或遮罩(或其他圖案化器件)之物件之任何裝置之部分。此等裝置通常可被稱作微影工具。此微影工具可使用真空條件或周圍(非真空)條件。

儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景中對本發明之實施例之使用，但應瞭解，本發明在內容背景允許之情況下不限於光學微影可用於其他應用(例如壓印微影)中。

雖然上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述方式不同之其他方式來實踐本發明。以上描述意欲為繪示性，而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡明之申請專利範圍之範疇的情況下對所描述之本發明進行修改。

雖然特定參考「度量衡裝置/工具/系統」或「檢測裝置/工具/系統」，但此等術語可指相同或類似類型之工具、裝置或系統。例如包含本發明之一實施例之檢測或度量衡裝置可用以判定基板上或晶圓上之結構之特性。例如包含本發明之一實施例之檢測裝置或度量衡裝置可用以偵測基板之缺陷或基板上或晶圓上之結構之缺陷。在此實施例中，基板上之結構之所關注特性可能係關於結構中之缺陷、結構之特定部分之不存在或基板上或晶圓上之非想要結構之存在。

2:寬帶輻射投影儀 4:光譜儀偵測器 6:基板 10:光譜 700:輻射源總成 702:輸出寬帶輻射 704:泵浦總成 706:泵浦源 708:寬帶總成 710:泵浦輻射 712:寬帶輻射 714:寬帶輸入輻射 716:光纖 718:芯 900:輻射源總成 902:寬帶輸出輻射 904:泵浦總成 906:泵浦源 908:寬帶總成 909:光學回饋迴路 910:泵浦輻射 912:寬帶輸入輻射 914:寬帶輸入輻射 916:光纖 918:芯 920:濾光器 922:光學元件 1102:曲線圖 1104:0.05%曲線圖 1106:0.5%曲線圖 1108:5%曲線圖 1202:曲線圖 1204:曲線圖 1206:曲線圖 1208:曲線圖 AM:標記 ANG:入射角 B:輻射光束 BD:光束遞送系統 BE1:經圖案化輻射光束/量測光束 BE2:箭頭 BK:烘烤板 C:目標部分 CAP:管狀毛細管 CC:毛細管空腔 CH:冷卻板 CL:電腦系統 DE:顯影器 DET:偵測器 DGR:偵測光柵 d:直徑 HC:空芯 IB:資訊攜載光束 IE:輸入端 IF:位置量測系統 IL:照明系統/照明器 INT:強度 I/O1:輸入/輸出埠 I/O2:輸入/輸出埠 IRD:輸入輻射 LA:微影裝置 LACU:微影控制單元 LB:裝載區 LC:微影單元 LS:位階或高度感測器 LSB:輻射光束 LSD:偵測單元 LSO:輻射源 LSP:投影單元 M1:遮罩對準標記 M2:遮罩對準標記 MA:圖案化器件/遮罩 MLO:量測位置/量測區域 MT:度量衡工具/散射計 OE:輸出端 OF:光纖 OL:物鏡 ORD:寬帶輸出輻射 P1:基板對準標記 P2:基板對準標記 PD:光偵測器 PGR:投影光柵 PM:第一定位器 PRS:脈衝式泵浦輻射源 PS:投影系統 PU:處理單元 PW:第二定位器 RB:輻射光束 RDS:輻射源 RSO:輻射源 RSV:儲集器 RO:基板處置器或機器人 SC:旋塗器 SC1:第一標度 SC2:第二標度 SC3:第三標度 SCS:監督控制系統 SI:強度信號 SM:光點鏡面 SM1:散射計 SO:輻射源 SP:照明光點/內支撐部分 SRI:自參考干涉計 ST:支撐管 T:遮罩支撐件 TCU:塗佈顯影系統控制單元 TW1:第一透明窗 TW2:第二透明窗 W:基板 WM:工作介質 WP:大體上圓柱形壁部分 WT:基板支撐件 λ:波長

現在將僅作為實例參考隨附示意性圖式來描述本發明之實施例，在該等圖式中： -  圖1描繪微影裝置之示意性綜述； -  圖2描繪微影單元之示意性綜述； -  圖3描繪整體微影之示意性表示，其表示用以最佳化半導體製造之三種關鍵技術之間的合作； -  圖4描繪散射計之示意性表示； -  圖5描繪位階感測器之示意性表示； -  圖6描繪對準感測器之示意性表示； -  圖7描繪用於藉由光譜加寬而生成輸出寬帶輻射之輻射源總成的示意性表示； -  圖8之(a)及圖8之(b)描繪表示依據波長及沿著光纖之傳播距離而變化的能量譜密度之實例曲線圖； -  圖9描繪用於藉由光譜加寬而生成寬帶輸出輻射之輻射源總成的示意性表示； -  圖10之(a)及圖10之(b)描繪針對兩個不同寬帶輸入輻射範圍之依據波長及沿著光纖之傳播距離而變化的能量譜密度之實例曲線圖； -  圖11之(a)及圖11之(b)描繪展示針對不同百分比之回饋強度的寬帶輻射總成之寬帶輸出輻射之功率譜密度值的曲線圖； -  圖12之(a)及圖12之(b)描繪展示針對輸入輻射之不同峰值脈衝強度的寬帶輸出輻射之功率譜密度值的曲線圖； -  圖13為可在橫向平面(亦即，垂直於光纖之軸線)中形成根據一實施例之輻射源之部分的空芯光纖的示意性橫截面圖； -  圖14描繪用於提供寬帶輸出輻射之根據一實施例之輻射源的示意性圖示；且 -  圖15之(a)及(b)示意性地描繪用於超連續光譜生成之空芯光子晶體光纖(HC-PCF)設計之實例的橫向橫截面。

700:輻射源總成

702:輸出寬帶輻射

704:泵浦總成

706:泵浦源

708:寬帶總成

710:泵浦輻射

712:寬帶輻射

714:寬帶輸入輻射

716:光纖

718:芯

Claims (15)

1. 一種用於藉由光譜加寬來生成寬帶輻射之輻射源總成，該輻射源總成包含： 一泵浦總成，其經組態以提供寬帶輸入輻射，該泵浦總成包含： 一泵浦源，其經組態以提供在一泵浦波長下之第一輻射；及 一寬帶總成，其經組態以提供包含一連續波長範圍之第二輻射； 其中該第一輻射及該第二輻射形成該寬帶輸入輻射； 一光纖，其經組態以接收該寬帶輸入輻射，且包含一芯，該芯沿著該光纖之長度的至少一部分組態以在傳播通過該光纖期間導引該所接收之寬帶輸入輻射，以便藉由光譜加寬生成寬帶輻射以由該光纖輸出。
2. 如請求項1之輻射源總成，其中該寬帶總成包含一光學回饋迴路，該光學回饋迴路經組態以回饋該源總成之輸出輻射之一部分以提供該第二輻射。
3. 如請求項1至2中任一項之輻射源總成，其中該寬帶總成包含一偏振濾光器，該偏振濾光器經組態以設定該第二輻射之一偏振使得該第二輻射之該偏振之至少一部分與該第一輻射之一偏振匹配。
4. 如請求項2之輻射源總成，其中該光學回饋迴路包含一濾光器，該濾光器經組態以選擇由該光纖輸出之該寬帶輻射之該波長範圍的一子範圍。
5. 如請求項2之輻射源總成，其中該輸入輻射及該寬帶輻射係脈衝式輻射，且其中該光學回饋迴路經組態以使得輸出輻射脈衝之部分在空間上且在時間上與該光纖芯內部之第一輻射脈衝之至少一部分重疊。
6. 如請求項1至2中任一項之輻射源總成，其中該光纖係一空芯光纖。
7. 如請求項1至2中任一項之輻射源總成，其中該光纖係一光子晶體光纖。
8. 如請求項7之輻射源總成，當附屬於請求項6時，其中該光子晶體光纖包含包圍該光纖之該空芯的微結構之一單環。
9. 如請求項8之輻射源總成，其中該單環結構包含包圍該空芯之複數個毛細管。
10. 如請求項6之輻射源總成，其中該空芯具有在20 µm至50 µm之一範圍內之一直徑，或具有30 µm之一直徑。
11. 如請求項1至2中任一項之輻射源總成，其中該寬帶輻射包含超連續光譜輻射。
12. 如請求項6之輻射源總成，其中該光纖之該芯經組態為包含用於刺激光譜加寬之一非線性介質流體。
13. 如請求項1至2中任一項之輻射源總成，其中存在以下各者中之至少一者： 該光纖之該長度係在5 cm至40 cm之一範圍內， 該第一輻射具有在1 µJ至10 µJ或2.5 µJ至4.0 µJ之一範圍內之一脈衝能量，該第二，且 輻射具有不超過該第一輻射輻射之強度之1%、2%、5%、10%或15%的一強度。
14. 一種藉由光譜加寬來生成寬帶輻射之方法，該方法包含： 由一泵浦總成提供寬帶輸入輻射，其中提供寬帶輸入輻射包含： 由一泵浦源提供在一泵浦波長下之第一輻射；及 由一寬帶總成提供包含一連續波長範圍之第二輻射； 其中該第一輻射及該第二輻射形成該寬帶輸入輻射； 在一光纖中接收該寬帶輸入輻射； 藉由在該光纖之一芯中沿著該光纖之長度的至少一部分，在傳播通過該光纖期間導引該所接收之寬帶輸入輻射藉由光譜加寬而生成寬帶輻射；及 提供該所生成之寬帶輻射作為該光纖之輸出。
15. 一種用於判定一基板上之一結構之一所關注特性的度量衡工具，其包含一如請求項1至13中任一項之輻射源總成。

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