TW202409736A - 基於空芯光纖之輻射源 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種寬帶輻射器件，其包含：一脈衝整形器，其經組態以將一時間輪廓強加至一輸入泵脈衝上以便產生一時間調變泵脈衝，該時間調變泵脈衝具有與該輸入泵脈衝不同的一時間輪廓；及 一空芯光子晶體光纖(HC-PCF)，其具有用於限制在一壓力下使用一工作介質之一空芯，該HC-PCF可操作以接收該時間調變泵脈衝；其中該時間調變泵脈衝經組態以藉由一孤立子自壓縮程序光譜地增寬以形成寬帶輸出輻射，同時傳播通過該HC-PCF之該空芯；且該時間輪廓經組態以便組態該寬帶輸出輻射之一光譜以具有目標光譜特性。

Description

基於空芯光纖之輻射源

本發明係關於一種基於空芯光纖之寬帶輻射源，且特定言之，係關於與積體電路製造中之度量衡應用有關的此寬帶輻射源。

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(亦常常稱為「設計佈局」或「設計」)投影至設置於基板(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的最小大小。當前在使用中之典型波長為365 nm (i線)、248 nm、193 nm及13.5 nm。相比於使用例如具有193 nm之波長之輻射的微影裝置，使用具有在4至20 nm範圍內之波長(例如，6.7 nm或13.5 nm)之極紫外線(EUV)輻射的微影裝置可用於在基板上形成較小特徵。

低k ₁微影可用於處理尺寸小於微影裝置之經典解析度極限的特徵。在此程序中，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「關鍵尺寸」(通常為經印刷之最小特徵大小，但在此情況下為半間距)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於微影投影裝置及/或設計佈局。此等步驟包括例如但不限於NA之最佳化、定製照明方案、使用相移圖案化器件、諸如設計佈局中之光學近接校正(OPC，有時亦稱為「光學及程序校正」)之設計佈局的各種最佳化，或通常經定義為「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迴路可用於改良在低k ₁下之圖案之再生。

度量衡工具用於IC製造製程之許多態樣中，例如作為用於在曝光之前適當定位基板之對準工具，用以量測基板之表面拓樸之位階量測工具，用於例如在製程控制中檢測/量測經曝光及/或經蝕刻產品的以焦點控制及散射量測為基礎之工具。在各情況下，皆需要輻射源。出於不同原因，包括量測穩定性及準確度,寬帶或白光輻射源愈加用於此等度量衡應用。將需要對目前器件進行改良以用於寬帶輻射產生。

在本發明之第一態樣中，提供一種寬帶輻射器件，其包含：一脈衝整形器，其經組態以將一時間輪廓強加至一輸入泵脈衝上以便產生一時間調變泵脈衝，該時間調變泵脈衝具有與該輸入泵脈衝不同的一時間輪廓；及一空芯光子晶體光纖(HC-PCF)，其具有用於限制在一壓力下使用一工作介質之一空芯，該HC-PCF可操作以接收該時間調變泵脈衝；其中該時間調變泵脈衝經組態以藉由一孤立子自壓縮程序光譜地增寬以形成寬帶輸出輻射，同時傳播通過該HC-PCF之該空芯；且該時間輪廓經組態以便組態該寬帶輸出輻射之一光譜以具有目標光譜特性。

在本發明之第二態樣中，提供一種最佳化一泵脈衝之一時間輪廓的方法，該泵脈衝將在一空芯光子晶體光纖(HC-PCF)內部之一工作介質內經由一孤立子自壓縮程序而經歷光譜增寬，以便形成寬帶輸出輻射；該方法包含：最佳化該時間輪廓以便組態該寬帶輸出輻射以具有目標光譜特性。

在本發明之第三態樣中，提供一種產生具有目標光譜特性之寬帶輸出輻射之方法，該方法包含：將一時間輪廓強加於一輸入泵脈衝上以便產生該時間調變泵脈衝，該時間調變泵脈衝具有與該輸入泵脈衝不同之一時間輪廓，該時間輪廓經組態以便組態該寬帶輸出輻射之一光譜以具有目標光譜特性；使用該時間調變泵脈衝來激發一空芯光子晶體光纖(HC-PCF)內之一工作介質，使得該時間調變泵脈衝藉由一孤立子自壓縮程序光譜地增寬以形成具有該等目標光譜特性之該寬帶輸出輻射。

本發明之其他態樣包含度量衡器件，該度量衡器件包含第一態樣之該寬帶輻射器件。

在本文件中，術語「輻射」及「光束」用於涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線輻射(例如，具有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」可廣泛地解釋為係指可用於向入射輻射光束賦予經圖案化橫截面之通用圖案化器件，該圖案化橫截面對應於將在基板之目標部分中產生之圖案。在此上下文中，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。微影裝置LA包括：照明系統(亦稱為照明器) 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) MT，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可用於調節輻射光束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。

本文中所使用之術語「投影系統」PS應廣泛地解釋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」之任何使用與更一般之術語「投影系統」PS同義。

微影裝置LA可屬於一種類型，其中基板的至少一部分可由具有相對高折射率之液體(例如，水)覆蓋以便填充投影系統PS與基板W之間的空間-此亦稱為浸潤微影。在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更多個基板支撐件WT (亦稱為「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之下移動。

在操作中，輻射光束B入射於固持於遮罩支撐件MT上之圖案化器件(例如，遮罩) MA上，且由存在於圖案化器件MA上之圖案(設計佈局)圖案化。在已橫穿遮罩MA的情況下，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，該投影系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。藉助於第二定位器PW及位置量測系統IF，可準確地移動基板支撐件WT，例如以便在聚焦且對準之位置處在輻射光束B之路徑中定位不同目標部分C。類似地，第一定位器PM及可能的另一位置感測器(其未在圖1中明確地描繪)可用於相對於輻射光束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。儘管如所說明之基板對準標記P1、P2佔據專用目標部分，但其可位於目標部分之間的空間中。在基板對準標記P1、P2位於目標部分C之間時，此等基板對準標記稱為切割道對準標記。

如圖2中所展示，微影裝置LA可形成微影單元LC，有時亦稱為微影單元(lithocell)或(微影單元(litho))叢集之部分，該微影單元常常亦包括用以對基板W執行曝光前程序及曝光後程序之裝置。習知地，此等裝置包括沈積抗蝕劑層之旋塗器SC、顯影經曝光之抗蝕劑的顯影器DE、例如用於調節基板W之溫度(例如，用於調節抗蝕劑層中之溶劑)的冷卻板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、在不同處理裝置之間移動基板W且將基板W遞送至微影裝置LA之裝載匣LB。微影單元中常常亦統稱為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，該塗佈顯影系統控制單元TCU自身可由監督控制系統SCS控制，該監督控制系統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、關鍵尺寸(CD)等。出於此目的，可在微影單元LC中包括檢測工具(未展示)。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，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尤其如此。

亦可稱為度量衡裝置之檢測裝置用於判定基板W之屬性，且特定言之，判定不同基板W之屬性如何變化或與同一基板W之不同層相關聯之屬性在層與層間如何變化。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(其中抗蝕劑之經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中之圖案化程序為在處理中之最具決定性步驟中的一者，其需要基板W上之結構之尺寸標定及置放之高準確度。為了確保此高準確度，可將三個系統組合於所謂的「整體」控制環境中，如圖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協作以增強總體程序窗且提供嚴格控制迴路，從而確保由微影裝置LA執行之圖案化保持在程序窗內。程序窗定義程序參數(例如，劑量、焦點、疊對)之範圍，在該範圍內特定製造程序產生經定義之結果(例如，功能半導體器件)-通常允許微影程序或圖案化程序中之程序參數在該範圍內變化。

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計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程序之最大總體程序窗(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微影裝置LA之圖案化可能性。電腦系統CL亦可用於偵測微影裝置LA當前正在操作程序窗內之哪個位置(例如，使用來自度量衡工具MT之輸入)以預測缺陷是否可歸因於例如次佳處理而呈現(在圖3中由第二標度SC2中之指向「0」的箭頭描繪)。

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)。

在微影程序中，需要頻繁地對所創造之結構進行量測，例如以用於程序控制及驗證。用以進行此類量測之工具通常稱為度量衡工具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物鏡之光瞳共軛的平面中具有感測器來量測微影程序之參數(量測通常稱為基於光瞳之量測)，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程序之參數，在此狀況下量測通常稱為基於影像或場之量測。以全文引用之方式併入本文中之專利申請案US20100328655、US2011102753A1、US20120044470A、US20110249244、US20110026032或EP1,628,164A中另外描述此類散射計及相關量測技術。前述散射計可使用來自軟x射線及對近IR波長範圍可見的光來量測光柵。

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，重新建構方法可應用於經量測信號以重新建構或計算光柵之屬性。此重新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引起。調整數學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導向至目標上且來自目標之反射或散射輻射經導向至光譜儀偵測器上，該光譜儀偵測器量測鏡面反射輻射之光譜(亦即，隨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新建構產生偵測到之光譜的目標之結構或輪廓。

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程序之參數。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極化濾光器來發射偏極光(諸如，線性、環狀或橢圓)。適合於度量衡裝置之源亦可提供偏振輻射。以全文引用之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。

在散射計MT之一個實施例中，散射計MT適用於藉由量測反射光譜及/或偵測組態中之不對稱性(該不對稱性與疊對之範圍相關)來量測兩個未對準光柵或週期性結構之疊對。兩個(通常疊對)光柵結構可施加於兩個不同層(未必為連續層)中，且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在共同擁有之專利申請案EP1,628,164A中所描述之對稱偵測組態，以使得任何不對稱性可清楚地區分。此提供用以量測光柵中之未對準之直接方式。可在以全文引用之方式併入本文中之PCT專利申請公開案第WO 2011/012624號或美國專利申請案第US 20160161863號中找到經由週期性結構之不對稱性來量測含有作為目標之週期性結構之兩個層之間的疊對誤差的其他實例。

其他所關注參數可為焦點及用量。可藉由如以全文引用之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)同時判定焦點及用量。可使用具有針對焦點能量矩陣(FEM-亦稱為焦點曝光矩陣)中之各點之關鍵尺寸及側壁角量測之獨特組合的單一結構。若可得到關鍵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量值。

度量衡目標可為由微影程序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，光柵中之結構之間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，繞射信號可用於判定兩個層之間的移位(亦稱為「疊對」)或可用於重新建構如由微影程序所產生的原始光柵之至少一部分。此重新建構可用於提供微影程序之品質指導，且可用於控制微影程序之至少一部分。目標可具有經組態以模仿目標中之設計佈局的功能性部分之尺寸的較小子分段。由於此子分段，目標將表現得更類似於設計佈局之功能性部分，使得總體程序參數量測較佳類似於設計佈局之功能性部分。可在填充不足模式下或在填充過度模式下量測目標。在填充不足模式下，量測光束產生小於總體目標之光點。在填充過度模式下，量測光束產生大於總體目標之光點。在此填充過度模式下，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地由用於量測此微影參數之量測配方予以判定。術語「基板量測配方」可包括量測自身之一或多個參數、所量測之一或多個圖案的一或多個參數，或兩者。舉例而言，若用於基板量測配方中之量測為基於繞射之光學量測，則量測之參數中的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例如為量測參數中的一者對於處理變化之敏感度。以全文引用之方式併入本文中之美國專利申請案US2016-0161863及所公開的美國專利申請案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。該度量衡裝置包含將輻射投影至基板6上之寬帶(白光)輻射投影儀2。將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，隨波長而變化之強度的量測)。自此資料，可由處理單元PU，例如藉由嚴密耦合波分析及非線性回歸，或藉由與圖3之底部處所展示之經模擬光譜庫的比較重新建構引起所偵測光譜之結構或輪廓。一般而言，對於重新建構，結構之一般形式係已知的，且自用來製造結構之程序的知識來假定一些參數，從而僅留下結構之幾個參數以自散射量測資料判定。此散射計可組態為正入射散射計或斜入射散射計。

經由量測度量衡目標之微影參數的整體量測品質至少部分地由用於量測此微影參數之量測配方來判定。術語「基板量測配方」可包括量測自身之一或多個參數、所量測之一或多個圖案的一或多個參數，或兩者。舉例而言，若用於基板量測配方中之量測為基於繞射之光學量測，則量測之參數中的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例如為量測參數中的一者對於處理變化之敏感度。以全文引用之方式併入本文中之美國專利申請案US2016/0161863及所公開的美國專利申請案US 2016/0370717A1中描述更多實例。

用於IC製造之另一類型的度量衡工具為構形量測系統、位階感測器或高度感測器。此類工具可整合於微影裝置中，用於量測基板(或晶圓)之頂部表面的構形。基板之構形的圖，亦稱為高度圖，可由指示隨在基板上之位置而變化的基板之高度的此等量測產生。此高度圖可隨後用於在將圖案轉印於基板上期間校正基板之位置，以便在基板上之恰當聚焦位置中提供圖案化器件之空中影像。應理解，「高度」在此上下文中大體上係指自平面至基板之尺寸(亦稱為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促成在跨基板的位置處之高度量測。

圖5中示意性地展示此項技術中已知之位階或高度感測器LS之實例，其僅說明操作原理。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(諸如，超連續光譜光源、極化或非極化、經脈衝或連續)或寬帶光源(諸如，極化或非極化雷射光束)。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，但可額外地或替代地涵蓋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為包含週期性結構的週期性光柵，該週期性結構產生具有週期性變化強度之輻射光束BE1。具有週期性變化強度之輻射光束BE1經導向基板W上的相對於垂直於入射基板表面之軸(Z軸)具有入射角ANG的量測位置MLO，該入射角在0度與90度之間，通常這70度與80度之間。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)且經導向偵測單元LSD。

為判定量測位置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之輸出信號的處理單元(未展示)。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接收到之光，例如指示接收到之光的強度，諸如光偵測器，或表示接收到之強度之空間分佈，諸如攝影機。偵測器DET可包含一或多個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。所偵測之高度位階通常與如由偵測器DET量測之信號強度相關，該信號強度具有取決於投影光柵PGR之設計及(傾斜)入射角ANG以及其他的週期性。

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(未展示)包括其他光學元件，諸如透鏡及/或鏡面。

在實施例中，可省略偵測光柵DGR，且可將偵測器DET置放於偵測光柵DGR所定位之位置處。此組態提供投影光柵PGR之影像的較直接偵測。

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，藉此產生覆蓋較大量測範圍之量測區域MLO或光點的陣列。

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

用於IC製造中之另一類型之度量衡工具為對準感測器。因此，微影裝置之效能之關鍵態樣能夠相對於置於先前層中(藉由同一裝置或不同微影裝置)的特徵恰當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或目標。各標記為稍後可使用位置感測器(通常為光學位置感測器)量測其位置之結構。位置感測器可稱為「對準感測器」，且標記可稱為「對準標記」。

微影裝置可包括可藉以準確地量測設置於基板上之對準標記之位置的一或多個(例如，複數個)對準感測器。對準(或位置)感測器可使用諸如繞射及干涉之光學現象以自形成於基板上的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基於如在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，例如如US2015261097A1中所揭示。所有此等公開案之內容係以引用之方式併入本文中。

圖6為諸如例如US6961116中所描述且以引用之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，轉向光學器件包含點鏡面SM及物鏡OL。照明標記AM之照明光點SP之直徑可略小於標記自身之寬度。

由對準標記AM繞射之輻射(在此實例中，經由物鏡OL)準直成資訊攜載光束IB。術語「繞射」意欲包括來自標記之零階繞射(其可稱為反射)。例如上文所提及之US6961116中所揭示之類型的自參考干涉計SRI以自身干涉光束IB，其後光束由光偵測器PD接收。可包括額外光學器件(未展示)以在由輻射源RSO產生多於一個波長之情況下提供分開之光束。光偵測器可為單個元件，或其視需要可包含數個像素。光偵測器可包含感測器陣列。

在此實例中包含點鏡面SM之轉向光學器件亦可用於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之高階繞射輻射(此對於量測並非必需的，但改良信雜比)。

強度信號SI經供應至處理單元PU。藉由區塊SRI中之光學處理與單元PU中之計算處理的組合，輸出基板相對於參考框架之X位置及Y位置的值。

所說明類型之單個量測僅將標記之位置固定在對應於該標記之一個間距的某一範圍內。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所標記位置之週期。可在不同波長下重複較粗略及/或較精細層級之相同程序，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處理該等波長，及/或可藉由分時或分頻來多工該等波長。

在此實例中，對準感測器及光點SP保持靜止，而基板W移動。因此，對準感測器可穩固地且準確地安裝至參考框架，同時在與基板W之移動方向相對的方向上有效地掃描標記AM。在此移動中，藉由將基板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)量測基板支撐件之位置(未展示)。在實施例中，一或多個(對準)標記設置於基板支撐件上。對設置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所判定之基板支撐件的位置(例如，相對於對準系統所連接之框架)。對設置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。

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以執行量測。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查詢及發現度量衡目標之不同屬性。寬帶輻射可適用於諸如位階感測器、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產生。用於產生寬帶輻射之一種方法可為例如利用非線性高階效應來增寬高功率窄帶或單頻輸入輻射或泵輻射。輸入輻射(其可使用雷射來產生)可稱為泵輻射。替代地，輸入輻射可稱為種子輻射。為獲得用於增寬效應之高功率輻射，可將輻射限制至較小區域中以使得達成很大程度上經局域化之高強度輻射。在彼等區域中，輻射可與增寬結構及/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/或改良輻射增寬。

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，此類光子晶體光纖在其光纖芯周圍具有微結構，有助於限制經由光纖芯中之光纖行進之輻射。光纖芯可由具有非線性屬性且當高強度泵輻射透射通過光纖芯時能夠產生寬帶輻射之固體材料構成。儘管在實芯光子晶體光纖中產生寬帶輻射為可行的，但使用固體材料可存在幾個缺點。舉例而言，若在固體芯中產生UV輻射，則此輻射可不存在於光纖之輸出光譜中，此係由於輻射由大多數固體材料吸收。

在一些實施中，如下文參考圖8進一步論述，用於增寬輸入輻射之方法及裝置可使用用於限制輸入輻射且用於將輸入輻射增寬以輸出寬帶輻射之光纖。該光纖可為空芯光纖，且可包含用以在光纖中達成輻射之有效導引及限制的內部結構。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，從而實現高輻射強度。光纖之空芯可由氣體填充，該氣體充當用於增寬輸入輻射之增寬介質。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稱為白光。

一些實施例係關於包含光纖之此寬帶輻射源的新設計。光纖為空芯光子晶體光纖(HC-PCF)。特定言之，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，光纖可為光子能隙光纖(HC-PBF，例如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。此類兩種HC-PCF包括：空芯光子能隙光纖(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9(a)展示包含Kagome晶格結構之Kagome光纖。

現將參考圖7描述在輻射源中使用之光纖的實例，圖7為橫向平面中光纖OF之示意性橫截面圖。類似於圖7之光纖之實際實例的其他實施例揭示於WO2017/032454A1中。

光纖OF包含細長主體，光纖OF在一個維度上比光纖OF之其他兩個維度更長。此更長維度可稱為軸向方向，且可界定光纖OF之軸線。兩個其他尺寸界定可稱為橫向平面之平面。圖7展示光纖OF在標記為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之橫向橫截面可沿著光纖軸線為實質上恆定的。

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、橫向橫截面及類似者之術語應理解為意指局部光軸、局部橫向橫截面等。此外，在組件描述為圓柱形或管狀之情況下，此等術語將理解為涵蓋當光纖OF彎曲時可能已變形的此類形狀。

光纖OF可具有任何長度且將瞭解，光纖OF之長度可取決於應用。光纖OF可具有1 cm與10 m之間的長度，例如光纖OF可具有10 cm與100 cm之間的長度。在實施例中，光纖OF可為可包含腰部區段之錐形光纖。腰部區段可包含其中光纖直徑減小之錐形向下區段。在實施例中，腰部區段可進一步包含具有恆定直徑之中心區。在實施例中，腰部區段可進一步包含其中光纖直徑增加至原始直徑的錐形向上區段。錐形腰部區段之長度可自例如幾毫米延伸至數十公分。若在光纖抽絲期間改變光纖參數，則具有例如數10公尺之較長長度的錐形腰部區段可為可能的。

光纖OF包含：空芯HC；包圍空芯HC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HC之主體(包含包覆部分及支撐部分SP)。包覆部分包含用於導引輻射穿過空芯HC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將傳播通過光纖OF之輻射主要限制在空芯HC內部，且沿著光纖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的軸線亦可界定光纖OF之空芯HC的軸線。

包覆部分包含用於導引輻射傳播穿過光纖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亦可稱為管。毛細管CAP在橫截面中可為圓形的，或可具有另一形狀。各毛細管CAP包含通常為圓柱形之壁部分WP，該通常為圓柱形之壁部分至少部分地界定光纖OF的空芯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，以便確保大體上增強返回空芯HC之反射，同時大體上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指光纖OF之用於導引輻射傳播通過光纖OF之的部分(亦即，將該輻射限制於空芯HC內之毛細管CAP)。輻射可以橫向模式之形式受限制，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均勻地分佈在內部支撐部分SP之內表面周圍。六個毛細管CAP可描述為以大體上六邊形之形式安置。

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，且與環結構中之相鄰毛細管CAP間隔開。此配置由於可增加光纖OF之透射頻寬(相對於例如毛細管彼此接觸之配置)而可為有益的。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相鄰毛細管CAP接觸。

包覆部分之六個毛細管CAP以環結構安置於空芯HC周圍。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與1000 µm之間。空芯HC之直徑d可影響空芯HC光纖OF之模場直徑、影響損失、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。

將瞭解，其他實施例可配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的配置及具有嵌套式反諧振元件的配置。圖9(a)展示具有毛細管CAP之三個環的HC-PCF之實施例，該等環沿著徑向方向堆疊於彼此之上。在此實施例中，各毛細管CAP在同一環中及不同環中均與其他毛細管接觸。此外，儘管圖7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9(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9(b)的實例中，存在管狀毛細管21之兩個同軸環。為了固持管狀毛細管21之內環及外環，支撐管ST可包括於HC-PCF中。支撐管可由二氧化矽製成。

圖7及圖9(a)及圖9(b)之實例的管狀毛細管可具有圓形橫截面形狀。對於管狀毛細管，其他形狀亦為可能的，如橢圓形或多邊形橫截面。另外，圖7及圖9(a)及圖9(b)之實例的管狀毛細管之固體材料可包含如PMA之塑性材料、如二氧化矽之玻璃，或軟玻璃。

圖8描繪用於提供寬帶輸出輻射之輻射源RDS。輻射源RDS包含：脈衝式泵輻射源PRS或能夠產生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HC之光纖OF (例如，圖7中所展示之類型)；及安置於空芯HC內之工作介質WM (例如，氣體)。儘管在圖8中輻射源RDS包含圖7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HC光纖OF。

脈衝式泵輻射源PRS經組態以提供輸入輻射IRD。光纖OF之空芯HC經配置以接收來自脈衝式泵輻射源PRS之輸入輻射IRD，且增寬該輸入輻射以提供輸出輻射ORD。工作介質WM使得能夠增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亦可稱為殼體、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)之組合物的一或多個特徵。儲集器RSV可包含第一透明窗TW1。在使用時，光纖OF安置於儲集器RSV內部，使得第一透明窗TW1接近於光纖OF之輸入端IE處定位。第一透明窗TW1可形成儲集器RSV之壁之部分。第一透明窗TW1可至少對於接收到之輸入輻射頻率為透明的，以使得接收到之輸入輻射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。將瞭解，可提供用於將輸入輻射IRD耦合至光纖OF中之光學器件(未展示)。

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之第一端區段，及用於輸出寬帶輸出輻射ORD之第二端區段。第一端區段可置放於包含工作介質WM之第一儲集器內部。第二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8所描述。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以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可進一步包含並未含於儲集器內部之中間區段。使用兩個分離之氣體儲集器的此配置對於光纖OF相對較長(例如，當長度超過1 m時)之實施例可尤為便利。將瞭解，對於使用兩個分開之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合物的一或多個特徵)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。

在此上下文中，若在窗上彼頻率之入射輻射之至少50%、75%、85%、90%、95%或99%透射通過窗，則窗對於頻率可為透明的。

第一TW1及第二TW2透明窗兩者可在儲集器RSV之壁內形成氣密密封，以使得可在儲集器RSV內含有工作介質WM (其可為氣體)。應瞭解，氣體WM可以不同於儲集器RSV之環境壓力的壓力含於儲集器RSV內。

工作介質WM可包含：諸如氬、氪及氙之稀有氣體；諸如氫、氘及氮之拉曼(Raman)活性氣體；或諸如氬/氫混合物、氙/氘混合物、氪/氮混合物或氮/氫混合物之氣體混合物。取決於填充氣體之類型，非線性光學程序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、拉曼效應及分散波產生(DWG)，其詳細內容描述於WO2018/127266A1及US9160137B1 (兩者均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，因此可調整所產生之寬帶脈衝動態及相關光譜增寬特性，以便最佳化頻率轉換。

在一個實施中，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HC中。

為了達成頻率增寬，可能需要高強度輻射。具有空芯HC光纖OF之優勢為其可經由對傳播通過光纖OF之輻射的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。空芯光纖之優勢為空芯光纖可導引具有比固體芯光纖更廣之波長範圍之輻射，且特定言之，空芯光纖可導引在紫外及紅外範圍兩者中的輻射。

使用空芯HC光纖OF之優勢可為在光纖OF內部導引之大部分輻射受限於空芯HC。因此，光纖OF內部之輻射的大部分相互作用係與設置於光纖OF之空芯HC內部的工作介質WM進行。因此，可增加工作介質WM對輻射之增寬效應。

接收到之輸入輻射IRD可為電磁輻射。輸入輻射IRD可作為脈衝輻射接收。舉例而言，輸入輻射IRD可包含例如由雷射產生之超快脈衝。

輸入輻射IRD可為同調輻射。輸入輻射IRD可為準直輻射，其優勢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可由雷射產生。類似地，輸出輻射ORD可為準直及/或同調的。

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數個應用中使用，例如在度量衡應用中使用。舉例而言，連續頻率範圍可用於詢問大量屬性。連續頻率範圍可例如用於判定及/或消除經量測屬性之頻率依賴性。超連續光譜輸出輻射ORD可包含例如在100 nm至4000 nm之波長範圍內的電磁輻射。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。

由脈衝式泵輻射源PRS提供之輸入輻射IRD可為脈衝式的。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至數個100 W之間。輸入輻射IRD之平均功率可例如為20至50 W。

脈衝式泵輻射源PRS可為雷射。可經由(泵)雷射參數、工作組分WM變化及光纖OF參數之調整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中之一或多者：輸出功率、輸出模式輪廓、輸出時間輪廓、輸出時間輪廓之寬度(或輸出脈衝寬度)、輸出光譜輪廓及輸出光譜輪廓之帶寬(或輸出光譜帶寬)。該等脈衝式泵輻射源PRS參數可包括以下中之一或多者：泵波長、泵脈衝能量、泵脈衝寬度、泵脈衝重複率。該等光纖OF參數可包括以下中之一或多者：空芯HC之光纖長度、大小及形狀；毛細管之大小及形狀；包圍空芯HC之毛細管的壁之厚度。該等工作組分WM (例如，填充氣體)參數可包括以下中之一或多者：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光譜密度。寬帶輸出輻射之整個波長帶中的功率光譜密度可為至少3 mW/nm。

如上文所描述，存在涉及產生寬帶輸出輻射ORD (例如，超連續光譜或白光)之許多非線性光學程序。哪些非線性光學程序相比於其他程序具有較明顯光譜增寬效應將取決於如何設定操作參數。舉例而言，藉由選擇泵波長及/或光纖OF以使得泵脈衝在正常分散區(正群速分散(GVD))中傳播通過光纖，自相位調變為主導非線性光學程序且負責泵脈衝之光譜擴展。然而，在大多數情況下，由脈衝式泵輻射源PRS提供之輸入輻射IRD之光譜增寬係由需要泵脈衝在異常分散區(負GVD)中之光纖OF中傳播的孤立子動力學驅動。此係因為，在異常分散區中，克爾非線性及分散之效應相對於彼此起作用。當發射成具有異常色散之光纖OF (例如，HC-PCF)的泵脈衝之脈衝參數並不精確地匹配孤立子之脈衝參數時，泵脈衝將以某一孤立子階數及分散波演進成孤立子脈衝。

眾所周知，孤立子自壓縮及調變不穩定性係用於孤立子驅動寬帶輻射產生中之光譜增寬的兩個主要機制。兩個機制之間的區別在於孤立子自壓縮程序係與低孤立子階數相關聯，而調變不穩定性程序係與高孤立子階數相關聯。脈衝式輸入輻射IRD之孤立子階數N為可用於區分根據其藉由調變不穩定性來主導光譜增寬之條件與根據其藉由孤立子自壓縮來主導光譜增寬之條件的便利參數。脈衝式輸入輻射IRD之孤立子階數N給出如下： 其中 為非線性相位(或非線性參數)； 為脈衝式輸入輻射IRD之泵峰值功率； 為脈衝式輸入輻射IRD之泵脈衝持續時間；且 為工作介質WM之群速度分散。

當 時，光譜增寬通常由調變不穩定性主導，而當 時，光譜增寬通常由孤立子自壓縮主導。

一些已知寬帶輻射源使用一種配置，其產生脈衝式泵輻射之光譜增寬但其中脈衝式泵輻射、光纖及工作介質之參數經組態以允許調變不穩定性產生光譜增寬。存在為何調變不穩定性用於產生光譜增寬之多種原因。首先，已知調變不穩定性產生具有相對平坦強度波長分佈之寬帶輻射，其限制條件為足夠數目個脈衝經平均化。此寬帶輻射源可稱為白光輻射源(歸因於相對平坦光譜強度分佈)。其次，可使用相對低成本雷射源作為泵輻射源來達成調變不穩定性。

另一方面，在孤立子自壓縮之體系中，輸入泵脈衝在時域中經歷壓縮，此伴隨著光譜之寬度的增大。在孤立子自壓縮後，經壓縮脈衝經歷孤立子分裂，其中脈衝拆分成複數個孤立子。此孤立子分裂引起輻射脈衝之時間增寬及光譜之移位。

相比於經雜訊接種之調變不穩定性系統，由此類孤立子自壓縮產生之寬帶輻射將實質上不具有逐次變化。此係因為在孤立子自壓縮程序中，適度非線性及異常分散合作以逐漸地且平穩地壓縮沿著光纖之輸入泵脈衝之持續時間，而在MI程序中，由於雜訊之強放大，輸入泵脈衝崩解成隨機子脈衝序列(「孤立子簇射」)。因此，有利地，在孤立子自壓縮系統中，各單一壓縮脈衝特徵基本上相同寬帶光譜。相比之下，調變不穩定性系統將需要在許多脈衝上整合以獲得寬帶光譜且減少其固有逐次變化。自孤立子自壓縮系統產生之寬帶輸出輻射ORD之強度雜訊可比自調變不穩定性系統產生的寬帶輸出輻射ORD之強度雜訊低若干(例如，兩個)數量級且通常受泵雷射之雜訊限制。

如自方程式(1)可見，輸入脈衝式泵輻射之孤立子階數係與脈衝式輸入輻射IRD之脈衝持續時間 成比例。因此，其中孤立子自壓縮主導之大體上先前技術配置，通常輸入脈衝式輸入輻射IRD之脈衝持續時間 經減小至約30 fs或更小。為實現此配置，通常將經壓縮高功率飛秒光纖雷射(例如，基於光纖之線性調頻脈衝放大系統(FCPA))或Ti:藍寶石放大器用作脈衝式泵輻射源PRS。此類雷射系統為相對大的(飛秒光纖雷射頭具有例如60×40×20 cm之尺寸)，且在大多數情況下，需要外部控制器及水冷凍器。另外，此類雷射系統為相對成本密集的。

本發明人已意識到，脈衝式輸入輻射IRD之孤立子階數可替代地藉由減小脈衝式輸入輻射IRD之脈衝能量 來減小(其中 )。舉例而言，若所有其他參數保持恆定，則藉由將脈衝式輸入輻射IRD之脈衝能量 減小因數α，可使用增大因數α之脈衝持續時間來實現相同孤立子階數。此方法放寬了用於基於孤立子自壓縮之光譜增寬的短脈衝持續時間(例如，30 fs或更小)的要求。因此，顯著較長脈衝持續時間(例如，100 fs或更大)且因此較低成本雷射源可用於孤立子自壓縮。

在孤立子自壓縮狀態(具有相對較低孤立子數目)中，輸入輻射IRD之脈衝可經歷顯著時間壓縮，其伴有光譜增寬。最終，時間壓縮將達到最大位準(對應於脈衝式輻射之最小時間範圍)，接著為輻射之時間增寬(孤立子分裂)。在(較高階)孤立子沿著空芯光纖傳播時，該(較高階)孤立子可在時間壓縮與時間增寬之週期之間振盪。在時間增寬後，其他效應可引起輻射之光譜之移位。舉例而言，自變陡(self-steepening) (其可伴隨且輔助孤立子自壓縮)可引起光學衝擊，其可引發分散波發射。藉由調諧系統之參數，可產生特定之合乎需要的波長。舉例而言，波長可經選擇以便適合於與特定分子相互作用且用於研究該分子之研究實驗中。因此，孤立子自壓縮為用於自具有第一波長之輸入泵雷射光束產生具有第二移位波長之輸出輻射光束之已知體系。

圖10A展示用於模擬之相對於沿著光纖長度之位置P的波長λ-功率光譜密度標繪圖(或信號sig (dB))，其描述圖8中所展示之輻射源RDS的空芯HC光纖OF內之輻射脈衝的基於孤立子自壓縮之光譜演進。空芯HC光纖OF (例如，如圖7中所繪示之單環HC-ARF)的長度為150 cm且芯直徑為32.5 µm。空芯HC可在10巴之壓力下填充有氪氣的工作介質WM。在此實例中，脈衝式輸入輻射IRD具有150 fs之泵脈衝持續時間 、0.4 µJ能量之脈衝能量 及1030 nm之波長 。此脈衝能量 為比當前在調變不穩定性驅動之寬帶光源中使用之脈衝能量低大約一個數量級。此組態允許異常分散體系中之泵送(在1030 nm之泵波長下，β2 = - 6.3 fs ²/cm)。N = 17之孤立子階數允許脈衝式輸入輻射IRD之孤立子自壓縮以便改變脈衝式泵輻射之光譜，以便形成寬帶輸出輻射ORD。

參考圖10A，在空芯HC光纖OF之第一部分中(例如，在光纖OF之輸入端IE與距輸入端IE大約100 cm之位置之間)，輸入輻射IRD經歷連續增寬輸入輻射IRD之光譜的自相位調變140。此之後為孤立子自壓縮142，如圖10B中所展示，輸入輻射IRD之時間範圍在距空芯HC光纖OF之輸入端IE大約110 cm的距離處最小。孤立子自壓縮伴隨著輻射之光譜的顯著增寬144。亦即，當輸入輻射IRD之時間範圍最小時，輸入輻射IRD之光譜的寬度最大。

一般而言，在孤立子自壓縮之後，脈衝式輸入輻射IRD之光譜之寬度可減小，及/或光譜中之間隙可發展(例如，隨著孤立子演變且隨著分散波經發射)。在圖10A中可見，在孤立子自壓縮及相關聯光譜增寬144後，輻射之光譜經歷數個改變。舉例而言，發射分散波152，且輻射在光譜壓縮與光譜增寬之週期之間振盪。

基於孤立子自壓縮之光譜增寬的一個缺點為自脈衝式輸入輻射IRD至可見光波長範圍(例如，400 nm至700 nm)之轉換效率較低。此係因為理想孤立子之所產生寬帶光譜通常具有總sech ²光譜輪廓，其具有圍繞泵波長(例如，1030 nm)集中之大部分能量及達到可見光波長範圍之尾部。

圖11展示藉由在圖8中所展示之輻射源之空芯光纖內的泵輻射脈衝之基於孤立子自壓縮之光譜增寬而產生的寬帶輸出輻射ORD之實例經模擬光譜。x軸為在上文論述之自壓縮體系中光譜地增寬之輸入輻射IRD的波長λ。y軸表示每奈米光譜地增寬輻射之功率量或功率光譜密度(PSD)，其正規化至其最大值(例如，在1090 nm處，高於輸入輻射IRD之波長)。如圖11中所展示，實例光譜之PSD以指數方式衰減遠離泵波長(例如，1030 nm)，藉此將轉換效率強烈限制至可見光波長範圍內。實例光譜並不平坦，此係因為其在所產生之分散波(例如，圖10A中所展示之分散波152)之波長區中具有相對較高峰值PK且緊接在峰值PK之後具有相對較低谷值VR。在此特定情況下，峰值PK在390 nm附近集中且谷值VR在470 nm附近凹陷。峰值PK之正規化PSD (例如，約0.06)比谷值VR之波谷之PSD (例如，約0.0057)高約十一倍。此外，470 nm與700 nm之間的光譜含有小於2%的完全整合PSD，其針對將5W平均功率遞送至小於0.5 mW/nm之平均絕對PSD的典型泵雷射系統平移，該平均絕對PSD過低而無法在許多度量衡工具中進行任何使用(例如，如上文所描述的基於散射量測之度量衡工具)。

因此，在本發明中，提議不僅進一步改良在孤立子自壓縮體系中產生之寬帶輸出輻射ORD之光譜平坦度，而且進一步增加在可見光波長範圍中之光譜之PSD的方法及裝置。可藉由使用最佳化泵脈衝之時間輪廓之方法來達成此類改良，該泵脈衝將在HC-PCF內部之工作介質內經由孤立子自壓縮程序經歷光譜增寬，以便形成寬帶輸出輻射；該方法包含：最佳化時間輪廓以便組態寬帶輸出輻射以具有目標光譜特性。

圖12A展示用於將輸入泵脈衝IP (例如，具有高斯時間輪廓)轉換成具有非所要光譜特性US (例如，如圖11中所展示之不平坦光譜輪廓)之寬帶輸出輻射ORD的正向孤立子自壓縮程序。正向孤立子自壓縮處理程序為孤立子自壓縮系統所基於之標準程序。輸入泵脈衝IP可為自脈衝式泵輻射源PRS發射之脈衝式泵輻射的部分。在正向程序中，可將輸入泵脈衝IP准入至填充有工作介質之HC-PCF的輸入端中，且該輸入泵脈衝可經歷將輸入泵脈衝IP轉換成具有非所要光譜特性US之寬帶輸出輻射ORD的孤立子自壓縮程序。最終，寬帶輸出輻射ORD可自同一光纖之輸出端離開。

本發明人已發現孤立子自壓縮程序與MI程序之間的一個特性差異在於孤立子自壓縮之實體程序為判定性的。此意謂脈衝演進可以數值方式在時間上反轉。換言之，有可能藉由經由孤立子自壓縮程序在相同條件下通過相同光纖產生之寬帶輸出輻射ORD (例如，具有圖12A中所展示之非所要光譜特性US之寬帶輸出輻射ORD)之數值反向傳播來重新建構初始輸入脈衝(例如，圖12A中所展示之輸入脈衝IP)。本發明人已發現，孤立子自壓縮程序之此判定性行為可允許根據某些要求(例如，特定度量衡工具之要求)定製寬帶輸出輻射ORD之特性。舉例而言，在基於散射量測之度量衡工具中，可能需要使用具有在給定波長範圍(例如，在400 nm與900 nm之間，或至少在500 nm與800 nm之間)內的平坦光譜輪廓(例如，最大變化＜3 dB)及高平均PSD (例如，＞5 mW/nm)之寬帶光譜。此所要寬帶光譜可用於數值地計算將在HC-PCF內部之工作介質內經由正向孤立子自壓縮程序(例如，如圖12A中所展示)經歷光譜增寬，以便形成寬帶輸出輻射ORD的輸入泵脈衝之時間輪廓。

圖12B概念地繪示用於將具有目標光譜特性TS (例如，由虛線指示之光譜輪廓)之寬帶輸出輻射ORD數值地轉換成具有所要或目標時間輪廓之目標泵脈衝TP的反向孤立子自壓縮程序。應注意，反向程序係基於模擬圖12A中所展示之正向孤立子自壓縮程序的數值模型。在反向程序中，具有目標光譜特性TS之寬帶輸出輻射ORD可饋入至HC-PCF之輸出端(在數值模型中模擬)，且可經歷孤立子自壓縮程序，其將寬帶輸出輻射ORD數值地轉換成目標泵脈衝TP。最終，可在相同光纖之輸入端處獲得目標泵脈衝MP (在數值模型中模擬)。在反向程序中數值地判定之目標泵脈衝TP可隨後用於設定參考或目標時間輪廓，輸入泵脈衝將針對該參考或目標時間輪廓塑形。

圖13示意性地描繪根據實施例之配備有脈衝整形器PS之第一輻射源RDS-M1，其用於提供具有目標光譜特性之寬帶輸出輻射ORD。第一輻射源RDS-M1可藉由添加脈衝整形器PS而不同於圖8中所展示之輻射源RDS。圖13中之脈衝整形器PS可經組態以將時間輪廓強加至輸入輻射IRD之脈衝上以便產生時間調變泵脈衝IRD-M，時間調變泵脈衝IRD-M具有與輸入泵脈衝IRD不同的時間輪廓。脈衝整形器PS可經組態以允許修改雷射脈衝之各光譜區間(spectral bin)的相位。在實施例中，脈衝整形器PS可包含光柵及空間光調變器(SLM)。光柵可經組態以空間地分散雷射脈衝之光譜。隨後，可將分散光譜(例如，藉助於一或多個光學鏡面)投影至SLM上使得可獨立地修改各組成波長(或各顏色)之相位。經修改及空間地分散之雷射脈衝可導向回至同一光柵使得組成波長可經重組以產生時間調變雷射脈衝。在實施例中，脈衝整形器PS可包含額外光柵，其經組態以重組經修改組成波長以產生時間調變雷射脈衝。在實施例中，脈衝整形器PS之一或多個光柵可由經組態以執行光柵之相同功能(例如，分散及重組雷射脈衝)之一或多個光學稜鏡替換。

在實施例中，時間調變泵脈衝IRD-M可包含具有兩個或更多個峰值之時間輪廓(例如，圖12B中所展示之目標泵脈衝之時間)。在實施例中，時間調變泵脈衝IRD-M可包含具有單峰值及不對稱形狀(例如，非高斯形狀)之時間輪廓。

HC-PCF可操作以接收時間調變泵脈衝IRD-M，其中時間調變泵脈衝IRD-M可經組態以藉由孤立子自壓縮程序光譜地增寬以形成寬帶輸出輻射ORD同時傳播通過HC-PCF之空芯；且該時間輪廓經組態以便組態寬帶輸出輻射ORD之光譜以具有目標光譜特性。目標光譜特性可包含例如不大於3 dB或視情況不大於6 dB或視情況不大於9 dB之光譜平坦度，及至少3 mW/nm或視情況至少5 mW/nm或視情況至少7 mW/nm之平均PSD。光譜平坦度及平均PSD中之一者或兩者可在400 nm與900 nm之間，或視情況在300 nm與900 nm之間，或視情況在300 nm與1000 nm之間的波長範圍內。

在實施例中，時間輪廓可包含如將自具有該等目標光譜特性之寬帶輸出輻射ORD在反向方向上通過HC-PCF的傳播所獲得的時間輪廓，反向方向與寬帶輸出輻射自時間調變泵脈衝形成之方向相反。此時間輪廓可使用合適模型來數值地判定以模擬此反向傳播，如已描述。

在實施例中，第一輻射源RDS-M1可包含用於控制脈衝整形器PS之處理器單元PU。處理器單元可為如下文參考圖16所描述之電腦或電腦系統。處理器單元PU可通信地耦接至脈衝整形器PS。在實施例中，處理器單元PU可為與第一輻射源RDS-M1分離之獨立單元。在實施例中，處理器單元PU可包含於第一輻射源RDS-M1內，例如作為第一輻射源RDS-M1之控制單元的部分，該控制單元經組態以控制第一輻射源RDS-M1之操作及/或包含於脈衝整形器PS內。在實施例中，處理器單元PU可進一步操作以判定由脈衝整形器PS強加之時間輪廓。在實施例中，處理器單元PU可操作以藉由執行具有該等目標光譜特性之寬帶輸出輻射ORD在反向方向上通過HC-PCF的數值傳播(例如，圖12B中所展示之反向孤立子自壓縮程序)來判定該時間輪廓，該反向方向與寬帶輸出輻射ORD自時間調變泵脈衝形成之方向相反。

在實施例中，脈衝整形器PS可包含於脈衝式泵輻射源PRS中。在實施例中，處理器單元PU可經由脈衝式泵輻射源PRS之控制單元通信地耦接至脈衝整形器PS，該控制單元經組態以控制脈衝式泵輻射源PRS之操作。

圖14示意性地描繪根據實施例之配備有脈衝整形器之第二輻射源RDS-M2，其用於提供具有目標光譜特性之寬帶輸出輻射ORD。與第一輻射源RDS-M1相比，第二輻射源RDS-M2可額外包含經組態以量測寬帶輸出輻射ORD之光譜的光譜儀。光譜儀SP可通信地耦接至處理器單元PU，該處理器單元通信地耦接至脈衝整形器PS。當第二輻射源RDS-M2在操作中時，光譜儀SP可獲取寬帶輸出輻射ORD之光譜(週期性地或間歇地)且隨後將所獲取光譜資料傳輸至處理器單元PU。處理器單元PU可操作以對自光譜儀SP接收之光譜資料執行分析且將回饋或命令信號傳輸至脈衝整形器PS以供其將對應時間輪廓強加於輸入輻射IRD上。因此，光譜儀SP、處理器單元PU及脈衝整形器PS可形成允許根據經量測光譜對輸入輻射IRD之自適應脈衝整形的回饋控制機制。

在實施例中，處理器單元PU可操作以最佳化泵脈衝之時間輪廓，該泵脈衝將在HC-PCF內部之工作介質內經由孤立子自壓縮程序經歷光譜增寬，以便形成寬帶輸出輻射ORD。在實施例中，時間輪廓之最佳化可藉由最小化寬帶輸出輻射ORD之經量測光譜與由目標光譜特性定義之光譜之間的差異及/或最大化其間的類似性來達成。在實施例中，最佳化程序之第一或初始時間輪廓可為由具有目標光譜特性之寬帶輸出輻射ORD通過HC-PCF之數值反向傳播判定的目標泵脈衝TP之時間輪廓(例如，如圖12B中所展示之反向程序)。在實施例中，第一或初始時間輪廓可為由處理器單元PU產生之複數個候選時間輪廓中之一者。

參考圖15，處理器單元PU可操作以執行包含以下四個主步驟之最佳化方法1500。

步驟1510：產生複數個候選時間輪廓，各候選時間輪廓不同於其他候選時間輪廓。

步驟1520：命令脈衝整形器PS將複數個候選時間輪廓中之各者依序強加至輸入輻射IRD之脈衝上。因此，可依序產生各自具有複數個候選時間輪廓中之一者的複數個時間調變泵脈衝。此類時間調變泵脈衝中的各者將導致將由光譜儀SP量測之輸出光譜的產生。

步驟1530：分析自光譜儀接收之複數個經測量光譜，各經測量光譜由複數個候選時間輪廓中之各別者產生。在實施例中，處理器單元PU可操作以將複數個經量測光譜中之各者與由目標光譜特性定義之光譜進行比較。舉例而言，處理器單元PU可經操作以計算且隨後比較兩個比較光譜之某一波長範圍內之功率。替代地，處理器單元PU可操作以計算及比較兩個比較光譜之轉換效率。

步驟1540：選擇最大化寬帶輸出輻射之經量測光譜與由目標光譜特性定義之光譜之間的類似性的該複數個候選時間輪廓之候選時間輪廓。在實施例中，可將選定候選時間輪廓傳輸至脈衝整形器PS且由脈衝整形器強加至輸入輻射IRD上。在實施例中，選定候選時間輪廓可儲存於處理器單元PU之記憶體中。

在實施例中，處理器單元PU可操作以重複產生、命令、分析及選擇步驟(亦即，步驟1510至1540)以進一步最佳化時間輪廓(在此情況下，僅需要每次反覆產生及分析一個候選時間輪廓，且各步驟可涉及一或多個候選時間輪廓)。

在實施例中，複數個候選時間輪廓可以預定方式產生。舉例而言，在第一時間輪廓係在上文所描述的反向孤立子自壓縮程序(例如，如圖12B中所展示)之後數值地計算的情況下，可藉由遞增地變化與光譜特性中之一者相關聯的所關注參數之值(例如，在一或多個特定波長下之PSD或在特定波長範圍內平均化)來產生複數個候選時間輪廓。此類方法可允許微調第一時間輪廓以便最大化經量測光譜與由目標光譜特性定義之光譜之間的類似性(或最小化其間之差異)。

在實施例中，可隨機地及/或獨立地產生複數個候選時間輪廓。舉例而言，在所有時間輪廓由處理器單元PU隨機產生的情況下，可經由使用依序基因演算法(或其他進化演算法)之搜尋程序判定最佳時間輪廓。特定言之，處理器單元PU可操作以產生得到經量測光譜之集合的候選輪廓之第一集合(或群體)。處理器單元PU可隨後可操作以將經量測光譜之所得集合中之各者與由目標光譜特性定義之光譜進行比較。處理器單元PU可操作以識別及儲存導致最大化經量測光譜與由目標光譜特性定義之光譜之間的類似性(或最小化其間之差異)之一或多個候選時間輪廓。隨後，處理器單元PU可操作以隨機地產生新的候選時間輪廓或候選時間輪廓之第二集合。類似於如何處理時間輪廓之第一集合，處理器單元PU可操作以識別及儲存來自時間輪廓之第二集合的一或多個候選時間輪廓。此搜尋程序可繼續直至已發現引起產生具有目標光譜特性之寬帶輸出輻射的最佳時間輪廓為止。

圖16為繪示可輔助實施本文中所揭示之方法及流程的電腦系統1600之方塊圖。電腦系統1600包括匯流排1602或用於傳達資訊之其他通信機構，及與匯流排1602耦接以用於處理資訊之處理器1604 (或多個處理器1604及1605)。電腦系統1600亦包括耦接至匯流排1602以用於儲存待由處理器1604執行之資訊及指令的主記憶體1606，諸如隨機存取記憶體(RAM)或其他動態儲存器件。主記憶體1606亦可用於在待由處理器1604執行之指令的執行期間儲存暫時性變數或其他中間資訊。電腦系統1600進一步包括耦接至匯流排1602以用於儲存用於處理器1604之靜態資訊及指令的唯讀記憶體(ROM) 1608或其他靜態儲存器件。提供諸如磁碟或光碟之儲存器件1610，且儲存器件1610耦接至匯流排1602以用於儲存資訊及指令。

電腦系統1600可經由匯流排1602耦接至用於向電腦使用者顯示資訊之顯示器1612，諸如陰極射線管(CRT)或平板顯示器或觸控面板顯示器。包括文數字按鍵及其他按鍵之輸入器件1614耦接至匯流排1602以用於將資訊及命令選擇傳達至處理器1604。另一類型之使用者輸入器件為用於將方向資訊及命令選擇傳達至處理器1604且用於控制顯示器1612上之游標移動的游標控制件1616，諸如滑鼠、軌跡球或游標方向按鍵。此輸入器件通常具有在兩個軸線(第一軸(例如，x)及第二軸(例如，y))上之兩個自由度，從而允許器件指定平面中之位置。觸控面板(螢幕)顯示器亦可用作輸入器件。

如本文中所描述之方法中之一或多者可由電腦系統1600回應於處理器1604執行主記憶體1606中所含有之一或多個指令的一或多個序列來執行。可將此類指令自另一電腦可讀媒體(諸如，儲存器件1610)讀取至主記憶體1606中。主記憶體1606中含有之指令序列的執行使得處理器1604執行本文中所描述之程序步驟。亦可使用多處理配置中之一或多個處理器，以執行含於主記憶體1606中的指令序列。在替代實施例中，可代替或結合軟體指令來使用硬佈線電路系統。因此，本文中之描述不限於硬體電路系統及軟體之任何特定組合。

如本文中所使用之術語「電腦可讀媒體」係指參與將指令提供至處理器1604以供執行之任何媒體。此媒體可採取許多形式，包括但不限於非揮發性媒體、揮發性媒體及傳輸媒體。非揮發性媒體包括例如光碟或磁碟，諸如儲存器件1610。揮發性媒體包括動態記憶體，諸如主記憶體1606。傳輸媒體包括同軸電纜、銅線及光纖，包括包含匯流排1602之電線。傳輸媒體亦可採用聲波或光波之形式，諸如在射頻(RF)及紅外線(IR)資料通信期間產生之聲波或光波。電腦可讀媒體之常見形式包括例如軟磁碟、軟性磁碟、硬碟、磁帶、任何其他磁媒體、CD-ROM、DVD、任何其他光學媒體、打孔卡、紙帶、具有孔圖案之任何其他實體媒體、RAM、PROM及EPROM、FLASH-EPROM、任何其他記憶體晶片或卡匣、如下文所描述之載波，或可供電腦讀取之任何其他媒體形式。

可在將一或多個指令之一或多個序列攜載至處理器1604以供執行時涉及各種形式之電腦可讀媒體。舉例而言，可將指令初始地承載於遠端電腦之磁碟上。遠端電腦可將指令載入至其動態記憶體內，且使用數據機經由電話線而發送指令。在電腦系統1600本端之數據機可接收電話線上之資料，且使用紅外線傳輸器將資料轉換成紅外線信號。耦接至匯流排1602之紅外線偵測器可接收紅外線信號中所攜載之資料且將資料置放於匯流排1602上。匯流排1602將資料攜載至主記憶體1606，處理器1604自該主記憶體擷取並執行指令。由主記憶體1606接收之指令可視情況在由處理器1604執行之前或之後儲存於儲存器件1610上。

電腦系統1600亦較佳地包括耦接至匯流排1602之通信介面1618。通信介面1618提供對網路鏈路1620之雙向資料通信耦合，該網路鏈路連接至區域網路1622。舉例而言，通信介面1618可為整合式服務數位網路(ISDN)卡或數據機以提供對對應類型之電話線之資料通信連接。作為另一實例，通信介面1618可為將資料通信連接提供至相容LAN的區域網路(LAN)卡。亦可實施無線鏈路。在任何此實施中，通信介面1618發送且接收攜載表示各種類型之資訊之數位資料流的電信號、電磁信號或光學信號。

網路鏈路1620通常經由一或多個網路將資料通信提供至其他資料器件。舉例而言，網路鏈路1620可經由區域網路1622向主機電腦1624或向由網際網路服務提供者(ISP) 1626操作之資料設備提供連接。ISP 1626又經由全球封包資料通信網路(現在通常稱為「網際網路」1628)而提供資料通信服務。區域網路1622及網際網路1628兩者皆使用攜載數位資料串流之電信號、電磁信號或光信號。經由各種網路之信號及在網路鏈路1620上且經由通信介面1618之信號(該等信號將數位資料攜載至電腦系統1600且自電腦系統1600攜載數位資料)為輸送資訊的例示性形式之載波。

電腦系統1600可經由網路、網路鏈路1620及通信介面1618發送訊息並接收資料，包括程式碼。在網際網路實例中，伺服器1630可能經由網際網路1628、ISP 1626、區域網路1622及通信介面1618而傳輸用於應用程式之所請求程式碼。舉例而言，一種此類經下載應用程式可提供本文中所描述之技術中的一或多者。所接收程式碼可在其被接收時由處理器1604執行，及/或儲存於儲存器件1610或其他非揮發性儲存器中以供稍後執行。以此方式，電腦系統1600可獲得呈載波形式之應用程式碼。

在經編號條項之後續清單中揭示其他實施例： 1.一種寬帶輻射器件，其包含： 脈衝整形器，其經組態以將時間輪廓強加至輸入泵脈衝上以便產生時間調變泵脈衝，時間調變泵脈衝具有與輸入泵脈衝不同的時間輪廓；及 空芯光子晶體光纖(HC-PCF)，其具有用於限制在壓力下使用工作介質之空芯，HC-PCF可操作以接收時間調變泵脈衝； 其中時間調變泵脈衝經組態以藉由孤立子自壓縮程序光譜地增寬以形成寬帶輸出輻射，同時傳播通過HC-PCF之空芯；且該時間輪廓經組態以便組態寬帶輸出輻射之光譜以具有目標光譜特性。 2.如條項1之寬帶輻射器件，其中時間輪廓包含如將自具有該等目標光譜特性之寬帶輸出輻射在反向方向上通過HC-PCF之數值傳播而獲得之時間輪廓，反向方向與寬帶輸出輻射自時間調變泵脈衝形成之方向相反。 3.如條項1或2之寬帶輻射器件，其包含用於控制脈衝整形器之處理器單元，處理器單元可進一步操作以判定由脈衝整形器強加之時間輪廓。 4.如條項3之寬帶輻射器件，其中處理器單元可操作以藉由執行具有該等目標光譜特性之寬帶輸出輻射在反向方向上通過HC-PCF的數值傳播來判定該時間輪廓，反向方向與寬帶輸出輻射自時間調變泵脈衝形成之方向相反。 5.如條項3或4之寬帶輻射器件，其包含用以量測寬帶輸出輻射之光譜的光譜儀； 其中處理器單元可操作以最佳化該時間輪廓以便最小化寬帶輸出輻射之經量測光譜與由該等目標光譜特性定義之光譜之間的差異及/或最大化其間的類似性。 6.如條項5之寬帶輻射器件，其中處理器單元可操作以： 產生複數個候選時間輪廓； 命令脈衝整形器PS將複數個候選時間輪廓中之各者強加至各別泵脈衝上以便獲得複數個時間調變泵脈衝； 分析自光譜儀接收之複數個經量測光譜，各經量測光譜由複數個候選時間輪廓中之各別者產生；及 基於分析選擇該複數個候選時間輪廓中之候選時間輪廓，該候選時間輪廓最大化寬帶輸出輻射的經量測光譜與由該等目標光譜特性定義之光譜之間的類似性。 7.如條項6之寬帶輻射器件，其可操作以重複產生、命令、分析及選擇步驟以進一步最佳化時間輪廓。 8.如條項1至6中任一項之寬帶輻射器件，其可操作以經由使用依序基因演算法或進化演算法之搜尋程序來判定時間輪廓。 9.如任一前述條項之寬帶輻射器件，其中時間調變泵脈衝包含具有兩個或更多個峰值之時間輪廓。 10.如任一前述條項之寬帶輻射器件，其中目標光譜特性包含在400 nm與900 nm之間的波長範圍內至少5 mW/nm之平均功率光譜密度(PSD)。 11.如任一前述條項之寬帶輻射器件，其中目標光譜特性包含在400 nm與900 nm之間的波長範圍內具有3dB之最大變化的光譜剖面。 12.如任一前述條項之寬帶輻射器件，其進一步包含經組態以輸出泵脈衝之泵雷射。 13.如條項12之寬帶輻射器件，其中脈衝整形器包含於泵雷射中。 14.一種度量衡器件，其包含如任一前述條項之寬頻輻射器件。 15.如條項14之度量衡器件，其包含散射計度量衡裝置、位階感測器或對準感測器。 16.一種最佳化泵脈衝之時間輪廓的方法，該泵脈衝將在空芯光子晶體光纖(HC-PCF)內部之工作介質內經由孤立子自壓縮程序而經歷光譜增寬，以便形成寬帶輸出輻射；該方法包含： 最佳化時間輪廓以便組態寬帶輸出輻射以具有目標光譜特性。 17.如條項16之方法，其中最佳化時間輪廓之步驟包含執行具有該等目標光譜特性之寬頻輸出輻射在反向方向上通過HC-PCF的數值傳播，反向方向與寬頻輸出輻射自時間調變泵脈衝形成之方向相反。 18.如條項16或17之方法，其中最佳化時間輪廓之步驟包含最小化寬帶輸出輻射之經量測光譜與由該等目標光譜特性定義之光譜之間的差異及/或最大化其間的類似性。 19.如條項16至18中任一項之方法，其包含以下步驟： 產生複數個候選時間輪廓； 命令脈衝整形器PS將複數個候選時間輪廓中之各者強加至各別泵脈衝上以便獲得複數個時間調變泵脈衝； 分析自光譜儀接收之複數個經量測光譜，各經量測光譜由複數個候選時間輪廓中之各別者產生；及 基於分析選擇該複數個候選時間輪廓中之候選時間輪廓，該候選時間輪廓最大化寬帶輸出輻射的經量測光譜與由該等目標光譜特性定義之光譜之間的類似性。 20.如條項19之方法，其包含重複產生、命令、分析及選擇步驟以進一步最佳化時間輪廓。 21.如條項16至19中任一項之方法，其中經由使用依序基因演算法或進化演算法之搜尋程序來判定時間輪廓。 22.一種產生具有目標光譜特性之寬帶輸出輻射之方法，該方法包含： 將時間輪廓強加於輸入泵脈衝上以便產生時間調變泵脈衝，時間調變泵脈衝具有與輸入泵脈衝不同之時間輪廓，時間輪廓經組態以便組態寬帶輸出輻射之光譜以具有目標光譜特性； 使用時間調變泵脈衝來激發空芯光子晶體光纖(HC-PCF)內之工作介質，使得時間調變泵脈衝藉由孤立子自壓縮程序光譜地增寬以形成具有該等目標光譜特性之該寬帶輸出輻射。 23.如條項22之方法，其中時間輪廓包含如條項16至21中任一項中最佳化之時間輪廓。

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圖案、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上下文中的本發明之實施例，但本發明之實施例可用於其他裝置。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)之物件之任何裝置的部分。此等裝置可通常稱為微影工具。此微影工具可使用真空條件或環境(非真空)條件。

儘管上文可能已經特定地參考在光學微影之上下文中對本發明之實施例的使用，但應瞭解，在上下文允許之情況下，本發明不限於光學微影且可用於其他應用(例如，壓印微影)中。

雖然上文已描述本發明之特定實施例，但將瞭解，可以與所描述之方式不同的其他方式來實踐本發明。以上描述意欲為說明性，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述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。

2:寬帶輻射投影儀 4:光譜儀偵測器 6:基板 10:光譜 21:管狀毛細管 120:裝置 140:自相位調變 142:孤立子自壓縮 144:增寬 152:分散波 1500:方法 1510:步驟 1520:步驟 1530:步驟 1540:步驟 1600:電腦系統 1602:匯流排 1604:處理器 1605:處理器 1606:主記憶體 1608:唯讀記憶體 1610:儲存器件 1612:顯示器 1614:輸入器件 1616:游標控制件 1618:通信介面 1620:網路鏈路 1622:區域網路 1624:主機電腦 1626:網際網路服務提供者 1628:網際網路 1630:伺服器 AM:標記 ANG:入射角 AS:已知對準感測器 B:輻射光束 BD:光束遞送系統 BE1:輻射光束 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 d:直徑 DE:顯影器 DET:偵測器 DGR:偵測光柵 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 IP:輸入泵脈衝 IRD:輸入輻射 IRD-M:時間調變泵脈衝 I/O1、I/O2:輸入/輸出埠 LA:微影裝置 LB:裝載匣 LC:微影單元 LS:位階感測器 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 MLO:量測位置 MT:遮罩支撐件/度量衡工具/散射計 OE:輸出端 OF:光纖 OL:物鏡 ORD:輸出輻射 P:位置 P1:基板對準標記 P2:基板對準標記 PGR:投影光柵 PK:相對較高峰值 PM:第一定位器 PRS:脈衝式泵輻射源 PS:投影系統 PS:脈衝整形器 PSD:功率光譜密度 PU:處理單元 PW:第二定位器 RB:輻射光束 RO:機器人 RDS:輻射源 RDS-M1:第一輻射源 RDS-M2:第二輻射源 RSO:輻射源 RSV:儲集器 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:點鏡面 SO:輻射源 SP:照明光點/光譜儀/支撐部分 SRI:自參考干涉計 ST:支撐管 t:時間 TCU:塗佈顯影系統控制單元 TP:目標泵脈衝 TS:目標光譜特性 TW1:第一透明窗 TW2:第二透明窗 US:非所要光譜特性 VR:相對較低谷值 W:基板 WM:工作介質 WP:壁部分 WT:基板支撐件 x:軸 y:軸 Z:軸 λ:波長

現將參考隨附示意性圖式僅藉助於實例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，其表示最佳化半導體製造之三種關鍵技術之間的協作； -  圖4描繪可包含根據本發明之實施例的輻射源之用作度量衡器件的散射量測裝置之示意性綜述； -  圖5描繪可包含根據本發明之實施例的輻射源之位準感測器裝置的示意性綜述； -  圖6描繪可包含根據本發明之實施例的輻射源之對準感測器裝置的示意性綜述； -  圖7為可在橫向平面中(亦即，垂直於光纖之軸線)形成根據實施例之輻射源之部分的空芯光纖的示意性橫截面圖； -  圖8描繪用於提供寬帶輸出輻射之根據實施例之輻射源的示意性表示； -  圖9(a)及圖9(b)示意性地描繪用於超連續光譜產生之空芯光子晶體光纖(HC-PCF)設計之實例的橫向橫截面； -  圖10A展示用於模擬之相對於沿著光纖長度之位置P的波長λ-功率光譜密度標繪圖(或信號sig (dB))，其描述圖8中所展示之輻射源的空芯光纖內之泵輻射脈衝的基於孤立子自壓縮之光譜演進； -  圖10B展示用於模擬之相對於沿著光纖長度之位置P的時間t-功率光譜密度標繪圖(或信號sig (dB))，其描述同一輻射源的空芯光纖內(直至最大壓縮點)之泵輻射脈衝的基於孤立子自壓縮之時間演進； -  圖11展示藉由在圖8中所展示之輻射源之空芯光纖內的泵輻射脈衝之基於孤立子自壓縮之光譜增寬而產生的寬帶輸出輻射之實例經模擬光譜； -  圖12A展示用於將輸入泵脈衝轉換成具有非所要光譜特性之寬帶輸出輻射的基於正向孤立子自壓縮之非線性程序； -  圖12B展示用於將具有目標光譜特性之寬帶輸出輻射轉換成具有所要或目標時間輪廓之目標泵脈衝的基於反向孤立子自壓縮之非線性程序； -  圖13示意性地描繪根據實施例之配備有脈衝整形器之第一輻射源，其用於提供具有目標光譜特性之寬帶輸出輻射； -  圖14示意性地描繪根據實施例之配備有脈衝整形器之第二輻射源，其用於提供具有目標特性之寬帶輸出輻射； -  圖15為最佳化用於圖14中所展示之第二輻射源中的泵脈衝之時間輪廓的方法之流程圖；且 -  圖16描繪用於控制寬帶輻射源之電腦系統的方塊圖。

HC:空芯

IE:輸入端

IRD:輸入輻射

IRD-M:時間調變泵脈衝

OE:輸出端

OF:光纖

ORD:輸出輻射

PRS:脈衝式泵輻射源

PS:投影系統

PU:處理單元

RDS-M1:第一輻射源

RSV:儲集器

TW1:第一透明窗

TW2:第二透明窗

WM:工作介質

Claims (15)

1. 一種寬帶輻射器件，其包含： 一脈衝整形器，其經組態以將一時間輪廓強加至一輸入泵脈衝上以便產生一時間調變泵脈衝，該時間調變泵脈衝具有與該輸入泵脈衝不同的一時間輪廓；及 一空芯光子晶體光纖(HC-PCF)，其具有用於限制在一壓力下使用一工作介質之一空芯，該HC-PCF可操作以接收該時間調變泵脈衝； 其中該時間調變泵脈衝經組態以藉由一孤立子自壓縮程序光譜地增寬以形成寬帶輸出輻射，同時傳播通過該HC-PCF之該空芯；且該時間輪廓經組態以便組態該寬帶輸出輻射之一光譜以具有目標光譜特性。
2. 如請求項1之寬帶輻射器件，其中該時間輪廓包含如將自具有該等目標光譜特性之該寬帶輸出輻射在一反向方向上通過該HC-PCF之數值傳播而獲得之一時間輪廓，該反向方向與該寬帶輸出輻射自該時間調變泵脈衝形成之方向相反。
3. 如請求項1或2之寬帶輻射器件，其包含用於控制該脈衝整形器之一處理器單元，該處理器單元可進一步操作以判定由該脈衝整形器強加之該時間輪廓。
4. 如請求項3之寬帶輻射器件，其中該處理器單元可操作以藉由執行具有該等目標光譜特性之該寬帶輸出輻射在一反向方向上通過該HC-PCF的一數值傳播來判定該時間輪廓，該反向方向與該寬帶輸出輻射自該時間調變泵脈衝形成之該方向相反。
5. 如請求項3之寬帶輻射器件，其包含用以量測該寬帶輸出輻射之一光譜的一光譜儀； 其中該處理器單元可操作以最佳化該時間輪廓以便最小化該寬帶輸出輻射之該經量測光譜與由該等目標光譜特性定義之一光譜之間的一差異及/或最大化其間的一類似性。
6. 如請求項5之寬帶輻射器件，其中該處理器單元可操作以： 產生複數個候選時間輪廓； 命令該脈衝整形器PS將該複數個候選時間輪廓中之各者強加至一各別泵脈衝上以便獲得複數個時間調變泵脈衝； 分析自該光譜儀接收之複數個經量測光譜，各經量測光譜由該複數個候選時間輪廓中之一各別者產生；及 基於該分析選擇該複數個候選時間輪廓中之一候選時間輪廓，該候選時間輪廓最大化該寬帶輸出輻射的該經量測光譜與由該等目標光譜特性定義之一光譜之間的該類似性。
7. 如請求項6之寬帶輻射器件，其可操作以重複該產生、命令、分析及選擇步驟以進一步最佳化該時間輪廓。
8. 如請求項1或2之寬帶輻射器件，其可操作以經由使用一依序基因演算法或進化演算法之搜尋程序來判定該時間輪廓。
9. 如請求項1或2之寬帶輻射器件，其中該時間調變泵脈衝包含具有兩個或更多個峰值之一時間輪廓。
10. 如請求項1或2之寬帶輻射器件，其中該等目標光譜特性包含在400 nm與900 nm之間的波長範圍內至少5 mW/nm之一平均功率光譜密度(PSD)。
11. 如請求項1或2之寬帶輻射器件，其中該等目標光譜特性包含在400 nm與900 nm之間的波長範圍內具有3 dB之一最大變化的一光譜輪廓。
12. 一種度量衡器件，其包含一如請求項1至11中任一項之寬帶輻射器件。
13. 一種最佳化一泵脈衝之一時間輪廓的方法，該泵脈衝將在一空芯光子晶體光纖(HC-PCF)內部之一工作介質內經由一孤立子自壓縮程序而經歷光譜增寬，以便形成寬帶輸出輻射；該方法包含： 最佳化該時間輪廓以便組態該寬帶輸出輻射以具有目標光譜特性。
14. 如請求項13之方法，其中最佳化該時間輪廓之步驟包含執行具有該等目標光譜特性之寬帶輸出輻射在一反向方向上通過該HC-PCF的一數值傳播，該反向方向與該寬帶輸出輻射自時間調變泵脈衝形成之方向相反。
15. 如請求項13或14中任一項之方法，其包含以下該等步驟： 產生複數個候選時間輪廓； 命令該脈衝整形器PS將該複數個候選時間輪廓中之各者強加至一各別泵脈衝上以便獲得複數個時間調變泵脈衝； 分析自該光譜儀接收之複數個經量測光譜，各經量測光譜由該複數個候選時間輪廓中之一各別者產生；及 基於該分析選擇該複數個候選時間輪廓中之一候選時間輪廓，該候選時間輪廓最大化該寬帶輸出輻射的該經量測光譜與由該等目標光譜特性定義之一光譜之間的該類似性。