TWI610104B - 用於光纖連接之方法與裝置 - Google Patents

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TWI610104B TW105111692A TW105111692A TWI610104B TW I610104 B TWI610104 B TW I610104B TW 105111692 A TW105111692 A TW 105111692A TW 105111692 A TW105111692 A TW 105111692A TW I610104 B TWI610104 B TW I610104B
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Abstract

一種系統，其包括：一第一組件，其包含一透鏡狀琢面；及一第二組件，其光學地耦合至該第一組件，該第二組件包含一錐體狀琢面，該錐體狀琢面與該透鏡狀琢面彼此隔開以便在該第一組件與該第二組件之間建立消散波耦合。

Description

用於光纖連接之方法與裝置
本發明係關於用以連接光纖之方法及裝置。
無論在微影程序抑或其他程序中，皆需要使用光學偵測量測技術來進行檢測或量測。此外，需要在諸如表面輻照之其他程序中、在電信中等等使用輻射。
為了至少促進輻射之輸送，可使用光纖。光纖為沿著其軸線傳輸輻射之波導(通常為圓柱形)。光纖通常包含由「包覆(cladding)」層環繞之纖芯(通常在中間)。光纖可完全地由諸如玻璃之固體透明材料製成；纖芯及「包覆」層通常係由介電材料製成。光纖之橫截面之一個部分(通常在中間)中的透明材料相比於其餘部分具有不同光學結構(例如，較高折射率)，且形成纖芯，輻射係藉由(例如)全內反射而在該纖芯內被導引。纖芯與「包覆」層之間的邊界可在(例如)階變折射率光纖(step-index fiber)中為突變的，或在(例如)梯度折射率光纖(graded-index fiber)中為漸變的。光纖可為單模或多模，其中多模光纖與單模光纖之間的主要差異為多模光纖具有顯著較大的纖芯橫向尺寸(例如，寬度或直徑)，例如，通常為50微米至100微米，而單模光纖通常具有小於傳播輻射之波長之約十倍的纖芯橫向尺寸，例如，8微米及10.5微米。
光子晶體光纖(photonic-crystal fiber；PCF)為特殊形式之光纖。PCF可以多種形式出現且係基於光子晶體之屬性(儘管光纖自身無需具有晶體材料)。PCF之實例包含單固體且實質上透明的材料，諸如熔融矽石玻璃，在該材料內嵌入平行於光纖軸線而延行之週期性開孔陣列。規則陣列內之呈單一缺孔之形式的「疵點(defect)」形成高折射率區，該高折射率區充當波導纖芯，輻射係以類似於標準光纖中之全內反射導引的方式而在該波導纖芯內被導引。用於導引輻射之另一機制係基於光子帶隙效應(photonic-band-gap effect)。可藉由孔陣列之合適設計來獲得光子帶隙導引。
可需要提供用來將光纖之部分彼此至少光學地耦合或用來將光纖至少光學地耦合至另一組件的連接。詳言之，需要提供一連接，該連接提供高耦合效率、穩定性及/或無需特殊對準。在一實施例中，可需要實現此連接以用於將PCF光學地耦合至PCF。
在一實施例中，提供一種系統，其包含：一第一組件，其包含一透鏡狀琢面(lensed facet)；及一第二組件，其光學地耦合至該第一組件，該第二組件包含一錐體狀琢面(tapered facet)，該錐體狀琢面與該透鏡狀琢面彼此隔開以便在該第一組件與該第二組件之間建立消散波耦合(evanescent-wave coupling)。
在一實施例中，提供一種光學地耦合光學組件之方法，該方法包含：橫越一第一光學組件之一透鏡狀琢面與一第二光學組件之一錐體狀琢面之間的一間隙傳播輻射之消散波。
在一實施例中，提供一種光譜增寬輻射裝置，其包含：一雷射，其經組態以通過該雷射之一輸出發射輻射；一光纖，其光學地耦合至該雷射之該輸出，該光纖具有用以自該雷射接收該輻射之一輸入且具有用以提供光譜增寬輸出輻射之一輸出，該光纖經組態以將來自 該雷射之該輻射光譜地增寬至在標稱波長周圍為至少0.5奈米之一光譜寬度；及如本文中所描述之一系統。
在一實施例中，提供一種檢測裝置，其包含：一輻射裝置，其經組態以提供輻射；一輸出，其用以將來自該輻射裝置之該輻射提供至一繞射目標上；一偵測器，其經組態以自該目標接收經繞射輻射；及如本文中所描述之一系統。在一實施例中，該偵測器經組態以回應於該經接收之經繞射輻射而判定兩個或兩個以上物件之對準。
在一實施例中，提供一種對準感測器，其包含：一輸出，其用以將來自輻射裝置之輻射提供至一目標上；一偵測器，其經組態以自該目標接收輻射；一控制系統，其經組態以回應於該經接收輻射而判定兩個或兩個以上物件之對準；及如本文中所描述之一系統。
2‧‧‧輻射投影儀/輻射源
4‧‧‧偵測器
6‧‧‧基板
10‧‧‧光譜
11‧‧‧背向投影式光瞳平面
12‧‧‧透鏡系統
13‧‧‧干涉濾光器
14‧‧‧參考鏡面
15‧‧‧接物鏡/透鏡
16‧‧‧部分反射表面
17‧‧‧偏振器
18‧‧‧偵測器
100‧‧‧對準系統/對準感測器
104‧‧‧照明系統/輻射系統
106‧‧‧電磁輻射
108‧‧‧稜鏡
110‧‧‧塗層
112‧‧‧對準標記/對準目標
114‧‧‧箭頭
116‧‧‧影像旋轉干涉計
118‧‧‧感測器對準軸線
120‧‧‧偵測器
122‧‧‧信號分析器
500‧‧‧輻射系統
501‧‧‧雷射
503‧‧‧光學元件
505‧‧‧光纖
505a‧‧‧輸入端
505b‧‧‧輸出端
507‧‧‧輸出光學件
700‧‧‧輻射系統
710‧‧‧光纖放大器
720‧‧‧光子晶體光纖
730‧‧‧濾光器
740‧‧‧中繼及機械介面
800‧‧‧輻射系統
810‧‧‧光纖
815‧‧‧光纖
820‧‧‧光纖
825‧‧‧連接/光學連接
830‧‧‧光學模組
900‧‧‧光子晶體光纖(PCF)
910‧‧‧光子晶體光纖(PCF)
920‧‧‧透鏡狀琢面
930‧‧‧「包覆」層
940‧‧‧錐體狀琢面
950‧‧‧「包覆」層
960‧‧‧琢面
970‧‧‧結構
AD‧‧‧調整器
AS‧‧‧對準感測器
B‧‧‧輻射光束
BD‧‧‧光束遞送系統
BK‧‧‧烘烤版
C‧‧‧目標部分
CH‧‧‧冷卻板
CO‧‧‧聚光器
D‧‧‧橫向尺寸
DE‧‧‧顯影器
I/O1‧‧‧輸入/輸出埠
I/O2‧‧‧輸入/輸出埠
IF‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明系統/照明器
IN‧‧‧積光器
L‧‧‧長度
LA‧‧‧微影裝置
LACU‧‧‧微影控制單元
LB‧‧‧裝載匣
LC‧‧‧微影製造單元
LS‧‧‧位階感測器
M1‧‧‧圖案化器件對準標記
M2‧‧‧圖案化器件對準標記
MA‧‧‧圖案化器件
MT‧‧‧支撐結構/圖案化器件支撐件
P1‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧基板對準標記
PM‧‧‧第一定位器
PS‧‧‧投影系統
PU‧‧‧處理單元
PW‧‧‧第二定位器
R‧‧‧半徑
RF‧‧‧參考框架
RO‧‧‧參考框架
S‧‧‧橫向尺寸
SC‧‧‧旋塗器
SCS‧‧‧監督控制系統
SM1‧‧‧檢測裝置
SM2‧‧‧檢測裝置
SO‧‧‧輻射源
TCU‧‧‧塗佈顯影系統控制單元
W‧‧‧基板
WT‧‧‧基板台
WTa‧‧‧基板台
WTb‧‧‧基板台
Z‧‧‧距離
現在將參考隨附圖式而僅作為實例來描述實施例，在該等圖式中：圖1示意性地描繪微影裝置之實施例；圖2示意性地描繪微影製造單元(lithographic cell)或叢集(cluster)之實施例；圖3示意性地描繪檢測裝置之實施例；圖4示意性地描繪檢測裝置之另外實施例；圖5示意性地描繪對準感測器裝置；圖6示意性地描繪電磁光譜之可見區中的短相干長度輻射系統之實施例；圖7示意性地描繪可調諧寬光譜寬度輻射系統；圖8示意性地描繪源與光學模組之間的實例連接；圖9示意性地描繪連接之實施例；圖10(A)示意性地描繪連接之實施例之詳細部分； 圖10(B)示意性地描繪連接之實施例之詳細部分；且圖11示意性地描繪連接之另外實施例。
在詳細地描述實施例之前，有指導性的是呈現可供實施實施例之實例環境。
微影裝置為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)之機器。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)製造中。在彼情況下，圖案化器件(其替代地被稱作光罩或比例光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。此圖案可轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包括晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上來進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有經順次地圖案化之鄰近目標部分之網路。已知的微影裝置包括：所謂的步進器，其中藉由一次性將整個圖案曝光至目標部分上來輻照每一目標部分；及所謂的掃描器，其中藉由在給定方向(「掃描」方向)上經由輻射光束而掃描圖案同時平行或反平行於此方向而同步地掃描基板來輻照每一目標部分。亦有可能藉由將圖案壓印至基板上而將圖案自圖案化器件轉印至基板。
圖1示意性地描繪微影裝置LA。該裝置包含：-照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，DUV輻射或EUV輻射)；-支撐結構(例如，光罩台)MT，其經建構以支撐圖案化器件(例如，光罩)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之第一定位器PM；-基板台(例如，晶圓台)WTa，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。
照明系統可包括用於導向、塑形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、靜電或其他類型之光學組件，或其任何組合。
圖案化器件支撐結構以取決於圖案化器件之定向、微影裝置之設計及其他條件(諸如圖案化器件是否被固持於真空環境中)的方式來固持圖案化器件。圖案化器件支撐結構可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以固持圖案化器件。圖案化器件支撐結構可為(例如)框架或台，其可根據需要而固定或可移動。圖案化器件支撐結構可確保圖案化器件(例如)相對於投影系統處於所要位置。可認為本文中對術語「比例光罩」或「光罩」之任何使用皆與更一般之術語「圖案化器件」同義。
本文中所使用之術語「圖案化器件」應被廣泛地解譯為係指可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以便在基板之目標部分中產生圖案的任何器件。應注意，舉例而言，若被賦予至輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂的輔助特徵，則該圖案可不確切地對應於基板之目標部分中之所要圖案。通常，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中產生之器件(諸如積體電路)中之特定功能層。
圖案化器件可為透射的或反射的。圖案化器件之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列及可程式化LCD面板。光罩在微影中為吾人所熟知，且包括諸如二元、交變相移及衰減相移之光罩類型，以及各種混合式光罩類型。可程式化鏡面陣列之一實例使用小鏡面之矩陣配置，該等小鏡面中之每一者可個別地傾斜，以便使入射輻射光束在不同方向上反射。傾斜之鏡面在由鏡面矩陣反射之輻射光束中賦予圖 案。
本文中所使用之術語「投影系統」應被廣泛地解譯為涵蓋適於所使用之曝光輻射或適於諸如浸潤液體之使用或真空之使用之其他因素的任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁性、電磁及靜電光學系統，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」同義。
如此處所描繪，裝置屬於透射類型(例如，使用透射光罩)。替代地，裝置可屬於反射類型(例如，使用如上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列，或使用反射光罩)。
微影裝置可屬於具有兩個(雙載物台)或兩個以上台(例如，兩個或兩個以上基板台、兩個或兩個以上圖案化器件支撐結構，或一基板台及度量衡台)之類型。在此等「多載物台」機器中，可並行地使用額外台，或可對一或多個台進行預備步驟，同時將一或多個其他台用於曝光。
微影裝置亦可屬於如下類型：其中基板之至少一部分可由具有相對高折射率之液體(例如，水)覆蓋，以便填充投影系統與基板之間的空間。亦可將浸潤液體施加至微影裝置中之其他空間，例如，光罩與投影系統之間的空間。浸潤技術在此項技術中被熟知用於增加投影系統之數值孔徑。如本文中所使用之術語「浸潤」並不意謂諸如基板之結構必須浸沒於液體中，而是僅意謂液體在曝光期間位於投影系統與基板之間。
參看圖1，照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當源為準分子雷射時，源與微影裝置可為分離實體。在此等狀況下，不認為源形成微影裝置之部分，且輻射光束係憑藉包括(例如)合適導向鏡面及/或光束擴展器之光束遞送系統BD而自源SO傳遞至照明器IL。在其他狀況下，舉例而言，當源為水銀燈時，源可為微影裝置之整體部 分。源SO及照明器IL連同光束遞送系統BD(在需要時)可被稱作輻射系統。
照明器IL可包括用於調整輻射光束之角強度分佈之調整器AD。通常，可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈的至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作σ外部及σ內部)。另外，照明器IL可包括各種其他組件，諸如積光器IN及聚光器CO。照明器可用以調節輻射光束，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。
輻射光束B入射於被固持於圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT上之圖案化器件(例如，光罩)MA上，且由該圖案化器件圖案化。在已橫穿圖案化器件(例如，光罩)MA的情況下，輻射光束B傳遞通過投影系統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及位置感測器IF(例如，干涉量測器件、線性編碼器、2-D編碼器或電容性感測器)，可準確地移動基板台WTa，例如，以便使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。相似地，第一定位器PM及另一位置感測器(其未在圖1中被明確地描繪)可用以(例如)在自光罩庫之機械擷取之後或在掃描期間相對於輻射光束B之路徑來準確地定位圖案化器件(例如，光罩)MA。一般而言，可憑藉形成第一定位器PM之部分之長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT之移動。相似地，可使用形成第二定位器PW之部分之長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WTa之移動。在步進器(相對於掃描器)之狀況下，圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT可僅連接至短衝程致動器，或可固定。
可使用圖案化器件對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化器件(例如，光罩)MA及基板W。儘管如所說明之基板對準標記佔據專用目標部分，但該等標記可位於目標部分之間的空間中(此等標記被稱為切割道對準標記)。相似地，在一個以上晶粒被提供 於圖案化器件(例如，光罩)MA上之情形中，圖案化器件對準標記可位於該等晶粒之間。小對準標記亦可包括於器件特徵當中之晶粒內，在此狀況下，需要使標記儘可能地小且相比於鄰近特徵無需任何不同成像或程序條件。下文進一步描述偵測對準標記之對準系統。
微影裝置LA可為所謂的多載物台類型，其具有兩個或兩個以上台WTa、WTb(例如，兩個基板台)及兩個或兩個以上站-曝光站及量測站-在該兩個站之間可交換該等台。舉例而言，在曝光站處曝光一個台上之基板的同時，可在量測站處將另一基板裝載至另一基板台上且進行各種預備步驟。預備步驟可包括使用位階感測器LS來映射基板之表面控制，及使用對準感測器AS來量測基板上之對準標記之位置，該等感測器兩者皆係由參考框架RF支撐。若位置感測器IF在台處於量測站以及處於曝光站時不能夠量測台之位置，則可提供第二位置感測器以使得能夠在兩個站處追蹤台之位置。作為另一實例，在曝光站處曝光一個台上之基板的同時，不具有基板之另一台在量測站處等待(其中視情況可發生量測活動)。此另一台具有一或多個量測器件且可視情況具有其他工具(例如，清潔裝置)。當基板已完成曝光時，不具有基板之台移動至曝光站以執行(例如)量測，且具有基板之台移動至卸載該基板且裝載另一基板之部位(例如，量測站)。此等多台配置實現裝置之產出率之實質增加。
如圖2所展示，微影裝置LA形成微影製造單元LC(有時亦被稱作微影製造單元(lithocell)或微影叢集(lithocluster))之部分，微影製造單元LC亦包括用以對基板執行一或多個曝光前程序及曝光後程序之裝置。習知地，此等裝置包括用以沈積抗蝕劑層之一或多個旋塗器SC、用以顯影經曝光抗蝕劑之一或多個顯影器DE、一或多個冷卻板CH，及一或多個烘烤板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、在不同程序器件之間移動基板且將基板遞送至 微影裝置之裝載匣LB。常常被集體地稱作塗佈顯影系統(track)之此等器件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自身受到監督控制系統SCS控制，監督控制系統SCS亦經由微影控制單元LACU而控制微影裝置。因此，不同裝置可經操作以最大化產出率及處理效率。
因此，憑藉微影裝置，將不同圖案在精確對準位置處順次地成像至基板上。基板可經歷彼此已對準之順次影像之間的物理及化學改變。在已運用至少一個圖案之影像來曝光基板之後自裝置移除該基板，且在該基板已經歷所要程序步驟之後，放回該基板以便運用另外圖案之影像來曝光該基板，等等，同時必須確保該另外圖案及任何後續圖案之影像相對於該基板上之至少一個已經曝光之影像準確地定位。為此目的，基板(及/或基板台及/或圖案化器件)可具備對準標記以在基板上提供參考部位，且微影裝置具備對準系統以量測對準標記之對準位置。藉由量測對準標記之對準位置，原則上可預測基板上之每一點之位置，亦即，可計算先前曝光之目標部分之部位，且可控制微影裝置以緊接著先前曝光之目標部分曝光順次目標部分。
通常，基板上之對準標記為諸如繞射光柵之繞射結構。對準系統則包含對準感測器系統，對準感測器系統具有用以朝向光柵發射輻射之輻射源，及用以偵測經反射輻射中之繞射圖案之偵測器，亦即，使用以一階、三階及/或高階而繞射之子光束，以便判定光柵之位置。
此外，為了正確地且一致地曝光由微影裝置曝光之基板，需要檢測經曝光基板以(例如)對所產生之結構(例如，基板上之或基板之抗蝕劑及/或其他層中的器件特徵)進行量測，例如，用於程序控制及驗證。通常量測或判定結構之一或多個參數，例如，結構之臨界尺寸(CD)、形成於基板中或上之後續層之間的疊對誤差、線厚度等等。若 偵測到誤差，則可對一或多個後續基板之曝光進行調整，尤其是在檢測可足夠迅速地且快速地進行而使得同一批量之另一基板仍待曝光的情況下。又，可剝離及重工已經曝光之基板(以改良良率)或捨棄已經曝光之基板，藉此避免對已知有缺陷之基板執行曝光。在基板之僅一些目標部分有缺陷之狀況下，可僅對良好的彼等目標部分執行另外曝光。另一可能性係調適後續程序步驟之設定以補償誤差，例如，可調整修整蝕刻步驟之時間以補償由微影程序步驟引起之基板間CD變化。
檢測裝置用以判定基板之一或多個屬性，且尤其是判定不同基板或同一基板之不同層之一或多個屬性如何在不同層間變化及/或橫越基板而變化。存在用於對在微影程序中形成之微觀結構進行量測之各種技術。用於進行此等量測之各種工具為吾人所知，包括常常用以量測臨界尺寸(CD)之掃描電子顯微鏡，及用以量測疊對(器件中之兩個層之對準準確度)之特殊化工具。此工具之一實例為經開發以供微影領域中使用之散射計。此器件將輻射光束導向至基板之表面上之目標上且量測經重新導向輻射之一或多個屬性-例如，依據波長而變化的在單一反射角下之強度；依據反射角而變化的在一或多個波長下之強度；或依據反射角而變化的偏振-以獲得可供判定目標之所關注屬性之「光譜」。可藉由各種技術來執行所關注屬性之判定：例如，藉由反覆途徑對目標結構進行重新建構，反覆途徑係諸如嚴密耦合波分析或有限元素方法；庫搜尋；及主成分分析。與對準類似，目標可為繞射光柵，例如，通常為一個層中之一光柵由另一層中之另一光柵疊對的複式光柵。
檢測裝置可整合至微影裝置LA或微影製造單元LC中，或可為單機元件。為了實現最快速的量測，需要使檢測裝置緊接地在曝光之後量測經曝光抗蝕劑層中之一或多個屬性。然而，抗蝕劑中之潛影具有 極低對比度-在已曝光至輻射的抗蝕劑之部分與尚未曝光至輻射的抗蝕劑之部分之間僅存在極小折射率差-且並非所有檢測裝置皆具有足夠敏感度來進行潛影之有用量測。因此，可在曝光後烘烤步驟(PEB)之後進行量測，曝光後烘烤步驟通常為對經曝光基板進行之第一步驟且增加抗蝕劑之經曝光部分與未經曝光部分之間的對比度。在此階段，抗蝕劑中之影像可被稱作半潛像(semi-latent)。亦有可能對經顯影抗蝕劑影像進行量測-此時，抗蝕劑之經曝光部分或未經曝光部分已被移除-或在諸如蝕刻之圖案轉印步驟之後對經顯影抗蝕劑影像進行量測。後一可能性限制有缺陷基板之重工之可能性，但仍可提供有用資訊，例如，出於程序控制之目的。
圖3描繪檢測裝置SM1之實施例。檢測裝置SM1包含將輻射投影至基板6之目標(例如，繞射光柵)上之輻射投影儀2(例如，寬頻帶(白光)輻射投影儀)。經反射輻射傳遞至偵測器4(例如，光譜儀偵測器)，偵測器4在此狀況下量測鏡面反射輻射之光譜10(亦即，依據波長而變化的強度之量測)。根據此資料，可由處理單元PU重新建構引起經偵測光譜之結構或剖面，例如，藉由嚴密耦合波分析及非線性回歸，或藉由與圖3之底部處所展示之經模擬光譜庫的比較。一般而言，對於重新建構，結構之一般形式為吾人所知，且根據供製造結構之程序之知識來假定一些參數，從而僅留下結構之少許參數以根據資料予以判定。此檢測裝置可經組態以用於正入射或斜入射。
圖4中展示檢測裝置SM2之另一實施例。在此器件中，由輻射源2發射之輻射係使用透鏡系統12而聚焦通過干涉濾光器13及偏振器17、由部分反射表面16反射且經由接物鏡15而聚焦至基板W之目標上，接物鏡15具有高數值孔徑(NA)，理想地為至少0.9或至少0.95。浸潤量測(在透鏡15與基板W之間使用液體)可甚至具有數值孔徑高於1之透鏡。經反射輻射接著通過部分反射表面16而透射至偵測器18中，以便 使經散射輻射被偵測。偵測器可位於背向投影式光瞳平面11中，背向投影式光瞳平面11處於透鏡15之焦距，然而，光瞳平面可代替地運用輔助光學件(圖中未繪示)而再成像至偵測器18上。光瞳平面為輻射之徑向位置界定入射角且角位置界定輻射之方位角的平面。偵測器為(例如)二維偵測器，使得可量測基板目標之二維角散射光譜(亦即，依據散射角而變化的強度之量測)。偵測器18可為(例如)CCD或CMOS感測器陣列，且可具有為(例如)每圖框40毫秒之積分時間。
參考光束常常用以(例如)量測入射輻射之強度。為了進行此量測，當輻射光束入射於部分反射表面16上時，將輻射光束之部分朝向參考鏡面14作為參考光束而透射通過該表面。接著將參考光束投影至同一偵測器18之不同部分上。
一或多個干涉濾光器13可用於選擇在為(比如)405奈米至790奈米或甚至更低(諸如200奈米至300奈米)之範圍內的所關注波長。干涉濾光器可為可調諧的，而非包含不同濾光器之集合。代替一或多個干涉濾光器或除了一或多個干涉濾光器以外，亦可使用光柵。
偵測器18可量測經散射輻射在單一波長(或窄波長範圍)下之強度、分離地在多個波長下之強度或遍及一波長範圍而積分之強度。此外，偵測器可分離地量測橫向磁(TM)偏振輻射及橫向電(TE)偏振輻射之強度，及/或橫向磁偏振輻射與橫向電偏振輻射之間的相位差。
使用寬頻帶輻射源2(亦即，具有廣泛範圍之輻射頻率或波長且因此具有廣泛範圍之色彩的輻射源)係可能的，其給出大光展量(etendue)，從而允許多個波長之混合。寬頻帶中之複數個波長理想地各自具有為δλ之頻寬及為至少2δλ(亦即，波長頻寬的兩倍)之間隔。若干輻射「源」可為已使用(例如)光纖束而分裂的延伸型輻射源之不同部分。以此方式，可並行地在多個波長下量測角度解析散射光譜。可量測3-D光譜(波長及兩個不同角度)，其相比於2-D光譜含有更多資 訊。此情形允許量測更多資訊，其增加度量衡程序穩固性。文獻之全文特此以引用方式併入之美國專利申請公開案第US 2006-0066855號中更詳細地描述此情形。
藉由比較光束在其已由目標重新導向之前與之後的一或多個屬性，可判定基板之一或多個屬性。舉例而言，可藉由比較經重新導向光束與使用基板之模型而計算的理論經重新導向光束且搜尋給出經量測之經重新導向光束與經計算之經重新導向光束之間的最佳擬合之模型來進行此判定。通常，使用經參數化通用模型，且變化該模型之參數(例如，圖案之寬度、高度及側壁角)直至獲得最佳匹配為止。
此檢測裝置之光譜類型將寬頻帶輻射光束導向至基板上且量測散射至特定窄角範圍中之輻射的光譜(依據波長而變化的強度)。此檢測裝置之角度解析類型使用單色輻射光束且量測依據角度而變化的經散射輻射之強度(或在橢圓量測組態之狀況下的強度比率及相位差)。替代地，可在分析階段分離地量測不同波長之量測信號且組合該等量測信號。偏振輻射可用以自同一基板產生一個以上光譜。
為了判定基板之一或多個參數，通常在自基板之模型產生之理論光譜與依據波長(光譜類型裝置)或角度(角度解析類型裝置)而變化的由經重新導向光束產生之經量測光譜之間找到最佳匹配。為了找到最佳匹配，存在可組合之各種方法。舉例而言，第一方法為反覆搜尋方法，其中使用第一模型參數集合以計算第一光譜，比較第一光譜與經量測光譜。接著，選擇第二模型參數集合，計算第二光譜，且比較第二光譜與經量測光譜。重複此等步驟，其中目標係找到給出最佳匹配光譜之參數集合。通常，來自比較之資訊用以操控後續參數集合之選擇。此程序被稱為反覆搜尋技術。具有給出最佳匹配之參數集合之模型被視為經量測基板之最佳描述。第二方法係形成光譜庫，每一光譜對應於一特定模型參數集合。通常，模型參數集合經選擇以涵蓋基 板屬性之所有或幾乎所有可能變化。比較經量測光譜與庫中之光譜。與反覆搜尋方法相似，具有對應於給出最佳匹配之光譜之參數集合的模型被視為經量測基板之最佳描述。內插技術可用以更準確地判定此庫搜尋技術中之最佳參數集合。
在任何方法中，應使用經計算光譜中之足夠資料點(波長及/或角度)以便實現準確匹配，通常針對每一光譜使用介於80個直至800個之間的資料點或更多資料點。在使用反覆方法的情況下，用於每一參數值之每一反覆將涉及在80個或更多資料點下之計算。將此計算乘以獲得正確剖面參數所需要之反覆之數目。因此，可需要許多計算。實務上，此情形導致處理之準確度與速度之間的折衷。在庫途徑中，在設置庫所需要之準確度與時間之間存在相似折衷。
在本文中所描述之裝置中之任一者中，基板W上之目標可為光柵，其經印刷使得在顯影之後，長條(bar)係由固體抗蝕劑線形成。該等長條可替代地被蝕刻至基板中。
在一實施例中，目標圖案經選擇為對諸如微影投影裝置中之焦點、劑量、疊對、色像差等等之所關注參數敏感，使得相關參數之變化將表現為經印刷目標之變化。舉例而言，目標圖案可對微影投影裝置(特別是投影系統PL)中之色像差敏感，且照明對稱性及此像差之存在將使其自身表現為經印刷目標圖案之變化。因此，經印刷目標圖案之經量測資料用以重新建構目標圖案。根據印刷步驟及/或其他程序之知識，可將目標圖案之參數(諸如線寬及形狀)輸入至由處理單元PU執行之重新建構程序。
在一實施例中可使用其他類型之檢測或度量衡裝置。舉例而言，可使用諸如全文以引用方式併入本文中之美國專利申請公開案第2013-0308142號中所描述的暗場度量衡裝置。此外，彼等其他類型之度量衡裝置可使用與如本文中所描述之技術完全地不同的技術。
且儘管已描述檢測裝置之實例，但對準裝置按如下相似原理而操作：將輻射自源提供至目標(例如，對準光柵)上、使用偵測器來偵測經繞射輻射，且分析經偵測輻射以判定對準。
圖5為說明實例對準系統100之示意圖。對準系統100包含將電磁輻射106提供至稜鏡108之相干照明系統104，諸如雷射。電磁輻射之至少一部分係自塗層110反射以照明對準標記或目標112。對準標記或目標112可具有一百八十度對稱性。一百八十度對稱性意謂：當對準標記112(其亦被稱作「目標」)圍繞垂直於對準標記112之平面的對稱軸線旋轉一百八十度時，該對準標記實質上相同於未經旋轉對準標記。此情形為真所針對之軸線被稱為對稱軸線。對準標記112置放於可被塗佈有輻射敏感膜之基板或晶圓W上。
基板W置放於基板台WT上。可在由箭頭114指示之方向上掃描基板台WT。自對準標記112反射之電磁輻射傳遞通過稜鏡108且由影像旋轉干涉計116收集。應瞭解，無需形成良好品質影像，但應解析對準標記之特徵。影像旋轉干涉計116可為任何適當光學元件集合，且在一實施例中為稜鏡之組合，該等稜鏡形成對準標記之兩個影像、將該等影像中之一者相對於另一者旋轉一百八十度，且接著干涉式地重新組合該兩個影像，使得當與對準目標112對準時，電磁輻射將在偏振意義上或在振幅意義上建設性地或破壞性地干涉，從而使得可易於偵測對準標記112之中心。傳遞通過由干涉計116建立之旋轉中心的光學射線界定感測器對準軸線118。
偵測器120自影像旋轉干涉計116接收電磁輻射。偵測器120接著將一或多個信號提供至信號分析器122。信號分析器122耦合至基板台WT或其位置感測器IF，使得當判定對準標記112之中心時知道基板台WT之位置。因此，參考基板台WT而極準確地知道對準標記112之位置。替代地，可知道對準感測器100之部位，使得參考對準感測器100 而知道對準標記112之中心。因此，相對於參考位置而知道對準目標112之中心之確切部位。
在一實施例中，照明系統104可包含4色雷射模組總成(LMA)及偏振多工器(PMUX)。LMA經組態以產生四個相異雷射。舉例而言，LMA 30可產生532奈米綠色波長之輻射光束、633奈米紅色波長之輻射光束、780奈米近紅外線波長之輻射光束，及850奈米遠紅外線波長之輻射光束。偏振多工器經組態以將由LMA產生之四個雷射光束多工成充當用於對準系統100之照明源的單一偏振光束。代替剛才所描述之照明系統104之建構，照明系統104可具有如本文中所描述之不同建構。
舉例而言，許多光學系統(例如，微影對準及/或疊對感測器)受益於具有寬光譜寬度及短相干長度之高亮度輻射。圖6示意性地描繪短相干長度、寬光譜寬度輻射系統500之實施例。系統500包括可見(例如，綠色)雷射501，可見雷射501將輸入輻射經由一或多個光學元件503而提供至光纖505之輸入端505a，一或多個光學元件503包括(例如，但不限於)準直器、衰減器及/或耦合透鏡。在光纖505之輸出端505b處獲得輸出輻射。接著將輸出輻射提供至輸出光學件507，輸出光學件507可包括(例如)準直器、透鏡、稜鏡、光柵、標準具、光譜濾光器或其他光學元件。在一實施例中，波長敏感光學件(諸如光譜濾光器、標準具，或光譜分散光學件，諸如與空間濾光耦合之稜鏡或光柵，其中該等光學件之通帶波長位於輸出輻射之光譜內)可置放於光纖之後以選擇及/或控制光譜增寬輻射之波長及光譜寬度以供在下游使用。因此，在一實施例中，在光纖之輸出處或下游提供帶通濾光器，以縮減及/或控制輸出輻射之波長及光譜寬度。舉例而言，光譜寬度可大於所要光譜寬度，且帶通濾光器可縮減光譜寬度或選擇輸出光譜寬度之某一光譜寬度。在一實施例中，帶通濾光器為可調整的以 提供不同濾光量，且處於不同波長。作為可調整濾光器之一實例，可提供交換器以將複數個濾光器中之一個選定濾光器放至光束路徑中，每一濾光器特定於一不同波長或光譜寬度量。交換器可能為將不同濾光器旋轉至光束路徑中之旋轉輪。接著將來自輸出光學件507之輻射提供至(例如)基板W上之目標以用於光學量測。
在一實施例中，光纖505為橫越其橫截面具有折射率改變之光纖。在一實施例中，光纖505為具有(例如)圓柱形橫截面之標準階變折射率或梯度折射率光纖。光纖505可為單模光纖、少模光纖，或多模光纖。在一實施例中，光纖505為單模的以矽石為基礎之光纖。在一實施例中，光纖505具有取決於輻射強度而變化之折射率。在一實施例中，光纖505可由一或多種材料製成，例如，選自未經摻雜或經摻雜矽石、氟鋯酸鹽、氟鋁酸鹽、硫族化物玻璃、塑膠或具有取決於輻射強度而變化之折射率之任何其他材料的一或多種材料。在一實施例中，光纖505可包含被結構化及/或為帶隙光纖之光子晶體。但理想地，在一實施例中，光纖505並不主要為光子晶體。但理想地，在一實施例中，光纖505並未主要被結構化。但理想地，在一實施例中，光纖505並非帶隙光纖。
在一實施例中，光譜增寬引起在標稱波長周圍大於0.5奈米之光譜寬度。在一實施例中，光譜增寬引起在標稱波長周圍大於2奈米之光譜寬度。在使用可見雷射之實施例中，光譜寬度相對寬。在一實施例中，光譜增寬引起超連續區(supercontinuum)。在一實施例中，超連續區具有在標稱波長周圍大於或等於約350奈米、大於或等於400奈米、大於或等於500奈米或大於或等於900奈米之光譜寬度。在一實施例中，超連續區具有選自約400奈米至900奈米之範圍的光譜寬度。
在一實施例中，光譜寬度圍繞標稱波長對稱。在一實施例中，光譜寬度圍繞標稱波長不對稱。在一實施例中，在光譜寬度不對稱的 情況下，光譜寬度之約5%或更小、約10%或更小、約20%或更小、約30%或更小或約40%或更小低於標稱波長。
通常，光譜增寬之量係與光纖505之長度成比例，且對於較短脈衝而言較大，其中強度在時間方面之改變速率較快。因此，可藉由改變雷射之功率、雷射之脈衝寬度、光纖之纖芯大小及/或光纖之長度來達成系統中產生之光譜增寬可見(例如，綠色)輻射之不同頻寬及功率。輸出輻射之光譜寬度可隨著輸入泵功率較高及/或光纖長度較長而增加。
可藉由(例如)調變輸入輻射源(例如，綠色雷射)之一或多個參數來可靠地且容易地調變本文中所描述之輻射系統之光譜寬度。舉例而言，可藉由減小脈衝寬度(亦即，增加強度改變速率)或增加輸入輻射之強度來增加光譜寬度，或可藉由增加脈衝寬度(亦即，減小輻射強度改變速率)或減小輸入輻射之強度來減小光譜寬度。另外或替代地，可藉由增加輻射傳遞通過之光纖之長度或增加光纖之非線性光學係數來增加光譜寬度，或藉由減小輻射傳遞通過之光纖之長度或減小光纖之電光係數來減小光譜寬度。
作為另一實例，圖7說明寬頻帶可調諧輻射系統700之實例。在一實施例中，系統700包含寬頻帶輻射源，諸如弧光燈或超連續區源。在一實施例中，系統700包含光纖放大器710及光子晶體光纖720。系統700使用超連續區產生，該超連續區產生致使來自源輻射(諸如光纖放大器710)之窄頻帶輻射轉換為具有連續、寬且平坦的光譜頻寬之輻射，該光譜頻寬具有低時間相干，同時維持源輻射之高空間相干。可藉由將輻射之光學脈衝傳播通過強非線性器件(諸如光子晶體光纖720)來完成光譜增寬。光子晶體光纖720具有允許遍及光纖之顯著長度之強非線性相互作用的色散特性。超連續區雷射輻射系統可用作提供高空間相干及時間相干之照明源。
系統700可包含或連接至可調諧濾光器730(例如，聲光可調諧濾光器(AOTF))，且可包含或連接至中繼及機械介面740。可調諧濾光器730實現(例如)僅所要波長設定點(通常高達幾奈米或若干奈米寬)之選擇。濾光器730可經組態以將帶外波長阻擋至將對下游光學模組(例如，對準系統)不產生不利影響之位準。中繼及機械介面740經組態以調整經發射輻射光束之剖面。
根據一實施例，可將經發射輻射調諧至遍及連續、平坦且寬的光譜範圍之特定窄頻帶波長。此可調諧性允許選擇落在位於習知離散波長設定點之間或落在該等習知離散波長設定點外部之光譜間隙中的波長。在一實施例中，可動態地設定可調諧濾光器之所要波長設定點，使得所要波長設定點匹配於(例如)對準或其他度量衡標記之相對窄光譜帶。以此方式，可提供由對準系統進行之快速微調，例如，運作中調諧。
可在全文併入本文中之美國專利第8,508,736號中找到圖7之實施例之另外描述。
因此，可提供具有在標稱波長周圍之相對寬光譜寬度之輻射系統。可藉由如下方式來提供輻射系統：將在電磁光譜之可見區中之可見雷射輸出輻射耦合至光纖之輸入端，且光譜地增寬光纖中之輻射，使得光纖之輸出端處之輸出輻射具有在來自雷射之可見輸出輻射的標稱波長周圍為至少0.5奈米之光譜寬度。為了達成在標稱波長周圍為至少0.5奈米之光譜寬度，可調變雷射之參數及/或光纖之參數。舉例而言，可調整光纖之長度及/或纖芯大小以提供輸出輻射之光譜寬度。另外或替代地，可調整雷射之參數(諸如平均功率、峰值功率、脈衝寬度、脈衝分離度、脈衝重複率，或選自以上各者之任何組合)以提供輸出輻射之光譜寬度。在一實施例中，光譜寬度在標稱波長周圍為至少約400奈米。
參看圖8，示意性地描繪輻射系統如何可光學地耦合至另一光學模組。舉例而言，輻射系統800(諸如圖5之輻射系統104、圖6之輻射系統500，或圖7之輻射系統700)係由光纖810藉由連接825(其可為光纖輸入耦合器、光纖輸出電腦、光纖接頭等等)而光學地耦合至另一光纖815。此外，光纖820藉由連接825而光學地耦合至另外光學元件825。另外光學元件為光學模組830(諸如本文中所描述之檢測裝置或其他度量衡裝置)之部分，或光學地耦合至光學模組830。另外光學元件825可為光纖。相似地，光纖810及815無需為光纖。因此，光學連接825之一個以上側無需為光纖。在一實施例中，光學連接825之一個以上側為光纖。在一實施例中，光學連接825之所有側為光纖。在一實施例中，光學連接825可包含光纖與非光纖光學組件之組合。且，儘管出於方便起見而在輻射系統800下游及在光學模組830上游展示光學連接825，但可在輻射系統800內及/或在光學模組830內提供一或多個光學連接825。此外，可在輻射系統800與光學模組830之間提供單一連接825。
可需要提供用來將光纖之部分彼此至少光學地耦合或用來將光纖至少光學地耦合至另一組件的連接825。詳言之，需要提供一連接，該連接提供高耦合效率、穩定性及/或無需特殊對準。
在一實施例中，可需要實現此連接以用於將PCF光學地耦合至PCF，其中(例如)光纖810及815為PCF。光子晶體光纖(PCF)可實現單模照明自輻射系統800至光學模組830(例如，如本文中所描述之對準系統)之遞送。
為了實現(例如)具有高耦合效率、穩定性及/或無需特殊對準之連接，提供在光學組件之間(詳言之，在一實施例中，在PCF之部分之間)使用消散耦合之連接。在一實施例中，提供具有透鏡狀琢面之PCF，該PCF與具有錐體狀琢面之PCF消散地耦合以在選自400奈米至 900奈米之範圍之一或多個波長下達成高耦合效率(>90%)。藉由使用消散耦合，在各別PCF界面之間的此PCF至PCF連接中可無需實體接觸，因此(例如)縮減與PCF之間的實體接觸相關聯之污染損害及/或接觸損害的風險。此外，相比於(例如)由PCF之間的一或多個透鏡光學地耦合之光纖，此連接對對準誤差實質上較不敏感。
參看圖9，描繪PCF 900與PCF 910之部分之間的連接之實施例的示意圖。儘管PCF 900及PCF 910經展示為屬於相同類型，但PCF 900或PCF 910可為類型與另一PCF為不同之光子晶體光纖。
PCF 900包含透鏡狀琢面920。在此實施例中，透鏡狀琢面920屬於PCF 900之纖芯。在一實施例中，纖芯為圓柱形，但可為諸如稜鏡(例如，矩形稜鏡)之另一形狀。在此實施例中，PCF 900之纖芯由「包覆」層930環繞，「包覆」層930如所描述可為(例如)一規則孔陣列(被填充有相比於該等孔被形成所處之材料具有不同折射率的材料，例如，具有(例如)空氣之開孔)，其圍繞形成該纖芯之「疵點」，諸如該陣列中之缺開孔。在一實施例中，層930可具有其琢面面部自透鏡狀琢面朝向其外部表面延伸之斜度，如圖9所展示。如圖11所展示，層930可具有平坦琢面面部，亦即，與PCF 900之光軸成約90度。
透鏡狀琢面920可具有界定透鏡狀琢面920之外部表面的一或多個半徑R。在一實施例中，半徑R大於0且小於或等於約50微米。可藉由蝕刻(例如，化學蝕刻)、熱程序、拋光程序、微影(例如，使用抗蝕劑以及抗蝕劑之輻射曝光)或選自以上各者之組合來製造透鏡狀琢面。在一實施例中，可使用(例如)光罩而將纖芯選擇性地處理為與「包覆」層分離以形成透鏡狀琢面。在一實施例中，透鏡狀琢面920具有一基座，該基座具有橫向尺寸D(例如，在該基座為圓形的情況下為寬度或直徑)。在一實施例中，基座具有與PCF 900之纖芯相同的橫向尺寸，特別是(例如)在透鏡狀琢面920與PCF 900之纖芯成整體的 情況下。在一實施例中，橫向尺寸D(例如，直徑)具有2微米至20微米之範圍，其可與PCF 900之纖芯之橫向尺寸相同。
PCF 910包含錐體狀琢面940。在此實施例中，錐體狀琢面940屬於PCF 910之纖芯。在此實施例中，PCF 910之纖芯由「包覆」層950環繞，「包覆」層950如所描述可為(例如)一規則孔陣列(被填充有相比於該等孔被形成所處之材料具有不同折射率的材料，例如，具有(例如)空氣之開孔)，其圍繞形成該纖芯之「疵點」，諸如該陣列中之缺開孔。如圖9所展示，層950可具有平坦琢面面部，亦即，與PCF 910之光軸成約90度。在一實施例中，與如針對圖9中之層930所展示的情形相似，層950可具有其琢面面部自透鏡狀琢面朝向其外部表面延伸之斜度。
錐體狀琢面940可具有長度L。在一實施例中，長度L大於0且小於或等於約100微米。錐體狀琢面940在朝向透鏡狀琢面920之端處具有琢面960。琢面960可平坦或彎曲。在一實施例中，錐體狀琢面940可具有圓形周邊且因此形成圓錐型結構。在彼狀況下，琢面960可具有圓形周邊(但可經塑形為具有不同周邊)。在一實施例中，錐體狀琢面940可具有矩形周邊且因此形成金字塔型結構。在彼狀況下，琢面960可具有矩形周邊(但可經塑形為具有不同周邊)。在一實施例中，錐體狀琢面940可具有包括在一個端至另一端之間變化(例如，連續地)之周邊形狀的不同周邊形狀。如上文所提到，錐體狀琢面940及琢面960可具有不同周邊形狀。可藉由蝕刻(例如，化學蝕刻)、熱程序、拋光程序、微影(例如，使用抗蝕劑以及抗蝕劑之輻射曝光)或選自以上各者之組合來製造錐體狀琢面。在一實施例中，可使用(例如)光罩而將纖芯選擇性地處理為與「包覆」層分離以產生錐體狀琢面。
透鏡狀琢面920與錐體狀琢面940之琢面960之間的開隙(例如，氣隙)可為距離Z。在一實施例中，距離Z大於0且小於或等於約100微 米。因此，在此實施例中，輻射自PCF 900之透鏡狀琢面920橫越間隙距離Z而傳播至PCF 910之錐體狀琢面940中。來自透鏡狀琢面920之聚焦光場匹配於由錐體琢面960誘發之局域化消散波之形狀。因此，輻射場藉由消散耦合而傳輸至錐體狀琢面940之琢面960中且通過琢面960。錐體狀琢面940之結構內部的波傳播藉由全內反射而限制於錐體內。
為了達成高耦合效率，錐體狀琢面940之琢面960應位於透鏡狀琢面920之焦點位置處或附近。在一實施例中，錐體狀琢面940之琢面960之橫向尺寸S(例如，在琢面960為圓形的情況下為寬度或直徑)大於或等於0且小於或等於約100奈米，以便獲得高耦合效率。在一實施例中，琢面960具有大於或等於0且小於或等於約10,000平方奈米之面積。在一實施例中，琢面960具有大於或等於0且小於或等於約400奈米之周長。錐體狀琢面940之外部表面的錐體之形狀可為雙曲線錐體、指數錐體、拋物線形錐體及/或線性錐體。錐體形狀可不顯著地影響耦合效率。
在一實施例中，錐體狀琢面940具有一基座，該基座具有橫向尺寸D(例如，在該基座為圓形的情況下為寬度或直徑)。在一實施例中，基座具有與PCF 910之纖芯相同的橫向尺寸，特別是(例如)在錐體狀琢面940與PCF 910之纖芯成整體的情況下。在一實施例中，橫向尺寸D(例如，直徑)具有2微米至20微米之範圍，其可與PCF 910之纖芯之橫向尺寸相同。在一實施例中，錐體狀琢面具有在5至10之範圍內的縱橫比L/D。在一實施例中，錐體狀琢面具有在500至1000之範圍內的縱橫比L/S。
為了在透鏡狀琢面920與琢面960之間提供及保持間隙，提供用以使透鏡狀琢面920與琢面960保持彼此隔開之結構970。結構970可為(例如)一套管、另一「包覆」層、用以分離地固持PCF 900、910之一 或多個框架，等等。
誠然，PCF 900及PCF 910未按比例展示，且已省略若干部分以輔助描述之清晰性。舉例而言，「包覆」層930及950將通常顯著地按比例厚於所展示之「包覆」層。作為另一實例，PCF 900及PCF 910將具有比所展示之PCF長得多的長度。
參看圖10，透鏡狀琢面920可具有不同組態。參看圖10(A)，最大透鏡半徑R受到PCF 900之纖芯之橫向尺寸(例如，半徑)限制，例如，自PCF 900之光軸起，透鏡半徑R小於或等於PCF 900之纖芯之半徑。此透鏡狀琢面920組態與圖9所展示之組態相同。在圖10(b)中，透鏡大於PCF 900之纖芯之橫向尺寸(例如，半徑)。亦即，透鏡半徑R大於PCF 900之纖芯之半徑。此情形可藉由(例如)增長、擴展或平坦化端處的纖芯之部分(亦即，「擴張」該端)且接著如上文所論述而處理該部分以提供透鏡狀琢面920而完成。視情況，PCF 900之纖芯可經最初建構以具有較寬部分，該較寬部分接著用以藉由如上文所描述而處理來製造透鏡狀琢面920。兩個組態皆可運用適當錐體狀琢面940來達成高耦合效率。
參看圖11，描繪單獨透鏡狀琢面920及單獨錐體狀琢面940之實例；出於方便起見而省略結構970。在一實施例中，可提供單獨透鏡狀琢面920或單獨錐體狀琢面940。琢面920或940中之另一者可如上文所描述及在(例如)圖9中所描繪而被整體地形成。在一實施例中，單獨透鏡狀琢面920及單獨錐體狀琢面940具有與其附接至之各別光學組件(例如，PCF之纖芯)相同或相似的折射率(例如，由相同材料製成)。單獨透鏡狀琢面920及單獨錐體狀琢面940可(例如)膠合、熱接合等等至其附接至之其各別光學組件(例如，PCF之纖芯)。在一實施例中，接合材料具有與其各別單獨透鏡狀琢面920及單獨錐體狀琢面940以及單獨透鏡狀琢面920及單獨錐體狀琢面940附接至之各別光學組件 相同或相似的折射率。在一實施例中，單獨透鏡狀琢面920可具有大於PCF 900之纖芯之橫向尺寸的橫向尺寸，此可(例如)促進製造。
因此，在一實施例中，提供一對準(或其他度量衡)感測器，其包含如本文中所描述之一或多個連接以實現(例如)單模照明自輻射源至該感測器之一或多個光學模組之遞送。在一實施例中，該感測器可使用選自約400奈米至900奈米之範圍的一或多個照明波長而操作，且因此，該連接可傳輸選自該同一範圍之一或多個波長。在一實施例中，對準(或其他度量衡)感測器之連接中之一或多者包含光子晶體光纖(PCF)，且因此，在一實施例中，該連接為PCF至PCF連接。在一實施例中，該連接可為電信系統或器件之部分，其中類比或數位資料在經由該連接而傳輸之輻射中被編碼。該連接可為光學通信傳輸器之部分，可將光學通信傳輸器連接至光學通信系統之另一部分，可為光學通信接收器之部分，可將光學通信接收器連接至光學通信系統之另一部分，可為光學通信通道之部分，可將光學通信通道連接至光學通信系統之另一部分，可為光學通信放大器、中繼器或路由器之部分，或可將光學通信放大器、中繼器或路由器連接至光學通信系統之另一部分。對於光學通信系統，該系統可使用選自約700奈米至2300奈米(例如，800奈米至1800奈米，例如，1200奈米至1600奈米)之範圍的一或多個波長而操作，且因此，該連接可傳輸在彼等範圍內之一或多個波長。
如本文中所使用之「可見」或「綠色」係指對應於由雷射發射之輻射之波長的電磁光譜色彩或色彩範圍。因此，綠色雷射可指具有選自約495奈米至約570奈米之範圍之標稱波長的雷射。在某些實施例中，如圖6所展示，綠色雷射可具有約532奈米之波長。在其他實施例中，綠色雷射可具有約515奈米或約520奈米之波長。可見雷射可指具有選自約390奈米至約700奈米之範圍之標稱波長的雷射。
在一實施例中，提供包含光學地耦合之第一組件及第二組件之系統，其中：第一組件具有透鏡狀琢面，第二組件具有錐體狀琢面，透鏡狀琢面與錐體狀琢面彼此隔開，且透鏡狀琢面及錐體狀琢面可操作以在第一組件與第二組件之間建立消散波耦合。
在一實施例中，提供光學組件之連接，該連接包含：第一光學組件，其包含透鏡狀琢面；及第二光學組件，其包含錐體狀結構，錐體狀結構與透鏡狀琢面隔開以實現消散耦合。
本發明之一實施例可採取以下各者之形式：電腦程式，其含有描述如本文中所揭示之方法的機器可讀指令之一或多個序列；或資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)，該資料儲存媒體具有儲存於其中之此電腦程式。此外，可以兩個或兩個以上電腦程式體現機器可讀指令。兩個或兩個以上電腦程式可儲存於一或多個不同記憶體及/或資料儲存媒體上。
本文中所描述之任何控制器可在一或多個電腦程式由位於微影裝置之至少一個組件內之一或多個電腦處理器讀取時各自或組合地可操作。該等控制器可各自或組合地具有用於接收、處理及發送信號之任何合適組態。一或多個處理器經組態以與該等控制器中之至少一者通信。舉例而言，每一控制器可包括用於執行包括用於上文所描述之方法之機器可讀指令之電腦程式的一或多個處理器。該等控制器可包括用於儲存此等電腦程式之資料儲存媒體，及/或用以收納此媒體之硬體。因此，該(等)控制器可根據一或多個電腦程式之機器可讀指令而操作。
儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景中對實施例之使用，但應瞭解，本發明之實施例可用於其他應用(例如，壓印微影)中，且在內容背景允許時不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化器件中之構形界定產生於基板上之圖案。可將圖案化器件之構形壓入至 被供應至基板之抗蝕劑層中，在基板上，抗蝕劑係藉由施加電磁輻射、熱、壓力或其組合而固化。在抗蝕劑固化之後，將圖案化器件移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。
此外，儘管在本文中可特定地參考微影裝置在IC製造中之使用，但應理解，本文中所描述之微影裝置可具有其他應用，諸如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)、薄膜磁頭等等。熟習此項技術者應瞭解，在此等替代應用之內容背景中，可認為本文中對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用皆分別與更一般之術語「基板」或「目標部分」同義。可在曝光之前或之後在(例如)塗佈顯影系統(通常將抗蝕劑層施加至基板且顯影經曝光抗蝕劑之工具)、度量衡工具及/或檢測工具中處理本文所提及之基板。適用時，可將本文中之揭示內容應用於此等及其他基板處理工具。此外，可將基板處理一次以上，例如以便產生多層IC，以使得本文中所使用之術語基板亦可指已經含有多個經處理層之基板。
本文中所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括近紅外線輻射(例如，具有在約700奈米至約1400奈米之範圍內之波長的輻射)、可見輻射(例如，具有在約390奈米至700奈米之範圍內(例如，約633奈米)或在約495奈米至約570奈米之範圍內(例如，約515奈米、約520奈米或約532奈米)之波長的輻射)、紫外線(UV)輻射(例如，具有為或為約365奈米、355奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如，具有在5奈米至20奈米之範圍內之波長)，以及粒子束，諸如離子束或電子束。
術語「透鏡」在內容背景允許的情況下可指各種類型之光學組件中之任一者或其組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。
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而言將顯而易見，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。舉例而言，一或多個實施例之一或多個態樣可在適當時與一或多個其他實施例之一或多個態樣組合或由一或多個其他實施例之一或多個態樣取代。因此，基於本文中所呈現之教示及指導，此等調適及修改意欲在所揭示實施例之等效者的涵義及範圍內。應理解，本文中之措辭或術語係出於作為實例之描述而非限制之目的，使得本說明書之術語或措辭待由熟習此項技術者按照該等教示及該指導進行解譯。本發明之廣度及範疇不應由上文所描述之例示性實施例中之任一者限制，而應僅根據以下申請專利範圍及其等效者進行界定。
900‧‧‧光子晶體光纖(PCF)
910‧‧‧光子晶體光纖(PCF)
920‧‧‧透鏡狀琢面
930‧‧‧「包覆」層
940‧‧‧錐體狀琢面
950‧‧‧「包覆」層
960‧‧‧琢面
970‧‧‧結構
D‧‧‧橫向尺寸
L‧‧‧長度
R‧‧‧半徑
S‧‧‧橫向尺寸
Z‧‧‧距離

Claims (39)

  1. 一種光學耦合系統，其包含：一第一組件，其包含一透鏡狀琢面(lensed facet)；及一第二組件，其光學地耦合至該第一組件，該第二組件包含一錐體狀琢面(tapered facet)，該錐體狀琢面與該透鏡狀琢面彼此隔開以便在該第一組件與該第二組件之間建立消散波耦合(evanescent-wave coupling)。
  2. 如請求項1之系統，其中該第一光學組件及/或該第二光學組件包含光纖。
  3. 如請求項2之系統，其中該第一光學組件及/或該第二光學組件包含光子晶體光纖。
  4. 如請求項3之系統，其中該第一光學組件及該第二光學組件包含光子晶體光纖。
  5. 如請求項2至4中任一項之系統，其中該透鏡狀琢面之一透鏡半徑小於或等於自該光纖之纖芯之中心至該纖芯之外部周邊的一距離。
  6. 如請求項2至4中任一項之系統，其中該透鏡狀琢面之一透鏡半徑大於自該光纖之該纖芯之該中心至該纖芯之外部周邊的一距離。
  7. 如請求項2至4中任一項之系統，其中該光纖為一單模光纖。
  8. 如請求項1至4中任一項之系統，其中該錐體狀琢面之一前琢面大約位於該透鏡狀琢面之焦點位置處。
  9. 如請求項1至4中任一項之系統，其中該錐體狀琢面之一前琢面大小大於或等於0且小於或等於約100奈米。
  10. 如請求項1至4中任一項之系統，其中該透鏡狀琢面為附接至該 第一光學組件的與該第一光學組件分離之一結構。
  11. 如請求項1至4中任一項之系統，其中該透鏡狀琢面與該第一光學組件成整體。
  12. 如請求項1至4中任一項之系統，其中該錐體狀琢面為附接至該第二光學組件的與該第二光學組件分離之一結構。
  13. 如請求項1至4中任一項之系統，其中該錐體狀琢面與該第二光學組件成整體。
  14. 如請求項1至4中任一項之系統，其中通過連接之輻射之光譜寬度為約400奈米或更大。
  15. 如請求項1至4中任一項之系統，其中通過該連接之該輻射在約500奈米至900奈米之範圍內。
  16. 如請求項1至4中任一項之系統，其中該錐體狀琢面內部之波傳播係藉由全內反射而限制於錐體內。
  17. 如請求項1至4中任一項之系統，其中該透鏡狀琢面與該錐體狀琢面之間的一間隙大於0且小於或等於約100微米。
  18. 如請求項1至4中任一項之系統，其中該錐體狀琢面之一長度大於0且小於或等於約100微米。
  19. 如請求項1至4中任一項之系統，其中該透鏡狀琢面之一周邊及該錐體狀琢面之一周邊為圓形。
  20. 一種光譜增寬輻射裝置，其包含：一雷射，其經組態以通過該雷射之一輸出發射輻射；一光纖，其光學地耦合至該雷射之該輸出，該光纖具有用以自該雷射接收該輻射之一輸入且具有用以提供光譜增寬輸出輻射之一輸出，該光纖經組態以將來自該雷射之該輻射光譜地增寬至在標稱波長周圍為至少0.5奈米之一光譜寬度；及如請求項1至19中任一項之系統。
  21. 一種檢測裝置，其包含：一輻射裝置，其經組態以提供輻射；一輸出，其用以將來自該輻射裝置之該輻射提供至一繞射目標上；一偵測器，其經組態以自該目標接收經繞射輻射；及如請求項1至19中任一項之系統。
  22. 如請求項21之檢測裝置，其中該偵測器經組態以回應於該經接收之經繞射輻射而判定兩個或兩個以上物件之對準。
  23. 一種對準感測器，其包含：一輸出，其用以將來自輻射裝置之輻射提供至一目標上；一偵測器，其經組態以自該目標接收輻射；一控制系統，其經組態以回應於該經接收輻射而判定兩個或兩個以上物件之對準；及如請求項1至19中任一項之系統。
  24. 一種經組態以傳輸運用一數位或類比資料予以編碼之輻射之通信器件，該通信器件包含如請求項1至19中任一項之系統。
  25. 一種光學地耦合光學組件之方法，該方法包含：橫越一第一光學組件之一透鏡狀琢面與一第二光學組件之一錐體狀琢面之間的一間隙傳播輻射之消散波。
  26. 如請求項25之方法，其中該第一光學組件及/或該第二光學組件包含光纖。
  27. 如請求項26之方法，其中該第一光學組件及/或該第二光學組件包含光子晶體光纖。
  28. 如請求項27之方法，其中該第一光學組件及該第二光學組件包含光子晶體光纖。
  29. 如請求項25至28中任一項之方法，其中該錐體狀琢面之一前琢 面大約位於該透鏡狀琢面之焦點位置處。
  30. 如請求項25至28中任一項之方法，其中該錐體狀琢面之一前琢面大小大於或等於0且小於或等於約100奈米。
  31. 如請求項25至28中任一項之方法，其中通過連接之輻射之光譜寬度為約400奈米或更大。
  32. 如請求項25至28中任一項之方法，其中通過該連接之該輻射在約500奈米至900奈米之範圍內。
  33. 如請求項25至28中任一項之方法，其中通過該連接之該輻射在約800奈米至1800奈米之範圍內。
  34. 如請求項25至28中任一項之方法，其中該透鏡狀琢面與該錐體狀琢面之間的一間隙大於0且小於或等於約100微米。
  35. 如請求項25至28中任一項之方法，其中該錐體狀琢面之一長度大於0且小於或等於約100微米。
  36. 如請求項25至28中任一項之方法，其中該透鏡狀琢面之一周邊及該錐體狀琢面之一周邊為圓形。
  37. 如請求項25至28中任一項之方法，其進一步包含將該輻射提供至一繞射目標上，及在一偵測器處自該目標接收經繞射輻射。
  38. 如請求項37之方法，其進一步包含回應於該偵測器處之該經接收之經繞射輻射而判定兩個或兩個以上物件之對準。
  39. 如請求項25至28中任一項之方法，其中該輻射係運用數位或類比資料予以編碼。
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