CN116830011A - 用于对光学脉冲进行空间滤波的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种光学滤波器设备包括：光学发散装置，可操作以接收光学脉冲并且根据所述光学脉冲中的每个光学脉冲的脉冲能量在光学平面上对光学脉冲进行空间分布；以及空间滤波器，位于所述光学平面处，可操作以基于由所述空间分布导致的所述光学脉冲中的每个光学脉冲在所述光学平面处的位置来将空间滤波应用于所述光学脉冲。

Description

用于对光学脉冲进行空间滤波的方法和设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年2月4日提交的US申请63/145,736和于2021年3月29日提交的EP申请21165646.7的优先权，这些申请通过引用全部并入本文。

技术领域

本发明涉及用于对光学脉冲进行空间滤波的方法和设备，具体地涉及与用于脉冲辐射源的降噪应用相关的这种方法和设备。

背景技术

光刻设备是被构造为将期望的图案施加到衬底上的机器。光刻设备可以被用于例如集成电路(IC)的制造中。光刻设备可以例如在图案形成装置(例如掩模)处将图案(通常也称为“设计布局”或“设计”)投影到在衬底(例如晶片)上提供的辐射敏感材料(抗蚀剂)的层上。

为了将图案投影到衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。该辐射的波长确定了可以被形成在衬底上的特征的最小尺寸。当前使用的典型波长是365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。与使用例如波长为193nm的辐射的光刻设备相比，使用波长在范围4至20nm内(例如6.7nm或13.5nm)的极紫外(EUV)辐射的光刻设备可以被用于在衬底上形成更小的特征。

低k₁光刻可以被用于处理尺寸小于光刻设备的经典分辨率极限的特征。在这种过程中，分辨率公式可以被表达为CD＝k₁×λ/NA，其中λ是所采用的辐射波长，NA是光刻设备中的投影光学器件的数值孔径，CD是“临界尺寸”(通常印刷的最小特征尺寸，但在这种情况下是半节距)，并且k₁是经验分辨率因子。通常，k₁越小，就越难在衬底上再现与电路设计者计划的形状和尺寸类似的图案，以实现特定电气功能性和性能。为了克服这些困难，复杂的微调步骤可以被应用于光刻投影设备和/或设计布局。例如，这些包括但不限于NA的优化、定制照射方案、相移图案形成装置的使用、设计布局中的诸如光学邻近效应校正(OPC，有时也称为“光学和过程校正”)等设计布局的各种优化或者通常定义为“分辨率增强技术”(RET)的其他方法。备选地，用于控制光刻设备的稳定性的紧密控制环可以被用于改进低k1下的图案的再现。

量测工具被用于IC制造过程的许多方面，例如作为用于在曝光之前正确定位衬底的对准工具、用于测量衬底表面拓扑的调平工具、例如用于在过程控制中检查/测量曝光和/或蚀刻的产品的聚焦控制和基于散射测量的工具。在每种情况下，都需要辐射源。出于各种原因，包括测量稳健性和准确性，宽带或白光辐射源越来越多地被用于这种量测应用。期望改进用于宽带辐射生成的现有设备。

发明内容

在本发明的第一方面中，提供了一种光学滤波器设备，包括：光学发散装置，可操作以接收光学脉冲并且根据光学脉冲中的每个光学脉冲的脉冲能量在光学平面上对光学脉冲进行空间分布；以及空间滤波器，位于所述光学平面处，可操作以基于由空间分布导致的光学脉冲中的每个光学脉冲在光学平面处的位置来将空间滤波应用于光学脉冲。

优选地，光学发散装置包括可偏转反射镜，该可偏转反射镜被配置为接收并且随后反射光学脉冲；所述可偏转反射镜还被配置为在光学脉冲中的每个光学脉冲的每次反射时偏转，所述偏转的幅度取决于光学脉冲中的每个光学脉冲的脉冲能量，并且所述偏转导致在光学平面上对光学脉冲进行空间分布。

更优选地，光学发散装置还包括光学延迟布置，该光学延迟布置被配置为在光学脉冲经历了通过可偏转反射镜的第一次反射之后将延迟时间施加到光学脉冲，并且将它们导向回可偏转反射镜以经历可偏转反射镜的第二次反射。

在本发明的第二方面中，提供了一种对光学脉冲进行空间滤波的方法，包括：根据光学脉冲中的每个光学脉冲的脉冲能量在光学平面上空间分布多个光学脉冲；以及基于由空间分布导致的光学脉冲中的每个光学脉冲在光学平面处的位置来对光学脉冲进行空间滤波。

优选地，光学脉冲的空间分布还包括：使用可偏转反射镜来第一次反射光学脉冲；将延迟时间施加到从可偏转反射镜第一次反射的光学脉冲，并且随后将它们导向回可偏转反射镜；使用可偏转反射镜来第二次反射延迟的光学脉冲以对光学脉冲进行空间分布；其中可偏转反射镜在光学脉冲中的每个光学脉冲的每次反射时被偏转，可偏转反射镜的偏转取决于光学脉冲中的每个光学脉冲的脉冲能量。

在本发明的第三方面中，提供了一种宽带光源装置，被配置用于在接收到泵浦辐射时生成包括所述光学脉冲的宽带输出辐射，包括第一方面的光学滤波器设备。

本发明的其他方面是一种量测装置，包括第三方面的宽带光源装置。

附图说明

本发明的实施例现在将参照所附示意图仅通过示例描述，其中：-图1描绘了光刻设备的示意性概述；

-图2描绘了光刻单元的示意性概述；

-图3描绘了整体光刻的示意性表示，表示了三种关键技术之间的协作以优化半导体制造；

-图4描绘了用作量测装置的散射测量设备的示意性概述，其可以包括根据本发明的实施例的辐射源；

-图5描绘了水平传感器设备的示意性概述，其可以包括根据本发明的实施例的辐射源；

-图6描绘了对准传感器设备的示意性概述，其可以包括根据本发明的实施例的辐射源；

-图7是在横向平面(即，垂直于光纤的轴线)中可以形成根据实施例的辐射源的一部分的空芯光纤的示意性截面图；

-图8描绘了用于提供宽带输出辐射的根据实施例的辐射源的示意性表示；

-图9(a)和9(b)示意性地描绘了用于超连续谱生成的空芯光子晶体光纤(HC-PCF)设计的示例的横向横截面；

-图10是示出了作为激光重复率的函数的测量的APR的曲线图；

-图11(a)和11(b)是分别示出了应用光学滤波器布置之前和之后的模拟脉冲振幅的两个示例曲线图；

-图12示意性地描绘了光学滤波器布置的操作原理；

-图13是示出了由三个光学脉冲的单次反射引起的可偏转反射镜(例如悬臂)的模拟时间相关偏转的曲线图，每个光学脉冲具有不同的脉冲能量；

-图14示意性地描绘了光学滤波器布置的实施例；

-图15是示出了由两个连续光学脉冲的两次反射引起的在如图13所示的模拟中使用的可偏转反射镜(例如悬臂)的模拟时间相关偏转的曲线图；以及

-图16描绘了用于控制宽带辐射源的计算机系统的框图。

具体实施方式

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

本文中采用的术语“掩模版”、“掩模”或“图案形成装置”可以被广义地解释为指代通用图案形成装置，它可以被用于向传入的辐射束赋予图案化的横截面，对应于将在衬底的目标部分中创建的图案。在该上下文中，术语“光阀”也可以被使用。除了经典的掩模(透射或反射的、二元的、相移的、混合的等)以外，其他这种图案形成装置的示例还包括可编程反射镜阵列和可编程LCD阵列。

图1示意性地描绘了光刻设备LA。光刻设备LA包括：被配置为调节辐射束B(例如UV辐射、DUV辐射或EUV辐射)的照射系统(也称为照射器)IL、被构造为支撑图案形成装置(例如掩模)MA并且连接至第一定位器PM(被配置为根据某些参数准确地定位图案形成装置MA)的掩模支撑件(例如掩模台)MT、被构造为保持衬底(例如抗蚀剂涂覆的晶片)W并且连接至第二定位器PW(被配置为根据某些参数准确地定位衬底支撑件)的衬底支撑件(例如晶片台)WT以及被配置为将通过图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一个或多个管芯)上的投影系统(例如折射投影透镜系统)PS。

在操作中，照射系统IL从辐射源SO(例如经由束递送系统BD)接收辐射束。照射系统IL可以包括各种类型的光学组件，诸如折射、反射、磁性、电磁、静电和/或其他类型的光学组件或其任何组合，以用于导向、整形和/或控制辐射。照射器IL可以被用于调节辐射束B，以使在其横截面中在图案形成装置MA的平面处具有期望的空间和角强度分布。

本文使用的术语“投影系统”PS应该被广义地解释为涵盖各种类型的投影系统，包括折射、反射、反射折射、变形、磁性、电磁和/或静电光学系统或其任何组合，如对于所使用的曝光辐射和/或其他因素(诸如使用浸液或使用真空)来说所适合的。本文中对术语“投影透镜”的任何使用可以被认为与更通用的术语“投影系统”PS同义。

光刻设备LA可以是其中衬底的至少一部分可以被具有相对较高的折射率的液体(例如水)覆盖的类型，以填充投影系统PS和衬底W之间的空间，这也被称为浸没式光刻。关于浸没技术的更多信息在US6952253中给出，其通过引用并入本文。

光刻设备LA也可以是具有两个或多个衬底支撑件WT的类型(也称为“双工作台”)。在这种“多工作台”机器中，衬底支撑件WT可以被并行使用，和/或准备随后曝光衬底W的步骤可以对位于衬底支撑件WT中的一个衬底支撑件WT上的衬底W执行，而其他衬底支撑件WT上的另一衬底W被用于在其他衬底W上曝光图案。

除了衬底支撑件WT之外，光刻设备LA可以包括测量工作台。测量工作台被布置为保持传感器和/或清理装置。传感器可以被布置为测量投影系统PS的性质或辐射束B的性质。测量工作台可以保持多个传感器。清理装置可以被布置为清理光刻设备的一部分，例如投影系统PS的一部分或提供浸液的系统的一部分。当衬底支撑件WT远离投影系统PS时，测量工作台可以在投影系统PS下方移动。

在操作中，辐射束B入射到图案形成装置(例如掩模)MA上，并且通过在图案形成装置MA上存在的图案(设计布局)来图案化，该图案形成装置MA被保持在掩模支撑件MT上。在穿过掩模MA后，辐射束B穿过投影系统PS，该投影系统PS将束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置测量系统IF，衬底支撑件WT可以被准确地移动，例如以便在聚焦和对准位置处将不同的目标部分C定位在辐射束B的路径中。类似地，第一定位器PM和可能的另一位置传感器(未在图1中明确描绘)可以被用于相对于辐射束B的路径准确地定位图案形成装置MA。图案形成装置MA和衬底W可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准。尽管所图示的衬底对准标记P1、P2占用了专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间中。当衬底对准标记P1、P2位于目标部分C之间时，这些被称为划线对准标记。

如图2所示，光刻设备LA可以形成光刻单元LC的一部分，该光刻单元LC有时也称为光刻单元或(光刻)簇，它通常还包括对衬底W执行曝光前和曝光后过程的设备。常规来说，这些包括用于沉积抗蚀剂层的旋涂器SC、使曝光的抗蚀剂显影的显影器DE、例如用于调节衬底W的温度(例如用于调节抗蚀剂层中的溶剂)的激冷板CH和烘烤板BK。衬底处置器或机器人RO从输入/输出端口I/O1、I/O2拾取衬底W，在不同的过程设备之间移动它们，并且将衬底W递送给光刻设备LA的进料台LB。光刻单元中的装置(通常也被统称为轨道)通常受轨道控制单元TCU的控制，该轨道控制单元TCU本身可以由监督控制系统SCS控制，该监督控制系统SCS也可以控制光刻设备LA，例如经由光刻控制单元LACU。

为了使由光刻设备LA曝光的衬底W正确且一致地曝光，期望检查衬底以测量图案化结构的性质，诸如后续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(CD)等。为此目的，检查工具(未示出)可能被包括在光刻单元LC中。如果误差被检测到，则例如调整可以对后续衬底的曝光或要对衬底W执行的其他处理步骤进行，特别是如果检查在同一批次或批量的其他衬底W仍然要被曝光或处理之前完成。

检查设备(也可以被称为量测设备)被用于确定衬底W的性质，特别是不同衬底W的性质如何变化，或与同一衬底W的不同层相关联的性质如何在层间发生变化。检查设备可以备选地被构造为标识衬底W上的缺陷，并且例如可以是光刻单元LC的一部分，或者可以被集成到光刻设备LA中，甚或可以是独立的装置。检查设备可以测量潜像(曝光后抗蚀剂层中的图像)或半潜像(曝光后烘烤步骤PEB后抗蚀剂层中的图像)或显影后的抗蚀剂图像(其中抗蚀剂的曝光或未曝光部分已经被移除)上的性质，甚或已蚀刻图像(在诸如蚀刻等图案转印步骤之后)上的性质。

通常，光刻设备LA中的图案化过程是处理中最关键的步骤中的一个步骤，它需要衬底W上的结构的高准确性的尺寸确定和放置。为了确保这种高准确性，三个系统可以被组合到所谓的“整体”控制环境中，如图3中示意性地描绘的。这些系统中的一个系统是光刻设备LA，它(实际上)被连接至量测工具MT(第二系统)和计算机系统CL(第三系统)。这种“整体”环境的关键是优化这三个系统之间的协作以增强整个过程窗口，并且提供紧密控制环以确保由光刻设备LA执行的图案化停留在过程窗口内。过程窗口限定了过程参数范围(例如剂量、聚焦、重叠)，在该过程参数范围内，具体的制造过程会产生限定的结果(例如功能半导体器件)，典型地在该过程参数范围内，光刻过程或图案化过程中的过程参数被允许变化。

计算机系统CL可以使用待被图案化的设计布局(的一部分)，以预测要使用的分辨率增强技术，并且执行计算光刻模拟和计算以确定哪些掩模布局和光刻设备设置实现了图案化过程的最大总体过程窗口(在图3中由第一标尺SC1中的双箭头描绘)。典型地，分辨率增强技术被布置为匹配光刻设备LA的图案化可能性。计算机系统CL还可以被用于检测光刻设备LA当前正在过程窗口内何处操作(例如使用来自量测工具MT的输入)，以预测是否由于例如次优处理而可能存在缺陷(在图3中由第二标尺SC2中指向“0”的箭头描绘)。

量测工具MT可以向计算机系统CL提供输入以实现准确的模拟和预测，并且可以向光刻设备LA提供反馈以标识可能的漂移，例如在光刻设备LA的校准状态下(在图3中由第三标尺SC3中的多个箭头描绘)。

在光刻过程中，期望对所创建的结构进行频繁测量，例如用于进行过程控制和验证。进行这种测量的工具典型地被称为量测工具MT。用于进行这种测量的不同类型的量测工具MT是已知的，包括扫描电子显微镜或各种形式的散射仪量测工具MT。散射仪是多功能仪器，它允许通过于散射仪物镜的光瞳或与光瞳的共轭平面中设置传感器(这些测量通常称为基于光瞳的测量)或者通过于图像平面或与图像平面共轭的平面中设置传感器(在这种情况下，这些测量通常被称为基于图像或场的测量)来测量光刻过程的参数。这种散射仪和关联的测量技术在专利申请US20100328655、US2011102753A1、US20120044470A、US20110249244、US20110026032或EP1,628,164A中进一步描述，其通过引用全部并入本文。上述散射仪可以使用来自软x射线并且对于近IR波长范围可见的光来测量光栅。

在第一实施例中，散射仪MT是角分辨散射仪。在这种散射仪中，重构方法可以被应用于所测量的信号以重构或计算光栅的性质。例如，这种重构可以通过模拟散射辐射与目标结构的数学模型的相互作用并且将模拟结果与测量结果进行比较来进行。数学模型的参数被调整，直到模拟的相互作用产生类似于从实际目标观察到的衍射图案为止。

在第二实施例中，散射仪MT是光谱散射仪MT。在这种光谱散射仪MT中，由辐射源发射的辐射被导向到目标上，并且来自目标的反射或散射辐射被导向到光谱仪检测器，该光谱仪检测器测量镜面反射辐射的光谱(即，根据波长测量强度)。通过该数据，例如通过严格耦合波分析和非线性回归或通过与模拟的光谱库进行比较，产生检测到的光谱的目标的结构或轮廓可以被重构。

在第三实施例中，散射仪MT是椭偏散射仪。椭偏散射仪允许通过测量每个偏振态的散射辐射来确定光刻过程的参数。这种量测设备通过在量测设备的照射截面中使用例如适当的偏振光学滤波器来发射偏振光(诸如线性的、圆形的或椭圆形的)。适合于量测设备的源也可以提供偏振辐射。现有椭偏散射仪的各种实施例在美国专利申请11/451,599、11/708,678、12/256,780、12/486,449、12/920,968、12/922,587、13/000,229、13/033,135、13/533,110和13/891,410中描述，其通过引用全部并入本文。

在散射仪MT的一个实施例中，散射仪MT适用于通过测量反射光谱和/或检测配置中的不对称性来测量两个未对准的光栅或周期性结构的重叠，该不对称性与该重叠的程度相关。两个(通常是重叠的)光栅结构可以被应用于两个不同的层(不一定是连续的层)中，并且可以被形成在晶片上基本相同的位置处。散射仪可以具有例如在共同拥有的专利申请EP1,628,164A中描述的对称检测配置，使得任何不对称性都是明显可区分的。这提供了一种测量光栅中的未对准的直接方式。用于在目标通过周期性结构的不对称性被测量时测量包含周期性结构的两个层之间的重叠误差的其他示例可以在PCT专利申请公开号WO 2011/012624或美国专利申请US20160161863中找到，其通过引用全部并入本文。

其他感兴趣的参数可以是聚焦和剂量。聚焦和剂量可以通过散射测量(或备选地通过扫描电子显微镜)同时确定，如美国专利申请US2011-0249244中描述的，其通过引用全部并入本文。单个结构可以被使用，该结构针对聚焦能量矩阵(FEM，也称为聚焦曝光矩阵)中的每个点具有临界尺寸和侧壁角度测量值的唯一组合。如果临界尺寸和侧壁角度的这些唯一组合可用，则聚焦和剂量值可以从这些测量值中唯一地确定。

量测目标可以是复合光栅的总体，它通过光刻过程形成，主要在抗蚀剂中形成，但是也可以在例如蚀刻过程之后形成。典型地，光栅中的结构的节距和线宽很大程度上取决于测量光学器件(尤其是光学器件的NA)，以便能够捕获来自量测目标的衍射级。如早前指示的，衍射信号可以被用于确定两个层之间的偏移(也称为‘重叠’)，或可以被用于重构由光刻过程产生的至少部分原始光栅。该重构可以被用于提供光刻过程的品质的引导，并且可以被用于控制光刻过程的至少一部分。目标可以具有更小的子细分，该子细分被配置为模仿目标中的设计布局的功能部分的尺寸。由于该子细分，目标的性质将与设计布局的功能部分更加类似，使得总体过程参数测量更好地类似于设计布局的功能部分。目标可以在填充不足模式或过度填充模式下测量。在填充不足模式下，测量束生成比总体目标小的光斑。在过度填充模式下，测量束生成比总体目标大的光斑。在这种过度填充模式下，也可能可以同时测量不同的目标，从而同时确定不同的处理参数。

使用具体目标的光刻参数的总体测量品质至少部分地由用于测量该光刻参数的测量选配方案确定。术语“衬底测量选配方案”可以包括测量本身的一个或多个参数、被测量的一个或多个图案的一个或多个参数或两者。例如，如果在衬底测量选配方案中使用的测量是基于衍射的光学测量，则测量的一个或多个参数可以包括辐射的波长、辐射的偏振、辐射相对于衬底的入射角、辐射相对于衬底上的图案的定向等。选择测量选配方案的标准中的一个标准可以是例如测量参数中的一个测量参数对处理变化的敏感度。更多示例在美国专利申请US2016-0161863和发布的美国专利申请US2016/0370717A1中描述，其通过引用全部并入本文。

诸如散射仪等量测设备在图4中描绘。它包括将辐射投影到衬底6上的宽带(白光)辐射投影仪2。反射或散射的辐射被传递到光谱仪检测器4，该光谱仪检测器4测量镜面反射辐射的光谱10(即，根据波长测量强度)。通过该数据，例如通过严格耦合波分析和非线性回归或通过与图3的底部所示的模拟光谱库进行比较，产生检测到的光谱的结构或轮廓可以由处理单元PU重构。通常，针对重构，该结构的一般形式是已知的，并且一些参数通过该结构被制造的过程的知识假设，仅有该结构的几个参数要从散射测量数据确定。这种散射仪可以被配置为正入射散射仪或斜入射散射仪。

经由量测目标的测量的光刻参数的总体测量品质至少部分地由用于测量该光刻参数的测量选配方案确定。术语“衬底测量选配方案”可以包括测量本身的一个或多个参数、被测量的一个或多个图案的一个或多个参数或两者。例如，如果在衬底测量选配方案中使用的测量是基于衍射的光学测量，则测量的一个或多个参数可以包括辐射的波长、辐射的偏振、相对于衬底的辐射入射角、相对于衬底上的图案的辐射定向等。选择测量选配方案的标准中的一个标准可以是例如测量参数中的一个测量参数对处理变化的敏感度。更多示例在美国专利申请US2016/0161863和发布的美国专利申请US2016/0370717A1中描述，其通过引用全部并入本文。

IC制造中使用的另一类型的量测工具是形貌测量系统、水平传感器或高度传感器。这种工具可以被集成在光刻设备中，用于测量衬底(或晶片)的顶表面的形貌。衬底的形貌的地图(也称为高度图)可以从这些测量生成，它根据在衬底上的位置指示衬底的高度。该高度图随后可以被用于在将图案转印到衬底上期间校正衬底的位置，以便在衬底上的适当聚焦的位置中提供图案形成装置的空间图像。要理解，在该上下文中，“高度”是指对于衬底明显在平面之外的尺寸(也称为Z轴)。典型地，水平或高度传感器在固定位置(相对于它自己的光学系统)执行测量，并且衬底与水平或高度传感器的光学系统之间的相对移动导致在整个衬底上的位置处进行高度测量。

本领域中已知的水平或高度传感器LS的示例在图5中示意性地示出，图5仅图示了操作原理。在该示例中，水平传感器包括光学系统，该光学系统包括投影单元LSP和检测单元LSD。投影单元LSP包括辐射源LSO，该辐射源LSO提供由投影单元LSP的投影光栅PGR赋予的辐射束LSB。辐射源LSO可以是例如窄带或宽带辐射源(诸如超连续谱光源)、偏振的或非偏振的、脉冲的或连续的，诸如偏振或非偏振激光束。辐射源LSO可以包括具有不同颜色或波长范围的多个辐射源，诸如多个LED。水平传感器LS的辐射源LSO不被限于可见辐射，而是可以附加地或备选地涵盖UV和/或IR辐射以及适合于从衬底表面反射的任何波长范围。

投影光栅PGR是包括周期性结构的周期性光栅，该周期性结构导致辐射束BE1具有周期性变化的强度。周期性地改变强度的辐射束BE1被导向到衬底W上的测量位置MLO，相对于与入射衬底表面垂直的轴线(Z轴)具有入射角ANG，入射角ANG在0度和90度之间，通常在70度和80度之间。在测量位置MLO处，图案化的辐射束BE1由衬底W反射(由箭头BE2指示)，并且被导向到检测单元LSD。

为了确定测量位置MLO处的高度水平，水平传感器还包括检测系统，该检测系统包括检测光栅DGR、检测器DET和用于处理检测器DET的输出信号的处理单元(未示出)。检测光栅DGR可以与投影光栅PGR相同。检测器DET产生检测器输出信号，该检测器输出信号指示接收到的光(例如指示接收到的光的强度，诸如光电检测器)或者表示接收到的强度的空间分布(诸如相机)。检测器DET可以包括一种或多种检测器类型的任何组合。

借助于三角测量技术，测量位置MLO处的高度水平可以被确定。检测到的高度水平典型地与由检测器DET测量的信号强度相关，该信号强度具有周期性，该周期性尤其取决于投影光栅PGR的设计和(倾斜)入射角ANG。

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

在实施例中，检测光栅DGR可以被省略，并且检测器DET可以被放置在检测光栅DGR所在的位置。这种配置提供了对投影光栅PGR的图像的更直接的检测。

为了有效地覆盖衬底W的表面，水平传感器LS可以被配置为将测量束BE1的阵列投影到衬底W的表面上，从而生成测量区域MLO或覆盖更大测量范围的光斑的阵列。

例如，一般类型的各种高度传感器在US7265364和US7646471中公开，两者均通过引用并入本文。使用UV辐射而不是可见辐射或红外辐射的高度传感器在US2010233600A1中公开，其通过引用并入本文。在WO2016102127A1(其通过引用并入本文)中，紧凑型高度传感器被描述，它使用多元件检测器来检测和识别光栅图像的位置，而不需要检测光栅。

IC制造中使用的另一类型的量测工具是对准传感器。因此，光刻设备的性能的关键方面是能够关于在先前层中(通过相同的设备或不同的光刻设备)铺设的特征正确且准确地放置所施加的图案。为此目的，衬底被提供有标记或目标的一个或多个集合。每个标记都是一种结构，其位置可以在稍后时间使用位置传感器(通常是光学位置传感器)进行测量。位置传感器可以被称为“对准传感器”，并且标记可以被称为“对准标记”。

光刻设备可以包括一个或多个(例如多个)对准传感器，通过该对准传感器，在衬底上提供的对准标记的位置可以被准确地测量。对准(或位置)传感器可以使用光学现象，诸如衍射和干涉，以从在衬底上形成的对准标记获得位置信息。当前光刻设备中使用的对准传感器的示例基于US6961116中描述的自参考干涉仪。例如，如US2015261097A1中公开的，位置传感器的各种增强和修改已经被开发。所有这些出版物的内容均通过引用并入本文。

图6是诸如例如在US6961116(其通过引用并入本文)中描述的已知对准传感器AS的实施例的示意性框图。辐射源RSO提供一种或多种波长的辐射束RB，该辐射束RB通过将光学器件转向到标记(诸如位于衬底W上的标记AM)上作为照射光斑SP而被转向。在该示例中，转向光学器件包括光斑反射镜SM和物镜OL。标记AM被照射的照射光斑SP的直径可以比标记本身的宽度稍小。

由对准标记AM衍射的辐射被准直(在该示例中，经由物镜OL)到信息承载束IB中。术语“衍射”旨在包括来自标记的零阶衍射(可以被称为反射)。自参考干涉仪SRI(例如上面提及的US6961116中公开的类型)使束IB与其本身干涉，此后该束由光电检测器PD接收。在由辐射源RSO形成多于一个波长的情况下，可以包括附加的光学器件(未示出)以提供单独的束。如果需要，则光电检测器可以是单个元件，或者它可以包括若干像素。光电检测器可以包括传感器阵列。

在该示例中包括光斑反射镜SM的转向光学器件还可以用于阻挡从标记反射的零阶辐射，使得信息承载束IB仅包括来自标记AM的高阶衍射辐射(这对测量不是必不可少的，但提高了信噪比)。

强度信号SI被供应给处理单元PU。通过块SRI中的光学处理和单元PU中的计算处理的结合，衬底上相对于参考框架的X和Y位置的值被输出。

所图示类型的单个测量仅将标记的位置固定在与标记的一个节距相对应的特定范围内。粗测技术与这种测量结合使用，以标识正弦波的哪个周期是包含所标记位置的周期。相同的过程可以在不同的波长下以更粗略和/或更精细的级别重复，以便提高准确性和/或稳健地检测标记，而不考虑标记被制成的材料以及标记被提供的位置上和/或下方的材料。波长可以被光学地复用和解复用，以便被同时处理，和/或它们可以通过时分或频分复用。

在该示例中，对准传感器和光斑SP保持静止，而衬底W在移动。对准传感器因此可以被刚性且准确地安装至参考框架，同时在与衬底W的移动方向相反的方向上有效地扫描标记AM。衬底W在该移动中通过其安装在衬底支撑件和衬底定位系统(控制衬底支撑件的移动)上来控制。衬底支撑件位置传感器(例如干涉仪)测量衬底支撑件(未示出)的位置。在实施例中，一个或多个(对准)标记被提供在衬底支撑件上。测量在衬底支撑件上提供的标记的位置允许由位置传感器确定的衬底支撑件的位置被校准(例如相对于对准系统所连接的框架)。对在衬底上提供的对准标记的位置的测量允许衬底相对于衬底支撑件的位置被确定。

量测工具MT(诸如上面提及的散射仪、形貌测量系统或位置测量系统)可以使用源自辐射源的辐射来执行测量。由量测工具使用的辐射性质可能会影响可能被执行的测量的类型和品质。针对一些应用，使用多个辐射频率来测量衬底可能是有利的，例如可以使用宽带辐射。多个不同的频率可能能够传播、照射以及散射量测目标，而与其他频率没有干涉或干涉最小。因此，例如不同的频率可以被用于同时获得更多的量测数据。不同的辐射频率也可能能够询问和发现量测目标的不同性质。宽带辐射可以用于量测系统MT，诸如例如水平传感器、对准标记测量系统、散射测量工具或检查工具。宽带辐射源可以是超连续谱源。

高品质宽带辐射(例如超连续谱辐射)可能难以生成。用于生成宽带辐射的一种方法可以是扩宽高功率窄带或单频输入辐射，例如利用非线性高阶效应。输入辐射(可以使用激光产生)可以被称为泵浦辐射。备选地，输入辐射可以被称为种子辐射。为了获得用于扩宽效应的高功率辐射，辐射可以被限制在小区域中，使得强局部化的高强度辐射被实现。在这些区域中，辐射可能与形成非线性介质的扩宽结构和/或材料相互作用，从而创建宽带输出辐射。在高强度辐射区域中，不同的材料和/或结构可以被用于通过提供合适的非线性介质来实现和/或改进辐射扩宽。

在一些实施方式中，在光子晶体光纤(PCF)中形成宽带输出辐射。在多个实施例中，这种光子晶体光纤在其光纤芯部周围具有微结构，辅助限制行进通过光纤芯部中的光纤的辐射。光纤芯部可以由固体材料制成，这种固体材料具有非线性性质并且能够在高强度泵浦辐射通过光纤芯部传输时生成宽带辐射。尽管在固体芯部光子晶体光纤中生成宽带辐射是可行的，但使用固体材料可能存在一些缺点。例如，如果UV辐射在固体芯部中生成，则该辐射可能不会存在于光纤的输出光谱中，因为该辐射被大多数固体材料吸收。

在一些实施方式中，如下面参照图8进一步讨论的，用于扩宽输入辐射的方法和设备可以使用光纤来限制输入辐射，并且扩宽输入辐射以输出宽带辐射。光纤可以是空芯光纤，并且可以包括内部结构以实现光纤中的辐射的有效引导和限制。光纤可以是空芯光子晶体光纤(HC-PCF)，它特别适合于强辐射限制，主要在光纤的空芯内部，从而实现高辐射强度。光纤的空芯可以被填充有气体，该气体充当用于扩宽输入辐射的扩宽介质。这种光纤和气体布置可以被用于创建超连续谱辐射源。输入到光纤的辐射可以是电磁辐射，例如红外、可见、UV和极UV光谱中的一种或多种中的辐射。输出辐射可以由宽带辐射组成或包括宽带辐射，它在本文中可以被称为白光。

一些实施例涉及包括光纤的这种宽带辐射源的新设计。光纤是空芯光子晶体光纤(HC-PCF)。具体地，光纤可以是包括用于限制辐射的反谐振结构类型的空芯光子晶体光纤。包括反谐振结构的这种光纤在本领域中被称为反谐振光纤、管状光纤、单环光纤、负曲率光纤或抑制耦合光纤。这种光纤的各种不同设计在本领域中是已知的。备选地，光纤可以是光子带隙光纤(HC-PBF，例如Kagome光纤)。

多种类型的HC-PCF可以被设计，分别基于不同的物理引导机制。两个这种HC-PCF包括：空芯光子带隙光纤(HC-PBF)和空芯反谐振反射光纤(HC-ARF)。HC-PCF的设计和制造细节可以在美国专利US2004/015085A1(针对HC-PBF)和国际PCT专利申请WO2017/032454A1(针对空芯反谐振反射光纤)中找到，其通过引用并入本文。图9(a)示出了Kagome光纤，包括Kagome晶格结构。

用于辐射源的光纤的示例现在参照图7描述，图7是光纤OF在横向平面中的示意性截面图。与图7的光纤的实际示例类似的其他实施例在WO2017/032454A1中公开。

光纤OF包括细长主体，与光纤OF的其他两个维度相比，该细长主体在一个维度上较长。这个较长的维度可以被称为轴向方向，并且可以限定光纤OF的轴线。两个其他维度限定的平面可以被称为横向平面。图7示出了在该横向平面(即，垂直于轴线)中的光纤OF的横截面，该横向平面被标注为x-y平面。光纤OF的横向横截面可以沿着光纤轴线基本恒定。

要了解的是，光纤OF具有一定程度的柔性，因此轴线的方向通常不会沿着光纤OF的长度一致。诸如光轴、横向横截面等术语将被理解为是指局部光轴、局部横向横截面等。此外，在组件被描述为圆柱形或管状的情况下，这些术语将被理解为涵盖随着光纤OF折曲而可能已经变形的这种形状。

光纤OF可以具有任何长度，并且要了解，光纤OF的长度可以取决于应用。光纤OF的长度可以在1cm与10m之间，例如光纤OF的长度可以在10cm与100cm之间。

光纤OF包括：空芯HC；围绕空芯HC的包层部分；以及围绕和支撑该包层部分的支撑部分SP。光纤OF可以被认为包括具有空芯HC的主体(包括包层部分和支撑部分SP)。包层部分包括多个反谐振元件，用于引导辐射通过空芯HC。具体地，多个反谐振元件被布置为限制主要在空芯HC内传播通过光纤OF的辐射，并且沿着光纤OF引导辐射。光纤OF的空芯HC可以被基本设置在光纤OF的中心区域中，使得光纤OF的轴线也可以限定光纤OF的空芯HC的轴线。

包层部分包括多个反谐振元件，用于引导辐射传播通过光纤OF。具体地，在该实施例中，包层部分包括六个管状毛细管CAP的单环。管状毛细管CAP中的每个管状毛细管CAP充当反谐振元件。

毛细管CAP也可以被称为管。毛细管CAP的横截面可以是圆形的，或者可以具有另一形状。每个毛细管CAP包括大致圆柱形的壁部WP，它至少部分地限定光纤OF的空芯HC并且将空芯HC与毛细管腔CC分离。要了解的是，壁部WP可以充当用于传播通过空芯HC(并且可以以掠入射角入射到壁部WP上)的辐射的抗反射法布里-珀罗谐振器。壁部WP的厚度可以是合适的，以确保返回到空芯HC中的反射通常会被增强，而进入毛细管腔CC中的透射通常会被抑制。在一些实施例中，毛细管壁部WP可以具有在0.01至10.0μm之间的厚度。

要了解的是，如本文使用的，术语包层部分旨在表示光纤OF的用于引导辐射传播通过光纤OF的部分(即，将所述辐射限制在空芯HC内的毛细管CAP)。辐射可以被限制为横向模式的形式，沿着光纤轴线传播。

支撑部分通常是管状的，并且支撑包层部分的六个毛细管CAP。六个毛细管CAP在内支撑部分SP的内表面周围均匀分布。六个毛细管CAP可以被描述为以大致六边形的形成设置。

毛细管CAP被布置为使得每个毛细管不与任何其他毛细管CAP接触。毛细管CAP中的每个毛细管CAP与内支撑部分SP接触，并且与环形结构中的相邻毛细管CAP间隔开。这种布置可能是有益的，因为它可以增加光纤OF的传输带宽(例如相对于其中毛细管彼此接触的布置)。备选地，在一些实施例中，毛细管CAP中的每个毛细管CAP可以与环形结构中的相邻毛细管CAP接触。

包层部分的六个毛细管CAP以环形结构被设置在空芯HC周围。毛细管CAP的环形结构的内表面至少部分地限定光纤OF的空芯HC。空芯HC的直径d(可以被定义为相对毛细管之间的最小尺寸，如由箭头d指示的)可以在10与1000μm之间。空芯HC的直径d可能会影响空芯光纤OF的模场参数、冲击损失、色散、模态多样性和非线性性质。

在该实施例中，包层部分包括毛细管CAP(充当反谐振元件)的单环布置。因此，从空芯HC的中心到光纤OF的外部的任何径向方向上的线穿过不超过一个毛细管CAP。

要了解的是，其他实施例可以被提供有反谐振元件的不同布置。这些布置可以包括具有多个反谐振元件环的布置以及具有嵌套反谐振元件的布置。图9(a)示出了HC-PCF的实施例，其中毛细管CAP的三个环沿着径向方向堆叠在彼此顶部。在该实施例中，每个毛细管CAP与同一环中和不同环中的其他毛细管接触。此外，尽管图7所示的实施例包括六个毛细管的环，但是在其他实施例中，包括任何数量的反谐振元件(例如4、5、6、7、8、9、10、11或12个毛细管)的一个或多个环可以被提供在包层部分中。

图9(b)示出了具有管状毛细管的单环的上面讨论的HC-PCF的修改的实施例。在图9(b)的示例中，存在管状毛细管21的两个同轴环。为了保持管状毛细管21的内环和外环，支撑管ST可以被包括在HC-PCF中。支撑管可以由二氧化硅制成。

图7和图9(a)和(b)的示例的管状毛细管可以具有圆形横截面形状。针对管状毛细管，其他形状也是可能的，如椭圆形或多边形横截面。附加地，图7和图9(a)和(b)的示例的管状毛细管的固体材料可以包括塑料材料，如PMA、玻璃(如二氧化硅)或软玻璃。

图8描绘了用于提供宽带输出辐射的辐射源RDS。辐射源RDS包括脉冲泵浦辐射源PRS或能够生成期望长度和能级的短脉冲的任何其他类型的源；具有空芯HC的光纤OF(例如图7所示的类型)；以及被设置在空芯HC内的工作介质WM(例如气体)。尽管在图8中辐射源RDS包括图7所示的光纤OF，但在替代实施例中，其他类型的空芯HC光纤OF可以被使用。

脉冲泵浦辐射源PRS被配置为提供输入辐射IRD。光纤OF的空芯HC被布置为接收来自脉冲泵浦辐射源PRS的输入辐射IRD，并且将其扩宽以提供输出辐射ORD。工作介质WM能够扩宽接收到的输入辐射IRD的频率范围，从而提供宽带输出辐射ORD。

辐射源RDS还包括贮存装置RSV。光纤OF被设置在贮存装置RSV内。贮存装置RSV也可以被称为外壳、容器或气室。贮存装置RSV被配置为容纳工作介质WM。贮存装置RSV可以包括本领域已知的一个或多个特征，用于控制、调节和/或监测贮存装置RSV内的工作介质WM(可以是气体)的成分。贮存装置RSV可以包括第一透明窗口TW1。在使用中，光纤OF被设置在贮存装置RSV内，使得第一透明窗口TW1位于光纤OF的输入端IE附近。第一透明窗口TW1可以形成贮存装置RSV的壁的一部分。第一透明窗口TW1可以至少对于接收到的输入辐射频率是透明的，使得接收到的输入辐射IRD(或其至少大部分)可以被耦合到位于贮存装置RSV内的光纤OF中。要了解的是，光学器件(未示出)可以被提供，用于将输入辐射IRD耦合到光纤OF中。

贮存装置RSV包括第二透明窗口TW2，形成贮存装置RSV的壁的一部分。在使用中，当光纤OF被设置在贮存装置RSV内时，第二透明窗口TW2位于光纤OF的输出端OE附近。第二透明窗口TW2可以至少对于设备120的宽带输出辐射ORD的频率是透明的。

备选地，在另一实施例中，光纤OF的两个相对端可以被放置在不同贮存装置内。光纤OF可以包括被配置为接收输入辐射IRD的第一端截面和用于输出宽带输出辐射ORD的第二端截面。第一端截面可以被放置在包括工作介质WM的第一贮存装置内。第二端截面可以被放置在第二贮存装置内，其中第二贮存装置还可以包括工作介质WM。贮存装置的运行可以如上面参照图8所描述的。第一贮存装置可以包括第一透明窗口，被配置为对于输入辐射IRD是透明的。第二贮存装置可以包括第二透明窗口，被配置为对于宽带输出宽带辐射ORD是透明的。第一贮存装置和第二贮存装置还可以包括可密封的开口，以允许光纤OF被部分地放置在贮存装置内并且被部分地放置在贮存装置外，使得气体可以被密封在贮存装置内。光纤OF还可以包括未被包含在贮存装置内的中间截面。使用两个单独的气体贮存装置的这种布置对于其中光纤OF相对较长(例如当长度大于1m时)的实施例可能特别便利。要了解的是，针对使用两个单独的气体贮存装置的这种布置，两个贮存装置(可以包括本领域已知的一个或多个特征，用于控制、调节和/或监测两个贮存装置内的气体的成分)可以被认为提供一种用于在光纤OF的空芯HC内提供工作介质WM的设备。

在该上下文中，如果窗口上的该频率的入射辐射的至少50％、75％、85％、90％、95％或99％被透射通过窗口，则窗口对于该频率可以是透明的。

第一TW1透明窗口和第二TW2透明窗口都可以在贮存装置RSV的壁内形成气密密封，使得工作介质WM(可以是气体)可以被容纳在贮存装置RSV内。要了解的是，气体WM可以在与贮存装置RSV的环境压力不同的压力下被容纳在贮存装置RSV内。

工作介质WM可以包括惰性气体(诸如氩气、氪气和氙气)、拉曼活性气体(诸如氢气、氘气和氮气)或气体混合物(诸如氩气/氢气混合物、氙气/氘气混合物、氪气/氮气混合物或氮气/氢气混合物)。取决于填充气体的类型，非线性光学过程可以包括调制不稳定性(MI)、孤子自压缩、孤子裂变、克尔效应、拉曼效应和色散波生成(DWG)，其细节在WO2018/127266A1和US9160137B1中描述(两者均通过引用并入本文)。由于填充气体的色散可以通过改变贮存装置RSR中的工作介质WM压力(即，气室压力)来调谐，因此所生成的宽带脉冲动力学和关联的光谱扩宽特性可以被调整，以优化频率转换。

在一种实施方式中，工作介质WM可以至少在接收输入辐射IRD以产生宽带输出辐射ORD期间被设置在空芯HC内。要了解的是，虽然光纤OF没有接收到输入辐射IRD以产生宽带输出辐射，但空芯HC中可以完全或部分地不存在气体WM。

为了实现频率扩宽，高强度辐射可能是期望的。具有空芯HC光纤OF的优点在于它可以通过对传播通过光纤OF的辐射的强空间限制来实现高强度辐射，从而实现高局部化的辐射强度。光纤OF内的辐射强度可能很高，例如由于接收到的输入辐射强度高和/或由于光纤OF内的辐射的强空间限制。空芯光纤的优点在于它们可以引导波长范围比固体芯部光纤宽的辐射，特别是空芯光纤可以引导紫外和红外范围中的辐射。

使用空芯HC光纤OF的优点可以是，光纤OF内引导的大部分辐射被限制在空芯HC。因此，光纤OF内的辐射的大部分相互作用是与提供在光纤OF的空芯HC内的工作介质WM发生的。因此，工作介质WM对辐射的扩宽效应可以被增加。

接收到的输入辐射IRD可以是电磁辐射。输入辐射IRD可以被接收为脉冲辐射。例如，输入辐射IRD可以包括例如由激光生成的超快脉冲。

输入辐射IRD可以是相干辐射。输入辐射IRD可以是准直辐射，其优点可以是促进和提高将输入辐射IRD耦合到光纤OF中的效率。输入辐射IRD可以包括单个频率或窄范围的频率。输入辐射IRD可以由激光生成。类似地，输出辐射ORD可以是准直的和/或可以是相干的。

输出辐射ORD的宽带范围可以是连续范围，包括连续范围的辐射频率。输出辐射ORD可以包括超连续谱辐射。连续辐射可能有益于在许多应用中使用，例如在量测应用中。例如，连续范围的频率可以被用于询问或探寻大量性质。连续范围的频率可以例如被用于确定和/或消除所测量性质的频率相关性。超连续谱输出辐射ORD可以包括例如波长范围为100nm至4000nm的电磁辐射。宽带输出辐射ORD频率范围可以是例如400nm至900nm、500nm至900nm或200nm至2000nm。超连续谱输出辐射ORD可以包括白光。

由脉冲泵浦辐射源PRS提供的输入辐射IRD可以是脉冲的。输入辐射IRD可以包括在200nm与2μm之间的一个或多个频率的电磁辐射。输入辐射IRD可以例如包括波长为1.03μm的电磁辐射。脉冲辐射IRD的重复率可以是1kHz到100MHz的数量级。脉冲能量可以具有0.1μJ到100μJ的数量级，例如1至10μJ。输入辐射IRD的脉冲持续时间可以在10fs与10ps之间，例如300fs。输入辐射IRD的平均功率可以在100mW到若干100W之间。输入辐射IRD的平均功率可以例如是20至50W。

脉冲泵浦辐射源PRS可以是激光器。这种激光脉冲的时空传输特性(例如其沿着光纤OF透射的光谱振幅和相位)可以通过调整(泵浦)激光参数、工作分量WM变化和光纤OF参数来改变和调谐。所述时空传输特性可以包括以下一项或多项：输出功率、输出模式轮廓、输出时间轮廓、输出时间轮廓的宽度(或输出脉冲宽度)、输出光谱轮廓和输出光谱轮廓的带宽(或输出光谱带宽)。所述脉冲泵浦辐射源PRS参数可以包括以下一项或多项：泵浦波长、泵浦脉冲能量、泵浦脉冲宽度、泵浦脉冲重复率。所述光纤OF参数可以包括以下一项或多项：光纤长度、空芯HC的尺寸和形状、毛细管的尺寸和形状、围绕空芯HC的毛细管壁的厚度。所述工作分量WM(例如填充气体)参数可以包括以下一项或多项：气体类型、气体压力和气体温度。

由辐射源RDS提供的宽带输出辐射ORD可以具有至少1W的平均输出功率。平均输出功率可以是至少5W。平均输出功率可以是至少10W。宽带输出辐射ORD可以是脉冲宽带输出辐射ORD。宽带输出辐射ORD在输出辐射的整个波长带中可以具有至少0.1mW/nm的功率谱密度。宽度输出辐射的整个波长带中的功率谱密度可以为至少3mW/nm。

在需要宽带输出辐射ORD的许多应用中，诸如上述量测应用，人们对进一步降低宽带输出辐射ORD的噪声越来越感兴趣。针对脉冲激光源，诸如上述基于空芯(HC)光纤(OF)的宽带辐射源，激光噪声的主要来源是输出辐射的脉冲间变化。当在例如晶片对准应用中使用这种脉冲激光源时，激光噪声对对准位置再现性(APR)具有直接影响，这又直接影响重叠。激光噪声越高，APR(因此重叠)就越高。由于相对较高的脉冲间变化是宽带辐射生成过程的基础，因此当前还没有对该光源固有问题的直接解决方案。因此，需要以间接的方式在宽带辐射源的下游降低激光噪声。

例如，在现有方法中，使用宽带辐射束照射对准标记。随后，从对准标记衍射的信号束被分为两个子信号，每个子信号携带相同的激光噪声。通过控制两个子信号之间的相对相位延迟，使得两个子信号完全异相(或π的相位延迟)，然后将两个子信号相加在一起以形成最终信号。由于携带相同激光噪声的两个子信号异相，因此这两个子信号的相加导致两个子信号被抵消，而激光噪声被保留。一旦确定，就可以从激光信号中去除激光噪声。然而，仅这种现有的方法不足以降低APR或去除整个激光噪声。这是因为测量中的任何缺陷(例如两个子信号部分异相)都可能导致残余激光噪声，从而导致高APR。

图10是示出了作为激光重复率的函数的测量APR的示例曲线图。如图10所示，每个数据点表示在所选重复率下用宽带输出辐射ORD测量的APR。更具体地，在每个所选重复率下，宽带输出辐射ORD的第一部分和第二部分被用于照射对准标记并且分别生成第一对准信号和第二对准信号。随后，第一对准信号和第二对准信号被用于生成信号差。测量被重复多次，以便获得统计上有意义的数据集。然后该数据集被用于生成所选重复率的APR数据点。通过从另一信号中减去一个信号，动态振动噪声被抵消，因此产生的APR主要由激光噪声引起。

该附图清晰地示出，在最低重复率(即，2.5MHz)下测量的APR比在最高重复率(即，40MHz)下测量的APR高0.12nm以上。因此，增扩宽带辐射源的重复率似乎是降低激光噪声引起的APR的潜在解决方案。然而，针对许多宽带辐射源，特别是基于空芯HC光纤OF(例如HC-PCF)的辐射源，激光寿命与激光重复率成反比，即，激光重复率越高，激光寿命越短。由于这个原因，基于HC-PCF的辐射源通常以相对较低的重复率操作，例如在1MHz和5MHz之间的范围内，从而导致相对较高的APR(例如0.1至0.2nm)，并且因此导致高的重叠。因此，非常期望具有一种能够有效地降低宽带辐射源的激光噪声同时不损害激光寿命的方法。

相对强度噪声(RIN)通常被用于描述脉冲间变化的程度。RIN是归一化到平均功率电平的功率噪声，并且可以被表达如下：

其中σ和μ分别是脉冲振幅分布的标准偏差和平均值。典型的基于HC-PCF的宽带辐射源的RIN可以在例如0.4至0.6的范围内，这取决于测量的波长或波长范围。

在本公开中，提出了克服与现有方法相关联的上述问题的方法和设备。在以下示例中实施的所提出的方法和设备提供了一种在不影响激光寿命的情况下降低宽带辐射源的激光噪声的灵活且有效的方式。这可以通过将光学滤波器布置应用于从宽带辐射源发射的脉冲来实现，使得脉冲振幅被稳定化，从而减小脉冲间振幅或能量变化的程度。图11(a)和图11(b)是分别示出了应用光学滤波器布置之前和之后的模拟脉冲振幅的两个示例曲线图。在图11(a)所示的模拟脉冲振幅的情况下，脉冲振幅统计可能遵循一定的分布，例如泊松分布。然后将光学滤波器布置应用于激光脉冲的目的是选择性地滤出振幅分布，使得仅保留该分布的期望部分(例如对应于具有较高发生概率的脉冲振幅的最中心部分)。在滤出不期望的部分后，脉冲间振幅或能量变化可以被显著降低，例如降低30％以上，如图11(b)中显而易见的。

注意，所提出的方法不一定要求宽带输出辐射ORD的整个光谱遵循相同的统计分布。所提出的方法是适用的，只要特定的光学波长或波长范围遵循特定的统计分布并且该分布包括有限的宽度。

图12示意性地图示了光学滤波器布置的操作原理。光学滤波器布置可以包括：光学发散装置，可操作以接收光学脉冲并且根据光学脉冲中的每个光学脉冲的脉冲能量在光学平面上对光学脉冲进行空间分布；以及空间滤波器，位于所述光学平面处，可操作以基于由空间分布导致的光学脉冲中的每个光学脉冲在光学平面处的位置来将空间滤波应用于光学脉冲。注意，图12中示意性地图示的工作原理基于光学滤波器布置的实施例，其中光学发散装置包括可偏转反射镜DM。这种可偏转反射镜DM可以被用于将宽带输出辐射ORD束反射向例如空间滤波器SF。宽带输出辐射ORD束可以从例如基于HC-PCF的宽带辐射源发射，并且可以包括特定重复率的光学脉冲串。可偏转反射镜的一端(或固定端)可以被固定在固定点处，例如固定到反射镜支撑件，而另一端(或自由端)在反射宽带输出辐射ORD束的反射平面中自由移动或移位。可偏转反射镜可以被配置为使得它可偏转或围绕固定点FP可倾斜，并且偏转或倾斜角度取决于由宽带输出辐射ORD的脉冲施加的辐射力。

例如，在没有脉冲入射到可偏转反射镜DM上的情况下，可偏转反射镜DM可以停留在默认偏转位置P0。相反，在具有特定脉冲能量或振幅的脉冲入射到可偏转反射镜DM上的情况下，可偏转反射镜DM可以通过辐射力偏转到特定偏转位置，诸如图12所示的第一偏转位置P1、第二偏转位置P2和第三偏转位置P3。三个偏转位置P1、P2、P3可以分别对应于相对于默认偏转位置P0形成的第一偏转角DA1、第二偏转角DA2和第三偏转角DA3以及第一脉冲能量PE1、第二脉冲能量PE2和第三脉冲能量PE3的脉冲。第三脉冲能量或振幅PE3可以高于第二脉冲能量或振幅PE2，而第二脉冲能量或振幅PE2又可以高于第一脉冲能量或振幅PE1。由于偏转角与所施加的辐射力成比例，因此与入射脉冲能量成比例，第三偏转角DA3可以因此大于第二偏转角DA2，该第二偏转角DA2又可以大于第一偏转角DA1。每个偏转角(例如第二偏转角DA2)可以近似为可偏转反射镜的自由端边缘的对应竖直位移(例如d2)除以可偏转反射反射镜DM的长度L，即，DA2＝d2/L。注意，在下面的描述中，可偏转反射镜的偏转通过反射镜的自由端边缘的合成竖直位移来评估。

注意，为了简单起见，图12仅图示了三种不同的场景，每种场景对应于具有不同脉冲能量的脉冲。实际上，宽带输出辐射的脉冲串包括具有多个脉冲能量的多个脉冲。在反射时，尽管仍在时间上分离，但一些反射脉冲(例如脉冲能量或振幅在泊松分布的大部分中心的那些脉冲)将至少部分地在空间上重叠，从而形成空间发散的反射束DRB。假设宽带输出辐射ORD在与可偏转反射镜DM相互作用之前被很好地准直，则反射束DRB的空间发散因此主要由各种不同反射角的反射镜反射引起，并且因此反射束DRB主要在反射平面中发散。因此，反射束DRB包括椭圆束轮廓，其中长轴LA在反射平面内。具有落在期望范围之外的脉冲振幅或能量(例如过低或过高的脉冲振幅或者能量)的其他反射脉冲将位于沿着空间发散的反射束DRB的长轴的两个边缘周围，并且在一些情况下甚至可能与空间发散的反射束在空间上分离。通过使用空间滤波器SF在空间上滤出空间发散的反射束DRB的不期望部分，反射束DRB的剩余部分将包括具有更一致的脉冲振幅或能量的脉冲，从而导致低的脉冲间变化或RIN。

根据H.-J.Butt等人于2005年在Surface Science Reports(表面科学报告)第59卷第1至152页发表的参考文献(通过引用并入本文)，由入射辐射束施加的力由以下给出：

其中P_R是反射功率，P_A是吸收功率，θ是入射角，并且c₀是光速。假设可偏转反射镜DM被涂覆有反射涂层，那么P_A＝0。通过以下，反射产生的(瞬时)功率与脉冲能量ε和脉冲宽度τ相关：

在静态分析中，可偏转反射镜DM对于给定力的偏转由以下给出：

其中k是弹簧常数，Z是偏转。可偏转反射镜DM的弹簧常数k由以下给出：

其中E是杨氏模量，w、t和L分别是可偏转反射镜的宽度、厚度和长度。

然而，此处每个脉冲都是独立处置的，并且这需要动态处置。可偏转反射镜充当质量弹簧系统，因此遵循简单的谐波运动。因此，每个可偏转反射镜将遵循二阶运动方程。根据Leonard-Meirovitch于2001年在McGraw-Hill的振动基础上发表的参考文献，二阶运动方程由以下给出：

其中m是可偏转反射镜DM的(有效)质量，并且c是粘性阻尼系数。在其中操作的制度使得导致了一个阻尼不足的二阶系统。该系统的解决方案是已知的。具体地，阻尼不足的二阶系统在初始条件下的响应为：

注意，上面提供的运动方程(即，方程[6])及其解(即，方程[7])假设施加的力为零。在我们的情况下，力不是零，而存在由每个入射脉冲引起的‘冲击’。众所周知，冲击力产生的初始速度由以下给出：

其中，针对力-时间曲线下单位面积的脉冲，I＝1千克米每秒(kg·m/s)。然而，由于所使用的脉冲是具有有限脉冲宽度的高斯脉冲，其特征在于例如全宽度半最大值(FWHM)，因此I不是1，并且应该被导出。为此，可以假设传入脉冲是矩形的。考虑到脉冲的高斯属性，这是一个很好的假设。而且，假设入射角为零。然后：

I＝∫F_photondt≈F_photonτ, [14]

因此，可偏转反射镜DM对能量脉冲ε的响应现在已完全确定。注意，脉冲宽度实际上并不影响可偏转反射镜DM的响应(在上面使用的近似内)。

上述方程(即，方程[4]至[15])以及相关参数可以被用于模拟基于可偏转反射镜的质量弹簧系统。为了便于模拟，可以使用商业原子力显微镜(AFM)的示例悬臂的参数。AFM悬臂梁用作可偏转反射镜具有许多优点。首先，AFM悬臂是一种已知的技术，并且可以在商业上买到。其次，市场上已经有可用的许多不同的悬臂，具有各种不同的参数(例如不同的刚度)，从而允许不同的用例。第三，大多数(如果不是所有的话)商业AFM悬臂已经被涂覆有一种或多种光学涂层，以在AFM中反射激光，因此，可能可以直接使用它们。如果AFM悬臂的现有涂层不适合于入射宽带输出辐射ORD，则不同的反射涂层可以被应用于悬臂，反射涂层根据入射宽带输出射线ORD的光谱轮廓进行优化。

通过将以下参数应用于以上方程，可以确定可偏转反射镜(例如AFM悬臂)对给定能量的入射脉冲的响应。注意，下面示出的参数值是基于示例实施方式的；基于不同实施方式的其他不同参数值同样适用。

dt ＝1e-9； ％时间步长

t ＝(0：dt：0.6e-6)； ％时间

c ＝80e-7； ％粘性阻尼系数

w ＝20e-6； ％悬臂的宽度

L ＝25e-6； ％悬臂的长度

厚度 ＝1.25e-6； ％悬臂的厚度

E ＝100e9； ％硅的杨氏模量

rho ＝2329； ％硅的密度

m ＝0.2427*w*厚*L*rho； ％悬臂的有效质量

z0 ＝0e-6； ％初始位移

e ＝0.5*5e-6； ％入射脉冲能量

图13是示出了由三个光学脉冲的单次反射引起的悬臂的模拟的时间相关偏转的曲线图，每个光学脉冲具有不同的脉冲能量。在模拟中，悬臂的材料为硅，并且悬臂的宽度、长度和厚度分别为20um、25um和1.25um。所有脉冲的入射角被设置为0度或基本上接近0度。可偏转反射镜的偏转以纳米为单位，并且是可偏转反射镜DM的自由端在被每个光学脉冲撞击之后相对于固定端的径向移动的结果。如图13所示，最大偏转随着脉冲能量而增加，并且针对所有三个偏转曲线，最大偏转点M1、M2、M3位于悬臂被宽带输出辐射ORD的脉冲撞击后约80ns处。响应阻尼的速度取决于悬臂的几何形状。在图13所示的这种特殊模拟中，悬臂至少需要400ns来阻尼入射脉冲引起的响应。换言之，悬臂的偏转在悬臂被宽带输出辐射ORD的脉冲撞击后的大约400ns处恢复为零。400ns的响应时间对应于2.5MHz的脉冲重复率。因此，宽带输出辐射的脉冲重复率可以被维持在2.5MHz以下，以确保当下一脉冲到达悬臂时，由前一脉冲引起的悬臂偏转至少基本上返回到零。这不是限制，因为如前面提及的，较高的重复率通常具有较低的激光噪声，并且不需要本发明那么多。附加地，400ns数量可以通过改变悬臂周围的环境来改变，使得阻尼发生得更快。

应该了解的是，在可偏转反射镜发生任何明显偏转之前，宽带输出辐射ORD的脉冲会受到反射。这在图13所示的模拟数据中很明显，其中悬臂的最大偏转是在相对于悬臂反射脉冲的时间点大约80ns的延迟时间处记录的。这种延迟响应主要是由于基于可偏转反射镜(例如悬臂)的质量弹簧系统具有有限的惰性质量，该惰性质量表现出比入射光脉冲(例如从基于HC-PCF的宽带辐射源生成的输出辐射脉冲)的持续时间长得多的加速时间。在将动量转移到可偏转反射镜的同时，单个脉冲将从基本上未偏转的反射镜反射。由于较大的反射镜偏转使得具有不同脉冲能量的脉冲能够更好地空间分离，这依次允许更有效地去除具有不想要的振幅或能量的那些脉冲，因此期望以这种方式配置光学滤波器布置OFA，即，当可偏转反射镜的偏转达到最大值时，已经使可偏转反射镜DM在第一次反射时偏转的反射脉冲被导向回可偏转反射镜DM以进行第二次反射。用于可偏转反射镜DM上的第二次反射的每个光学脉冲的重定向可以例如通过光学延迟线来实现。

图14示意性地图示了光学滤波器布置OFA的实施例。在实施例中，光学滤波器布置OFA可以包括可偏转反射镜DM、光学延迟布置ODA和空间滤波器。包括光学脉冲串的宽带输出辐射ORD束可以被倾斜地入射到可偏转反射镜DM上。宽带输出辐射ORD可以由例如基于空芯光纤的宽带辐射源生成。因此，相关激光参数的值可以落在以上段落中描述的典型参数范围内。注意，所提出的方法和设备不被限于降低宽带辐射的激光噪声；它们同样适用于降低具有窄光谱带宽的辐射的激光噪声。

可偏转反射镜DM可以是任何能够在入射激光脉冲反射时围绕可偏转反射镜DM的固定点FP偏转或倾斜的反射镜。可偏转反射镜DM的偏转或倾斜可能发生在宽带输出辐射ORD被可偏转反射镜DM反射的反射平面内。在图14的实施例中，可偏转反射镜可以包括悬臂，其一端被固定在固定点FP处，例如固定在反射镜支撑件(未示出)，并且另一端可以移动或移位。示例悬臂可以由硅制成。悬臂的尺寸与图13所示的模拟中使用的尺寸相同。

在不同的实施例中，可以使用由硅以外的不同材料制成的其他类型的可偏转反射镜DM。另外，可偏转反射镜DM的尺寸可以是灵活选择的，以满足不同的应用要求。在一些实施例中，可偏转反射镜可以包括宽度和长度之一或两者，该宽度和长度在1μm和1000μm、1μm和500μm、1μm和100μm或1μm和10μm之间的范围内；并且可以包括在1μm和5μm、1μm和10μm或1μm和100μm之间的范围内的厚度。在一些实施例中，可偏转反射镜DM可以包括一个或多个反射涂层，该反射涂层被配置为在期望的光谱范围(例如入射光学脉冲的光谱范围)中提供高反射率。在期望的光谱范围中的高反射率可以是至少80％或至少85％、至少90％、至少95％或至少99％。反射涂层覆盖的光谱范围可以在100nm和4000nm之间、400nm和900nm之间、500nm和900nm之间或者200nm和2000nm之间。在一些实施例中，可偏转反射镜DM在经受脉冲能量在0.1μJ和100μJ之间的范围内的光学脉冲之后可以提供足够的偏转。

在从可偏转反射镜DM(例如悬臂)第一次反射时，入射光学脉冲可以被反射到光学延迟布置ODA。注意，为了简单起见，假设宽带输出辐射ORD的光学脉冲包括相同的脉冲能量，并且因此在每次从可偏转反射镜DM反射(偏转或未偏转)时，所有脉冲遵循相同的轨迹。这就是为什么反射的光学脉冲在图14中用单个实线表示的原因。然而，在现实中，光学脉冲将包括不同的脉冲能量，因此对可偏转反射镜DM施加不同的辐射力。因此，光学脉冲在从偏转反射镜反射时将遵循不同的轨迹，从而形成空间发散束，诸如图12所示的空间发散的反射束DRB。在第一次反射期间，在入射光学脉冲施加的辐射力的驱动下，可偏转反射镜DM可以逐渐从默认位置P0向第一新位置P1’移动，其中第一次反射引起的偏转达到最大值。

光学延迟布置ODA可以被配置为对反射光学脉冲RP施加延迟时间，随后将反射光学脉冲RP导向回可偏转反射镜DM。光学延迟布置ODA对反射光学脉冲RP施加的这种延迟时间可以是可调整的。在实施例中，光学延迟布置ODA可以包括布置在平移工作台TS上的两个反射镜R1、R2。移动平移工作台TS可以允许光学延迟布置ODA的两个反射镜R1、R1和可偏转反射镜DM之间的行进距离变化，从而导致施加到光学脉冲的延迟时间的变化。为了最好地利用可偏转反射镜DM的最大偏转，光学延迟时间可以被优化，使得反射的光学脉冲RP在可偏转反射镜DM上的第二次反射基本上与可偏转反射镜DM的最大偏转(例如第一新位置P1’)同时发生。基本上与最大偏转同时可以被定义为当可偏转反射镜例如在其最大偏转的1％、3％、5％、10％、15％或20％内时到达可偏转反射镜。

如上所述，最大偏转可能取决于入射光学脉冲施加的辐射力的强度，而辐射力的强度又取决于入射光学脉冲的脉冲能量。注意，虽然最大偏转取决于入射脉冲能量，但发生这种情况的时间点与脉冲能量无关，并且是可偏转反射镜(例如几何形状、材料)和环境(例如阻尼系数)的性质。在一些实施例中，由光学延迟布置ODA施加到反射脉冲RP的延迟时间可以在1ns和100ns之间、1ns和200ns之间、1ns和500ns之间或1ns和1000ns之间的范围内。

在从可偏转反射镜DM第二次反射时，反射的光学脉冲RP可能遵循由可偏转反射镜DM的脉冲能量相关偏转确定的新传播方向。例如，在图14的实施例中，当可偏转反射镜DM移动到第一新位置P1’时，反射光学脉冲RP的第二次反射可能发生。除了已经由相同脉冲的第一次反射引起的现有偏转之外，反射的光学脉冲RP的第二次反射还可以引起进一步的反射镜偏转。在第二次反射期间，在反射光学脉冲RP施加的辐射力的驱动下，可偏转反射镜DM可以继续偏转并且从第一新位置P1’移动到第二新位置P2’，其中第二次反射引起的偏转达到最大值。可偏转反射镜DM的总累积偏转(即，从P0到P2’)因此可以是由第一次反射引起的最大偏转和由第二次反射引起的最大偏转之和。

图15是示出了由两个连续的入射光学脉冲的两次反射引起的可偏转反射镜(例如悬臂)的模拟时间相关偏转的曲线图，如图13所示的模拟中使用的。图15所示的模拟是图13所示的模拟的扩展。这意味着图13所示的模拟中使用的大多数参数值(例如与可偏转反射镜DM和光学脉冲相关联的参数值)也被用于图15所示的模拟。两种模拟之间的主要差异在于，图15所示的模拟能够为光学脉冲的第二次反射施加延迟时间，因此可以证明由同一光学脉冲的第二次反射引起的附加反射镜偏转。

如图15所示，第一脉冲的第一次反射导致可偏转反射镜DM从零偏转的默认位置(例如图14所示的默认位置P0)移动到第一新位置，其中反射镜偏转在80ns的第一时间实例T1到达第一偏转点D1(例如图14所示的第一新位置P1')。在该模拟中，第一偏转点D1被选择为在第一次反射期间通过光学脉冲施加的辐射力可获得的最大偏转。通过对反射光学脉冲RP施加80ns的延迟时间(与图13所示的模拟相同)，同一脉冲的第二次反射发生在与可偏转反射镜DM的偏转到达第一偏转点D1完全或基本相同的时间。在第二次反射时，可偏转反射镜DM继续偏转，并且从第一新位置移动到第二新位置(例如图14所示的第二新位置P2’)，其中在130ns的第二时间点T2，偏转到达第二偏转点D2。在该模拟中，第二偏转点D2被选择为在第二次反射期间通过光学脉冲施加的辐射力可获得的最大偏转。第二偏转点D2因此是偏转曲线的第一峰值的最大偏转点，并且具有3.05nm的值，该值等于由第一次反射引起的1.75nm的最大偏转和由第二次反射引起的1.3nm的最大偏转之和。

当可偏转反射镜DM的偏转在130ns的第二时间实例达到第二偏转D2时，它开始移动回偏转为零的默认位置。为了减少或避免任何残余反射镜偏转的影响，期望在可偏转反射镜DM的偏转为零或基本上接近零时，以下光学脉冲到达可偏转反射镜DM。在图15所示的模拟中，第二脉冲在400ns的第三时间点T3撞击可偏转反射镜DM，其中反射镜偏转已降低到具有0.2nm残余偏转的残余偏转点D0。由于这种残余偏转比第二偏转点D2处的最大偏转(即，3.05nm)低一个数量级以上，因此其对以下光学脉冲的影响忽略不计。

为了确保至少400ns的脉冲分离时间，入射光学脉冲的重复率可以被维持在不高于2.5MHz。注意，上述值基于图15所示的模拟中采用的光学滤波器布置OFA的示例配置；如果以不同的方式配置光学滤波器布置OFA，则可以获得不同的值。

如图15所示，由第二脉冲的两次反射产生的偏转曲线的第二峰值与由第一脉冲的两次反射产生的第一峰值类似，在到达第二偏转点D2’之前，可偏转反射镜DM的偏转从残余偏转点D0增加到第一偏转点D1’(在80ns的延迟时间之后)。此处，第二偏转点D2’也是偏转曲线的第二峰值的最大偏转点。第一偏转点D1’处的偏转是由第二脉冲的第一次反射引起的最大偏转，而第二偏转点D2’处的偏移是分别由第二脉冲的两次反射引起最大偏转的总和。一旦可偏转反射镜DM的偏转达到最大值，即，第二偏转点D2’，它就开始再次减小到零。

返回参照图14，在可偏转反射镜DM的两次反射之后，每个反射的光学脉冲可以通过遵循脉冲能量相关轨迹被导向到空间滤波器SF。空间滤波器SF可以被用于至少部分地阻挡空间发散光束的部分(例如在外围区域中)，该空间发散光束的部分包括具有不期望脉冲能量的光学脉冲，例如在特定范围之外的脉冲能量。因此，通过空间滤波器SF传输的光学脉冲的能量分布变得更加均匀，或者换言之，减小了脉冲间振幅或能量变化。脉冲能量范围可以在光学脉冲的平均能量的±5％、±10％或±15％内。

在一些实施例中，空间滤波器SF可以包括孔，其包括吸收、散射和/或反射衬底，该衬底包括孔。在优选实施例中，空间滤波器SF可以包括软孔，其衬底包括对光学脉冲具有逐渐变化的透射率的材料(例如合适的玻璃)。在不同的实施例中，空间滤波器SF可以被配置为动态可调整的。例如，空间滤波器SF的孔的位置和/或尺寸可以是动态可调整的，使得空间滤波器SF总是与可偏转反射镜DM良好对准，并且可以通过改变空间滤波器SF的孔尺寸来主动控制激光降噪的程度。在不同的实施例中，空间滤波器SF可以在反射配置中操作。例如，空间滤波器可以包括反射镜，该反射镜选择性地反射空间发散光束的一部分(例如在中心区域中)，同时吸收或透射光束的未选择部分(例如在外围区域中)。

注意，本文提供的以上实施例是为了描述的目的，因此不是限制性的，包括不同的可偏转反射镜和/或不同的空间滤波器的其他实施例也是可能的。例如，在一些实施例中，可偏转反射镜DM可以在不同于空气的介质(例如水、气体、油)中操作，因此可偏转反射镜DM对光学脉冲的响应可以不同。这可能是由于在不同介质中操作的可偏转反射镜DM可能具有与在空气中不同的粘性阻尼系数值，即，方程[11]中的c。在不同的实施例中，可以使用一个或多个光学透镜来控制(例如增加或减少)入射辐射(例如宽带输出辐射ORD)的束直径，使得可以放宽对可偏转反射镜DM的物理尺寸的要求。还要注意，尽管以上实施例是在降低脉冲宽带辐射的激光噪声的上下文中描述的，但是光学滤波器布置OFA应该被了解为能够提高具有不同时间和光谱特性(例如脉冲宽度、光谱带宽和中心波长)的脉冲辐射的噪声性能的工具。

图16是图示了可以辅助实施本文公开的方法和流程的计算机系统1600的框图。计算机系统1600包括总线1602或用于传递信息的其他通信机制以及与总线1602耦合以用于处理信息的处理器1604(或多个处理器1604和1605)。计算机系统1600还包括主存储器1606，诸如随机存取存储器(RAM)或其他动态存储装置，它被耦合至总线1602，以用于存储信息和要由处理器1604执行的指令。主存储器1606也可以被用于在要由处理器1604执行的指令执行期间存储临时变量或其他中间信息。计算机系统1600还包括只读存储器(ROM)1608或其他静态存储装置，它被耦合至总线1602，以用于存储针对处理器1604的静态信息和指令。诸如磁盘或光盘等存储装置1610被提供，并且被耦合至总线1602以用于存储信息和指令。

计算机系统1600可以经由总线1602被耦合至显示器1612，诸如阴极射线管(CRT)或者平板或触摸板显示器，以用于向计算机用户显示信息。包括字母数字键和其他键的输入装置1614被耦合至总线1602，以用于将信息和命令选择传递给处理器1604。另一类型的用户输入装置是光标控件1616，诸如鼠标、轨迹球或光标方向键，以用于将方向信息和命令选择传递给处理器1604，并且控制显示器1612上的光标移动。该输入装置通常在两个轴线(第一轴(例如x)和第二轴(例如y))上具有两个自由度，它允许装置指定平面中的位置。触摸板(屏幕)显示器也可以被用作输入装置。

响应于处理器1604执行主存储器1606中所包含的一个或多个指令的一个或多个序列，本文描述的一种或多种方法可以由计算机系统1600执行。这种指令可以从诸如存储装置1610等另一计算机可读介质读取到主存储器1606中。主存储器1606中所包含的指令序列的执行使处理器1604执行本文描述的过程步骤。多处理布置中的一个或多个处理器也可以被采用，以执行主存储器1606中所包含的指令序列。在替代实施例中，硬连线电路系统可以代替软件指令使用或与软件指令组合使用。因此，本文的描述不被限于硬件电路系统和软件的任何具体组合。

本文使用的术语“计算机可读介质”是指参与向处理器1604提供指令以供执行的任何介质。这种介质可以采取许多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质包括例如光盘或磁盘，诸如存储装置1610。易失性介质包括动态存储器，诸如主存储器1606。传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括构成总线1602的电线。传输介质也可以采用声波或光波的形式，诸如在射频(RF)和红外(IR)数据通信期间生成的那些声波或光波。计算机可读介质的常见形式包括例如软盘、可折叠磁盘、硬盘、磁带、任何其他磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其他光学介质、穿孔卡片、纸带、具有孔洞图案的任何其他物理介质、RAM、PROM和EPROM、闪存EPROM、任何其他存储器芯片或者存储器匣、下文描述的载波或者计算机可以从中读取的任何其他介质。

各种形式的计算机可读介质可以涉及将一个或多个指令的一个或多个序列携带到处理器1604以供执行。例如，指令最初可能被承载在远程计算机的磁盘上。远程计算机可以将指令加载到其动态存储器中，并且使用调制解调器通过电话线发送指令。计算机系统1600本地的调制解调器可以在电话线上接收数据，并且使用红外发送器将数据转换为红外信号。被耦合至总线1602的红外检测器可以接收红外信号中携带的数据，并且将数据放置在总线1602上。总线1602将数据携带到主存储器1606，处理器1604从主存储器1606取回和执行指令。在由处理器1604执行之前或之后，由主存储器1606接收的指令可以可选地被存储在存储装置1610上。

优选地，计算机系统1600还包括被耦合至总线1602的通信接口1618。通信接口1618提供到网络链路1620的双向数据通信耦合，该网络链路120被连接至本地网络1622。例如，通信接口1618可以是集成服务数字网络(ISDN)卡或调制解调器，以提供与对应类型的电话线的数据通信连接。作为另一示例，通信接口1618可以是局域网(LAN)卡，以提供与兼容LAN的数据通信连接。无线链路也可以被实施。在任何这种实施方式中，通信接口1618发送和接收电信号、电磁信号或光学信号，这些信号携带表示各种类型的信息的数字数据流。

网络链路1620通常通过一个或多个网络向其他数据装置提供数据通信。例如，网络链路1620可以通过本地网络1622向主机计算机1624或由互联网服务提供方(ISP)1626操作的数据设备提供连接。ISP 126又通过全球分组数据通信网络(现在一般称为“互联网”1628)提供数据通信服务。本地网络1622和互联网1628都使用携带数字数据流的电信号、电磁信号或光学信号。通过各种网络的信号以及在网络链路1620上并且通过通信接口1618的信号(将数字数据携带到计算机系统1600并且从计算机系统1600携带数字数据)是输送信息的载波的示例性形式。

计算机系统1600可以通过(多个)网络、网络链路1620和通信接口1618发送消息并且接收数据，包括程序代码。在互联网示例中，服务器1630可以通过互联网1628、ISP 1626、本地网络1622和通信接口1618传输针对应用程序的请求代码。例如，一个这种下载应用可以提供本文描述的一种或多种技术。接收到的代码可以在被接收到时由处理器1604执行，和/或被存储在存储装置1610或其他非易失性存储装置中，以供稍后执行。通过这种方式，计算机系统1600可以获得载波形式的应用代码。

其他实施例在后续带编号的条项列表中公开：

1.一种光学滤波器设备，包括：

光学发散装置，可操作以接收光学脉冲并且根据光学脉冲中的每个光学脉冲的脉冲能量在光学平面上对光学脉冲进行空间分布；以及

空间滤波器，位于所述光学平面处，可操作以基于由空间分布导致的光学脉冲中的每个光学脉冲在光学平面处的位置来将空间滤波应用于光学脉冲。

2.根据条项1中定义的光学滤波器设备，其中光学发散装置包括可偏转反射镜，该可偏转反射镜被配置为接收并且随后反射光学脉冲；所述可偏转反射镜还被配置为在光学脉冲中的每个光学脉冲的每次反射时偏转，所述偏转的幅度取决于光学脉冲中的每个光学脉冲的脉冲能量，并且所述偏转导致在光学平面上对光学脉冲进行空间分布。

3.根据条项2中定义的光学滤波器设备，其中可偏转反射镜包括悬臂，该悬臂具有被固定在适当位置的固定端和在反射平面中可移动的自由端。

4.根据条项3中定义的光学滤波器设备，其中可偏转反射镜的偏转包括由于光学脉冲的每次冲击而导致的自由端相对于固定端的径向移动。

5.根据条项2至4中任一项中定义的光学滤波器设备，其中可偏转反射镜包括硅。

6.根据条项2至5中任一项中定义的光学滤波器设备，其中可偏转反射镜包括在1μm和1000μm之间的范围内的宽度。

7.根据条项2至6中任一项中定义的光学滤波器设备，其中可偏转反射镜包括在1μm和1000μm之间的范围内的长度。

8.根据条项2至7中任一项中定义的光学滤波器设备，其中可偏转反射镜包括在0.1μm和100μm之间的范围内的厚度。

9.根据条项2至8中任一项中定义的光学滤波器设备，其中可偏转反射镜被配置为使得在第二次反射时，光学脉冲中的每个光学脉冲根据其脉冲能量被反射到传播方向中。

10.根据条项2至9中任一项中定义的光学滤波器设备，其中可偏转反射镜包括被配置用于反射光学脉冲的至少一个反射涂层。

11.根据条项10中定义的光学滤波器设备，其中至少一个反射涂层在由光学脉冲限定的光谱范围内提供至少80％的反射率。

12.根据条项11中定义的光学滤波器设备，其中覆盖至少一个反射涂层的光谱范围在100nm和4000nm之间。

13.根据条项2至12中任一项中定义的光学滤波器设备，其中可偏转反射镜被配置为当光学脉冲的脉冲能量在0.1μJ和100μJ之间的范围内时提供足够的偏转以对光学脉冲进行空间分布。

14.根据条项2至13中任一项中定义的光学滤波器设备，其中光学发散装置还包括光学延迟布置，该光学延迟布置被配置为在光学脉冲经历了通过可偏转反射镜的第一次反射之后将延迟时间施加到光学脉冲，并且将它们导向回可偏转反射镜以经历可偏转反射镜的第二次反射。

15.根据条项14中定义的光学滤波器设备，其中由光学延迟布置施加的延迟时间使得光学脉冲中的每个光学脉冲在可偏转反射镜的偏转基本上处于最大值时到达可偏转反射镜以进行第二次反射。

16.根据条项14或15中定义的光学滤波器设备，其中所述光学延迟布置包括可配置延迟时间。

17.根据条项14至16中任一项中定义的光学滤波器设备，其中光学延迟布置被配置为包括放置在平移工作台上的至少两个光学反射镜，该平移工作台可移动以改变光学延迟布置和所述可偏转反射镜之间的距离。

18.根据任何前述条项中定义的光学滤波器设备，其中空间滤波器包括：第一区域，被配置为选择所述光学脉冲的第一部分，其位置落在第一区域内；以及第二区域，被配置为至少部分地阻挡所述光学脉冲的第二部分，其位置落在第二区域内。

19.根据条项18中定义的光学滤波器设备，其中空间滤波器包括衬底，该衬底包括孔。

20.根据条项18中定义的光学滤波器设备，其中空间滤波器是反射式的，使得所述第一区域包括反射区域并且所述第二区域包括吸收区域。

21.根据条项18至20中任一项中定义的光学滤波器设备，其中至少部分阻挡的光学脉冲包括脉冲能量偏离光学脉冲的平均能量超过5％的光学脉冲。

22.根据条项18至20中任一项中定义的光学滤波器设备，其中至少部分阻挡的光学脉冲包括脉冲能量偏离光学脉冲的平均能量超过10％的光学脉冲。

23.根据条项18至20中任一项中定义的光学滤波器设备，其中至少部分阻挡的光学脉冲包括脉冲能量偏离光学脉冲的平均能量超过15％的光学脉冲。

24.根据条项18至23中任一项中定义的光学滤波器设备，其中空间滤波器被配置为使得第一区域的尺寸和/或位置是可调整的。

25.根据任何前述条项中定义的光学滤波器设备，其中所述空间滤波器和光学发散装置之间的距离是可调整的。

26.根据任何前述条项中定义的光学滤波器设备，还包括一个或多个光学透镜，该光学透镜被配置为在由光学发散装置接收之前控制光学脉冲的束直径。

27.一种宽带光源装置，被配置用于在接收到泵浦辐射时生成包括所述光学脉冲的宽带输出辐射，包括任何前述条项中定义的光学滤波器设备。

28.一种宽带光源装置，被配置用于在接收到泵浦辐射时生成包括所述光学脉冲的宽带输出辐射，所述宽带光源装置包括条项2至17中任一项中定义的光学滤波器设备，并且被配置为使得光学脉冲的脉冲分离时间被配置为基本上等于或长于可偏转反射镜的偏转减小到零或基本上接近零所需的时间段。

29.根据条项27或28中定义的宽带光源装置，其中宽带输出辐射是在空芯光子晶体光纤(HC-PCF)中生成的。

30.一种量测装置，包括条项26至28中任一项中定义的宽带光源装置。

31.根据条款30中定义的量测装置，包括散射仪量测设备、水平传感器或对准传感器。

32.一种对光学脉冲进行空间分布的方法，包括：

根据光学脉冲中的每个光学脉冲的脉冲能量在光学平面上空间分布多个光学脉冲；以及

基于由空间分布导致的光学脉冲中的每个光学脉冲在光学平面处的位置来对光学脉冲进行空间滤波。

33.根据条项32中定义的方法，其中光学脉冲的空间分布还包括：

使用可偏转反射镜来第一次反射光学脉冲；

将延迟时间施加到从可偏转反射镜第一次反射的光学脉冲，并且随后将它们导向回可偏转反射镜；

使用可偏转反射镜来第二次反射延迟的光学脉冲以对光学脉冲进行空间分布；

其中可偏转反射镜在光学脉冲中的每个光学脉冲的每次反射时被偏转，可偏转反射镜的偏转取决于光学脉冲中的每个光学脉冲的脉冲能量。

34.根据条项33中定义的方法，其中施加的延迟时间使得光学脉冲中的每个光学脉冲在可偏转反射镜的偏转基本上处于最大值时到达可偏转反射镜以进行第二次反射。

35.根据条项33或34中定义的方法，其中光学脉冲的至少一个脉冲分离时间基本上等于或长于可偏转反射镜的偏转返回到零或基本上接近零所需的时间段。

36.根据条项32至35中任一项中定义的方法，其中空间滤波包括光学脉冲中的被空间分布在光学平面处的至少部分阻挡的一些光学脉冲。

37.根据条项36中定义的方法，其中至少部分阻挡的光学脉冲包括脉冲能量偏离光学脉冲的平均能量超过5％的光学脉冲。

38.根据条项37中定义的方法，其中至少部分阻挡的光学脉冲包括脉冲能量偏离光学脉冲的平均能量超过10％的光学脉冲。

39.根据条项38中定义的方法，其中至少部分阻挡的光学脉冲包括脉冲能量偏离光学脉冲的平均能量超过15％的光学脉冲。

40.根据条项32至39中任一项中定义的方法，还包括在空间分布在光学平面上之前控制光学脉冲的束直径。

尽管在本文中可以具体引用光刻设备在IC的制造中的使用，但是应该理解的是，本文描述的光刻设备可以具有其他应用。可能的其他应用包括集成光学系统的制造、用于磁畴存储器、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等的引导和检测图案。

尽管在本文中可以在光刻设备的上下文中具体引用本发明的实施例，但是本发明的实施例可以被用于其他设备中。本发明的实施例可以形成掩模检查设备、量测设备或者测量或处理诸如晶片(或其他衬底)或掩模(或其他图案形成装置)等物体的任何设备的一部分。这些设备通常可以被称为光刻工具。这种光刻工具可以使用真空条件或环境(非真空)条件。

尽管上面可能已经在光学光刻的上下文中具体引用本发明的实施例的使用，但是要了解，在上下文允许的情况下，本发明不被限于光学光刻，并且可以被用于其他应用中，例如压印光刻。

尽管本发明的具体实施例已经在上面描述，但是要了解的是，本发明可以以不同于所描述的方式来实践。以上描述旨在是说明性的，而不是限制性的。因此，对于本领域技术人员来说显而易见的是，修改可以对所描述的本发明进行而不脱离下面陈述的权利要求的范围。

Claims (15)

1.一种光学滤波器设备，包括：

光学发散装置，能够操作以接收光学脉冲并且根据所述光学脉冲中的每个光学脉冲的脉冲能量在光学平面上对所述光学脉冲进行空间分布；以及

空间滤波器，位于所述光学平面处，能够操作以基于由所述空间分布导致的所述光学脉冲中的每个光学脉冲在所述光学平面处的位置来将空间滤波应用于所述光学脉冲。

2.根据权利要求1所述的光学滤波器设备，其中所述光学发散装置包括可偏转反射镜，所述可偏转反射镜被配置为接收并且随后反射所述光学脉冲；所述可偏转反射镜还被配置为在所述光学脉冲中的每个光学脉冲的每次反射时偏转，所述偏转的所述幅度取决于所述光学脉冲中的每个光学脉冲的脉冲能量，并且所述偏转导致在所述光学平面上对所述光学脉冲进行空间分布。

3.根据权利要求2所述的光学滤波器设备，其中所述可偏转反射镜包括悬臂，所述悬臂具有被固定在适当位置的固定端和在所述反射平面中能够移动的自由端。

4.根据权利要求3所述的光学滤波器设备，其中所述可偏转反射镜的所述偏转包括由于所述光学脉冲的每次冲击而导致的所述自由端相对于所述固定端的径向移动。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的光学滤波器设备，其中以下至少一项：

所述可偏转反射镜包括在1μm和1000μm之间的所述范围内的宽度，

所述可偏转反射镜包括在1μm和1000μm之间的所述范围内的长度，以及

所述可偏转反射镜包括在0.1μm和100μm之间的所述范围内的厚度。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的光学滤波器设备，其中所述可偏转反射镜被配置为使得在所述第二次反射时，所述光学脉冲中的每个光学脉冲根据其脉冲能量被反射到传播方向中。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的光学滤波器设备，其中所述可偏转反射镜包括被配置用于反射所述光学脉冲的至少一个反射涂层，并且其中，可选地，所述至少一个反射涂层在由所述光学脉冲限定的光谱范围内提供至少80％的反射率。

8.根据权利要求7所述的光学滤波器设备，其中覆盖所述至少一个反射涂层的所述光谱范围在100nm和4000nm之间。

9.根据权利要求2至8中任一项所述的光学滤波器设备，其中所述可偏转反射镜被配置为当所述光学脉冲的所述脉冲能量在0.1μJ和100μJ之间的所述范围内时提供足够的偏转以对所述光学脉冲进行空间分布。

10.根据权利要求2至9中任一项所述的光学滤波器设备，其中所述光学发散装置还包括光学延迟布置，所述光学延迟布置被配置为在所述光学脉冲经历了通过所述可偏转反射镜的第一次反射之后将延迟时间施加到所述光学脉冲，并且将它们导向回所述可偏转反射镜以经历所述可偏转反射镜的第二次反射，并且其中，可选地，由所述光学延迟布置施加的所述延迟时间使得所述光学脉冲中的每个光学脉冲在所述可偏转反射镜的所述偏转基本上处于最大值时到达所述可偏转反射镜以进行所述第二次反射。

11.根据权利要求10所述的光学滤波器设备，其中所述光学延迟布置包括可配置延迟时间。

12.一种宽带光源装置，被配置用于在接收到泵浦辐射时生成包括所述光学脉冲的宽带输出辐射，包括前述任一权利要求所述的光学滤波器设备。

13.一种宽带光源装置，被配置用于在接收到泵浦辐射时生成包括所述光学脉冲的宽带输出辐射，所述宽带光源装置包括权利要求2至11中任一项所述的光学滤波器设备，并且被配置为使得所述光学脉冲的脉冲分离时间被配置为基本上等于或长于所述可偏转反射镜的所述偏转减小到零或基本上接近零所需的时间段。

14.一种量测装置，包括根据权利要求1至11中任一项的光学滤波器设备或者权利要求12或13所述的宽带光源装置，并且可选地，所述量测装置包括散射仪量测设备、水平传感器或对准传感器。

15.一种对光学脉冲进行空间分布的方法，包括：

根据所述光学脉冲中的每个光学脉冲的脉冲能量在光学平面上对多个光学脉冲进行空间分布；以及

基于由所述空间分布导致的所述光学脉冲中的每个光学脉冲在所述光学平面处的位置来对所述光学脉冲进行空间滤波。