CN109844612A - 光谱特征控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种光谱特征选择装置包括：色散光学元件，被布置为与脉冲光束交互；三个或更多个折射光学元件，被布置在色散光学元件与脉冲光学源之间的脉冲光束的路径中；以及一个或多个致动系统，每个致动系统与折射光学元件相关联并且被配置为旋转相关联的折射光学元件，从而调节脉冲光束的光谱特征。致动系统中的至少一个致动系统是包括快速致动器的快速致动系统，快速致动器被配置为使其相关联的折射光学元件绕旋转轴线旋转。快速致动器包括旋转步进电机，旋转步进电机具有绕轴心线旋转的旋转轴，轴心线与相关联的折射光学元件的旋转轴线平行。

Description

光谱特征控制装置
技术领域
所公开的主题涉及用于控制从光学源输出的光束的光谱特征(诸如，带宽或波长)的装置，光学源将光提供给光刻曝光装置。
背景技术
在半导体光刻(或光刻技术)中，集成电路(IC)的制造需要在半导体(例如，硅)衬底(也称为晶片)上执行各种物理和化学工艺。光刻曝光装置或扫描器是将期望的图案施加到衬底的目标部分上的机器。将晶片固定到工作台上，使得晶片总体上沿着由扫描器的正交XL和YL方向确定的平面延伸。由具有深紫外(DUV)范围内的波长的光束照射晶片。光束沿对应于扫描器的ZL方向的轴线方向行进。扫描器的ZL方向与横向XL-YL平面正交。
在许多科学和工业应用中，准确地了解从光学源(诸如，激光器)输出的光束的光谱特征或特性(例如，带宽)是重要的。例如，使用光学源带宽的准确知识来实现对深紫外(DUV)光学光刻中的最小特征尺寸或临界尺寸(CD)的控制。临界尺寸是印刷在半导体衬底(也称为晶片)上的特征尺寸，因此CD可能需要精细尺寸控制。在光学光刻中，衬底由光学源所产生的光束照射。通常，光学源是激光源，光束是激光束。
发明内容
在一些总体方面中，光学系统与光源一起使用。光学系统包括：色散光学元件；在色散光学元件与光源之间的多个折射光学元件；以及致动系统，每个致动系统与折射光学元件相关联。致动系统中的至少一个致动系统包括致动器，致动器被配置为使相关联的折射光学元件绕旋转轴线旋转360度，致动器包括被配置为绕轴心线旋转的旋转轴，轴心线与相关联的折射光学元件的旋转轴线平行，并且轴心线不具有能量基态。
在一些总体方面中，光谱特征选择装置与产生脉冲光束的脉冲光学源一起使用。光谱特征选择装置包括：色散光学元件，被布置为与脉冲光束交互；三个或更多个折射光学元件，被布置在色散光学元件与脉冲光学源之间的脉冲光束的路径中；一个或多个致动系统，每个致动系统与折射光学元件相关联并且被配置为旋转相关联的折射光学元件，从而调节脉冲光束的光谱特征；以及连接到一个或多个致动系统的控制系统。致动系统中的至少一个致动系统是包括快速致动器的快速致动系统，快速致动器被配置为使其相关联的折射光学元件绕旋转轴线旋转。快速致动器包括旋转步进电机，旋转步进电机具有绕轴心线旋转的旋转轴，轴心线与相关联的折射光学元件的旋转轴线平行。控制系统被配置为向快速致动器发送信号以调节旋转步进电机的旋转轴，从而使相关联的折射光学元件绕其旋转轴线旋转。
实现可以包括以下特征中的一个或多个特征。例如，快速致动器可以被配置为使距离色散光学元件最远的折射光学元件旋转。脉冲光束路径可以位于装置的XY平面中，并且旋转步进电机的旋转轴可以具有与装置的Z轴线平行的轴线，从而使相关联的折射光学元件绕其旋转轴线旋转，该旋转轴线与装置的Z轴线平行。
快速致动系统还可以包括物理地耦合到相关联的折射光学元件的辅助致动器，辅助致动器被配置为使相关联的折射光学元件绕轴线旋转，该轴线位于XY平面中并且还位于相关联的折射光学元件的斜边的平面中。
装置可以包括位置监视器，其检测旋转步进电机的旋转轴的位置。控制系统可以连接到位置监视器，并且可以被配置为接收检测到的旋转轴的位置，并且如果所接收的检测到的位置不在可接受的位置范围内，则调节旋转轴。位置监视器可以是光学旋转编码器。旋转轴可以被配置为使与快速致动器相关联的折射光学元件绕偏离旋转轴线的偏移轴线旋转。
轴心线可以被配置为旋转大约360°，从而使相关联的折射光学元件旋转大约360°。
与快速致动器相关联的折射光学元件可以固定地耦合到轴心线。
控制系统可以包括连接到旋转步进电机的快速控制器，通过快速控制器执行对旋转轴的调节。
与快速致动器相关联的折射光学元件的旋转可以引起与色散光学元件交互的脉冲光束的放大率的变化。脉冲光束的放大率的变化可以引起脉冲光束的带宽的变化。由于与快速致动器相关联的折射光学元件的旋转而导致的带宽的范围可以是至少250飞米(fm)。使与快速致动器相关联的折射光学元件旋转旋转轴的一个旋转单位可以引起脉冲光束的带宽改变小于带宽测量设备的分辨率的量，带宽测量设备测量脉冲光束的带宽。
色散光学元件可以是衍射光学元件，衍射光学元件被布置为与处于自准式配置的脉冲光束交互，使得从衍射光学元件衍射的脉冲光束沿着入射在衍射光学元件上的脉冲光束的路径行进。
折射光学元件可以是直角棱镜，脉冲光束被传输穿过直角棱镜，使得脉冲光束在穿过每个直角棱镜时改变其光学放大率。距离色散光学元件最远的直角棱镜可以具有多个直角棱镜中的最小斜边，并且更靠近色散光学元件的每个连续的直角棱镜可以具有比离色散光学元件更远的相邻的直角棱镜更大或相同尺寸的斜边。
在其它总体方面，一种光谱特征选择装置包括色散光学元件，色散光学元件被布置为与由脉冲光学源产生的脉冲光束交互。光谱特征选择装置包括：多个折射光学元件，被布置在色散光学元件与脉冲光学源之间的脉冲光束的路径中；以及多个致动系统。每个致动系统与折射光学元件相关联，并且被配置为使相关联的折射光学元件旋转，从而调节脉冲光束的光谱特征。致动系统中的至少一个致动系统包括快速致动器，快速致动器包括旋转电机，旋转电机具有围绕轴心线旋转的旋转轴，轴心线垂直于装置的平面。与快速致动器相关联的折射光学元件被安装到快速致动器，使得所述折射光学元件绕偏移轴线旋转，所述偏移轴线与所述轴心线平行、偏离所述折射光学元件的重心、并且偏离所述轴心线。
实现可以包括以下特征中的一个或多个特征。例如，快速致动器可以使相关联的折射光学元件既围绕偏移轴线旋转又线性地平移。快速致动器可以包括杠杆臂，杠杆臂包括：第一区域，其在轴心线的位置处机械地链接到旋转轴；以及第二区域，其沿着与轴心线垂直并且位于装置的平面中的方向偏离轴心线，使得第二区域不与轴心线相交。与快速致动器相关联的折射光学元件机械地链接到第二区域。
装置还可以包括控制系统，控制系统连接到多个致动系统并且被配置为向每个致动系统发送信号。控制系统可以被配置为向快速致动器发送信号，从而使与快速致动器相关联的折射光学元件旋转和平移，以调节脉冲光束的光谱特征。与快速致动器相关联的折射光学元件可以被配置为绕偏移轴线旋转15度并且在小于或等于大约50毫秒内达到稳定的平衡位置。
光谱特征可以是脉冲光束的带宽和波长中的一个或多个。由快速致动器控制的折射光学元件可以不具有防反射涂层。
在其它总体方面，一种光谱特征选择装置包括衍射光学元件，衍射光学元件被布置为与处于自准式配置的脉冲光束交互，脉冲光束由光学源产生。光谱特征选择装置还包括四个或更多个直角棱镜的集合，脉冲光束被传输穿过四个或更多个直角棱镜的集合，使得脉冲光束在穿过每个直角棱镜时改变其光学放大率。脉冲光束沿着光束路径行进并且具有跨越每个棱镜的斜边的横向范围，使得脉冲光束的横向范围被包含在每个棱镜的每个斜边内。最靠近衍射光学元件的直角棱镜所具有的斜边具有所述集合的最大长度。距离衍射光学元件更远的每个连续的直角棱镜所具有的斜边的长度小于或等于更靠近衍射光学元件的相邻的直角棱镜的斜边。最靠近衍射光学元件的直角棱镜被布置为使其直角被定位成远离衍射光学元件。在距离衍射光学元件最远的直角棱镜与衍射光学元件之间的区域没有任何反射光学元件。光谱特征选择装置还包括至少两个致动系统，每个致动系统与所述集合中的直角棱镜相关联，并且被配置为使相关联的直角棱镜相对于脉冲光束旋转，从而调节脉冲光束的光谱特征。
实现可以包括以下特征中的一个或多个特征。例如，距离衍射光学元件最远的棱镜可以与致动系统相关联并且可以是可移动的，并且距离所述衍射光学元件第二近的棱镜可以与致动系统相关联并且可以是可移动的。
附图说明
图1是产生脉冲光束的光刻系统的框图，光刻系统包括用于调谐脉冲光束的一个或多个光谱特征的光谱特征选择装置；
图2是由图1的光刻系统产生的脉冲光束的示例性光学光谱的曲线图；
图3A、图4A、图5A、图6A和图7是可以在图1的光刻系统中使用的示例性光谱特征选择装置的框图；
图3B是示出了穿过图3A的光谱特征选择装置的折射光学元件中的一个折射光学元件的光束放大率和光束折射角的框图；
图4B是图4A的光谱特征选择装置的示例性扩束器的一部分的侧视图；
图4C是示出了对扩束器的调节的图4B的示例性扩束器的一部分的俯视图；
图5B是图5A的光谱特征选择装置的示例性扩束器的一部分的侧视图；
图5C是示出了对扩束器的调节的图5B的示例性扩束器的一部分的俯视图；
图6B是图6A的光谱特征选择装置的示例性扩束器的一部分的侧视图；
图6C是图6A的示例性扩束器的一部分的俯视图；
图6D是示出了对扩束器的调节的图6B的示例性扩束器的一部分的侧视图；
图8是图1的光刻系统的示例性光学源的框图；以及
图9是图1的光刻系统的示例性控制系统的框图。
具体实施方式
参照图1，光刻系统100包括照射系统150，照射系统150产生脉冲光束110，脉冲光束110具有名义上在中心波长处的波长并且被引导到光刻曝光装置或扫描器115。脉冲光束110被用于在扫描器115中接收的衬底或晶片120上图案化微电子特征。照射系统150包括光学源105，其以能够改变的脉冲重复率产生脉冲光束110。照射系统150包括控制系统185，控制系统185与光学源105和照射系统150内的其它特征通信。照射系统150还与扫描器115通信，以控制照射系统150的操作和脉冲光束110的形貌。
光束110被引导穿过光束准备系统112，光束准备系统112可以包括修改光束110的形貌的光学元件。例如，光束准备系统112可以包括反射和/或折射光学元件、光学脉冲展宽器和光学孔径(包括自动遮蔽件)。
光束110的脉冲以深紫外(DUV)的范围中的波长为中心，例如，波长为248纳米(nm)或193nm。在晶片120上图案化的微电子特征的尺寸取决于脉冲光束110的波长，其中较低的波长导致小的最小特征尺寸或临界尺寸。例如，当脉冲光束110的波长是248nm或193nm时，微电子特征的最小尺寸可以是50nm或更小。如图2中所示，用于分析和控制脉冲光束110的带宽可以是其光学光谱200(或发射光谱)的实际瞬时带宽。光学光谱200包含关于光束110的光学能量或功率如何在不同波长(或频率)之上分布的信息。
照射系统150包括光谱特征选择装置130。光谱特征选择装置130被放置在光学源105的第一端处，以与由光学源105产生的光束110A交互。如下所讨论的，光束110A是在光学源105内的谐振器的一端处产生的光束，并且可以是由主振荡器产生的种子光束。光谱特征选择装置130被配置为通过调谐或调节脉冲光束110A的一个或多个光谱特征(例如带宽或波长)来精细地调谐脉冲光束110的光谱特性。
参照图3A，光谱特征选择装置130包括：光学特征或部件300、305、310、315、320的集合，被布置为与脉冲光束110A光学地交互；以及控制模块350，包括固件和软件的任何组合形式的电子设备。控制模块350被连接到与相应的光学部件300、305、310、315、320物理地耦合的一个或多个致动系统300A、305A、310A、315A、320A。装置130的光学部件包括：色散光学元件300，其可以是光栅；以及由折射光学元件(其可以是棱镜)305、310、315、320的集合制成的扩束器301。光栅300可以是反射光栅，其被设计为对光束110A进行分散和反射；因此，光栅300由适于与具有波长在DUV的范围中的脉冲光束110A交互的材料制成。棱镜305、310、315、320中的每个棱镜是透射棱镜，其用于在光束110A穿过棱镜体时对光束110A进行分散和重定向。每个棱镜可以由允许光束110A的波长透射的材料(例如，氟化钙)制成。
棱镜320被定位成离光栅300最远，而棱镜305被定位成离光栅300最近。脉冲光束110A穿过孔径355进入装置130，然后在撞击到光栅300的衍射表面302上之前，依次行进穿过棱镜320、棱镜310和棱镜305。随着光束110A每次穿过连续棱镜320、315、310、305，光束110A被光学地放大并朝向下一个光学部件被重定向(以一定角度折射)。在光束110A离开装置130时，光束110A在穿过孔径355之前，从光栅300被衍射和反射回而依次穿过棱镜305、棱镜310、棱镜315和棱镜320。随着光束110A每次从光栅300穿过连续的棱镜305、310、315、320，光束110A在其朝向装置355行进时被光学地压缩。
参照图3B，扩束器301的棱镜P(其可以是棱镜305、310、315或320中的任何一个棱镜)的旋转改变光束110A撞击到旋转的棱镜P的入射表面H(P)上的入射角。此外，穿过该旋转的棱镜P的光束110A的两个局部光学质量(即光学放大率OM(P)和光束折射角δ(P))是撞击到旋转的该棱镜P的入射表面H(P)上的光束110A的入射角的函数。穿过棱镜P的光束110A的光学放大率OM(P)是离开该棱镜P的光束110A的横向宽度Wo(P)与进入该棱镜P的光束110A的横向宽度Wi(P)的比率。
扩束器301内的一个或多个棱镜P处的光束110A的局部光学放大率OM(P)的变化引起穿过扩束器301的光束110A的光学放大率OM 365中的整体变化。穿过扩束器301的光束110A的光学放大率OM 365是离开扩束器301的光束110A的横向宽度Wo与进入扩束器301的光束110A的横向宽度Wi的比率。
附加地，穿过扩束器301内的一个或多个棱镜P的局部光束折射角δ(P)的变化引起在光栅300的表面302处的光束110A的入射角362的整体变化。
可以通过改变光束110A撞击到光栅300的衍射表面302上的入射角362来调节光束110A的波长。可以通过改变光束110的光学放大率365来调节光束110A的带宽。
例如，如本文相对于图3A至图7所讨论的，光谱特征选择装置130被重新设计，以便在由扫描器115跨晶片120扫描光束110时，更快速地调节脉冲光束110的带宽。光谱特征选择装置130可以被重新设计为具有一个或多个新的致动系统，用于更有效和更快速地使光学部件300、305、315、320中的一个或多个光学部件旋转。
例如，光谱特征选择装置130包括新的致动系统320A，用于更有效和更快速地旋转棱镜320。新的致动系统320A可以以增加使棱镜320旋转的速度的方式设计。具体地，安装到新的致动系统320A的棱镜320的旋转轴线与新的致动系统320A的可旋转电机轴322A平行。在其它实现中，新的致动系统320A可以被设计为包括臂，臂在一端物理地链接到电机轴322A并且在另一端物理地链接到棱镜320，以提供用于旋转棱镜320的附加的手段。这样，使光束110A的光学放大率OM对棱镜320的旋转更敏感。
在一些实现中，例如图7中所示，棱镜305相对于扩束器的现有设计被翻转，以提供更快速的带宽调节。在这些情况下，随着棱镜320的旋转相对较小，带宽变化变得相对较快(当与装置130的现有设计相比较时)。当与现有的光谱特征选择装置相比较时，在重新设计的光谱特征选择装置130中，增加了棱镜320的每单位旋转的光学放大率的变化。
装置130被设计成通过调节光束110A撞击在光栅300的衍射表面302上的入射角362来调节在光学源105的谐振器或谐振器内产生的光束110A的波长。特别地，这可以通过旋转棱镜305、310、315、320和光栅300中的一个或多个来完成，从而调节光束110A的入射角362。
此外，通过调节光束110A的光学放大率OM 365来调节由光学源105产生的光束110A的带宽。因此，可以通过旋转棱镜305、310、315、320中的一个或多个棱镜来调节光束110A的带宽，这使得光束110A的光学放大率365改变。
因为特定棱镜P的旋转引起该棱镜P处的局部光束折射角δ(P)和局部光学放大率OM(P)的变化，所以在这个设计中耦合波长和带宽的控制。
附加地，光束110A的带宽对棱镜320的旋转相对敏感，并且对棱镜305的旋转相对不敏感。这是因为由于棱镜320的旋转而引起的光束110A的局部光学放大率OM(320)中的任何变化被乘以分别在其它棱镜315、310和305中的光学放大率OM(315)、OM(310)、OM(305)的变化的乘积，因为这些棱镜是在旋转的棱镜320与光栅300之间，并且光束110A在穿过棱镜320之后必须穿过这些其它棱镜315、310、305。另一方面，光束110A的波长对棱镜305的旋转相对敏感，并且对棱镜320的旋转相对不敏感。
例如，为了在不改变光束110A的带宽的情况下改变波长，应该在不改变光学放大率365的情况下改变入射角362。这可以通过使棱镜305旋转较大量并且使棱镜320旋转较小量来实现。为了在不改变波长的情况下改变带宽，应该在不改变入射角362的情况下改变光学放大率365，这可以通过使棱镜320旋转较大量并且使棱镜305旋转较小量来实现。
控制模块350连接到致动系统300A、305A、310A、315A、320A中的一个或多个致动系统，这些致动系统物理地耦合到相应的光学部件300、305、310、315、320。尽管针对光学部件中的每个光学部件示出了致动系统，但是装置130中的一些光学部件可以保持静止或者不物理地耦合到致动系统。例如，在一些实现中，光栅300可以保持静止并且不物理地耦合到致动系统。
致动系统300A、305A、310A、315A、320A中的每个致动系统包括连接到其相应的光学部件的致动器。光学部件的调节导致光束110A的特定光谱特征(波长和/或带宽)的调节。控制模块350从控制系统185接收控制信号，控制信号包括操作或控制致动系统中的一个或多个致动系统的特殊命令。致动系统可以被选择和设计为协同工作。
致动系统300A、305A、310A、315A、320A的致动器中的每个致动器是如下机械设备，其用于移动或控制相应的光学部件。致动器从模块350接收能量，并且将该能量转换成赋予相应的光学部件的某种运动。例如，致动系统可以是力装置和旋转台中的任何一个，用于旋转扩束器的棱镜中的一个或多个棱镜。例如，致动系统可以包括电机(例如，步进电机)、阀、压力控制装置、压电装置、线性电机、液压致动器、音圈等。
光栅300可以是高闪耀角阶梯光栅，并且以任何满足光栅方程的入射角362入射在光栅300上的光束110A将被反射(衍射)。光栅方程提供光栅300的光谱阶、衍射波长(衍射光束的波长)、光束110A向光栅300上的入射角362、从光栅300衍射的光束110A的出射角、入射到光栅300上的光束110A的垂直发散度、以及光栅300的衍射表面的凹槽间距之间的关系。此外，如果使用光栅300使得光栅300上的光束110A的入射角362等于光束110A从光栅300的出射角，那么光栅300和扩束器(棱镜305、310、315、320)以自准式配置(Littrowconfiguration)进行布置，并且从光栅300反射的光束110A的波长是自准式波长。可以假设入射到光栅300上的光束110A的垂直发散度接近零。为了反射标称波长，光栅300相对于入射到光栅300上的光束110A对准，使得标称波长通过扩束器(棱镜305、310、315、320)反射回来，以在光学源105中被放大。然后，通过改变在光栅300上的光束110A的入射角362，可以在光学源105内的谐振器的整个增益带宽上调谐自准式波长。
棱镜305、310、315、320中的每个棱镜沿光束110A的横向方向足够宽，使得光束110A被包含在其所穿过的表面内。每个棱镜在从孔径355到光栅300的路径上光学地放大光束110A，因此从棱镜320到棱镜305每个棱镜的尺寸连续地变大。因此，棱镜305比棱镜310大，棱镜310比棱镜315大，并且棱镜320是最小的棱镜。
距离光栅300最远并且尺寸也最小的棱镜320安装在致动系统320A上，并且具体地安装到旋转轴322A上，这使得棱镜320旋转，并且这种旋转改变撞击到光栅300上的光束110A的光学放大率，从而修改从装置130输出的光束110A的带宽。致动系统320A被设计为快速致动系统320A，因为它包括旋转步进电机，旋转步进电机包括旋转轴322A，棱镜320固定到旋转轴322A。旋转轴322A绕其轴心线旋转，轴心线与棱镜320的旋转轴线平行。此外，因为致动系统320A包括旋转步进电机，所以它没有任何机械记忆并且也不具有能量基态。旋转轴322A的每个位置与旋转轴322A的其它位置中的每个位置处于相同的能量，并且旋转轴322A缺乏具有低势能的优选的静止位置。
系统320A的旋转步进电机应当足够快，以快速地移动旋转轴322A，并因此快速地移动棱镜320(这意味着，足够快以使得能够在要求的时间范围内调节光束110A的光谱特征)。在一些实现中，系统320A的旋转步进电机配置有光学旋转编码器，以提供关于旋转轴322A的位置的反馈。此外，可以利用作为高分辨率位置控制器的电机控制器并且使用变频驱动控制方法来控制旋转步进电机。在一个示例中，系统320A的旋转步进电机足够快以使旋转轴322A和棱镜320在小于50ms内移动15度，并且光学旋转编码器的精度可以小于50微度(例如，在30ms中15度)。变频驱动控制方法的一个示例是矢量电机控制，其中电机的定子电流通过两个正交分量(电机的磁通量和扭矩)控制。光学旋转编码器可以是具有光学扫描的编码器，其结合了作为刻度已知的周期性结构的测量标准，该刻度应用于玻璃或钢的载体衬底。在一些示例中，光学旋转编码器由海德汉(HEIDENHAIN)制造。
参考图4A和4B，在第一实现中，光谱特征选择装置430设计有光栅400和四个棱镜405、410、415、420。光栅400和四个棱镜405、410、415、420被配置为在光束110A穿过装置430的孔径455之后，与由光学源105产生的光束110A交互。光束110A在装置430的XY平面中沿着路径从孔径455穿过棱镜420、棱镜415、棱镜410、棱镜405行进，然后从光栅400反射，并且在穿过孔径455离开装置之前，穿过棱镜405、410、415、420返回。
棱镜405、410、415、420是直角棱镜，脉冲光束110A穿过这些直角棱镜传输，使得脉冲光束110A在其穿过每个直角棱镜时，改变其光学放大率。距离色散光学元件400最远的直角棱镜420具有多个直角棱镜中的最小斜边，并且更靠近色散光学元件400的每个连续直角棱镜具有比离色散光学元件更远的相邻的直角棱镜更大或相同尺寸的斜边。
例如，最靠近光栅400的棱镜405也是最大尺寸的，例如，其斜边具有四个棱镜405、410、415、420中的最大的范围。距离光栅400最远的棱镜420也是尺寸最小的，例如，其斜边具有四个棱镜405、410、415、420中的最小的范围。相邻棱镜可以具有相同的尺寸。但是，更靠近光栅400的每个棱镜应该至少与其相邻棱镜的尺寸一样大或更大，因为光束110A在穿过棱镜420、棱镜415、棱镜410和棱镜405行进时被光学地放大，因此当光束110A更靠近光栅400时，光束110A的横向范围变大。光束110A的横向范围是沿着垂直于光束110A的传播方向的平面的范围。并且光束110A的传播方向在装置430的XY平面中。
棱镜405物理地耦合到致动系统405A，致动系统405A使棱镜405围绕与装置430的Z轴线平行的轴线旋转，棱镜410物理地耦合到致动系统410A，致动系统410A使棱镜410围绕与Z轴线平行的轴线旋转，并且棱镜420物理地耦合到快速致动系统420A。快速致动系统420A被配置为使棱镜405围绕与装置430的Z轴线平行的轴线旋转。
快速致动系统420A包括旋转步进电机421A，旋转步进电机421A具有旋转轴422A以及固定到旋转轴422A的旋转板423A。旋转轴422A以及因此旋转板423A围绕轴心线AR旋转，轴心线AR平行于棱镜420的质心(其对应于旋转轴线AP)并且还与装置430的Z轴线平行。尽管不是必须的，但是棱镜420的轴心线420可以沿着XY平面与棱镜420的质心(旋转轴线AP)对应或对准。在一些实现中，棱镜420的质心(或旋转轴线AP)沿着XY平面偏离轴心线AR。通过使轴心线AR偏离棱镜420的质心，每当棱镜420旋转时，光束110A的位置可以被调节到光栅400的表面上的特定位置。
通过将棱镜420安装到旋转板423A，当轴422A和旋转板423A围绕它们的轴心线AR旋转时，棱镜420围绕其旋转轴线AP直接地旋转。以这种方式，与使用具有线性可平移轴的线性步进电机(使用挠曲转换成旋转运动)的系统相比，能够实现对棱镜420的快速旋转或控制。因为轴422A(和板423A)的旋转步长直接地与棱镜420的旋转步长相关(没有任何线性运动)，旋转步进电机421A能够以一定速度旋转棱镜420，该速度实现更快速地调节光束110A的光谱特征(例如带宽)并因此更快速地调节光束110。步进电机421A的旋转设计赋予棱镜420纯粹的旋转运动，棱镜420在不使用在棱镜420的现有致动器上发现的任何线性运动或挠曲运动的情况下被安装。此外，使用旋转轴422A使得棱镜420能够旋转大约完整的360°，这与使用线性步进电机和挠曲设计的现有致动器不同(其中棱镜420只能围绕由挠曲确定的角度旋转)。在一些实现中，为了实现在可接受范围内的光束110A的带宽调谐，棱镜420能够旋转15度。尽管对于当前的带宽范围要求不是必须的，但是棱镜420可以旋转大于15度。
在一些实现中，步进电机421A可以是直接驱动步进电机。直接驱动步进电机是传统的电磁电机，其使用内置步进电机功能进行位置控制。在可能需要更高运动分辨率的其它实现中，步进电机421A可以使用压电电机技术。
步进电机421A可以是旋转台，其利用使用变频驱动控制方法的电极控制器控制，以提供棱镜420的快速旋转。
如上所讨论的，使用旋转步进电机421A的优点是获得棱镜420的更快速的旋转，因为棱镜420的旋转轴线AP与旋转轴422A以及轴心线AR平行。因此，对于轴422A的每次单位旋转，棱镜420旋转增量单位，并且棱镜420可以与旋转轴422A旋转得一样快。在一些实现中，为了增加这个配置的稳定性，并增加棱镜420的稳定性，快速致动系统420A包括位置监视器424A，位置监视器424A被配置为检测旋转步进电机421A的旋转轴422A的位置。旋转轴422A的测量位置与旋转轴422A的预期的或目标位置之间的误差直接与棱镜420的位置中的误差相关，因此这个测量可以用于确定棱镜420的旋转误差(即，实际旋转与命令的旋转之间的差异)并在操作期间纠正这个误差。
控制模块350连接到位置监视器424A以接收旋转轴422A的位置的值，并且控制模块350还能够访问旋转轴422A的命令的位置的存储值或当前值，使得控制模块350可以执行计算以确定位置的测量值与旋转轴422A的命令的位置之间的差异，并且还确定如何调节旋转轴422A以减小这个误差。例如，控制模块350可以确定旋转轴422A的旋转尺寸以及旋转的方向以抵消误差。备选地，控制系统185可以执行这个分析。
位置监视器424A可以是非常高分辨率的光学旋转编码器，其与旋转板423A一体地构建。光学旋转编码器使用光学感测技术和内部编码盘的旋转，其上具有不透明的线条和图案。例如，板423A在光束(诸如发光二极管)中旋转(因此称为旋转编码器)，并且板423A上的标记用作阻挡和解除阻挡光的遮蔽件。内部光电二极管检测器感测交变光束，并且编码器的电子器件将图案转换成电信号，然后通过编码器424A的输出传递到控制模块350上。
在一些实现中，控制模块350可以被设计有快速内部专用控制器，仅用于操作旋转步进电机421A。例如，快速内部专用控制器可以从编码器424A接收高分辨率位置数据，并且可以直接地向旋转步进电机421A发送信号以调节轴422A的位置，从而调节棱镜420的位置。
还参考图4C，照射系统150在控制系统185的控制下改变光谱特征(诸如，光束110A的带宽)，控制系统185与控制模块350对接。例如，为了粗略地和广泛地控制光束110A和光束110的带宽，控制模块350向快速致动系统420A的旋转步进电机421A发送信号，以使旋转轴422A从第一角度θ1(在图4C的左侧上)旋转到第二角度θ2(其中Δθ＝θ2–θ1)(在图4C的右侧上)。并且，轴422A的角度的这种变化直接地施加到板423A，板423A被固定到轴422A，从而也被施加到固定到板423A的棱镜420。棱镜420从θ1到θ2的旋转引起与光栅400交互的脉冲光束110A的光学放大率OM 365中的从OM1到OM2的对应变化，并且脉冲光束110A的光学放大率365的变化引起脉冲光束110A(以及光束110)的带宽的变化。通过使用这个快速致动系统420A旋转棱镜420，可以实现的带宽的范围可以是宽范围的并且可以从大约100飞米(fm)到大约450fm。可实现的总带宽范围可以是至少250fm。
使与快速致动系统420A相关联的棱镜420旋转旋转轴422A的一个旋转单位引起脉冲光束110A的带宽改变小于带宽测量设备(例如，作为量测系统170的一部分，其在下面讨论)的分辨率的量，带宽测量设备测量脉冲光束110的带宽。棱镜420可以旋转多达15度，以实现带宽中的这种变化。实际上，棱镜420的旋转的量仅受装置430的其它部件的光学布局约束。例如，太大的旋转可能导致光束110A移位如此大的量，以至于光束110A不能撞击到下一个棱镜415。在一些实现中，为了实现将光束110A的带宽调谐在可接受的范围内，在没有光束110A离开任何其它棱镜405、410或415的风险的情况下，棱镜420能够旋转15度。尽管对于当前的带宽范围要求不是必须的，但是棱镜420可以旋转大于15度。
再次参考图4A，棱镜410可以安装到致动系统410A，致动系统410A引起棱镜410旋转，并且棱镜410的这种旋转可以提供对光束110A的波长的精细控制。致动系统410A可以包括利用压电电机控制的旋转步进电机。压电电机使用相反的压电效应进行操作，其中材料产生声学或超声波振动，以产生线性或旋转运动。
在一些实现中，更靠近光栅400并且所具有的尺寸大于或等于棱镜420的尺寸的下一个棱镜415可以固定在空间中。更靠近光栅400的下一个棱镜410所具有的尺寸大于或等于棱镜415的尺寸。
最靠近光栅410的棱镜405所具有的尺寸大于或等于棱镜410的尺寸(棱镜405是扩束器的最大棱镜)。棱镜405可以被安装到致动系统405A，致动系统405A使棱镜405旋转，并且棱镜405的这种旋转可以提供针对光束110A的波长的粗略的控制。例如，棱镜405可以旋转1-2度以将光束110A(并且因此光束110)的波长从大约193.2纳米(nm)调谐到大约193.5nm。在一些实现中，致动系统405A包括旋转步进电机，旋转步进电机包括固定棱镜405的安装表面(诸如，板423A)和旋转安装表面的电机轴。致动系统405A的电机可以是压电电机，其比现有的线性步进电机和挠曲组合设计快50倍。与致动系统420A类似，致动系统405A可以包括光学旋转编码器，光学旋转编码器为控制系统185或控制模块350提供角位置反馈。
参考图5A和5B，在光谱特征选择装置530的另一个实现中，快速致动系统520A被设计成使扩束器的离光栅500最远的棱镜520绕轴心线AR旋转R。
装置530包括延伸臂525A，延伸臂525A具有第一区域540A，第一区域540A在轴心线AR的位置处机械地链接到旋转板523A。延伸臂525A具有第二区域545A，第二区域545A沿着XY平面中的方向偏离轴心线AR(并且因此沿着垂直于轴心线AR的方向)，使得第二区域545A不与轴心线AR相交。棱镜520机械地链接到第二区域545A。
棱镜520的质心(棱镜轴AP)和轴心线AR两者都保持与装置530的Z轴线平行；然而，棱镜520的质心偏离轴心线AR。延伸臂525A绕轴心线AR旋转角度Δθ向棱镜520施加组合运动：棱镜520在XY平面内绕轴心线AR旋转R角度Δθ(参见图5C)，并且沿着位于装置530的XY平面内的方向向棱镜520线性平移T。在图5C的示例中，棱镜520从第一角度θ1旋转R到第二角度θ2，并且从XY平面中的第一位置Pos1平移到XY平面中的第二位置Pos2。
因此，向棱镜520的线性平移T使光束110A沿着与光栅500的表面502的长轴501平行的方向平移。长轴501还沿着装置530的XY平面放置。通过执行光束110A的这个平移，可以控制光栅500的哪个区段或区域在可能的光学放大率OM的范围的下端被照射。此外，光栅500和光栅的表面502是不均匀的；即，光栅500的表面502的一些区域对光束110A的波前赋予与光栅500的表面502的其他区域不同的变化，并且表面502的一些区域对光束110A的波前赋予比表面502的其它区域更多的失真。控制系统185(或控制模块350)可以控制快速致动系统520A，从而调节到棱镜520的线性平移T以及调节光束110A沿着长轴501的平移，以利用光栅500的表面502的不均匀性，并且在光栅表面502的一端附近照射光栅表面502的较高失真区域以提高光谱带宽，甚至比简单地降低光学放大率将实现的效果更大。
附加地，在棱镜520相对于光束110A的位置的旋转期间，向棱镜520的线性平移T还平移棱镜520的斜边H(参见图5C)。因此，在装置530的操作期间，向斜边H的平移将斜边H的新区域暴露于光束110A。在装置530的寿命之上，棱镜520从其旋转范围的一端旋转到另一端，并且还有更多区域暴露于光束110A，这减少了由光束110A赋予棱镜520的损坏量。
类似于装置430，光谱特征选择装置530还包括光栅500，并且扩束器包括棱镜505、510、515，其沿着光束110A的路径定位在棱镜520与光栅500之间。光栅500和四个棱镜505、510、515、520被配置为在光束110A穿过装置530的孔径555之后，与由光学源105产生的光束110A交互。光束110A沿着装置530的XY平面中的路径从孔径555，穿过棱镜520、棱镜515、棱镜510、棱镜505行进，然后从光栅500反射，并且在穿过孔径555离开装置530之前，穿过连续的棱镜505、510、515、520返回。
参考图6A至6D，在其它实现中，快速致动系统620A被设计为类似于快速致动系统520A但具有附加的辅助致动器660A。辅助致动器660A物理地耦合到距离光栅600最远的棱镜620。辅助致动器660A被配置为使棱镜620绕位于XY平面中并且还位于棱镜620的斜边H的平面中的轴线AH旋转。
在一些实现中，尽管不是必须的，但是辅助致动器660A由控制模块350(或控制系统185)控制。辅助致动器660A可以是不受控制模块350或控制系统185控制的手动螺钉和挠曲设计。例如，可以在使用系统620A之前设置致动器660A，或者可以在系统620A的使用之间周期性地手动地改变致动器660A。
因此，棱镜620可以绕位于XY平面中的轴线AH旋转，以便能够更好地控制光束110A进入棱镜620和棱镜620的斜边H的位置，以便更好地保持光束110A穿过棱镜615、610、605中的每个棱镜以及光栅600的路径。具体地，棱镜620绕轴线AH的旋转使得光束110A能够被更精细地调节。例如，棱镜620可以绕轴线AH旋转，以确保来自光栅600的后向反射(即，衍射)光束110A保持在XY平面中，并且即使棱镜620绕AP或AR轴线旋转，后向反射光束110A不沿着装置630的Z轴线移位。如果AP或AR轴线与Z轴线不完全对齐，则调节这个Z轴线是有益的。附加地，使棱镜620绕AH轴线旋转可以是有益的，因为延伸臂625A是悬臂并且它可以沿着Z轴线下垂或移动，使得其绕轴线AH偏转并且可以用辅助致动器660A来抵消这个偏转。
参考图7，在另一个实现中，光谱特征选择装置730被设计为具有色散光学元件(诸如，光栅)700以及扩束器，扩束器包括三个或更多个折射光学元件，折射光学元件被配置为当光束110A从孔径755向光栅700行进时将其光学地放大。这个示例中的扩束器包括四个直角棱镜705、710、715、720，脉冲光束110A穿过直角棱镜705、710、715、720传输，使得当脉冲光束110A穿过(如上所讨论的)每个直角棱镜时，改变其光学放大率。最靠近光栅700的棱镜705具有斜边705H，斜边705H具有扩束器的那些棱镜的最大长度。与棱镜705相比距离光栅700更远的每个连续的直角棱镜具有斜边710H、715H、720H，斜边710H、715H、720H具有小于或等于更靠近光栅700的相邻的直角棱镜的斜边H的长度。
最靠近光栅700的直角棱镜705被布置为使其直角α远离光栅700定位。这可以与图4A的装置430的棱镜405相比较，其中它的直角朝向或靠近光栅400定位。此外，直角棱镜705与光栅700之间的区域707没有任何其它光学元件。在棱镜705与光栅700之间没有光学元件(诸如，反射光学元件或折射光学元件)。因此，光束110A在棱镜705与光栅700之间行进而不穿过任何其它光学元件。
通过以这种方式将棱镜705从图4A所示的布局翻转到图7所示的布局，对于棱镜720的每个旋转单位，可能获得光束110A的光学放大率365中的更大的变化，并且因此实现对光束110A(以及光束110)的带宽的更快速的调节。在这个实现中，为了调节光束110A的带宽，棱镜720和710彼此结合旋转，以获得宽范围的光学放大率。具体地，当棱镜720和棱镜710彼此结合旋转时，光学放大率可以从13倍的较低值调节到75倍的较高值，这是比在图4A的布局中可能的更宽的范围。当两个棱镜720、710彼此结合旋转时，装置730的布局提供了调节光束110A的带宽的最快方式。装置730具有与图4A的装置430完全不同的配置，并且将需要重新设计或重新配置照射系统150的其它部件(诸如，光学源105)。
接下来，参考图1、图8、图9提供关于光刻系统100的其它方面的讨论。
如图1所示，控制系统185可操作地连接到脉冲光学源105和光谱特征选择装置130。并且，扫描器115包括光刻控制器140，其可操作地连接到控制系统185以及扫描器115内的部件。
脉冲光束110的脉冲重复率是由光学源105产生光束110的脉冲的速率。因此，例如，脉冲光束110的重复率是1/Δt，其中Δt是脉冲之间的时间。控制系统185总体上被配置为控制产生脉冲光束110的重复率，包括当脉冲光束在扫描器115中曝光晶片120时，修改脉冲光束的重复率。
在一些实现中，扫描器115(通过控制器140与控制系统185之间的通信)触发光学源105以产生脉冲光束110，因此扫描器115通过控制器140和控制系统185控制重复率、光谱特征(诸如，带宽或波长)、和/或剂量。例如，控制器140向控制系统185发送信号以将光束110的重复率保持在可接受的速率的特定范围内。扫描器115通常保持光束110的每个脉冲突发的重复率恒定。光束110的脉冲突发可以对应于晶片120上的曝光场。曝光场是晶片120的在扫描器115内的曝光狭缝或窗口的一次扫描中曝光的区域。例如，脉冲突发可以包括10到500内任意个脉冲。
临界尺寸(CD)是系统100可以在晶片120上印刷的最小特征尺寸。CD取决于光束110的波长。为保持印刷在晶片120以及由系统100曝光的其它晶片上的微电子特征的均匀CD，光束110的中心波长应保持在预期的或目标中心波长或在目标波长附近的波长范围内。因此，除了将中心波长保持在目标中心波长或在目标中心波长附近的可接受波长范围内之外，还希望将光束110的带宽(光束110中的波长范围)保持在可接受的带宽范围内。
为了将光束110的带宽保持在可接受的范围，或者为了调节光束110的带宽，控制系统185被配置为确定对脉冲光束110的带宽的调节量。附加地，控制系统185被配置为向光谱特征选择装置130发送信号以移动装置130的至少一个光学部件(例如，棱镜320)，从而当脉冲光束110曝光晶片120时，将脉冲光束110的带宽改变所确定的调节量，从而补偿由脉冲光束110的脉冲重复率的修改引起的带宽变化。
脉冲光束110的带宽可以在任何两个脉冲突发之间改变。此外，带宽从第一值改变到第二值并且稳定在第二值处所花费的时间应该小于脉冲突发之间的时间。例如，如果突发之间的时间段是50毫秒(ms)，那么将带宽从第一值改变到第二值并且稳定在第二值处所花费的时间应该小于50ms。控制系统185以及光谱特征选择装置130被设计成能够实现带宽的(如下面详细讨论的)这种快速变化。
扫描器115的控制器140向控制系统185发送信号，以调整或修改正在跨晶片120扫描的脉冲光束110的形貌(例如，带宽或重复率)。发送到控制系统185的信号可以使控制系统185修改发送到脉冲光学源105的电信号或发送到装置130的电信号。例如，如果脉冲光学源105包括气体激光放大器，那么电信号向脉冲光学源105的一个或多个气体放电室内的电极提供脉冲电流。
再次参考图1，晶片120被放置在晶片台上，晶片台构造成保持晶片120并且连接到定位器，定位器被配置为根据某些参数并且在控制器140的控制下精确地定位晶片120。
光刻系统100还可以包括量测系统170，量测系统170可以包括测量光束110的一个或多个光谱特征(诸如，带宽或波长)的子系统。因为在操作期间施加到光刻系统100的各种干扰，所以在晶片120处的光束110的光谱特征(诸如，带宽或波长)的值可能与期望的光谱特征(即，扫描器115期望的光谱特征)不对应或不匹配。因此，在操作期间通过从光学光谱估计的度量值来测量或估计光束110的光谱特征(诸如，特征带宽)，使得操作者或自动系统(例如，反馈控制器)能够使用测量的或估计的带宽来调节光学源105的特性并且调节光束110的光学光谱。量测系统170的子系统基于这个光学光谱测量光束110的光谱特征(诸如，带宽和/或波长)。
量测系统170接收从光束分离装置重定向的光束110的一部分，光束分离装置放置在光学源105与扫描器115之间的路径中。光束分离装置将光束110的第一部分或百分比引导到量测系统170中，并且将光束110的第二部分或百分比朝向扫描器115引导。在一些实现中，光束110的大多数在第二部分中朝向扫描器115被引导。例如，光束分离装置将光束110的小部分(例如，1-2％)引导到量测系统170中。例如，光束分离装置可以是分束器。
例如，扫描器115包括光学布置，光学布置具有一个或多个聚光透镜、掩模、以及物镜布置。掩模可沿着一个或多个方向移动，例如沿着光束110的光学轴线或在垂直于光学轴线的平面中。物镜布置包括投影透镜并且使得能够发生从掩模到晶片120上的光致抗蚀剂的图像转移。照射器系统调节撞击到掩模上的光束110的角度范围。照射器系统还使光束110跨掩模的强度分布均匀化(使其均匀)。
除了其它特征之外，扫描器115还可以包括光刻控制器140、空调装置、以及用于各种电气部件的电源。除了控制光束110的脉冲的重复率(上面讨论的)之外，光刻控制器140还控制如何在晶片120上印刷层。光刻控制器140包括存储器，存储器存储诸如工艺配方之类的信息并且还可以存储(如下面更全面地描述的)关于可以使用或优选哪些重复率的信息。
晶片120由光束110照射。工艺程序或配方确定晶片120上的曝光的长度、使用的掩模、以及影响曝光的其它因素。如上所讨论的，在光刻期间，光束110的多个脉冲照射晶片120的相同区域以构成照射剂量。照射相同区域的光束110的脉冲数目N可以称为曝光窗口或狭缝，并且可以通过放置在掩模之前的曝光狭缝来控制狭缝的尺寸。在一些实现中，N的值为几十，例如10-100个脉冲。在其它实现中，N的值为大于100个脉冲，例如，100-500个脉冲。
在曝光期间，掩模、物镜布置、晶片120中的一个或多个可以相对于彼此移动，以跨曝光场扫描曝光窗口。曝光场是在曝光狭缝或窗口的一次扫描中曝光的晶片120的区域。
参考图8，示例性光学源805是脉冲激光源，脉冲激光源产生脉冲激光束作为光束110。光学源805是两级激光系统，其包括将种子光束110A提供到功率放大器(PA)810的主振荡器(MO)800。主振荡器800通常包括其中发生放大的增益介质和诸如光学谐振器之类的光学反馈机构。功率放大器810通常包括增益介质，其中当利用来自主振荡器800的种子激光束接种时发生放大。如果功率放大器810被设计为再生环形谐振器，那么其被描述为功率环形放大器(PRA)，并且在这种情况下，可以从环形设计提供足够的光学反馈。光谱特征选择装置130从主振荡器800接收光束110A，以便能够以相对低的输出脉冲能量微调光谱参数(诸如，光束110A的中心波长和带宽)。功率放大器810从主振荡器800接收光束110A并且放大这个输出以获得用于在光刻中使用的输出的必须的功率。
主振荡器800包括：具有两个细长电极的放电室；用作增益介质的激光气体；以及使气体在电极之间的循环的风扇。激光谐振器形成在放电室的一侧上的光谱特征选择装置130与放电室的第二侧上的输出耦合器815之间，以将种子光束110A输出到功率放大器810。
光学源805还可以包括接收来自输出耦合器815的输出的线中心分析模块(LAM)820，以及根据需要修改光束的尺寸和/或形状的一个或多个光束修改光学系统825。线中心分析模块820是量测系统170内的测量系统的一种类型的示例，量测系统170可以用于测量种子光束的波长(例如，中心波长)。
功率放大器810包括功率放大器放电室，并且如果它是再生环形放大器，则功率放大器还包括光束反射器或光束转向装置830，光束转向装置830将光束反射回放电室中以形成循环路径。功率放大器放电室包括：成对细长电极、用作增益介质的激光气体、以及用于使气体在电极之间循环的风扇。种子光束110A通过重复地穿过功率放大器810被放大。光束修改光学系统825提供一种方式(例如，部分反射镜)以使种子光束110A内耦合并且将来自功率放大器的放大的辐射的一部分出耦合以形成输出光束110。
在主振荡器800和功率放大器810的放电室中使用的激光气体可以是用于产生在所需的波长和带宽周围的激光束的任何合适的气体。例如，激光气体可以是氟化氩(ArF)，其发射波长大约为193nm的光，或氟化氪(KrF)，其发射波长大约为248nm的光。
线中心分析模块820监视主振荡器800的输出(光束110A)的波长。线中心分析模块820可以放置在光学源805内的其它位置处，或者它可以放置在光学源805的输出处。
参考图9，提供了关于控制系统185的细节，其涉及本文描述的系统和方法的各个方面。控制系统185可以包括图9中未示出的其它特征。通常，控制系统185包括数字电子电路、计算机硬件、固件和软件中的一个或多个。
控制系统185包括存储器900，其可以是只读存储器和/或随机存取存储器。适合于有形地体现计算机程序指令和数据的存储设备包括所有形式的非易失性存储器，例如包括：半导体存储器设备(诸如，EPROM、EEPROM)，以及闪存设备；磁盘(诸如内部硬盘和可移动磁盘)；磁光盘；以及CD-ROM磁盘。控制系统185还可以包括一个或多个输入设备905(诸如，键盘、触摸屏、麦克风、鼠标、手持输入设备等)以及一个或多个输出设备910(诸如，扬声器或监视器)。
控制系统185包括一个或多个可编程处理器915，以及有形地体现在用于由可编程处理器(诸如，处理器915)执行的机器可读存储装置中的一个或多个计算机程序产品920。一个或多个可编程处理器915每个可以执行指令的程序，以通过在输入数据上操作并生成适当的输出来执行期望的功能。通常，处理器915从存储器900接收指令和数据。任何前述内容可以由专门设计的ASIC(专用集成电路)补充或并入其中。
除了其它部件之外，控制系统185还包括：光谱特征分析模块925、光刻分析模块930、决策模块935、光源致动模块950、光刻致动模块955、以及光束准备致动模块960。这些模块中的每一个模块可以是由一个或多个处理器(诸如，处理器915)执行的计算机程序产品集合。此外，模块925、930、935、950、955、960中的任何一个都可以访问存储在存储器900内的数据。
光谱特征分析模块925接收来自量测系统170的输出。光刻分析模块930接收来自扫描器115的光刻控制器140的信息。决策模块935接收来自分析模块(诸如，模块925和930)的输出并且基于来自分析模块的输出来确定需要激活哪个致动模块或哪些致动模块。光源致动模块950被连接到光源105和光谱特征选择装置130中的一个或多个。光刻致动模块955被连接到扫描器115，并且具体地被连接到光刻控制器140。光束准备致动模块960被连接到光束准备系统112的一个或多个部件。
虽然图9中仅示出了几个模块，但是控制系统185可能包括其它模块。附加地，尽管控制系统185被表示为其中所有部件似乎共同定位的盒子，但是控制系统185可能由物理地彼此远离的部件组成。例如，光源致动模块950可以与光学源105或光谱特征选择装置130物理地共同定位。
通常，控制系统185接收来自量测系统170的关于光束110的至少一些信息，并且光谱特征分析模块925对信息执行分析以确定如何调节提供给扫描器115的光束110的一个或多个光谱特征(例如，带宽)。基于这个确定，控制系统185将信号发送到光谱特征选择装置130和/或光学源105，以经由控制模块350来控制光学源105的操作。
通常，光谱特征分析模块925执行所需的所有的分析，以估计光束110的一个或多个光谱特征(例如，波长和/或带宽)。光谱特征分析模块925的输出是光谱特征的估计值。
光谱特征分析模块925包括比较块，比较块被连接以接收估计的光谱特征并且还被连接以接收光谱特征目标值。通常，比较块输出光谱特征误差值，光谱特征误差值表示光谱特征目标值与估计值之间的差异。决策模块935接收光谱特征误差值，并且确定如何最佳地对系统100进行校正，以便调节光谱特征。因此，决策模块935将信号发送到光源致动模块950，光源致动模块950基于光谱特征误差值确定如何调节光谱特征选择装置130(或光学源105)。光源致动模块950的输出包括发送到光谱特征选择装置130的致动器命令集合。例如，光源致动模块950将命令发送到控制模块350，控制模块350连接到装置330内的致动系统。
控制系统185使光学源105以给定的重复率操作。更具体地，扫描器115针对每个脉冲(即，在脉冲到脉冲的基础上)将触发信号发送到光学源105，并且那些触发信号之间的时间间隔可以是任意的，但是当扫描器115以规则的间隔发送触发信号时，那么那些信号的速率就是重复率。重复率可以是由扫描器115请求的速率。
由功率放大器810产生的脉冲的重复率通过控制系统185根据来自扫描器115中的控制器140的指令控制的主振荡器800的重复率来确定。从功率放大器810输出的脉冲的重复率是由扫描器115看到的重复率。
棱镜320(或棱镜420、520、620、720)可用于粗略的、大范围的、慢带宽控制。相比之下，通过控制MO 800内的电极的激活与PRA810之间的差分定时，可以将带宽控制(甚至更快速地控制)在精细的和窄范围内。
其它实现在以下权利要求的范围内。
例如，在其它实现中，棱镜315被安装到其自身的致动系统315A，致动系统315A引起棱镜315旋转，并且这种旋转改变撞击到光栅300上的光束110A的入射角，并且可以被用于提供用于光束110A的波长的精细控制。致动系统315A可以包括作为致动器的压电旋转台。在这些其它实现中，棱镜310可以被安装到致动系统310A，致动系统310A提供对光束110A的带宽的精细控制。这种致动系统310A可以包括作为致动器的步进电机旋转台。

Claims (25)

1.一种用于脉冲光学源的光谱特征选择装置，所述脉冲光学源产生脉冲光束，所述装置包括：
色散光学元件，被布置为与所述脉冲光束交互；
三个或更多个折射光学元件，被布置在所述色散光学元件与所述脉冲光学源之间的所述脉冲光束的路径中；
一个或多个致动系统，每个致动系统与折射光学元件相关联，并且被配置为旋转相关联的折射光学元件，从而调节所述脉冲光束的光谱特征；
所述致动系统中的至少一个致动系统是包括快速致动器的快速致动系统，所述快速致动器被配置为使其相关联的折射光学元件绕旋转轴线旋转，所述快速致动器包括旋转步进电机，所述旋转步进电机具有绕轴心线旋转的旋转轴，所述轴心线与所述相关联的折射光学元件的所述旋转轴线平行；以及
控制系统，连接到所述一个或多个致动系统，所述控制系统被配置为向所述快速致动器发送信号，以调节所述旋转步进电机的所述旋转轴，从而使所述相关联的折射光学元件绕其旋转轴线旋转。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述快速致动器被配置为使距离所述色散光学元件最远的所述折射光学元件旋转。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述脉冲光束路径位于所述装置的XY平面中，并且所述旋转步进电机的所述旋转轴具有与所述装置的Z轴线平行的轴线，从而使所述相关联的折射光学元件绕其旋转轴线旋转，所述旋转轴线与所述装置的所述Z轴线平行。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述快速致动系统还包括辅助致动器，所述辅助致动器物理地被耦合到所述相关联的折射光学元件，所述辅助致动器被配置为使所述相关联的折射光学元件绕轴线旋转，所述轴线位于所述XY平面中并且还位于所述相关联的折射光学元件的斜边的平面中。
5.根据权利要求1所述的装置，进一步包括位置监视器，所述位置监视器检测所述旋转步进电机的所述旋转轴的位置。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述控制系统被连接到所述位置监视器，并且被配置为接收检测的所述旋转轴的位置，并且如果所接收的检测到的位置不在可接受的位置范围内，则调节所述旋转轴。
7.根据权利要求4所述的装置，其中所述位置监视器是光学旋转编码器。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述旋转轴被配置为使与所述快速致动器相关联的所述折射光学元件绕偏离所述旋转轴线的偏移轴线旋转。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述轴心线被配置为旋转大约360°，从而使所述相关联的折射光学元件旋转大约360°。
10.根据权利要求1所述的装置，其中与所述快速致动器相关联的所述折射光学元件被固定地耦合到所述轴心线。
11.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制系统包括连接到所述旋转步进电机的快速控制器，通过所述快速控制器执行对所述旋转轴的调节。
12.根据权利要求1所述的装置，其中与所述快速致动器相关联的所述折射光学元件的旋转引起与所述色散光学元件交互的所述脉冲光束的放大率的变化，所述脉冲光束的放大率的所述变化引起所述脉冲光束的带宽的变化，其中由于与所述快速致动器相关联的所述折射光学元件的所述旋转而导致的带宽的范围是至少250飞米(fm)。
13.根据权利要求12所述的装置，其中使与所述快速致动器相关联的所述折射光学元件旋转所述旋转轴的一个旋转单位引起所述脉冲光束的带宽改变小于带宽测量设备的分辨率的量，所述带宽测量设备测量所述脉冲光束的带宽。
14.根据权利要求1所述的装置，其中所述色散光学元件是衍射光学元件，所述衍射光学元件被布置为与处于自准式配置的脉冲光束交互，使得从所述衍射光学元件衍射的所述脉冲光束沿着入射在所述衍射光学元件上的所述脉冲光束的所述路径行进。
15.根据权利要求1所述的装置，其中所述折射光学元件是直角棱镜，所述脉冲光束被传输穿过所述直角棱镜，使得所述脉冲光束在其穿过每个直角棱镜时改变其放大率，其中距离所述色散光学元件最远的所述直角棱镜具有多个直角棱镜中的最小斜边，并且更靠近所述色散光学元件的每个连续的直角棱镜具有比更远离所述色散光学元件的所述相邻的直角棱镜更大或相同尺寸的斜边。
16.一种用于脉冲光学源的光谱特征选择装置，所述脉冲光学源产生脉冲光束，所述装置包括：
色散光学元件，被布置为与所述脉冲光束交互；
多个折射光学元件，被布置在所述色散光学元件与所述脉冲光学源之间的所述脉冲光束的路径中；
多个致动系统，每个致动系统与折射光学元件相关联并且被配置为使相关联的折射光学元件旋转，从而调节所述脉冲光束的光谱特征；
至少一个所述致动系统包括快速致动器，所述快速致动器包括旋转电机，所述旋转电机具有绕轴心线旋转的旋转轴，所述轴心线垂直于所述装置的平面；
其中与所述快速致动器相关联的所述折射光学元件被安装到所述快速致动器，使得所述折射光学元件绕偏移轴线旋转，所述偏移轴线与所述轴心线平行、偏离所述折射光学元件的重心、并且偏离所述轴心线。
17.根据权利要求16所述的装置，其中所述快速致动器引起所述相关联的折射光学元件既绕所述偏移轴线旋转又线性地平移。
18.根据权利要求16所述的装置，其中所述快速致动器包括：
杠杆臂，包括：
第一区域，其在所述轴心线的位置处机械地链接到所述旋转轴，以及
第二区域，其沿着与所述轴心线垂直并且位于所述装置的所述平面中的方向偏离所述轴心线，使得所述第二区域不与所述轴心线相交；
其中与所述快速致动器相关联的所述折射光学元件机械地链接到所述第二区域。
19.根据权利要求16所述的装置，进一步包括控制系统，所述控制系统连接到所述多个致动系统并且被配置为向每个致动系统发送信号。
20.根据权利要求19所述的装置，其中所述控制系统被配置为向所述快速致动器发送信号，从而使与所述快速致动器相关联的所述折射光学元件旋转和平移，以调节所述脉冲光束的光谱特征。
21.根据权利要求20所述的装置，其中与所述快速致动器相关联的所述折射光学元件被配置为绕所述偏移轴线旋转15度，并且在小于或等于大约50毫秒内达到稳定的平衡位置。
22.根据权利要求16所述的装置，其中所述光谱特征是所述脉冲光束的带宽和波长中的一个或多个。
23.根据权利要求16所述的装置，其中由所述快速致动器控制的所述折射光学元件不具有防反射涂层。
24.一种用于光学源的光谱特征选择装置，所述光学源产生光束，所述装置包括：
衍射光学元件，被布置为与处于自准式配置的脉冲光束交互；
四个或更多个直角棱镜的集合，所述脉冲光束被传输穿过所述四个或更多个直角棱镜的集合，使得所述脉冲光束在其穿过每个直角棱镜时改变其放大率，其中：
所述脉冲光束沿着光束路径行进并且具有跨越每个棱镜的斜边的横向范围，使得所述脉冲光束的所述横向范围被包含在每个棱镜的所述斜边中的每个斜边内，
最靠近所述衍射光学元件的所述直角棱镜所具有的斜边具有所述集合中的最大长度，
距离所述衍射光学元件更远的每个连续的直角棱镜所具有的斜边具有小于或等于更靠近所述衍射光学元件的相邻的直角棱镜的所述斜边的长度，
最靠近所述衍射光学元件的所述直角棱镜被布置为使其直角被定位成远离所述衍射光学元件，并且
在距离所述衍射光学元件最远的所述直角棱镜与所述衍射光学元件之间的区域没有任何反射光学元件；以及
至少两个致动系统，每个致动系统与所述集合中的直角棱镜相关联，并被配置为使相关联的直角棱镜相对于所述脉冲光束旋转，从而调节所述脉冲光束的光谱特征。
25.根据权利要求24所述的装置，其中距离所述衍射光学元件最远的所述棱镜与致动系统相关联并且是可移动的，并且距离所述衍射光学元件第二近的所述棱镜与致动系统相关联并且是可移动的。
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