CN109844648A - 基于晶片的光源参数控制 - Google Patents

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Abstract

一种光刻方法包括从光源产生脉冲光束；使脉冲光束跨光刻曝光设备的衬底扫描以用脉冲光束曝光衬底，包括用脉冲光束曝光衬底的每个子区域。子区域是衬底的整个区域的一部分。对于衬底的每个子区域，接收与衬底的子区域相关联的光刻性能参数；分析所接收的光刻性能参数，并且基于该分析，修改脉冲光束的第一光谱特征，并且保持脉冲光束的第二光谱特征。

Description

基于晶片的光源参数控制
相关申请的交叉引用
本申请涉及于2016年10月17日提交的美国申请No.15/295,280，该申请通过引用整体并入本文。
技术领域
所公开的主题涉及一种用于通过调节朝向晶片被引导的脉冲光束的光谱特征来在晶片扫描期间补偿光刻性能参数的变化的装置。
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)上执行的各种物理和化学工艺。光刻曝光设备或扫描仪是一种将期望图案施加到衬底的目标部分上的机器。晶片固定到平台，使得晶片总体上沿由扫描仪的正交的XL和YL方向限定的平面延伸。通过光束照射晶片，该光束的波长在深紫外(DUV)范围内。光束沿轴向方向行进，该轴向方向与扫描仪的ZL方向相对应。扫描仪的ZL方向与横向XL-YL平面正交。光束穿过光束传输单元，通过掩模版(或掩模)被过滤，并且然后投射到准备好的晶片上。以这种方式，芯片设计被图案化到光刻胶上，光刻胶然后被蚀刻和清洗，并且然后该过程重复。
发明内容
在一些总体方面中，一种光刻设备包括：被配置为产生脉冲光束的光源；与脉冲光束光学地交互的光谱特征选择系统；被配置为使脉冲光束跨位于光刻设备中的衬底扫描的扫描光学系统；被配置为确定衬底的每个子区域处的至少一个光刻性能参数的量测装置，其中子区域是衬底的整个区域的一部分；以及连接到光谱特征选择系统、光源和量测装置的控制系统。控制系统被配置为在每个衬底子区域处：接收所确定的光刻性能参数；分析所确定的光刻性能参数；并且基于所确定的光刻性能参数的分析：通过向光谱特征选择系统发送第一信号来修改脉冲光束的第一光谱特征；以及在修改脉冲光束的第一光谱特征的同时，通过向光谱特征选择系统发送第二信号来保持脉冲光束的第二光谱特征。
实现可以包括以下特征中的一个或多个。例如，衬底的每个子区域可以是衬底的曝光场，或者每个子区域可以对应于光束的单个脉冲。
光谱特征选择系统可以包括光谱特征致动机构，该光谱特征致动机构包括致动系统，该致动系统被配置为引起光谱特征致动机构的一个或多个元件被改变，从而改变与脉冲光束的交互。控制系统可以连接到光谱特征致动机构的致动系统，使得第一信号被发送到光谱特征致动机构的致动系统并且第二信号被发送到光谱特征致动机构的致动系统。
光刻性能参数可以是衬底的物理性质。控制系统可以被配置为针对衬底的每个子区域接收衬底的物理性质的所确定的值。衬底的物理性质可以包括衬底的位置距期望位置的平均偏移和衬底的平台振动中的一项或多项。衬底的物理性质可以是从衬底的中央子区域到衬底的边缘处的子区域变化的衬底的位置。
光谱特征选择系统可以包括色散光学元件和扩束器，扩束器包括至少三个折射光学元件。脉冲光束与色散光学元件和多个折射光学元件中的每个交互。光谱特征选择系统可以包括致动系统，该致动系统包括多个致动器，多个致动器中的每个致动器引起至少三个折射光学元件中的一个相对于脉冲光束旋转。至少三个折射光学元件可以包括距离色散光学元件最远的第一折射光学元件、与第一折射光学元件相邻的第二折射光学元件、以及与第二折射光学元件相邻的第三折射光学元件。第一折射光学元件可以与第一快速致动器相关联，第一快速致动器包括第一旋转台，第一旋转台围绕第一旋转轴线旋转并且包括与第一折射光学元件机械链接以使第一折射光学元件围绕第一旋转轴线旋转的区域。第三折射光学元件可以与第二快速致动器相关联，第二快速致动器包括第二旋转台，第二旋转台围绕第二旋转轴线旋转并且包括与第三折射光学元件机械链接以使第三折射光学元件围绕第一旋转轴线旋转的区域。
第一折射光学元件的旋转可以引起脉冲光束的第二光谱特征以相对粗略的方式改变，并且第三折射光学元件的旋转可以引起脉冲光束的第二光谱特征以相对精细的方式改变。第二折射光学元件的旋转可以引起脉冲光束的第一光谱特征以相对精细的方式改变。扩束器可以包括第四折射光学元件，并且第四折射光学元件的旋转可以引起脉冲光束的第一光谱特征以相对粗略的方式改变。光谱特征选择系统可以包括在扩束器与色散光学元件之间的反射光学元件。
控制系统可以通过确定光刻性能参数是否在可接受范围之外来分析所确定的光刻性能参数。如果确定光刻性能参数在可接受范围之外，则控制系统可以通过向光谱特征选择系统发送信号来修改脉冲光束的第一光谱特征。
扫描光学系统可以被配置为沿横向平面使脉冲光束和衬底中的一个或多个相对于彼此移动，使得脉冲光束与衬底的每个子区域交互。横向平面可以垂直于脉冲光束沿其被引导的轴向方向。
光源可以包括：包括第一气体放电室的第一气体放电级，第一气体放电室容纳能量源并且包含含有第一增益介质的气体混合物；以及包括第二气体放电室的第二气体放电级，第二气体放电室容纳能量源并且包含含有第二增益介质的气体混合物。第一气体放电级被配置为生成第一脉冲光束。第二气体放电级被配置为接收第一脉冲光束并且放大第一脉冲光束，从而从光源产生脉冲光束。
在其他总体方面中，一种光刻方法包括：从光源产生脉冲光束；以及使脉冲光束跨光刻曝光设备的衬底扫描以用脉冲光束曝光衬底，包括用脉冲光束曝光衬底的每个子区域，其中子区域是衬底的整个区域的一部分。该方法包括，对于衬底的每个子区域：接收与衬底的子区域相关联的光刻性能参数；分析所接收的光刻性能参数；并且基于该分析，修改脉冲光束的至少第一光谱特征并且保持脉冲光束的至少第二光谱特征。
实现可以包括以下特征中的一个或多个。例如，可以通过引导脉冲光束穿过光谱特征选择系统来产生脉冲光束。该方法可以包括通过选择性地从光谱特征选择系统的衍射表面反射脉冲光束来选择脉冲光束的第一光谱特征。
衬底的子区域可以是衬底的曝光场，或者可以对应于光束的单个脉冲。
可以通过在使脉冲光束跨衬底扫描期间接收衬底的每个子区域处的光刻性能参数来接收衬底的每个子区域处的光刻性能参数。
接收衬底的每个子区域处的光刻性能参数可以包括接收以下项中的一项或多项：衬底物理性质的误差、形成在衬底上的特征的对比度、暴露于脉冲光束的衬底区域处的临界尺寸、形成在衬底上的特征相对于目标或相对于下面的特征(即，套刻)的放置(相对于期望/目标位置的X、Y位置)、光刻胶分布、侧壁角度、以及衬底的位置的变化。
可以通过接收衬底的位置距期望位置的平均偏移和衬底的平台振动中的一个或多个来接收子区域处的光刻性能参数。可以通过接收从衬底的中央子区域到衬底的边缘处的子区域变化的衬底的位置来接收子区域处的光刻性能参数。
可以通过在使脉冲光束跨衬底扫描之前接收衬底的每个子区域处的光刻性能参数来接收衬底的每个子区域处的光刻性能参数。
可以通过修改脉冲光束的波长来修改第一光谱特征，并且可以通过将脉冲光束的带宽保持在带宽范围内来保持第二光谱特征。
可以通过将脉冲光束的带宽保持在+/-10飞秒(fm)或+/-1fm内来将脉冲光束的带宽保持在带宽范围内。
可以通过使脉冲光束所穿过的第一棱镜系统旋转来改变脉冲光束的第一光谱特征；并且可以通过使脉冲光束所穿过的第二棱镜系统旋转来保持脉冲光束的第二光谱特征。第一棱镜系统和第二棱镜系统可以是光谱特征选择系统内的部件。可以通过使脉冲光束所穿过的两个棱镜旋转来使脉冲光束所穿过的第一棱镜系统旋转；并且可以通过使脉冲光束所穿过至少两个其他棱镜旋转来使脉冲光束所穿过第二棱镜系统旋转。可以通过以大于用于第一棱镜系统的棱镜中的另一棱镜的致动的致动步长的致动步长致动第一棱镜系统的棱镜中的一个棱镜来旋转第一棱镜系统的两个棱镜。可以通过以大于用于第二棱镜系统的棱镜中的另一棱镜的致动的致动步长的致动步长致动第二棱镜系统的棱镜中的一个棱镜来旋转第二棱镜系统的另外两个棱镜。
可以通过旋转脉冲光束在其上反射的反射镜来改变脉冲光束的第一光谱特征；并且可以通过旋转脉冲光束所穿过的棱镜系统来保持脉冲光束的第二光谱特征。反射镜和棱镜系统是光谱特征选择系统内的部件。
该方法还可以包括：至少在衬底的每个子区域处，估计从光源产生的脉冲光束的第一光谱特征；确定所估计的第一光谱特征是否在可接受范围内；以及如果确定所估计的第一光谱特征不在可接受范围内，则修改脉冲光束的第一光谱特征。
该方法可以包括：至少在衬底的每个子区域处，估计从光源产生的脉冲光束的第二光谱特征；确定所估计的第二光谱特征是否在可接受范围内；以及如果确定所估计的第二光谱特征不在可接受范围内，则修改脉冲光束的第二光谱特征。
可以通过调节第二光谱特征以补偿由于脉冲光束的第一光谱特征的修改而引起的第二光谱特征的变化，来保持脉冲光束的第二光谱特征。并且可以在修改脉冲光束的第一光谱特征的同时调节脉冲光束的第二光谱特征。
可以通过基于光刻性能参数确定衬底的物理性质是否在可接受范围之外，来分析所接收的光刻性能参数。
可以修改脉冲光束的第一光谱特征，从而引起对衬底处的脉冲光束的第一条件的修改，并且可以保持脉冲光束的第二光谱特征，从而引起衬底处的脉冲光束的第二条件保持在特定水平。
脉冲光束可以通过以下方式从光源产生：从第一气体放电级生成第一脉冲光束，包括选择脉冲光束的第一光谱特征；将第一脉冲光束引导到第二气体放电级；以及在第二气体放电级中放大第一脉冲光束，从而从光源产生脉冲光束。
通过以下方式，可以修改脉冲光束的至少第一光谱特征并且可以保持脉冲光束的至少第二光谱特征：朝向衍射光学元件引导脉冲光束穿过多个棱镜，使得脉冲光束逆向反射离开衍射光学元件并且再次穿过多个棱镜；并且同时旋转至少两个直角棱镜，使得脉冲光束在衍射光学元件上的入射角改变，但是脉冲光束在衍射光学元件上的总放大率不变。
在其他总体方面中，一种光刻方法包括：从光源产生脉冲光束；接收将衬底的边缘滚降斜率与衬底的每个子区域相关联的选配方案，其中子区域是衬底的整个区域的一部分；使脉冲光束跨光刻曝光设备的衬底扫描以用脉冲光束曝光衬底，包括用脉冲光束曝光衬底的每个子区域；基于被曝光的子区域来修改脉冲光束的至少波长，以便调节衬底处的焦点位置以补偿边缘滚降斜率；以及在修改脉冲光束的波长以调节衬底处的焦点位置并且补偿被曝光的子区域的边缘滚降斜率的同时，保持脉冲光束的至少带宽。
附图说明
图1是产生被引导到光刻曝光设备的脉冲光束的光刻系统的框图；
图2是描绘在图1的光刻曝光设备内成像的晶片的绘图的示意图，该绘图示出了晶片的子区域；
图3是由图1的光刻系统产生的脉冲光束的示例性光谱的曲线图；
图4是可以在图1的光刻系统中使用的示例性光刻曝光设备的框图；
图5A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5B是图5A的光谱特征选择装置内的示例性棱镜的框图，并且示出了穿过棱镜的光束放大率和光束折射角；
图6A是包括与至少一个棱镜相关联的快速致动器并且可以在图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6B是沿图6A装置的一个棱镜的6B-6B截面截取的视图；
图6C是沿图6B的棱镜的ZSF方向的视图，示出了棱镜的旋转；
图7A是包括与至少一个棱镜相关联的快速致动器并且可以在图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7B是沿图7A装置的一个棱镜的7B-7B截面截取的视图；
图7C是沿图7B的棱镜的ZSF方向的视图，示出了棱镜的旋转；
图8A是包括与至少一个棱镜相关联的快速致动器并且可以在图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8B是沿图8A装置的一个棱镜的8B-8B截面截取的视图；
图8C是沿图8B的棱镜的ZSF方向的视图，示出了棱镜的旋转；
图8D是沿图8B所示的8B-8B截面截取的特写图；
图9是可以在图1的光刻系统中使用的示例性光源的框图；
图10是可以在图1的光刻系统中使用的示例性控制系统的框图；
图11是由图1的光刻系统执行的示例性过程的流程图，以快速且独立地控制脉冲光束的至少两个光谱特征，以在晶片的每个子区域中补偿晶片处的特性变化；以及
图12是由图1的光刻系统执行的示例性过程的流程图，以控制脉冲光束的一个或多个光谱特征。
具体实施方式
参考图1，光刻系统100包括照射系统150，该照射系统150产生脉冲光束110，该脉冲光束110具有名义上处于中心波长处的波长并且被引导到光刻曝光设备或扫描仪115。脉冲光束110是用于在安装到扫描仪115中的平台122的衬底或晶片120上图案化微电子特征。在晶片120上图案化的这些微电子特征的尺寸受到临界尺寸(CD)的限制。
当使脉冲光束110跨晶片120扫描时，扫描仪115或控制系统185周期性地请求光束110的光谱特征(诸如波长或带宽)的变化，以补偿在晶片120处发生的光刻性能参数的变化。例如，一个或多个光刻性能参数可以随着由脉冲光束110正在扫描的晶片120的每个子区域而变化。晶片120的子区域是作为正在扫描的晶片的整个区域的一部分的晶片120的区域，并且可以是与光束110的单个脉冲交互的晶片120或晶片的区域的曝光场。晶片120的子区域可以是晶片120在任何特定时间在此暴露于光束110的位置。
晶片120处的这种光刻性能参数可以被认为是与晶片120相关联的特性，或者是与和晶片120交互的光束110相关联的特性。例如，由于光束110的带宽、压力、温度、晶片形貌或表面形状而引起的色差、晶片120的位置变化以及光束110的焦平面的误差是在跨晶片120扫描期间可能意外地波动的光刻性能参数。
压力和温度参数分别是扫描仪115内晶片120附近的环境中的压力和温度。压力和温度的变化引起光束110的波长的有效变化，并且从而引起光束110的焦平面的变化。
在特定示例中，大多数投影透镜(在光束110向晶片120行进的路径中使用)具有色差，如果光束110中存在波长误差，则色差在晶片120上产生成像误差。由色差引起的一个误差是聚焦误差，而其他误差往往要小得多。例如，如果光束110的波长偏离目标波长，则晶片120上的图像将具有显著的焦平面误差。因此，希望能够在使光束110跨晶片120扫描时改变光束110的波长，以补偿由色差引起的这些焦平面误差。
作为另一示例，可以从晶片120的一个子区域到另一子区域变化的光刻性能参数是晶片120沿ZL方向的位置。晶片120的位置包括偏移(诸如平均偏移)，该偏移是从期望位置的固定偏移，并且晶片120的位置还包括平台振动或振荡，平台振动或振荡是关于该固定偏移在位置上的振荡。沿ZL方向的平台振动可以通过从平台误差信号导出的移动标准偏差(MSD)值来表征。较高的平台振动值使图像模糊，并且从而导致CD的不均匀性。沿ZL方向的平均偏移由移动平均(MA)值表征。晶片120的形貌可能有助于或引起被称为边缘滚降斜率的不希望的效应，其中晶片在沿其边缘(并且距离其中央子区域最远)的子区域处呈现出不同的表面几何形状。特别地，晶片120最佳聚焦位置沿晶片120的边缘或边缘附近可以具有与晶片120的中央附近相差很大的值(这种效果可以在图2中看到，如下面所讨论的)。
参考图2，示出了晶片220的示例性绘图200，其中针对晶片220的每个子区域(例如，每个曝光场223)绘制光刻性能参数PP。较高的PP值较暗并且较低的PP值较亮。晶片220的绘图200示出了PP如何跨晶片220的曝光场223变化。晶片220的曝光场223是在扫描仪115内的曝光狭缝或窗口的一次扫描中曝光的晶片220的区域。
本文中描述的光刻系统100和相关方法被设计为使得能够当使光束110跨晶片120扫描时以及根据来自扫描仪115的指令来修改光束110的第一光谱特征(诸如波长)，以补偿晶片120处的这些性能参数的变化。对光束110的第一光谱特征的修改由光谱特征选择装置130来实现并且在其控制下实现，光谱特征选择装置130被配置为与作为用于形成从照射系统150输出的光束110的种子光束的脉冲光束110A交互。由于光谱特征选择装置130的设计，光束110的其他光谱特征可以耦合到第一光谱特征，使得通过改变第一光谱特征，第二光谱特征被无意地或不合需要地改变。因此，光刻系统100被设计为在跨晶片120扫描期间将光束110的第二光谱特征(诸如带宽)保持在可接受的值范围内，即使在第一光谱特征(诸如波长)正在修改时也是如此。为了将光束110的第二光谱特征保持在可接受的值范围内，光刻系统100调节光束110的第二光谱特征，以便补偿由第一光谱特征的变化引起的第二光谱特征的不希望的变化。对第二光谱特征(和其他光谱特征)的修改也由光谱特征选择装置130来实现并且在其控制下实现。
根据来自扫描仪115的指令，对第一光谱特征的修改和对第二光谱特征的调节在晶片120的每个位置或子区域处(例如，在每个曝光场处)发生，并且因此在使光束110跨晶片120扫描的同时发生。例如，可以针对晶片120的每个子区域(诸如每个曝光场)调节光束110的波长和带宽。这些调节以快速方式发生，以便使得调节能够在从晶片120的一个子区域进行到晶片120的另一子区域所花费的时间内稳定到稳定值。
为了实现对晶片120的每个子区域的带宽快速调节，已经对光谱特征选择装置130进行了重新设计，以便在使光束110跨晶片120扫描的同时提供脉冲光束110的带宽的更快速调节，以便能够针对晶片120的每个子区域来调节带宽。
光谱特征选择装置130可以包括粗略光谱特征调节系统130A和精细光谱特征调节系统130B。粗略光谱特征调节系统130A用于光谱特征(诸如带宽)的粗略、大范围和慢速控制，并且是与由光源104产生的脉冲光束110A交互的光学部件的集合。粗略控制意味着与在精细控制中使用的调节步长相比，光谱特征的调节步长相对较大。精细光谱特征调节系统130B用于诸如带宽等光谱特征的精细、窄范围和快速控制。精细控制意味着与在粗调控制中使用的调节步长相比，光谱特征的调节步长相对较小。精细光谱特征调节系统130B可以包括与脉冲光束110A光学地交互以控制一个或多个光谱特征的光学系统。精细带宽调节系统130C可以包括以快速方式与光源105的其他方面交互以控制诸如带宽等一个或多个光谱特征的非光学系统。例如，精细光谱特征调节系统130C可以被配置为调节与光源105内的气体放电室相关联的定时的各方面，从而调节脉冲光束110的带宽。
接下来描述关于光刻系统100的细节。
再次参考图1，照射系统150包括以能够改变的脉冲重复率产生脉冲光束110的光源105。照射系统150包括与光源105和照射系统150内的其他特征通信的控制系统185。照射系统150还与扫描仪115通信，以控制照射系统150的操作和脉冲光束110的各方面。
控制系统185可操作地连接到脉冲光源105和光谱特征选择装置130。并且，扫描仪115包括可操作地连接到控制系统185和扫描仪115内的部件的光刻控制器140。
脉冲光束110的脉冲重复率是光源110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仪115中曝光晶片120时改变脉冲光束的重复率。
在一些实现中，扫描仪115触发光源105(通过控制器140与控制系统185之间的通信)以产生脉冲光束110，因此扫描仪115通过控制器140和控制系统185来控制重复率、诸如带宽或波长等光谱特征、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的重复率保持在特定的可接受速率范围内。扫描仪115总体上针对光束110的每个脉冲突发保持重复率恒定。光束110的脉冲突发可以对应于晶片120上的曝光场。例如，脉冲突发可以包括从10到500个脉冲中的任何多个脉冲。
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。因此，为了保持在晶片120和由系统100曝光的其他晶片上印刷的微电子特征的均匀CD，光束110的中心波长应当保持在预期或目标中心波长处或者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处或者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范围内，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。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的至少一个光学元件(例如，棱镜)，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而引起的带宽变化。
脉冲光束110的带宽可以在脉冲的任何两个突发之间改变。此外，带宽从第一值变为第二值并且稳定在第二值所花费的时间应当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)，则将带宽从第一值变为第二值并且稳定在第二值的总时间应当小于50ms。控制系统185和光谱特征选择装置130被设计为能够实现带宽的这种快速变化，如下面详细讨论的。
扫描仪115的控制器140向控制系统185发送信号，以调节或修改正在跨晶片120扫描的脉冲光束110的一方面(诸如带宽或重复率)。发送到控制系统185的信号可以引起控制系统185修改发送到脉冲光源105的电信号或发送到装置130的电信号。例如，如果脉冲光源105包括气体激光放大器，则电信号向脉冲光源105的一个或多个气体放电室内的电极提供脉冲电流。
晶片120放置在晶片台122(也称为工作台)上，并且平台122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的控制下准确地定位晶片120。
光刻系统100还可以包括测量系统170，测量系统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。由于在操作期间施加到光刻系统100的各种干扰，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，扫描仪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谱估计度量的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)能够使用所测量或估计的带宽来调节光源105的特性并且调节光束110的光谱。测量系统170的子系统基于该光谱来测量光束110的光谱特征(诸如带宽和/或波长)。
测量系统170接收光束110的从光束分离装置重定向的部分，该光束分离装置放置在光源105与扫描仪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测量系统170中并且将光束110的第二部分或百分比朝向扫描仪115引导。在一些实现中，第二部分中的大部分光束110朝向扫描仪115被引导。例如，光束分离装置将光束110的一部分(例如，1-2％)引导到测量系统170中。光束分离装置可以是例如分束器。
光束110的脉冲以在深紫外(DUV)范围内的波长为中心，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，较低的波长产生较小的最小特征尺寸或临界尺寸。当脉冲光束110的波长为248nm或193nm时，微电子特征的最小尺寸可以是例如50nm或更小。用于分析和控制脉冲光束110的带宽可以是其光谱300(或发射光谱)的实际瞬时带宽，如图3所示。光谱300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)上分布的信息。光束110的光谱300以图表的形式描绘，其中光谱强度(不一定具有绝对校准)被绘制为波长或光学频率的函数。光谱300可以被称为光束110的光谱形状或强度光谱。光束110的光谱特性或特征包括强度光谱的任何方面或表示。例如，带宽是光谱特征。光束的带宽是该光谱形状的宽度的量度，并且该宽度可以在激光的波长或频率方面来给出。与光谱300的细节相关的任何合适的数学结构(即，度量)可以用于估计表征光束的带宽的值。例如，光谱形状的最大峰值强度的分数(X)处的光谱的全宽度(称为FWXM)可以用于表征光束带宽。作为另一示例，包含积分光谱强度的分数(Y)的光谱的宽度(称为EY)可以用于表征光束带宽。
光束110被引导通过光束准备系统112，光束准备系统112可以包括修改光束110的各方面的光学元件。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)。
光谱特征选择装置130放置在光源105的第一端以与由光源105产生的光束110A交互。光束110A是在光源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束，如下所述。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(诸如带宽或波长)来精细地调节脉冲光束110的光谱特性。
还参考图4，晶片120、220由光束110照射。光刻曝光设备115包括光学布置，该光学布置包括具有例如一个或多个聚光透镜的照射器系统129、掩模134和物镜布置132。掩模134沿一个或多个方向可移动，诸如沿ZL方向(其总体上对应于光束110的轴向方向)或在垂直于ZL方向的XL-YL平面中。物镜布置132包括投影透镜并且使得能够发生从掩模134到晶片120上的光刻胶的图像转移。照射器系统129调节照射在掩模134上的光束110的角度范围。照射器系统129还使光束110跨掩模134的强度分布均匀化(使得均匀)。
除了其他特征之外，光刻设备115可以包括光刻控制器140、空调设备和用于各种电气部件的电源。光刻控制器140控制如何在晶片120上印刷层。
在一些实现中，可以提供浸没介质以覆盖晶片120。浸没介质可以是用于液体浸没光刻的液体(诸如水)。在其中光刻是干燥系统的其他实现中，浸没介质可以是诸如干燥氮气、干燥空气或清洁空气等气体。在其他实现中，晶片120可以在压力控制环境(诸如真空或部分真空)内曝光。
再次参考图4，工艺程序或选配方案确定晶片120上的曝光长度、所使用的掩模134和影响曝光的其他因素。在光刻期间，光束110的多个脉冲照射晶片120的相同区域以形成照射剂量。照射相同区域的光束110的脉冲数N可以称为曝光窗口400，并且窗口400的尺寸可以通过放置在掩模134之前的曝光狭缝405来控制。狭缝405可以设计为遮蔽件，并且可以包括可以打开和关闭的多个刀片。并且，曝光场的尺寸由在非扫描方向上的刀片之间的距离以及在扫描方向上的扫描长度(距离)来确定。在一些实现中，N的值为十，例如，10-100个脉冲。在其他实现中，N的值大于100个脉冲，例如，100-500个脉冲。
晶片台122、掩模134和物镜布置132中的一个或多个固定到相关联的致动系统，从而形成扫描布置(或扫描光学系统)。在扫描布置中，掩模134、物镜布置132和晶片120中的一个或多个(经由平台122)在曝光期间相对于彼此移动，以跨曝光场223扫描曝光窗口400。
再次参考图1，光刻系统100还包括被配置为针对晶片120、200的每个子区域(例如，针对每个曝光场223)确定光刻性能参数PP的值的晶片量测装置145。量测装置145连接到控制系统185，使得控制系统185接收每个晶片子区域的光刻性能参数PP的值。控制系统185可以存储每个晶片子区域的光刻性能参数PP的值。
在一些实现中，量测装置145被配置为以离线模式来使用，在离线模式下，在晶片120、220已经由光束110图案化之后对晶片120、220进行分析。通过这种扫描获得的数据可以由控制系统185针对将来要扫描的一个或多个晶片来使用。
在其他实现中，量测装置145以在线模式来使用，在在线模式下，在晶片120、220被光束110图案化的同时对晶片120、220进行分析。例如，可以在光束110的突发之间探测晶片120、220的曝光场。
再次参考图1，量测装置145可以是能够探测光刻性能参数PP的任何装置。
例如，如果正在监测的性能参数PP是晶片形貌，则量测装置145可以是扫描仪115，其可以在曝光期间或在晶片120的扫描之间执行这种监测。晶片120的形貌可以是通过调节光束110的波长来控制。
量测装置145可以是独立系统，诸如被设计用于高分辨率成像的高分辨率扫描电子显微镜(SEM)，以便能够显示小于例如1nm的特征尺寸。SEM是一种电子显微镜，其通过用聚焦的电子束扫描晶片120来产生样本(在这种情况下为晶片120)的图像。SEM可以实现优于1纳米(nm)的分辨率。
晶片120可以在任何合适的环境中观察，诸如在高真空中，在低真空中，(在环境SEM中)在潮湿条件下以及在宽范围的低温或高温下。最常见的检测方式是由电子束激发的原子发射的二次电子。二次电子的数目是晶片120的表面与电子束之间的角度的函数。在其他系统中，可以检测背散射电子或X射线。
量测装置145可以采用扫描白光干涉测量法，这种方法提供晶片120的定量非接触式三维测量。在该技术中，白光束穿过滤光器，并且然后穿过显微镜物镜到达晶片120的表面。从晶片120的表面反射回来的光与参考光束组合并且被捕获以在装置145内进行软件分析。在获得每个点的数据之后，装置145可以生成晶片120的表面的三维图像(形貌)。晶片120的这种形貌图也使得能够测量这些其他光刻性能参数：局部台阶高度、临界尺寸(CD)、套刻、多层膜厚度和光学性质、组合形貌和膜厚度、以及晶片弓度。
在其他实现中，量测装置145是散射仪，其朝向晶片120传输能量脉冲并且测量来自晶片120的反射或衍射能量。散射仪可以在一个传感器中组合套刻、焦距和CD的测量。在一些实现中，量测装置145是YieldStar S-250D(由荷兰Veldhoven的ASML Netherlands BV制造)，其是一种独立的量测工具，其允许使用基于衍射的套刻和基于衍射的聚焦技术以及测量CD的可选功能来测量产品上套刻和聚焦。
在一些实现中，量测装置145是套刻度量设备，其确定放置在晶片120的每一层上的单独材料图案是否正确对准。例如，套刻量测装置确定晶片的每一层的触点、线和晶体管是否彼此对齐。图案之间的任何类型的未对准都可能导致短路和连接故障，进而影响产量和利润率。因此，实际上，在每个层形成在晶片120上之后但是在形成第二层之后，使用套刻量测装置。套刻量测装置测量晶片上最近形成的(即，当前)层与晶片上先前形成的层的相对位置，其中最近形成的层形成在先前形成的层上。对于光束在此曝光晶片的每个位置(如果在晶片120处测量的光束110的特性对应于该位置)，测量当前晶片层与先前形成的晶片层之间的相对位置。
量测装置145可以测量临界尺寸(CD)，CD与所打印的特征尺寸相关。SEM和散射测量工具可以用于测量CD。量测装置145可以测量套刻，以检查相对于设计意图和/或先前图案化的层的图像放置误差。基于光学和衍射的工具可以用于测量套刻。
参考图5A，在一些实现中，光谱特征选择装置130包括被布置为与脉冲光束110A光学地交互的一组光学特征或部件500、505、510、515、520以及包括固件和软件的任意组合形式的电子器件的控制模块550。光学部件500、505、510、515、520可以被配置为提供粗略光谱特征调节系统130A；并且，如果这些部件的调节足够快，则光学部件500、505、510、515、520可以被配置为提供精细光谱特征调节系统130B。尽管未在图5A中示出，但是光谱特征选择装置130可以包括用于提供精细光谱特征控制的其他光学特征或其他非光学特征。
控制模块550连接到物理耦合到相应光学部件500、505、510、515、520的一个或多个致动系统500A、505A、510A、515A、520A。装置130的光学部件包括可以是光栅的色散光学元件500以及由可以是棱镜的一组折射光学元件505、510、515、520制成的扩束器501。光栅500可以是被设计成分散和反射光束110A的反射光栅；因此，光栅500由适于与波长在DUV范围内的脉冲光束110A交互的材料制成。棱镜505、510、515、520中的每个是透射棱镜，透射棱镜用于在光束110A穿过棱镜体时分散和重定向光束110A。每个棱镜可以由允许光束110A的波长的透射的材料(诸如例如，氟化钙)制成。尽管示出了四个折射光学元件505、510、515、520，但是在扩束器501中可以使用少于四个或多于四个。
棱镜520位于最远离光栅500的位置，而棱镜505位于最靠近光栅500的位置。脉冲光束110A穿过孔径555进入装置130，并且然后行进依次穿过棱镜520、棱镜510和棱镜505，然后照射到光栅500的衍射表面502上。随着光束110A每次穿过连续的棱镜520、515、510、505，光束110A被光学放大并且朝向下一光学部件重定向(以特定角度折射)。当光束110A离开装置130时，光束110A在穿过孔径555之前，从光栅500被衍射和反射回，依次穿过棱镜505、棱镜510、棱镜515和棱镜520。每次从光栅300穿过连续的棱镜505、510、515、520时，光束110A在朝向孔径555行进时被光学压缩。
参考图5B，扩束器501的棱镜P(其可以是棱镜505、510、515或520中的任何一个)的旋转改变光束110A照射到该旋转后的棱镜P的入射表面H(P)上的入射角。此外，穿过该旋转后的棱镜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))是入射到该旋转后的棱镜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501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501的光束110A的光学放大率OM 565的整体变化。穿过扩束器501的光束110A的光学放大率OM565是离开扩束器501的光束110A的横向宽度Wo与进入扩束器501的光束110A的横向宽度Wi的比率。
另外，穿过扩束器501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500的表面502处的光束110A的入射角562的整体变化。
可以通过改变光束110A照射到光栅500的衍射表面502上的入射角562来调节光束110A的波长。可以通过改变光束110的光学放大率565来调节光束110A的带宽。
光谱特征选择装置130被重新设计以便在通过扫描仪115使光束110跨晶片120扫描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用于更有效和更快速地旋转光学部件500、505、510、515、520中的一个或多个的一个或多个新的致动系统。
例如，光谱特征选择装置130包括用于更有效和更快速地旋转棱镜520的新的致动系统520A。新的致动系统520A可以以增加棱镜520旋转的速度的方式来设计。具体地，安装到新的致动系统520A的棱镜520的旋转轴线与新的致动系统520A的可旋转电机轴522A平行。在其他实现中，新的致动系统520A可以被设计为包括臂，该臂在一端处物理链接到电机轴522A并且在另一端处物理链接到棱镜520，以提供用于旋转棱镜520的附加手段。以这种方式，使光束110A的光学放大率OM对棱镜520的旋转更敏感。
在一些实现中，棱镜505相对于扩束器的现有设计翻转以提供更快速的带宽调节。在这些情况下，带宽变化相对更快(与装置130的现有设计相比)，其中棱镜520的旋转相对较小。与现有的光谱特征选择装置相比，在重新设计的光谱特征选择装置130中，棱镜520的每单位旋转的光学放大率的变化增加。
装置130被设计为通过调节光束110A照射在光栅500的衍射表面502上的入射角562来调节在光源105的一个或多个谐振器内产生的光束110A的波长。具体地，这可以通过旋转棱镜505、510、515、520和光栅500中的一个或多个从而调节光束110A的入射角562来完成。
此外，通过调节光束110A的光学放大率OM 565来调节由光源105产生的光束110A的带宽。因此，可以通过旋转棱镜505、510、515、520中的一个或多个来调节光束110A的带宽，这引起光束110A的光学放大率565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)两者的变化，所以在该设计中耦合了波长和带宽的控制。
另外，光束110A的带宽对棱镜520的旋转相对敏感，并且对棱镜505的旋转相对不敏感。这是因为，由于棱镜520的旋转而产生的光束110A的局部光学放大率OM(520)的任何变化都乘以分别在其他棱镜515、510和505中的光学放大率OM(515)、OM(510)、OM(505)的变化的乘积，因为这些棱镜在旋转后的棱镜520与光栅500之间，并且光束110A在穿过棱镜520之后必须穿过这些其他棱镜515、510、505。另一方面，光束110A的波长对棱镜505的旋转相对敏感，并且对棱镜520的旋转相对不敏感。
例如，为了在不改变波长的情况下改变带宽，应当在不改变入射角562的情况下改变光学放大率565，并且这可以通过将棱镜520旋转一个大的量并且将棱镜505旋转一个小的量来实现。
控制模块550连接到物理地耦合到相应的光学元件500、505、510、515、520的一个或多个致动系统500A、505A、510A、515A、520A。尽管针对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500可以保持静止，并且棱镜515可以保持静止并且不物理地耦合到致动系统。
致动系统500A、505A、510A、515A、520A中的每个包括连接到其相应光学部件的一个或多个致动器。光学部件的调节引起光束110A的特定光谱特征(波长和/或带宽)的调节。控制模块550从控制系统185接收控制信号，该控制信号包括操作或控制一个或多个致动系统的特定命令。可以选择和设计致动系统以协同工作。
致动系统500A、505A、510A、515A、520A的每个致动器是用于移动或控制相应光学部件的机械装置。致动器从模块550接收能量，并且将该能量转换成被赋予相应光学部件的某种运动。例如，致动系统可以是用于旋转扩束器的一个或多个棱镜的力装置和旋转台中的任何一种。致动系统可以包括例如电机(诸如步进电机)、阀门、压力控制装置、压电装置、线性电机、液压致动器、音圈等。
光栅500可以是高闪耀角中阶梯光栅，并且以满足光栅方程的任何入射角562入射在光栅500上的光束110A将被反射(衍射)。光栅方程提供光栅500的光谱阶、衍射波长(衍射光束的波长)、光束110A到光栅500上的入射角562、从光栅500衍射离开的光束110A的出射角、入射到光栅500上的光束110A的垂直发散、以及光栅500的衍射表面的沟槽间距之间的关系。此外，如果使用光栅500使得光束110A到光栅500上的入射角562等于光束110A离开光栅500的出射角，则光栅500和扩束器(棱镜505、510、515、520)以自准式配置布置并且从光栅500反射的光束110A的波长是自准式波长。可以假定入射到光栅500上的光束110A的垂直发散接近零。为了反射标称波长，光栅500相对于入射到光栅500上的光束110A对准，使得标称波长穿过扩束器(棱镜505、510、515、520)被反射回来以在光源105中放大。然后，通过改变光束110A到光栅500上的入射角562，可以在光源105内的谐振器的整个增益带宽上调谐自准式波长。
棱镜505、510、515、520中的每个沿光束110A的横向方向足够宽，以使得光束110A被包含在光束110A所穿过的表面内。每个棱镜在从孔径555朝向光栅500的路径上光学地放大光束110A，并且因此每个棱镜的尺寸从棱镜520到棱镜505连续变大。因此，棱镜505大于棱镜510，棱镜510大于棱镜515，并且棱镜520是最小棱镜。
距离光栅500最远并且尺寸也最小的棱镜520安装在致动系统520A上，并且具体地安装到旋转轴522A，这引起棱镜520旋转，并且这种旋转改变照射在光栅500上的光束110A的光学放大率，从而改变从装置130输出的光束110A的带宽。致动系统520A被设计为快速致动系统520A，因为它包括旋转步进电机，旋转步进电机包括棱镜520固定到的旋转轴522A。旋转轴522A围绕其轴心线旋转，该轴心线与棱镜520的旋转轴线平行。此外，因为致动系统520A包括旋转步进电机，所以它没有任何机械记忆并且也没有能量基态。旋转轴522A的每个位置与旋转轴522A的每个其他位置具有相同的能量，并且旋转轴522A没有具有低势能的优选静止位置。
在一些实现中，致动系统510A(棱镜510安装到致动系统510A)可以是类似于快速致动系统520A的快速致动系统。以这种方式，致动系统510A可以包括旋转轴512A，旋转轴512A引起棱镜510旋转，并且这种旋转改变照射在光栅500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。因此，致动系统510A被设计为快速致动系统(类似于系统520A)，因为它包括旋转步进电机，旋转步进电机包括棱镜510固定到的旋转轴512A。旋转轴512A围绕其轴心线旋转，该轴心线与棱镜510的旋转轴线平行。此外，因为致动系统510A包括旋转步进电机，所以它没有任何机械记忆并且也没有能量基态。旋转轴512A的每个位置与旋转轴512A的每个其他位置具有相同的能量，并且旋转轴512A没有具有低势能的优选静止位置。
如上所述，光束110A的带宽对棱镜520的旋转相对敏感，并且对棱镜505的旋转相对不敏感。这是因为，由于棱镜520的旋转而产生的光束110A的局部光学放大率OM(520)的任何变化都乘以分别在其他棱镜515、510和505中的光学放大率OM(515)、OM(510)、OM(505)的变化的乘积，因为这些棱镜在旋转后的棱镜520与光栅500之间，并且光束110A在穿过棱镜520之后必须穿过这些其他棱镜515、510、505。另一方面，光束110A的波长对棱镜505的旋转相对敏感，并且对棱镜520的旋转相对不敏感。因此，可以通过旋转棱镜505粗略地改变波长，并且棱镜520可以旋转(以粗略的方式)。光束110A的入射角562由于棱镜505的旋转而改变，并且棱镜520的旋转抵消了由棱镜505的旋转引起的放大率的变化。此外，新设计的快速致动系统520A使得能够快速地改变带宽，以快速地抵消不必要的放大率变化。另外，如果需要更精细地控制带宽，则可以使用新设计的快速致动系统510A快速地旋转棱镜510。还可以通过利用致动系统515A旋转棱镜515来更精细地控制波长，其中致动系统515A可以包括压电平台。
棱镜520可以用于粗略、大范围和慢带宽控制。相反，可以通过控制棱镜510来在精细和窄范围内并且甚至更快地控制带宽。
在一些实现中，光谱特征选择装置130可以包括光束偏转器，诸如反射镜，光束偏转器放置在扩束器501与光栅500之间的位置503处并且沿光束110A在扩束器501与光栅500之间的行进路径放置。反射镜在其自身的致动器系统的控制下旋转，以改变照射在光栅500的衍射表面502上的光束110A的入射角562。以这种方式，可以使用反射镜来调节光束110A的波长，而不会对光学放大率565或光束110A的带宽产生不希望的变化。
参考图6A和6B，在第一实现中，光谱特征选择装置630被设计为具有光栅600和四个棱镜605、610、615、620。光栅600和四个棱镜605、610、615、620被配置为在由光源105产生的光束110A穿过装置630的孔径655之后与光束110A交互。光束110A沿装置630的XSF-YSF平面中的路径从孔径655行进，穿过棱镜620、棱镜615、棱镜610、棱镜605，并且然后从光栅600反射，并且然后穿过棱镜605、610、615、620返回，然后穿过孔径655离开装置。
棱镜605、610、615、620是直角棱镜，脉冲光束110A穿过该棱镜被传输，使得脉冲光束110A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600最远的直角棱镜620具有多个中的最小斜边，并且更靠近色散光学元件600的每个连续直角棱镜具有比更远离色散光学元件的相邻直角棱镜更大或相同尺寸的斜边。
例如，最靠近光栅600的棱镜605的尺寸也最大，例如，其斜边具有四个棱镜605、610、615、620的最大范围。距离光栅600最远的棱镜620的尺寸也最小，例如，其斜边具有四个棱镜605、610、615、620的最小范围。相邻棱镜可以具有相同的尺寸。但是，更靠近光栅600的每个棱镜应当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620、棱镜615、棱镜610和棱镜605时被光学放大，并且因此当光束110A更靠近光栅600时，光束110A的横向范围扩大。光束110A的横向范围是沿垂直于光束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630的XSF-YSF平面中。
棱镜605物理地耦合到致动系统605A，致动系统605A使棱镜605围绕与装置630的ZSF轴平行的轴旋转，棱镜610物理地耦合到致动系统610A，致动系统610A使棱镜610围绕与ZSF轴平行的轴旋转，并且棱镜620物理地耦合到快速致动系统620A。快速致动系统620A被配置为使棱镜605围绕与装置630的ZSF轴平行的轴旋转。
快速致动系统620A包括旋转步进电机621A，旋转步进电机621A具有旋转轴622A和固定到旋转轴622A的旋转板623A。旋转轴622A并且因此旋转板623A围绕轴心线AR旋转，轴心线AR平行于棱镜620的质心(对应于旋转轴线AP)并且还平行于装置630的ZSF轴。尽管不是必需的，但是棱镜620的轴心线AR可以沿XSF-YSF平面与棱镜620的质心(旋转轴线AP)对应或对准。在一些实现中，棱镜620的质心(或旋转轴线AP)沿XSF-YSF平面从轴心线AR偏移。通过使轴心线AR从棱镜620的质心偏移，每当棱镜620旋转时，光束110A的位置可以被调节到光栅600的表面上的特定位置。
通过将棱镜620安装到旋转板623A，当轴622A和旋转板623A围绕其轴心线AR旋转时，棱镜620直接围绕其旋转轴线AP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620的快速旋转或控制。因为轴622A(和板623A)的旋转步长直接与棱镜620的旋转步长相关(没有施加任何线性运动)，所以旋转步进电机621A能够以使得能够更快速地调节光束110A并因此更快速地调节光束110的光谱特征(诸如带宽)的速度来旋转棱镜620。步进电机621A的旋转设计向棱镜620赋予纯旋转运动，棱镜620在不使用在用于棱镜620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622A使得棱镜620能够旋转约完整的360°，这与使用线性步进电动机加上挠曲设计的现有致动器不同(其中棱镜620只能围绕由挠曲确定的角度来旋转)。在一些实现中，为了实现光束110A的带宽在可接受范围内的调谐，棱镜620能够旋转15度。棱镜620可以旋转大于15度，但是对于当前的带宽范围要求不是必需的。
在一些实现中，步进电机621A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，它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他实现中，步进电机621A可以使用压电电机技术。
步进电机621A可以是例如旋转台，该旋转台由电机控制器使用变频驱动控制方法控制，以提供棱镜620的快速旋转。
如上所述，使用旋转步进电机621A的优点是获得棱镜620的更快速旋转，因为棱镜620的旋转轴线AP平行于旋转轴622A以及轴心线AR。因此，对于轴622A的每次单位旋转，棱镜620旋转增量单位，并且棱镜620旋转与旋转轴622A可以旋转的一样快。在一些实现中，为了增加该配置的稳定性并且增加棱镜620的稳定性，快速致动系统620A包括位置监测器624A，位置监测器624A被配置为检测旋转步进电机621A的旋转轴622A的位置。旋转轴622A的测量位置与旋转轴622A的预期或目标位置之间的误差直接与棱镜620的位置误差相关，并且因此，该测量可以用于确定棱镜620的旋转误差(即，实际旋转与所命令的旋转之间的差异)并且在操作期间纠正该误差。
控制模块550连接到位置监测器624A以接收旋转轴622A的位置的值，并且控制模块550还能够访问旋转轴622A的所命令的位置的存储或当前值，使得控制模块550可以执行计算以确定旋转轴622A的位置的测量值与所命令的位置之间的差异，并且还确定如何调节旋转轴622A以减小该误差。例如，控制模块550可以确定旋转轴622A的旋转大小以及旋转方向以抵消误差。备选地，控制系统185可以执行该分析。
位置监测器624A可以是与旋转板623A一体地构建的非常高分辨率的光学旋转编码器。光学旋转编码器使用光学感测技术以及其上具有不透明的线条和图案的内部编码盘的旋转。例如，板623A在诸如发光二极管等光束中旋转(因此称为旋转编码器)，并且板623A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，该电信号然后通过编码器624A的输出被传递到控制模块550上。
在一些实现中，控制模块550可以被设计为具有仅用于操作旋转步进电机621A的快速内部专用控制器。例如，快速内部专用控制器可以从编码器624A接收高分辨率位置数据，并且可以直接向旋转步进电机621A发送信号以调节轴622A的位置，并且从而调节棱镜620的位置。
还参考图6C，照射系统150在与控制模块550对接的控制系统185的控制下改变光束110A的光谱特征，诸如带宽。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550向快速致动系统620A的旋转步进电机621A发送信号，以使旋转轴622A从第一角度θ1(在图6C的左侧)旋转到第二角度θ2(其中Δθ＝θ2–θ1)(在图6C的右侧)。并且，轴622A的这种角度变化直接被施加到固定到轴622A的板623A，并且从而也被施加到固定到板623A的棱镜620。棱镜620从θ1到θ2的旋转引起与光栅600交互的脉冲光束110A的光学放大率OM 565从OM1到OM2的相应变化，并且脉冲光束110A的光学放大率565的变化引起脉冲光束110A(以及光束110)的带宽变化。可以通过使用该快速致动系统620A旋转棱镜620来实现的带宽范围可以是宽的范围并且可以从约100飞秒(fm)到约450fm。可实现的总带宽范围可以是至少250fm。
使与快速致动系统620A相关联棱镜620旋转旋转轴622A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装置(用于例如，作为测量系统170的一部分，其在下面讨论)的分辨率的量，带宽测量装置测量脉冲光束110的带宽。棱镜620可以旋转多达15度，以实现这种带宽变化。实际上，棱镜620的旋转量仅受装置630的其他部件的光学布局的约束。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不会照射到下一棱镜615。在一些实现中，为了实现将光束110A的带宽调谐在可接受范围内，棱镜620能够旋转15度而没有光束110A离开任何其他棱镜605、610或615的风险。棱镜620可以旋转大于15度，但是对于当前的带宽范围要求不是必需的。
再次参考图6A，棱镜610可以安装到致动系统610A，致动系统610A引起棱镜410旋转，并且棱镜610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610A可以包括由压电电机控制的旋转步进电机。压电电机利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，以便产生线性或旋转运动。
备选地，棱镜610可以安装到包括旋转步进电机(类似于具有旋转轴622A和固定到旋转轴622A的旋转板623A的旋转步进电机621A)的快速致动系统610A。旋转轴和因此旋转板围绕平行于棱镜610的质心(对应于旋转轴线AP)并且还平行于装置630的ZSF轴线的轴心线旋转。以这种方式，棱镜610的旋转可以提供对光束110A的带宽的更精细控制。
在一些实现中，更靠近光栅600并且尺寸大于或等于棱镜620的尺寸的棱镜615可以在空间中固定。更靠近光栅600的下一棱镜610的尺寸大于或等于棱镜615的尺寸。
最靠近光栅610的棱镜605的尺寸大于或等于棱镜610的尺寸(棱镜605是扩束器的最大棱镜)。棱镜605可以安装到致动系统605A，致动系统605A引起棱镜605旋转，并且棱镜605的这种旋转可以提供对光束110A的波长的粗略控制。例如，棱镜605可以旋转1-2度以将光束110A(和因此光束110)的波长从约193.2纳米(nm)调谐到约193.5nm。在一些实现中，致动系统605A包括旋转步进电机，旋转步进电机包括棱镜605固定到的安装表面(诸如板623A)和旋转安装表面的电机轴。致动系统605A的电机可以是比现有的线性步进电机和挠曲组合设计快50倍的压电电机。与致动系统620A类似，致动系统605A可以包括为控制系统185或控制模块650提供角位置反馈的光学旋转编码器。
参考图7A和7B，在光谱特征选择装置730的另一实现中，快速致动系统720A被设计为使距离光栅700最远的扩束器的棱镜720围绕轴心线AR旋转。可选地或另外地，与棱镜710相关联的致动系统710A也可以是被设计为类似于快速致动系统720A或620A的快速致动系统。
装置730包括延伸臂725A，延伸臂725A具有第一区域740A，第一区域740A在轴心线AR的位置处机械链接到旋转板723A。延伸臂725A具有第二区域745A，第二区域745A沿XSF-YSF平面中的方向(并且因此沿垂直于轴心线AR的方向)偏离轴心线AR，使得第二区域745A与轴心线AR不相交。棱镜720机械链接到第二区域745A。
棱镜720的质心(棱镜轴线AP)和轴心线AR都保持平行于装置730的ZSF轴；然而，棱镜720的质心偏离轴心线AR。延伸臂725A围绕轴心线AR旋转角度Δθ向棱镜720赋予组合运动：棱镜720围绕轴心线AR的在XSF-YSF平面内的为角度Δθ的旋转R(参见图5C)以及沿位于装置730的XSF-YSF平面内的方向到棱镜720的线性平移T。在图7C的示例中，棱镜720从第一角度θ1旋转R到第二角度θ2并且从XSF-YSF平面中的第一位置Pos1平移T到XSF-YSF平面中的第二位置Pos2。
因此，到棱镜720的线性平移T沿与光栅700的表面702的长轴701平行的方向平移光束110A。长轴701也沿装置730的XSF-YSF平面。通过执行光束110A的这种平移，可以控制光栅700的哪个区域以可能的光学放大率OM的范围的下端被照射。而且，光栅700和光栅的表面702是不均匀的；即，光栅700的表面702的一些区域向光束110A的波前赋予与光栅700的表面702的其他区域不同的变化，并且表面702的一些区域向光束110A的波前赋予比表面702的其他区域更多的失真。控制系统185(或控制模块550)可以控制快速致动系统720A，从而调节到棱镜720的线性平移T并且调节光束110A沿长轴701的平移，以利用光栅700表面702的不均匀性，并且在光栅表面702的一端附近照射光栅表面702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的效果将实现的更大。
另外，在棱镜720相对于光束110A的位置的旋转期间，到棱镜720的线性平移T还平移棱镜720的斜边H(参见图7C)。因此，在装置730的操作期间，对斜边H的平移将斜边H的新区域暴露于光束110A。在装置730的寿命期间，棱镜720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，这减少了光束110A向棱镜720赋予的损坏量。
类似于装置630，光谱特征选择装置730还包括光栅600，并且扩束器包括沿光束110A的路径定位在棱镜720与光栅700之间的棱镜705、710、715。光栅700和四个棱镜705、710、715、720被配置为在光束110A穿过装置730的孔径755之后与由光源105产生的光束110A交互。光束110A沿装置730的XSF-YSF平面中的路径从孔径755行进，穿过棱镜720、棱镜715、棱镜710、棱镜705，并且然后从光栅700反射，并且穿过连续的棱镜705、710、715、720，然后穿过孔径755离开装置730。
参考8A-8D，在其他实现中，快速致动系统820A被设计为类似于快速致动系统720A但是具有附加的辅助致动器860A。辅助致动器860A物理地耦合到距离光栅800最远的棱镜820。辅助致动器860A被配置为使棱镜820围绕位于XSF-YSF平面中并且也位于棱镜820的斜边H的平面中的轴线AH旋转。
在一些实现中，尽管不是必需的，但是辅助致动器860A由控制模块650(或控制系统185)控制。辅助致动器860A可以是不受控制模块550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820A之前设置致动器860A，或者可以在系统820A的使用之间手动地改变致动器860A。
因此，棱镜820可以围绕位于XSF-YSF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820和棱镜820的斜边H的位置，以便更好地保持穿过棱镜815、810、805和光栅800中的每个的光束110A的路径。具体地，棱镜820围绕轴线AH的旋转使得光束110A能够被更精细地调节。例如，棱镜820可以围绕轴线AH旋转，以确保来自光栅800的后向反射(即，衍射)光束110A保持在XSF-YSF平面中，并且即使棱镜820围绕AP或AR轴旋转，后向反射光束110A不沿装置830的ZSF轴移位。如果AP或AR轴与ZSF轴不完全对准，则调节该ZSF轴是有益的。另外，使棱镜820围绕AH轴线旋转是有益的，因为延伸臂825A是悬臂并且可以沿ZSF轴以如下方式下垂或移动：该方式使得它围绕轴线AH偏转并且辅助致动器860A可以用于抵消这种偏转。
参考图9，示例性光源905是产生脉冲激光束作为光束110的脉冲激光源。光源905是包括向功率放大器(PA)910提供种子光束110A的主振荡器(MO)900的两级激光系统。主振荡器900通常包括其中发生放大的增益介质和诸如光学谐振器等光学反馈机构。功率放大器910通常包括其中当用来自主振荡器900的种子激光束接种时发生放大的增益介质。如果功率放大器910被设计为再生环形谐振器，则其被描述为功率环放大器(PRA)，并且在这种情况下，可以从环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900接收光束110A，以便能够以相对较低的输出脉冲能量精细调谐光束110A的光谱参数，诸如中心波长和带宽。功率放大器910从主振荡器900接收光束110A并且放大该输出以获得用于输出以在光刻中使用所需要的功率。
主振荡器900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循环的风扇。激光谐振器形成在放电室的一侧的光谱特征选择装置130与放电室的第二侧的输出耦合器915之间，以向功率放大器910输出种子光束110A。
光源905还可以包括接收来自输出耦合器915的输出的线中心分析模块(LAM)920、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925。线中心分析模块920是可以用于测量种子光束的波长(例如，中心波长)的测量系统170内的一种类型的测量系统的示例。
功率放大器910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930，光束反射器将光束反射回放电室以形成循环路径。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通过重复穿过功率放大器910而被放大。光束修改光学系统925提供一种方式(例如，部分反射镜)来内耦合种子光束110A以及出耦合来自功率放大器的放大辐射的一部分以形成输出光束110。
在主振荡器900和功率放大器910的放电室中使用的激光气体可以是用于产生在所需要的波长和带宽周围的激光束的任何合适的气体。例如，激光气体可以是发射波长为约193nm的光的氟化氩(ArF)或发射波长为约248nm的光的氟化氪(KrF)。
线中心分析模块920监测主振荡器900的输出(光束110A)的波长。线中心分析模块920可以放置在光源905内的其他位置，或者可以放置在光源905的输出处。
由功率放大器910产生的脉冲的重复率由控制系统185根据来自扫描仪115中的控制器140的指令控制主振荡器900的重复率来确定。从功率放大器910输出的脉冲的重复率是扫描仪115看到的重复率。
如上所述，可以仅使用诸如图5A中的光学元件粗略地和精细地控制带宽。另一方面，可以在通过使用快速致动系统520A调节棱镜520的角度来在粗略和宽的范围内控制带宽的同时，通过控制MO 900和PRA 910内的电极的激活之间的差分定时来在精细和窄的范围内快速地控制带宽。
参考图10，提供了涉及本文中描述的系统和方法的各方面的关于控制系统185的细节。控制系统185可以包括图10中未示出的其他特征。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1000，存储器1000可以是只读存储器和/或随机存取存储器。适合于有形地实施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，作为示例，包括半导体存储器设备，诸如EPROM、EEPROM和闪存设备；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1005(诸如键盘、触摸屏、麦克风、鼠标、手持输入设备等)和一个或多个输出设备1010(诸如扬声器或显示器)。
控制系统185包括一个或多个可编程处理器1015、以及在机器可读存储设备中有形地实施以由可编程处理器(诸如处理器1015)执行的一个或多个计算机程序产品1020。一个或多个可编程处理器1015每个可以执行指令程序，以通过对输入数据进行操作并且生成适当的输出来执行期望的功能。通常，处理器1015从存储器1000接收指令和数据。前述任何内容都可以由专门设计的ASIC(专用集成电路)补充或并入其中。
除了其他部件之外，控制系统185还包括光谱特征分析模块1025、量测模块1027、光刻分析模块1030、决策模块1035、光源致动模块1050、光刻致动模块1055和光束准备致动模块1060。这些模块中的每个可以是由诸如处理器1015等一个或多个处理器执行的一组计算机程序产品。此外，模块1025、1030、1035、1050、1055、1060中的任何一个可以访问存储在存储器1000中的数据。
光谱特征分析模块1025从测量系统170接收输出。量测模块1027从量测装置145接收数据。光刻分析模块1030从扫描仪115的光刻控制器140接收信息。决策模块1035从分析模块(诸如模块1025、1027和1030)接收输出并且基于来自分析模块的输出来确定需要激活哪个或哪些驱动模块。光源致动模块1050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1055连接到扫描仪115，并且具体地连接到光刻控制器140。光束准备致动模块1060连接到射束准备系统112的一个或多个部件。
虽然图10中仅示出了几个模块，但是控制系统185可以包括其他模块。另外，尽管控制系统185被表示为其中所有部件看起来共同定位的盒子，但是控制系统185可以由物理上彼此远离的部件构成。例如，光源致动模块1050可以与光源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从测量系统170接收关于光束110的至少一些信息，并且光谱特征分析模块1025对信息执行分析以确定如何调节提供给扫描仪115的光束110的一个或多个光谱特征(例如，带宽)。基于该确定，控制系统185向光谱特征选择装置130和/或光源105发送信号，以经由控制模块550来控制光源105的操作。通常，光谱特征分析模块1025执行估计光束110的一个或多个光谱特征(例如，波长和/或带宽)所需要的分析。光谱特征分析模块1025的输出是发送到决策模块1035的光谱特征的估计值。
光谱特征分析模块1025包括比较块，比较块被连接以接收所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，比较块输出表示光谱特征目标值与估计值之间的差值的光谱特征误差值。决策模块1035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1035向光源致动模块1050发送信号，光源致动模块105基于光谱特征误差值来确定如何调节光谱特征选择装置130(或光源105)。光源致动模块1050的输出包括发送到光谱特征选择装置130的一组致动器命令。例如，光源致动模块1050将这些命令发送到控制模块550，控制模块550连接到装置530内的致动系统。
另外，例如，光刻分析模块1030可以从扫描仪115的光刻控制器140接收改变脉冲光束110的一个或多个光谱特征或者改变光束110的脉冲重复率的指令。光刻分析模块1030对这些指令执行分析以确定如何调节光谱特征并且将分析结果发送到决策模块1035。控制系统185引起光源105以给定的重复率进行操作。更具体地，扫描仪115针对每个脉冲(即，基于脉冲到脉冲的方式)通过控制系统(通过光刻分析模块1030)向光源105发送触发信号，并且这些触发信号之间的时间间隔可以是任意的，但是当扫描仪115以规则的间隔发送触发信号时，这些信号的速率是重复率。重复率可以是由扫描仪115请求的速率。
参考图11，由光刻系统100执行过程1100，以快速且独立地控制脉冲光束110的至少两个光谱特征，以补偿晶片120的每个子区域处的一个或多个光刻性能参数的变化。对至少两个光谱特征的独立控制意味着，如果应当针对晶片120的特定子区域调节第一光谱特征，并且应当针对晶片120的该特定子区域保持第二光谱特征，则过程1100采取将第二光谱特征保持在可接受范围内所需要的步骤，并且对晶片120的每个子区域进行该操作。因此，在晶片120的特定子区域中需要任何调节之后并且在分析晶片120的下一子区域之前，第一光谱特征和第二光谱特征达到稳定值。这种快速分析和调节是针对晶片120的每个子区域进行的，因为光谱特征选择系统130已经被重新设计为提供对脉冲光束110的光谱特征的更快速调节。过程1100可以由控制系统185执行。
例如，由光源105产生(1105)脉冲光束110。可以通过引导种子光束110A穿过光谱特征选择系统130来产生(1105)脉冲光束110。
例如，可以通过从第一气体放电级(诸如主振荡器900)生成第一脉冲光束910A来从光源905产生脉冲光束110，包括选择脉冲光束910A的第一光谱特征；将第一脉冲光束910A引导到第二气体放电级(诸如功率放大器910)；并且在第二气体放电级中放大第一脉冲光束，从而从光源905产生脉冲光束910。
脉冲光束110朝向晶片120被引导，晶片120安装到扫描仪115的平台122。例如，根据需要修改由光源105产生的脉冲光束110，并且通过光束准备系统112朝向扫描仪115重定向脉冲光束110。
例如，通过沿横向平面(XL-YL平面)使脉冲光束110和晶片120相对于彼此移动，使脉冲光束110跨晶片120扫描(1110)。具体地，光刻控制器140可以向与晶片台122、掩模134和物镜布置132相关联的致动系统发送一个或多个信号，从而在曝光期间使掩模134、物镜布置132和晶片220中的一个或多个(经由平台122)相对于彼此移动，以跨晶片220的每个子区域(对于每个曝光场223)扫描曝光窗口400。
选择晶片120的第一子区域用于通过光束110曝光(1115)，以进行光刻处理。所选择的晶片120的子区域可以是曝光场(诸如晶片220的曝光场223)。备选地，晶片120的子区域可以对应于晶片120的与光束110的单个脉冲交互的部分。
接收(1120)针对晶片120的所选择的子区域的在晶片120处的光刻性能参数。例如，控制系统185从光刻控制器140接收晶片120的子区域的性能参数，光刻控制器140从量测装置145接收数据。晶片120处的性能参数可以在使脉冲光束110跨晶片120扫描的同时在晶片120的每个子区域处接收(1120)，或者可以在使脉冲光束110跨晶片120扫描之前接收。
所接收(1120)的性能参数可以是以下中的一个或多个：晶片的物理性质的误差、形成晶片上的特征的对比度、暴露于脉冲光束110的子区域的临界尺寸、形成在晶片120上的特征相对于目标或相对于下面的特征(例如，套刻)的放置(相对于期望/目标位置的X、Y位置)、光刻胶分布、侧壁角度、以及晶片120的位置的变化。
控制系统185分析所接收的光刻性能参数(1125)，例如以确定它是否在可接受的值范围之外。如果光刻性能参数在可接受的值范围之外(1125)，则控制系统185确定如何修改光束110的第一光谱特征，以便补偿晶片120的该子区域中的光刻性能参数的不可接受的变化。控制系统185向光谱特征选择装置130发送信号，以将光束110的第一光谱特征改变(1130)特定量，该量将补偿光刻性能参数的不可接受的变化。
此外，控制系统185还分析对光束110的第一光谱特征的修改是否影响光束110的第二光谱特征的值并且以将光束110的第二光谱特征保持在可接受范围内的方式起作用。例如，控制系统185可以确定需要改变光束110的第二光谱特征，以抵消由对光束110的第一光谱特征的修改引起的对光束110的第二光谱特征的不希望的修改。因此，控制系统185向光谱特征选择装置130发送信号，以将光束的第二光谱特征改变(1130)特定量，该量将补偿这种不希望的修改。
控制系统185确定是否需要通过光束110对晶片120的附加子区域进行曝光(1135)以进行光刻处理，并且如果需要曝光(1135)晶片120的附加子区域，则控制系统185选择晶片120的下一子区域(1140)作为要由光束110曝光的子区域以进行光刻处理。因此，过程1100继续直到整个晶片120已经被处理。
此外，过程1100可以通过从光谱特征选择系统130的衍射表面(诸如表面502)选择性地反射脉冲光束110A来修改(1130)脉冲光束110的第一光谱特征。
通过朝向衍射光学元件(诸如光栅500)引导脉冲光束穿过多个棱镜(诸如棱镜505、510、515、520)使得脉冲光束逆向反射离开衍射光学元件并且再次穿过多个棱镜，可以修改(1130)脉冲光束的第一光谱特征并且保持(113)脉冲光束的第二光谱特征。另外，可以旋转扩束器中的至少两个棱镜，使得衍射光学元件上的脉冲光束110的入射角562改变，但是衍射光学元件上的脉冲光束的总放大率565不变。
可以通过修改脉冲光束的波长来修改(1130)光束110的第一光谱特征。此外，可以通过将脉冲光束110的带宽保持在带宽范围内来保持(1130)第二光谱特征。例如，脉冲光束110的带宽可以保持在+/-10飞秒(fm)或+/-1fm内。
可以通过旋转脉冲光束110A穿过的光谱特征选择装置130的第一棱镜系统来修改(1130)脉冲光束110的第一光谱特征。例如，控制系统185可以向图5A的光谱特征选择装置130的控制模块550发送信号，以旋转扩束器501的一个或多个棱镜。例如，可以旋转棱镜505以进行相对粗略的波长修改，并且可以旋转棱镜510以进行相对精细的波长修改。作为另一示例，可以旋转棱镜505以进行相对粗略的波长修改，并且可以旋转棱镜515以进行相对精细的波长修改。
此外，可以通过旋转脉冲光束110A穿过的光谱特征选择装置130的第二棱镜系统来保持(1130)脉冲光束110的第二光谱特征。例如，控制系统185可以向图5A的光谱特征选择装置130的控制模块550发送信号，以旋转扩束器501的一个或多个棱镜。例如，使用上面讨论的快速致动器，可以旋转棱镜520以进行相对粗略的带宽调节，并且可以旋转棱镜510以进行相对精细的带宽调节。
可以通过与该棱镜相关联的相对大于用于提供相对精细的波长修改的致动步长的致动步长实现相对粗略的波长修改。类似地，可以通过与该棱镜相关联的相对大于用于提供相对精细的带宽修改的致动步长的致动步长来实现相对粗略的带宽调节。
可以通过旋转放置在脉冲光束110A所穿过的光谱特征选择装置130的棱镜505与光栅500之间的反射镜来修改(1130)脉冲光束110的第一光谱特征。例如，控制系统185可以向图5A的光谱特征选择装置130的控制模块550发送信号以旋转反射镜。
控制系统185可以通过调节第二光谱特征以补偿由于脉冲光束110的第一光谱特征的修改而引起的第二光谱特征的变化(1130)来保持脉冲光束110的第二光谱特征(1130)。此外，可以在修改脉冲光束110的第一光谱特征(1130)的同时调节(1130)脉冲光束110的第二光谱特征。
脉冲光束110的第一光谱特征的修改(1130)可以引起对晶片120处的脉冲光束110的第一条件的修改。例如，如果第一光谱特征是光束110的波长，则波长的修改引起对晶片120处的光束110的焦平面的修改。脉冲光束110的第二光谱特征的保持(1130)可以引起晶片120处的脉冲光束110的第二条件保持在特定水平。例如，如果第二光谱特征是光束110的带宽，则通过保持光束110的带宽，由此可以保持晶片120处的光束110的对比度属性或焦深。
虽然上面给出的示例涉及图5A的光谱特征选择装置，但是图6A、7A和8A的光谱特征选择装置的任何设计可以用于执行过程1100中的一个或多个步骤。
另外，在过程1100期间，控制系统185还执行如图12所示的用于在使光束110跨晶片120扫描的同时控制脉冲光束110的一个或多个光谱特征的并行过程1150。该过程1150独立于光刻性能参数是否在可接受范围之外而执行，并且因此不考虑光刻性能参数。然而，由控制系统185在过程1150期间执行的分析可以由控制系统185使用，以另外确定如何分析所接收的光刻性能参数(1125)并且修改第一光谱特征并且保持第二光谱特征(1130)。
过程1150包括测量脉冲光束110的一个或多个光谱特征(1155)并且确定是否有任何所测量的光谱特征在可接受的值范围之外(1160)。例如，控制系统185的光谱特征分析模块1025可以从测量系统170接收光谱特征测量(1155)。光谱特征分析模块1025可以确定是否有任何光谱特征在可接受的值范围之外(1160)。如果有任何光谱特征在可接受的值范围之外，则调节这些光谱特征(1165)。例如，决策模块1035可以向光源致动模块1050发送信号，光源致动模块1050向光谱特征选择装置130发送信号，以调节光束110的一个或多个光谱特征(1165)。该调节可以与需要进行以考虑晶片特性的变化的任何调节相协调(1130)。
过程1150可以在扫描期间以规则的间隔执行，例如，对于每个曝光场223或者对于执行步骤1120、1125、1130的每个子区域。此外，控制系统185可以协调用于补偿光刻性能参数变化所需要的对第一光谱特征的调节(1130)与对第一光谱特征的用以确保第一光谱特征在可接受的值范围的任何所需要的调节。
其他实现在以下权利要求的范围内。

Claims (22)

1.一种光刻设备，包括：
光源，被配置为产生脉冲光束；
光谱特征选择系统，其与所述脉冲光束光学地交互；
扫描光学系统，被配置为使所述脉冲光束跨位于光刻设备中的衬底扫描；
量测装置，被配置为确定所述衬底的每个子区域处的至少一个光刻性能参数，其中子区域是所述衬底的整个区域的一部分；以及
控制系统，连接到所述光谱特征选择系统、所述光源和所述量测装置，并且被配置为在每个衬底子区域处：
接收所确定的光刻性能参数；
分析所确定的光刻性能参数；以及
基于所确定的光刻性能参数的分析：
通过向所述光谱特征选择系统发送第一信号来修改所述脉冲光束的第一光谱特征；以及
在修改所述脉冲光束的所述第一光谱特征的同时，通过向所述光谱特征选择系统发送第二信号来保持所述脉冲光束的第二光谱特征。
2.根据权利要求1所述的光刻设备，其中所述衬底的每个子区域是所述衬底的曝光场，或者每个子区域对应于所述光束的单个脉冲。
3.根据权利要求1所述的光刻设备，其中所述光谱特征选择系统包括光谱特征致动机构，所述光谱特征致动机构包括致动系统，所述致动系统被配置为引起所述光谱特征致动机构的一个或多个元件被改变，从而改变与所述脉冲光束的交互。
4.根据权利要求1所述的光刻设备，其中所述光刻性能参数包括所述衬底的位置距期望位置的平均偏移和所述衬底的平台振动中的一项或多项。
5.根据权利要求1所述的光刻设备，其中所述光刻性能参数包括从所述衬底的中央子区域到所述衬底的边缘处的子区域变化的所述衬底的位置。
6.根据权利要求1所述的光刻设备，其中所述光谱特征选择系统包括：
色散光学元件和扩束器，所述扩束器包括至少三个折射光学元件，所述脉冲光束与所述色散光学元件和所述多个折射光学元件中的每个光学元件交互；以及
包括多个致动器的致动系统，所述多个致动器中的每个致动器引起所述至少三个折射光学元件中的一个折射光学元件相对于所述脉冲光束旋转；
其中所述致动系统包括与所述折射光学元件中的至少一个折射光学元件相关联的快速致动器，所述快速致动器包括旋转台，所述旋转台围绕旋转轴线旋转并且包括与相关联的折射光学元件机械链接以使所述相关联的折射光学元件围绕所述旋转轴线旋转的区域。
7.根据权利要求6所述的光刻设备，其中第一折射光学元件的旋转引起所述脉冲光束的所述第二光谱特征以相对粗略的方式改变，第二折射光学元件的旋转引起所述脉冲光束的所述第一光谱特征以相对精细的方式改变，并且第三折射光学元件的旋转引起所述脉冲光束的所述第二光谱特征以相对精细的方式改变。
8.根据权利要求7所述的光刻设备，其中所述扩束器包括第四折射光学元件，并且所述第四折射光学元件的旋转引起所述脉冲光束的所述第一光谱特征以相对粗略的方式改变。
9.根据权利要求1所述的光刻设备，其中：
所述控制系统通过确定所述光刻性能参数是否在可接受范围之外来分析所确定的光刻性能参数；以及
如果确定所述光刻性能参数在可接受范围之外，则所述控制系统通过向所述光谱特征选择系统发送信号来修改所述脉冲光束的所述第一光谱特征。
10.根据权利要求1所述的光刻设备，其中所述扫描光学系统被配置为沿横向平面使所述脉冲光束和所述衬底中的一个或多个相对于彼此移动，使得所述脉冲光束与所述衬底的每个子区域交互，其中所述横向平面垂直于所述脉冲光束沿其被引导的轴向方向。
11.一种光刻方法，包括：
从光源产生脉冲光束；
使所述脉冲光束跨光刻曝光设备的衬底扫描，以用所述脉冲光束曝光所述衬底，包括用所述脉冲光束曝光所述衬底的每个子区域，其中子区域是所述衬底的整个区域的一部分；以及
对于所述衬底的每个子区域：
接收与所述衬底的所述子区域相关联的光刻性能参数；
分析所接收的光刻性能参数；以及
基于所述分析，修改所述脉冲光束的至少第一光谱特征并且保持所述脉冲光束的至少第二光谱特征。
12.根据权利要求11所述的方法，其中接收所述衬底的每个子区域处的所述光刻性能参数包括：在使所述脉冲光束跨所述衬底扫描期间，接收所述衬底的每个子区域处的所述光刻性能参数。
13.根据权利要求11所述的方法，其中接收所述子区域处的所述光刻性能参数包括接收以下项中的一项或多项：所述衬底的物理性质的误差、形成在所述衬底上的特征的对比度、在暴露于所述脉冲光束的衬底区域处的临界尺寸、形成在所述衬底上的特征相对于目标或相对于下面的特征的放置(相对于期望/目标位置的X、Y位置)、光刻胶分布、侧壁角度、以及所述衬底的位置的变化；所述衬底的位置距期望位置的平均偏移和所述衬底的平台振动、以及从所述衬底的中央子区域到所述衬底的边缘处的子区域变化的所述衬底的位置。
14.根据权利要求11所述的方法，其中接收所述衬底的每个子区域处的所述光刻性能参数包括：在使所述脉冲光束跨所述衬底扫描之前，接收所述衬底的每个子区域处的光刻性能参数。
15.根据权利要求11所述的方法，其中：
修改所述第一光谱特征包括修改所述脉冲光束的波长，以及
保持所述第二光谱特征包括将所述脉冲光束的带宽保持在带宽范围内。
16.根据权利要求15所述的方法，其中将所述脉冲光束的带宽保持在所述带宽范围内包括：将所述脉冲光束的带宽保持在+/-10飞秒(fm)或+/-1fm内。
17.根据权利要求11所述的方法，其中：
修改所述脉冲光束的所述第一光谱特征包括使所述脉冲光束所穿过的第一棱镜系统旋转；以及
保持所述脉冲光束的所述第二光谱特征包括使所述脉冲光束所穿过的第二棱镜系统旋转；
其中所述第一棱镜系统和所述第二棱镜系统是光谱特征选择系统内的部件。
18.根据权利要求11所述的方法，还包括：
至少在所述衬底的每个子区域处，估计从所述光源产生的所述脉冲光束的光谱特征；
确定所估计的光谱特征是否在可接受范围内；以及
如果确定所估计的光谱特征不在所述可接受范围内，则修改所述脉冲光束的光谱特征，
其中所述光谱特征是所述第一光谱特征和所述第二光谱特征中的一项或多项。
19.根据权利要求11所述的方法，其中：
保持所述脉冲光束的所述第二光谱特征包括：调节所述第二光谱特征以补偿由于所述脉冲光束的所述第一光谱特征的修改而引起的所述第二光谱特征的变化；并且
调节所述脉冲光束的所述第二光谱特征与修改所述脉冲光束的所述第一光谱特征同时发生。
20.根据权利要求11所述的方法，其中分析所接收的光刻性能参数包括：基于所述光刻性能参数来确定所述衬底的物理性质是否在可接受范围之外。
21.根据权利要求11所述的方法，其中修改所述脉冲光束的所述第一光谱特征引起对所述衬底处的所述脉冲光束的第一条件的修改，并且保持所述脉冲光束的所述第二光谱特征引起所述衬底处的所述脉冲光束的第二条件保持在特定水平。
22.一种光刻方法，包括：
从光源产生脉冲光束；
接收将衬底的边缘滚降斜率与所述衬底的每个子区域相关联的选配方案，其中子区域是所述衬底的整个区域的一部分；
使所述脉冲光束跨光刻曝光设备的所述衬底扫描，以用所述脉冲光束曝光所述衬底，包括用所述脉冲光束曝光所述衬底的每个子区域；
基于被曝光的所述子区域来修改所述脉冲光束的至少波长，以便调节所述衬底处的焦点位置，以补偿边缘滚降斜率；以及
在修改所述脉冲光束的波长以调节所述衬底处的焦点位置并且补偿被曝光的所述子区域的边缘滚降斜率的同时，保持所述脉冲光束的至少带宽。
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