CN109964106A - 用于光谱特征计量的光束均匀化 - Google Patents

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Abstract

一种计量系统用于测量脉冲光束的光谱特征。计量系统包括：在脉冲光束的路径中的光束均化器，光束均化器具有波前修改单元的阵列，每个单元具有与光束的至少一个空间模式的尺寸相匹配的表面积；在离开光束均化器的脉冲光束的路径中的光学频率分离装置，其中光学频率分离装置被配置为与脉冲光束交互并且输出与脉冲光束的光谱分量相对应的多个空间分量；以及接收并且感测输出空间分量的至少一个传感器。

Description

用于光谱特征计量的光束均匀化
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年11月29日提交的美国申请No.15/364,006的优先权，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使光束均匀化的装置，以便测量和分析光束的光谱特征，诸如例如带宽或波长。
背景技术
在半导体光刻(或光刻法)中，集成电路(IC)的制造包括在半导体(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仪是一种将期望图案施加到衬底的目标部分上的机器。由沿着轴向方向延伸的光束照射晶片，并且晶片固定到平台，使得晶片通常沿着与轴向方向横向(和正交)的平面延伸。光束具有的波长在深紫外(DUV)范围，例如从约10纳米(nm)到约400nm。
光束由光源产生。光束的光谱特征或特性(例如，带宽和波长)的准确知识可以用于例如使得能够控制晶片处的最小特征尺寸或临界尺寸(CD)。CD与被印刷在晶片上的特征尺寸有关。
发明内容
在一些一般方面，一种计量系统被配置为测量脉冲光束的光谱特征。计量系统包括在脉冲光束的路径中的光束均化器、在离开光束均化器的脉冲光束的路径中的光学频率分离装置、以及至少一个传感器。光束均化器包括波前修改单元的阵列，并且每个波前修改单元包括与光束的至少一个空间模式的尺寸相匹配的表面积。光学频率分离装置被配置为与脉冲光束交互并且输出与脉冲光束的光谱分量相对应的多个空间分量。传感器接收并且感测输出空间分量。
实现可以包括以下特征中的一个或多个。例如，计量系统还可以包括控制系统，该控制系统连接到至少一个传感器的输出并且被配置为：针对一个或多个脉冲测量来自光学频率分离装置的输出空间分量的特性；分析所测量的特性以计算脉冲光束的光谱特征的估计；以及确定脉冲光束的估计的光谱特征是否在光谱特征的值的可接受范围内。光谱特征可以是脉冲光束的带宽。计量系统还可以包括光学连接到脉冲光束的光谱特征选择系统。控制系统可以连接到光谱特征选择系统；并且如果控制系统确定脉冲光束的估计的光谱特征在可接受范围之外，则控制系统可以被配置为向光谱特征选择系统发送调节信号以修改脉冲光束的光谱特征。
如果单元表面积在空间模式的面积的0.5到1.5倍之间，则单元的表面积可以与光束的模式尺寸相匹配。如果单元表面积在空间模式的面积的0.9到1.1倍之间，则单元的表面积可以与光束的模式尺寸相匹配。
计量系统还可以包括在光束的路径中的光学扩散器，其中光束均化器接收从光学扩散器输出的光束。光学扩散器可以包括微透镜阵列。
计量系统可以包括在路径中在产生光束的源与光刻曝光装置之间的光束分离设备。光束分离设备可以将第一百分比的光束导向光束均化器，并且可以将第二百分比的光束沿着路径导向光刻曝光装置。计量系统还可以包括在光束分离设备与光束均化器之间的光学时间脉冲展宽器。光学时间脉冲展宽器可以是无源光学元件。
光束均化器可以包括具有多个波前修改单元的阵列。光束均化器可以包括接收阵列的光束输出的透镜。
光束均化器可以包括至少两个阵列，每个阵列具有多个波前修改单元。光束均化器可以包括接收至少两个阵列的光束输出的透镜。计量系统可以包括连接到至少两个阵列中的一个或多个并且被配置为调节至少两个阵列之间的距离的致动器。
均匀化的光束平面可以位于透镜的焦平面处。计量系统可以包括在均匀化的光束平面处的旋转扩散器。
透镜可以具有足够大的焦距使得来自阵列或至少两个阵列的输出光束的衍射尖峰之间的间隔大于从光束均化器接收输出光束的至少一个传感器的面积。
波前修改单元阵列可以由氟化钙、熔融二氧化硅、氟化铝、包封的氟化镁、氟化钆或氟化铝钠制成。
波前修改单元阵列可以包括透镜或小透镜阵列。
波前修改单元阵列可以是透射单元阵列。
光学频率分离装置可以包括一个或多个标准量具。
光束可以具有多个波长，至少一些波长在深紫外范围内。光束的空间模式的尺寸可以对应于横跨光束的横向区域，其中横向区域内的所有点具有固定的相位关系。
光束均化器可以处于从光源的功率放大器输出的脉冲光束的路径中。光束均化器可以处于从光源的主振荡器输出的脉冲种子光束的路径中。
在其他一般方面，一种计量系统被配置为测量脉冲光束的光谱特征。计量系统包括：在脉冲光束的路径中的光束均化器、接收离开光束均化器的脉冲光束的光学频率分离装置、以及接收并且感测输出空间分量的至少一个传感器。光束均化器包括：一对阵列，每个阵列具有多个波前修改单元；以及透镜。这对阵列中的单元的间隔和尺寸使得穿过光束均化器的脉冲光束的每个空间模式被投射到透镜的焦平面处的相同区域。光学频率分离装置被配置为与脉冲光束交互并且输出与脉冲光束的光谱分量相对应的多个空间分量。
实现可以包括以下特征中的一个或多个。例如，每个单元可以具有与光束的空间模式的尺寸相匹配的表面积。波前修改单元的表面积可以是空间模式的面积的0.5到1.5倍。光束的空间模式的尺寸可以对应于横跨光束的横向区域，其中横向区域内的所有点具有固定的相位关系。
计量系统可以包括连接到至少一个传感器的输出的控制系统，控制系统可以被配置为：针对光束的一个或多个脉冲测量输出空间分量的特性；分析所测量的特性以计算脉冲光束的光谱特征的估计；以及确定所估计的光谱特征是否在光谱特征的值的可接受范围内。
计量系统可以包括在光束的路径中的光学扩散器，并且光束均化器可以接收从光学扩散器输出的光束。
计量系统可以包括在透镜焦平面处的旋转扩散器。
光学频率分离装置可以包括一个或多个标准量具。
在其他一般方面，一种深紫外光源包括：包括产生脉冲光束的至少一个增益介质的光源；沿着计量路径引导脉冲光束的第一部分并且沿着光刻路径引导脉冲光束的第二部分的光束分离设备；在计量路径中的计量系统；以及在光刻路径中的光束传输系统，其从光源接收脉冲光束并且将脉冲光束引导到光刻曝光装置。计量系统包括：在脉冲光束的路径中的光束均化器，光束均化器具有至少一对阵列，每个阵列具有多个波前修改单元；透镜，其中这对阵列中的单元的间隔和尺寸使得穿过光束均化器的脉冲光束的每个空间模式被投射到透镜的焦平面处的相同区域；光学频率分离装置，接收离开光束均化器的脉冲光束，并且被配置为与脉冲光束交互并且输出与脉冲光束的光谱分量相对应的多个空间分量；以及接收并且感测输出空间分量的至少一个传感器。
实现可以包括以下特征中的一个或多个。例如，光源可以包括在光束分离设备与光束均化器之间的光学时间脉冲展宽器。
光源可以包括：作为产生脉冲种子光束的主振荡器的一部分的第一增益介质；以及作为从主振荡器接收脉冲种子光束并且输出脉冲光束的功率放大器的一部分的第二增益介质。光束均化器可以位于脉冲种子光束的路径中，或者光束均化器可以位于从功率放大器输出的脉冲光束的路径中。第一光束均化器可以位于脉冲种子光束的路径中，并且第二光束均化器可以位于从功率放大器输出的脉冲光束的路径中。
在其他一般方面，一种用于测量光束的光谱特征的方法包括：使光束均匀化，包括将光束的每个横向空间模式投射到光束均匀化平面处的相同横向区域；使均匀化光束与光学频率分离装置交互，该光学频率分离装置输出与光束的光谱分量相对应的空间分量；感测空间分量；测量所感测的空间分量的特性；分析所测量的特性以估计脉冲光束的光谱特征；以及确定脉冲光束的估计的光谱特征是否在光谱特征的可接受范围内。
实现可以包括以下特征中的一个或多个。例如，如果确定脉冲光束的估计的光谱特征在可接受范围之外，则可以向光谱特征选择系统发送调节信号以修改脉冲光束的光谱特征。
附图说明
图1是产生被引导到光刻曝光装置的脉冲光束的光刻系统的框图；
图2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3是测量由图1的光刻系统产生的脉冲光束的一个或多个光谱特征的示例性计量系统的框图；
图4A是图3的计量系统的示例性诊断装置的框图；
图4B是图4A的诊断装置的示例性相干区域匹配装置的框图；
图5是图3的计量系统的示例性诊断装置的框图，其使用如图4B所示的相干区域匹配装置；
图6是被使用在图4A、图4B或图5中的任何一个的相干区域匹配装置中的示例性波前修改设备的示意性侧视截面图和横向平面图；
图7是示出图3、图4A、图4B或图5中的任何一个的计量系统的示例性诊断装置、以及光束均匀化平面的位置的示意性光学图；
图8是可以被使用在图5的计量系统中的示例性光谱检测系统的框图；
图9是可以被使用在图1的光刻系统中的示例性光源的框图；
图10是可以被使用在图1的光刻系统中的示例性光谱特征选择装置的框图；
图11是可以被使用在图1的光刻系统中的示例性控制系统的框图；
图12是由图1的光刻系统执行以测量脉冲光束的一个或多个光谱特征的示例性过程的流程图；
图13是可以被使用在任何附图的相干区域匹配装置中的示例性波前修改设备的框图；以及
图14是包括光束均化器的光源的另一实现的框图，该光束均化器包括相干区域匹配装置并且可以用于图1的光刻系统中。
具体实施方式
参考图1，光刻系统100包括产生脉冲光束110的光源105，脉冲光束110被引导到光刻曝光装置115以用于在晶片120上图案化微电子特征。光刻系统100使用具有的波长在深紫外(DUV)范围内的光束110，例如，具有的波长在约10纳米(nm)到约400nm之间。波长可以是例如248nm或193nm。在晶片120上图案化的微电子特征的尺寸取决于光束110的波长，其中较低的波长导致微电子特征的最小尺寸较小。当光束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。脉冲光束110在晶片120处的聚焦位置与光束110的波长相关。此外，光束110的带宽可以影响这些特征的临界尺寸(CD)。
测量或确定并且用于分析和控制脉冲光束110的带宽可以是其光谱200的实际瞬时带宽，如图2所示。光谱200包含关于光束110的光能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200以图表的形式被描绘，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200可以被称为光束110的光谱形状或光谱。光束110的光谱特性或特征包括光谱的任何方面或表示。例如，带宽是光谱特征。光束的带宽是光谱形状的宽度的度量，并且该宽度可以在激光的波长或频率方面来给出。与光谱200的细节相关的任何合适的数学建构(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。作为一个示例，在常用的光谱形状表征中，分数X是50％并且相应的度量通常被称为半最大值全宽度(FWHM)。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。在用于表征光束110的光谱特性的常见用途的一个示例中，分数Y为95％。
各种干扰(诸如例如，光源105中的增益介质或媒介的密度或压力、光学部件的温度梯度、压力梯度、光学畸变)作用于光源105和光束110以修改光束110的光谱特性或特征。例如，由与光束110交互的光学部件引起的色差会引起光束110的带宽增加。因此，光刻系统100包括用于确定干扰对光束110的影响并且校正这些干扰对光束110的影响的其他部件，诸如例如光谱特征选择系统130、至少一个测量(或计量)系统170和控制系统185。
由于干扰，晶片120处的光束110的实际光谱特征(诸如带宽或波长)可能与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200估计度量的值来测量或估计光束110的实际光谱特征(诸如带宽)，使得操作者或自动系统(例如，反馈控制器)可以使用光束110的测量或估计带宽来调节光源105的特性并且调节光束110的光谱。
参考图3，为此，计量系统170包括光束分离器160和诊断装置165。诊断装置165接收通过光束分离器160与光束110分离的光束110'。光束分离器160放置在光源105与光刻曝光装置115之间的路径中。光束分离器160将光束110'(光束110的第一部分或百分比)引导到诊断装置165中，并且将光束110的第二部分或百分比导向曝光装置115。在一些实现中，大部分光束100朝向曝光装置115被引导到第二部分中。例如，光束分离器160将光束110的分数(例如，1-2％)引导到诊断装置165中，并且因此光束110'具有光束110的功率的约1-2％。光束分离器160可以例如是分束器。
诊断装置165包括光谱检测系统310，其基于关于光束110'的光谱200的信息来测量光束110的一个或多个光谱特征(诸如带宽和/或波长)。如本文中讨论，光谱检测系统310包括与光束110'交互并且输出与光束110'的光谱分量相对应的空间分量的光谱仪(诸如标准量具光谱仪)以及基于输出的空间分量来估计一个或多个光谱特征的传感器。
为了在传感器处均匀地采样光束110'的光谱内容，在传感器处均匀地分布光束110'的强度，并且从传感器提供光谱特征的更精确的测量，诊断装置165包括作为光束准备系统300的一部分的光束均化器305。光束均化器305包括相干区域匹配装置315，其被配置为减少斑点噪声并且改善照射在光谱检测系统310的传感器上的光束110'的光束均匀化。相干区域匹配装置315混合光束110'的不同空间分量，并且在光束110'进入标准量具光谱仪之前平滑光束110'的强度分布。此外，相干区域匹配装置315修改光束110'使得在进入光谱检测系统310之前其空间模式(其是横向电磁模式)在光束均匀化平面(BHP)处重叠。相干区域匹配装置315在光束110'进入光谱检测系统310之前减小光束110'的空间相干性。
如图4A和图4B所示，相干区域匹配装置315包括波前修改单元418的至少一个阵列416。阵列416被布置为垂直于光束路径的方向；在该示例中，光束路径被指定为Z方向。每个单元418是修改光束110'的波前的光学元件。例如，每个单元418可以是折射光学元件，诸如具有凸表面的透镜，并且因此阵列416可以是微透镜阵列。
在一些实现中，阵列416的微透镜418以周期性二维网格布置以形成阵列，其中微透镜418的相邻中心之间的距离(沿着垂直于Z方向的XY平面截取)分开标准距离，其被称为节距P。
此外，每个单元418具有沿着XY平面截取的面积(A(C))。单元418的面积A(C)在数学上与阵列416的节距P相关，阵列416的节距P是XY平面中的相邻单元的中心之间的最短距离。每个单元418的面积A(C)与光束110'的一个或多个横向空间模式417的尺寸(例如，面积A(SM))相匹配。横向空间模式417的尺寸或面积A(SM)是沿着与光束路径(Z方向)垂直的平面(XY平面)截取的面积。
在一些实现中，可以针对阵列416的单元418使用面积A(C)的随机或伪随机分布。例如，每个单元418的面积A(C)可以与光束110'的相干特性相匹配，并且因此阵列416中特定单元418的面积可以与阵列416的其他单元418的面积不同。
横向空间模式是在光源105的一个或多个谐振器内的一次往返之后再现自身的电磁场分布。由于光源105内的谐振器的几何形状和配置，横向空间模式可以具有复杂的强度分布，并且可能没有被明确定义。每个横向空间模式具有不同的波长，并且光束110'可以具有约1000-2000个横向空间模式，这取决于光源105的几何形状和配置。例如，在光束分离器160的输出处在正交的横向方向上，光束110'的横向空间模式的估计的尺寸或面积为0.7mm×0.1mm。如果光束110'的总横向尺寸为12.5mm×12.5mm，则在光束分离器160的输出处在光束110'中存在约1800个相干单元。图4B所示的光束110'的示例性横向空间模式417是沿着Z方向截取的视图，并且纯粹是相当简单的横向模式的示意图，其仅出于说明目的而示出，并且可以不是在光束110'的任何模式中产生的实际强度分布。另外，阵列416和单元418未按比例绘制。
如果单元面积A(C)在空间模式尺寸A(SM)的0.5到1.5倍之内(例如，在0.9到1.1倍之内)，则可以认为单元的面积A(C)与横向空间模式尺寸A(SM)“匹配”。通过将单元面积A(C)与空间模式尺寸A(SM)匹配，可以将光束110'的所有空间模式投射到相干区域匹配装置315下游的光束均匀化平面处的相同区域。在一些情况下，例如在横向空间模式更清晰地被定义和/或彼此不重叠的情况下，单元面积A(C)与横向空间模式尺寸A(SM)之间的更接近的匹配(例如，在0.9到1.1倍之内)可能是有益的。
空间模式尺寸A(SM)可以通过估计光束110'的空间相干区域或尺寸来被确定，因为在单个空间模式417内，存在相干性，并且因此，空间模式417的区域内的所有点彼此之间具有固定的相位关系。空间相干区域可以通过测量由变化的距离分开并且放置在光束110'的路径中的两个针孔之间的干涉条纹来被确定。
还如图4A所示，光束均化器305可以包括用于修改光束110'的各方面的其他元件或部件。例如，光束均化器还可以包括脉冲展宽系统420、扩散系统425和空间调节系统430。
脉冲展宽系统420包括脉冲展宽器，脉冲展宽器光学地作用于光束110'以增加光束110”中的每个脉冲的持续时间，而不会引入显著的损耗，从而减小光束110'的峰值功率而不降低其平均功率。脉冲展宽系统420在光束110'进入相干区域匹配装置315之前作用于光束110'，以进一步减少可以在均匀化光束平面处发现的光学斑点噪声。脉冲展宽系统420是光学元件的光学和无源配置，其将光束110'的脉冲的幅度分成分裂部分，在这些分裂部分之间引入光学延迟，并且然后重新组合脉冲的这些时间延迟部分以在输出处提供光束110'的时间展宽脉冲。以这种方式，脉冲的不相干的不同时间部分被组合，并且光束110'的斑点噪声进一步减小，并且因此光束110'的空间均匀性得到改善。
如下面更详细讨论，脉冲展宽系统420因此可以包括诸如分束器和反射光学器件等光学元件。反射光学器件可以是平面镜或可以共焦的弯曲(例如，凹面或凸面)镜。在由脉冲展宽系统420产生的脉冲的分裂部分中引入的延迟等于或长于光束110'的快时间分量。例如，来自光源的光束110'的脉冲持续时间可以是约40ns。此外，在一些实现中，测试数据指示在任何给定时刻，脉冲与脉冲中落在该给定时刻的2.5ns内的其他时刻在时间上相关，但是脉冲已经显著降低了与脉冲中延迟超过2.5ns的时刻的相干性。因此，在该示例中，相干时间(其是脉冲的相位或幅度徘徊了显著量的延迟)约为2.5ns。在该示例中，在分裂部分中引入的延迟可以是约2.5ns，并且分裂部分在一次通过中通过脉冲展宽系统420的总路径长度可以是大约几十厘米(cm)或约70-80cm。下面参考图5讨论脉冲展宽系统420的示例。
扩散系统425包括被配置为在光束110'进入相干区域匹配装置315之前均匀地漫射光束110'的一个或多个光学元件。扩散系统425引起光束110'在相干区域匹配装置315上均匀地散布，从而最小化或去除高强度亮点。扩散系统425以能够确保从扩散系统425输出的光束110'的角度发散小于相干区域匹配装置315内的阵列416的接收角度的方式改变光束110'的角度发散。例如，扩散系统425可以修改光束110'的角度发散，使得角度发散远小于阵列416的接收角(例如，小于20-40％)。扩散系统425平滑或以其他方式减轻有时可能由相干区域匹配装置315产生的衍射尖峰。扩散系统425产生衍射尖峰的多个横向地(即，沿着与光束110的方向垂直的方向空间地)移位的副本，其然后在图像平面处(在光谱检测系统310中)平滑光束110'的强度分布。扩散系统425可以是微透镜阵列或衍射光学器件(其可以是透射的或反射的)。扩散系统425可以是静止或固定的微透镜阵列或衍射光学器件。下面参考图5讨论扩散系统425的示例。
空间调节系统430放置在相干区域匹配装置315的输出处，并且用于折射光束110'以展开由于相干区域匹配装置315的周期性质引起的衍射尖峰之间的间隔。以这种方式，可以通过空间调节系统430增加衍射尖峰之间的间隔，使得间隔大于光谱检测系统310内的传感器的感兴趣区域。空间调节系统430可以是被定位成使得其焦平面与相干区域匹配装置315的光束均匀化平面重叠的透镜。下面参考图5讨论空间调节系统430的示例。
参考图5，示出了示例性计量系统570。在图5的计量系统570中，诊断装置565接收通过光束分离器560与主光束110分离的光束110'。诊断装置565包括具有光束均化器505的光束准备系统500，光束均化器505包括脉冲展宽系统520、扩散系统525、相干区域匹配装置515和空间调节系统530。计量系统570内的所有光学元件由被配置为在与光束110'的波长相对应的波长范围内(例如，在DUV波长范围内)操作的材料和涂层制成。
脉冲展宽系统520包括分束器521，分束器521将光束110'的脉冲的幅度分成幅度部分并且使用一组反射镜522A、522B、522C、522D使分裂部分围绕环循环。在围绕环循环之后，分裂部分的时间延迟部分离开脉冲展宽系统520并且与通过分束器521透射的分裂部分重新组合。反射镜522A、522B、522C、522D可以是平坦的或弯曲的。
扩散系统525是放置在脉冲展宽系统520的输出处并且在相干区域匹配装置515之前的微透镜阵列。如前所述，扩散系统525漫射光束110'并且还以能够确保光束110'的角度发散小于相干区域匹配装置515内的阵列的接收角度的方式改变光束110'的角度发散。
在一些实现中，相干区域匹配装置515包括一对波前修改设备516A、516B。每个设备516A和516B包括波前修改单元的二维阵列(诸如图4所示)。例如，如图6所示，相干区域匹配装置615包括微透镜阵列616A和616B作为波前修改设备516A和516B。每个阵列616A、616B包括相应组的微透镜618A、618B作为波前修改单元，每个微透镜618A、618B折射光束110'的光。在图6中，仅提到三个微透镜618A、618B，并且阵列中可以存在更多或更少的微透镜。阵列616A的微透镜618A以周期性二维网格布置以形成阵列，微透镜618A的相邻中心之间的距离分开标准距离，其被称为节距P。
如前所述，阵列616A和616B被布置为垂直于光束路径的方向；在该示例中，光束路径被指定为Z方向，并且因此阵列沿着XY平面延伸。此外，阵列616A的微透镜618A沿着XY平面与阵列616B的微透镜618B对准。每个微透镜是小透镜，其具有的直径或长度小于毫米(mm)并且通常小至10微米(μm)。单个微透镜是具有一个平面表面和一个球形凸面以折射光的单个元件。阵列616A和616B的微透镜被应用到诸如相应衬底619A和619B等支撑件。微透镜618A、618B和衬底619A、619B由使光束110'的波长范围透射的材料制成。在一些实现中，微透镜618A、618B和相应衬底619A、619B由氟化钙制成。
在其他实现中，相干区域匹配装置315包括单个波前修改设备(诸如设备516A)，并且单个波前修改设备316与诊断装置165的其他方面一起工作以使光束110'均匀化，以便在传感器处均匀地采样光束110'的光谱内容，在传感器处均匀地分布光束110'的强度，并且从传感器提供光谱特征的更准确的测量。在这样的实现中，相干区域匹配装置315仍然将被配置为减少斑点噪声并且改善照射在光谱检测系统310的传感器上的光束110'的光束均匀化。即使使用单个波前修改设备516A，相干区域匹配装置315能够在光束110'进入标准量具光谱仪之前混合光束110'的光谱内容并且平滑光束110'的强度分布。另外，使用单个波前修改设备516A的相干区域匹配装置315可以修改光束110'，使得在进入光谱检测系统310之前其空间模式(其是横向电磁模式)在光束均匀化平面(BHP)处重叠。
在该示例中，微透镜618A、618B具有六边形形状(沿着XY平面)并且它们被布置用于高填充因子，这表示在每个微透镜618A、618B之间暴露的衬底非常少。填充因子是在被微透镜618A、618B覆盖的区域与微透镜618A、618B之间的暴露的衬底619A、619B的区域的百分比方面来测量的，并且填充因子可以是至少90％。微透镜618A、618B可以是平凸形状，其中平面侧面对相应的衬底619A、619B。阵列616A、616B的尺寸由光束110'的横向尺寸和光束110'的横向空间模式的尺寸确定。
此外，如上所述，每个微透镜618A、619B的面积A(C)与光束110'的每个空间模式417的尺寸A(SM)相匹配。微透镜618A、618B的面积A(C)与节距P直接相关。光束110'的空间模式417由光源105的一个或多个谐振器内的设计和边界条件形成。光束110'的空间模式是在垂直于(即，横向于)光束110'的传播方向的平面中测量的辐射的特定电磁场图案。空间模式(其是横向模式)表现为空间强度分布，并且每个空间模式与不同的波长相关联。每个空间模式定义空间相关的场图案，并且可以被视为相干单元。在此上下文中的相干性是指空间相干性，其描述了空间中的不同点处的波之间的相关性(或可预测的关系)，无论是横向(垂直于光束110'的方向)还是纵向(平行于光束110'的方向)。因此，空间相干性描述了当在时间上求平均时(光束110'的)波的范围内的空间中的两个点的干扰能力。空间相干性可以被认为是横向于光束110'的传播方向的波前中的相位关系的度量。相干单元的区域是其中所有点具有固定的相位关系的波前的区域。
在一些实现中，节距P是约0.1至约0.2mm的值，以紧密匹配约0.15mm的空间模式长度。在一个示例中，阵列616A、616B具有沿着XY平面截取的约10.8mm×10.8mm的尺寸，并且阵列616A、616B可以沿着X和Y方向中的每一个而布置为具有约80-90个微透镜618A、618B的网格。六边形微透镜618A的0.15mm的节距P通常对应于约0.017mm2的区域A(C)。在微透镜阵列616A的平面处的光束110'的横向空间模式的估计尺寸约为0.3mm×0.1mm。在该示例中，横向空间模式的尺寸对应于约0.016mm2的区域。如上所述，光束分离器160的输出处的光束110'的横向空间模式的尺寸在正交的横向方向上约为0.7mm×0.1mm，但是光束110'的横向空间模式的这种尺寸在照射微透镜阵列616A之前通过与波前修改光学元件交互而可以沿着正交横向方向之一减小约2.3倍。
此外，沿着X方向在网格中可以存在不同数目的微透镜618A、618B，如同沿着Y方向存在不同数目的微透镜618A、618B，或者微透镜618A、619B的形状具有变化的节距P。
此外，阵列616A和616B之间的间隔或距离D可以通过物理连接到阵列616A和616B中的一个或多个的致动器来可调节。在所示的示例中，距离D是沿着Z方向。致动器可以连接到控制系统185。
再次参考图5，空间调节系统530是被定位为使得其焦平面与相干区域匹配装置615的光束均匀化平面BHP重叠的透镜。在该示例中，移动(例如，旋转)扩散器535放置在光束均匀化平面BHP处。下面讨论旋转扩散器535。
还参考图7，每个微透镜618A、618B的焦距和每个微透镜618A、618B的孔尺寸确定由每个微透镜618A、618B采样的光束110'的发散。如果阵列616B位于阵列616A的焦平面处(并且因此，距离D等于阵列616A的焦距)，则该发散以及透镜630的焦距确定光束均匀化平面BHP处的光束110'的尺寸或区域(沿着对光束110'的方向的横向方向截取的)。如果阵列616A与阵列616B之间的距离D变化，则光束110'在光束均匀化平面BHP处在横向方向上的尺寸变化。通过改变光束均匀化平面BHP处的光束110'的横向尺寸，可以改变(例如，衰减)光谱检测系统510(图5)内的传感器550上的注量水平。阵列616B用于增加相干区域匹配装置515的视场或接收角度。
在该示例中，微透镜618A、618B的弯曲或凸起表面可以彼此面对(如图6所示)。特别地，如果微透镜618A、618B是平凸透镜，则微透镜阵列616A、616B可以被定向为使得阵列616A的微透镜618A的凸表面最接近阵列616B的微透镜618B的凸表面。如果每个微透镜的焦距与相应的衬底619A、619B的厚度T相比相对较短，则这种设计是有用的。在一个示例中，衬底619A或619B的厚度T约为2-3mm，而微透镜618A或618B的焦距约为6mm。通过将微透镜618A、618B的弯曲表面布置成彼此面对，可以确保阵列616A的焦平面保持在另一阵列616B的衬底619B的外部。这样的配置可以在光谱检测系统510的传感器550处提供更大范围的注量衰减，因为阵列616A、616B的两个微透镜表面可以与接触一样接近。
在其中每个微透镜的焦距在厚度T的量级的示例中，可以将阵列616A、616B定向为使得微透镜618A、618B的凸表面不彼此面对。该取向在微透镜616A的焦距远大于衬底619A的厚度T的情况下可能是有用的。此外，在微透镜616A的焦距在衬底619A的厚度T的量级的情况下，两个微透镜阵列616A、616B可以由单个衬底制成，如关于图13所讨论。
如图7所示，该对阵列616A、616B中的微透镜618A、618B间隔开(D值)并且沿着XY平面有大小使得穿过相干区域匹配装置615的脉冲光束110'的每个空间模式被投射到透镜530的焦平面处的相同区域，焦平面与光束均匀化平面BHP重叠。在光束均匀化平面BHP处的均匀化的光束110'的形状与微透镜618A、618B的形状相同，并且因此将是六边形形状。如果阵列616B位于阵列616A的焦平面处(在这种情况下，D将等于阵列616A的焦距)，则在光束均匀化平面BHP处的六边形形状的边具有的长度为约2-4mm。
再次参考图5，旋转扩散器535放置在光束均匀化平面BHP处，光束均匀化平面BHP是光束110'在此已经均匀化的平面。旋转扩散器535是围绕光束110'的路径的方向旋转的扩散器。扩散器535将光束110'漫射成圆锥体以填充光谱检测系统510的孔561。旋转扩散器535还减少可能是由于在相干区域匹配装置515内采样的空间模式的副本的干扰而造成的光束110'内的强度的任何尖峰。此外，孔561位于光谱检测系统510内的输入透镜562的焦平面FP(562)处。通过将光谱检测系统510的孔561定位在输入透镜562的焦平面FP(562)处，来自焦平面FP(562)的每个点用作点光源，并且因此，输入透镜562用于在光束110'进入标准量具563之前准直光束110'。输出透镜564位于标准量具563的出口处使得其焦平面FP(564)与传感器550的有源区域重叠。
在一些实现中，标准量具563包括可以间隔开短距离(例如，毫米到厘米)的一对部分反射的玻璃或光学平面563A、563B，其中反射表面彼此面对。在其他实现中，标准量具563包括具有两个平行反射表面的单个板。平面563A、563B可以制成楔形以防止后表面产生干涉条纹；后表面通常还具有抗反射涂层。当光束110'穿过成对的平面563A、563B时，它被多次反射，并且产生多个透射光线，这些光线由输出透镜564收集并且被带到传感器550的有源区域。取决于透射光线的方向，干涉效应产生光束110'的不同光谱分量的相长干涉和相消干涉，使得仅选择光谱分量沿着给定光线的方向传输。以这种方式，光束110'的光谱内容被映射到透射光线的空间方向。根据需要，光谱检测系统510还包括光学延迟580以确保传感器550位于输出透镜564的焦平面处。
还参考图8，提供了光谱检测系统510的更多细节。
标准量具563与光束110'交互并且输出与光束110'的光谱分量相对应的多个空间分量574。光束110'的光谱分量在光束110'的光谱572中；因此，它们对应于光束110'的光能或功率如何在不同波长上分布。空间分量574对应于被映射到二维空间的这些强度。因此，标准量具563将光束110'的光谱信息(诸如波长)变换成可以由传感器550感测或检测的空间信息。变换将光谱信息(诸如波长)映射到空间中的不同位置使得光谱信息可以通过传感器550观察到。
标准量具563产生呈现出一组同心环的干涉图案作为空间分量574。如果光束110'在孔561上的强度分布更均匀，则干涉图案呈现出更均匀的强度分布。特别地，环的锐度取决于标准量具563的平面563A、563B的反射率。因此，如果平面563A、563B的反射率很高(使得标准量具具有高质量(Q)因子)，则当光束110'是单色光束时，标准量具563产生相对于深色背景的一组窄的亮环。换言之，即使光束110'的两个光谱分量574在光谱中被相等地表示，除非到标准量具563的输入光束均匀地照射两个相应的射线方向，否则各个干涉图案环的峰值强度将不相等。标准量具563作为波长的函数的透射在所得到的条纹图案571中示出，其产生被引导到控制系统185的光谱572。
虽然示出了完整的干涉图，但不需要执行计算或估算；可替代地，可以仅在略大于传感器550的有源区域的区域内生成条纹。
传感器550接收并且感测输出空间分量574。传感器550可以由线性轴限定，该线性轴通常指示其感测区域的有源区域。感测区域的线性轴可以垂直于空间分量574的传播方向。
传感器550可以是接收并且感测输出空间分量574的检测器。例如，可以用于沿着一个维度进行测量的一种类型的合适检测器是线性光电二极管阵列。线性光电二极管阵列由在一个封装件中以等节距形成为线性布置的相同尺寸的多个元件组成。光电二极管阵列对光束110'中包含的波长敏感；因此，如果光束110'具有仅包含深紫外范围内的波长的光谱，则光电二极管阵列对具有的波长在深紫外范围内的光敏感。作为另一示例，传感器550可以是二维传感器，诸如二维电荷耦合器件(CCD)或二维互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器。同样，如果光束110'具有仅包含深紫外范围内的波长的光谱，则二维传感器550对具有的波长在深紫外范围内的光敏感。传感器550应当能够以足够快的速率(例如，约6kHz)读出数据。
控制系统185连接到传感器550的输出以及光源105和光学耦合到光束110的光谱特征选择系统130。控制系统185测量空间分量574的特性，并且分析这些测量的特性以计算光束110的光谱特征的估计。控制系统185可以针对光束110的每个脉冲或对光束110的一组脉冲执行测量、分析和计算。
所测量的特性P可以是单独的标量(其通过量值或数值完全描述)或矢量(其通过量值和方向完全描述)。标量特性P的示例是诸如光谱572的宽度等度量。在该示例中，光谱572的整个形状可能是未知的，但是度量是已知的并且这用于估计光谱572的形状。矢量特性P的一个示例是描述光谱572的整个波形。在这个示例中，可以从整个光谱计算任何度量，并且通过具有整个光谱，可以做出更准确的计算。可以针对脉冲光束110'的一个或多个脉冲的范围测量所感测的空间分量。
控制系统185可以测量光谱572的宽度W作为特性P。光谱572的宽度W可以提供光束110'的带宽(光谱特征)的估计。在一些实现中，使用诸如FWXM(在最大峰值强度的分数X处的光谱572的全宽度)等度量来确定光谱572的宽度W。在其他实现中，使用诸如EY(包含积分光谱强度的分数Y的光谱的宽度)等度量来确定光谱572的宽度W。其他度量适合于测量光谱572的特性。
参考图9，在一些实现中，光源105是示例性光源905。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是两阶激光系统，其包括向功率放大器(PA)910提供种子光束910A的主振荡器(MO)900。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制。功率放大器910通常包括其中当利用来自主振荡器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微调光谱参数，诸如光束110A的中心波长和带宽。功率放大器910从主振荡器900接收种子光束910A并且放大该输出以获取用于光刻的输出所必要的功率。
主振荡器900包括具有两个伸长电极的放电室、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之间以将种子光束910A输出到功率放大器910。
光源905还可以包括从输出耦合器915接收输出的另一光谱测量模块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。光谱测量模块920是可以用于测量种子光束910A的波长(例如，中心波长)的另一种类型的计量系统(诸如计量系统170)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将光束反射回放电室以形成循环路径的光束反射器或光束转向设备930。功率放大器放电室包括一对伸长电极、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910A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提供用于使种子光束910A耦合入并且使放大辐射的一部分从功率放大器耦合出以形成输出光束110的一种方法(例如，部分反射镜)。
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围绕所需要的波长和带宽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)。
光谱测量模块920监测主振荡器900的输出(种子光束910A)的波长。光谱测量模块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根据来自扫描器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器115看到的重复率。
如上所述，可以仅使用光学元件粗略地和精细地控制带宽。另一方面，可以通过控制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，同时可以通过调节光谱特征选择系统130内的棱镜的角度来在粗略和宽的范围内控制带宽。
参考图10，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1000、1005、1010、1015、1020和包括固件和软件的任意组合形式的电子器件的控制模块1050。光学部件1000、1005、1010、1015、1020可以被配置为提供粗略光谱特征调节系统；并且如果这些部件的调节足够快，则其可以被配置为提供精细光谱特征调节系统。尽管在图10中未示出，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1050连接到与相应光学部件1000、1005、1010、1015、1020物理耦合的一个或多个致动系统1000A、1005A、1010A、1015A、1020A。装置130的光学部件包括可以是光栅的色散光学元件1000以及由可以是棱镜的一组折射光学元件1005、1010、1015、1020制成的扩束器1001。光栅1000可以是被设计成分散和反射光束110A的反射光栅；因此，光栅1000由适于与具有的波长在DUV范围内的脉冲光束110A交互的材料制成。棱镜1005、1010、1015、1020中的每一个是透射棱镜，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1005、1010、1015、1020，但是在扩束器1001中可以使用少于四个或多于四个折射光学元件。
脉冲光束110A通过孔1055进入装置130，并且然后行进依次通过棱镜1020、棱镜1010和棱镜1005，然后照射到光栅1000的衍射表面1002上。随着光束110A每次通过连续的棱镜1020、1015、1010、1005，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在通过孔1055之前，从光栅1000衍射和反射回来依次通过棱镜1005、棱镜1010、棱镜1015和棱镜1020。每次从光栅1000穿过连续的棱镜1005、1010、1015、1020时，光束110A在朝向孔1055行进时被光学压缩。
扩束器1001的棱镜(其可以是棱镜1005、1010、1015或1020中的任何一个)的旋转改变光束110A照射到该旋转后的棱镜的入射表面上的入射角。此外，光束110A通过该旋转后的棱镜的两个局部光学质量(即，光学放大率和光束折射角)是照射到该旋转后的棱镜的入射表面上的光束110A的入射角的函数。光束110A通过棱镜的光学放大率是离开该棱镜的光束110A的横向宽度与进入该棱镜的光束110A的横向宽度的比率。
扩束器1001内的一个或多个棱镜处的光束110A的局部光学放大率的变化引起通过扩束器1001的光束110A的光学放大率OM 1065的整体变化。通过扩束器1001的光束110A的光学放大率OM 1065是离开扩束器1001的光束110A的横向宽度Wo与进入扩束器1001的光束110A的横向宽度Wi的比率。另外，通过扩束器1001内的一个或多个棱镜的局部光束折射角的变化引起在光栅1000的表面1002处的光束110A的入射角1062的整体变化。
可以通过改变光束110A照射到光栅1000的衍射表面1002上的入射角1062来调节光束110A的波长。可以通过改变光束110的光学放大率1065来调节光束110A的带宽。
装置130被设计为通过调节光束110A照射在光栅1000的衍射表面1002上的入射角1062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1005、1010、1015、1020中的一个或多个和光栅1000从而调节光束110A的入射角1062来完成。
此外，通过调节光束110A的光学放大率OM 1065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1005、1010、1015、1020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1065改变。由于特定棱镜的旋转引起该棱镜处的局部光束折射角和局部光学放大率两者的变化，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1020的旋转相对敏感，并且对棱镜1005的旋转相对不敏感。这是因为由于棱镜1020的旋转而产生的光束110A的局部光学放大率的任何变化都乘以其他棱镜1015、1010和1005中的光学放大率的变化的乘积，因为这些棱镜在旋转后的棱镜1020与光栅1000之间，并且光束110A在穿过棱镜1020之后必须穿过这些其他棱镜1015、1010、1005。另一方面，光束110A的波长对棱镜1005的旋转相对敏感，并且对棱镜1020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1062的情况下改变光学放大率1065，并且这可以通过将棱镜1020旋转大的量并且将棱镜1005旋转小的量来实现。
控制模块1050连接到与相应的光学部件1000、1005、1010、1015、1020物理耦合的一个或多个致动系统1000A、1005A、1010A、1015A、1020A。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1000可以保持静止，并且棱镜1015可以保持静止并且不物理地耦合到致动系统。
致动系统1000A、1005A、1010A、1015A、1020A中的每一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1050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1000A、1005A、1010A、1015A、1020A的每个致动器是用于移动或控制相应光学部件的机械设备。致动器从模块1050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设备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、压力控制设备、压电设备、线性电机、液压致动器、音圈等。
光栅1000可以是高闪耀角中阶梯光栅，并且以满足光栅等式的任何入射角1062入射在光栅1000上的光束110A将被反射(衍射)。光栅等式提供光栅1000的光谱顺序、衍射波长(衍射光束的波长)、光束110A到光栅1000上的入射角1062、从光栅1000衍射离开的光束110A的出射角、入射到光栅1000上的光束110A的垂直发散、以及光栅1000的衍射表面的沟槽间隔之间的关系。此外，如果使用光栅1000使得光束110A到光栅1000上的入射角1062等于光束110A离开光栅1000的出射角，则光栅1000和扩束器(棱镜1005、1010、1015、1020)以Littrow配置布置，并且从光栅1000反射的光束110A的波长是Littrow波长。可以假定入射到光栅1000上的光束110A的垂直发散接近零。为了反射标称波长，光栅1000相对于入射到光栅1000上的光束110A对准，使得标称波长通过扩束器(棱镜1005、1010、1015、1020)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1000上的入射角1062，可以在光源105内的谐振器的整个增益带宽上调谐Littrow波长。
棱镜1005、1010、1015、1020中的每一个沿着光束110A的横向方向足够宽以使得光束110A被包含在其穿过的表面内。每个棱镜在从孔1055朝向光栅1000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1020到棱镜1005连续变大。因此，棱镜1005大于棱镜1010，棱镜1010大于棱镜1015，并且棱镜1020是最小棱镜。
如上所述，光束110A的带宽对棱镜1020的旋转相对敏感，并且对棱镜1005的旋转相对不敏感。这是因为由于棱镜1020的旋转导致的光束110A的局部光学放大率的任何变化乘以其他棱镜1015、1010和1005中的光学放大率的变化的乘积，因为这些棱镜介于旋转的棱镜1020与光栅1000之间，并且光束110A在穿过棱镜1020之后必须穿过这些其他棱镜1015、1010、1005。另一方面，光束110A的波长对棱镜1005的旋转相对敏感，并且对棱镜1020的旋转相对不敏感。因此，可以通过旋转棱镜1005粗略地改变波长，并且可以旋转(以粗糙的方式)棱镜1020。光束110A的入射角1062由于棱镜1005的旋转而改变，并且棱镜1020的旋转抵消了由棱镜1005的旋转引起的放大率的变化。棱镜1020可以用于粗糙、大范围、缓慢带宽控制。相反，通过控制棱镜1010，可以在精细和窄的范围内并且甚至更快地控制带宽。
参考图11，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11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1100，存储器1100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1105(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1110(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1115、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1115)执行的一个或多个计算机程序产品1120。一个或多个可编程处理器1115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1115从存储器1100接收指令和数据。前述任何一个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1125、光刻分析模块1130、决策模块1135、光源致动模块1150、光刻致动模块1155和光束准备致动模块1160。这些模块中的每一个可以是由诸如处理器1115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1125、1130、1135、1150、1155、1160中的任何一个可以访问存储在存储器1100中的数据。
光谱特征分析模块1125从计量系统170和光谱测量模块920接收输出。光刻分析模块1130从扫描仪115的光刻控制器140接收信息。决策模块1135从分析模块(诸如模块1125和1130)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1150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1155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1160连接到光束准备系统112的一个或多个部件。
虽然图11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框，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1150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从计量系统170和/或光谱测量模块920接收关于光束110的至少一些信息，并且光谱特征分析模块1125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1050来控制光源105的操作。通常，光谱特征分析模块1125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1125的输出是发送到决策模块1135的光谱特征的估计值。
光谱特征分析模块1125包括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的比较块。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1135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1135向光源致动模块1150发送信号，光源致动模块1150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1150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1150将这些命令发送到控制模块1050，控制模块1050连接到装置1030内的致动系统。
另外，光刻分析模块1130可以从扫描仪115的光刻控制器140接收指令，例如以改变脉冲光束110的一个或多个光谱特征或者改变光束110的脉冲重复率。光刻分析模块1130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1135。控制系统185引起光源105以给定的重复率操作。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)向光源105发送触发信号(通过控制系统(通过光刻分析模块1130))，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12，由光刻系统100执行过程1200以估计光束110'的光谱特征。使光束110'均匀化(1205)。如上所述，通过使光束110'穿过一对波前修改单元阵列使光束110'均匀化，每个单元具有与光束110'的空间模式的尺寸相匹配的表面积。以这种方式，光束110'的每个横向空间模式在光束均匀化平面处被投射到相同的横向区域。
均匀化光束与光学频率分离装置(诸如计量系统170内的标准量具563或光谱分析模块920的光谱检测系统1410内的光学部件)交互(1210)，光学频率分离装置输出与光束的光谱分量相对应的空间分量。例如，均匀化光束被引导通过标准量具563，标准量具563将光束110'的光谱信息(诸如波长)转换成空间信息。例如由传感器550感测输出的空间分量(1215)。控制系统185接收传感器550的输出，并且测量所感测的空间分量的特性(1220)。控制系统185分析所测量的特性以估计脉冲光束的光谱特征(1225)，确定脉冲光束的估计的光谱特征是否在可接受的光谱特征范围内(1230)。
此外，如果控制系统185确定脉冲光束的估计的光谱特征在可接受的范围之外(1230)，则控制系统185向光谱特征选择系统130发送调节信号以修改脉冲光束110的光谱特征。
其他实现在以下权利要求的范围内。例如，在其他实现中，计量系统170包括未示出或讨论的用于测量光束110的其他方面的其他特征。在其他实现中，微透镜618A、618B和相应的衬底619A、619B由熔融石英、氟化铝、包封氟化镁、氟化钆或氟化铝钠制成。
参考图13，在另一实现中，相干区域匹配装置515包括两个微透镜阵列1316A、1316B作为波前修改设备516A和516B，并且每个阵列1316A、1316B被应用于单个支撑衬底1319。以这种方式，每个阵列的微透镜的弯曲或凸起表面可以彼此背离(如图13所示)。特别地，如果微透镜是平凸透镜，则微透镜阵列1316A、1316B可以被定向为使得阵列1316A的微透镜的平面表面最接近阵列1316B的微透镜的平面表面。
参考图14，在其他实现中，可以使用相干区域匹配装置315或整个光束均化器305来减小光束110在光刻系统100的其他区域处的空间相干性。例如，可以将光束均化器305或仅仅相干区域匹配装置315放置在从主振荡器900输出的种子光束910A的部分910A'的路径中。在该实现中，光束均化器305被配置为减少被引导到光谱分析模块920内的光谱检测系统1410的种子光束部分910A'的空间相干性。种子光束部分910A'通过光束分离器1460从种子光束部分910A分离，光束分离器1460将种子光束部分910A'导向包括光谱检测系统1410和光束均化器305的诊断装置1465。在该示例中，光谱检测系统1410可以用于测量或检测种子光束部分910A'的光谱特征(诸如波长)以供控制系统185进一步诊断。

Claims (39)

1.一种用于测量脉冲光束的光谱特征的计量系统，所述系统包括：
在所述脉冲光束的路径中的光束均化器，所述光束均化器具有波前修改单元的阵列，其中每个单元具有与所述光束的空间模式中的至少一个空间模式的尺寸相匹配的表面积；
在离开所述光束均化器的所述脉冲光束的所述路径中的光学频率分离装置，其中所述光学频率分离装置被配置为与所述脉冲光束交互并且输出与所述脉冲光束的光谱分量相对应的多个空间分量；
至少一个传感器，接收并且感测所输出的空间分量。
2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括控制系统，所述控制系统连接到所述至少一个传感器的输出并且被配置为：
针对一个或多个脉冲，测量来自所述光学频率分离装置的所输出的空间分量的特性；
分析所测量的特性以计算所述脉冲光束的光谱特征的估计；以及
确定所述脉冲光束的估计的光谱特征是否在光谱特征的值的可接受范围内。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述光谱特征是所述脉冲光束的带宽。
4.根据权利要求2所述的系统，进一步包括光学连接到所述脉冲光束的光谱特征选择系统，其中：
所述控制系统连接到所述光谱特征选择系统；以及
如果所述控制系统确定所述脉冲光束的估计的光谱特征在所述可接受范围之外，则所述控制系统被配置为向所述光谱特征选择系统发送调节信号以修改所述脉冲光束的光谱特征。
5.根据权利要求1所述的系统，其中如果单元表面积在所述空间模式的面积的0.5到1.5倍之间，则所述单元表面积与所述光束的模式尺寸相匹配。
6.根据权利要求1所述的系统，其中如果单元表面积在所述空间模式的面积的0.9到1.1倍之间，则所述单元表面积与所述光束的模式尺寸相匹配。
7.根据权利要求1所述的系统，进一步包括在所述光束的所述路径中的光学扩散器，其中所述光束均化器接收从所述光学扩散器输出的光束。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述光学扩散器包括微透镜阵列。
9.根据权利要求1所述的系统，进一步包括在产生所述光束的源与光刻曝光装置之间的所述路径中的光束分离设备，其中所述光束分离设备：
将第一百分比的所述光束导向所述光束均化器，以及
将第二百分比的所述光束沿着所述路径导向所述光刻曝光装置。
10.根据权利要求9所述的系统，进一步包括在所述光束分离设备与所述光束均化器之间的光学时间脉冲展宽器。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述光学时间脉冲展宽器是无源光学元件。
12.根据权利要求1所述的系统，其中所述光束均化器包括：
至少两个阵列，每个阵列具有多个波前修改单元；以及
透镜，接收所述至少两个阵列的光束输出。
13.根据权利要求12所述的系统，其中均匀化的光束平面位于所述透镜的焦平面处。
14.根据权利要求13所述的系统，进一步包括在所述均匀化的光束平面处的旋转扩散器。
15.根据权利要求13所述的系统，其中所述透镜具有足够大的焦距，使得来自所述至少两个阵列的输出光束的衍射尖峰之间的间隔大于从所述光束均化器接收所述输出光束的所述至少一个传感器的面积。
16.根据权利要求12所述的系统，进一步包括致动器，所述致动器连接到所述至少两个阵列中的一个或多个，并且被配置为调节所述至少两个阵列之间的距离。
17.根据权利要求1所述的系统，其中所述光束均化器单元阵列由氟化钙、熔融二氧化硅、氟化铝、包封的氟化镁、氟化钆或氟化铝钠制成。
18.根据权利要求1所述的系统，其中所述光束均化器单元阵列包括小透镜阵列。
19.根据权利要求1所述的系统，其中所述光束均化器单元阵列是透射单元阵列。
20.根据权利要求1所述的系统，其中所述光学频率分离装置包括一个或多个标准量具。
21.根据权利要求1所述的系统，其中所述光束具有多个波长，至少一些波长在深紫外范围内。
22.根据权利要求1所述的系统，其中所述光束的空间模式的尺寸对应于横跨所述光束的横向区域，其中所述横向区域内的所有点具有固定的相位关系。
23.根据权利要求1所述的系统，其中所述光束均化器处于从光源的功率放大器输出的脉冲光束的路径中。
24.根据权利要求1所述的系统，其中所述光束均化器处于从光源的主振荡器输出的脉冲种子光束的路径中。
25.一种用于测量脉冲光束的光谱特征的计量系统，所述系统包括：
在所述脉冲光束的路径中的光束均化器，所述光束均化器包括：
一对阵列，每个阵列具有多个波前修改单元；以及
透镜；
其中所述一对阵列中的单元的间隔和尺寸使得穿过所述光束均化器的所述脉冲光束的每个空间模式被投射到所述透镜的焦平面处的相同区域；
光学频率分离装置，接收离开所述光束均化器的所述脉冲光束，并且被配置为与所述脉冲光束交互并且输出与所述脉冲光束的光谱分量相对应的多个空间分量；
至少一个传感器，接收并且感测所输出的空间分量。
26.根据权利要求25所述的系统，其中每个单元具有与所述光束的空间模式的尺寸相匹配的表面积。
27.根据权利要求26所述的系统，其中波前修改单元的表面积在所述空间模式的面积的0.5到1.5倍之间。
28.根据权利要求26所述的系统，其中所述光束的空间模式的尺寸对应于横跨所述光束的横向区域，其中所述横向区域内的所有点具有固定的相位关系。
29.根据权利要求25所述的系统，进一步包括控制系统，所述控制系统连接到所述至少一个传感器的输出并且被配置为：
针对所述光束的一个或多个脉冲，测量所输出的空间分量的特性；
分析所测量的特性以计算所述脉冲光束的光谱特征的估计；以及
确定估计的光谱特征是否在所述光谱特征的值的可接受范围内。
30.根据权利要求25所述的系统，进一步包括在所述光束的所述路径中的光学扩散器，其中所述光束均化器接收从所述光学扩散器输出的光束。
31.根据权利要求25所述的系统，进一步包括在所述透镜的所述焦平面处的旋转扩散器。
32.根据权利要求25所述的系统，其中所述光学频率分离装置包括一个或多个标准量具。
33.一种深紫外光源，包括：
光源，包括产生脉冲光束的至少一个增益介质；
光束分离设备，沿着计量路径引导所述脉冲光束的第一部分并且沿着光刻路径引导所述脉冲光束的第二部分，
在所述计量路径中的计量系统，所述计量系统包括：
在所述脉冲光束的路径中的光束均化器，所述光束均化器具有至少一对阵列，每个阵列具有多个波前修改单元；
透镜，其中所述一对阵列中的单元的间隔和尺寸使得穿过所述光束均化器的所述脉冲光束的每个空间模式被投射到所述透镜的焦平面处的相同区域；
光学频率分离装置，接收离开所述光束均化器的所述脉冲光束，并且被配置为与所述脉冲光束交互并且输出与所述脉冲光束的光谱分量相对应的多个空间分量；以及
至少一个传感器，接收并且感测所输出的空间分量；以及
在所述光刻路径中的光束传输系统，从所述光源接收所述脉冲光束并且将所述脉冲光束引导到光刻曝光装置。
34.根据权利要求33所述的光源，进一步包括在所述光束分离设备与所述光束均化器之间的光学时间脉冲展宽器。
35.根据权利要求33所述的光源，其中所述光源包括：
第一增益介质，作为产生脉冲种子光束的主振荡器的一部分；以及
第二增益介质，作为从所述主振荡器接收所述脉冲种子光束并且输出所述脉冲光束的功率放大器的一部分。
36.根据权利要求35所述的光源，其中光束均化器在所述脉冲种子光束的路径中，或者光束均化器在从所述功率放大器输出的所述脉冲光束的路径中。
37.根据权利要求35所述的光源，其中第一光束均化器在所述脉冲种子光束的路径中，并且第二光束均化器在从所述功率放大器输出的所述脉冲光束的路径中。
38.一种用于测量光束的光谱特征的方法，所述方法包括：
使所述光束均匀化，包括将所述光束的每个横向空间模式投射到光束均匀化平面处的相同横向区域；
将所均匀化的光束与光学频率分离装置交互，所述光学频率分离装置输出与所述光束的光谱分量相对应的空间分量；
感测所述空间分量；
测量所感测的空间分量的特性；
分析所测量的特性以估计所述脉冲光束的光谱特征；以及
确定所述脉冲光束的估计的光谱特征是否在光谱特征的可接受范围内。
39.根据权利要求38所述的方法，进一步包括：如果确定所述脉冲光束的估计的光谱特征在所述可接受范围之外，则向光谱特征选择系统发送调节信号以修改所述脉冲光束的光谱特征。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10012544B2 (en) 2016-11-29 2018-07-03 Cymer, Llc Homogenization of light beam for spectral feature metrology
WO2020173635A1 (en) 2019-02-25 2020-09-03 Asml Netherlands B.V. Radiation measurement system
JP7209104B2 (ja) * 2019-02-25 2023-01-19 サイマー リミテッド ライアビリティ カンパニー 深紫外線光源のための光学素子
TWI749585B (zh) * 2020-06-11 2021-12-11 國立清華大學 光源生成裝置、光源生成方法以及相關的檢測系統
US11630397B2 (en) * 2020-08-17 2023-04-18 Tokyo Electron Limited Method for producing overlay results with absolute reference for semiconductor manufacturing

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5610733A (en) * 1994-02-28 1997-03-11 Digital Optics Corporation Beam-homogenizer
US20160341602A1 (en) * 2015-05-22 2016-11-24 Cymer, Llc Spectral Feature Metrology of a Pulsed Light Beam

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5025445A (en) 1989-11-22 1991-06-18 Cymer Laser Technologies System for, and method of, regulating the wavelength of a light beam
US5850300A (en) 1994-02-28 1998-12-15 Digital Optics Corporation Diffractive beam homogenizer having free-form fringes
JPH08179237A (ja) * 1994-12-26 1996-07-12 Nikon Corp 照明光学装置
US6539046B2 (en) 1998-10-02 2003-03-25 Cymer, Inc. Wavemeter for gas discharge laser
DE19931989A1 (de) 1999-07-09 2001-01-11 Deutsche Telekom Ag Verfahren und Vorrichtung zur Formung des Intensitätsprofils eines Laserstrahls
US6750972B2 (en) 2000-11-17 2004-06-15 Cymer, Inc. Gas discharge ultraviolet wavemeter with enhanced illumination
US6912052B2 (en) 2000-11-17 2005-06-28 Cymer, Inc. Gas discharge MOPA laser spectral analysis module
US20050259709A1 (en) * 2002-05-07 2005-11-24 Cymer, Inc. Systems and methods for implementing an interaction between a laser shaped as a line beam and a film deposited on a substrate
US7088758B2 (en) 2001-07-27 2006-08-08 Cymer, Inc. Relax gas discharge laser lithography light source
US6819490B2 (en) 2001-09-10 2004-11-16 Micronic Laser Systems Ab Homogenization of a spatially coherent radiation beam and printing and inspection, respectively, of a pattern on a workpiece
US6859326B2 (en) 2002-09-20 2005-02-22 Corning Incorporated Random microlens array for optical beam shaping and homogenization
US7210820B2 (en) 2003-05-07 2007-05-01 Resonetics, Inc. Methods and apparatuses for homogenizing light
TWI263412B (en) 2003-06-26 2006-10-01 Cymer Inc Improved bandwidth estimation
US6952267B2 (en) 2003-07-07 2005-10-04 Cymer, Inc. Method and apparatus for measuring bandwidth of a laser output
JP2005070631A (ja) * 2003-08-27 2005-03-17 Seiko Epson Corp スクリーン及びプロジェクタ
US6894785B2 (en) 2003-09-30 2005-05-17 Cymer, Inc. Gas discharge MOPA laser spectral analysis module
US7233392B2 (en) * 2004-03-25 2007-06-19 Opotek, Inc. Spectral imaging device with tunable light source
US20050286599A1 (en) 2004-06-29 2005-12-29 Rafac Robert J Method and apparatus for gas discharge laser output light coherency reduction
US20090073451A1 (en) * 2004-06-30 2009-03-19 Tekolste Robert D Spectrally diverse, spatially sensitive apparatus and associated methods
TWI295380B (en) * 2005-05-26 2008-04-01 Cymer Inc Systems and methods for implementing an interaction between a laser shaped as a line beam and a film deposited on a substrate
EP1887912A4 (en) * 2005-05-26 2010-11-10 Cymer Inc SYSTEMS AND METHOD FOR IMPLEMENTING A COLLABORATION BETWEEN A LASER SHAPED AS A LINE BEAM AND A FILM FALLEN ON A SUPPORT
US7715459B2 (en) 2005-11-01 2010-05-11 Cymer, Inc. Laser system
DE102006009212A1 (de) 2006-02-28 2007-08-30 Carl Zeiss Sms Gmbh Optische Vorrichtung und optisches Verfahren zur Homogenisierung von Laserstrahlung
US7728954B2 (en) 2006-06-06 2010-06-01 Asml Netherlands B.V. Reflective loop system producing incoherent radiation
US8148663B2 (en) 2007-07-31 2012-04-03 Applied Materials, Inc. Apparatus and method of improving beam shaping and beam homogenization
WO2009080231A1 (en) * 2007-12-21 2009-07-02 Carl Zeiss Smt Ag Illumination system for illuminating a mask in a microlithographic exposure apparatus
EP2250714B1 (en) 2008-02-19 2015-01-14 Bergmann Messgeräte Entwicklung KG Generation of burst of laser pulses
NL2005548A (en) 2009-11-20 2011-05-23 Asml Netherlands Bv Homogenizer.
US20120224183A1 (en) * 2011-03-02 2012-09-06 Zygo Corporation Interferometric metrology of surfaces, films and underresolved structures
US8569187B2 (en) * 2011-06-24 2013-10-29 Applied Materials, Inc. Thermal processing apparatus
US9529182B2 (en) 2013-02-13 2016-12-27 KLA—Tencor Corporation 193nm laser and inspection system
US20150192459A1 (en) * 2014-01-08 2015-07-09 Kla-Tencor Corporation Extreme ultra-violet (euv) inspection systems
US9599510B2 (en) * 2014-06-04 2017-03-21 Cymer, Llc Estimation of spectral feature of pulsed light beam
US10012544B2 (en) 2016-11-29 2018-07-03 Cymer, Llc Homogenization of light beam for spectral feature metrology

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5610733A (en) * 1994-02-28 1997-03-11 Digital Optics Corporation Beam-homogenizer
US20160341602A1 (en) * 2015-05-22 2016-11-24 Cymer, Llc Spectral Feature Metrology of a Pulsed Light Beam

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