CN117441133A - 在单个光刻曝光遍次中形成多个空间图像 - Google Patents

Abstract

描述了用于控制脉冲光束的能量的方法。方法包括：从光源产生多个混合的光束脉冲集，每个光束脉冲集与不同的主波长和不同的目标能量相关联；接收先前光束脉冲的能量的测量值；确定能量误差，包括：如果先前光束脉冲在特定光束脉冲集中，则将所测量的先前光束脉冲的能量与特定光束脉冲集所关联的特定目标能量进行比较；以及调整光源的至少一个部件，从而基于所确定的能量误差，调整特定光束脉冲集中的后续脉冲的能量。

Description

在单个光刻曝光遍次中形成多个空间图像

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年4月19日提交的题为“FORMING MULTIPLE AERIAL IMAGES INA SINGLE LITHOGRAPHY EXPOSURE PASS”的美国申请号63/176,646的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及在单个光刻曝光遍次中形成多个空间图像。以下讨论的技术可以被用于例如形成三维半导体部件。

背景技术

光刻是半导体电路被图案化在诸如硅晶片的衬底上的工艺。光刻光源提供深紫外(DUV)光，用于将晶片上的光致抗蚀剂曝光。用于光刻的DUV光由准分子光源生成。通常，光源是激光源并且脉冲光束是脉冲激光束。光束被穿过光束传递单元、掩模版或掩模，并且然后被投射到准备好的硅晶片上。通过这种方式，芯片设计被图案化到光致抗蚀剂上，光致抗蚀剂然后被蚀刻和清洁，并且然后过程重复。

发明内容

在一些整体方面，描述了用于控制脉冲光束的能量的方法。方法包括：从光源产生光束的多个混合脉冲集，每个光束脉冲集与不同的主波长和不同的目标能量相关联；接收先前光束脉冲的能量的测量值；确定能量误差，包括：如果先前光束脉冲在特定光束脉冲集中，则将所测量的先前光束脉冲的能量与特定光束脉冲集所关联的特定目标能量进行比较；以及调整光源的至少一个部件，从而基于所确定的能量误差，调整特定光束脉冲集中的后续脉冲的能量。

实现方式可以包括以下一个或多个特征。例如，方法可以包括接收与每个光束脉冲集相关联的每个不同的目标能量。方法可以包括对先前光束脉冲是否在特定光束脉冲集中进行分类。方法可以包括确定对光源的至少一个部件的调整量。方法可以包括基于先前光束脉冲是否在特定光束脉冲集中来校正对光源的至少一个部件的调整量。

光源的至少一个部件可以通过改变向与光源的光学振荡器相关联的电极提供的电压来调整。

在其他整体方面，系统包括：光源装置以及与光源装置通信的能量控制装置。光源装置包括：光学振荡器，其被配置为响应于激励信号而产生光脉冲，光脉冲具有光谱性质；以及光谱调整装置，其被配置为控制光脉冲的光谱性质。能量控制装置被配置为：确定与所产生的光脉冲的光谱性质相关联的目标能量；以及至少基于所确定的目标能量，确定对激励信号的调整，该调整使得光学振荡器产生一个或多个后续光脉冲以考虑光谱调整装置配置的变化。

实现方式可以包括以下一个或多个特征。例如，对激励信号的调整可以引起对产生的一个或多个后续光脉冲的能量的调整。

与所产生的光脉冲的光谱性质相关联的目标能量可以被预先定义为与所产生的光脉冲的光谱性质相关联。

光学振荡器可以与多个传递函数相关联，每个传递函数与光谱调整装置的特定配置和光谱性质的特定值相关联。并且，能量控制装置可以被配置为基于传递函数来确定对激励信号的调整，该传递函数与用于产生一个或多个后续光脉冲的光谱调整装置的特定配置相关联。

光谱调整装置可以包括彼此光学通信地布置的至少一个棱镜和衍射元件，并且每个传递函数与至少一个棱镜的不同状态相关联。

光脉冲的光谱性质可以是脉冲光的中心波长并且光谱调整装置的每个配置可以对应于波长的特定值。

系统还可以包括被配置为测量光脉冲的能量的测量装置。能量控制装置可以被配置为通过比较目标能量和所测量的能量来确定能量误差，并且也可以基于能量误差来确定对激励信号的调整。

能量控制装置可以被配置为通过确定对激励信号的、导致光学振荡器产生与所产生的光脉冲的光谱性质相关联一个或多个后续光脉冲的调整来确定对激励信号的、导致光学振荡器产生一个或多个后续光脉冲的调整。

能量控制装置可以被配置为通过从光刻曝光设备接收通信来确定与所产生的光脉冲的光谱性质相关联的目标能量，光刻曝光设备被配置为接收光脉冲，通信提供目标能量集，目标能量集中的每个目标能量与光谱性质相关联。

在其它整体方面，能量控制装置包括控制模块。控制模块被配置为接收从光源发射的先前光脉冲的能量值。控制模块被配置为执行比较，比较包括：仅当先前光脉冲在与第一主波长相关联的第一光束脉冲集中时，才将所接收的能量值与第一目标能量进行比较；或者，仅当先前光脉冲在与不同于第一主波长的第二主波长相关联的第二光束脉冲集中时，才将所接收的能量值与第二目标能量进行比较，第二目标能量不同于第一目标能量。控制模块被配置为基于比较来调整光源的至少一个部件，从而调整具有与先前光脉冲相关联的主波长的后续光脉冲的能量。

实现方式可以包括以下一个或多个特征。例如，控制模块可以包括类别模块，类别模块被配置为对先前光脉冲是在第一光束脉冲集中还是在第二光束脉冲集中进行分类。控制模块可以包括比较器，比较器被配置为确定先前光脉冲是在第一光束脉冲集中还是第二光束脉冲集中，以及基于确定来提供第一目标能量或第二目标能量。控制模块可以包括信号模块，信号模块被配置为确定要对光源的至少一个部件进行的调整量。

控制模块可以包括校正模块，校正模块被配置为基于先前光脉冲是在第一光束脉冲集中还是在第二光束脉冲集中，校正要对光源的至少一个部件进行的调整量。校正模块可以被配置为通过对调整量应用滤波器来校正调整量。滤波器可以包括陷波滤波器，其传输具有第一频带中的频率的信息并基本上阻断具有第一频带之外的频率的信息。滤波器可以包括卡尔曼滤波器。校正模块可以被配置为通过对调整量应用前馈校正来校正调整量。

控制模块被配置为：基于比较来调整光源的至少一个部件，从而调整具有与先前光脉冲相关联的主波长的后续光脉冲的能量，所述调整可以包括：向光源发送信号，从而改变向与光源的光学振荡器相关联的电极提供的电压。被配置为接收先前光脉冲的能量值的控制模块可以包括被配置为接收从光源发射的多个先前光脉冲的能量值的控制模块。控制模块可以被配置为基于比较来调整光源的至少一个部件，从而调整具有与先前光脉冲相关联的主波长的多个后续光脉冲的能量。控制模块可以被配置为基于比较来维持不具有与先前光脉冲相关联的主波长的后续光脉冲的能量。

附图说明

图1A是光刻系统的实现方式的一个示例的框图。

图1B是用于图1A的光刻系统的光学系统的实现方式的一个示例的框图。

图1C是图1A的光刻系统所曝光的晶片的一个示例的截面图。

图2A是光刻系统的实现方式的另一示例的框图。

图2B是可以在光刻系统中使用的光谱特征选择模块的实现方式的一个示例的框图。

图2C是线收窄模块的实现方式的一个示例的框图。

图3A、图3B和图3C是与光源中的脉冲和/或脉冲突发的产生相关联的数据图。

图4是光刻系统的实现方式的另一示例的框图。

图5是用于形成三维半导体部件的过程的一个示例的流程图。

图6A和图6B各自示出了单个光脉冲的光谱的一个示例。

图7示出了单个曝光遍次的平均光谱的一个示例。

图8A和图8B分别示出了晶片的一个示例的侧面和顶部横截面图。

图9A和图9B分别示出了三维半导体部件的一个示例的侧面和顶部横截面图。

图10A和图10B示出了仿真数据的示例。

图11A是光刻系统的框图，其中控制系统包括能量控制模块，能量控制模块被配置为向光源提供激励信号，激励信号被用于控制光源的光学振荡器内的电极。

图11B是光学振荡器的传递函数TF(由单个光学振荡器产生的光能作为所提供的激励能量的函数)的示例图示，示出了光能如何随所发射的脉冲光束的波长而变化。

图12是图11A中与光学振荡器一起使用的能量控制模块的一个实现方式的框图。

图13是可以构成光学振荡器的主振荡器的一个实现方式的框图。

图14是示出每个目标能量与从包括光学振荡器的光源输出的光束的每个可能的主波长之间的相关性的表。

图15A是从包括光学振荡器的光源输出的光束的四个主波长中的每一个主波长的目标能量集的图。

图15B是在图11的光刻系统中曝光的晶片的一个示例的截面图，其中从包括光学振荡器的光源输出的光束在图15A提供的四个主波长处产生。

图16是图11A中与光学振荡器一起使用的能量控制模块的一个实现方式的框图，能量控制模块包括多个能量控制器，每个能量控制器与从包括光学振荡器的光源输出的光束的主波长相关联。

图17是示出能量控制器的一个实现方式的框图，能量控制器可以在图11、图12和图16中的任一个或多个图中的能量控制模块中使用。

图18是示出能量控制器的一个实现方式的框图，能量控制器可以在图11、图12和图16中的任一个或多个图中的能量控制模块中使用。

图19A是图11A中与光学振荡器一起使用的能量控制模块的实现方式的框图，能量控制模块包括前馈能量控制器。

图19B是图19A的前馈能量控制器的一个实现方式的框图。

图19C是图19B的前馈能量控制器的激励确定模块的一个实现方式的框图。

图20是图11A中与光学振荡器一起使用的能量控制模块的一个实现方式的框图，能量控制模块包括重复控制能量控制器。

图21是由图11A的光刻系统执行的过程的流程图。

具体实施方式

本文讨论了用于在单个光刻遍次中，形成超过一个的空间图像的技术，其中每个空间图像在不同的平面处，以及使用空间图像来形成三维半导体部件的技术。

参考图1A，光刻系统100包括光学(或光)源105，其向光刻曝光设备169提供光束160，光刻曝光设备169处理由晶片保持器或台171接收的晶片170。光束160是脉冲光束，其包括在时间上彼此分离的光脉冲。光刻曝光设备169包括投影光学系统175和量测系统172，光束160在到达晶片170之前穿过投影光学系统175。量测系统172可以包括例如能够捕获晶片170和/或晶片170处的光束160的图像的相机或其它设备，或者能够捕获描述光束160特性的数据(诸如光束160在晶片170处的x-y平面中的强度)的光学检测器。光刻曝光设备169可以是液体浸没系统或干式系统。光刻系统100还可以包括控制系统150以控制光源105和/或光刻曝光设备169。

例如通过使用光束160在晶片170上曝光辐射敏感光致抗蚀剂材料层，在晶片170上形成微电子特征。另参考图1B，投影光学系统175包括狭缝176、掩模174和投影物镜，投影物镜包括透镜177。光束160进入光学系统175并撞击在狭缝176上，并且至少一些光束160穿过狭缝176。在图1A和图1B的示例中，狭缝176是矩形的并将光束160成形为细长的矩形光束。图案形成在掩模174上并且图案确定经成形的光束的哪些部分被掩模174透射以及哪些部分被掩模174阻挡。图案的设计由将在晶片170上形成的特定微电子电路设计来确定。

经成形的光束与掩模174相互作用。经成形的光束中由掩模174透射的各部分穿过投影透镜177(并且可以由其聚焦)并将晶片170曝光。经成形的光束中由掩模174透射的各部分在晶片170中的x-y平面上形成空间图像。空间图像是由在与掩模174相互作用之后到达晶片170的光形成的强度图案。空间图像位于晶片170处并且通常在x-y平面中延伸。

系统100能够在单个曝光遍次期间形成多个空间图像，其中每个空间图像在晶片170中沿z轴位于空间不同的位置处。另参考图1C，其示出了晶片170在y-z平面中的横截面图，投影光学系统175在单个曝光遍次中沿z轴在不同平面处形成两个空间图像173a、173b。如下文更详细地讨论的，每个空间图像173a、173b由具有不同主波长的光形成。

空间图像沿z轴的位置与光学系统175(包括投影透镜177和掩模174)的特性和光束160的波长相关。透镜177的焦点位置与透镜177上入射的光的波长相关。因此，改变或以其他方式控制光束160的波长允许对空间图像的位置进行控制。通过在单个曝光遍次期间提供具有不同主波长的光脉冲，可以在无需沿z轴相对于彼此移动光学系统175(或光学系统175的任何部件)和晶片170的情况下，在单个曝光遍次中形成多个(两个或更多个)空间图像，空间图像各自处于沿z轴的不同位置处。

在图1A的示例中，穿过掩模174的光被投影透镜177聚焦到焦平面。投影透镜177的焦平面位于投影透镜177和晶片台171之间，焦平面沿z轴的位置与光学系统175的性质和光束160的波长相关。空间图像173a、173b由具有不同波长的光形成，因此空间图像173a、173b位于晶片170中的不同位置处。空间图像173a、173b沿z轴彼此分开间隔距离179。间隔距离179与形成空间图像173a的光的波长与形成空间图像173b的光的波长之间的差相关。

晶片台171和掩模174(或光学系统175的其它部分)在扫描期间通常沿x、y、z方向相对于彼此移动来进行常规性能校正和操作，例如，运动可以被用于完成基本调平、透镜畸变补偿以及用于补偿台定位误差。该相对运动被称为偶然的操作运动。然而，在图1A的系统中，间隔距离179并不依赖于晶片台171和光学系统175的相对运动来形成。相反，间隔距离179的形成是由于能够控制在曝光遍次期间穿过掩模174的脉冲中的主波长。因此，与一些现有系统不同，间隔距离179不是仅通过沿z方向相对于彼此地移动光学系统175和晶片170来创建的。此外，空间图像173a和173b在同一曝光遍次期间都存在于晶片170上。换言之，系统100不要求空间图像173a在第一曝光遍次中形成，而空间图像173b在第二后续曝光遍次中形成。

第一空间图像173a中的光在部分178a处与晶片相互作用并且第二空间图像173b中的光在部分178b处与晶片相互作用。这些相互作用可以在晶片170上形成电子特征或其它物理特性，诸如开口或孔。由于空间图像173a、173b沿z轴位于不同的平面处，因此空间图像173a、173b可以被用于在晶片170上形成三维特征。例如，空间图像173a可以被用于形成外围区域并且空间图像173b可以被用于形成沿z轴位于不同位置处的通道、沟槽或凹槽。因此，本文所讨论的技术可以被用于形成三维半导体部件，诸如三维NAND闪存部件。

在讨论与在单个曝光遍次中形成多个空间图像有关的附加细节之前，关于图2A-图2C、图3A-图3C和图4来讨论光源105和光刻系统100的示例实现方式。

参考图2A，示出了光刻系统200的框图。系统200是系统100(图1A)的一个实现方式的一个示例。例如，在光刻系统200中，光源205被用作光源105(图1A)。光源205产生脉冲光束260，脉冲光束260被提供给光刻曝光设备169。光源205可以是例如输出脉冲光束260(可以是激光束)的准分子光源。当脉冲光束260进入光刻曝光设备169时，它被引导通过投影光学系统175并被投影到晶片170上。以这种方式，一个或多个微电子特征被图案化到晶片170上的光致抗蚀剂上，光致抗蚀剂然后在后续工艺步骤之前被显影和清洁，并且重复该过程。光刻系统200还包括控制系统250，在图2A的示例中，控制系统250被连接到光源205的部件以及光刻曝光设备169以控制系统200的各种操作。控制系统250是图1A的控制系统250的一个实现方式的一个示例。

在图2A所示的示例中，光源205是包括主振荡器(MO)212的双台激光系统，主振荡器(MO)212向功率放大器(PA)230提供种子光束224。MO 212和PA 230可以被认为是光源205的子系统或作为光源205的一部分的系统。功率放大器230接收来自主振荡器212的种子光束224并将种子光束224放大以生成光束260，以用于光刻曝光设备169。例如，主振荡器212可以发射脉冲种子光束，每个脉冲的种子脉冲能量约为1毫焦耳(mJ)，并且这些种子脉冲可以被功率放大器230放大到约10mJ至15mJ。

主振荡器212包括容纳两个细长电极217的放电室214、增益介质219(气体混合物)以及用于在电极217之间循环气体的风扇。谐振器形成在放电室214的一侧上的线收窄模块216和放电室214的第二侧上的输出耦合器218之间。线收窄模块216可以包括衍射光学器件，诸如光栅，其微调放电室214的光谱输出。图2B和图2C提供了与线收窄模块216有关的更多细节。

图2B是光谱特征选择模块258的一个实现方式的一个示例的框图，光谱特征选择模块258包括线收窄模块216的一个或多个实例。光谱特征选择模块258耦合到在光源205中传播的光。在一些实现方式中(如图2B所示)，光谱特征选择模块258接收来自主振荡器212的室214的光，以使得能够对主振荡器212内的光谱特征(诸如波长和带宽)进行微调。

光谱特征选择模块258可以包括控制模块，诸如光谱特征控制模块254，控制模块包括固件和软件的任意组合形式的电子元件。控制模块254被连接到一个或多个致动系统，诸如光谱特征致动系统255_1至255_n。致动系统255_1至255_n中的每一个致动系统可以包括一个或多个致动器，一个或多个致动器被连接到光学系统257的相应光学特征256_1至256_n。光学特征256_1至256_n被配置为调整所生成的光束260的特定特性，从而调整光束260的光谱特征。控制模块254接收来自控制系统250的控制信号，控制信号包括用于操作或控制一个或多个致动系统255_1至255_n的特定命令。致动系统255_1至255_n可以被选择并设计为一起工作，即，协同工作，或者致动系统255_1至255_n可以被配置为单独工作。此外，每个致动系统255_1至255_n可以被优化，以响应特定类别的扰动。

每个光学特征256_1至256_n被光学耦合到由光源105产生的光束260。光学系统257可以被实现为如图2C所示的线收窄模块216C。线收窄模块包括色散光学元件(诸如反射光栅291)和折射光学元件(诸如棱镜292、293、294、295)作为光学特征256_1至256_n。棱镜292、293、294、295中的一个或多个棱镜可以旋转。该线收窄模块的一个示例可以在于2009年10月23日提交的题为“SYSTEM METHOD AN APPARATUS FOR SELECTING AND CONTROLLINGLIGHT SOURCE BANDWIDTH”并于2012年3月27日作为美国专利8,144,739授权的美国申请号12/605,306('306申请)中找到，其内容通过引用并入本文，就好像它们完整地陈述一样。在'306申请中，描述了线收窄模块，其包括扩束器(包括一个或多个棱镜292、293、294、295)和色散元件(诸如光栅291)。用于可致动光学特征(诸如光栅291)以及一个或多个棱镜292、293、294、295的相应致动系统未在图2C中示出。

致动系统255_1至255_n中的每个致动器是用于移动或控制光学系统257的相应光学特征256_1至256_n的机械设备。致动器从模块254接收能量并将该能量转换为赋予光学系统257的光学特征256_1至256_n的某种运动。例如，在'306申请中，描述了致动系统，诸如力设备(对光栅区域施加力)和用于旋转扩束器的一个或多个棱镜的旋转台。致动系统255_1至255_n可以包括例如电机(诸如步进电机)、阀、压力控制设备、压电设备、直线电机、液压致动器和/或音圈。

返回图2A，主振荡器212还包括：线中心分析模块220，其接收来自输出耦合器218的输出光束；以及光束耦合光学系统222，其根据需要修改输出光束的尺寸或形状以形成种子光束224。线中心分析模块220是可以被用于测量或监视种子光束224的波长的测量系统。线中心分析模块220可以被放置在光源205的其它位置处，也可以被放置在光源205的输出处。

在放电室214中使用的气体混合物可以是适合于产生在应用所需的波长和带宽处的光束的任何气体。对于准分子源，气体混合物可以包含惰性气体(稀有气体)，诸如例如氩气或氪气；卤素，诸如例如氟或氯；以及除氦气和/或氖气之外的痕量氙气，作为缓冲气体。气体混合物的具体示例包括：氟化氩(ArF)，其发射波长约为193nm的光；氟化氪(KrF)，其发射波长约为248nm的光；或氯化氙(XeCl)，其发射波长约为351nm的光。通过向细长电极217施加电压，在高压放电中使用短电流脉冲(例如，纳秒)来泵浦准分子增益介质(气体混合物)。

功率放大器230包括光束耦合光学系统232，其接收来自主振荡器212的种子光束224并将光束引导通过放电室240并引导到光束转向光学元件248，光束转向光学元件248修改或改变种子光束224的方向，使得其被发送回放电室240中。放电室240包括细长电极对241、增益介质219(即，气体混合物)以及用于在电极241之间循环气体混合物的风扇。

输出光束260被引导通过带宽分析模块262，在带宽分析模块262中可以测量光束260的各种参数(诸如，带宽或波长)。输出光束260也可以被引导通过光束准备系统263。光束准备系统263可以包括例如脉冲展宽器，在脉冲展宽器中，输出光束260的每个脉冲例如在光学延迟单元中在时间上被拉伸，以调整撞击光刻曝光设备169的光束的性能特性。光束准备系统263还可以包括能够作用于光束260的其它部件，诸如例如反射和/或折射光学元件(诸如例如透镜和反射镜)、滤光片和光学孔径(包括自动遮蔽件)。

光刻系统200还包括控制系统250。在图2A所示的实现方式中，控制系统250被连接到光源205的各种部件。例如，控制系统250可以通过向光源205发送一个或多个信号来控制光源205何时发射光脉冲或包括一个或多个光脉冲的光脉冲突发。控制系统250还被连接到光刻曝光设备169。因此，控制系统250还可以控制光刻曝光设备169的各个方面。例如，控制系统250可以控制晶片170的曝光并且因此可以被用于控制如何在晶片170上印刷电子特征。在一些实现方式中，控制系统250可以通过控制狭缝176在x-y平面中(图1B)的运动来控制晶片170的扫描。此外，控制系统250可以与量测系统172和/或光学系统175交换数据。

光刻曝光设备169还可以包括例如温度控制设备(诸如空调设备和/或加热设备)和/或用于各种电部件的电源。控制系统250也可以控制这些部件。在一些实现方式中，控制系统250被实现为包括多于一个的子控制系统，子控制系统具有专用于控制光刻曝光设备169的各个方面的至少一个子控制系统(光刻控制器)。在这些实现方式中，代替使用光刻控制器或者除了使用光刻控制器之外，控制系统250可以被用于控制光刻曝光设备169的各个方面。

控制系统250包括电子处理器251、电子存储252和I/O接口253。电子处理器251包括适于执行计算机程序的一个或多个处理器，诸如通用或专用微处理器，以及任何种类的数字计算机的任一个或多个处理器。通常，电子处理器从只读存储器、随机存取存储器或两者接收指令和数据。电子处理器251可以是任何类型的电子处理器。

电子存储252可以是易失性存储器，诸如RAM，或非易失性存储器。在一些实现方式中，电子存储252包括非易失性和易失性部分或部件。电子存储252可以存储数据和信息，数据和信息在控制系统250、控制系统250的部件和/或由控制系统250控制的系统的操作中使用。信息可以被存储在例如查找表或数据库中。例如，电子存储252可以存储指示光束260在不同操作条件和性能场景下的各种性质值的数据。

此外，电子存储252可以存储决定了光束260在使用期间的参数的各种方案或工艺程序259。例如，电子存储252可以存储指示光束260中用于特定曝光遍次的的每个脉冲的波长的方案。方案可以指示针对不同曝光遍次的不同波长。以下讨论的波长控制技术可以在逐个脉冲的基础上应用。换言之，可以针对曝光遍次中的每个单独脉冲来控制波长含量，以促进沿z轴在期望位置处形成空间图像。

电子存储252还可以将指令作为计算机程序来存储，指令在被执行时，导致处理器251与控制系统250、光学系统205和/或光刻曝光设备169中的部件进行通信。

I/O接口253是允许控制系统250利用操作人员、光学系统205、光刻曝光设备169、光学系统205和/或光刻曝光设备169内的任何部件或系统，和/或在另一电子设备上运行的自动化过程来接收和/或提供数据和信号的任何类型的电子接口。例如，I/O接口253可以包括视觉显示器、键盘和通信接口中的一者或多者。

光束260(和光束160)是脉冲光束并且可以包括在时间上彼此分离的一个或多个脉冲突发。每个突发可以包括一个或多个光脉冲。在一些实现方式中，突发包括数百个脉冲，例如100-400个脉冲。图3A-图3C提供了光源205中的脉冲和突发的产生的概述。图3A示出了晶片曝光信号300随时间变化的振幅，图3B示出了门信号315随时间变化的振幅并且图3C示出了触发信号随时间变化的振幅。

控制系统250可以被配置为将晶片曝光信号300发送到光源205以控制光源205产生光束260。在图3A所示的示例中，晶片曝光信号300在时间段307内具有高值305(例如，1)，在时间段307期间，光源205产生光脉冲的突发。当晶片170未被曝光时，晶片曝光信号300具有低值310(例如，0)。

参考图3B，光束260是脉冲光束且光束260包括脉冲突发。控制系统250还通过向光源205发送门信号315来控制脉冲突发的持续时间和频率。门信号315在脉冲突发期间具有高值320(例如，1)并且在连续突发之间的时间期间具有低值325(例如，0)。在所示示例中，门信号315具有高值的持续时间也是突发316的持续时间。突发在时间上由突发时间间隔分隔。在突发时间之间的间隔期间，光刻曝光设备169可以将下一管芯定位在晶片170上以进行曝光。

参考图3C，控制系统250还利用触发信号330来控制每个突发内的脉冲重复率。触发信号330包括触发340，触发340中的一个触发被提供给光源205以导致光源205产生光脉冲。控制系统250可以在每次产生脉冲时，向源205发送触发340。因此，由光源205产生的脉冲的重复率(两个连续脉冲之间的时间)可以通过触发信号330来设置。

如上所述，当增益介质219通过向电极217施加电压来泵浦时，增益介质219发射光。当电压以脉冲形式施加到电极217时，从介质219发射的光也被脉冲。因此，脉冲光束260的重复率由电压被施加到电极217的速率来确定，每次施加电压都会产生光脉冲。光脉冲传播通过增益介质219并借助输出耦合器218离开室214。因此，脉冲串通过周期性地、重复地向电极217施加电压来创建。触发信号330例如可以被用于控制向电极217施加电压和脉冲的重复率，对于大多数应用来说，脉冲的重复率范围在大约500Hz至6000Hz之间。在某些实现方式中，重复率可以大于6000Hz，并且可以是例如12000Hz或更高。

来自控制系统250的信号还可以被用于分别控制主振荡器212内的电极217和功率放大器230内的电极241，从而用于控制主振荡器212和功率放大器230的相应脉冲能量，并且因此控制光束260的能量。在提供给电极217的信号和提供给电极241的信号之间可能存在延迟。延迟量可以影响光束260的性质，诸如脉冲光束260中的相干量。

脉冲光束260可以具有几十瓦范围内(例如，从约50W到约130W)的平均输出功率。光束260在输出处的辐照度(即，每单位面积的平均功率)的范围为60W/cm²至90W/cm²。

另参考图4，晶片170被光束260辐照。光刻曝光设备169包括光学系统175(图1A和图1B)。在图4的示例中，光学系统175(未示出)包括照明器系统429，照明器系统429包括物镜布置432。物镜布置432包括投影透镜177(图1B)并且使得能够将图像从掩模174转印到晶片170上的光致抗蚀剂。照明系统429调整光束260撞击在掩模174上的角度范围。照明器系统429还可以使光束260在x-y平面上横跨掩模174的强度分布均匀化(使其均匀)。

在一些实现方式中，可以提供浸没介质来覆盖晶片170。浸没介质可以是液体(诸如水)以用于液体浸没光刻。在光刻为干式系统的其他实现方式中，浸没介质可以是气体，诸如干燥的氮气、干燥的空气或清洁的空气。在其它实现方式中，晶片170可以在压力控制环境(诸如，真空或部分真空)中被曝光。

在曝光遍次期间，光束260的多个N个脉冲照射晶片170的相同区域。N可以是大于1的任何整数。光束110照射相同区域的脉冲数N可以被称为曝光窗口或曝光遍次400。窗口400的尺寸可以通过狭缝176来控制。例如，狭缝176可以包括可移动的多个薄片，使得薄片在一个配置中形成孔径并且在另一配置中封闭孔径。通过布置狭缝176的薄片以形成特定尺寸的孔径，还可以控制窗口400的尺寸。

N个脉冲还确定了曝光遍次的照射剂量。照射剂量是在曝光遍次中传递到晶片的光能量。因此，N个脉冲的性质，诸如每个脉冲中的光能，确定了照射剂量。此外并且如下更详细地讨论的，N个脉冲也可以被用于确定每个空间图像173a、173b中的光量。具体地，方案可以指定在N个脉冲中，特定数目的脉冲具有形成空间图像173a的第一主波长并且特定数目的脉冲具有形成空间图像173b的第二主波长。

附加地，狭缝176和/或掩模174可以在x-y平面中沿扫描方向移动，使得在给定时间或在特定曝光扫描(或曝光遍次)期间仅曝光晶片170的一部分。晶片170上被光束160曝光的区域的尺寸由非扫描方向上的薄片之间的距离和扫描方向上扫描的长度(距离)来确定。在一些实现方式中，N的值为十，例如，10-100个脉冲。在其他实现方式中，N的值大于100个脉冲，例如，100-500个脉冲。晶片170的曝光场479是晶片170在光刻曝光设备169内的曝光狭缝或窗口的一次扫描中被曝光的物理区域。

晶片台171、掩模174和物镜布置432被固定到相关联的致动系统，从而形成扫描布置。在扫描布置中，掩模174、物镜布置432和晶片170中的一者或多者(经由台171)可以在x-y平面中相对于彼此移动。然而，除了晶片台171、掩模174和物镜布置432之间的偶然的相对操作运动之外，这些元件在曝光遍次或曝光遍次期间不会沿z轴相对于彼此移动。

参考图5，示出了过程500的流程图。过程500是用于形成三维半导体部件或这样的部件的一部分的过程的一个示例。过程500可以使用光刻系统100或200来执行。相对于图2A所示的系统200来讨论过程500。还相对于图6A-图10B来讨论过程500。

光束260被引导朝向掩模174(510)。光束260是包括多个脉冲的脉冲光束，诸如如图3C所示，每个脉冲在时间上彼此分离。图6A和图6B示出了作为光束260的一部分的单个脉冲的光谱的示例。光束260中的其它脉冲可以具有不同的光谱。

参考图6A，示出了光脉冲600A的光谱601A。光脉冲600A在波长带内具有非零强度。波长带也可以被称为脉冲600A的带宽。

图6A所示的信息是脉冲600A的瞬时光谱601A(或发射光谱)。光谱601A包含与光束260的脉冲的光能或功率如何分布在不同波长(或频率)上有关的信息。光谱601A以图表的形式表示，其中光谱强度(不一定具有绝对校准)被绘制为波长或光频率的函数。光谱601A可以被称为光束260的脉冲的光谱形状或强度光谱。脉冲600A具有主波长602A，在图6A的示例中，主波长是峰值强度。尽管对光束260的脉冲和由光束260的脉冲形成的空间图像的讨论指代脉冲的主波长，但脉冲包括主波长以外的波长，并且脉冲具有可以通过指标来表征的有限带宽。例如，光谱601A在光谱形状的最大峰值强度(被称为FWXM)的一部分(X)处的全宽可以被用于表征光束带宽。作为另一示例，包含积分光谱强度的一部分(Y)的光谱宽度(被称为EY)可以被用于表征光束带宽。

脉冲600A被示出为可以在光束260中的脉冲的一个示例。当脉冲600A被用于曝光晶片120的一部分时，脉冲中的光形成空间图像。空间图像在z方向上的位置(图1C和图4)由主波长602A的值来确定。光束260中的各种脉冲可以具有不同的主波长。例如，为了在单个曝光遍次中生成两个空间图像，光束260的一些脉冲具有一个主波长(第一主波长)，而光束260的另一脉冲具有另一主波长(第二主波长)。第一和第二主波长是不同的波长。第一和第二主波长之间的波长差可以被称为光谱间隔。光谱间隔可以是例如200飞米(fm)到50皮米(pm)。尽管光束260中的各种脉冲的波长可以不同，但脉冲的光谱形状可以相同。

光源205可以在脉冲间的基础上，在第一和第二主波长之间抖动或切换主波长，使得每个脉冲具有与在时间上紧接在脉冲之前或之后的脉冲不同的主波长。在这些实现方式中，假设光束260中的所有脉冲具有相同的强度，以这种方式分布第一和第二主波长导致在z方向上的不同位置处具有相同强度的两个空间图像。

在一些实现方式中，脉冲的某一部分(例如，33％)具有第一主波长，而其余部分(该示例中为67％)具有第二主波长。在这些实现方式中，假设光束260中的所有脉冲具有相同的强度，则形成不同强度的两个空间图像。由具有第一主波长的脉冲形成的空间图像的强度约为由具有第二主波长的脉冲形成的空间图像的强度的一半。以此方式，通过控制具有第一和第二主波长中的每一者的N个脉冲的部分，沿z轴提供给晶片170中的特定位置的剂量可以被控制。

具有用于曝光遍次的特定主波长的脉冲部分可以在电子存储252上存储的方案文件259中被指定。方案259指定了用于曝光遍次的各种主波长的比率。方案259还可以指定用于其它曝光遍次的比率，使得不同比率可以针对其他曝光遍次来使用，并且空间图像可以逐场地被调整或控制。

参考图6B，示出了脉冲600B的光谱601B。脉冲600B是光束260的脉冲的另一示例。脉冲600B的光谱601B具有与光谱601A不同的形状。具体地，光谱601B具有与脉冲600B的两个主波长602B_1和602B_2相对应的两个峰值。脉冲600B是光束260的一部分。当脉冲600B被用于曝光晶片120的一部分时，脉冲中的光沿z轴在晶片上的不同位置处形成两个空间图像。空间图像的位置由主波长602B_1和602B_2的波长来确定。

图6A和图6B所示的脉冲可以由能够形成这样的脉冲的任何硬件形成。例如，脉冲(诸如脉冲600A)的脉冲串可以使用与图2C的线收窄模块216C类似的线收窄模块来形成。由光栅291衍射的光的波长与光入射在光栅上的角度相关。用于改变与光栅291相互作用的光的入射角的机制可以与这样的线收窄模块一起使用，以创建具有N个脉冲的脉冲串以用于曝光遍次，其中N个脉冲中的至少一个脉冲具有与N个脉冲的另一脉冲的主波长不同的主波长。例如，棱镜292、293、294、295中的一个棱镜可以被旋转来逐脉冲改变光入射在光栅291上的角度。在一些实现方式中，线收窄模块包括反射镜，反射镜位于光束260的路径中并且可移动以改变光入射在光栅291上的角度。例如，在于2001年2月20日发布的题为“NARROWBAND LASER WITH FINE WAVELENGTH CONTROL”的美国专利号6,192,064中讨论了这样的实现方式的一个示例。

诸如脉冲600B(图6B)的脉冲也可以使用与图2C的线收窄模块216C类似的线收窄模块来形成。例如，受激光学元件，诸如声光调制器，可以在光束260的路径中被放置在线收窄模块216C中。声光调制器以一定角度偏转入射光，该角度与用于激发调制器的声波的频率相关。声学调制器包括允许声波传播的材料，诸如玻璃或石英，以及与材料耦合的换能器。换能器响应于激励信号而振动并且振动在材料中创建声波。声波形成膨胀和压缩的移动平面，膨胀和压缩改变材料的折射率。因此，声波充当衍射光栅，使得入射光被衍射并同时以若干不同的角度离开材料。来自两个或更多个阶的光可以被允许到达光栅291，并且各个衍射阶中的每一个衍射阶的光在光栅291上具有不同的入射角。这样，可以形成包括两个或更多个主波长的单个脉冲。例如，在于2006年12月26日发布的题为“LASER OUTPUT BEAMWAVEFRONT SPLITTER FOR BANDWIDTH SPECTRUM CONTROL”的美国专利号7,154,928中讨论了包括声光调制器的线收窄模块的一个示例。

在单个曝光遍次期间，光脉冲集朝向晶片170，穿过掩模174(520)。如上所述，在曝光遍次期间可以向晶片170提供N个光脉冲。N个光脉冲可以是光束260中的连续光脉冲。晶片170的曝光部分看到N个脉冲中的每一个脉冲的光谱在曝光遍次内的平均值。因此，如果N个脉冲的一部分具有第一主波长并且其余的N个脉冲具有第二主波长，则晶片170处的平均光谱将是包括第一主波长处的峰值和第二主波长处的峰值的光谱。同样，如果N个脉冲中的全部或一些单独脉冲具有多于一个的主波长，则这些主波长可以在平均光谱中形成峰值。图7示出了晶片170处的平均光谱701的一个示例。平均光谱701包括第一主波长702_1和第二主波长702_2。在图7的示例中，第一主波长702_1和第二主波长702_2被约500fm的光谱间隔703间隔开，但是也可以考虑其他组合。光谱间隔703使得第一主波长702_1和第二主波长702_2不同并且平均光谱701包括在波长702_1和702_2之间几乎没有强度的光谱区域704。

两个或更多个空间图像，例如，基于第一主波长的第一空间图像和基于第二主波长的第二空间图像，在晶片170处基于平均光谱被形成(530)。继续以平均光谱701作为示例并参考图8A，两个空间图像873a和873b基于N个脉冲在单个曝光遍次中被形成。N个脉冲包括具有第一主波长702_1的第一脉冲集和具有第二主波长702_2的第二脉冲集。例如，这些是诸如如图6A所示的单峰值脉冲。具有第一主波长702_1的脉冲形成第一空间图像873a并且具有第二主波长702_2的脉冲形成第二空间图像873b。空间图像873a在第一平面878a处形成并且空间图像873b在第二平面878b处形成。平面878a和878b垂直于光束260在晶片170处的传播方向。平面878a和878b沿z方向被间隔距离879间隔开。

对于具有单个主波长的平均光谱，间隔距离879大于光刻设备169的焦深。焦深可以针对剂量值(提供给晶片的光能量)，被定义为沿z方向的聚焦范围，在该聚焦范围，该剂量提供的特征尺寸在应用于晶片170的工艺的特征尺寸的可接受范围内。过程500能够通过在单个曝光遍次期间，在晶片170处提供多于一个的不同空间图像来增加光刻曝光设备169的焦深。这是因为多个空间图像各自能够在z方向上的不同位置处曝光晶片，其中特征在可接受特征尺寸范围内。换言之，过程500能够在单个曝光遍次期间为光刻曝光设备169提供更大的焦深范围。如上所述，光刻曝光设备169的操作人员可以借助方案文件259来控制曝光过程的各种参数。在一些实现方式中，光刻曝光设备169的操作人员可以从仿真程序(诸如从ASML公司Brion获得的Tachyon Source-Mask Optimization(SMO))接收信息，并且该信息可以被用于编程或以其他方式指定方案文件259的参数。例如，光刻曝光设备169的操作人员可能知道即将到来的批次不需要与先前曝光的批次那样多的焦深。在该示例中，操作人员可以向仿真程序指定焦深和剂量变化，并且仿真程序返回光谱间隔703的值，以达到所需的参数。操作人员然后可以通过借助I/O接口253对方案文件259进行编程来指定即将到来的批次的光谱间隔703的值。在某些实现方式中，操作人员可以使用仿真来确定特定曝光遍次是否需要更大的焦深(诸如，通过在不同平面处使用多个空间图像来曝光晶片170来实现)。在不需要更大的焦深来形成半导体部件的特定部分的情况下，方案文件259可以被结构化，使得例如，用于形成半导体部件的特定部分的曝光遍次具有包括单个主波长的平均光谱。

此外，操作人员和/或仿真器可以接收由量测系统172或由另一传感器测量的与所形成的三维部件有关的信息。例如，量测系统172可以提供与所形成的3D半导体部件的侧壁角度有关的数据，并且数据可以被用于对方案文件259中的参数进行编程，以用于进行后续曝光遍次。

图8B示出了在平面878a处，在x-y平面中的空间图像873a(看向图8A中的页面)。空间图像873a和873b通常是在x-y平面中形成的二维强度图案。强度图案的性质与掩模174的特性相关。第一和第二平面878a、878b是晶片170的一部分。如图8B所示，第一平面878a仅是整个晶片170的一小部分。

间隔距离879的值与光谱间隔703和光学系统275的性质相关。例如，间隔距离879的值可以与光学系统275中的透镜和其它光学元件的焦距、像差和其它性质相关。对于色差为C的扫描仪透镜，间隔距离879可以由等式1来确定：

ΔD＝C*Δλ 等式(1)，

其中ΔD是以纳米(nm)为单位的间隔距离879，C是色差(被定义为焦平面在用于波长变化的传播方向上移动的距离，这是投影透镜177的已知性质)，并且Δλ是光谱间隔873，其以皮米为单位。对于值为C＝500nm/pm的透镜177，为了实现5000nm(5μm)的焦点间隔距离875，光谱间隔873可以约为10fm。

此外，由于制造和安装过程的变化和/或最终用户所做的修改，对于特定类型的曝光设备169的特定实例，可以要求不同的主波长来实现期望的间隔距离879。如上所述，方案或过程控制程序259可以被存储在控制系统250的电子存储252上。方案259可以被修改或编程为针对特定曝光设备或曝光设备类型而定制。方案259可以在光刻系统200被制造时进行编程和/或方案259可以由最终用户或熟悉系统200的性能的其它操作人员经由例如I/O接口253来编程。

方案259还可以为用于曝光晶片170的不同区域的不同曝光遍次879指定不同的间隔距离。附加地或备选地，方案259可以指定每批次或每层或每晶片的间隔距离879。批次或层是由相同的曝光设备在相同的标称条件下处理的晶片组。方案259还允许指定与空间图像873a、873b有关的其它参数，诸如由每个图像提供的剂量。例如，方案259可以指定N个脉冲中具有第一主波长702_1的脉冲数目与具有第二主波长702_2的脉冲数目的比率。这些其他参数也可以按每场、每批次(或每层)和/或每晶片来指定。

此外，方案259可以指定某些层不使用第一主波长702_1和第二主波长702_2来曝光，而是使用具有包括单个主波长的光谱的脉冲来曝光。例如当要形成平面半导体部件而不是三维半导体部件时，可以使用这样的光谱。I/O接口253允许最终用户和/或制造商例如针对特定层或批次，对方案进行编程或创建方案以指定主波长的数目，包括使用单个主波长的情况。

附加地，尽管以上示例讨论了具有两个主波长的平均光谱701，但在其它示例中，平均光谱701可以具有多于两个的主波长(例如，三个、四个或五个主波长)，每个主波长通过光谱间隔和诸如区域704的区域与最近的其它主波长间隔开。I/O接口253允许最终用户和/或制造商对方案进行编程或创建方案来指定这些参数。

三维(3D)半导体部件被形成(540)。图9A示出了3D半导体部件995的一个示例的横截面图。图9B示出了在第一平面878a处，晶片170和部件995在x-y平面中。3D半导体部件995可以是完整的元件，也可以是较大部件的一部分。3D半导体部件995可以是任何类型的半导体部件，其具有并非全部形成在晶片170中的一个z位置处的特征。例如，3D半导体部件可以是包括沿z轴延伸的凹槽或开口的器件。3D半导体部件可以被用于任何类型的电子应用。例如，3D半导体部件可以是3D NAND闪存部件的全部或部分。3D NAND闪存是存储器单元沿z轴被堆叠在层中的存储器。

在图9A的示例中，3D半导体部件995包括在外围999中形成的凹槽996。凹槽996包括底板997和侧壁998，侧壁998通常在外围999和底板997之间沿z轴延伸。底板997通过使用在第二空间图像873b(图8A)中的光曝光在平面878b处的光致抗蚀剂而形成。外围999的特征利用第一空间图像873a中的光而形成(图8A)。

使用过程500还可以导致侧壁角度992等于90°或接近90°，使用其它过程也可以实现。侧壁角度992是底板997和侧壁998之间的角度。如果侧壁998在x-z平面中延伸并且底板在x-y平面中延伸，则侧壁角度992为90°并且在该示例中可以被认为是竖直的。接近竖直的侧壁角度是期望的，因为例如它可以允许在3D半导体部件中具有更明确限定的特征。过程500实现等于或接近90°的侧壁角度992，因为第一空间图像873a和第二空间图像873b的位置(分别为第一平面878a和第二平面878b)是位于晶片170的不同部分中的分开的图像。在单个曝光遍次中形成分开的空间图像允许改进每个图像的质量，从而与由质量较低的单个空间形成的特征相比，产生更竖直定向的、更明确限定的特征。

图10A和图10B是与过程500有关的仿真数据的示例。图10A示出了空间图像强度与沿y轴的掩模位置(图9A)的关系的三个曲线图1001、1002、1003。曲线图1001、1002、1003中的每一者表示针对一个空间图像的强度与掩模位置的关系。在图10A中，曲线图1001表示如上文关于图5所讨论的在单个曝光遍次期间形成两个空间图像的平均光谱的仿真。曲线图1002表示根据ASML的EFESE技术对晶片台倾斜的情况的仿真，EFESE技术是用于增加焦深来促进在晶片上打印三维特征(诸如通孔和孔)的过程。在EFESE技术中，晶片台被倾斜一定角度，以在曝光晶片的同时借助焦点来扫描空间图像。EFESE技术通常导致更大的焦深。在图10A中，仅曲线图1002表示使用EFESE技术仿真的数据。图10A所示的其余数据未采用EFESE技术。曲线图1003表示来自基于剂量的最佳聚焦的仿真的数据。

图10A所示的作为掩模位置的函数的空间图像强度图示了在单个曝光遍次中形成两个或更多个空间图像可以产生与倾斜晶片台相似的对比度。更大的对比度指示沿z轴在不同位置处的三维特征(图8A)更有可能被正确形成。

图10B示出了作为三个不同空间图像的聚焦位置的函数的临界尺寸的三个曲线图1004、1005、1006，每个空间图像在曝光遍次上被平均。在图10B中，曲线图10004表示来自仿真的数据，其中没有应用EFESE技术并且单个空间图像被形成。曲线图1005表示来自应用EFESE技术的仿真的数据。如图所示，与无EFESE仿真相比，EFESE技术增加了焦深，因为在距零焦点的其他距离内，临界尺寸值保持不变。曲线图1005表示来自仿真的数据，其中在单个曝光遍次中生成了两个空间图像并且没有采用EFESE技术。使用多个空间图像的无EFESE仿真的焦深与EFESE技术相当或更好。因此，过程500可以被用于在无需依赖诸如EFESE的技术的情况下，在单个曝光遍次中实现更大的焦深。

参考图11A，控制系统250的实现方式1150被示出为光刻系统1100的一部分。控制系统1150包括处理器251、电子存储252和I/O接口253，它们共同被配置为与光源1105内的光谱特征选择模块258对接，从而使得能够调整来自光源1105输出的脉冲光束1160的光谱特征。附加地，控制系统1150包括能量控制模块1161E，能量控制模块1161E被配置为向光源1105提供激励信号1168E，激励信号1168E被用于控制光源1105的主振荡器(诸如图2A中的主振荡器212)内的电极。能量控制模块1161E还可以被配置为向光源1105内的一个或多个其它振荡器提供激励信号。控制系统1150可以与任何类型的光源1105一起使用。控制系统1150可以与包括单个光学振荡器的光源1105一起使用。控制系统1150可以与多级光源1105(诸如例如图2A中的光源205)一起使用，多级光源包括一个或多个光学振荡器和一个或多个功率放大器。

光源1105向光刻曝光设备1169提供脉冲光束1160。能量控制装置1160E由能量控制模块1161E和光学检测系统1145E形成。光学检测系统1145E被配置为感测光(诸如脉冲光束1160)并产生能量性质信号1146E。光学检测系统1145E是任何类型的光学传感器或检测器，其能够测量脉冲光束1160中的光能并基于该测量来产生能量性质信号1146E。能量性质信号1146E包括与光束1160的一个或多个脉冲中的能量有关的信息。能量性质可以是例如脉冲光束1160中的光脉冲的光能或与脉冲光束1160中的光脉冲相关联的能量误差。

能量控制模块1161E生成激励信号1168E或使得激励信号1168E由单独的装置(诸如源电源1197E)生成，源电源1197E被配置为将信号放大并将电压施加到如图2A所示的一个或多个电极217。当激励信号1168E被施加到光源1105中的一个或多个光学振荡器时，该光学振荡器生成光脉冲。激励信号1168E和光束1160中的脉冲是时变信号。在以下讨论中，激励信号1168E、脉冲和能量性质信号1146E的各个实例可以按k进行索引，其中k是整数。例如，激励信号1168E的第k实例(激励信号1168E(k))产生光束1160的脉冲k。能量控制模块1161E接收能量性质信号1146E的一个实例并为光束1160中的每个脉冲生成激励信号1168E的一个实例。

响应于施加激励信号1168E而产生的光能的量(即，光束1160的脉冲中的能量)与激励信号1168E的特性相关。例如，激励信号1168E可以是电压脉冲串并且激励信号1168E的特性可以包括电压脉冲的振幅和/或时间持续时间。能量控制模块1161E确定激励信号1168E或激励信号1168E的特性。在以下的讨论中，能量控制模块1161E及其各种实现方式被描述为生成或确定激励信号1168E。然而，在一些实现方式中，能量控制模块1161E(或其各种实现方式中的任一者)生成信号1168E的特性，该特性被提供给源电源1197E，源电源1197E基于该特性而生成信号1168E。例如，激励信号1168E可以是由源电源1197E生成的高压信号。

能量控制模块1161E被实现为使得能够在光刻曝光设备1169处实现与光谱特征相关的(例如，波长相关的)剂量或能量控制。具体地，能量控制模块1161E使得光束1160中的电流脉冲的剂量和/或能量能够相对于光束1160中的先前和相邻脉冲而改变。这种改变可以针对光束1160的每个脉冲来执行，使得能量随光束1160的每个脉冲变化。通过改变和校正提供给光源1105的激励信号1168E，能量控制模块1161E被配置为提供对光束1160中的脉冲的剂量和/或能量的脉冲间控制。

可以期望以与针对该脉冲选择的波长相关的方式来生成针对不同脉冲的不同能量。以此方式，可以期望脉冲的剂量和/或能量的值与脉冲的波长(或其他光谱特征或简单的脉冲数或时间)相关。例如，参考图7，可以期望在第一目标能量Etarget1处生成具有第一主波长702_1的第一脉冲集并在第二目标能量Etarget2处生成具有第二主波长702_2的第二脉冲集，第二目标能量Etarget2与第一目标能量Etarget1不同。以此方式，光束1160的脉冲的剂量和/或能量可以在场内的每个空间图像873a、873b处被优化。

如上参考图2A-图2C所述，光源1105包括光谱特征选择模块258，光谱特征选择模块258耦合到在光源1105中传播的光，以实现对光谱特征(诸如主振荡器212内的波长和带宽)的微调。在多焦点成像中，光谱特征选择模块258可以随每个脉冲或每第n个脉冲改变其配置，其中n是大于1的整数。光学振荡器212与多个传递函数相关联，每个传递函数与光谱特征选择模块258的特定配置相关联并且每个传递函数与该配置的效率特性有关。特定传递函数将激励信号1168E的特性与由光学振荡器212在该特定配置中产生的光输出量(在脉冲光束224或260内)相关联。作为参考图2A的具体示例，光学振荡器212的特定配置(以及光谱特征选择模块258的特定配置)的传递函数将施加到室214中的电极217的电压量与由室214内的增益介质产生的光能量相关联。

参考图11B，传递函数TF(由单个光学振荡器212产生的光能量作为所提供的激励能量的函数)随着所发射的脉冲光束的波长而变化。图11B包括：传递函数TF(1)，它是当脉冲的中心或主波长为第一波长(λp1)时，光学振荡器212的效率；以及传递函数TF(2)，它是当脉冲的中心或主波长为第二波长(λp2)时，光学振荡器212的效率。传递函数TF(1)和TF(2)将施加到光学振荡器212的激励机制的电压V与由光学振荡器212所产生的光束1160的脉冲的光能量相关。传递函数TF(1)和TF(2)在局部上接近线性，但具有不同的斜率和不同的y截距。脉冲的能量(Epulse)与传递函数TF相关，如下所示：Epulse＝TF×[HVSetPoint–OffsetV]+OffsetE+noise，其中HVSetPoint是放电电压设定点，OffsetV是施加到光学振荡器212的激励机制的电压偏移并且OffsetE是能量偏移。

在一个示例中，光学振荡器212在产生第一主波长(λp1)的光脉冲和第二主波长(λp2)的光脉冲之间交替，以产生脉冲光束1160，脉冲光束1160具有在第一主波长处的光谱峰值以及在第二主波长处的光谱峰值。以此方式，第一主波长(λp1)的光脉冲通常与第二主波长(λp2)的光脉冲混合(在某些实现方式中，交错)。

系统1160寻求维持针对第一主波长(λp1)的光脉冲的第一目标能量Etarget1以及针对第二主波长(λp2)的光脉冲的第二目标能量Etarget2。例如，第k脉冲具有能量E1和主波长λp2。在第k脉冲被产生之后，光谱特征选择模块258内的光学元件被致动，使得第k+1脉冲的主波长为λp2。因此，系统1160基于传递函数TF(2)的估计来确定施加到光学振荡器212以产生第k+1脉冲的电压，传递TF(2)是光学振荡器212在被配置为产生主波长为第二主波长(λp2)的脉冲时配置的效率的准确表示。

能量控制模块1161E可以被配置为基于与光谱特征选择模块258用于产生后续光脉冲的特定配置相关联的传递函数来确定激励信号1168E。例如，光谱特征选择模块258包括至少一个棱镜并且每个传递函数可以与至少一个棱镜的不同位置相关联。

每当电流脉冲的能量相对于先前和相邻脉冲发生变化时，由于传递函数的差异及其与光源1105的光谱特征选择模块258的每个状态相关联的不完美估计而产生能量扰动。此外，由于光束1160的脉冲的能量和波长之间的耦合，可以产生光束1160的脉冲能量的不期望振荡。在没有任何校正机制来快速考虑这些能量扰动的情况下，光束1160的脉冲的剂量和/或能量可能是错误的或非最佳的，并且这进一步导致晶片170处的误差。能量控制模块1161E使用校正模块和建模模块来校正或调整激励信号1168E，该建模模块估计光谱特征选择模块258的每个状态的传递函数，使得能量控制模块1161E可以消除或减少能量扰动。此外，能量控制模块1161E在脉冲间的基础上执行该控制，以考虑每个脉冲产生的误差。

参考图12，示出了用于与光学振荡器1212E一起使用的能量控制模块1161E的实现方式1261E。能量控制模块1261E被配置为实现作为控制系统1150或250的一部分。光学振荡器1212E可以是多级光源(诸如图2A中的光源205)中的两个或更多个光学振荡器之一。光学振荡器1212E的输出是脉冲光束，诸如种子光束224或输出光束260(图2A)。在某些实现方式中，可以针对多级光源中的每个光学振荡器配置单独的能量控制模块1261E。例如，第一能量控制模块1261E可以被配置用于主振荡器212，而第二能量控制模块1261E可以被配置用于功率放大器230(见图2A)。在其它实现方式中，单个能量控制模块1261E可以被同时配置用于主振荡器212和功率放大器230两者(见图2A)。

能量控制模块1261E包括比较器1263E和能量控制器1262E。能量控制模块1261E还包括目标能量生成器1270E。比较器1263E从光学检测系统1145E接收能量性质信号1246E并且还从目标能量生成器1270E接收目标能量Etarget 1271E。比较器1263E实现比较功能，诸如例如减法，以确定误差信号1266E。能量控制器1262E包括被配置为确定激励信号1268E的一个或多个模块，激励信号1268E对应于图11A中参考的激励信号1168E。激励信号1268E考虑了误差信号1266E并且还考虑了如下所述的光学振荡器1212E的传递函数的变化。

参考图13，示出了主振荡器212的更详细视图。两个细长电极217包括在放电室214中包含的阴极217-a和阳极217-b。阴极217-a和阳极217-b之间的电位差在气体增益介质219中形成电场。电位差通过控制源电源1197E向阴极217-a和/或阳极217-b施加电压而产生。在该示例中，源电源1197E由激励信号1168E控制。激励信号1168E包括足以使得源电源1197E产生电压信号1168Ev并根据触发信号330将电压信号1168Ev施加到主振荡器212的信息(图3C)。电压信号1168Ev具有由激励信号1168E指定的振幅。源电源1197E施加电压信号1168Ev，从而将特定振幅的电压施加到阴极217-a和/或阳极217-b，使得电场向增益介质219提供足以引起粒子数反转的能量，并且使得能够通过受激发射的方式来生成光束224的脉冲。这样的电位差的反复创建形成脉冲串，脉冲串作为光束224被发射，并且因此作为光束260发射(图2A)。

再次参考图12，比较器1263E实现了诸如减法的比较功能。比较器1263E从光学检测系统1145E接收能量性质信号1246E并且从目标能量生成器1270E接收目标能量Etarget1271E的值。能量性质信号1246E包括脉冲k-1中的光能量的指示，脉冲k-1是脉冲k之前的脉冲。

目标能量Etarget 1271E是光束1160中的光脉冲子集的目标或期望光能量的值。目标能量Etarget 1271E是预定义的光能，其与光刻系统1100的可接受或最佳性能相关联。Etarget 1271E的值可以被存储在电子存储252或光源1105内的另一位置中并且可以在需要时准备由比较器1263E使用。在一些实现方式中，Etarget 1271E的值可以由光刻曝光设备1169指示(如箭头1165所示)。如上所述，能量控制模块1161E被实现为使得能够在光刻曝光设备1169处实现与光谱特征相关的剂量或能量控制。为了实现与波长相关的剂量或能量控制，目标能量生成器1270E提供或确定目标能量Etarget 1271E，目标能量Etarget 1271E与由光学振荡器1212E产生的光束1160的脉冲的光谱性质(诸如主波长λp)相关联。

例如，图14示出了表，其中每个目标能量Etarget 1271E_i与光束1160的脉冲集的每个可能的主波长λp 1402_i相关，其中i是大于1的整数并且具有最大值M。该表可以被存储在光源1105或光刻曝光设备1169内并由目标能量生成器1270E在产生光束1160的脉冲时访问。

作为另一示例，图15A示出了目标能量Etarget 1571E相对于四个主波长1502的图形，每个主波长1502与光束脉冲集相关联。因此，主波长1502a与目标能量Etarget 1571Ea相关联；主波长1502b与目标能量Etarget 1571Eb相关联；主波长1502c与目标能量Etarget1571Ec相关联；并且主波长1502d与目标能量Etarget 1571Ed相关联。在该示例中，如图15B所示，在同一曝光遍次期间，在晶片170处形成四个不同的空间图像1573a、1573b、1573c、1573d，每个空间图像1573a、1573b、1573c、1573d沿z轴在相应不同的平面1578a、1578b、1578c、1578d处被形成。平面的位置与主波长1502相关。因此，例如，空间图像1573a在平面1578a处被形成，沿z轴的位置与主波长1502a相关。因此，每个空间图像1573a、1573b、1573c、1573d与相应不同的能量1571Ea、1571Eb、1571Ec、1571Ed相关联。在图15B中，每个不同的能量1571Ea、1571Eb、1571Ec、1571Ed在相应的空间图像1573a、1573b、1573c、1573d内由不同级别的阴影表示。

再次参考图12，为了确定与光束1160的脉冲k-1的主波长相关联的目标能量Etarget 1271E，目标能量生成器1270E可以从光源1105获取与脉冲k-1的主波长有关的信息或数据。例如，如果能量性质信号1246E与脉冲k-1相关联，则目标能量生成器1270E可以输出与脉冲k-1的主波长相关联的目标能量Etarget 1271E。作为另一示例，目标能量生成器1270E可以基于脉冲数目或索引来输出目标能量Etarget 1271E。例如，参考图15A和图15B，如果脉冲k-1具有主波长1502c(对应于由c指定的脉冲集)，则目标能量生成器1270E确定脉冲k-1的目标能量Etarget 1271E为1571Ec。另一方面，如果脉冲k-1具有主波长1502a(对应于由a指定的脉冲集)，则目标能量生成器1270E确定脉冲k-1的目标能量Etarget1271E为1571Ea。

此外，Etarget 1271E的值和/或能量性质信号1246E中的光能的量的指示可以在被比较器1246E接收之前进行处理。例如，如果Etarget 1271E的值以能量(焦耳)为单位，而能量性质信号1246E中的光能的量的指示以功率(瓦特)为单位，则在被比较器1263E接收之前，该指示可以被转换为能量(焦耳)的单位。比较器1263E确定与光束1160的脉冲k-1相关联的能量误差1266E，能量误差1266E对应于脉冲k-1中的能量的量和Etarget 1271E之间的差。

能量误差1266E被提供给能量控制器1272E，能量控制器1272E确定激励信号1268E。激励信号1268E的特性基于能量误差1266E(而能量误差又基于能量性质信号1246E中的能量的量的指示)。此外，能量控制器1272E校正激励信号1268E以考虑光学振荡器1212E的传递函数的变化。传递函数之所以变化，是因为光束1160中的脉冲的光谱性质(波长)有意地不完全相同。例如，每个脉冲的中心或主波长可以在逐脉冲的基础上改变，从而在产生脉冲之前改变光谱特征选择模块258的配置。主波长可以在多个值之间交替，以形成在每个主波长处具有光谱峰值的脉冲光束1160，其中任两个峰值彼此之间间隔光谱距离，光谱距离是两个峰值的主波长之间的差。脉冲光束在两个相邻主波长之间的波长处几乎没有光。

经校正的激励信号1268E被施加到光学振荡器1212E，以校正光学振荡器1212E的效率变化。通过校正激励信号1268E，能量控制模块1261E使得脉冲光束1160中特定主波长的脉冲能量处于或在与该特定主波长相关联的目标能量1271E的可接受范围内。

参考图16，示出了用于与光学振荡器1212E一起使用的能量控制模块1661E的实现方式1661E。在该实现方式中，能量控制模块1661E包括多个能量控制器1672E，对于每个主波长λp有一个能量控制器。在该实现方式中，示出了两个能量控制器1672E_1和1672E_2，对于两个主波长中的每个主波长有一个能量控制器，使得光学振荡器1212E产生具有在第一目标能量1671E_1处的第一主波长λp1的脉冲以及具有在第二目标能量1671E_2处的第二主波长λp2的脉冲。在其它实现方式中，能量控制模块1661E可以包括多于两个的能量控制器1672E，以及光束1160中与能量控制器1672E一样多的主波长。每个能量控制器1672E可以采用任何合适的设计或操作。此外，能量控制模块1661E内的任一个能量控制器1672E可以具有与能量控制模块1661E内的其他能量控制器1672E不同的设计或操作。

能量控制模块1661E包括比较器集1663E，对于每个能量控制器1672E有一个比较器。在所示的实现方式中，第一比较器1663E_1与第一能量控制器1672E_1相关联并且第二比较器1663E_2与第二能量控制器1672E_2相关联。能量控制模块1661E还包括针对每个主波长λp生成目标能量Etarget的目标能量生成器1670E。因此，在该实现方式中，目标能量生成器1670E生成针对第一主波长λp1的第一目标能量Etarget 1671E_1，第一目标能量Etarget 1671E_1被提供给第一比较器1663E_1，并且生成针对第二主波长λp2的第二目标能量Etarget 1671E_2，第二目标能量Etarget 1671E_2被提供给第二比较器1663E_1。

能量控制模块1661E包括开关1646E，开关1646E被配置为确定将能量性质信号1646E发送到何处。具体地，如果当前脉冲具有第一主波长λp1，则开关1646E向第一比较器1663E_1提供能量性质信号1646E，并且如果当前脉冲具有第二主波长λp2，则开关1646E向第二比较器1663E_2提供能量性质信号1646E。在其它实现方式中，可以在比较器1663E_1、1663E_2处实现相应的开关，而不是在光学检测系统1145E处实现开关。

能量控制器，诸如能量控制器1272E，被配置为对所有主波长λp进行操作，或者各自被配置为对单个主波长λp进行操作的能量控制器1672E_1、1672E_2可以具有任何合适的设计或操作。接下来，参考图17-图20讨论了合适的能量控制器的若干实现方式。这些能量控制器中的任一个控制器可以被实现为能量控制器1272E、1672E_1或1672E_2中的任一者。此外，可以将多个能量控制器的操作组合到能量控制器1272E、1672E_1、1672E_2中的单个能量控制器中。

参考图17，能量控制器1772E的一个实现方式使用陷波滤波器。能量控制器1772E包括延迟模块1767E、激励确定模块1762E和校正模块1764E。延迟模块1767E接收来自比较器1763E的能量误差1766E，比较器1763E可以是比较器1263E、1663E_1、1663E_2中的任一者。延迟模块1767E在能量误差1766E中引入时间延迟，以确保适当的因果关系；使得能量控制器1772E所采取的动作不被施加到对其(从能量性质信号1246E)接收测量值的脉冲。虽然延迟模块1767E被示出为单独的框，但其功能可以在光学检测系统1145E或激励确定模块1762E内实现。

能量误差1766E被提供给激励确定模块1762E，激励确定模块确定激励信号1768Ep。激励信号1768Ep的特性基于能量误差1766E，能量误差1766E又基于能量性质信号1246E、1646E中的能量的量的指示。因此，例如，激励确定模块1762E可以确定对振荡器1212E的电极的电压进行多大程度的调整来抵消从振荡器1212E输出的光束的能量误差。

激励信号1768Ep被提供给校正模块1764E。校正模块1764E基于激励信号1768Ep来确定经校正的激励信号1768E。具体地，校正模块1764E校正激励信号1768Ep以考虑光学振荡器1212E的传递函数的变化。传递函数是变化的，因为光束1160中的脉冲的光谱性质有意不完全相同。例如，每个脉冲的中心或主波长λp可以在逐个脉冲的基础上改变，从而在产生脉冲之前，改变光谱特征选择模块258的配置。主波长可以在多个值之间交替，以形成在每个主波长处具有光谱峰值的脉冲光束1160，其中任何两个峰值彼此间隔光谱距离，光谱距离是两个峰值的主波长之间的差。脉冲光束在两个相邻主波长之间的波长处几乎没有光。

校正模块1764E实现滤波器(诸如陷波滤波器)，滤波器至少基于光学振荡器1212E在产生第k脉冲时的传递函数TF(k)、针对第k脉冲的能量误差1766E、针对第k脉冲的累积能量误差、与第k脉冲具有相同主波长的脉冲的一个或多个先前激励信号值以及与能量和/或剂量误差有关的一个或多个调谐参数或增益来确定经校正的激励信号1768E。通常，陷波滤波器抑制具有在频带内的频率的信号并传输频率在频带之外的信号。陷波滤波器被配置为抑制由于使用来自光学振荡器1212E的不同配置(不同传递函数)的光脉冲而可能发生的能量扰动。陷波滤波器可以通过以下公式来表示：

其中，k是对脉冲数进行索引的整数，V_sp是经校正的激励信号1768E，并且具体而言，V_sp(k+1)是针对k+1脉冲的经校正的激励信号1768E，G_N是K_H/K_E，其中K_H是与剂量误差有关的增益的调谐参数，K_E是与能量误差有关的调谐参数或增益，并且Vservo是根据等式(3)计算的电压命令，如下所示：

其中，e(k)是针对第k脉冲的能量误差1766E，D(k)是针对第k脉冲的累积能量误差或剂量误差，并且dEdV(k)是光学振荡器1212E在产生第k脉冲时的传递函数。

经校正的激励信号1768E被施加到光学振荡器1212E以校正光学振荡器1212E的效率变化。通过校正激励信号1268E，能量控制模块1261E使得脉冲光束1160中的特定主波长的脉冲的能量处于或在与该特定主波长相关联的目标能量(诸如Etarget 1271E，或Etarget1671E_1、Etarget 1671E_2)的可接受范围内。

参考图18，能量控制器的实现方式1872E使用卡尔曼滤波器，卡尔曼滤波器使用线性二次估计。能量控制器1872E包括延迟模块1867E，延迟模块1867E接收来自比较器1863E的误差信号，比较器1863E可以是比较器1263E、1663E_1、1663E_2中的任一者。如上所述，延迟模块1767E在能量误差1866E中引入时间延迟，以确保适当的因果关系；使得能量控制器1872E所采取的动作不会被施加到对其(从能量性质信号1246E)接收测量值的脉冲。虽然延迟模块1867E被示出为单独的框，但其功能可以在光学检测系统1145E或能量控制器1872E的其它部件内实现。能量控制器1872E包括激励确定模块1862E、校正模块1864E和第二比较器1869E。

与激励确定模块1762E类似，激励确定模块1862E基于从延迟模块1867E输出的能量误差1866E来确定激励信号1868Ep。具体地，激励确定模块1862E包括传递函数模型集，其中每个传递函数模型与光学振荡器1212E的状态中的相应一个状态相关联。具体地，光学振荡器1212E的每个传递函数TF与光谱特征选择模块258的特定配置相关联，光谱特征选择模块258产生不同的主波长λp并且每个传递函数TF与该配置的效率特性有关。激励确定模块1862E选择与产生第k脉冲的光学振荡器1212E的传递函数TF相关联的模型M(TF)，以便计算激励信号1868Ep。在等式形式中，这可以被表示为：

其中k是大于或等于1的整数，表示光束1160的脉冲的脉冲数，Ch_k是产生光束1160中的第k脉冲的光学振荡器1212E的状态，并且dedv(Ch_k)是对产生第k脉冲的光学振荡器1212E的传递函数进行建模的模型M(TF)。V*和E*被确定为建模的一部分。V(k+1)是针对k+1脉冲确定的激励信号1868Ep。

校正模块1864E被实现为卡尔曼滤波器，其有效抑制具有已知周期的脉冲间能量扰动。卡尔曼滤波器1864E使用来自比较器1863E的能量误差1866E和来自激励确定模块1862E的激励信号1868Ep来确定输出信号1864Eo。输出信号1864Eo被提供给第二比较器1869E。第二比较器1869E基于输出信号1864Eo和激励信号1868Ep来确定经校正的激励信号1868E。

卡尔曼滤波器1864E的输出信号1864Eo基于与第k脉冲的能量误差1866E直接有关的因子、与光谱特征选择模块258的配置变化的周期相关联的模型M(TF)以及被施加以产生第k脉冲的激励信号1868E。卡尔曼滤波器1864E的输出信号1864Eo还考虑了卡尔曼滤波器1864E的增益和调谐参数。

卡尔曼滤波器的输出信号1864Eo可以根据以下等式来表示：

KXpred(k+1)＝A*KXpost(k)，等式(5)，

其中A＝-1，并且KXpost(k)是对卡尔曼滤波器1864E针对第k脉冲的输出的估计值并且由下式给出：

KXpost(k)＝KXpred(k)+K_K(k)*Ke(k)，等式(6)，

其中K_K是卡尔曼滤波器1864E的增益，由下式给出：

并且Ke(k)由下式给出：

其中，Error(k)是第k脉冲的能量误差1866E，dedv(M(TF))是与用于在光束1160中产生第k脉冲的光学振荡器1212E相关联的模型，并且HVcommand(k)是被施加以产生第k脉冲的激励信号。

K_S(k)由K_S(k)＝KPpred(k)+R给出，其中R是调谐参数。并且，KPpred(k)是KXpred(k)的协方差。KPpred(k)也可以被看作确定卡尔曼滤波器1864E的增益K_K的置信水平。因此，如果KPpred(k)为0，则K_K＝0并且这意味着对模型预测非常有信心并且不需要来自光学检测系统1145E的输出。另一方面，如果KPpred(k)与光学检测系统1145E中的噪声R相比非常大，则K_K＝1，这意味着只能信任光学检测系统1145E。KPpred(k+1)由下式给出：

KPpred(k+1)＝A*KPpost(k)*A′+Q，等式(9)，

其中A＝-1，Q是卡尔曼滤波器1864E的调谐参数并且KPpost(k)由下式给出：

KPpost(k)＝(1-K_K(k))*KPpred(k)*(1-K_K(k)*C′)+K_K(k)*R*K_K(k)′，等式(10)，

其中C是卡尔曼滤波器1864E的调谐参数并且在该实现方式中可以等于1，并且R是调谐参数。

第二比较器1869E确定经校正的激励信号1868E，如下：

HVSP(k)＝HVCommand(k)+HVDefault–KXpred(k)，等式(11)，

其中，HVSP(k)是经校正的激励信号1868E，HVCommand(k)是由激励确定模块1862E针对第k脉冲确定的未校正的激励信号1868Ep，HVDefault是估计光学振荡器1212E的传递函数TF针对第k脉冲的标称激励信号的参数，并且KXpred(k)是卡尔曼滤波器1864E针对第k脉冲的输出信号1864Eo。HVDefault的值可以被存储在电子存储中并在需要时由能量控制器1872E检索。HVDefault的值可以是电压的幅度并且例如可以是大于100伏的值。

参考图19A，能量控制模块1161E的实现方式1961E使用前馈方法来抑制或减少由于为了改变由光学振荡器1212E产生的光束1160的光谱性质而有意改变与光学振荡器1212E相关联的光谱特征选择模块258的配置而发生的脉冲间能量扰动或能量变化。能量控制模块1961E依赖于估计值集EvsV(λp)，每个估计值是光学振荡器1212E的输入(激励信号或V)与光学振荡器1212E针对每个主波长λp的输出(光束1160的能量E)之间的关系。能量控制模块1961E包括目标能量生成器1970E(其与目标能量生成器1270E类似操作)、比较器1963E和能量控制器1972E。

参考图19B和图19C，示出了能量控制器1972E的细节。能量控制器1972E包括延迟模块1967E和激励确定模块1962E。延迟模块1967E的输出是从比较器1963E输出的能量误差1966E，能量误差1966E与能量性质信号1946E(即，前一个脉冲中的能量，见图19A)和能量目标1971E之间的差的量度相对应。激励确定模块1962E确定经校正的激励信号1968E并将经校正的激励信号1968E提供给光学振荡器1212E。

图19C是激励确定模块1962E的框图。激励确定模块1962E可以包括反馈控制器FC。在某些实现方式中，反馈控制器FC是比例积分微分(PID)控制器，其接收误差信号1966E并产生输出，输出被应用于下游选择的传递函数之一(如下所述)。例如，PID控制器包括比例项、积分项和微分项。虽然讨论了PID控制器，但任何反馈控制器都可以被用作反馈控制器FC。

激励确定模块1962E包括传递函数选择器1974E，其选择传递函数TF(1)、TF(2)、...、TF(N)。传递函数TF(1)、TF(2)、...、TF(N)中的每一个传递函数是光学振荡器1212E针对特定主波长λp所估计的传递函数，并且传递函数TF(1)、TF(2)、...、TF(N)中的每一者与光谱特征选择模块258的特定配置相关联(图13)。光谱特征选择模块258具有N个不同的配置，每个配置与输出光束1160的不同光谱参数(例如，中心或主波长或带宽)相关联。N是大于1的整数并且对光谱特征选择模块258与特定应用有关的所有可能配置进行索引。光谱特征选择模块258的N个配置中的每一者与光学振荡器1212E的相应传递函数TF(1)、TF(2)、...、TF(N)相关联。例如，与传递函数TF(1)、TF(2)、...、TF(N)中的特定一个传递函数相关联的N的索引值可以被存储在查找表或数据库中，查找表或数据库的数据定义传递函数TF以及由光谱特征选择模块258的该配置产生的中心或主波长λp。传递函数TF(1)、TF(2)、...、TF(N)可以被存储在电子存储252上并且可由能量控制模块1961E访问。传递函数TF(1)、TF(2)、...、TF(N)可以与由制造商进行的N个配置相关联，或者可以由系统1100的操作员提供，或者可以使用输入(放电电压)和输出(所测量的能量)的历史记录被在线估计和更新。

传递函数选择器1974E确定传递函数TF(1)、TF(2)、...、TF(N)中的哪一个传递函数与产生从光学振荡器1212E发射的输出光束1160的第k脉冲的配置相关联。传递函数选择器1974E可以通过实现余数函数，从传递函数TF(1)、TF(2)、...、TF(N)之中选择，余数函数返回k除以M的除法运算的余数，其中M是整数，表示光谱特征选择模块258的N个配置中被交替或循环以产生光脉冲的配置数目并且k对脉冲数目进行索引。因此，M是2、N或大于2且小于或等于N的任何数。如果传递函数选择器1974E被实现为余数函数且M＝2，则传递函数选择器1974E对于具有偶数k索引号的脉冲返回0，并且对于具有奇数k索引号的脉冲返回1。在这些实现方式中，当传递函数选择器1974E返回0时，传递函数TF(1)被选择并且当传递函数选择器1974E返回1时，传递函数TF(2)被选择。

在另一示例中，由光学振荡器1212E产生的光脉冲的中心或主波长λp根据预定的方案逐脉冲变化。例如，光学振荡器1212E和光谱特征选择模块258可以被控制，使得主波长λp在四个预定主波长(如图15A和15B所示的那些)之间以顺序方式循环。因此，传递函数选择器1974E针对第二和第六脉冲选择传递函数TF(2)，针对第三和第七脉冲选择传递函数TF(3)，依此类推。

误差信号1966E被提供给所选择的传递函数TF(经由传递函数选择器1974E)并且所选择的传递函数TF的输出被提供给增益1984E，然后被提供给积分器1985E。前馈校正信号1967E被提供给积分器1985E并且基于EvsV曲线，EvsV曲线基于光束1160的下一个脉冲的主波长来选择。前馈校正信号1967E去除、减少或抑制能量扰动。信号1967E校正了在光学振荡器1212E的操作期间，通过改变光谱特征选择模块258的配置和改变Etarget引起的能量差，并确定经校正的激励信号1968E。经校正的激励信号1968E(V(k+1))基于以下等式来确定：

其中k是大于或等于1的整数并且表示由光学振荡器1212E输出的光束中的脉冲的脉冲数，λ_k是由光学振荡器1212E产生的第k脉冲的波长，E是能量值，V是电压值并且TF(λ_k)是光学振荡器1212E的传递函数TF(1)、TF(2)、...、TF(N)中产生第k脉冲的波长的一个传递函数。V*和E*是经滤波的版本，例如原始电压和能量值的移动平均值。

参考图20，能量控制模块1161E的实现方式2061E使用重复控制方法，重复控制方法依赖于能量前馈以反转或消除任意重复的扰动(其被示出为能量选择信号2046E中的模式)，重复扰动由于为了改变由光学振荡器1212E产生的光束1160的光谱性质而故意改变与光学振荡器1212E相关联的光谱特征选择模块258的配置而发生。能量控制模块2061E包括目标能量生成器2070E(其类似于目标能量生成器1270E来操作)、比较器2063E和能量控制器2072E。

为了反转或消除任意重复扰动，能量控制器2072E需要对任意重复扰动的性质进行演绎知识，以对扰动进行建模，并对激励信号2068E进行批量更改(即，针对设定数目的未来脉冲)。能量控制器2072E可以包括演绎模块2072ED，演绎模块2072ED被配置为通过例如测量每个脉冲突发的扰动来获得该演绎知识，并且然后使用该信息以开发扰动的模型。能量控制器2072E还可以包括校正模块2072EC，校正模块2072EC被配置为基于扰动模型对激励信号2068E进行更改。

能量控制器2072E在很大程度上依赖于对这些扰动的直接观察；因此，重要的是并入有关扰动的演绎知识，包括扰动如何变化或改变。例如，如果已知扰动随光束1160的脉冲的重复率而显著变化，则确保演绎模块考虑该相关性可能是有用的。

在一些实现方式中，能量控制器2072E内的演绎模块2072ED可以针对例如针对光束1160的突发中的设定数目的脉冲的特定时间段(被称为扰动周期)来获取能量性质信号2046E。然后，演绎模块2072ED可以将这些能量性质信号2046E中的每一个信号与目标能量Etarget 2071E进行比较，从而在扰动周期内针对每个脉冲生成能量误差(这是能量信号2066E的一部分)。演绎模块2072ED可以计算能量控制器2072E内的其他反馈控制器估计已消除了多少能量误差，并且其被添加回到所测量的能量误差以获得总误差。其他反馈控制器可以包括本文讨论的控制器。剩下的是其他反馈控制器不会或不能消除的能量误差量和能量演绎模块2072ED要消除的能量误差量。对于扰动周期期间的每个脉冲，演绎模块2072ED更新扰动的幅度以及备选地符号，并且误差穿过增益小于1的积分器(在演绎模块2072ED内)，以产生要被反转的扰动形状。扰动周期中的每个脉冲被独立处理并且假设脉冲之间没有相关性。在下一扰动周期，校正模块2072EC将最新的扰动形状添加到激励信号2068E。该技术在每个扰动周期重复，并导致前馈控制的训练。

参考图21，程序2100由光刻系统1100来执行。程序2100确定用于应用于光源1105，特别是应用于光学振荡器1212E的经校正的输入信号(激励信号1168E)。程序2100至少部分地由控制系统1150来实现，控制系统1150包括能量控制模块1161E。控制系统1150和/或控制系统1150的一部分(诸如能量控制模块1161E)可以被实现为光源1105的一部分、光刻曝光设备1169的一部分或者与光源1105和/或光刻曝光设备1169分离(但与之通信)。

光束1160的多个脉冲集被产生(2105)。具体地，光源1105产生光束1160，使得光束1160中的每个脉冲与不同的主波长λp相关联并且可能还与不同的目标能量Etarget相关联。不同的主波长λp基于光谱特征选择模块258的配置来确定。

接下来，光束1160的先前脉冲的能量的测量值被接收(2110)。例如，控制系统1150(具体地是能量控制模块1161E)从检测系统1145E接收针对第k脉冲(可以被认为是先前脉冲)的能量性质信号1146E。

先前脉冲的能量误差被确定(2115)。例如，参考图12，误差信号1266E从比较器1263E输出，或者，参考图16，误差信号1666E_1从比较器1663E_1输出。如果第k脉冲具有主波长λp2，则比较器(诸如1263E或1663E_2)将所测量的先前光束脉冲的能量(根据能量性质信号1146E来确定)与第二目标能量Etarget2进行比较，因为第二目标能量Etarget2与第二脉冲集相关联。另一方面，如果第k脉冲具有主波长λp1，则比较器(诸如1263E或1663E_1)将所测量的先前光束脉冲的能量(根据能量性质信号1146E来确定)与第一目标能量Etarget1进行比较，因为第一目标能量Etarget1与第一脉冲集相关联。

光源1105的至少一个部件被调整，从而基于所确定的误差(2115)来调整光束1160的后续脉冲的能量(2120)。经调整的后续脉冲具有与先前脉冲的主波长相同的主波长。因此，例如，如果光谱特征选择模块258被配置为在产生具有第一主波长λp1的脉冲和产生具有第二主波长λp2的脉冲(如图7和8A所示)之间交替，并且先前脉冲(即，第k脉冲)具有第一主波长λp1，则k+2x脉冲被调整(其中x是正整数)，因为k+2x脉冲也具有第一主波长λp1。

具体地，经校正的激励信号1168E被施加到光学振荡器1212E。例如，电极217-a、217-b的电压基于该校正的激励信号1168E来调整。

实施例可以使用以下条款来进一步描述：

1.一种用于控制脉冲光束的能量的方法，所述方法包括：

从光源产生光束的多个混合脉冲集，每个光束脉冲集与不同的主波长和不同的目标能量相关联；

接收先前光束脉冲的能量的测量值；

确定能量误差，包括：

如果先前光束脉冲在特定光束脉冲集中，则将所测量的先前光束脉冲的能量与特定光束脉冲集所关联的特定目标能量进行比较；以及

调整光源的至少一个部件，从而基于所确定的能量误差，调整特定光束脉冲集中的后续脉冲的能量。

2.根据条款1所述的方法，还包括接收与每个光束脉冲集相关联的每个不同的目标能量。

3.根据条款1所述的方法，还包括对先前光束脉冲是否在特定光束脉冲集中进行分类。

4.根据条款1所述的方法，还包括确定对光源的至少一个部件的调整量。

5.根据条款1所述的方法，还包括基于先前光束脉冲是否在特定光束脉冲集中，对光源的至少一个部件的调整量进行校正。

6.根据条款1所述的方法，其中调整光源的至少一个部件包括改变向与光源的光学振荡器相关联的电极提供的电压。

7.一种系统，包括：

光源装置，包括：

光学振荡器，被配置为响应于激励信号而产生光脉冲，光脉冲具有光谱性质；以及

光谱调整装置，被配置为控制光脉冲的光谱性质；以及能量控制装置，与光源装置通信，能量控制装置被配置为：

确定与所产生的光脉冲的光谱性质相关联的目标能量；以及

至少基于所确定的目标能量，确定对激励信号的调整，所述调整使得光学振荡器产生一个或多个后续光脉冲以考虑光谱调整装置的配置的变化。

8.根据条款7所述的系统，其中对激励信号的调整导致对产生的一个或多个后续光脉冲的能量的调整。

9.根据条款7所述的系统，其中与所产生的光脉冲的光谱性质相关联的目标能量先前被定义为与所产生的光脉冲的光谱性质相关联。

10.根据条款7所述的系统，其中光学振荡器与多个传递函数相关联，每个传递函数与光谱调整装置的特定配置和光谱性质的特定值相关联；并且能量控制装置被配置为基于与光谱调整装置用于产生一个或多个后续光脉冲的特定配置相关联的传递函数来确定对激励信号的调整。

11.根据条款7所述的系统，其中光谱调整装置包括彼此之间以光学通信方式布置的至少一个棱镜和衍射元件，并且每个传递函数与至少一个棱镜的不同状态相关联。

12.根据条款7所述的系统，其中光脉冲的光谱性质是光脉冲的中心波长并且光谱调整装置的每个配置对应于波长的特定值。

13.根据条款7所述的系统，还包括被配置为测量光脉冲的能量的测量装置。

14.根据条款13所述的系统，其中能量控制装置被配置为通过比较目标能量和所测量的能量来确定能量误差，并且对激励信号的调整的确定也基于能量误差。

15.根据条款7所述的系统，其中能量控制装置被配置为通过确定对激励信号的、导致光学振荡器产生与所产生的光脉冲的光谱性质相关联的一个或多个后续光脉冲的调整，确定对激励信号的、导致光学振荡器产生一个或多个后续光脉冲的调整。

16.根据条款7所述的系统，其中能量控制装置被配置为通过接收来自光刻曝光设备的通信来确定与所产生的光脉冲的光谱性质相关的目标能量，光刻曝光设备被配置为接收光脉冲，通信提供目标能量集，目标能量集中的每个目标能量与光谱性质相关联。

17.一种能量控制装置，包括：

控制模块，其被配置为：

接收从光源发射的先前光脉冲的能量值；

执行比较，包括：

仅当先前光脉冲在与第一主波长相关联的第一光束脉冲集中时，才将所接收的能量值与第一目标能量进行比较；或者，

仅当先前光脉冲在与第一主波长不同的第二主波长相关联的第二光束脉冲集中时，才将所接收的能量值与第二目标能量进行比较，第二目标能量不同于第一目标能量，以及

基于比较来调整光源的至少一个部件，从而调整具有与先前光脉冲相关联的主波长的后续光脉冲的能量。

18.根据条款17所述的能量控制装置，其中控制模块包括类别模块，类别模块被配置为对先前光脉冲是在第一光束脉冲集中还是在第二光束脉冲集中进行分类。

19.根据条款17所述的能量控制装置，其中控制模块包括比较器，比较器被配置为确定先前光脉冲是在第一光束脉冲集中还是在第二光束脉冲集中，并且基于确定来提供第一目标能量或第二目标能量。

20.根据条款17所述的能量控制装置，其中控制模块包括信号模块，信号模块被配置为确定要对光源的至少一个部件进行调整的量。

21.根据条款17所述的能量控制装置，其中控制模块包括校正模块，校正模块被配置为基于先前光脉冲是在第一光束脉冲集还是在第二光束脉冲集中，校正要对光源的至少一个部件的调整的量。

22.根据条款21所述的能量控制装置，其中校正模块被配置为通过对调整量应用滤波器来校正调整量。

23.根据条款22所述的能量控制装置，其中滤波器包括陷波滤波器，陷波滤波器传输具有第一频带内的频率的信息并且实质上阻断具有第一频带外的频率的信息。

24.根据条款22所述的能量控制装置，其中所述滤波器包括卡尔曼滤波器。

25.根据条款21所述的能量控制装置，其中校正模块被配置为通过对调整量施加前馈校正来校正调整量。

26.根据条款17所述的能量控制装置，其中控制模块被配置为基于比较来调整光源的至少一个部件，从而调整具有与先前光脉冲相关联的主波长的后续光脉冲的能量，所述调整包括：向光源发送信号，从而改变提供给与光源的光学振荡器相关联的电极的电压。

27.根据条款17所述的能量控制装置，其中控制模块被配置为接收先前光脉冲的能量值包括：控制模块被配置为接收从光源发射的多个先前光脉冲的能量值。

28.根据条款17所述的能量控制装置，其中控制模块被配置为基于比较来调整光源的至少一个部件，从而调整具有与先前光脉冲相关联的主波长的多个后续光脉冲的能量。

29.根据条款17所述的能量控制装置，其中控制模块被配置为基于比较，维持不具有与先前光脉冲相关联的主波长的后续光脉冲的能量。

其它实现方式在权利要求的范围内。

Claims (29)

1.一种用于控制脉冲光束的能量的方法，所述方法包括：

从光源产生所述光束的多个混合脉冲集，每个光束脉冲集与不同的主波长和不同的目标能量相关联；

接收先前光束脉冲的能量的测量值；

确定能量误差，包括：如果所述先前光束脉冲在特定光束脉冲集中，则将所测量的所述先前光束脉冲的所述能量与所述特定光束脉冲集所关联的特定目标能量进行比较；以及

调整所述光源的至少一个部件，从而基于所确定的能量误差，调整所述特定光束脉冲集中的后续脉冲的能量。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括接收与每个光束脉冲集相关联的每个不同的目标能量。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括对所述先前光束脉冲是否在所述特定光束脉冲集中进行分类。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括确定对所述光源的所述至少一个部件的调整量。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括基于所述先前光束脉冲是否在所述特定光束脉冲集中，对所述光源的所述至少一个部件的所述调整量进行校正。

6.根据权利要求1所述的方法，其中调整所述光源的所述至少一个部件包括：改变向与所述光源的光学振荡器相关联的电极提供的电压。

7.一种系统，包括：

光源装置，包括：

光学振荡器，被配置为响应于激励信号而产生光脉冲，所述光脉冲具有光谱性质；以及

光谱调整装置，被配置为控制所述光脉冲的所述光谱性质；以及

能量控制装置，与所述光源装置通信，所述能量控制装置被配置为：

确定与所产生的所述光脉冲的所述光谱性质相关联的目标能量；以及

至少基于所确定的所述目标能量，确定对所述激励信号的调整，所述调整使得所述光学振荡器产生一个或多个后续光脉冲，以考虑所述光谱调整装置的配置的变化。

8.根据权利要求7所述的系统，其中对所述激励信号的所述调整导致对产生的所述一个或多个后续光脉冲的所述能量的调整。

9.根据权利要求7所述的系统，其中与所产生的所述光脉冲的所述光谱性质相关联的所述目标能量先前被定义为与所产生的所述光脉冲的所述光谱性质相关联。

10.根据权利要求7所述的系统，其中所述光学振荡器与多个传递函数相关联，每个传递函数与所述光谱调整装置的特定配置和所述光谱性质的特定值相关联；并且所述能量控制装置被配置为基于所述传递函数来确定对所述激励信号的所述调整，所述传递函数与所述光谱调整装置的、用于产生所述一个或多个后续光脉冲的所述特定配置相关联。

11.根据权利要求7所述的系统，其中所述光谱调整装置包括彼此之间以光学通信方式布置的至少一个棱镜和衍射元件，并且每个传递函数与至少一个棱镜的不同状态相关联。

12.根据权利要求7所述的系统，其中光脉冲的所述光谱性质是所述光脉冲的中心波长并且所述光谱调整装置的每个配置对应于所述波长的特定值。

13.根据权利要求7所述的系统，还包括被配置为测量所述光脉冲的能量的测量装置。

14.根据权利要求13所述的系统，其中所述能量控制装置被配置为通过比较所述目标能量和所测量的所述能量来确定能量误差，并且对所述激励信号的所述调整的所述确定也基于所述能量误差。

15.根据权利要求7所述的系统，其中所述能量控制装置被配置为通过确定对所述激励信号的、导致所述光学振荡器产生与所产生的所述光脉冲的所述光谱性质相关联的一个或多个后续光脉冲的所述调整来确定对所述激励信号的、导致所述光学振荡器产生所述一个或多个后续光脉冲的所述调整。

16.根据权利要求7所述的系统，其中所述能量控制装置被配置为通过接收来自光刻曝光设备的通信来确定与所产生的所述光脉冲的所述光谱性质相关联的目标能量，所述光刻曝光设备被配置为接收所述光脉冲，所述通信提供目标能量集，所述目标能量集中的每个目标能量与光谱性质相关联。

17.一种能量控制装置，包括：

控制模块，被配置为：

接收从光源发射的先前光脉冲的能量值；

执行比较，包括：

仅当所述先前光脉冲在与第一主波长相关联的第一光束脉冲集中时，才将所接收的所述能量值与第一目标能量进行比较；或者，

仅当所述先前光脉冲在与不同于所述第一主波长的第二主波长相关联的第二光束脉冲集中时，才将所接收的所述能量值与第二目标能量进行比较，所述第二目标能量不同于所述第一目标能量，以及

基于所述比较来调整所述光源的至少一个部件，从而调整具有与所述先前光脉冲相关联的所述主波长的后续光脉冲的所述能量。

18.根据权利要求17所述的能量控制装置，其中所述控制模块包括类别模块，所述类别模块被配置为对所述先前光脉冲是在所述第一光束脉冲集中还是在所述第二光束脉冲集中进行分类。

19.根据权利要求17所述的能量控制装置，其中所述控制模块包括比较器，所述比较器被配置为确定所述先前光脉冲是在所述第一光束脉冲集中还是在所述第二光束脉冲集中，并且基于所述确定来提供所述第一目标能量或所述第二目标能量。

20.根据权利要求17所述的能量控制装置，其中所述控制模块包括信号模块，所述信号模块被配置为确定要对所述光源的所述至少一个部件进行的所述调整量。

21.根据权利要求17所述的能量控制装置，其中所述控制模块包括校正模块，所述校正模块被配置为基于所述先前光脉冲是在所述第一光束脉冲集中还是在所述第二光束脉冲集中，校正要对所述光源的所述至少一个部件进行的所述调整量。

22.根据权利要求21所述的能量控制装置，其中所述校正模块被配置为通过对所述调整量应用滤波器来校正所述调整量。

23.根据权利要求22所述的能量控制装置，其中所述滤波器包括陷波滤波器，所述陷波滤波器传输具有第一频带内的频率的信息并且基本上阻断具有所述第一频带外的频率的信息。

24.根据权利要求22所述的能量控制装置，其中所述滤波器包括卡尔曼滤波器。

25.根据权利要求21所述的能量控制装置，其中所述校正模块被配置为通过对所述调整量施加前馈校正来校正所述调整量。

26.根据权利要求17所述的能量控制装置，其中所述控制模块被配置为：基于所述比较来调整所述光源的至少一个部件，从而调整具有与所述先前光脉冲相关联的所述主波长的所述后续光脉冲的所述能量，所述调整包括：向所述光源发送信号，从而改变提供给与所述光源的光学振荡器相关联的电极的电压。

27.根据权利要求17所述的能量控制装置，其中所述控制模块被配置为接收所述先前光脉冲的所述能量值，所述接收包括：所述控制模块被配置为接收从所述光源发射的多个先前光脉冲的所述能量值。

28.根据权利要求17所述的能量控制装置，其中所述控制模块被配置为基于所述比较来调整所述光源的所述至少一个部件，从而调整具有与所述先前光脉冲相关联的所述主波长的多个后续光脉冲的所述能量。

29.根据权利要求17所述的能量控制装置，其中所述控制模块被配置为基于所述比较，维持不具有与所述先前光脉冲相关联的所述主波长的后续光脉冲的所述能量。