脉冲光束频谱特征控制的制作方法

本申请是申请日为2016年6月14日、申请号为201680037721.7、发明名称为“脉冲光束频谱特征控制”的中国发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年6月26日提交的标题为“pulsedlightbeamspectralfeaturecontrol”的美国临时申请no.62/185,452以及于2015年7月8日提交的标题为“pulsedlightbeamspectralfeaturecontrol”的美国序列no.14,795,508的权益，其全部内容通过引用并入本文。

所公开的主题涉及控制由光源产生的脉冲光束的频谱特征。

背景技术：

从诸如激光器之类的光源输出的光束的频谱特征或性质(例如，带宽)的精确知识在许多科学和工业应用中是重要的。例如，使用光源带宽的精确知识来控制深紫外(duv)光学光刻中的最小特征尺寸或临界尺度(cd)。临界尺寸是印刷在半导体衬底(也被称为晶片)上的特征尺寸，并且因此cd可能需要精细的尺寸控制。在光学光刻中，衬底被由光源产生的光束照射。通常，光源是激光源，并且光束是激光束。

技术实现要素：

在一些一般方面中，一种系统控制由光源产生的脉冲光束的频谱特征。该系统包括耦合到光源的第一可致动装置的第一致动模块，所述第一可致动装置由所述第一致动模块在一个值范围内更改，从而调整所述脉冲光束的所述频谱特征；耦合到所述光源的第二可致动装置的第二致动模块，所述第二可致动装置由所述第二致动模块更改，从而调整所述脉冲光束的频谱特征；以及连接到所述第一致动模块和所述第二致动模块的控制系统。所述控制系统被配置为：接收关于所述第一可致动装置的操作状态的指示；并且向所述第二致动模块发送信号以调整所述脉冲光束的所述频谱特征，从而：基于接收到的所述第一可致动装置的所述操作状态的指示来防止所述第一可致动装置饱和，或者如果接收到的所述第一可致动装置的所述操作状态的指示表明其饱和，则将所述第一可致动装置去饱和。

实现可以包括以下特征中的一个或多个。例如，光源可以包括气体放电系统，所述气体放电系统具有容纳增益介质的腔室，所述增益介质当被用放电中的电流脉冲泵浦时产生脉冲光束。

所述控制系统可以被配置为：接收从所述光源输出的所述脉冲光束的所述频谱特征的测量；以及基于接收到的所述脉冲光束的所述频谱特征的测量，向所述第一致动模块和所述第二致动模块中的一个或多个发送信号，以将所述脉冲光束的所述频谱特征调整到新值。

所述光源可以是多级气体放电系统，其中第一级是输出脉冲种子光束的振荡器装置，第二级是光学放大装置，所述光学放大装置接收所述脉冲种子光束并输出脉冲光束，并且两级都包括气体放电子系统。所述第一致动模块可以是定时模块，所述定时模块被连接到所述第一级和所述第二级，以控制发送到所述第一级的第一触发信号与发送到所述第二级的第二触发信号之间的相对定时。

所述第二致动模块可以是与所述脉冲光束相互作用的频谱选择模块。所述频谱选择模块可以包括被配置为调整所述脉冲光束的光学放大率的光学系统。所述光学系统可以耦合到所述光源的第一级。所述脉冲光束的所述频谱特征可以是所述脉冲光束的宽度。

所述系统还可以包括耦合到所述光源的第三可致动装置的第三致动模块，所述第三可致动装置由所述第三致动模块更改，从而更改所述脉冲光束的另一频谱特征。

该系统可以包括计量系统，所述计量系统包括连接到所述第一致动模块并被配置为输出关于所述第一可致动装置的所述操作状态的指示的观测系统。计量系统可以包括频谱特征单元，所述频谱特征单元被配置为测量从所述光源输出的所述脉冲光束的频谱特征，并且所述控制系统可以被配置为接收所述脉冲光束的所述频谱特征的测量。所述计量系统可以与所述第一致动模块和所述控制系统是分开的。计量系统可以被配置成接收所述脉冲光束的特性。

在其它一般方面中，一种用于控制光源的方法包括：接收所述光源的第一可致动装置的操作点的指示，所述第一可致动装置的所述操作点在下限和上限之间是可更改的，从而调整由所述光源产生的脉冲光束的频谱特征，并且当所述操作点处于所述下限或所述上限时所述第一可致动装置处于饱和状态，并且当所述操作点处于所述上限和所述下限之间时所述第一可致动装置处于不饱和状态。该方法包括基于所述光源的所述第一可致动装置的所述操作点的所述指示，确定所述第一可致动装置的所述操作点在所述上限和所述下限之间的位置；基于所确定的位置确定所述第一可致动装置是否处于饱和状态；并且如果确定所述第一可致动装置处于饱和状态，则更改所述光源的不同的第二可致动装置以将所述第一可致动装置改变为不饱和状态并且调整所述脉冲光束的所述频谱特征。

实现可以包括以下特征中的一个或多个。例如，确定所述第一可致动装置的所述操作点在所述下限和所述上限之间的位置可以包括确定所述操作点相对于激活上限和激活下限中的一个或多个的位置，所述激活上限和所述激活下限在所述上限和所述下限之间。基于所确定的位置确定所述第一可致动装置是否处于饱和状态可以包括确定所述操作点是否在所述激活上限和所述上限之间或在所述激活下限和所述下限之间。所述第一可致动装置的不饱和状态可以在所述激活上限和所述激活下限之间。如果所述第一可致动装置处于饱和状态，那么所述方法可以包括继续更改所述不同的第二装置，直到所述第一可致动装置的所述操作点处于去激活上限和去激活下限之间，所述去激活上限和所述去激活下限在所述激活上限和所述激活下限之间。所述第一可致动装置可以与在所述去激活上限和所述去激活下限之间的目标操作点相关联。

所述不同的第二可致动装置可以包括被配置为与从所述光源发射的所述脉冲光束相互作用的光学元件。仅当所述光学元件不与所述脉冲光束相互作用时才可以更改所述不同的第二可致动装置。可以通过相对于所述脉冲光束的路径移动所述光学元件来更改所述不同的第二可致动装置。

所述第一可致动装置可以与在所述上限与所述下限之间的目标操作点相关联，并且可以通过将所述操作点的所述指示与所述目标操作点进行比较来确定所述第一可致动装置的所述操作点的位置。可以更改所述不同的第二可致动装置，以通过将所述第一可致动装置的所述操作点调整为更接近所述目标操作点来将所述第一可致动装置改变为不饱和状态。可以更改所述不同的第二可致动装置，以通过将所述第一可致动装置的所述操作点调整为在去激活限与所述目标操作点之间来将所述第一可致动装置改变为不饱和状态，所述去激活限在所述目标操作点与所述上限和所述下限中的一个之间。可以更改所述不同的第二可致动装置，以通过将所述第一可致动装置的所述操作点调整为等于所述目标操作点来将所述第一可致动装置改变为不饱和状态。

所述第一可致动装置的所述上限和所述下限可以与所述第一可致动装置的所述目标操作点等距。

所述第一可致动装置的所述上限和所述下限可以与所述第一可致动装置的所述目标操作点不等距。

可以更改所述不同的第二可致动装置，使得将所述第一可致动装置的所述操作点调整到去激活点，所述去激活点在所述目标操作点与所述上限和所述下限中的一个之间。

所述频谱特征可以是所述脉冲光束的频谱带宽。

如果所述第一可致动装置处于饱和状态，则该方法可以包括更改所述光源的不同的第三可致动装置以调整所述脉冲光束的第二频谱特征，所述第二频谱特征不同于所述频谱特征。所述频谱特征可以包括频谱带宽，所述第二频谱特征可以包括波长。通过更改所述第二可致动装置所引起的对所述频谱带宽的所述调整可以改变所述脉冲光束的所述波长，并且对所述第三可致动装置的所述更改可以补偿所述波长中的所述改变。

所述第一可致动装置的所述上限和所述第一可致动装置的所述下限中的一个或多个可以包括数值范围。

在使用光学系统期间所述目标操作点可以是可调整的。

该方法可以包括：接收由所述光源产生的所述脉冲光束的所述频谱特征的估计；确定频谱特征估计是否在所述频谱特征的目标值的范围之外；以及如果所述频谱特征估计在所述频谱特征的目标值的范围之外，则更改所述第一可致动装置以调整所述脉冲光束的所述频谱特征。

在其他一般方面中，一种用于控制由光源产生的脉冲光束的频谱特征的系统包括第一致动模块、第二致动模块、计量系统和控制系统。所述第一致动模块被耦合到所述光源的第一可致动装置，所述第一可致动装置由所述第一致动模块在关于目标值的一个值范围内更改，从而更改所述脉冲光束的所述频谱特征。所述第二致动模块耦合到所述光源的不同的第二可致动装置，第二可致动装置由所述第二致动模块更改，从而更改所述脉冲光束的所述频谱特征。所述计量系统包括观测系统，所述观测系统被连接到至少所述第一致动模块并被配置成输出指示所述第一可致动装置正操作于的所述实际值与所述目标值之间的偏差的度量。所述控制系统被连接到所述第一致动模块、所述第二致动模块和所述计量系统，并且被配置为：确定所述偏差是否大于可接受偏差，并且如果偏差在可接受偏差之外，则向所述第二致动模块发送信号以调整所述脉冲光束的所述频谱特征，从而将所述第一可致动装置正操作于的所述实际值调整为更接近所述目标值。

实现可以包括以下特征中的一个或多个。例如，所述光源包括气体放电系统，所述气体放电系统具有至少一个容纳增益介质的腔室，所述增益介质当被用放电中的电流脉冲泵浦时产生脉冲光束。

所述计量系统可以包括被配置为测量从所述光源输出的所述脉冲光束的所述频谱特征的频谱特征单元，并且所述控制系统被配置为接收所述脉冲光束的所述频谱特征的测量。所述控制系统可以被配置为基于从所述频谱特征单元接收到的所述频谱特征的测量，向所述第一致动模块和所述第二致动模块中的一个或多个发送信号，以将所述脉冲光束的所述频谱特征调整到新值。

所述控制系统可以通过确定所述偏差是否如此大以至于所述第一致动模块不能将所述脉冲光束的所述频谱特征更改到新值来确定所述偏差是否大于上所述可接受偏差。

所述光源可以是多级气体放电系统，其中第一级是输出脉冲种子光束的振荡器装置，第二级是光学放大装置，所述光学放大装置接收所述脉冲种子光束并输出脉冲光束，并且两级都包括气体放电子系统。所述第一致动模块可以是定时模块，所述定时模块被连接到所述第一级和所述第二级，以控制发送到所述第一级的第一触发信号与发送到所述第二级的第二触发信号之间的相对定时。

第二致动模块可以是与所述脉冲光束相互作用的频谱选择模块。所述频谱选择模块可以包括被配置为调整是脉冲光束的光学放大率的光学系统。所述光学系统可以被耦合到所述光源的第一级。所述脉冲光束的所述频谱特征可以是所述脉冲光束的宽度。

所述系统可以包括第三致动模块，所述第三致动模块被耦合到所述光源的第三可致动装置，所述第三可致动装置由所述第三致动模块更改，从而更改所述脉冲光束的另一频谱特征。

在其他一般方面中，一种系统包括被配置为发射脉冲输出光束的光源、可致动装置和控制系统。所述光源包括被定位于光束路径上的第一腔室和第二腔室，所述第一腔室向所述第二腔室提供脉冲种子光束，所述第二腔室被配置为接收所述脉冲种子光束并发射所述脉冲输出光束；以及频谱选择模块，所述频谱选择模块包括被定位于所述光束路径上的至少一个可致动光学元件。可致动装置被耦合到所述光源的所述第一腔室和所述光源的所述第二腔室。所述可致动装置具有可调整的操作点并且与目标操作点相关联，当所述可调整的操作点处于上限或下限时，所述可致动装置处于饱和状态，而当所述可调整的操作点处于所述上限和所述下限之间时所述可致动装置处于不饱和状态。所述控制系统被耦合到所述光源和所述可致动装置。所述控制系统被配置为：访问所述可致动装置的所述可调整的操作点的值的指示，将访问到的所述可调整的操作点的值的指示与所述上限和所述下限进行比较，基于所述比较来确定所述可致动装置是否处于饱和状态，以及如果所述可致动装置处于饱和状态，则致动所述频谱选择模块的至少一个光学元件中的至少一个，以将所述可致动装置改变为不饱和状态。

附图说明

图1是光学系统的框图，该光学系统包括用于控制被引导到输出装置的脉冲光束的致动系统；

图2是脉冲光束的示例性光学频谱的曲线图；

图3是可以在图1的光学系统中使用的示例性计量系统的框图；

图4是可以在图1的光学系统中使用的示例性光源的框图；

图5是可以在图1的频谱特征选择系统中使用的示例性线窄化模块的框图；

图6是图1的光学系统的示例性控制系统的框图；

图7是作为光刻系统的示例性输出装置的框图；

图8是用于使图1的致动系统的第一可致动装置去饱和的示例性过程的流程图；

图9是由图1的致动系统的第一可致动装置执行的示例性闭环控制过程的流程图；

图10是补充图8的过程的示例性处理控制系统的框图；

图11是表征图1的系统的可致动装置的行为的示例性曲线图；

图12是用于确定可致动装置是否处于饱和状态的示例性控制图；和

图13是示出用于在图10的处理控制系统中使用的关系的曲线图。

具体实施方式

参照图1，光学系统100包括光源105，其产生被引导至输出装置145(诸如对晶片上的微电子特征进行图案化的光刻曝光装置，如图7中所示)的脉冲光束110。虽然未示出，但是光束110也可以被引导通过放置在光源和输出装置145之间的光束制备系统，该光束制备系统可以包括修改光束110的各方面的光学元件。例如，光束制备系统可以包括反射或折射光学元件、光学脉冲展宽器和光学孔径(包括自动快门)。

如果输出装置是光刻系统，那么它使用具有深紫外(duv)范围中的波长的光束110，例如具有248纳米(nm)或193nm的波长。在晶片上图案化的微电子特征的尺寸取决于光束110的波长，较低的波长实现较小的最小尺寸。当光束110的波长是248nm或193nm时，微电子特征的最小尺寸可以是例如50nm或更小。

参照图2，由光源105产生的脉冲光束110的光学频谱200(或发射频谱)包含关于光学能量或功率如何分布在不同波长上的信息。以图表的形式描绘光束110的光学频谱200，其中将频谱强度(不一定用绝对校准)绘制为波长或光学频率的函数。光学频谱200可以被称为光束110的频谱形状或强度频谱。光束110的频谱性质或特征包括强度频谱的任何方面或表示。例如，带宽和波长是光束110的频谱特征。光束110的带宽是该频谱形状的宽度的测量，并且此宽度可以根据激光的波长或频率给出。可以使用与光学频谱200的细节相关的任何合适的数学构造(即，度量)来估计表征光束的带宽的值。例如，可以使用频谱形状的最大峰值强度的分数(x)处的频谱的全宽(被称为fwxm)来表征光束带宽。作为另一个示例，可以使用包含积分频谱强度的分数(y)的频谱的宽度(被称为ey)来表征光束带宽。

在光源的操作期间，各种干扰107(诸如温度梯度、压力梯度、光学失真、操作条件的改变等)作用于光源105和光束110，以修改光束110的频谱特征。由于干扰107，输出装置处的光束110的实际频谱特征(诸如带宽或波长)可能不对应于或不匹配于输出装置145处期望的频谱特征。因此，在操作期间通过估计来自光学频谱的度量的值来测量或估计光束110的实际频谱特征(诸如特性带宽)。操作者或自动系统(例如，反馈控制器)可以使用测量的或估计的带宽来调整光源105的性质并使用致动系统115来调整光束110的光学频谱。

因此，光学系统100包括致动系统115，该致动系统115包括两个或更多致动模块(诸如第一致动模块120和第二致动模块125)，所述两个或更多致动模块耦合到光源105的相应的两个或更多可致动装置(诸如相应的第一可致动装置130和第二可致动装置135)并且由控制系统140控制。第一可致动装置130由第一致动模块120(在控制系统140的控制下)更改以调整脉冲光束110的频谱特征，第二可致动装置135由第二致动模块125(在控制系统140的控制下)更改以调整脉冲光束110的频谱特征。以此方式，可以校正这些干扰107对光束110的影响。

有可能并且有时候需要配置光学系统100，使得第一可致动装置130能够比第二可致动装置135更快速地和/或在更精细的调谐范围内执行动作，以实现对光束110的频谱特征的调整。

如果第一可致动装置130变得饱和，那么干扰107的影响将不会被完全或充分地校正，并且在输出装置处的频谱特征将不会被充分地校正或调整，第一可致动装置130变得饱和意味着即使在第一致动模块120的控制下正在更改第一可致动装置130，也无法调整光束110的频谱特征。光学系统100包括计量系统150，该计量系统150可以包括用于观测或测量光学系统100的特性的一个或多个子系统。控制系统140和计量系统150联合工作以除了其他之外确定第一可致动装置130是否处于饱和状态，并且如果第一可致动装置130处于饱和状态，则在光学系统100的操作期间(例如，在光学系统100正在产生光束110的时候，该光束110在光源105的操作期间被引导到输出装置145或在光束110的突发或脉冲之间)使第一可致动装置130去饱和而不必关闭光源105。在去饱和之后，第一可致动装置130能够调整光束110的频谱特征。当第一可致动装置130饱和时——这意味着如上所述无法调整光束110的频谱特征，或者当第一可致动装置130接近饱和时，第一可致动装置130被认为处于饱和状态。下面例如关于图8和图9，讨论确定第一可致动装置130是否处于饱和状态的示例。

控制系统140和计量系统150可以替代地或附加地联合工作以除了其他之外连续地确定第一可致动装置130是否处于饱和状态，并且如果第一可致动装置130处于饱和状态，则调整光源105的方面(诸如第一致动模块120)以连续地重新定位或重置第一可致动装置130(例如，通过调整第一可致动装置130的操作状态或点)，使得其不会变得饱和。

还参照图3，计量系统150包括观测系统305，观测系统305被配置为观测与第一致动模块120相关联的特性。观测系统305可以被配置为观测与光学系统100的一个或多个其它组件诸如光源105和输出装置145相关联的特性，如下面更详细讨论的。观测系统305被配置为输出指示第一可致动装置130正操作于的实际值与目标值之间的偏差的度量(其由控制系统140接收)。该度量指示第一可致动装置130是否能够在关于目标值的值范围内被更改。通常，第一可致动装置130可以在关于目标值的值范围内被第一致动模块120更改。此目标值被选择为使得第一可致动装置130能够保持在一个位置中，在该位置处可以关于其范围对其进行调整以调整光束110的频谱特征。

如图3中所示，计量系统150还包括频谱特征单元310，频谱特征单元310被配置为测量从光源105输出的脉冲光束110的频谱特征。

控制系统140连接到第一致动模块120、第二致动模块125和计量系统150。控制系统140和特定组件(诸如计量系统150)之间的连接可以是有线连接或者可以是无线和非接触式连接。

控制系统140被配置成确定由观测系统305确定的度量所指示的偏差是否大于可接受的偏差。如果偏差在可接受的偏差之外，则控制系统140向第二致动模块125发送信号以调整脉冲光束110的频谱特征。由第二致动模块125对脉冲光束110的频谱特征的调整引起第一可致动装置130正操作于的实际值的调整以便更接近目标值。

另外，控制系统140被配置为确定来自频谱特征单元310的频谱特征的测量是否足够接近频谱特征的期望或参考值。如果所测量的频谱特征不足够接近参考值，那么控制系统140可以将信号发送到第一致动模块120和第二致动模块125中的一个或多个以将频谱特征调整到更接近参考值的新值。在一些实现中，控制系统140将信号发送到第一致动模块120以实现频谱特征中的调整或改变。以这样的方式，频谱特征(例如带宽)处于使用第一致动模块120的闭环控制下。

如上所讨论，使用第二致动模块125对脉冲光束110的频谱特征的调整引起第一可致动装置130正操作于的实际值的调整以更接近目标值。发生这种情况是因为用第二致动模块125来调整频谱特征，并且频谱特征的相关联的调整影响了在频谱特征单元310处测量的频谱特征的值。这继而引起控制系统140发送信号到第一致动模块120以调整频谱特征，并且在这样做时，第一可致动装置130正操作于的实际值移动得更接近目标值。换个方式说，第一可致动装置130和第二可致动装置135二者是彼此串联的，这意味着当第一个的值或设置被改变时，则第二个的值或设置被改变并且都用来改变频谱特征。因此，可以使用第二个的调整(如上面以及下面所讨论的)来控制第一个的范围或值。

以这种方式，通过连续调整第一可致动装置130正操作于的实际值更接近目标值和/或通过调整在其中第一可致动装置130被配置为操作以更加远离饱和态的可能值的范围来避免第一可致动装置130的饱和，从而减少饱和事件的可能性。第一可致动装置130的饱和可在光学系统100的正常使用期间发生。当第一可致动装置130的饱和发生时，那么光学系统100无法提供对光束110的频谱特征的充分快速或精细的控制，并且这导致频谱特征的不稳定并且降低输出装置的性能。

除了控制频谱特征(诸如带宽)之外，例如可以通过利用第二致动模块125的闭环控制来控制另一频谱特征(诸如波长)。

参照图4，示例性光源105是脉冲激光源，其产生脉冲激光束作为光束110。如图4的示例中所示，光源105是多级的(例如，双级)激光系统，其包括向功率放大器(pa)410提供种子光束405的主振荡器(mo)400。主振荡器400通常包括其中发生放大的增益介质和诸如光学谐振器之类的光学反馈机制。功率放大器410通常包括增益介质，在该增益介质中当收到来自主振荡器400的种子激光束时发生放大。如果功率放大器410被设计为再生环形谐振器，那么其被描述为功率环形放大器(pra)，并且在这种情况下，可以从环形设计中提供足够的光学反馈。主振荡器400使得能够以相对低的输出脉冲能量(当与功率放大器410的输出相比较时)精细地调谐诸如中心波长和带宽之类的频谱参数。功率放大器410接收来自主振荡器400的输出(种子光束405)，并且对该输出进行放大以获得用于在输出装置145中使用的输出(例如，用于光刻)所需的功率。

主振荡器400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、用于在电极之间对气体进行循环的风扇。在放电室的一侧上的第二可致动装置135(其充当频谱特征选择系统)和放电室的第二侧上的输出耦合器415之间形成激光谐振器。光源105还可以包括线路中心分析模块(lam)420，其接收来自输出耦合器415的输出并且提供图1和图3中所示的计量系统150的其他测量单元315中的一个。光源105还可以包括一个或多个光束修改光学系统425，该光束修改光学系统425根据需要修改种子光束405或脉冲光束110的尺寸和/或形状。

线路中心分析模块420是可以用来测量种子光束405或脉冲光束110的波长(例如，中心波长)的一种类型的测量单元315的示例。

在放电室中使用的激光气体可以是用于产生在所需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约193nm的光的氟化氩(arf)或发射波长约为248nm的光的氟化氪(krf)。

功率放大器410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返回(诸如反射器)430，其(例如经由反射)将光束返回到放电室以形成一个循环且环路的路径(在其中，到环形放大器的输入与出环形放大器的输出相交)。功率放大器放电室包括一对细长电极、用作增益介质的激光气体以及用于在电极之间对气体进行循环的风扇。种子光束405通过反复经过功率放大器410而被放大。种子光束405的频谱特征由主振荡器400的配置确定，并且可以通过调整在主振荡器400内产生的光束510来调整这些频谱特征。光束修改光学系统425提供了一种方式(例如部分反射镜)以便将种子光束405耦合进来并且将来自功率放大器410的经放大的辐射的一部分耦合出去从而形成输出光束110。

线路中心分析模块420监视主振荡器400的输出的波长。可以将线路中心分析模块420放置在光源105内的其他位置处，或者可以将它放置在光源105的输出处。

第二可致动装置135(其充当频谱特征选择系统)接收来自光源105的主振荡器400的光束510，并且基于来自控制系统140的输入，通过精细地调谐光束510的频谱特征来精细地调谐由光源105产生的光束110的频谱输出。还参照图5，示出了耦合到来自光源105的光的示例性第二可致动装置135。在一些实现中，第二可致动装置135接收来自主振荡器400的光束510以实现主振荡器400内的诸如波长和带宽之类的频谱特征的精细调谐，从而调整种子光束405的这些频谱特征。

在图5的实现中，第二可致动装置135包括光学系统的一个或多个光学特征。在这个示例中，光学系统包括以下光学特征：反射光栅580和诸如棱镜582、584、586、588的折射光学元件，其中的一个或多个可以是可旋转的。至少一个光学特征(例如，棱镜582)被配置为调整所生成的光束110的特定特性，以由此通过调整主振荡器400内的光束110的光学特征来调整光束110的频谱特征。每个光学特征通过耦合到主振荡器400的光束510而被光学耦合到由光源105产生的光束110。

第二致动模块125可以是用于移动或控制光学系统的光学特征(诸如棱镜582)以改变光束510的频谱特征的机械设备(这改变了种子光束405的频谱特征，这改变了从光源105输出的光束110的频谱特征)。第二致动模块125接收来自控制系统140的信号，并将该信号转换为赋予光学系统的光学特征(例如，棱镜582)的某种运动。例如，第二致动模块125可以包括一个或多个力设备(用于将力施加到诸如光栅的光学特征的区域)和用于旋转一个或多个棱镜(诸如棱镜582)的旋转台。第二致动模块125例如可以包括诸如步进电机、阀门、压控设备、压电设备、线性电机、液压致动器、音圈等的电机。在该示例中，第二可致动装置135是棱镜582，并且棱镜582的旋转调整撞击在光栅580上的光束510的光学放大率，并且这继而引起光束510的带宽中的变化。

在图4的示例中，第一可致动装置130是定时模块，其连接到第一级(主振荡器400)和第二级(功率放大器410)以控制发送到主振荡器400的第一触发信号和发送到功率放大器410的第二触发信号之间的相对定时。示例性定时模块在美国专利no.7,830,934和7,203,216中被示出和描述，这两个专利的全部内容通过引用并入本文。通过调整两个触发信号之间的相对定时，可以控制光束110的频谱特征(诸如带宽)。具体来说，来自主振荡器400的种子光束405当在功率放大器410内的激光气体中对该群体进行反转时的时间期间应该经过功率放大器410的放电区域，使得可以在功率放大器410内发生种子光束405的放大。因此，它可以通过延迟种子光束405的脉冲而成为这种情况，从功率放大器410输出的光束110的带宽减小——取决于此，在功率放大器410的激光气体中群体被反转。一般来说，种子光束405的脉冲保持在主振荡器400中的时间越长，由功率放大器410输出的光束110的带宽将越窄。因此，到主振荡器400的触发信号和到功率放大器410的触发信号之间的相对定时致动可以被用来控制光束110的带宽。

由于这些触发信号之间的相对定时可以在每个激光脉冲上被改变，所以与用第二致动模块125所提供的控制相比，这样的控制提供了更精细调谐的且更快速的控制频谱特征的方法，用第二致动模块125所提供的控制受到可以多快地在物理上移动光束510的路径上的光学特征的约束。

同样，控制系统140可以采用两个可致动装置130、135之间的这种协调和协作来将一个或多个频谱特征(诸如波长或带宽)保持或维持在期望的设定点处或者至少在设定点周围的期望范围内——即使光源105可能遭受大范围的干扰107。

参照图6，提供了与本文所描述的系统和方法的各方面有关的关于控制系统140的细节。控制系统140可以包括图6中未示出的其他特征。一般而言，控制系统140包括数字电子电路装置、计算机硬件、固件和软件中的一个或多个。

控制系统140包括存储器600，其可以是只读存储器和/或随机存取存储器。适合于有形地体现计算机程序指令和数据的存储设备包括所有形式的非易失性存储器，例如包括诸如eprom、eeprom和闪存设备的半导体存储设备；诸如内部硬盘和可移动盘的磁盘；磁光盘；和cd-rom盘。控制系统140还可以包括一个或多个输入设备605(诸如键盘、触摸屏、麦克风、鼠标、手持输入设备等)以及一个或多个输出设备610(诸如扬声器或监视器)。

控制系统140包括一个或多个可编程处理器615以及一个或多个计算机程序产品620，其有形地体现在机器可读存储设备中以供可编程处理器(诸如处理器615)执行。一个或多个可编程处理器615可以各自执行指令程序以通过对输入数据进行操作并生成适当的输出来执行期望的功能。通常，处理器615接收来自存储器600的指令和数据。前述中的任何一个可以由专门设计的asic(专用集成电路)进行补充或并入其中。

控制系统140包括例如计量处理系统625、决策处理系统635和致动处理系统655(其可以包括用于与致动模块120、125中的每一个进行接口的子系统)。这些处理系统中的每一个可以是由一个或多个处理器诸如处理器615执行的计算机程序产品集合。

计量处理系统625接收来自计量系统150的观测系统305、频谱特征单元310和其它测量单元315中的每一个的输出。决策处理系统635接收来自计量处理系统625的输出，并确定哪个致动子系统需要被激活。

虽然在图6中仅示出了几个处理系统，但是控制系统140包括其他处理系统也是可能的。另外，虽然将控制系统140表示为一个框，在其中所有组件看起来是共同定位的，但是控制系统140可以由彼此物理上远离的组件构成。

一般而言，控制系统140从计量系统150接收关于光束110的至少一些信息，并且计量处理系统625对该信息执行分析或解析以确定如何调整供应给输出装置145的光束110的一个或多个频谱特征(例如带宽)。基于此确定，控制系统140向致动处理系统655发送信号以控制光源105的操作。

第一致动模块120和第二致动模块125包括固件和软件的任意组合形式的电子器件。

参照图7，光刻曝光装置145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、掩模和物镜布置的照明器系统。掩模沿着一个或多个方向是可移动的，诸如沿着光束110的光轴或在垂直于光轴的平面中。物镜布置包括投影透镜，并且使从掩模到晶片上的光致抗蚀剂能够发生图像转移。照明器系统调整撞击在掩模上的光束110的角度范围。照明器系统还使得光束110跨掩模的强度分布均匀(使均匀化)。光刻曝光装置145可以除了其他之外包括光刻控制器、空调设备以及用于各种电子组件的电源等等。光刻控制器控制如何在晶片上印刷各层。

晶片被光束110照射。处理程序或配方确定晶片上的曝光长度、所使用的掩模以及影响曝光的其他因素。在光刻期间，光束110的多个脉冲照明晶片的同一区域以形成照明剂量。对同一区域进行照明的光束110的脉冲数量n可以被称为曝光窗口或狭缝，并且此狭缝的尺寸可以通过放置在掩模之前的曝光狭缝来控制。在一些实现中，n的值是数十个，例如出自10-100个脉冲。在其他实现中，n的值大于100个脉冲，例如出自100-500个脉冲。掩模、物镜布置和晶片中的一个或多个在曝光期间可以相对于彼此移动，以跨曝光场扫描曝光窗口。曝光场是在曝光狭缝或窗口的一次扫描中曝光的晶片的区域。

参照图8和图9，由光学系统100执行处理控制过程800(图8)以使第一可致动装置130去饱和，同时频谱特征(在该示例中为带宽)处于使用第一可致动装置130的闭环控制过程900下(图9)。在描述过程800、900时，参照图10的处理控制图。

在光学系统100的操作期间，执行闭环控制过程900以总体上控制从光源105输出的脉冲光束110的带宽。过程900包括接收由光源105所产生的脉冲光束110的带宽的估计(905)，并且确定所估计的带宽是否在频谱特征的参考值的范围之外(910)。如果带宽估计在频谱特征的参考值的范围之外(910)，那么更改第一可致动装置130以调整脉冲光束110的带宽(915)。带宽的参考值的范围可以是多个参考值的实际范围，或者它可以是单个参考值。

如上所讨论，在闭环控制过程900期间(即，在正常使用期间)，第一可致动装置130可能变得饱和或遭受有限范围。这意味着即使在第一致动模块120的控制下正在更改第一可致动装置130，第一可致动装置130也不能调整光束110的带宽。因此，干扰107将不被完全或充分校正，并且在输出装置145处的光束110的带宽将不被充分地校正或调整。

为了将第一可致动装置130保持在其全范围内，这意味着第一可致动装置130可以在期望的带宽范围内修改光束110的带宽，执行过程800。过程800使用与第一可致动装置130串联的第二可致动装置135，使得使用第二可致动装置135对带宽的调整影响第一可致动装置130可以被调整的范围。

光学系统100接收第一可致动装置130的操作点的指示(805)。例如，控制系统140可以从计量系统150的观测系统305接收第一可致动装置130的操作点的指示。在一些实现中，控制系统140可以基于从计量系统150接收到的数据来计算或确定操作点的指示。第一可致动装置130的操作点表征第一可致动装置130当前正操作于可能设置、值或条件的范围内的何处。光学系统100基于接收到的第一可致动装置130的操作点的指示来确定第一可致动装置130的操作点的位置(810)。

还参照图11，示出了表征第一可致动装置130的示例性曲线图1100和1150。曲线图1100示出了指示第一可致动装置130正在如何操作的光学系统100的观测到的特性1120(如由观测系统305提供的)(垂直轴)相对于为了控制第一可致动装置130并因此控制光束110的带宽而被提供给第一致动模块120的致动信号1125(水平轴)之间的关系。

曲线图1100还示出了第一可致动装置130的操作点1105。操作点1105是在特定时刻处的第一可更改装置130的操作点。操作点1105因此可以被认为是第一可致动装置130的实际的、确定的或测量的操作点。操作点1105在下限1110和上限1115之间沿着特性曲线1116是可更改的(可以被改变或调整)，所述特性曲线1116将装置130的观测到的特性1120与提供给模块120的致动信号1125相关。下限1110和上限1115可以是第一可致动装置130的全操作范围，或者下限1110和/或上限1115可以是在装置130的全操作范围内的限制，如下面以及关于图12更全面地讨论的那样。

在曲线图1100中所示的示例中，特性曲线1116在上限1115与下限1110之间是线性的。也就是说，在上限1115与下限1110之间观测到的特性1120与致动信号1125之间存在线性关系。然而，在其他示例中，特性曲线1116可以比线性形状更复杂。在图11的示例中，致动信号1125是差分定时信号(其如上所讨论)。在下面更详细地讨论观测到的特性1120。

图11的曲线图1150示出了在过程900期间频谱特征(图11的示例中的带宽1155)相对于为了控制第一可致动装置130而被提供给第一致动模块120的致动信号1125(水平轴)如何变化。在所示出的示例中，频谱特征(带宽1155)在与致动信号1125的值范围1128相对应的带宽范围1127内变化。通过沿着特性曲线1116调整第一可致动装置130的操作点1105，脉冲光束110的频谱特征(图11的示例中的带宽)被调整。

当第一可致动装置130饱和时，第一可致动装置130不能调整光束110的带宽。当第一可致动装置130处于饱和状态时，装置130可能不能调整带宽(也就是说，装置130可以是饱和的)，或者装置130可能仅能够引起对光束110的带宽的有限调整(即，装置130正接近饱和)。当第一可致动装置130被确定为处于饱和状态时，过程800使第一可致动装置130去饱和或变为不饱和状态，使得它能够继续调整光束110的频谱特征。当处于不饱和状态时，第一可致动装置130能够将带宽调整到带宽范围1127内的任何值。另外，过程800可以在光源105处于操作中时使第一可致动装置130去饱和，并且不必停止光源105或者拆卸光源105的任何部分。

光学系统100基于在810处所确定的位置来确定第一可致动装置130是否处于饱和状态(815)。如果第一可致动装置130处于饱和状态(815)，那么光学系统100更改不同的第二可致动装置135以将第一可致动装置130改变为不饱和状态并且调整脉冲光束的频谱特征110(820)。

如上所讨论的，当处于饱和状态时，第一可致动装置130不能够调整带宽或仅能对带宽进行有限的调整。例如，当操作点1105处于或高于上限1115或处于或低于下限1110时，可以确定第一可致动装置130处于饱和状态。在该示例中，可以通过更改第二可致动组件135来将第一可致动装置130改变为不饱和状态，使得操作点1105位于上限1115与下限1110之间。不饱和状态可以是在上限1115和下限1110之间的任何可能的操作点，并且可以包括在上限1115和下限1110之间的全部的或者少于全部的可能操作点。

在示例性实现中，并且参照图8、图11和图12，在(810)处，控制系统140(例如，计量处理系统625)可以确定操作点1105相对于激活上限1124和激活下限1130中的一个或多个的位置。激活上限1124和激活下限1130也在图12中示出，其是包括可以被用来确定操作点1105的位置和/或第一可致动装置130是否处于饱和状态的示例性限值或阈值的控制图。示例性限值和阈值包括在上限1115与下限1110之间的各种限值和阈值，因为即使当第一可致动装置130没有真正饱和并且仍然可以对频谱特征进行调整时，第一可致动装置130也可被认为处于饱和状态。包括在上限1115和下限1110内的限值和阈值可以确保第一可致动装置130在到达饱和之前就被调整并且因此永远不会变成饱和。

在图12中所示的示例中，激活上限1124和激活下限1130在上限1115和下限1110之间。控制系统140(例如计量处理系统625)基于操作点1105是否在激活上限1124和激活下限1130之间而确定第一可致动装置130是否处于饱和状态(815)。如果操作点1105处于或高于激活上限1125或处于或低于激活下限1130，则认为第一可致动装置130处于饱和状态1105。如果操作点1105在激活上限1124和激活下限1130之间，则认为第一可致动装置130处于不饱和状态。如果第一可致动装置130处于饱和状态，则更改第二可致动装置135以将第一可致动装置130改变成不饱和状态。

因为激活上限1124和激活下限1130在上限1115和下限1110之间，所以激活上限1124和激活下限1130可以被用来例如在装置130仍然能够对频谱特征执行有限的调整时、但是在可致动装置130变得过于饱和以至于根本不能调整频谱特征之前对第一可致动装置130进行去饱和。

另外，在一些实现中，当第一可致动装置130被确定为处于饱和状态时，可以更改第二可致动装置135直到第一可致动装置130的操作点1105在去激活上限1126和去激活下限1129之间为止。去激活上限1126和去激活下限1129是在激活上限1124和激活下限1130(激活上限1124和激活下限1130是在上限1115和下限1110之间)之间。由于在该示例中使用激活上限1124和激活下限1130来定义饱和状态(也即是说，当操作点1105高于激活上限1124或低于激活下限1130时，确定装置130处于饱和状态)，所以去激活下限1129和去激活上限1126定义了一个完全在与不饱和状态相对应的操作点的范围内的范围。因此，通过更改第二可致动装置135直到操作点1105在去激活下限1126与去激活上限1129之间为止，第一可致动装置130被改变为完全处于不饱和状态内，并且更有可能保持在不饱和状态中。

第一可致动装置130可以与目标操作点1123相关联。目标操作点1123可以是已知第一可致动装置130最优地执行的操作点。例如，目标操作点1123可以是与这样一个致动信号相对应的操作点：当将所述致动信号提供给第一可致动装置130时使得光源105和/或光源105的组件以使得光束110在光源105的当前操作条件下具有最大功率的方式执行。目标操作点1123可以在上限1115和下限1110之间的任何地方。例如，目标操作点1123可以是由上限1115和下限1110定义的值范围的中心点。

在包括激活上限1124和激活下限1130的实现中，限值1124和1130可以以目标操作点1123为中心，其中激活上限1124和激活下限1130与目标操作点1123等距。然而，目标操作点1123可以在激活上限1124和激活下限1130之间的任何位置。

在采用去激活上限1126和去激活下限1129的实现中，目标操作点1123可以与去激活上限1126和去激活下限1129等距，或者与限值1126、1129中的一个相比，目标操作点1123可以更接近限值1126、1129中的另一个。

可以相对于目标操作点1123来确定或基于目标操作点1123来设置激活上限1124和激活下限1130、和/或去激活上限1126和去激活下限1129。也就是说，在一些实现中，这些限值可被设置或确定为与目标操作点1123相距特定距离，使得更改第二可致动装置135以将第一可致动组件130改变为不饱和状态对第一可致动装置130的操作点1105移动得更靠近目标操作点1123产生影响。在一些实现中，第一可致动组件130的操作点1105被移动直到其等于目标操作点1123。

此外，在一些示例中，使用目标操作点1123来执行关于第一可致动组件130是否处于饱和状态的确定。例如，可以通过从代表操作点的数值中减去代表目标操作点1123的数值，对第一可致动装置130的操作点1105和目标操作点1123进行相互比较，从而确定操作点1105距离目标操作点1123有多近。可以将该差异的大小与预先确定的阈值进行比较。如果差值的大小超过阈值，则确定第一可致动装置130处于饱和状态，并且更改第二可致动装置135，这导致第一可致动装置130的操作点1105移动得更接近目标操作点1123并且第一可致动装置改变到不饱和状态。

目标操作点1123可以是这样一个值，该值被校准、通过第一可致动装置130的测试通过实验被确定、或者根据第一可致动装置的过去使用而被确定。另外，目标操作点1123可以取决于在光源105的操作期间保持恒定的光源105的物理特性(诸如主振荡器400的几何结构或功率放大器410的几何结构)和/或取决于在光源105的操作期间可以改变的光源105的操作条件。因此，目标操作点1123可以在光源105的操作期间改变。在这些示例中，目标操作点1123可以由光源105的操作者调整或者改变，或者目标操作点1123可以由自动化处理来调整或改变。此外，在其中激活限1124、1130和/或去激活限1126、1129基于目标操作点1123的实现中，这些限值也可以在光源105的操作期间改变。

因此，过程800允许第一可致动装置130的操作点1105在光源105的操作期间被改变、调整和/或控制，以防止或降低其中第一可致动装置130不能调整频谱特征的状况的发生。

如上所讨论，当确定第一可致动装置130处于饱和状态时，更改第二可致动装置135以将第一可致动装置130改变为不饱和状态。更改第二可致动装置135可以包括使第二致动组件130移动与光束110相互作用的诸如图5的棱镜582之类的光学特征。移动棱镜582引起光束110的频谱带宽改变。然而，移动棱镜582也会引起不同的频谱特征诸如光束的波长改变。为了补偿这个波长改变，可以更改与第一可致动装置130和第二可致动装置135不同的第三可致动装置1000(其在图10中示出)，以调整光束110的波长。以这样的方式，可以控制第三可致动装置1000以补偿当更改第二可致动装置135以使第一可致动装置130去饱和时可能发生的在其他频谱特征(诸如波长)中的变化。

可以在光源105正在操作并且产生光束110时执行过程800。如上所指出，更改第二可致动装置135以使第一可致动装置130去饱和可以引起光束110的其他频谱特征改变。为了将在光源105处于操作中的同时仍然执行过程800时更改第二可致动装置135对光束的频谱特征的影响最小化，在一些实现中，仅当第二可致动装置135不与光束110相互作用时更改第二可致动装置135。例如，光束110可以是脉冲光束，并且可以对第二可致动装置135进行局限以使得仅在光束110的脉冲之间更改第二可致动装置135。在另一个示例中，光束110可以是脉冲光束，其包括由无光时间段分开的许多(例如，数百个)光脉冲的突发。在这些示例中，仅在突发之间的无光时段期间更改第二可致动装置135。在其中光束110是包括光脉冲突发的脉冲光束的一些示例中，仅在突发之间或一个突发内的脉冲之间发生的无光时段期间更改第二可致动装置135。

无论如何，在光源105处于操作中并产生光束110的同时更改第二可致动装置130。因此，尽管为了将第一可致动装置130改变为不饱和状态的目的而对第二可致动装置135的更改在一些实现中被局限于光不与第一可致动装置130相互作用的时间段，但是这些时间段是在光源105处于操作中时产生的光束类型附带的时间段，而不是通过从操作中移除光源105而产生的时间段。

参考图10，在示例性实现中，控制系统140(例如，计量处理系统625)可以确定操作状态或者点1105的位置(810)，并且可以通过比较在前一个突发期间的操作点1105的平均值或均值(在图10中被标记为mpop突发平均值)与目标操作点(在图10中被标记为mpop目标)以确定针对该突发的操作点中的误差(在图10中被标记为mpop突发平均值误差)，从而确定第一可致动装置130是否处于饱和状态(815)。控制系统140(例如，决策处理系统635)可以查看操作点中的平均误差与致动信号之间的预定关系(框1005)，并使用该关系来确定在820处发送到第二致动模块125的信号。

可替代地，控制系统140可以将操作点1105的单个值与目标操作点进行比较以确定操作点中的误差。

在图13中示出了示例性关系1005，其中沿着水平轴示出了操作点中的平均误差，并且在垂直轴中示出了致动信号。在这个示例中，存在一个中心死区(或中性)区域，其中平均误差改变但致动信号不是可更改的；存在这个区域以防止第二致动模块125的振荡或重复的激活-去激活循环。另外，在死区区域的侧面存在两个滞后区域；在这些区域中，输出到第二致动模块125的致动信号的值基于操作点中的平均误差的先前值来确定。

在其他实现中，第二可致动装置135是除了棱镜582之外的光学特征。例如，第二可致动装置135可以是光栅580并且第二致动模块125可以使光栅580改变其形状从而改变光束510的频谱特征。作为另一个示例，第二可致动装置135可以是放置在任何光束510、405、110的路径中的一个或多个可调整的孔径。作为另一个示例，第二可致动装置135可以是诸如光栅580或棱镜582,584,586,588中的一个(或放置在光束510、405或110的路径中的另一个光学元件)之类的光学设备，并且第二致动模块125可以使得这样的光学元件快速地改变其方向以抖动或振荡光束110的中心波长，从而改变瞬时带宽，使得带宽看起来比在输出装置145处的瞬时带宽更宽或更窄。

其他实现在以下权利要求的范围内。