CN107003447A - 辐射束设备 - Google Patents

Abstract

一种可调整衍射光栅包括：光学元件和变形机构。光学元件具有用于接收输入辐射束的光学表面。光学元件设置有在光学表面下方的多个闭合通道，在每一闭合通道上方，光学表面由材料薄膜形成。变形机构包括一个或多个致动器，所述一个或多个致动器可操作以使在闭合通道上的薄膜变形，以便控制光学表面的形状和在光学表面上形成周期性结构，所述周期性结构用作衍射光栅使得输入辐射束从光学元件衍射以形成多个角分离的子束。

Description

辐射束设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年11月24日提交的欧洲申请EP14194518.8的优先权，并且该申请以全文引用的方式并入到本发明中。

技术领域

本发明关于用于接收输入辐射束并且输出一个或多个输出辐射束的辐射束设备。辐射束设备可以是用于接收一输入辐射束并且输出一输出辐射束的衰减器，该输出辐射束可具有比输入辐射束低的功率。替代地，辐射束设备可以是分束设备。特别地，辐射束设备可以形成光刻系统的部分。

背景技术

光刻设备为被构造成将所要的图案施加至衬底上的机器。光刻设备可用于(例如)集成电路(IC)的制造中。光刻设备可(例如)将图案从图案形成装置(例如，掩模)投影至设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。

由光刻设备使用以将图案投影至衬底上的辐射的波长决定可形成于该衬底上的特征的最小尺寸。使用为具有在4nm至20nm范围内波长的电磁辐射的极紫外线(EUV)辐射的光刻设备可用以在衬底上形成比常规光刻设备(其可(例如)使用具有为193nm的波长的电磁辐射)更小的特征。自由电子激光器可用以产生由光刻设备使用的EUV辐射。

光刻系统可包括一个或多个辐射源、束传递系统及一个或多个光刻设备。光刻系统的束传递系统可被布置以将辐射从一个或多个辐射源引导到一个或多个光刻设备。可能期望控制由光刻设备接收的辐射的功率。

本发明的目的在于排除或减轻与现有技术相关联的至少一个问题。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种可调整衍射光栅，该可调整衍射光栅包括：光学元件，其具有用于接收输入辐射束的光学表面，光学元件设置有在光学表面下方的多个闭合通道，在每一闭合通道上方，光学表面由材料薄膜形成；以及变形机构，其包括一个或多个致动器，一个或多个致动器能够操作以使在闭合通道上的薄膜变形，以便控制光学表面的形状并且在光学表面上形成周期性结构，该周期性结构用作衍射光栅使得输入辐射束从光学元件衍射以形成多个角分离的子束。

本发明的第一方面提供用于输出一个或多个输出辐射束的多功能衍射光栅机构，其性能可使用变形机构来控制。由于光学元件保持固定且仅周期性结构的形状用以控制输出辐射束的性能，因此可调整衍射光栅可以以短的响应时间高速操作。另外，对输入辐射束入射于光学元件上的角度不存在限制。这允许可调整衍射光栅以非常小的掠入射角度操作，从而减小由可调整衍射光栅吸收的功率。

一个或多个致动器可以操作以控制闭合通道的内部与光学表面之间的压力差。

闭合通道可填充有流体并且变形机构包括能够操作以控制流体在多个闭合通道内的压力的一个或多个致动器。

可能期望流体具有足够低使得在光学元件的正常操作期间流体保持为液相的蒸气压。即，不需要考虑流体的沸腾效应。另外或替代地，可能期望流体具有足够高使得可通过蒸发移除流体的任何泄漏的蒸气压，即，比光学元件的环境操作压力(其可通常处于真空条件下)更高的蒸气压。流体可具有在10Pa至100Pa范围内的蒸气压(当在22℃下评估时)。技术人员应了解，当使用这种流体时，光学元件的操作温度不限于22℃，且可相反地在光学元件的宽的操作温度范围使用。22℃的温度仅用作允许明确地限定合适液压流体的蒸气压力的一示例。光学元件的典型操作温度可在15℃至150℃的范围。例如，光学元件的典型操作温度可在15℃至60℃的范围。例如，光学元件的典型操作温度可在15℃至30℃的范围。

流体可包括形式为C_xH_yO_z的烃。有利地，这些流体不包括例如硫或卤素的腐蚀性元素，并且因此减小了由液压流体的泄漏引起的损坏风险。在一个实施例中，流体可以是正十二烷(C₁₂H₂₆)，其在大约22℃的操作温度下具有约12Pa的蒸气压。

可调整衍射光栅还可包括外部流体供应器，其被布置成将流体供应至多个通道和从多个通道移除流体。

有利地，通过这种布置，可将液压流体(例如，水或烃)用作冷却介质。流体在多个通道内的平均压力由外部流体供应器的性能限定。

外部流体供应器可被布置成在通道内形成振荡压力。

变形机构可包括一个或多个压电致动器。该压电致动器或每一压电致动器能够操作以使在闭合通道中的一个或多个上的薄膜变形以便控制光学表面的形状。

闭合通道可填充有流体且该压电致动器或每一压电致动器可以能够操作以控制流体在多个闭合通道内的压力。

替代地，每一压电致动器可以能够操作以直接控制其中设有压电致动器的闭合通道上方的材料薄膜。

压电致动器可以是压电弯曲致动器，其包括两个电极和安置于电极之间的一个或多个压电材料层。

变形机构可包括一个或多个静电致动器。该静电致动器或每一静电致动器能够操作以使在闭合通道中的一个或多个上的薄膜变形以便控制光学表面的形状。

多个通道可成组布置，其中每一组中的所有通道流体连通且每一组通道与邻近组隔离。

每一组通道可设置有一个或多个连接通道，其被布置成将该组内的通道中的每一个连接在一起。

每一组通道可设置有致动器，其能够操作以控制流体在该组通道中的每一个通道内的压力。

可调整衍射光栅还可包括由光学元件的主体限定的一个或多个冷却通道，用于循环冷却流体。

根据本发明的第二方面，提供一种用于接收输入辐射束和输出输出辐射束的衰减器，所述衰减器包括：根据本发明的第一方面的可调整衍射光栅；以及，阻挡构件，其定位于光学元件的远场中，使得子束中的至少一个穿过阻挡构件以形成输出辐射束并且子束中的至少一个由阻挡构件阻挡。

本发明的第二方面提供用于衰减输入辐射束的简单且方便的机构。

衰减器还可包括传感器，其能够操作以确定指示输出辐射束的功率的量。

变形机构可以能够操作以依赖于指示输出辐射束的功率的量控制周期性结构的形状来控制输出辐射束的功率。可(例如)通过控制周期性结构的振幅来控制周期性结构的形状。

根据本发明的第三方面，提供一种光刻设备，其包括：根据本发明的第二方面的衰减器；照射系统，其被配置成调节衰减器的输出辐射束；支撑结构，其被构造成支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够在其横截面中赋予图案给输出辐射束以形成图案化的辐射束；衬底台，其被构造成保持衬底；以及投影系统，其被配置成将图案化的辐射束投影至衬底上。

根据本发明的第四方面，提供一种光刻系统，其包括：辐射源，其能够操作以产生辐射束；一个或多个光刻设备；以及，根据本发明的第二方面的至少一个衰减器，所述衰减器被布置成接收由辐射源产生的辐射束的至少一部分和将衰减器的输出辐射束提供至一个或多个光刻没备中的至少一个。

根据本发明的第五方面，提供一种用于接收输入辐射束和输出多个输出辐射束的分束设备，所述分束设备包括：光学元件，其具有用于接收输入辐射束的光学表面，周期性结构设在光学表面上，周期性结构用作衍射光栅使得输入辐射束从光学元件衍射以形成多个角分离的输出辐射束；变形机构，其能够操作以使光学表面变形以便控制周期性结构的形状；以及，控制器；其中控制器能够操作以使用变形机构控制周期性结构的形状，以便至少部分校正由于输入辐射束的波长的变化造成的输出辐射束的相对输出功率的改变。

根据本发明的第五方面的分束设备提供用于将输入辐射束分成多个输出辐射束的方便布置。输入辐射束可(例如)由诸如例如自由电子激光器的辐射源输出。输出辐射束可每个提供用于一个或多个光刻工具的辐射。根据本发明的第五方面的分束设备可因此用于光刻系统的束传递系统内。

输出辐射束的角间距依赖于输入辐射束相对于周期性光栅结构的定向(例如，掠入射角度)、周期性结构的节距和输入辐射束的波长。输出辐射束的相对功率依赖于周期性结构的形状和输入辐射束的波长。因此，输出辐射束的角间距和输出辐射束的相对功率皆依赖于输入辐射束的波长。根据本发明的第五方面的分束设备允许多个输出辐射束的相对功率保持基本上不随着时间的过去受到输入辐射束的波长的任何漂移影响。

分束设备还可包括传感器，其能够操作以确定输入辐射束的波长。

分束设备还可包括传感器，其能够操作以确定指示输出辐射束中一个输出辐射束的功率的量。

变形机构可以能够操作以依赖于(a)输入辐射束的确定的波长；和/或(b)指示输出辐射束的功率的量而控制周期性结构的形状，以便控制输出辐射束的功率。可(例如)通过控制周期性结构的振幅来控制周期性结构的形状。

根据本发明的第六方面，提供一种辐射系统，其包括：辐射源，其能够操作以产生主辐射束；和本发明的第五方面的分束设备，其被布置成接收主辐射束和输出多个输出辐射束。

根据本发明的第七方面，提供一种光刻系统，其包括：辐射源，其能够操作以产生主辐射束；多个光刻设备；以及，束传递系统，其能够操作以从辐射源接收主辐射束，将主辐射束分成多个单独的分支辐射束和将分支辐射束中的每一个引导至多个光刻设备中的不同的光刻设备，其中束传递系统包括根据本发明的第五方面的分束设备。

根据本发明的第八方面，提供一种用于将输入辐射束分成多个输出辐射束的方法，该方法包括：提供包括光学表面的可调整衍射光栅，周期性结构设在光学表面上；引导输入辐射束以便照射光学表面，使得输入辐射束从光学元件衍射以形成多个角分离的输出辐射束；以及，控制周期性结构的形状以便至少部分校正由于输入辐射束的波长的变化造成的输出辐射束的相对输出功率的改变。

根据本发明的第九方面，提供一种用于接收输入辐射束和输出输出辐射束的衰减器，该衰减器包括：光学元件，其具有用于接收输入辐射束的光学表面；变形机构，其能够操作以使光学表面变形以在光学表面上形成周期性结构，周期性结构用作衍射光栅使得输入辐射束从光学元件衍射以形成多个角分离的子束；以及，阻挡构件，其定位于光学元件的远场中，使得子束中的至少一个子束穿过阻挡构件以形成输出辐射束且子束中的至少一个由阻挡构件阻挡；其中变形机构能够操作以控制周期性结构的振幅以便控制输出辐射束的功率。

本发明的第九方面提供用于衰减输入辐射束的简单机构。由于光学元件保持固定且周期性结构的振幅仅用以控制输出辐射束的功率，因此衰减器可以以短的响应时间高速操作。另外，对输入辐射束入射于光学元件上的角度不存在限制。这允许衰减器以非常小的掠入射角度操作，从而减少由衰减器实现的最小衰减。

变形机构可包括一个或多个致动器，其能够操作以诱发光学表面上的表面声波，在光学表面上的可调整周期性结构包括所述表面声波。

光学元件可包括压电材料层并且一个或多个致动器可包括换能器，所述换能器包括设在压电材料上的两个电极，这两个电极连接至交流电源。

一个或多个致动器可包括沿着光学表面的对置侧设在压电材料上的两个这样的换能器。通过这种布置，对于固定长度的光学元件，存在形成于光学表面上的表面声波的振幅比在仅包括一个换能器的布置的情况下将存在的变化更少的变化。

该换能器或每一换能器可邻近光学表面的大体平行于由输入辐射束在光学表面上形成的束斑区域的短轴的侧布置。

实现表面声波的给定振幅所需的功率依赖于换能器的电极的长度，这是由于这确定声学能量散布所在的区。通过邻近光学表面的大体平行于束斑区域的短轴的侧布置该换能器或每一换能器，使电极的长度最小，并且因此，使实现表面声波的给定振幅所需的功率最小。另外，使光学表面上的可调整周期性结构的有效节距最大化。

换能器可以是叉指形换能器。

换能器可被布置成产生相对于由输入辐射束在光学表面上形成的束斑区域的长轴成斜角跨越光学表面传播的表面声波。通过相对于束斑区域的长轴成斜角布置表面声波的传播方向，减小了表面声波的传播距离(与其中传播方向平行于长轴的布置相比)。有利地，传播距离的这种减小导致：(a)对于变形机构而言较小响应时间；和(b)表面声波的较少衰减(和因此，形成于光学表面上的表面声波的振幅的较少变化)。

例如，换能器可包括沿着光学元件的一侧布置的多个电极，多个电极中的每一个包括脊柱区段和多个平行的、均匀间隔的指状件，所述指状件从且通常垂直于其脊柱区段延伸，其中每一电极的脊柱区段可以以相对于由输入辐射束在光学表面上形成的束斑区域的长轴成斜角布置。

压电材料可以是石英。石英具有高Q因子，且因此，有利地，石英的使用导致表面声波的较少衰减(和因此，形成于光学表面上的表面声波的振幅的较少变化)。

光学元件可设置有在光学表面下方的多个闭合通道，在每一闭合通道上方，光学表面可由材料薄膜形成，并且变形机构可包括一个或多个致动器，一个或多个致动器能够操作以使在闭合通道上的薄膜变形以便控制光学表面的形状。

一个或多个致动器能够操作以控制闭合通道的内部与光学表面之间的压力差。

闭合通道可填充有流体并且变形机构可包括能够操作以控制流体在多个闭合通道内的压力的一个或多个致动器。

压电元件可设在闭合通道中的每一个内，所述压电元件能够操作以使闭合通道上的薄膜变形以便控制光学表面的形状。

静电致动器可设在闭合通道中的每一个内，所述静电致动器能够操作以使闭合通道上的薄膜变形以便控制光学表面的形状。

衰减器还可包括传感器，其能够操作以确定指示输出辐射束的功率的量。

变形机构可以能够操作以依赖于指示输出辐射束的功率的量来控制周期性结构的振幅，以便控制输出辐射束的功率。

根据本发明的第十方面，提供一种光刻设备，其包括：根据本发明的第九方面的衰减器；照射系统，其被配置成调节衰减器的输出辐射束；支撑结构，其被构造成支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够在其横截面中赋予图案给输出辐射束以形成图案化的辐射束；衬底台，其被构造成保持衬底；以及，投影系统，其被配置成将图案化的辐射束投影至衬底上。

根据本发明的第十一方面，提供一种光刻系统，其包括：辐射源，其能够操作以产生辐射束；一个或多个光刻设备；以及，根据本发明的第九方面的至少一个衰减器，所述衰减器被布置成接收由辐射源产生的辐射束的至少一部分和将衰减器的输出辐射束提供至一个或多个光刻设备中的至少一个。

根据本发明的第十二方面，提供一种衰减方法，其包括：提供具有用于接收输入辐射束的光学表面的光学元件；使光学表面变形以在光学表面上形成可调整周期性结构，所述可调整周期性结构用作衍射光栅使得输入辐射束从光学元件衍射以形成多个角分离的子束；确定指示输出辐射束的功率的量；以及，依赖于指示输出辐射束的功率的量来控制周期性结构的振幅以便控制输出辐射束的功率。

根据本发明的第十三方面，提供一种用于接收输入辐射束和输出多个输出辐射束的分束设备，所述分束设备包括：光学元件，其具有用于接收输入辐射束的光学表面；变形机构，其能够操作以使光学表面变形以在光学表面上形成可调整周期性结构，所述可调整周期性结构用作衍射光栅使得输入辐射束从光学元件衍射以形成多个角分离的输出辐射束，其中变形机构能够操作以控制周期性结构的振幅以便控制多个输出辐射束的相对功率。

可将本发明的一个或多个方面与本发明中描述的任何一个或多个其它方面和/或与在之前或以下描述中描述的任何一个或多个特征组合。

附图图示

现在将参看随附示意性图而仅作为示例来描述本发明的实施例，其中：

图1为根据本发明的一实施例的光刻系统的示意性图示；

图2为可形成图1的光刻系统的部分的光刻设备的示意性图示：

图3为可形成图1的光刻系统的部分的自由电子激光器的示意性图示；

图4为可形成图1的光刻系统的部分且使用能量恢复LINAC的自由电子激光器的示意性图示；

图5为可形成图1的光刻系统的部分的衰减器的示意性侧视图图示；

图5a为图5的衰减器的示意性透视图图示；

图6显示作为周期性结构在其光学表面上的振幅的函数的由图5和图5a的衰减器形成的0阶和1阶衍射束的相对功率；

图6a显示作为光学表面上的正弦周期性结构的振幅(针对固定掠入射角度)的函数的由图5和图5a的衰减器针对该正弦周期性结构形成的0阶、1阶、2阶和3阶衍射束的分数功率；

图7a显示可形成图5和图5a的衰减器的部分的光学元件和变形机构的一实施例；

图7b显示对于不同Q值的压电材料作为距换能器的距离的函数的由图7a的变形机构形成的表面声波的振幅；

图8a显示可形成图5和图5a的衰减器的部分的光学元件和变形机构的一替代实施例；

图8b显示针对不同Q值的压电材料作为距两个换能器中的一个换能器的距离的函数的由图8a的变形机构形成的表面声波的振幅；

图9显示可形成图5和图5a的衰减器的部分的变形机构的一替代实施例；

图10为可形成图5和图5a的衰减器的部分的光学元件的一部分的示意性部分横截面；

图10a为图10的光学元件的一部分的示意性横截面；

图11为已由变形机构变形的图10的光学元件的部分的示意性部分横截面；

图11a为图11中显示的光学元件(其已由变形机构变形)的部分的示意性横截面；

图12为图10的光学元件的一部分的示意性横截面图；

图13a显示图10的光学元件的第一实施例的一部分的第一横截面图；

图13b显示如图13a中显示的图10的光学元件的第一实施例的一部分的第二横截面图；

图14显示图13b中显示的光学元件的横截面图的一部分的放大图；

图15a显示图10的光学元件的第二实施例的一部分，其中将压电致动器设置在闭合通道中的每一个内；

图15b显示图15a中显示的图10的光学元件(其已由变形机构变形)的第二实施例的部分；

图16显示图10的光学元件的第三实施例的一部分，其中将第二类型的压电致动器设置在闭合通道中的每一个内；

图17显示图10的光学元件的第四实施例，其中将静电致动器设置在闭合通道中的每一个中；

图18为根据本发明的一实施例的分束设备的示意性图示，其可形成图1的光刻系统的束传递系统的部分；

图19a为可形成图18的设备的部分的光学元件的一实施例的示意性透视图；

图19b为图19a的光学元件的平面图；

图19c为图19a的光学元件的侧视图；

图20为在x-z平面中的图19a至图19c的光学元件的反射性表面的一部分的横截面图；

图21a为图19a至图19c的光学元件连同致动器的平面图；及

图21b为图21a的光学元件和致动器的横截面图。

具体实施方式

图1显示根据本发明的一实施例的光刻系统LS。光刻系统LS包括辐射源SO、束传递系统BDS和多个光刻工具LA_a-LA_n。辐射源SO被配置成产生极紫外线(EUV)辐射束B(其可被称作主束)，且可(例如)包括至少一个自由电子激光器。光刻工具中的每一个可以是接收辐射束的任何工具。工具LA_a-LA_n通常在本发明中被称作光刻设备，但应了解，工具不受此限制。例如，工具可包括光刻设备、掩模检查设备、空间图像测量系统(AIMS)。

束传递系统BDS包括分束光学装置。分束光学装置将主辐射束B分成n个单独的辐射束B_a-B_n(其可被称作分支束)，这些单独辐射束中每一个引导至n个光刻设备LA_a至LA_n中的不同光刻设备。

束传递系统BDS还可包括束扩展光学装置和/或束成形光学装置。束扩展光学装置可被布置成增大主辐射束B和/或分支辐射束B_a-B_n的横截面面积。这降低在束扩展光学装置下游的反射镜上的热负荷的功率密度。这可允许在束扩展光学装置下游的反射镜具有较低规格、具有较少冷却，且因此较不昂贵。另外，这些反射镜上的较低功率密度导致由于热膨胀造成的其光学表面的较少变形。另外或替代地，降低在下游反射镜上的热负荷的功率密度可允许这些反射镜以较大掠入射角度接收主辐射束或分支辐射束。例如，反射镜可以以5度而非(比如)2度的掠入射角度接收辐射。束成形光学装置可被布置成更改主辐射束B和/或分支辐射束的横截面形状和/或强度轮廓。

在替代实施例中，束传递系统BDS可不包括束扩展光学装置或束成形光学装置。

在一些实施例中，束传递系统BDS可包括束减少光学装置，该束减少光学装置可被布置成减小主辐射束B和/或分支辐射束中的一个或多个的横截面面积。如上文所论述，束扩展光学装置可降低由束传递系统BDS内的反射镜接收的热负荷的功率密度，这可以是期望的。然而，束扩展光学装置也将增大所述反射镜的大小，这可能是不期望的。束扩展光学装置和束减少光学装置可用以达到所要的束大小，其可以是导致低于给定阈值水平的光学像差的最小束横截面。

参看图2，光刻设备LA_a包括照射系统IL、被配置成支撑图案形成装置MA(例如，掩模)的支撑结构MT、投影系统PS和被配置成支撑衬底W的衬底台WT。照射系统IL被配置成在由该光刻设备LA_a接收的分支辐射束B_a入射于图案形成装置MA上之前调节分支辐射束B_a。投影系统PS被配置成将辐射束B_a”(现在由图案形成装置MA图案化的)投影至衬底W上。衬底W可包括之前形成的图案。当为这种状况时，光刻设备将图案化的辐射束B_a”与之前形成于衬底W上的图案对准。

由光刻设备LA_a接收的分支辐射束B_a从束传递系统BDS经由照射系统IL的围封结构中的开口8而传递至照射系统IL内。可选地，分支辐射束B_a可聚焦以在开口8处或附近形成中间焦点。

照射系统IL可包括琢面化场反射镜装置10和琢面化光瞳反射镜装置11。琢面化场反射镜装置10和琢面化光瞳反射镜装置11一起向辐射束B_a提供所要的横截面形状和所要的角度分布。辐射束B_a从照射系统IL传递且入射于由支撑结构MT保持的图案形成装置MA上。图案形成装置MA反射且图案化辐射束以形成图案化的束B_a”。除了琢面化场反射镜装置10和琢面化光瞳反射镜装置11以外或代替琢面化场反射镜装置10和琢面化光瞳反射镜装置11，照射系统IL也可包括其它反射镜或装置。例如，照射系统IL可包括可独立移动反射镜的阵列。可独立移动反射镜可以(例如)测量跨度小于1毫米。可独立移动反射镜可(例如)为微机电系统(MEMS)装置。

在从图案形成装置MA的改变方向(例如，反射)后，图案化的辐射束B_a”进入投影系统PS。投影系统PS包括多个反射镜13、14，其被配置成将辐射束B_a”投影至由衬底台WT保持的衬底W上。投影系统PS可将减小因子应用于辐射束，从而形成具有小于图案形成装置MA上的对应特征的特征的图像。例如，可应用为4的减小因子。尽管投影系统PS在图2中具有两个反射镜，但投影系统可包括任何数量的反射镜(例如，六个反射镜)。

光刻设备LA_a可操作以在辐射束B_a’的横截面中对辐射束B_a′赋予图案，且将图案化的辐射束投影至衬底的目标部分上，由此将衬底的目标部分曝光于图案化的辐射。光刻设备LA_a可(例如)以扫描模式使用，其中在将赋予给辐射束B_a”的图案投影至衬底W上时，同步地扫描支撑结构MT和衬底台WT(即，动态曝光)。可利用投影系统PS的缩小率和图像反转特性来确定衬底台WT相对于支撑结构MT的速度和方向。入射于衬底W上的图案化的辐射束B_a”可包括辐射带。辐射带可被称作曝光狭缝。在扫描曝光期间，衬底台WT和支撑结构MT移动，使得曝光狭缝在衬底W的目标部分上行进，由此使衬底W的目标部分曝光于图案化的辐射。应了解，在衬底W的目标部分内的给定部位被曝光至的辐射的剂量依赖于当在该部位上扫描曝光狭缝时辐射束B_a”的功率和该位置曝光于辐射的时间量(在此情况下忽略图案的影响)。术语“目标部位”可用以表示衬底上被曝光于辐射(且可计算其所接收的辐射的剂量)的部位。

在一实施例中，分支辐射束B_a-B_n每个在进入各自的光刻设备LA_a至LA_n前被引导穿过各自的衰减器15a至15n。每一衰减器15a至15n被布置成在分支辐射束B_a-B_n传递至其对应的光刻设备LA_a-LA_n前调整各个分支辐射束B_a-B_n的强度。可以将每一衰减器15a至15n看成形成其对应的光刻设备LA_a-LA_n的部分。替代地，可以将每一衰减器15a至15n看成与其对应的光刻设备LA_a-LA_n分离开。每一衰减器15a至15n可由控制器CT_a-CT_n用从与该衰减器相关联的光刻设备提供的反馈控制。例如，光刻设备LA_n可包括传感器SL_n，其监控在该光刻设备内的分支辐射束B_n的强度。来自传感器SL_n的输出可用以控制衰减器15_n。因此，提供基于反馈的控制回路，如由虚线F_n指示。传感器SL_n可设在光刻设备LA_n中任何合适的位置处。例如，传感器SL_n可位于光刻设备的投影系统PS之后。传感器SL_n可(例如)设在衬底台W上，如由虚线SL_a示意性地指示。另外或替代地，传感器SL_n可位于光刻设备的投影系统PS之前。例如，传感器SL_n可位于照射系统IL中(如由虚线SL_a示意性地指示)，或在照射系统IL与支撑结构MT之间。

衬底W上的目标部位可在曝光时间周期内接收EUV辐射，该周期可以是大约1ms或更大。在一些实施例中，曝光时间可以是几十毫秒的量级，例如，在50ms至100ms的范围。控制经由基于反馈的衰减器15a至15n传递至光刻衬底的EUV辐射的功率可提供在光刻衬底上的目标部位处的曝光剂量的改进的一致性。以10kHz或以上的频率操作的基于反馈的控制回路将提供在1ms中传递的曝光剂量的某些控制。以50kHz或以上的频率操作的基于反馈的控制回路将提供在1ms中传递的曝光剂量的改进的控制(其可允许EUV辐射束的功率的波动更完全地平滑掉)。以大约100kHz或以上的频率操作的基于反馈的控制回路将提供在1ms中传递的曝光剂量的更进一步改进控制。以1MHz或以上的频率操作的基于反馈的控制回路就剂量控制而言可不提供任何显著额外益处，这是因为1ms曝光时间使得在这些频率下的EUV辐射波动将在曝光时间期间被有效地平均化。

辐射源SO、束传递系统BDS和光刻设备LA_a-LA_n可全部被构造且被布置成使得其可与外部环境隔离。真空可提供于辐射源SO、束传递系统BDS和光刻设备LA_a-LA_n的至少部分中，以便最小化EUV辐射的吸收。光刻系统LS的不同部分可设置有处于不同压力下的真空(即，被保持处于低于大气压力的不同压力下)。

再次参看图1，辐射源SO被配置成产生具有足够功率的EUV辐射束B以供应光刻设备LA_a-LA_n中的每一个。如上所指出，辐射源可包括自由电子激光器。

自由电子激光器包括电子源，该电子源可操作以产生聚束式相对论性电子束，并且相对论性电子的聚束被引导穿过周期性磁场。周期性磁场是由波荡器产生且使电子遵循围绕中心轴线的振荡路径。作为由磁性结构引起的加速度的结果，电子大体上在中心轴线的方向上自发地辐射电磁辐射。相对论性电子与波荡器内的辐射相互作用。在某些条件下，这种相互作用使电子一起聚束成微聚束，这种微聚束在波荡器内的辐射的波长下被调制，且激励辐射沿着中心轴线的相干发射。

由电子遵循的路径可以是正弦且平坦的，其中电子周期性地横穿中心轴线；或可以是螺旋形，其中电子围绕中心轴线旋转。振荡路径的类型可影响由自由电子激光器发射的辐射的偏振。例如，使电子沿着螺旋路径传播的自由电子激光器可发射椭圆偏振辐射，其对于通过一些光刻设备进行衬底W的曝光而言是期望的。

图3为包括注入器21、线性加速器22、聚束压缩器23、波荡器24、电子减速器26和束收集器100的自由电子激光器FEL的示意性描绘。

注入器21被布置成产生聚束式电子射束E且包括电子源，诸如，热离子阴极或光子阴极和加速电场。注入器21可包括电子枪和电子升压器。电子枪可包括在真腔室内部的光电阴极，其被布置成接收脉冲的激光束。激光束中的光子由光电阴极吸收，激励光电阴极中的电子，从而导致一些电子从光电阴极的发射。光电阴极保持在高负电压(例如，数百千伏量级的电压)下，且因此用以加速从光电阴极发射的电子远离光电阴极，由此形成电子束。由于激光束被加脉冲，因此成聚束地从光电阴极发射电子，聚束对应于激光束的脉冲。从光电阴极发射的电子束E由电子升压器加速。电子升压器可(例如)将电子聚束加速至超过大约5MeV的能量。在一些实施例中，电子升压器可将电子聚束加速至超过大约10MeV的能量。在一些实施例中，电子升压器可将电子聚束加速至高达大约20MeV的能量。

电子束E中的电子由线性加速器22进一步加速。在一示例中，线性加速器22可包括沿着一共同轴线在轴向间隔的多个射频腔和一个或多个射频电源，一个或多个射频电源可操作以当成聚束的电子在它们之间传递时控制沿着共同轴线的电磁场，以便对每一聚束的电子加速。腔可以是超导射频腔。有利地，这允许：以高占空比施加相对大电磁场；较大束孔径，从而导致尾流场造成较少损耗；并且允许增大传输至束(如与经由腔壁而耗散相反)的射频的份数。替代地，腔常规地可以是传导的(即，不超导)，且可由(例如)铜形成。

可在若干加速度步骤上达到束E的最终能量。例如，可通过由束传递元件(弯曲件、漂移空间等)分离的多个线性加速器模块来发送束E。替代地或另外，可经由同一线性加速器模块重复地发送束E，其中束E中的能量的增益和/或损失对应于重复的数量。也可使用其它类型的线性加速器。例如，可使用激光尾流场加速器或反向自由电子激光器加速器。

可以将注入器21和线性加速器22看成形成可操作以产生聚束式电子束的电子源。

电子束E穿过安置于线性加速器22与波荡器24之间的聚束压缩器23。聚束压缩器23被配置成使电子束E中的电子聚束且在空间上压缩电子束E中的现有成聚束的电子。一种类型的聚束压缩器23包括横向于电子束E引导的辐射场。电子束E中的电子与辐射相互作用且与附近其它电子聚束在一起。另一类型的聚束压缩器23包括磁性弯道，其中在电子传递穿过弯道时由电子遵循的路径长度依赖于其能量。此类型的聚束压缩器可用以压缩已在线性加速器22中通过电位在(例如)射频下振荡的多个导体而加速的电子聚束。

电子束E接着穿过波荡器24。通常，波荡器24包括多个模块。每一模块包括周期性磁体结构，周期性磁体结构可操作以产生周期性磁场且被布置成沿着该模块内的周期性路径来导向由注入器21和线性加速器22产生的相对论性电子束E。结果，在每一波荡器模块内，电子大体上在其经由该模块的周期性路径的中心轴线的方向上辐射电磁辐射。波荡器24还可包括重新聚焦电子束E的机构，诸如，在一或多对邻近模块之间的四极磁体。重新聚焦电子束E的机构可减小电子聚束的大小，这可改进电子与波荡器24内的辐射之间的耦合，从而增加辐射的发射的激励。

在电子移动通过每一波荡器模块时，它们与辐射的电场相互作用，从而与辐射交换能量。一般而言，除非条件接近于共振条件，否则在电子与辐射之间交换的一数量的能量将快速振荡，共振条件是由如下给出：

其中λ_em为辐射的波长，λ_u为用于电子传播通过的波荡器模块的波荡器周期，γ为电子的劳伦兹因子，且K为波荡器参数。A依赖于波荡器24的几何形状：对于产生圆形偏振的辐射的螺旋波荡器A＝1，对于平面波荡器A＝2，且对于产生椭圆偏振的辐射(即，既非圆形偏振，也非线性偏振)的螺旋波荡器1＜A＜2。实际上，每一电子聚束将具有一定能量展开，但可尽可能地最小化这种展开(通过产生具有低发射率的电子束E)。波荡器参数K通常大约为1且由下式给出：

其中q和m分别为电荷和电子质量，B₀为周期性磁场的振幅，且c为光速。

共振波长λ_em等于由移动通过每一波荡器模块的电子自发地辐射的第一谐波波长。自由电子激光器FEL可在自放大自发发射(SASE)模式中操作。在SASE模式中的操作可期望在电子束E进入每一波荡器模块之前的所述电子束E中的电子聚束的低能量展开。替代地，自由电子激光器FEL可包括可通过波荡器24内的受激励发射而放大的种子辐射源。自由电子激光器FEL可作为再循环放大器自由电子激光器(RAFEL)而操作，其中由自由电子激光器FEL产生的辐射的一部分用以接种辐射的进一步产生。

移动通过波荡器24的电子可使辐射的振幅增大，即，自由电子激光器FEL可具有非零增益。可在符合共振条件时或在条件接近但稍微偏离共振时实现最大增益。产生于波荡器24中的辐射作为辐射束B_FEL离开波荡器，辐射束B_FEL可(例如)对应于图1中的辐射束B。

可将围绕每一波荡器模块的中心轴线的区域视为“良好场区域”。良好场区域可以是围绕中心轴线的体积，其中对于沿着波荡器模块的中心轴线的给定位置，体积内的磁场的幅值和方向基本上恒定。在良好场区域内传播的电子聚束可满足等式(1)的共振条件且因此将放大辐射。另外，在良好场区域内传播的电子束E应不经历由于未经补偿的磁场造成的的显著未预期分裂。

每一波荡器模块可具有可接受的初始轨迹范围。以在此可接受初始轨迹范围内的初始轨迹进入波荡器模块的电子可满足等式(1)的共振条件，并且与该波荡器模块中的辐射相互作用以激励相干辐射的发射。相比之下，以其它轨迹进入波荡器模块的电子可不激励相干辐射的显著发射。

例如，通常，对于螺旋波荡器模块，电子束E应与波荡器模块的中心轴线基本上对准。电子束E与波荡器模块的中心轴线之间的倾斜或角度通常应不超过1/10ρ，其中ρ为皮尔斯(Pierce)参数。否则，波荡器模块的转换效率(即，转换成该模块中的辐射的电子束E的能量的部分)可下降低于所要的量(或可几乎下降为零)。在一实施例中，EUV螺旋波荡器模块的皮尔斯参数可以是0.001的量级，其指示电子束E相对于波荡器模块的中心轴线的倾斜应小于100微拉德。

对于平面波荡器模块，较大初始轨迹范围可以是可接受的。倘若电子束E保持基本上垂直于平面波荡器模块的磁场且保持在平面波荡器模块的良好场区域内，则可激励辐射的相干发射。

在电子束E的电子移动通过每一波荡器模块之间的漂移空间时，电子并不遵循周期性路径。因此，在此漂移空间中，尽管电子与辐射在空间上重叠，但其不与辐射交换任何显著大的能量且因此有效地从辐射解耦。

聚束式电子束E具有有限发射率，并且因此，除非被重新聚焦，否则其直径将增大。因此，波荡器24还包括用于在一或多对邻近模块之间重新聚焦电子束E的机构。例如，可在每一对邻近模块之间提供四极磁体。四极磁体减小电子聚束的大小且将电子束E保持于波荡器24的良好场区域内。这改进了电子与下一波荡器模块内的辐射之间的耦合，从而增大辐射的发射的激励。

符合共振条件的电子在进入波荡器24时将在其发射(或吸收)辐射时损失(或取得)能量，使得不再满足共振条件。因此，在一些实施例中，波荡器24可以是逐渐减小的。即，周期性磁场的振幅和/或波荡器周期λ_u可沿着波荡器24的长度变化以便在电子聚束被导向通过波荡器24时将电子聚束保持处于或接近于共振。可通过在每一波荡器模块内和/或从模块至模块改变周期性磁场的振幅和/或波荡器周期λ_u来实现逐渐变小。另外或替代地，可通过改变在每一波荡器模块内和/或从模块至模块波荡器24的螺旋性(由此变化参数A)来实现逐渐变小。

在离开波荡器24之后，电子束E由收集器100吸收。收集器100可包括足够量的材料以吸收电子束E。材料可具有用于诱发放射性的阈值能量。电子进入具有低于阈值能量的能量的收集器100可仅产生伽玛射线簇射，但将不诱发任何显著水平的放射性。材料可具有高阈值能量以用于因电子冲击诱发放射性。例如，束收集器可包括铝(A1)，其具有大约17MeV的阈值能量。期望在电子束E中的电子进入收集器100之前减小电子的能量。这移除或至少减少了从收集器100移除和处置放射性废料的需求。这是有利的，因为放射性废料的移除需要周期性地关闭自由电子激光器FEL并且放射性废料的弃置可成本高并且可具有严重的环境意义。

可通过引导电子束E通过安置于波荡器24与束收集器100之间的减速器26而在电子束E中的电子进入收集器100之前减小电子束E中的电子的能量。

在一实施例中，离开波荡器24的电子束E可通过使电子相对于线性加速器22中的射频(RF)场以180度的相位差返回穿过线性加速器22而减速。线性加速器中的RF场因此用以使从波荡器24输出的电子减速。当电子在线性加速器22中减速时，其能量中的一些转移到线性加速器22中的RF场。来自减速电子的能量因此由线性加速器22恢复且可用以使从注入器21输出的电子束E加速。这种布置被称为能量恢复线性加速器(ERL)。使用ERL的自由电子激光器FEL的一示例显示于图4中。

参看图4，离开线性加速器22的相对论性电子束E进入操控单元25。操控单元25可操作以更改相对论性电子束E的轨迹以便将电子束E从线性加速器22引导至波荡器24。操控单元25可(例如)包括被配置成在操控单元25中产生磁场的一个或多个电磁体和/或永久磁体。磁场对电子束E施加用以更改电子束E的轨迹的力。在离开线性加速器22后，电子束E的轨迹由操控单元25更改以便将电子引导至波荡器24。

在操控单元25包括一个或多个电磁体和/或永久磁体的实施例中，磁体可被布置为形成磁偶极、磁四极、磁六极和/或被配置成将力施加到电子束E的任何其它种类的多极磁场布置中的一个或多个。操控单元25可另外或替代地包括一个或多个带电板，一个或多个带电板被配置成在操控单元25中建立电场，使得将力施加到电子束E。一般而言，操控单元25可包括可操作以将力施加到电子束E以更改其轨迹的任何设备。

在图4中所描绘的自由电子激光器的实施例中，离开波荡器24的电子束E’进入第二操控单元26。第二操控单元26更改离开波荡器24的电子束E’的轨迹以便将电子束E′引导回穿过线性加速器22。第二操控单元26可类似于操控单元25，并且可(例如)包括一个或多个电磁体和/或永久磁体。第二操控单元26不影响离开波荡器24的辐射束B_FEL的轨迹。因此，操控单元25从辐射束B_FEL解耦电子束E′的轨迹。在一些实施例中，可在电子束E′到达第二操控单元26之前从辐射束B_FEL的轨迹解耦电子束E′的轨迹(例如，使用一个或多个磁体)。

第二操控单元26在电子束E’离开波荡器24之后将电子束E’引导至线性加速器22。已穿过波荡器24的电子聚束可以相对于线性加速器22中的加速场(例如，射频场)以大约180度的相位差进入线性加速器22。电子聚束与线性加速器22中的加速场之间的相位差使电子由场减速。减速电子E′将他们能量中的一些返回传递至线性加速器22中的场，由此增加使从电子源21到来的电子束E加速的场的强度。这种布置因此恢复给予线性加速器22中的电子聚束的能量中的一些(当电子聚束由线性加速器加速时)以便使从电子源21到来的随后电子聚束加速。这种布置可被称为能量恢复LINAC。

由线性加速器22减速的电子E’由束收集器100吸收。操控单元25可以是可操作的以从由线性加速器22加速的电子束E的轨迹解耦已由线性加速器22减速的电子束E’的轨迹。这可允许在已加速电子束E引导至波荡器24时由束收集器100吸收已减速的电子束E’。

自由电子激光器FEL可包括束合并单元(未显示)，束合并单元使来自源21的束E的轨迹与来自操控单元26的束E′的轨迹基本上重叠。合并由于以下事实是可能的：在由加速器22加速之前，束E的能量显著小于束E’的能量。可通过产生基本上恒定磁场而从已减速电子束E’的轨迹解耦已加速电子束E的轨迹。已加速电子束E与已减速电子束E’之间的能量的差使两个电子束的轨迹由恒定磁场更改不同量。因此，两个电子束的轨迹将变得从彼此解耦。

替代地，操控单元25可(例如)可操作以产生与形成已加速电子束E和已减速电子束E’的电子聚束具有基本上恒定相位关系的周期性磁场。例如，在来自已加速电子束E的电子聚束进入操控单元25时，操控单元25可产生用以将电子引导至波荡器24的磁场。在来自已减速电子束E′的电子聚束进入操控单元25时，操控单元25可产生用以将电子引导至束收集器100的磁场。替代地，在来自已减速电子束E’的电子聚束进入操控单元25时，操控单元25可产生极少磁场或不产生磁场使得电子从操控单元25传递出且传递至束收集器100。

替代地，自由电子激光器FEL可包括分束单元(未图示)，其与操控单元25分离且被配置成在操控单元25的上游从已减速电子束E′的轨迹解耦已加速电子束E的轨迹。分束单元可(例如)可操作以产生与形成已加速电子束E和已减速电子束E’的电子聚束具有基本上恒定相位关系的周期性磁场。

当作为减速器操作时，线性加速器22可操作以将电子E’的能量减小至低于阈值能量。低于此阈值能量的电子可能不在束收集器100中诱发任何显著水平的放射性。

在一些实施例中，与线性加速器22分离的减速器(未图示)可用以使已穿过波荡器24的电子束E’减速。电子束E′可除了由线性加速器22减速以外或替代地由线性加速器22减速，电子束E′也可由减速器减速。例如，第二操控单元26可在电子束E’由线性加速器22减速之前将电子束E′引导通过减速器。另外或替代地，电子束E’可在已由线性加速器22减速之后并且在由束收集器100吸收之前穿过减速器。替代地，电子束E′可在离开波荡器24之后不穿过线性加速器22并且可在由束收集器100吸收之前由一个或多个减速器减速。

自由电子激光器FEL可形成图1的光刻系统LS的部分，其中由自由电子激光器产生的辐射最终由一个或多个光刻设备LA_a-LA_n内的一个或多个衬底W接收。这些衬底W可被认为包括被布置成接收图案化的辐射的目标部分。在光刻系统LS内，经由以下将辐射从自由电子激光器FEL输送至衬底：(i)束传递系统BDS(例如，包括束扩展光学装置和分束光学装置)；和(ii)在光刻设备LA_a-LA_n内的光学装置(例如，光学装置10、11、13、14)。束传递系统BDS和光刻设备内的光学装置可被称作光学路径，其被配置成将辐射从自由电子激光器FEL输送至衬底W。光学路径反射和/或透射辐射以便在衬底W处提供一剂量的辐射。传播通过光学路径且入射于衬底W上的辐射束B的分率或份数可被称作光学路径的透射率。应了解，光学路径可包括反射性和/或透射性元件并且光学路径的透射率依赖于光学路径中的任何反射性元件的反射率以及光学路径中的任何透射性元件的透射率。光学路径的透射率可额外依赖于辐射束B的横截面与在光学路径中的辐射束入射于其上的光学元件的匹配。例如，光学路径中的光学元件(例如，反射镜)可具有比入射于光学元件上的辐射束B的横截面更小的横截面。辐射束B的横截面的位于光学元件的横截面之外的部分可因此从辐射束丢失(例如，因未由反射镜反射)，并且可因此减小光学路径的透射率。

可能期望控制由光刻系统LS的光刻设备LA_a-LA_n中的衬底W上的目标部位接收的辐射的剂量。特别地，可能期望控制辐射的剂量使得衬底上的给定目标部分的每一目标部位接收基本上相同剂量的辐射(假定图案形成装置MA不显著影响辐射的剂量)。可能特别地期望能够独立于由其它光刻设备LA_a-LA_n中的衬底W上的目标部位接收的辐射的剂量控制由每一光刻设备LA_a-LA_n中的衬底W上的目标部位接收的辐射的剂量。

如上参看图2所描述，由衬底W的目标部位接收的辐射剂量依赖于目标部位曝光于的辐射束(例如，图案化的辐射束B_a”)的功率和衬底W的目标部位曝光于辐射束的时间量。光刻设备LA_a中的图案化的辐射束B_a”的功率依赖于由辐射源SO发射的辐射束B的功率和辐射源SO与衬底W之间的光学路径的透射率。在衬底W的目标部位处接收的辐射的剂量可因此通过控制从辐射源SO发射的辐射束B的功率和/或通过控制辐射源SO与衬底W之间的光学路径的透射率来控制。

在一实施例中，光刻设备可被配置使得通过相对于在扫描方向横向跨目标部分延伸的辐射带扫描衬底来使衬底W的目标部分曝光。辐射带可被称作曝光狭缝。在衬底W上的目标部位处接收的辐射剂量依赖于在辐射束(例如，图案化的辐射束B_a”)被引导至所述目标部位上的曝光时间周期和在曝光时间周期期间出现在辐射束中的脉冲的数量和持续时间。例如，在扫描光刻设备中，衬底W的目标部位曝光于辐射束的时间量依赖于曝光狭缝在该部位上行进所用的时间。在目标部位处接收的辐射的剂量依赖于出现在曝光时间周期期间的辐射束的脉冲数量和与每一脉冲一起传递至目标部位的平均能量。在一实施例中，可相对于曝光狭缝扫描晶片使得曝光时间周期为大约1ms。在其它实施例中，曝光时间周期可大于1ms，且可(例如)长达5ms(例如，由于晶片相对于曝光狭缝的较慢扫描移动)。在其它实施例中，曝光时间周期可比1ms长得多，例如，在50ms至100ms的范围。

图5和图5a显示可与图1和图2中显示的衰减器15a对应的衰减器100的一示例。衰减器100包括光学元件110，其具有反射性光学表面115。光学表面115被布置成接收输入辐射束B_in。输入辐射束B_in可与束传递系统BDS输出的分支辐射束B_a-B_n中的一个对应。

光学表面115由对于可包括EUV辐射的输入辐射束B_in相对反射性的材料形成，或设置有这样材料的涂层。合适的材料包括钌(Ru)和钼(Mo)。

输入辐射束B_in以相对小掠入射角度β入射于光学表面115上。随着掠入射角度β减小，在光学表面115由于吸收的损失也减小，从而增大了衰减器100的效率。例如，在20°的掠入射角度β，对于涂覆有钌的光学表面115，光学表面115可具有大约70％的效率。可接受的掠入射角度β的范围可依赖于可耐受的衰减的水平。例如，输入辐射束B_in可以以大约5°或更小的掠入射角度β入射于光学表面115上。在一些实施例中，掠入射角度β可以是大约2°或更小。在一些实施例中，掠入射角度β可以是大约1°或更小。输入辐射束B_in的横截面可以是大体圆形，且可具有10mm量级的直径。在一些实施例中，输入辐射束的直径可在5mm至20mm的范围。大体上圆形的输入辐射束B_in将辐射光学表面115的大体椭圆形区域116(其可被称作束斑区域)。束斑区域116的短轴的长度将为输入辐射束的直径。束斑区域116的长轴的长度将为输入辐射束的直径与sin(β)的比率，或对于小角度，输入辐射束的直径与β(以弧度测量)的比率。为了使全部输入辐射束B_in辐射光学表面115，束斑区域116应比光学表面115小。因此，光学表面115的最大尺寸对束斑区域116的长轴的大小强加上限。继而，对于输入辐射束B_in的给定直径，这对掠入射角度β强加下限。

在一些实施例中，光学元件110可由硅晶片形成。硅晶片可(例如)具有300mm的直径。对于这些实施例，可能期望束斑区域116的长轴的长度低于(例如)260mm。对于具有5mm的直径的输入辐射束B_in，这对掠入射角度β强加1.1°的下限；对于具有10mm的直径的输入辐射束B_in，其对掠入射角度β强加2.2°的下限；且对于具有20mm的直径的输入辐射束B_in，其对掠入射角度β强加4.4°的下限。

如以下将进一步描述，衰减器100还包括变形机构，其可操作以使光学表面115变形以在光学表面115上形成可调整周期性结构。该周期性结构包括跨光学表面115延伸的多个脊131。光学表面115上的周期性结构用作衍射光栅，使得输入辐射束B_in从光学元件110衍射以形成多个角度上分离的子束B₀、B₊₁、B_-1。在光学元件110的远场中，子束B₀、B₊₁、B_-1在空间上分离。每一子束B₀、B₊₁、B_-1在不同方向上传播，并且对应于不同衍射阶数。在本申请中，除非另有叙述，否则B_m应理解为指对应于m阶(级)衍射束的子束。例如，子束B₀对应于0阶衍射束，0阶衍射束相对于光学表面115形成与输入辐射束B_in所形成的角度相同的角度。虽然图5中仅显示0、+1以及-1衍射阶数，但应理解，较高衍射阶数也可存在。

在图5a中，光学元件110相对于输入辐射束B_in定向，使得入射平面130(包括输入辐射束B_in的传播方向且光学表面115的法线，即，图5a中的x-z平面)大体垂直于形成周期性结构的多个脊131延伸的方向(图5a中的y方向)。通过这种布置，每一子束B₀、B₊₁、B_-1的传播方向也处于平面130中。因此，这种布置可被称作平面衍射。

当入射平面130并不大体垂直于形成周期性结构的多个脊131延伸的方向时，射出的子束B₀、B₊₁、B_-1不再处于一平面中，而是处于锥形的表面上。这种布置可被称作锥形衍射。

光学元件110相对于输入辐射束B_in定向使得入射平面130大体垂直于形成周期性结构的多个脊131延伸的方向的优势在于，对于光学表面115上的给定光栅节距，由输入辐射束B_in看到的光学表面115上的可调整周期性结构的有效节距较小。因此，通过如图5a中所显示的定向，可使用比在其它定向的情况下将必要的光栅节距更大的光栅节距。对于平面衍射，光学表面115上的可调整周期性结构的有效节距由节距Λ与sin(β)的乘积给出，或对于小角度，由节距Λ与β(以弧度测量)的乘积给出。

可能期望光学元件110相对于输入辐射束B_in的定向为使得掠射角β(以弧度计)与tan(π/2-θ)的乘积显著小于1，其中θ为入射的平面130与脊131的方向之间的角度。例如，对于β＝35毫拉德(等效于2°)的掠入射角度且θ＝π/4，β·tan(θ)＝0.035，其显著小于1。

多个子束的相对强度依赖于光学表面115上的可调整周期性结构的形状。特别地，子束B₀的功率对输入射束B_in的功率的比率依赖于光学表面115上的可调整周期性结构的形状和掠入射角度β。对于给定节距，光学表面115上的可调整周期性结构的形状依赖于可调整周期性结构的振幅。子束B_m的功率对输入辐射束B_in的功率的比率可被称作子束B_m的相对功率。对于给定掠入射角度β，随着周期性结构的振幅增大，每一子束B_m的相对功率将在局部最大值与最小值之间变化。所有子束B_m的相对功率的总和(即，在所有衍射阶数上求和)等于光学元件110的反射率。对于足够小的掠入射角度β，光学元件110的反射率可接近1。例如，对于其中光学表面115设置有钌涂层且β＜0.2弧度的实施例，光学元件110的反射率R可近似由R＝1-0.75β给出，其中β以弧度计。因此，对于其中光学表面115设置有钌涂层且β＝17毫拉德(等效于1°)的实施例，光学元件110的反射率R可近似由R＝1-0.75×0.017＝0.987给出。

图6显示对于固定掠入射角度β，作为光学表面115上的可调整周期性结构的振幅的函数的子束B₀、B₊₁和B_-1的相对功率。作为振幅的函数的子束B₀的相对功率由曲线201给出，并且作为振幅的函数的每一子束B₊₁和B_-1的相对功率由曲线202给出。对于小振幅，子束B₀的相对功率接近1且子束B₊₁和B_-1的相对功率接近0。随着振幅增大，子束B₀的相对功率降低至零，并且子束B₊₁和B_-1中的每一个的相对功率升高至大约0.5。

子束B_m的功率与所有子束B_m功率的总和的比率可被称作子束B_m的分数功率。所有子束B_m的分数功率的总和(即，在所有衍射阶数上求和)等于1。

图6a显示作为光学表面115上的正弦周期性结构的振幅的函数的用于正弦周期性结构的0阶、1阶、2阶和3阶衍射束B₀、B₊₁和B_-1的分数功率(对于固定掠入射角度β)。作为振幅的函数的子束B₀的分数功率由曲线205给出；作为振幅的函数的每个子束B₊₁和B_-1的分数功率由曲线206给出；作为振幅的函数的每个子束B₊₂和B_-2的分数功率由曲线207给出；并且作为振幅的函数的每个子束B₊₃和B_-3的分数功率由曲线208给出。对于小振幅，子束B₀的分数功率接近1并且高阶子束的分数功率接近0。

每一子束B_m与光学表面115之间的角度α_m依赖于光学表面115上的可调整周期性结构的节距和掠入射角度β。特别地，对于平面衍射，子束B_m与光学表面115之间的角度α_m满足以下条件：

其中λ为输入辐射束B_in的波长，且Λ为光学表面115上的可调整周期性结构的节距。对于锥形衍射，等式(3)不再成立。相反地，对于锥形衍射，应用cos(ε)cos(α_m)替换cos(a_m)，且应用cos(ε)cos(β)替换cos(β)，其中ε为入射平面130与垂直于脊131的方向的平面之间的角度。从等式(3)可看出，子束B₀与对应于较高阶衍射束的子束B₊₁、B_-1之间的角节距依赖于输入辐射束B_in的波长和由输入辐射束B_in看到的光学表面115上的可调整周期性结构的有效节距。对于平面衍射，光学表面115上的可调整周期性结构的有效节距由节距Λ与sin(β)的乘积给出，或对于小角度，由节距Λ与β(按弧度测量)的乘积给出。可能期望有效节距尽可能小，以便使子束B₀与子束B₊₁、B_-1间的角间距最大化。特别地，可能期望有效节距为输入辐射束B_in的波长的量级。在一些实施例中，输入辐射束B_in波长可以是13.5nm或这一量级，掠入射角度β可以是5°的量级并且光学表面115上的可调整周期性结构的节距可以是(例如)100μm的量级。

衰减器100还包括设置有孔125的壁120。壁120定位成使得对应于0阶衍射的子束B₀穿过孔125，并且对应于较高阶衍射束的子束B₊₁、B_-1入射于壁120上。即，壁120定位于光学元件110的远场中，使得子束B₀与对应于较高阶衍射束的子束B₊₁B_-1在空间上分离。子束B₀穿过壁120中的孔125且形成衰减器100的输出辐射束B_out。对应于较高阶衍射束的子束B₊₁、B_-1被壁120阻挡。壁120因此用作定位于光学元件110的远场中的阻挡构件，使得子束B₀通过阻挡构件以形成输出辐射束B_out，并且子束B₊₁、B_-1由阻挡构件阻挡。例如，子束B₊₁、B_-1可由壁120吸收。替代地，子束B₊₁、B_-1可由壁120引导(例如，通过反射)远离输出辐射束B_out。在一替代实施例中，阻挡构件可包括多个单独的构件，而非具有孔125的壁120，每一单独的构件被布置成阻挡对应于较高阶衍射束的子束B₊₁、B_-1中的不同束，并且子束B₀可在所述单独的构件之间传递(见图5a)。

为了使子束B₀与对应于较高阶衍射束的子束B₊₁、B_-1在空间上分离，子束B₀的中心与子束B₊₁、B_-1中的每一个之间的分隔距离应大于输入辐射束B_in的直径。因此，壁120与光学表面115之间的最小距离依赖于输入辐射束B_in的直径和角间距。使用对于子束B₀与对应于较高阶衍射束的子束B₊₁、B_-1之间的角间距的小角度近似，壁120与光学表面115之间的最小距离由输入辐射束B_in的直径与角间距(以弧度测量)的比率给出。可能期望最小化壁120与光学表面115之间的距离以便最小化衰减器100的大小。

在一些实施例中，变形机构可操作以依赖于输出辐射束B_out的功率控制光学表面115上的周期性结构，以便控制输出辐射束B_out的功率。输出辐射束B_out的功率依赖于光学表面115上的周期性结构的形状(而其又依赖于周期性结构的振幅)和掠入射角度β。变形机构可(例如)由图1的控制器CT_a-CT_n之一响应于由传感器SL_a输出的信号来控制。由传感器SL_a输出的信号可指示可直接或间接(例如，从指示功率的量)确定的输出辐射束B_out的功率。指示辐射束的功率的量可以是可确定辐射束的功率所根据的任何量，并且可包括(例如)已朝向传感器(例如，传感器SL_a)引导的辐射束的一份数或部分的功率。所述控制器可形成衰减器100的部分，或替代地，可单独于衰减器100。光学表面115上的周期性结构的节距Λ可保持固定，并且变形机构可以是可操作的以依赖于输出辐射束B_out的功率控制周期性结构的振幅以便控制输出辐射束B_out的功率。

在一些实施例中，控制器CT_a-CT_n之一可操作以控制变形机构，使得周期性结构的振幅落入靠近但不等于0的名义值为中心的范围。例如，可将周期性结构的振幅保持在图6中所指示的范围203内，这个范围以名义值204为中心。这允许输出辐射束B_out的功率按期望或要求来增大或减小。在一些实施例中，衰减器100可操作以控制剂量，使得其可从名义值变化±10％。

总之，可能期望最小化有效光栅节距以便使子束B₀与对应于较高阶衍射束的子束B₊₁、B_-1之间的角间距最大化。这可通过使掠入射角度β和/或光学表面115上的周期性结构的节距Λ最小来实现。有效光栅节距应足够小以确保在椭圆形束斑区域116中存在大量光栅周期。例如，有效光栅节距可足够小以确保在椭圆形束斑区域116中存在100个或以上的量级的光栅周期，或1000个或以上的光栅周期。最小掠入射角由光学表面115的尺寸和输入辐射束B_in的直径确定。使有效光栅节距最小以便使子束B₀与对应于较高阶衍射束的子束B₊₁、B_-1之间的角间距最大减小了衰减器的实际大小，这可以是期望的。

在光学表面115上不存在可调整周期性结构的情况下，光学表面115可以是大体平坦的。

在下文中描述可形成衰减器100的部分的变形机构的各种不同实施例。

在一个实施例中，变形机构包括一个或多个致动器，其可操作以诱发光学元件110的光学表面115上的表面声波。图7a显示这种布置。

如上所描述，光学元件110的光学表面115包括由输入辐射束B_in辐射的大体椭圆形束斑区域116。束斑区域116的短轴的长度116a等于输入辐射束B_in的直径，且可以是10mm的量级。束斑区域的长轴的长度116b为输入辐射束的直径与sin(β)的比率且可以是260mm的量级。由于长轴显著比短轴更长，因此光学表面包括两个较短侧110b和两个较长侧110a。

光学元件110可由可设置有压电材料层的基础层形成。替代地，光学元件可由压电材料形成。合适的压电材料可(例如)包括硅、铌酸锂(LiNbO₃)或石英。反射性涂层可设在压电材料上，至少在输入束B_in入射于其上的束斑区域116上。反射性涂层可(例如)包括钌(Ru)或碳化硅(Sic)。在一实施例中，光学元件110可由可具有大约300mm的直径的硅晶片形成。例如，可通过在大小上消减大体圆形硅晶片来形成大体矩形的光学元件110。因此，较长侧110a在长度上可以是300mm的量级。可选地，对于这些实施例，硅可设置有诸如例如铌酸锂(LiNbO₃)或石英的压电材料层。

将换能器210邻近较短侧110b中的一个设在光学表面115上。

换能器210包括两个电极212、214，和被布置成在两个电极212、214上施加交流电压的交流电源供应器(未图示)。可使用标准光刻技术将电极212、214形成于压电材料上。每一电极212、214包括脊柱区段212a、214a和单一指状件212b、214b。脊柱区段212a、214a平行于光学元件110的较长侧110a，其中脊柱区段212a部分沿着一个较长侧110a延伸且脊柱区段214a部分沿着光学元件110的相对较长侧110a延伸。指状件212b、214b中的每一个平行于光学元件的较短侧110b。指状件212b、214b具有节距216。在替代实施例中，换能器210可包括叉指形换能器(IDT)，其中每一电极212、214可包括多个平行的、均匀间隔的指状件，该指状件从其脊柱区段212a、214a延伸，使得换能器210包括两个互锁梳形电极。在这些实施例中，两个电极被布置成使得在每一对邻近指状件(其来自不同电极)之间存在恒定间隔。

通过在两个电极212、214上应用电源供应器，将交变周期性电位施加至压电材料。这造成交变周期性应变场，从而导致在所有方向上远离换能器210传播的声波的产生。将两个电极212、214作为相对薄层应用于光学表面115的压电材料。例如，在一些实施例中，电极212、214可具有100nm量级的厚度。因此，所述声波的显著大部分包括表面声波(SAW)，其在远离换能器210的两个方向上传播。这些表面声波的一部分因此在光学表面115上从换能器210朝向光学元件110的相对较短侧110b传播。这在图7a中由多个等距间隔的波前220指示。为了确保在全部束斑区域116上产生表面声波，电极212、214的指状件212b、214b中的每一个应至少与束斑区域116的短轴116a一样长。

表面声波的频率由电源供应器所提供的交流电压的频率确定。如由图7a上的箭头v指示，表面声波在光学表面115上以速度v传播，这是光学表面115的压电材料的性质。表面声波的波长由速度v与频率的比率给出。例如，在一个实施例中，压电材料包括石英，并且表面声波在石英中的速度为大约3000m/s。对于这些实施例，为了实现在光学表面115上具有100μm的节距的交替周期性结构，应以大约30MHz的频率操作电源供应器。可能期望匹配表面声波的波长(即，两个连续波前之间的距离)与两个电极212、214的指状件212b、214b的节距216。例如，可能期望确保表面声波的波长大约为两个电极212、214的节距216的两倍。

表面声波的振幅依赖于由电源供应器施加的电压的振幅、压电材料的类型和换能器210的电极的间隔和宽度。电源供应器应考虑所有功率损失(即，不转换成束斑区域116中的表面声波的功率)供应足够功率以实现在束斑区域116内的表面声波的所要的振幅。

所要的振幅依赖于所要的衰减量(即子束B₀的所要的相对功率)。为了实现表面声波的给定振幅所需的功率依赖于电极212、214的指状件212b、214b中的每一个的长度，由于这确定声学能量所散布的区域。如上所解释，指状件212b、214b的最小大小由束斑区域116的短轴116a的长度设定或由等效地输入辐射束B_in的直径设定。因此，所需的功率依赖于输入辐射束B_in的直径，随着输入辐射束B_in的直径增大，需要更多的功率。

沿着光学表面115的每一较短侧110b提供吸收体230。这些吸收体230防止或至少显著减少表面声波从较短侧110b中的每一侧的反射。因此，在这一实施例中，表面声波为行波。

在一些实施例中，换能器210可采用本领域中已知的功率循环方法。这可导致产生表面声波需要的电力的量以(例如)大约7的因子减少。

由于子束B₀(和因此，输出辐射束B_out)的相对功率依赖于光学表面115上的可调整周期性结构的振幅，因此期望产生在光学表面上具有基本上恒定振幅的表面声波。然而，随着波在光学表面115上传播，将存在一些能量损失。表面声波当其在束斑区域上传播时的衰减将依赖于波行进的距离。波在光学表面上传播，行进光学元件110的较长侧110a的长度的量级的距离。如上所解释，光学元件110的较长侧110a可具有300mm量级的长度。

能量损失的一个来源为光学表面的材料中的能量的固有损失。这依赖于压电材料的Q因子。为了使这些损失最小，期望使用具有高Q因子或等效地小带宽的压电材料。压电材料的Q因子可在对于一些陶瓷大约10，对于铌酸锂(LiNbO₃)大约10⁴和对于石英超过10⁵的几个数量级上变化。石英具有1.6×10⁷/f的Q因子，其中f为表面声波的频率(以兆赫兹测量)。在30MHz的频率(如上所解释，其对于100μm量级的节距是必需的)下，石英具有大约5×10⁵的Q因子。

可通过确保光学表面115不与任何物接触且为平滑的来减少由于散射和由材料性质的改变带来的能量损失。由于衰减器100可用于EUV辐射的衰减，因此，在使用中，光学元件110将安置于真空中，这减少了能量损失。表面声波被约束于靠近压电材料的表面的薄层。因此，对于足够厚的压电材料层，将压电材料层附连至刚性基底衬底应不显著影响表面声波。

图7b显示针对压电材料的不同Q值，作为距换能器210的距离(归一化为换能器210处的波的振幅)的函数的表面声波的振幅(对于使用图7a的变形机构的光学元件110)。曲线302、304、306、308分别对应于Q因子10²、10³、10⁴、10⁵。从曲线308可看出，对于具有10⁵的Q因子的压电材料，在300mm的距离上，归一化的振幅从1下降至稍超过0.9。

也可能期望使光学表面115上的周期性结构的振幅与节距Λ的比率最小。这使压电材料内的应力和变形机构期望的能量最小。

图8a显示用于光学元件110的变形机构的替代实施例。图8a的布置大体类似于图7a的布置，除了第二换能器250设在光学表面115上的较短侧100b中与换能器210相对的一侧上。

第二换能器250大体类似于换能器210，包括两个电极252、254和被布置成在两个电极252、254上施加交流电压的交流电电源供应器(未图示)。类似于换能器210，第二换能器250的每一电极252、254包括脊柱区段252a、254a和单一指状件252b、254b。两个换能器210、250可共用共同交流电电源供应器(未图示)，或替代地，两个换能器210、250可设置有可同步化(即，它们可具有相同频率)的单独的交流电电源供应器。

由于存在两个换能器210、250，因此对于固定长度的光学元件110，通过这种布置，形成于光学表面115上的表面声波的振幅存在比利用图7a的布置将存在更少的变化。有效地，这是因为光学表面上的任一点与换能器中的一个之间的最大距离已经有效地减半。

图8b显示对于不同Q值的压电材料作为距换能器210的距离的函数的使用图8a的布置产生的表面声波的归一化振幅。图8a中的归一化振幅被归一化为至表面声波的分量，其由换能器210、250处的两个换能器210、250中的每一个引起。表面声波为来自两个换能器210、250的分量的总和，且因此，图8a中的归一化振幅位于0与2之间。在这种模型中，距换能器210以300mm安置第二换能器250。在距换能器210距离为0m处，表面声波的归一化振幅为自换能器210引起的分量(即，1，由于这一分量尚未衰减)与自换能器250引起的分量(即，＜1，由于超过0.3m的衰减)的总和。曲线352、354、356、358分别对应于Q因子10²、10³、10⁴、10⁵。由于将相等电压施加至两个换能器，那么表面声波的振幅就具有在两个换能器210、250之间的中间位置(即，在距换能器210的距离为150mm处)的最小值。对于具有为10⁵的Q因子的压电材料，在其最小振幅处，振幅下降大约0.1％。

具有处于相同频率的来自光学表面115的两个对置侧(使用换能器210、250)的表面声波致动的这种布置导致在光学表面上产生表面声学驻波。因此，形成于光学表面115上的周期性结构的振幅随时间而变化。如果自两个换能器210、250中的每一个至驻波的每一分量的振幅为A，那么在每一波腹处的表面声学驻波的振幅将随着时间在0与2A之间振荡。在每一波腹处的表面声学驻波的平均时间平均振幅由A乘以2/π＝0.64给出。

作为这种时变振幅的结果，衰减器100的输出辐射束B_out的相对功率也将随时间变化。注意到，衰减器100的输出辐射束B_out的相对功率与周期性结构的振幅之间的关系为非线性(参看图6)。因此，衰减器100的输出辐射束B_out的相对功率将不仅仅是由图7a的布置给出的值，而是具有0.64A的振幅。为了使用图7a和图8a的布置实现输入辐射束B_in的相同时间平均的衰减，对由图8a的两个换能器210、250中的每一个产生的表面声波的贡献应大约具有由图7a的换能器210产生的表面声波的振幅的两倍。

对于其中衰减器100用作反馈回路的部分以控制由光刻设备中的衬底接收的辐射剂量的实施例，衰减器100的输出辐射束B_out的相对功率的波动的时间周期应显著比衬底的曝光时间更短。

如上所描述，衰减器100的输出辐射束B_out的功率依赖于表面声波的振幅。对于图7a和图8a中显示的实施例，这又依赖于施加至该换能器或每一换能器的电极的交流电压的振幅。表面声波将在压电材料中以声速在光学元件110上传播。表面声波在光学表面115上传播所用去的时间由光学表面115的较长侧110a的长度与传播速度的比率给出。这为变形机构的响应时间，即，改变波的振幅所需的最少时间。例如，对于其中表面声波的速度为大约3000m/s且光学元件110的较长侧110a具有300mm量级的长度的实施例，变形机构可具有约0.1ms的响应时间。

图9显示用于衰减器100的变形机构的再一实施例，其为图7a和图8a中显示的实施例的变型。变形机构包括叉指形换能器(IDT)310，而叉指形换能器(IDT)310又包括沿着光学元件110的较长侧110a中的一个(且沿着束斑区域116的长轴)布置的多个电极312(在这个示例中，十二个电极)。

每一电极312包括脊柱区段312a和自其脊柱区段312a并且大体垂直于其脊柱区段312a延伸的多个平行的、均匀间隔的指状件312b。每一电极312的指状件312b在两个方向上从其脊柱区段312a延伸。每一电极312的脊柱区段312a相对于束斑区域116的长轴以角度α布置。每一对邻近电极312的指状件312b互锁，使得在每一对邻近指状件312b(其来自不同电极312)之间存在恒定间隔316。交流电源供应器(未图示)跨越每一对邻近电极312施加相同频率的交流电压。交流电源供应器314被布置使得每隔一个电极312同相。

IDT 310可操作以诱发相对于束斑区域116的长轴成角度α传播的在光学元件110的光学表面115上的行进表面声学平面波。电极312沿着较长侧110a配置，使得跨越全部束斑区域116产生表面声波。

沿着光学表面115的每一较长侧110a提供吸收体330。这些吸收体330防止或至少显著减少表面声波从较长侧110a中的每一个的反射。因此，在这一实施例中，表面声波为行波。

通过相对于束斑区域116的长轴以斜角α布置表面声波的传播方向，IDT 310与束斑区域116的远侧之间的传播距离减小了。有利地，传播距离的这种减小导致：(a)对于变形机构的较小响应时间；和(b)表面声波的较少衰减(和因此，形成于光学表面115上的表面声波的振幅的较少变化)。例如，对于以35毫拉德(～2度)的掠入射角入射于光学表面上的具有10mm的直径的输入辐射束B_in，束斑区域116的长轴的长度为大约285mm。对于图7a和图8a的实施例，这将为表面声波的传播距离。然而，在α＝45°的情况下，对于图9的实施例的传播距离为大约14mm。

以相对于束斑区域116的长轴成斜角布置表面声波的传播方向也更改在光学元件110的远场中产生的衍射图案。特别地，对于表面声波的给定的波长或节距，其改变多个在空间上分离的子束B₀、B₊₁、B_-1的角间距。实际上，辐射束B_in看到的周期性图案的节距以1/cos(α)的因子增大。因此，为了实现与图7a和图8a的实施例相同的角间距，表面声波的波长应以cos(α)的因子减小。替代地，可增大光学元件110与壁120中的孔125之间的距离以补偿角间距的减小。

在一替代实施例中，光学元件110在光学表面115下方设置有多个闭合通道。所述通道靠近光学表面，使得在每一通道上方，光学表面由可由变形机构变形的材料薄膜形成。这一实施例显示于图10、图10a、图11、图11a和图12中。

图10和图10a分别显示了可对应于衰减器100的光学元件110的光学元件400的一部分的部分横截面和横截面。光学元件400包括光学表面410(其可对应于图5的光学表面115)和在光学表面410下方延伸穿过光学元件400的多个闭合通道420。每一通道420的横截面为矩形，但应了解，可替代地使用其它形状。每一通道420在光学表面410下方大体恒定深度处延伸，使得在每一通道420上方设置大体均匀厚度的薄膜430。每一通道420在图中在y方向上延伸。薄膜430可(例如)具有大约5μm的厚度。应了解，可替代地提供不同厚度，且薄膜430的厚度可参考用来形成它的材料的刚度/柔性和由变形机构施加的力/压力来选择。通道420相互平行且等距间隔，以便在光学元件400内形成周期性结构。周期性结构的节距为每一通道420的宽度(在垂直于其范围的方向上，即，x方向)与每一对邻近通道420之间的分隔距离(也在垂直于其范围的方向上，即，x方向)的总和。每一通道420可具有80μm量级的宽度和20μm的在邻近通道420之间的分隔，其将在光学元件400内以约100μm量级的节距产生周期性结构。应了解，可替代地使用其它宽度、分隔距离和节距。

如同之前实施例，光学元件400的光学表面410可包括由输入辐射束B_in辐射的大体椭圆形束斑区域。束斑区域的短轴的长度可等于输入辐射束B_in的直径，且可以是10mm的理解。束斑区域的长轴的长度可以是输入辐射束的直径与sin(β)的比率，且可以是260mm量级。光学表面410可以是大体矩形。由于长轴显著比短轴更长，因此在一些实施例中，光学表面410包括两个较短侧和两个较长侧。光学表面410可由对输入辐射束B_in(其可包括EUV辐射)相对反射性的材料形成，或设置有这种材料的涂层。合适的材料包括钌(Ru)和钼(Mo)。

通道420中的每一个可平行于光学元件400的一侧延伸。例如，通道420中的每一个可平行于光学表面410的较短侧延伸。

虽然图10和图11中显示仅三个通道，但应了解，这些图仅显示光学元件400的一部分且可提供任何数量的通道。对于束斑区域为大约300mm长的实施例，在100μm的节距的情况下，光学元件可包括约3000个量级的通道。

现参看图12描述一种形成具有基本上如上所描述的多个闭合通道420的光学元件400的方法。光学元件400可由两个层形成：基底衬底440和图案化的衬底450。

基底衬底440可包括(例如)硅晶片。基底衬底440具有大体均匀厚度，包括大体平坦的对置的上表面440a和下表面440b。

图案化的衬底450具有大体平的上表面450a和包括多个开放通道(图12中仅显示一个)的下表面450b。图案化的衬底450可包括绝缘体上硅(SOI)晶片，包括上部硅层452、中心绝缘体层454和下部硅层456。可通过蚀刻下部硅层456的区域来形成开放通道。例如，可通过将下部硅层456的区域回蚀至绝缘体层454来形成开放通道的周期性结构。

一旦多个开放通道已形成于下表面450b上，图案化的衬底450的下表面450b结合至基底衬底440的上表面440a。基底衬底440的上表面440a闭合图案化的衬底450的下表面450b中的开放通道，从而形成多个闭合通道420。可使用任何合适的结合机制，包括(例如)以下中的任一个：粘合剂、直接结合或阳极结合。

对于这些实施例，其中多个闭合通道形成于光学元件400的光学表面410下方，变形机构包括一个或多个致动器，其可操作以使多个通道420中的每一个上的薄膜430变形以便控制光学表面410的形状。在图11和图11a中说明了在每一通道420上方的薄膜430的变形。变形的振幅可由致动器控制，以便改变子束B₀(和因此输出辐射束B_out)的相对功率。现在描述可形成变形机构的部分的各种不同致动器。

在一个实施例中，变形机构使用液压。在此实施例中，闭合通道420填充有流体且光学元件400的变形机构包括可操作以控制流体在多个闭合通道420内的压力的一个或多个致动器。

流体可以是水，但可替代地使用其它流体。一般而言，期望将闭合通道420内的流体维持在使流体保持处于液相的足够高压力下。这确保流体不可压缩并且可减少由闭合通道420形成的液压系统的弹性(其可作为存在的流体的任何气相的结果而引起)。这可通过将闭合通道420内的流体的压力维持在高于流体的蒸气压而实现。

在一些实施例中，输入辐射束B_in包括EUV辐射。因此，光学表面410通常处于真空条件下以减少EUV辐射的吸收。

对于光刻系统LS，可能期望将光学元件400维持在环境温度下。这可以是大约室温(22℃)，例如，环境温度可在15℃至30℃的范围。在使用中，由于EUV辐射的吸收，光学元件400可变热。例如，在使用中，由于输入辐射束B_in的热量负荷，光学元件400可将温度增大高达30℃或更高。因此，在使用中，光学元件400的操作温度可在15℃至60℃的范围。如上所解释，在一些实施例中，光学表面410可设置有具有对于EUV辐射相对高反射率的材料(例如，钉或钼)的涂层。对于这些实施例，可能期望维持光学元件400的操作温度低于阈值温度，高于阈值温度，这些EUV反射涂层处于劣化的风险之下。例如，可能期望维持光学元件400的温度低于150℃。如果输入辐射束具有相对高功率(例如，或50kW的量级)和/或如果将比光学元件的热管理高的优先级给予其液压性能，那么光学元件的操作温度可(例如)在15℃至150℃的范围。

在一些实施例中，光学元件400可冷却至低于光刻系统LS的环境温度的温度。例如，可将光学元件400维持在大约-20℃的温度。

对于其中光学表面410处于真空条件下的实施例，跨越薄膜430的最小压力差将为流体的蒸气压。因此，如果流体为水，那么在大约22℃的操作温度下，跨越薄膜430的最小压力差为大约2kPa。对于相对薄的薄膜430，这可能过高而不能在无损坏的情况下承受。因此，可能期望使用具有比水的蒸气压更低的蒸气压的替代性流体。可能期望使用具有下面这样的蒸气压的流体：足够低，使得不需要考虑沸腾效应；和足够高，使得可通过蒸发移除液压流体的任何泄漏。例如，可使用在光学元件400的典型操作温度下具有在10Pa至100Pa范围的蒸气压的流体。合适的流体可包括形式为C_xH_yO_z的烃。有利地，这些流体不包括例如硫或卤素等腐蚀性元素，并且因此减小了由液压流体的泄漏引起的损坏的风险。例如，正十二烷(C₁₂H₂₆)在大约22℃的操作温度下具有大约12Pa的蒸气压。

特别地，致动器可操作以控制在每一闭合通道420上方跨越薄膜430的压力差。一个或多个压力传感器可用以监控多个闭合通道420内的压力和/或在每一闭合通道420上方跨越薄膜430的压力差。在使用中，可将光学表面410保持在真空条件下。

通过改变在每一闭合通道420上方跨越薄膜430的压力差，可使每一薄膜430被可调整地变形以在光学表面410上形成可调整周期性结构(如图11和图11a中所显示)。如上所解释，所述周期性结构的节距由闭合通道420的宽度和分隔给出(在x方向上)。通过控制在每一闭合通道420上方跨越薄膜430的压力差，可控制光学表面410上的可调整周期性结构的振幅。

现参看图13a、图13b和图14描述上文所描述的类型的液压变形机构的一示例。图13a和图13b显示光学元件400的一部分的两个不同垂直横截面图。图13b中显示的视图为穿过图13a中显示的线A-A的横截面，并且图13a中显示的视图为穿过图13b中显示的线B-B的横截面。图14显示图13b中显示的光学元件400的横截面图的一部分的放大图。

多个通道420布置成组，其中每一组中的所有通道420流体连通。在所说明的实施例中，每一组包括四个通道420，但应了解，在替代实施例中，每一组可包括更多或更少的通道。通道420的每一组由阻挡件465与邻近组隔离开。

每一组通道设置有第一连接通道462和第二连接通道463。通道420中的每一个在通道420所属的组的第一连接通道462与第二连接通道463之间在y方向上延伸。第一连接通道462连接给定组中的通道420中的每一个的第一端，并且第二连接通道463连接给定组中的通道420中的每一个的第二端。第一连接通道462和第二连接通道463因此设在光学元件400上的相对侧上。第一连接通道462和第二连接通道463大体垂直于通道420，即，第一连接通道462和第二连接通道463在x方向上延伸。第二连接通道463中的每一个与泵容积460流体连接。

可考虑每一组通道连同对应的第一连接通道462和第二连接通道463以及泵容积460形成填充有液压流体的液压管路。在一些实施例中，每个这样的液压管路可闭合，使得液压管路内的液压流体的量保持固定。

针对每一组通道(和相关联的液压管路)提供单一致动器。在此实施例中，压电致动器461设在每一泵容积460中，且可操作以控制流体在对应的液压管路内的压力。如图14中所显示，压电致动器461可包括两个电极471a、474a和安置在电极之间的压电材料的两个层472a、473a。压电致动器461进一步设置有可操作以跨越两个电极471a、474a施加电压的电源供应器(未图示)，和可操作以控制由电源供应器施加的电压的控制器(未图示)。压电材料472a、473a的两个层被配置使得跨越电极471a和474a施加的电压导致压电致动器461弯曲。

图示的压电致动器461为双压电晶片压电弯曲致动器，其包括两个压电材料层。然而，应了解，许多其它类型的弯曲致动器是可能的。例如，压电致动器461可替代地为单压电晶片压电弯曲致动器(即，具有单一压电材料层)或多压电晶片(即，具有两个以上压电材料层)。

当跨越两个电极471a、474a施加电压时，压电致动器461将弯曲或挠曲(见图14)。而这导致容积460和对应的第一连接通道462和第二连接通道463以及通道420的组中的液压流体的压力增大。结果，在多个通道中的每一个上方的薄膜430将向上变形。

通过合适地控制跨越两个电极471a、474a施加的电压，可控制在每一液压管路内的压力，并且因而可控制光学表面410的调制的振幅。

在所说明的实施例中，每一压电致动器460致动一组四个的通道420，但如上所叙述，每一压电致动器460可替代地致动不同数量的通道420。例如，每一组可包括多于或少于四个通道420，并且可(例如)包括仅一单一通道420。通道420的相对较小的组可以是有利的，这是由于在第一连接通道462和第二连接通道463中将存在较少寄生柔顺性。因此，这些实施例将以较高共振频率操作，这允许较高控制带宽。然而，可能有必要个别地校准和电连接每一压电致动器461，因此，使用较大组通道420可存在一些优势。

应了解，第一连接通道462是可选的，并且可省略。

如在图13b中可看出，在一些实施例中，可提供穿过光学元件400的主体的多个冷却通道464。在使用中，可经由冷却通道464抽取的合适的冷却流体(诸如，例如水)以从输入辐射束B_in移除热量。在所图示的实施例中，冷却通道464在大体平行于通道420的方向的方向(即，y方向)上延伸。在替代实施例中，冷却通道464可在大体垂直于通道420的方向的方向(即，x方向)上延伸。

在使用中，输入辐射束B_in可以1°至2°的掠入射角度入射于光学表面410上，并且可具有1.5kW量级的功率。通过这种布置，大约20W至40W的功率可由光学元件400吸收且随后作为热量耗散。例如，这些耗散的热量可通过流过冷却通道464的冷却流体而移除。然而，替代地或另外，可将液压流体(例如，水)用作冷却介质。

为了实现这点，液压管路可以是开放的，使得液压流体输入至液压管路内和从液压管路提取。例如，在修改的实施例中，通过移除阻挡件465，多组通道42可互连，并且第一连接通道462和第二连接通道463可用作用于冷却/液压流体的供应和返回管线，并且可连接至外部流体供应器。流体在通道420内的平均压力由外部流体供应器的性质限定。并非维持使用压电致动器461控制的准静压力，在一替代实施例中，外部流体供应器可被布置成在通道420内形成振荡(或加脉冲的)压力。压电致动器461可用以调制振荡压力的振幅(而非绝对压力)。如果压力的振荡处于足够高的频率(例如，＞10kHz)下，那么由这些振荡引起的输出辐射束B_out的输出功率的波动将被充分地平均化，以用于在光刻设备LA_a至LA_n内的剂量控制。

对于使用这种开放液压系统的实施例，其中液压流体也用于冷却，通道420与第一连接通道462和第二连接通道463之间的过渡可设计成使得不存在显著的声波反射，以便减少具有零振幅的节点的驻波图案的出现。这可通过阻抗匹配和/或通过使用声学能量的吸收体来实现。

对于液压实施例(其中变形机构使用液压流体在通道420内的压力来控制光学表面410的形状)，变形机构的响应时间(即，改变光学表面410上的周期性结构的振幅所需的最少时间)依赖于：(a)由致动器引起的压力的改变影响通道420内的压力的改变所用的时间；和(b)将(多个)致动器链接至通道420的液压管路的动力学。由致动器引起的压力改变影响通道420内的压力改变所用的时间由通过管路内的流体(例如，水)的声音速度和致动器与通道420之间的距离限定。液压管路的动力学由通道长度和系统的刚度定义。系统的刚度为由水的块或体积刚度和通道420的柔顺性限定的组合刚度，如现在所描述。

现将针对一示例实施例估计变形机构的响应时间，其中在每一闭合通道420上方的薄膜430形成其部分的上部硅层452由硅形成，具有170GPa的杨氏模量和0.064的泊松比。薄膜430各具有5μm的厚度，每一通道420具有80μm的宽度，且邻近通道420之间的分隔为20μm(即，在光学元件400内的周期性结构具有100μm量级的节距)。每一通道420具有20μm的深度。每一通道的长度依赖于光学表面410的较短侧的长度，而较短侧的长度又依赖于输入辐射束B_in的直径。对于这种估计，将假定每一通道的长度为大约50mm，但实际上，每一通道的长度可比这更小(例如，大约5mm至20mm)。

液压系统内的水的刚度依赖于水的体积模量和系统内的水的容积。水的体积模量为2.2×10⁹Pa。可通过用通道的总数乘每一通道420的容积来估计系统的容积。如果每一通道具有80μm的宽度、20μm的深度和50mm的长度，那么每一通道的容积为8×10^-11m³。对于具有3000个通道的实施例，系统的总体积为2.4×10^-7m³。水的刚度由体积模量对系统的容积的比率给出，即，9.2×10¹⁵Pa/m³。

对于在每一通道420内1巴的压力，光学表面上的周期性结构的振幅为4.2nm，其对应于在每一薄膜430的中心8.4nm量级的凸出。这对应于4.2×10^-13m²的附加通道面积和2.1×10^-14m³的通道容积的改变。每一通道的刚度由通道内的压力关于通道容积的微分给出。因此，每通道的刚度为4.8×10¹⁸Pa/m³，且所有(3000个)通道的总刚度为1.6×10¹⁵Pa/m³。

为了估计系统的组合刚度，将水的刚度正交地添加至通道的刚度以给出1.36×10¹⁵Pa/m³。自此，可分别将系统的有效体积模量和音速估计为3.3×10⁸Pa和571m/s。可将响应时间估计为压力波行进所通过的通道的最大长度与系统的音速的比率。假定0.2m的最大通道长度，则可将响应时间估计为0.35ms。

在另一实施例中，将压电元件设在闭合通道中的每一个内。通过跨越每一压电元件施加适当电压，可准确地控制光学表面410的形状。

图15a和图15b显示其中压电致动器475设在闭合通道420中的每一个内的一实施例。在此实施例中，使用粘合层470或直接结合将形成薄膜430的层附连至下部图案化的衬底476。这种附连形成多个闭合通道420。在每一通道420中，压电弯曲致动器475附连至薄膜430的下表面使得其安置于通道420中。

在此实施例中，每一压电致动器475可操作以直接控制在其上方的光学表面410(即，薄膜430)的形状。压电致动器475可包括两个电极471、474和安置在电极之间的压电材料的两个层472、473。压电致动器475进一步设置有可操作以跨越两个电极471、474施加电压的电源供应器(未图示)，和可操作以控制由电源供应器施加的电压的控制器(未图示)。压电材料472、473的两个层被配置使得跨越电极471和474施加的电压导致压电致动器461弯曲。

图示的压电致动器475为双压电晶片压电弯曲致动器，其包括两个压电材料层。然而，应了解，许多其它类型的弯曲致动器是可能的。例如，压电致动器475可替代地为单压电晶片压电弯曲致动器(即，具有单一压电材料层)或多压电晶片(即，具有两个以上压电材料层)。

在通道420中的每一个中包括压电致动器的一替代实施例显示于图16中。压电致动器500为推拉式压电元件。响应于控制电压，压电致动器500被布置成将大体在z方向上的力施加至薄膜430。与弯曲致动器(如图15a和图15b中所显示)相比，推拉式压电元件500的优势在于，其能够产生较大垂直力和较快响应时间。劣势在于，通常较难以实现紧凑型垂直空间中的大振幅(由于在z方向上的通道420的范围相对较小)。

在另一实施例中，将静电致动器设在闭合通道中的每一个内。通过跨越每一静电致动器施加适当电压，可准确地控制光学表面410的形状。

在每一通道中使用静电致动器的一实施例可大体具有图16中显示的形式，但其中致动器500为可操作以在薄膜430上产生向下或向上力的静电致动器。静电致动器的一个这样的实施例显示于图17中。静电致动器包括柔性薄膜电极502和第二电极504。薄膜电极502邻近第二电极504并且与第二电极分离。

薄膜电极502由将薄膜电极502连接至光学元件400的下部衬底476的柱503跨其宽度(或在x方向上)在每一端处支撑。薄膜电极502经由支柱501连接至薄膜430。

静电致动器进一步设置有可操作以跨越薄膜电极502和第二电极504施加电压的电源供应器(未图示)，和可操作以控制由电源供应器施加的电压的控制器(未图示)。跨越薄膜电极502和第二电极504的这种电压的施加导致两个电极502、504之间的引力。这个力经由支柱501传输至薄膜430。

部件501至504中的每一个可在每一通道420的全长上在y方向上延伸。替代地，这些部件501至504中的一个或多个可分成区段，使得通道420的全长由多个静电致动器致动。

虽然在上文参看图10至图17描述的光学元件400的实施例描述为适合于用作图5和图5a中显示的类型的衰减器，但应了解，光学元件400的这些实施例提供可用于其它目的的可调整衍射光栅。例如，这样的光学元件400可替代地用作分束设备。

图18为根据本发明的一实施例的分束设备600的示意性图示。分束设备600可(例如)形成图1的束传递系统BDS的部分。分束设备600包括光学元件610、变形机构620和控制器630。光学元件610具有用于接收输入辐射束B_in的光学表面。如下文将描述，将周期性结构设在光学表面上，该周期性结构用作衍射光栅，使得输入辐射束B_in自光学元件610衍射以形成多个角分离的输出辐射束B₁、B₂、B₃。变形机构620可操作以使光学元件610的光学表面变形以便控制周期性结构的形状。

控制器630可操作以使用变形机构620控制周期性结构的形状以便至少部分校正输出辐射束B₁、B₂、B₃的相对输出功率的改变(由于输入辐射束B_in的波长的变化造成)。控制器630可操作以产生由变形机构620接收的控制信号655。

为了至少部分校正输出辐射束B₁、B₂、B₃的相对输出功率的改变(由于输入辐射束B_in的波长的变化造成)，分束设备600可进一步包括一或多个传感器，其可操作以确定输入辐射束B_in和输出辐射束B₁、B₂、B₃中的一个或多个的一或多个性质。这些性质可由控制器630用以产生发送至变形机构620的控制信号655。

例如，在一些实施例中，分束设备可包括可操作以确定输入辐射束B_in的波长的传感器641。传感器641可(例如)包括干涉计。传感器641可操作以将指示输入辐射束B_in的波长的信号651发送至控制器630。

另外或替代地，分束设备600可包括一或多个传感器642、643、644，其可操作以确定指示输出辐射束B₁、B₂、B₃中一个辐射束的功率的量。每一传感器642、643、644可操作以将指示输出辐射束B₁、B₂、B₃中一个辐射束的功率的信号652、653、654发送至控制器630。在所图示的实施例中：传感器642可操作以确定指示输出辐射束B₁的功率的量且将指示该功率的量的信号652发送至控制器630；传感器643可操作以确定指示输出辐射束B₂的功率的量且将指示该功率的量的信号653发送至控制器630；以及传感器644可操作以确定指示输出辐射束B₃的功率的量且将指示该功率的量的信号654发送至控制器630。

在接收到控制信号651、652、653、654中的一个或多个控制信号后，控制器630可操作以依赖于控制信号651、652、653、654中的一个或多个控制信号产生控制信号655。利用这种布置，变形机构620可操作以依赖于(a)输入辐射束的确定的波长；和/或(b)指示输出辐射束的功率的量而控制周期性结构的形状/振幅，以便控制输出辐射束的功率。

光学元件610的一实施例示意性地图示于图19a、图19b和图19c中。光学元件610包括反射性表面612，且适合于接收输入辐射束B_in。输入辐射束B_in可(例如)包括由图3中的自由电子激光器FEL输出的辐射束B_FEL°

反射性表面612大体处于一平面(图19a至图19c中的x-y平面)中。在使用中，光学元件610被布置成接收输入辐射束B_in且输出多个辐射束B1、B₂、B₃。

输入辐射束B_in以掠入射角度β入射于反射性表面612上。掠入射角度β为输入辐射束B_in与反射性表面612之间的角度。掠入射角度β可(例如)小于5°，例如，大约2°或更小，例如，大约1°。输入辐射束B_in的横截面可为大体圆形且可因此辐射反射性表面612的大体椭圆形区域。这种大体椭圆形区域可被称作束斑区域614。束斑区域614的尺寸由输入辐射束B_in的直径和掠入射角度β确定。椭圆形束斑区域的短轴的长度等于输入辐射束B_in的直径，然而，椭圆形束斑区域的长轴的长度等于输入辐射束B_in的直径除以sin(β)。束斑区域的定向依赖于输入辐射束B_in的方向。在图19a至图19c中显示的示例实施例中，将束斑区域的长轴与y方向对准且将束斑区域的短轴与x方向对准。

当输入辐射束B_in入射于反射性表面612上时，其被衍射使得在远场中，输出辐射束B₁、B₂、B₃在空间上分离，如现在所描述。为了实现这点，反射性表面612是不平坦的，而是设置有一光栅结构。即，反射性表面612不仅仅处于x-y平面中，而具有在与x-y平面正交的方向上的一些调制。在此实施例中，输出辐射束B₂对应于0阶衍射光束，并且输出辐射束B₁和B₃对应于±1阶衍射光束。在其它实施例中，可自束斑区域614输出不同数量辐射束B₁、B₂、B₃。例如，在一个实施例中，可自束斑区域614输出五个辐射束，并且五个输出辐射束可对应于0阶、±1、±2阶衍射束。

光栅结构包括跨越反射性表面612延伸的多个凹槽。这些凹槽可通过诸如蚀刻、冲压或电铸等任何合适过程形成。凹槽可具有任何剖面形状，即，凹槽在垂直于其延伸所沿着的方向的平面中的横截面形状可具有任何形状。

在一个实施例中(如现在所描述)，凹槽由多个大体平的面形成。对于此实施例，在x-z平面中的反射性表面612的一部分的横截面显示于图20中。

凹槽615形成多个脊616，从而将反射性表面612分成三组反射性面。每一脊616的顶面形成第一组面S₁、每一脊616的左侧形成第二组面S₂，且每一脊616的右侧形成第三组面S₃。凹槽615因此将反射性表面612分成多组反射性面，其中每一组内的这些面基本上平行，但相对于每个其它组的面成不同角度。即，一特定组内的面每个具有不同于其它组中的面的特定定向。

应了解，可替代地使用其它凹槽轮廓。例如，在一替代实施例中，凹槽的轮廓可包括一或多个弯曲区段。

可考虑光栅结构由多个单元格617形成。单元格617可为凹槽615的轮廓形状，即，凹槽615在垂直于其延伸所沿着的方向的平面中在反射性表面612上的给定位置处的横截面形状(在x方向上)。每一单元格617可自凹槽615或脊616的一个部分延伸至邻近凹槽615或脊616的对应的部分。例如，每一单元格617可包括脊616的顶面S₁、脊616的左侧面S₂和脊616的右侧面S₃(三个面彼此邻近)。光栅结构的单元格617的大小和形状可大体均匀。光栅结构的单元格617的宽度可被称作其节距。光栅结构的单元格617的宽度w可(例如)为大约1μm的量级。S₁面的宽度w₁可(例如)在0.10μm至0.50μm的范围。

对于输入辐射束B_in相对于光栅结构(即，凹槽615)的给定方向和输入辐射束B_in的给定波长，辐射束B₁、B₂、B₃的方向依赖于光栅的节距(即，其单元格617的宽度w)，并且独立于单元格的形状。然而，输出辐射束B₁、B₂、B₃的相对功率依赖于光栅结构的单元格617的形状。特别地，分支辐射束的强度的比率依赖于S₁面的宽度w₁(在x方向上)与光栅结构的单元格617节距的宽度w的比率。由顶面S₁形成的单元格617的宽度(在x方向上)的百分比可被称作光栅结构的“占空比”。

输出辐射束B₁、B₂、B₃中的每一个的功率依赖于光栅结构的占空比和输入辐射束B_in的掠入射角度β。在一个实施例中，光栅结构的单元格617的宽度w为1μm，输入辐射束B_in的波长为13.5nm，且掠入射角度β为1.1°。对于此实施例，26％的占空比可导致功率在输出辐射束B₁、B₂、B₃之间的均匀分布(即，每一束接收由光学元件610输出的功率的33％)。其它占空比导致功率在输出辐射束B₁、B₂、B₃之间的不同分布。

反射性表面612可包括任何合适的数量的凹槽615。在束斑区域614上的凹槽615的数量由光栅结构的单元格617的宽度w和束斑区域614的短轴的长度确定。在一个示例实施例中，反射性表面612可包括1000个量级的跨越束斑区域614的凹槽615。

输出辐射束B₁、B₂、B₃可在远场中(例如，在光刻工具LA₁-LA_n处)具有基本上类似于输入辐射束B_in的强度分布的强度分布，其可能是期望的。

在描述的示例实施例中，凹槽615大体在y方向上延伸。即，凹槽615大体平行于输入辐射束B_in的入射平面(其为包含入射的辐射束B_in且与反射性表面612(即，z方向)正交的平面)。由于垂直于凹槽的方向(亦即，x方向)不在输入辐射束B_in的入射平面中，因此光栅导致锥形衍射，其中输出辐射束B₁、B₂、B₃处于圆锥上。在一替代实施例中，凹槽可大体垂直于输入辐射束B_in的传播方向延伸，使得输出辐射束B₁、B₂、B₃处于一平面中。

分束设备600可形成用于辐射束的光学系统的部分。例如，分束设备600可形成用于光刻系统LS的束传递系统BDS的部分，其可将辐射自一或多个辐射源SO引导至一或多个光刻设备LA_a-LA_n。

应了解，虽然光学元件610被布置成将一输入辐射束B_in分成三个分支辐射束的光栅，但可提供将一辐射分束成不同数量分支辐射束的光栅。通常，可提供将辐射分束成两个或两个以上分支辐射束的光栅。

分束设备600提供用于将一输入辐射束B_in分成多个输出辐射束B₁、B₂、B₃的方便的布置。输出辐射束B₁、B₂、B₃的角间距依赖于输入辐射束B_in相对于周期性光栅结构的定向(例如，掠入射角度)、周期性结构的节距和输入辐射束B_in的波长。此外，输出辐射束B₁、B₂、B₃的相对功率依赖于周期性结构的形状和输入辐射束B_in的波长。因此，输出辐射束B₁、B₂、B₃的角间距和输出辐射束B₁、B₂、B₃的相对功率依赖于输入辐射束B_in的波长。

因此，静态光栅结构将导致其输出功率和方向对输入辐射束B_in的波长的变化敏感的分束设备。然而，可预期从自由电子激光器FEL(见图3)输出的辐射束B_FEL的波长随时间而变化。随着改变输入辐射束B_in的波长，出射的衍射阶数(0阶除外)的角度和离开光栅的不同阶数中的功率皆将改变。

输出辐射束B₁、B₂、B₃的指向方向的变化相对较小且可不造成在分束设备600下游的光学装置的问题。然而，对于其中分束设备600用于图1的束传递系统BDS中的实施例，输出辐射束B₁、B₂、B₃的功率的任何变化将导致供应至光刻工具LA_a-LA_n的分支辐射束B_a-B_n的功率的变化。继而，这将导致传递至衬底W的不同部分的辐射的剂量的变化。这可导致在衬底W上形成的图像的误差，并且特别地，可影响光刻工具的临界尺寸均匀性。估计可能需要比0.01％更佳的波长稳定性，以便获得约0.1％量级的剂量稳定性。可能无法在自由电子激光器的输出辐射束B_FEL中实现这种波长稳定性。

如图21a和图21b中所显示，分束设备600包括两个致动器661、662。邻近光学元件610的相对边缘提供致动器661、662中的每一个。两个致动器661、662中的每一个可操作以将大体在垂直于光栅结构的凹槽615延伸的方向(y方向)的方向(x方向)上引导的力施加至光学元件610。两个致动器661、662一起可操作以使光学表面612在垂直于光栅结构的凹槽615延伸的方向(y方向)的方向(x方向)上压缩或扩展。结果，致动器661、662可操作以控制周期性光栅结构的节距。

通过使用致动器661、662合适地致动，可控制周期性结构的形状，以便至少部分校正由于输入辐射束B_in的波长的变化造成的输出辐射束B₁、B₂、B₃的相对输出功率的改变。可一起将两个致动器661、662考虑为可操作以控制周期性结构的形状的变形机构。两个致动器提供图18的变形机构620的一特定示例。

光栅结构的平均或名义节距可为大约1000nm。反射性表面612的外尺寸可为300mm(在y方向上)乘20mm(在x方向上)的量级。致动器661、662可操作以将周期性光栅结构的名义节距变化大约+/-0.1％。对于其中宽度(或光学元件610在x方向上的范围)为20mm的实施例，这意味着致动器661、662可操作以将光学元件610的宽度变化+/-20μm。可实现这个致动范围。例如，两个致动器可每个包括压电致动器。

此外，可通过相对高带宽(例如，通过高达10kHz的带宽)实现光学元件610的这一致动。衬底W上的目标部位可在曝光时间周期内接收EUV辐射，该周期可为大约1ms或更大。在一些实施例中，曝光时间可为数十毫秒的量级，例如，在50ms至100ms的范围。使用在10kHz或更大的频率下操作的分束设备600的基于反馈的控制回路将提供在1ms中传递的曝光剂量的某些控制。因此，分束设备600可用以至少部分校正提供至衬底W的不同部分的辐射剂量的变化。分束没备600可用以实现大频带内的剂量稳定性。特别地，分束设备600可操作以至少部分校正由在100Hz与10kHz之间的频率范围的辐射的波长的变化引起的剂量的变化。应当注意的是，对于较高频率变化，将通过在曝光时间上的扫描平均化来减小任何剂量误差。

分束设备600提供允许多个输出辐射束B₁、B₂、B₃的相对功率保持基本上不受输入辐射束的波长随时间的任何漂移的影响的布置。此外，分束设备600提供允许多个输出辐射束B₁、B₂、B₃的方向保持基本上不受输入辐射束的波长随时间的任何漂移影响的布置。

光学元件610可用硅通过(例如)沿着硅晶片的晶体平面的各向异性蚀刻而形成。例如，顶面S₁可沿着(100)晶面形成，且面S₂、S₃可沿着(111)和(-111)晶面形成。在此情况下，在凹槽的底部的角度618将为大约70.5°，且凹槽615和脊616将沿着(01-1)方向延伸。应了解，依赖于描述顶面S₁的(hkl)数，各种布局是可能的。

顶面S₁沿着(100)晶面形成且面S₂、S₃沿着(111)和(-111)晶面形成的光栅形成多个(例如，三个)输出辐射束。输出辐射束的数量依赖于存在的衍射阶数的数量。继而，所存在的衍射阶数的数量依赖于输入辐射束B_in的掠入射角度，这是由于较大掠入射角度实现较多衍射阶数。

将硅用于光学元件610的一优势在于，可通过在大约123K下操作来限制在操作期间的热膨胀。在此温度下，硅的导热性为600W/m/K或更大的量级，这比在室温下的其导热性好4倍，且比铜(Cu)的导热性好大约50％。因此，甚至可耐受相对大的热负荷，同时保持光学元件的温度在光学元件的扩展低且光学元件维持其设计的结构尺寸的范围中，尽管有显著的热负荷。

从上文，显而易见，提供反射性光栅结构的光学元件可以多种合适方式中的任何方式制造。在一实施例中，可通过使用多种蚀刻剂来处理硅晶片以便提供具有基本上原子级平坦的表面的脊来产生光栅。例如，可使用诸如氢氧化钾(KOH)、氢氧化钠(NaOH)和氟化铵(NH₄F)的蚀刻剂。可如上所描述来制造合适光栅。可之后使用诸如金属玻璃中的热塑性模制的过程或通过(例如)冲压来复制光栅。

虽然上文描述了蚀刻表面可为硅，但应理解，可使用其它材料。可通过各向异性蚀刻以提供光栅的其它材料的示例包括锗(Ge)、砷化镓(GaAs)、硅-锗(SiGe)、磷化铟(InP)和砷化铟(InAs)。然而，通常，可使用任何合适的(结晶)材料。

光学元件610可设置有(对于EUV辐射)更大反射性(较少吸收性)材料的涂层。例如，反射镜可设置有钌(Ru)或钼(Mo)的涂层。这个反射镜可(例如)具有大约50nm的厚度。对于具有13.5nm的波长的辐射，钼和钌皆具有相对高掠入射反射率。对于其它波长的辐射，可选择其它涂层。然而，通常，具有足够高电子密度的透明材料提供良好掠入射反射。重元素金属为这些材料的示例。另外，材料可选择用于抵抗很可能存在于束传递系统BDS内的条件，诸如，EUV辐射诱发的等离子体的产生。

在一些实施例中，诸如Mo与Ru的混合的非晶金属(或金属玻璃)可沉积于光学元件(平的或蚀刻硅)上以提供反射性涂层。金属玻璃的非晶结构可用以对平滑表面提供针对所要的波长的高反射率。

应了解，可使用诸如锆(Zr)、铂(Pt)、镍(Ni)、铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)的任何其它适当材料。

在提供反射性涂层的情况下，可将另一涂层涂覆至该反射性涂层。例如，可涂覆氧化物、氮化物、碳化物等以便增加反射性涂层的稳定性和反射性涂层对很可能存在的条件的抵抗性。

在提供反射性涂层的情况下，一个或多个界面层可设在蚀刻后的材料(例如，Si)与该反射性涂层之间以减小表面粗糙度且增大热导率。例如，可提供石墨烯的界面层。

虽未描绘于图中，但可将冷却通道设在以上描述的光学元件中的任何一个元件或所有元件的相反侧(即，不接收输入辐射束B_in的侧)上。这些冷却通道可被布置成接收液体冷却剂(诸如，水)，或两相液体/气体冷却剂。

应了解，本文中，当将物体被描述为通过配置以接收辐射束且散射辐射束以便形成一或多个输出辐射束时，术语“散射”意图包括反射或衍射(反射性或透射性)。

光学表面的束斑区域将被理解为表示输入辐射束入射于其上的光学表面的区域。例如，以斜角入射于光学表面上的大体圆形输入辐射束将辐射光学表面的大体椭圆形区域。所述椭圆形束斑区域将具有短轴和长轴。应了解，输入辐射束可不具有清晰界定的边缘，例如，输入辐射束可具有高斯状强度轮廓。对于这些实施例，可将输入辐射束的边缘定义为其强度下降到预定截止值以下的点。替代地，对于旋转对称强度轮廓，可将输入辐射束的边缘定义为含有辐射束的功率的预定百分比(例如，95％)的圆。可因此限定束斑区域。

在上文描述的实施例中，可调整周期性结构形成于光学元件的光学表面上，这导致多个子束离开光学表面，每一个子束对应于不同衍射阶数。在上文描述的实施例中，光学元件形成衰减器的部分。这些子束中的一个子束形成衰减器的输出辐射束，并且通过改变周期性结构的振幅，可改变所述输出辐射束的功率。在替代实施例中，光学元件可形成分束设备的部分。例如，光学元件可形成束传递系统BDS的部分且可将主辐射分束成多个子束。离开光学元件的子束可每个形成分束设备的分支辐射束。这可(例如)通过在壁120中提供一个以上孔来实现。

衰减器15a至15n可单独地包括上述实施例中的一个或多个，或包括与其它衰减器组合的上述实施例中的一个或多个。其它衰减器可形成在不同时标操作的反馈回路的部分。例如，以上描述的衰减器100可操作以实时地(即，在衬底的曝光期间)提供传递至光刻装置内的衬底W的辐射的剂量控制。可使用较慢衰减器来抵消由衬底接收的辐射的剂量的较长时标漂移。例如，基于气体腔室的衰减器也可用以抵消由衬底接收的辐射的剂量的较长时标漂移。

在一些实施例中，控制器可控制自辐射源SO发射的EUV辐射的功率。传感器设备可监控由辐射源SO输出的EUV辐射束的功率或与EUV辐射束的功率相关的参数。控制器可基于传感器设备的输出调整辐射源SO。因此，可提供基于反馈的控制回路。可在光刻系统LS内的任何合适的位置处提供传感器设备。

虽然以上关于图1描述针对每一分支辐射束提供各自的衰减器15a至15n，但应了解，在其它实施例中，可针对分支输射束中的仅一个或一些提供衰减器。另外，可针对多个分支辐射束提供单一衰减器。例如，虽然衰减器15a至15n显示为安置于束传递系统BDS的外部，但在其它实施例中，如本发明所描述的衰减器可安置于束传递系统BDS内以便使多个分支辐射束衰减。例如，为了使所有分支辐射束B_b-B_n一起衰减，可紧接在第一分支辐射束B_a的分支之后提供衰减器。可提供衰减器的任何组合或配置。

如上大体描述的衰减器可定位于光刻系统内在衬底W之前的其它位置处。例如，参看图2，衰减器可定位于照射系统IL内。

尽管已在单一自由电子激光器FEL的情况下描述本发明的实施例，但应了解，可使用任何数量的自由电子激光器FEL。例如，两个自由电子激光器可被布置成将EUV辐射提供至多个光刻设备。这是为了允许一些冗余。这可允许在一个自由电子激光器正被修复或经历维修时使用另一自由电子激光器。

光刻系统LS可包括任何数量的光刻设备。形成光刻系统LS的光刻设备的数量可(例如)依赖于自自由电子激光器输出的辐射的量和在束传递系统BDS中损失的辐射的量。形成光刻系统LS的光刻设备的数量可另外或替代地依赖于光刻系统LS的布局和/或多个光刻系统LS的布局。

光刻系统LS的实施例也可包括一个或多个掩模检查设备MIA和/或一个或多个空间检查测量系统(AIMS)。在一些实施例中，光刻系统LS可包括两个掩模检查设备以允许一些冗余。这可允许在一个掩模检查设备正被修复或经历维修时使用另一掩模检查设备。因此，一个掩模检查设备始终可供使用。掩模检查设备可比光刻设备使用更低的功率辐射束。另外，应了解，使用本发明所描述的类型的自由电子激光器FEL而产生的辐射可用于除了光刻术或光刻术有关应用以外的应用。

术语“相对论性电子”应被解释为表示具有相对论能量的电子。电子可被认为在其动能相当于或大于其静止质量能量(511keV，以自然单位计)时具有相对论能量。实际上，形成自由电子激光器的部分的粒子加速器可将电子加速至比其静止质量能量大得多的能量。例如，粒子加速器可将电子加速至＞10MeV、＞100MeV、＞1GeV或更大的能量。

辐射源SO可包括可操作以产生一EUV辐射束的一个或多个自由电子激光器FEL。然而，应了解，在其它实施例中，辐射源SO可包括产生辐射的其它装置。例如，辐射源SO可包括一个或多个“激光产生等离子体”(LPP)源。实际上，应理解，在一些实施例中，辐射源SO可利用可操作以提供合适强大辐射束的任何装置。

已在输出EUV辐射束的自由电子激光器FEL的情况下描述了本发明的实施例。然而，自由电子激光器FEL可被配置成输出具有任何波长的辐射。因此，本发明的一些实施例可包括输出不是EUV辐射束的辐射束的自由电子激光器。

应了解，术语“掠入射角度”指入射辐射束的传播方向与入射辐射束入射于其上的反射性表面之间的角度。这个角度与入射角互补，即，掠入射角度与入射角的总和为直角。

术语“EUV辐射”可被认为涵盖具有在4nm至20nm的范围内(例如，在13nm至14nm的范围内)的波长的电磁辐射。EUV辐射可具有小于10nm的波长，例如，在4nm至10nm的范围内，诸如，6.7nm或6.8nm。

光刻设备LA_a至LA_n可用于IC的制造中。替代地，本发明中描述的光刻设备LA_a至LA_n具有其它应用。可能的其它应用包括制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。

虽然上文已描述本发明的特定实施例，但应了解，可以用与所描述的方式不同的其它方式来实施本发明。以上的描述是说明性的，而不是限制性的。因此，对本领域的技术人员来说清楚的是，在不背离下文阐述的权利要求的范围的情况下，可以对所描述的发明进行修改。

Claims (28)

1.一种可调整衍射光栅，包括：

光学元件，具有用于接收输入辐射束的光学表面，所述光学元件设置有在所述光学表面下方的多个闭合通道，在每一闭合通道上方，所述光学表面由材料的薄膜形成；和

变形机构，包括一个或多个致动器，所述一个或多个致动器能够操作以使在所述闭合通道上的所述薄膜变形，以便控制所述光学表面的形状和在所述光学表面上形成周期性结构，所述周期性结构用作衍射光栅使得所述输入辐射束从所述光学元件衍射以形成多个角分离的子束。

2.根据权利要求1所述的可调整衍射光栅，其中所述一个或多个致动器能够操作以控制所述闭合通道的内部与所述光学表面之间的压力差。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的可调整衍射光栅，其中所述闭合通道填充有流体且所述变形机构包括能够操作以控制所述多个闭合通道内的所述流体的压力的一个或多个致动器。

4.根据权利要求3所述的可调整衍射光栅，其中当在22℃评估时，所述流体具有在10Pa至100Pa的范围内的蒸气压。

5.根据权利要求3或4所述的可调整衍射光栅，其中所述流体包括形式为C_xH_yO_z的烃。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的可调整衍射光栅，还包括外部流体供应器，所述外部流体供应器被布置成以将流体供应至所述多个通道和从所述多个通道移除流体。

7.根据权利要求6所述的可调整衍射光栅，其中所述外部流体供应器被布置成在所述通道内形成振荡压力。

8.根据前述权利要求中任一项所述的可调整衍射光栅，其中所述变形机构包括一个或多个压电致动器，所述或每一压电致动器能够操作以使在所述闭合通道中的一个或多个上的所述薄膜变形以便控制所述光学表面的所述形状。

9.根据权利要求8所述的可调整衍射光栅，其中所述闭合通道填充有流体，且所述或每一压电致动器能够操作以控制在所述多个闭合通道内的所述流体的压力。

10.根据权利要求8所述的可调整衍射光栅，其中每一压电致动器能够操作以直接控制其中设有所述压电致动器的闭合通道上方的所述材料的薄膜。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的可调整衍射光栅，其中所述压电致动器为压电弯曲致动器，所述压电弯曲致动器包括两个电极和安置在所述电极之间的一个或多个压电材料层。

12.根据前述权利要求中任一项所述的可调整衍射光栅，其中所述变形机构包括一个或多个静电致动器，所述或每一静电致动器能够操作以使在所述闭合通道中的一个或多个上的所述薄膜变形以便控制所述光学表面的所述形状。

13.根据前述权利要求中任一项所述的可调整衍射光栅，其中所述多个通道成组布置，其中每一组中的所有所述通道流体连通且每一组通道与邻近组隔离。

14.根据权利要求13所述的可调整衍射光栅，其中每一组通道设置有被布置成将所述组内的所述通道中的每一个连接在一起的一个或多个连接通道。

15.根据权利要求13或14所述的可调整衍射光栅，其中每一组通道设置有致动器，所述致动器能够操作以控制在所述组的所述通道中的每一个内的流体压力。

16.根据前述权利要求中任一项所述的可调整衍射光栅，还包括由所述光学元件的主体限定以用于冷却流体循环的一个或多个冷却通道。

17.一种用于接收输入辐射束和输出输出辐射束的衰减器，所述衰减器包括：

根据前述权利要求中任一项所述的可调整衍射光栅；以及

阻挡构件，定位于光学元件的远场中，使得子束中的至少一个穿过所述阻挡构件以形成所述输出辐射束且所述子束中的至少一个由所述阻挡构件阻挡。

18.根据权利要求17所述的衰减器，还包括能够操作以确定指示所述输出辐射束的功率的量的传感器。

19.根据权利要求18所述的衰减器，其中所述变形机构能够操作以依赖于指示所述输出辐射束的所述功率的所述量来控制周期性结构的形状，以便控制所述输出辐射束的所述功率。

20.一种光刻设备，包括：

根据权利要求17至19中任一项所述的衰减器；

照射系统，被配置成调节所述衰减器的输出辐射束；

支撑结构，被构造成支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够在所述输出辐射束的横截面中向所述输出辐射束赋予图案以形成图案化的辐射束；

衬底台，被构造成保持衬底；以及

投影系统，被配置成将所述图案化的辐射束投影至所述衬底上。

21.一种光刻系统，包括：

辐射源，能够操作以产生辐射束；

一个或多个光刻设备；和

至少一个根据权利要求17至19中任一项所述的衰减器，所述衰减器被布置成接收由所述辐射源产生的所述辐射束的至少一部分和将所述衰减器的输出辐射束提供至所述一个或多个光刻设备中的至少一个。

22.一种用于接收输入辐射束和输出多个输出辐射束的分束设备，所述分束设备包括：

光学元件，具有用于接收所述输入辐射束的光学表面，周期性结构设在所述光学表面上，所述周期性结构用于衍射光栅使得所述输入辐射束从所述光学元件衍射以形成多个角分离的输出辐射束；

变形机构，能够操作以使所述光学表面变形以便控制所述周期性结构的形状；和

控制器；

其中所述控制器能够操作以使用所述变形机构控制所述周期性结构的所述形状，以便至少部分校正由于所述输入辐射束的波长变化造成的所述输出辐射束的相对输出功率的改变。

23.根据权利要求22所述的分束设备，还包括能够操作以确定所述输入辐射束的波长的传感器。

24.根据权利要求22或23所述的分束设备，还包括能够操作以确定指示所述输出辐射束中的一个的功率的量的传感器。

25.根据权利要求22至24中任一项所述的分束设备，其中所述变形机构能够操作以依赖于(a)所述输入辐射束的所述确定的波长；和/或(b)指示所述输出辐射束的所述功率的所述量而控制所述周期性结构的所述形状，以便控制所述输出辐射束的所述功率。

26.一种辐射系统，包括：

辐射源，能够操作以产生主辐射束；和

根据权利要求22至25中任一项所述的分束设备，所述分束设备被布置成接收所述主辐射束并且输出多个输出辐射束。

27.一种光刻系统，包括：

辐射源，能够操作以产生主辐射束；

多个光刻设备；和

束传递系统，能够操作以从所述辐射源接收所述主辐射束，将所述主辐射束分成多个单独的分支辐射束，并且将所述分支辐射束中的每一个引导至所述多个光刻设备中的一不同光刻没备，

其中所述束传递系统包括根据权利要求22至25中任一项所述的分束设备。

28.一种用于将输入辐射束分成多个输出辐射束的方法，所述方法包括：

提供包括光学表面的可调整衍射光栅，周期性结构设在所述光学表面上；

引导所述输入辐射束以便照射所述光学表面，使得所述输入辐射束从所述光学元件衍射以形成多个角分离的输出辐射束；和

控制所述周期性结构的形状以便至少部分校正由于所述输入辐射束的波长变化造成的所述输出辐射束的相对输出功率的改变。