CN108351443B - 分束设备 - Google Patents

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Abstract

一种分束设备(40)，其被布置成接收输入辐射束(B)且将所述输入辐射束(B)分离成多个输出辐射束(Ba‑Bj)。所述分束设备(40)包括多个反射式衍射光栅(41‑45)，所述多个反射式衍射光栅被布置成接收辐射束且被配置成形成包括多个衍射级的衍射图案，所述反射式衍射光栅(42‑45)中的至少一些被布置成接收形成于所述反射式衍射光栅(41‑44)中的另一个处的0衍射级。所述反射式衍射光栅被布置成使得每个输出辐射束(Ba‑Bj)的光学路径包括至多一个作为非0衍射级的衍射级的实例。

Description

分束设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年9月3日递交的欧洲申请15183677.2的优先权，并且通过引用将其全文并入本文中。
技术领域
本发明涉及一种分束设备。具体地，但非排他地，所述分束设备可形成包括至少一个光刻设备的光刻系统的部分。
背景技术
光刻设备是被构造成将所期望的图案施加至衬底上的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(IC)的制造中。例如，光刻设备可将图案从图案形成装置(例如，掩模)投影至设置于衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。
由光刻设备用以将图案投影至衬底上的辐射的波长决定了能够形成于所述衬底上的特征的最小尺寸。使用作为具有在4至20nm范围内的波长的电磁辐射的EUV辐射的光刻设备相比于常规光刻设备(其可例如使用具有193nm波长的电磁辐射)可用以在衬底上形成更小的特征。
光刻设备可具备来自具有分束设备的光束传递系统的EUV辐射。本发明的目的是消除或减轻现有技术的至少一个问题。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种分束设备，其被布置成接收输入辐射束且将所述输入辐射束分离成多个输出辐射束。所述分束设备包括多个反射式衍射光栅，所述多个反射式衍射光栅被布置成接收辐射束且被配置成形成包括多个衍射级的衍射图案，所述反射式衍射光栅中的至少一些反射式衍射光栅被布置成接收形成于所述反射式衍射光栅中的另一个反射式衍射光栅处的0衍射级。所述反射式衍射光栅被布置成使得每个输出辐射束的光学路径包括至多一个作为非0衍射级的衍射级的实例。
当与较高衍射级相比时，形成于衍射光栅处的0衍射级的功率和/或指向方向通常对于入射到衍射光栅上的辐射的波长和/或指向方向的变化更稳定。因此，提供每个输出辐射束的光学路径包括至多一个作为非0衍射级的衍射级(例如，+1或-1衍射级)的实例的分束设备有利地改善输出辐射束的功率和/或指向方向随着输入辐射束的波长和/或指向方向改变的稳定性。这种布置可在从包括自由电子激光器的辐射源提供输入辐射束的实施例中特别有利，这是因为自由电子激光器的输出可经历波长和/或指向方向随着时间推移的变化。
所述输出辐射束可用于供给至多个光刻设备。
所述衍射光栅可被配置成使得每个所述输出辐射束具有基本上相同的功率。
所述分束设备可包括：第一反射式衍射光栅，所述第一反射式衍射光栅被布置成接收所述输入辐射束且被配置成形成包括多个衍射级的衍射图案，每个衍射级形成子束，所述子束包括至少第一子束和第二子束，其中所述第二子束形成第一输出辐射束；和第二反射式衍射光栅，所述第二反射式衍射光栅被布置成接收形成于所述第一衍射光栅处的所述第一子束且被配置成形成包括多个衍射级的衍射图案，每个衍射级形成子束，所述子束包括至少第三子束和第四子束，其中所述第四子束形成第二输出辐射束。
所述第一衍射光栅和所述第二衍射光栅可被配置成使得所述第一输出辐射束和所述第二输出辐射束具有基本上相同的功率。
所述第一子束可以是零衍射级。
所述第三子束可以是零衍射级。
所述第一衍射光栅可被配置成使得所述第一子束的功率大于所述第二子束的功率。
所述第一衍射光栅可被配置成使得所述第一子束的所述功率是由所述第一衍射光栅接收的所述辐射束的功率的50％或更多。所述第一衍射光栅可被配置成使得所述第一子束的功率是由所述第一衍射光栅接收的所述辐射束的功率的70％或80％或更多。
所述第二衍射光栅可被配置成使得所述第三子束的功率大于所述第四子束的功率。
所述第二衍射光栅可被配置成使得所述第三子束的功率是由所述第二衍射光栅接收的所述第一子束的功率的50％或更多。所述第二衍射光栅可被配置成使得所述第三子束的功率是由所述第二衍射光栅接收的所述第一子束的所述功率的70％或80％或更多。
所述第一衍射光栅还可被配置成还形成除了所述第一子束和所述第二子束以外的第五子束，且其中所述第五子束形成第三输出辐射束。
所述第一衍射光栅可被配置成使得所述第三输出辐射束的功率与所述第一输出辐射束的所述功率基本上相同。
所述第二衍射光栅还可被配置成还形成除了所述第三子束和所述第四子束以外的第六子束，且其中所述第六子束形成第四输出辐射束。
所述第二衍射光栅可被配置成使得所述第四输出辐射束的功率与所述第二输出辐射束的功率基本上相同。
所述分束设备还可包括第三衍射光栅，所述第三衍射光栅被布置成接收形成于所述第二衍射光栅处的所述第三子束且被配置成形成包括多个衍射级的衍射图案，每个衍射级形成子束，所述子束包括至少第七子束和第八子束，其中所述第八子束形成第五输出辐射束。
所述第一衍射光栅、所述第二衍射光栅和所述第三衍射光栅可被配置成使得所述第一输出辐射束、所述第二输出辐射束和所述第五输出辐射束具有基本上相同功率。
所述第三衍射光栅可形成还包括第九子束的衍射图案。所述第九子束可形成另外的输出辐射束。
未入射到衍射光栅上的每个子束可形成输出辐射束。
每个输出辐射束可具有基本上相同的功率。
所述第一衍射光栅和所述第二衍射光栅中的至少一个可包括：反射表面，所述反射表面包括形成于所述反射表面中的多个凹槽，其中每个凹槽具有在倾斜部分之间延伸的基本上平坦底部部分，且其中每个凹槽由在相邻凹槽之间延伸的基本上平坦的凸脊分隔开。
所述衍射光栅可包括设置于衬底上的反射涂层，在所述衬底中形成有所述凹槽。
所述衬底可包括硅衬底。
所述反射涂层可包括钌及钼中的至少一种。
所述第一衍射光栅的所述平坦底部部分的宽度可不同于所述第二衍射光栅的所述平坦底部部分的宽度。
所述第一衍射光栅的所述平坦底部部分的所述宽度可大于所述第二衍射光栅的所述平坦底部部分的所述宽度。
所述第一衍射光栅的节距可与所述第二衍射光栅的节距基本上相同。
所述分束设备还可包括一个或更多个致动器，所述一个或更多个致动器能够操作以变更所述衍射光栅中的一个或更多个衍射光栅的定向，以便变更辐射入射到所述一个或更多个衍射光栅上的掠入射角和/或方位角。
变更所述掠入射角和/或所述方位角可改变在所述衍射光栅处衍射成不同衍射级的辐射的量。这可用以例如控制形成于所述衍射光栅处的衍射级的功率。
根据本发明的第二方面，提供一种光束传递系统，包括：根据所述第一方面的分束设备；和引导光学装置，所述引导光学装置被布置和配置成将所述输出辐射束引导至相应的光刻设备。
根据本发明的第三方面，提供一种光束传递系统，所述光束传递系统包括：一个或更多个光学元件，被布置成接收偏振的输入辐射束且将所述偏振的输入辐射束分离成至少第一输出福射束和第二输出辖射束；和第一引导光学装置，所述第一引导光学装置包括多个反射元件，所述多个反射元件被布置成将所述第一输出辐射束引导至第一光刻设备；和第二引导光学装置，所述第二引导光学装置包括多个反射元件，所述多个反射元件被布置成将所述第二输出辐射束引导至第二光刻设备；其中所述引导光学装置被布置成使得沿着从所述第一输出辐射束至所述第一光刻设备的光学路径的所述第一输出辐射束中通过所述第一引导光学装置而引入的偏振的改变是与沿着从所述第二输出辐射束至所述第二光刻设备的光学路径的所述第二输出辐射束中通过所述第二引导光学装置而引入的偏振的改变基本上相同的。
可需要提供各自具有所需偏振状态的多个输出辐射束。通过提供各自造成辐射束中的基本上相同的偏振改变的引导光学装置，输入至所述引导光学装置的辐射的偏振状态可有利地被选择成使得每个所述输出辐射束具有所需的偏振状态。
所述第一引导光学装置可被布置成使得第一迟滞被引入至沿着从所述第一输出辐射束至所述第一光刻设备的所述光学路径的所述第一输出辐射束中；且所述第二引导光学装置可被布置成使得第二迟滞被引入至沿着从所述第二输出辐射束至所述第二光刻设备的所述光学路径的所述第二输出辐射束中，其中所述第二迟滞与所述第二迟滞基本上相同。
所述第一引导光学装置的定向可以是所述第二引导光学装置的定向的镜像。
所述第一引导光学装置的所述多个反射元件可包括：第一反射元件，所述第一反射元件被布置成接收和反射所述第一输出辐射束，由此限定入射到所述第一反射元件上且从所述第一反射元件反射的辐射所处的入射面；和一个或更多个另外的反射元件，所述一个或更多个另外的反射元件被布置成接连地接收和反射所述第一输出辐射束，由此限定在每个反射元件处的入射面，其中所述一个或更多个另外的反射元件被定向成使得所述一个或更多个另外的反射元件中的每个所处的入射面基本上平行于或基本上垂直于最后反射所述第一输出辐射束的所述反射元件处的入射面。
所述第一引导光学装置的所述多个反射元件还可包括一起被配置成对所述第一输出辐射束的偏振状态基本上未造成净改变的多个反射元件。
所述第二引导光学装置的所述多个反射元件可包括：第二反射元件，所述第二反射元件被布置成接收和反射所述第二输出辐射束，由此限定入射于所述第二反射元件上且从所述第二反射元件反射的辐射所处的入射面；和一个或更多个另外的反射元件，所述一个或更多个另外的反射元件被布置成接连地接收和反射所述第二输出辐射束，由此限定在每个反射元件处的入射面，其中所述一个或更多个另外的反射元件被定向成使得所述一个或更多个另外的反射元件中的每个所处的入射面基本上平行于或基本上垂直于最后反射所述第二输出辐射束的所述反射元件处的入射面。
所述第二引导光学装置的所述多个反射元件还可包括一起被配置成对所述第一输出辐射束的偏振状态基本上没有造成净改变的多个反射元件。
所述一个或更多个光学元件可包括衍射光栅，所述衍射光栅被布置成接收偏振的输入辐射束且可被配置成形成包括多个衍射级的衍射图案，所述衍射级之一形成所述第一输出辐射束且所述衍射级中的另一个形成所述第二输出辐射束。
所述衍射光栅可包括反射表面，所述反射表面包括形成于所述反射表面中的多个凹槽，其中每个凹槽具有在倾斜部分之间延伸的基本上平坦底部部分，且其中每个凹槽由在相邻凹槽之间延伸的基本上平坦的凸脊分隔开。
所述衍射光栅可包括设置于衬底上的反射涂层，在所述衬底中形成有所述凹槽。
所述衬底可包括硅衬底。
所述反射涂层可包括钌及钼中的至少一种。
所述一个或更多个光学元件可包括：第一反射元件，所述第一反射元件被布置成接收所述输入辐射束的第一部分且反射所述第一部分以便形成所述第一输出辐射束；和第二反射元件，所述第二反射元件被布置成接收所述输入辐射束的第二部分且反射所述第二部分以便形成所述第二输出辐射束。
所述一个或更多个光学元件还可被配置成将所述输入辐射束还分离成除了所述第一输出辐射束和所述第二输出辐射束以外的第一子束，且所述分束设备还可包括：一个或更多个另外的光学元件，所述一个或更多个另外的光学元件被布置成接收所述第一子束且将所述子束分离成至少第三输出辐射束和第四输出辐射束；和第三引导光学装置，所述第三引导光学装置包括多个反射元件，所述多个反射元件被布置成将所述第三输出辐射束引导至第三光刻设备；和第四引导光学装置，所述第四引导光学装置包括多个反射元件，所述多个反射元件被布置成将所述第四输出辐射束引导至第四光刻设备；其中所述引导光学装置被布置和配置成使得在所述第三输出辐射束至所述第三光刻设备的光学路径期间所述第三输出辐射束中通过所述引导光学装置而引入的迟滞是与在所述第四输出辐射束至所述第四光刻设备的光学路径期间所述第四输出辐射束中通过所述引导光学装置而引入的迟滞基本上相同的。
所述第三引导光学装置和/或所述第四引导光学装置可具有上文所描述的所述第一引导光学装置和/或所述第二引导光学装置的一个或更多个特征。
所述引导光学装置可被布置和配置成使得从所述第一引导光学装置、所述第二引导光学装置、所述第三引导光学装置和所述第四引导光学装置输出的所述第一输出辐射束、所述第二输出辐射束、所述第三输出辐射束和所述第四输出辐射束的偏振状态基本上相同。
形成于所述衍射光栅处的所述衍射级之一可形成所述第一子束。
所述光束传递系统还可包括一个或更多个反射元件，所述一个或更多个反射元件布置在提供至衍射光栅的子束的光学路径中，其中所述一个或更多个反射元件被配置成在所述子束中引入迟滞，所述迟滞与在一个或更多个衍射光栅处引入的迟滞基本上大小相等且方向相反，使得从所述一个或更多个反射元件反射的所述子束的偏振状态是与入射到所述一个或更多个光学元件上的所述输入辐射束的偏振状态基本上相同的。
所述一个或更多个反射元件可被布置成使得所述一个或更多个反射元件处的入射面基本上垂直于所述一个或更多个衍射光栅处的入射面。
所述第一子束入射到所述一个或更多个反射元件中的每个上的掠入射角的总和可基本上等于所述输入辐射束入射到所述一个或更多个衍射光栅上的掠入射角的总和。
所述第一反射元件和所述第二反射元件可被布置成使得所述输入辐射束的一部分没有入射到所述第一反射元件或所述第二反射元件上且继续入射到所述一个或更多个另外的光学元件上。
根据本发明的第四方面，提供一种光刻系统，包括：根据所述第一方面或所述第三方面的光束传递系统；第一光刻设备，所述第一光刻设备被布置成接收从所述光束传递系统输出的第一输出辐射束；和第二光刻设备，所述第二光刻设备被布置成从所述光束传递系统接收第二输出辐射束。
所述光刻系统还可包括辐射源，所述辐射源被配置成提供所述输入辐射束。
所述辐射源可包括自由电子激光器。
根据本发明的第五方面，提供一种制造衍射光栅的方法，所述方法包括：将掩模淀积至衬底上，其中所述掩模包括多个平行凸脊；蚀刻所述衬底的在所述凸脊被淀积的区之间的区，以便在所述凸脊之间形成凹槽；在所述凹槽包括在倾斜部分之间延伸的基本上平坦底部部分的位置点处停止所述蚀刻；从所述衬底移除所述掩模以曝光所述衬底中的在相邻凹槽之间延伸的基本上平坦的凸脊。
所述方法还可包括在已从所述衬底移除所述掩模之后蚀刻所述衬底。
在已移除所述掩模之后非选择性地蚀刻所述衬底可用以对形成于所述衬底中的拐角(例如，所述衬底中的凸脊的拐角)进行倒圆。这种情形可有利地改善所述衬底上的反射涂层的贴附并且降低形成于所述反射涂层中的缺陷的可能性。
所述方法还可包括将反射涂层淀积于所述衬底上。
所述衬底可包括硅。
可沿着所述硅的(111)和(-111)晶面来执行所述蚀刻。
所述蚀刻可包括湿法化学蚀刻。
可使用氢氧化钾、四甲基氢氧化铵、以及乙二胺和邻苯二酚的水溶液中的至少一种来执行所述湿法化学蚀刻。
根据本发明的第六方面，提供一种制造衍射光栅的方法，所述方法包括：将掩模淀积至衬底上，其中所述掩模包括多个平行凸脊；蚀刻所述衬底的在所述凸脊被淀积的区之间的区，以便在所述凸脊之间形成凹槽；从所述衬底移除所述掩模以曝光所述衬底中的在相邻凹槽之间延伸的凸脊；和在已移除所述掩模之后蚀刻所述衬底以便基本上对所述凸脊的边缘进行倒圆。
在已移除所述掩模之后非选择性地蚀刻所述衬底可用以对形成于所述衬底中的边缘进行倒圆。这种情形可有利地改善所述衬底上的反射涂层的贴附并且降低形成于所述反射涂层中的缺陷的可能性。
所述方法还可包括将反射涂层淀积于所述衬底上。
根据本发明的第八方面，提供一种衍射光栅，包括：衬底，所述衬底包括形成于所述衬底中的多个凹槽和设置于相邻凹槽之间的多个凸脊，其中所述凸脊的边缘具有基本上经倒圆的拐角；和反射涂层，所述反射涂层被安置于所述衬底上。
所述凸脊的经倒圆的边缘可改善所述衬底上的反射涂层的贴附且可降低形成于所述反射涂层中的缺陷的可能性。
每个凹槽可具有在倾斜部分之间延伸的基本上平坦底部部分。
如本领域普通技术人员显而易见的，上文或下文所阐明的本发明的各方面和特征可与本发明的各种其他方面和特征相组合。
附图图示
现在将参考所附的示意性附图，仅通过举例的方式来描述本发明的实施例，在所述附图中：
图1是光刻系统的示意性图示；
图2是形成图1的光刻系统的部分的光刻设备的示意性图示；
图3是形成图1的光刻系统的部分的自由电子激光器的示意性图示；
图4A和图4B是根据本发明的实施例的光束传递系统的示意性图示；
图5A是衍射光栅的部分的示意性图示；
图5B是作为掠入射角的函数的、如图5A中所示类型的衍射光栅的反射比的示意性表示；
图6是根据本发明的替代实施例的光束传递系统的示意性图示；
图7是光束传递系统的部分的示意性图示：
图8是在图7的光束传递系统中的不同位置处的辐射束的偏振状态的示意性表示；
图9是根据本发明的实施例的光束传递系统的部分的示意性图示；
图10是在图9的光束传递系统中的不同位置处的辐射束的偏振状态的示意性表示；
图11是可形成光束传递系统的部分的反射元件的示意性图示；
图12A及图12B是根据本发明的实施例的光束传递系统的示意性图示；
图13是根据本发明的替代实施例的光束传递系统的示意性图示；
图14是包括缺陷的衍射光栅的部分的图像；
图15是示出包括缺陷的衍射光栅的部分的侧视图的图像；和
图16是示出在已经受非选择性蚀刻过程之后的衍射光栅的部分的图像。
具体实施方式
图1示出根据本发明的一个实施例的光刻系统LS。光刻系统LS包括辐射源SO、光束传递系统BDS和多个光刻设备LAa至LAn(例如，十个光刻设备)。辐射源SO被配置成产生极紫外(EUV)辐射束B(其可被称作主束)。辐射源SO和光束传递系统BDS可一起被认为形成辐射系统，所述辐射系统被配置成将辐射提供至一个或更多个光刻设备LAa至LAn。
光束传递系统BDS包括分束光学装置，且也可视情况包括束扩展光学装置和/或束成形光学装置。主辐射束B被分离成多个辐射束Ba至Bn(其可被称作分支束)，通过光束传递系统BDS而将所述多个辐射束Ba至Bn中的每个引导至光刻设备LAa至LAn中的不同光刻设备。
在实施例中，分支辐射束Ba至Bn各自被引导通过相应的衰减器(图1中未示出)。每个衰减器可被配置成在分支辐射束Ba至Bn传递至其对应光刻设备LAa至LAn中之前调整相应分支辐射束Ba至Bn的强度。
辐射源SO、光束传递系统BDS和光刻设备LAa至LAn可全部被构造和配置成使得它们可与外部环境隔离。真空可被设置于辐射源SO、光束传递系统BDS和光刻设备LAa至LAn的至少部分中，以便减少EUV辐射的吸收。光刻系统LS的不同部分可具备不同压力情况下的真空(即，被保持处于低于大气压力的不同压力)。
参看图2，光刻设备LAa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被配置成调节由光刻设备LAa所接收的分支辐射束Ba，之后所述分支辐射束入射到图案形成装置MA上。投影系统PS被配置成将辐射束Ba’(当前由图案形成装置MA形成图案)投影至衬底W上。衬底W可包括先前形成的图案。在这种情况下，光刻设备将已形成图案的辐射束Ba'与先前形成于衬底W上的图案对准。
由光刻设备LAa所接收的分支辐射束Ba从光束传递系统BDS通过照射系统IL的围封结构中的开口8而传递到照射系统IL中。视情况，所述分支辐射束Ba可被聚焦以在开口8处或附近形成中间焦点。
照射系统IL可包括场琢面反射镜10和光瞳琢面反射镜11。场琢面反射镜10和光瞳琢面反射镜11一起向辐射束Ba提供所期望的横截面形状和所期望的角度分布。辐射束Ba从照射系统IL传递且入射到由支撑结构MT保持的图案形成装置MA上。图案形成装置MA反射所述辐射束并且使得所述辐射束形成图案以形成图案化的束Ba'。除了场琢面反射镜10和光瞳琢面反射镜11以外、或作为场琢面反射镜10和光瞳琢面反射镜11的替代，照射系统IL也可包括其他反射镜或器件。例如，照射系统IL可包括可独立地移动的反射镜的阵列。可独立地移动的反射镜可例如度量为不到1毫米宽。可独立移动反射镜可例如是微机电系统(MEMS)器件。
在从图案形成装置MA重新引导(例如，反射)之后，图案化的辐射束Ba'进入投影系统PS。投影系统PS包括多个反射镜13、14，所述多个反射镜被配置成将辐射束Ba'投影到由衬底台WT保持的衬底W上。投影系统PS可将缩小因子应用于辐射束，从而形成具有比图案形成装置MA上的对应特征更小的特征的图像。例如，可应用缩小因子4。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目的反射镜(例如，六个反射镜)。
光刻设备LAa可操作以在辐射束Ba的横截面中向所述辐射束Ba赋予图案，且将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上，由此用图案化的辐射对衬底的目标部分进行曝光。光刻设备LAa可例如用于扫描模式中，在扫描模式中当将被赋予至辐射束Ba'的图案投影到衬底W上时，同步地扫描所述支撑结构MT和所述衬底台WT(即，动态曝光)。可通过投影系统PS的缩小率和图像反转特性来确定所述衬底台WT相对于所述支撑结构MT的速度和方向。
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以供给光刻设备LAa至LAn中的每个光刻设备。如上文所提及，辐射源SO可包括自由电子激光器。
图3是包括注入器21、线性加速器22、聚束压缩器23、波荡器24、电子减速器26和束流收集器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束E且包括电子源(例如，热离子阴极或光电阴极)和加速电场。电子束E中的电子由线性加速器22进一步加速。在示例中，线性加速器22可包括：多个射频空腔，所述多个射频空腔沿着公共轴线而轴向地间隔开；和一个或更多个射频电源，所述一个或更多个射频电源可操作以在电子聚束在电磁场之间通过时沿着所述公共轴线控制电磁场以便对每个电子聚束加速。空腔可以是超导射频空腔。有利地，这种情形允许：以高的占空比施加相对大的电磁场；较大的束孔径，从而导致由于尾波场(wakefield)的损失较少；和增加透射至束的(相对于通过空腔壁而耗散的)射频能量的分数比例(fraction)。替代地，空腔可以是常规地导电的(即，并非超导)，且可由例如铜形成。可使用其他类型的线性加速器，诸如，激光器尾波场加速器或反向自由电子激光加速器。
视情况，电子束E传递通过被安置于线性加速器22与波荡器24之间的聚束压缩器23。聚束压缩器23被配置成在空间上压缩所述电子束E中的电子的已有聚束。一种类型的聚束压缩器23包括定向成横向于电子束E的辐射场。电子束E中的电子与辐射相互作用且与附近的其他电子聚集。另一类型的聚束压缩器23包括磁性弯道(magnetic chicane)，其中在电子传递通过所述弯道时所述电子所沿循的路径的长度取决于所述电子的能量。这种类型的聚束压缩器可用来压缩已在线性加速器22中通过多个谐振空腔而加速的电子聚束。
电子束E然后传递通过波荡器24。通常，波荡器24包括多个模块(图中未示出)。每个模块包括周期性磁体结构，所述周期性磁体结构可操作以产生周期性磁场且被布置成以便沿着所述模块内的周期性路径来引导由注入器21和线性加速器22所产生的相对论电子束E。由每个波荡器模块产生的周期性磁场使电子遵循围绕中心轴线的振荡路径。结果，在每个波荡器模块内，电子大体上在该波荡器模块的中心轴线的方向上辐射电磁辐射。
电子所遵循的路径可以是正弦的和平面的路径，其中电子周期性地横穿所述中心轴线。替代地，路径可以是螺旋的，其中电子围绕所述中心轴线旋转。振荡路径的类型可影响由所述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。
在电子移动通过每个波荡器模块时，所述电子与所述辐射的电场相互作用，从而与所述辐射交换能量。一般而言，除非条件接近于谐振条件，否则在所述电子与所述辐射之间交换的能量的量将快速地振荡。在谐振条件下，所述电子与所述辐射之间的相互相用使所述电子一起聚束成经过以所述波荡器内的辐射的波长调制的微聚束，并且激励了沿着所述中心轴线的辐射的相干发射。谐振条件可由如下方程式给出：
Figure GDA0002723074430000131
其中λem是所述辐射的波长，λu是用于所述电子传播通过的所述波荡器模块的波荡器周期，γ是电子的洛伦兹(Lorentz)因子，且K是波荡器参数。A取决于波荡器24的几何形状：对于产生圆偏振辐射的螺旋波荡器，A＝1；对于平面波荡器，A＝2；且对于产生椭圆偏振辐射(即，既非圆偏振，也非线性偏振)的螺旋波荡器，1<A<2。实际上，每个电子聚束将具有能量扩散度，但可尽可能地最小化这种扩散度(通过产生具有低发射率的电子束E)。波荡器参数K通常近似1且是由以下方程式给出：
Figure GDA0002723074430000132
其中q及m分别是电荷和电子质量，B0是周期性磁场的振幅，且c是光速。
谐振波长λem等于由移动通过每个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(self-amplified spontaneous emission；SASE)模式中操作。在SASE模式中的操作可需要在电子束E进入每个波荡器模块之前的所述电子束E中的电子聚束的低能量扩散度。替代地，自由电子激光器FEL可包括可通过波荡器24内的受激发射所放大的种子辐射源。自由电子激光器FEL可作为再循环放大器自由电子激光器(recirculating amplifier free electron laser；RAFEL)而操作，其中自所述由由电子激光器FEL产生的辐射的部分用以催生辐射的进一步产生。
移动通过波荡器24的电子可使辐射的振幅增加，即，所述自由电子激光器FEL可具有非零增益。可在满足所述谐振条件时或在条件接近但略微偏离谐振时实现最大增益。
在进入波荡器24时符合谐振条件的电子将在其发射(或吸收)辐射时损失(或获得)能量，使得不再满足谐振条件。因此，在一些实施例中，波荡器24可逐渐减弱。即，周期性磁场的振幅和/或波荡器周期λu可沿着波荡器24的长度而变化，以便在电子聚束被引导通过波荡器24时保持所述电子聚束处于或接近于谐振。可通过在每个波荡器模块内和/或在不同模块之间变化所述周期性磁场的振幅和/或波荡器周期λu来实现所述逐渐减弱。另外或替代地，可通过在每个波荡器模块内和/或在不同模块之间变化所述波荡器24的螺旋度(通过变化所述参数A)来实现逐渐减弱。
在波荡器24内产生的辐射作为辐射束BFEL输出。
在离开波荡器24之后，电子束E由收集器100吸收。所述收集器100可包括足够量的材料以吸收电子束E。所述材料可具有用于放射性的引发的阈值能量。进入收集器100的具有低于阈值能量的能量的电子可仅产生伽玛射线簇射，但将不引发任何显著程度的放射性。所述材料可具有高阈值能量以用于由电子冲击实现的放射性的引发。例如，所述束流收集器可包括铝(Al)，其具有大约17MeV的阈值能量。可需要在电子束E中的电子进入所述收集器100之前减少电子束E中的所述电子的能量。这种情形移除或至少减少从所述收集器100移除和弃置放射性废料的需要。这是有利的，因为放射性废料的移除需要周期性地关断所述自由电子激光器FEL且放射性废料的弃置可能是昂贵的且可具有严重环境影响。
可通过将电子束E引导通过安置于波荡器24与束流收集器100之间的减速器26来在电子束E中的电子进入收集器100之前减少电子束E中的电子的能量。
在实施例中，可通过使电子向后传递通过所述线性加速器22而使离开波荡器24的电子束E减速，所述电子束E相对于由注入器21产生的电子束具有180度的相位差。因此，线性加速器中的RF场用以使从波荡器24输出的电子减速且用以使从注入器21输出的电子加速。当电子在线性加速器22中减速时，它们的能量中的一些被传送至线性加速器22中的RF场。因此，来自减速电子的能量由线性加速器22回收，且可用于使从注入器21输出的电子束E加速。这样一种布置被称为能量回收线性加速器(ERL)。
在光刻系统LS的一些实施例中，辐射源SO可包括单一的自由电子激光器FEL。在这些实施例中，从辐射源SO发射的主束B可以是从自由电子激光器FEL发射的激光束BFEL。在其他实施例中，光刻系统LS可包括多个自由电子激光器。从自由电子激光器发射的多个激光束BFEL可被组合以形成包括从多个自由电子激光器FEL发射的辐射的单一主束B。
图4A和图4B是根据本发明的实施例的光束传递系统BDS的一部分的示意性图示。图4A示出所述光束传递系统BDS的俯视图，且图4B示出光束传递系统BDS的侧向视图。图4A和图4B中一致地使用笛卡尔坐标。
所述光束传递系统BDS包括分束设备40，所述分束设备40被布置成接收输入辐射束B且将输入辐射束B分离成多个输出辐射束Ba至Bj以用于供给至多个光刻设备LAa至LAj。所述光束传递系统BDS还包括引导光学装置31a至31j，所述引导光学装置31a至31j被布置成将所述输出辐射束Ba至Bj引导至光刻设备LAa至LAj。输出辐射束Ba至Bj可被称作分支辐射束。
分束设备40包括多个反射式衍射光栅41至45。所述衍射光栅41至45可以是锥形衍射光栅。衍射光栅41至45中的每个被布置成接收一辐射束且形成包括多个衍射级的衍射图案。衍射级中的每个形成一子束。输入辐射束B最初入射到第一衍射光栅41上。第一衍射光栅被配置成形成包括+1衍射级、0衍射级和-1衍射级的衍射图案。形成于第一衍射光栅41处的0衍射入射到第二衍射光栅42上。第二衍射光栅42被布置成接收0衍射级且形成包括+1衍射级、0衍射级和-1衍射级的衍射图案。
形成于第一衍射光栅41处的+1衍射级形成从分束设备40输出的第一分支辐射束Ba。形成于第二衍射光栅42处的+1衍射级形成从分束设备40输出的第二分支辐射束Bb。形成于第一衍射光栅41处的-1衍射级形成从分束设备40输出的第三分支辐射束Bc。形成于第二衍射光栅42处的-1衍射级形成从分束设备40输出的第四分支辐射束Bd。
形成于第二衍射光栅处的0衍射级入射到第三衍射光栅43上，第三衍射光栅43继而形成+1衍射级、0衍射级和-1衍射级。形成于第三衍射光栅43处的+1衍射级和-1衍射级分别形成第五分支辐射束Be和第六分支辐射束Bf。形成于第三衍射光栅处的0衍射级入射到第四衍射光栅44上，第四衍射光栅44继而形成+1衍射级、0衍射级和-1衍射级。形成于第四衍射光栅44处的+1衍射级和-1衍射级分别形成第七分支辐射束Be和第八分支辐射束Bf。形成于第四衍射光栅44处的0衍射级入射到第五衍射光栅45上，第五衍射光栅45继而形成+1衍射级和-1衍射级。形成于第五衍射光栅45处的+1衍射级和-1衍射级分别形成第九分支辐射束Bi和第十分支辐射束Bj。
第一分支辐射束Ba至第十分支辐射束Bj各自由引导光学装置31a至31j引导至各自相应的光刻设备LAa至LAj。在图4A中所示出的布置中，光刻设备中的每个接收与形成于衍射光栅处的+1或-1衍射级对应的分支辐射束Ba至Bj。每个衍射光栅41至45接收直接从辐射源SO接收的一辐射束(在第一衍射光栅41的情况下)、或与形成于先前衍射光栅处的0衍射级对应的一辐射束(在第二衍射光栅42、第三衍射光栅43、第四衍射光栅44和第五衍射光栅45的情况下)。即，所有+1和-1衍射级形成分支辐射束Ba至Bj，所述分支辐射束Ba至Bj被输出至光刻设备且并不形成去往后续衍射光栅的输入辐射束。因此，从辐射源SO至光刻设备LAa至LAj的每个分支辐射束Ba至Bj的光学路径仅仅包括+1或-1衍射级的一种情形(实例)。如将在下文进一步详细地描述，这种情形有利地造成在输入辐射束B的波长和/或指向方向有任何改变的情况下每个分支辐射束Ba至Bj的功率相对稳定(当相比于现有技术的光束传递系统时)。
在其他实施例中，可由分束设备形成多于或少于十个的分支辐射束。在一些实施例中，多于或少于三个的衍射级可被形成于单一衍射光栅处。例如，除了上文所描述的+1、-1和0衍射级以外，在一些衍射光栅处也可形成+2和/或-2衍射级。一般而言，可使用任何数目的衍射光栅以便形成任何数目的分支辐射束。在每个衍射光栅处，可形成任何数目的衍射级。多个衍射光栅中的至少一些衍射光栅被布置成接收形成于所述多个衍射光栅中的另一个衍射光栅处的0衍射级。如上文参看图4A所描述，衍射光栅可被布置成使得分支辐射束的光学路径包括至多一个作为非0衍射级的衍射级(例如，+1或-1衍射级)的实例(instance)。
返回至图4A和图4B中所示出的实施例，如从图4B可看到，辐射以掠入射角α入射到每个衍射光栅上。可选择所述掠入射角α以便限制在衍射光栅处所吸收的辐射的量。一般而言，对于以掠入射角入射到反射表面上的EUV辐射，吸收的量随着掠入射角的增加而增加。因此，可选择相对小的掠入射角α以便限制衍射光栅41至45处的吸收。掠入射角α可小于5°，例如大约2°或甚至更小，例如是大约1°。在图4B中所示出的布置中，衍射光栅41至45被布置成在正和负y方向上交替地引导所述辐射。这种情形可允许衍射光栅41至45在y方向上被布置于相似位置处，且可允许所述光束传递系统BDS的部件的方便的布置。
在图4B中所示出的实施例中，每个衍射光栅处的掠入射角α近似相同。然而，在一些实施例中，不同衍射光栅处的掠入射角α可不同。
在一些实施例中，需要向光刻设备LAa至LAj提供具有近似相同功率的分支辐射束Ba至Bj。提供至光刻设备LAa至LAj的分支辐射束Ba至Bj的功率取决于输入辐射束B的功率且取决于入射到每个衍射光栅上的被分离成多个衍射级中的每个衍射级的辐射束的功率的分数比例。入射到衍射光栅上的被分离成不同衍射级的辐射束的功率的分数比例可被称作衍射光栅的分离比率。例如，将20％的入射辐射分离成+1衍射级、将60％的入射辐射分离成0衍射级且将20％的入射辐射分离成-1衍射级的衍射光栅可被描述成具有20:60:20的分离比率或等效地1:3:1的分离比率。
入射到衍射光栅中的每个衍射光栅上的辐射的功率从第一衍射光栅41至第五衍射光栅45降低。即，入射到第一衍射光栅41上的输入辐射束B的功率大于入射到第二衍射光栅42上的辐射束的功率，入射到第二衍射光栅42上的辐射束的功率又大于入射到第三衍射光栅43上的辐射束的功率。入射到第三衍射光栅43上的辐射束的功率大于入射到第四衍射光栅24上的辐射束的功率。入射到第四衍射24光栅上的辐射束的功率大于入射到第五衍射光栅45上的辐射束的功率。
为了使供给至光刻设备LAa至LAj的分支辐射束Ba至Bj具有基本上相同功率，衍射光栅的分离比率互相不同。特别地，被引导至+1和-1衍射级中的入射辐射的分数比例从第一衍射光栅41至第五衍射光栅45顺序地增加。被引导至0衍射级中的入射辐射的功率从第一衍射光栅41至第五衍射光栅45顺序地降低。
表1列出根据一个实施例的在每个衍射光栅处被分离成每个衍射级的入射功率的分数比例。表1的第一栏列出了对应行相关的衍射光栅。表1的第二栏指示了入射到每个衍射光栅上的分离成+1和-1衍射级中每个衍射级的功率的分数比例。例如，第一衍射光栅41将输入辐射束B的功率的十分之一分离成+1衍射级且将输入辐射束B的功率的十分之一分离成-1衍射级。表1的第二栏指示了入射到每个衍射光栅上的形成0衍射级的功率的分数比例。例如，第一衍射光栅将输入辐射束B的功率的十分之八分离成0衍射级。表1的第四栏指示了被引导至形成于每个衍射光栅处的分支辐射束中的输入辐射束B的功率的分数比例。例如，第一衍射光栅41形成分支辐射束Ba、Bc，所述分支辐射束Ba、Bc各自具有与输入辐射束B的功率的十分之一对应的功率。
Figure GDA0002723074430000181
表1：在每个衍射光栅处分离成每个衍射级的入射功率的分数比例
从表1可看到，衍射光栅的分离比率被配置成使得形成于衍射光栅41至45处的+1和-1衍射级中的每个衍射级具有近似等于输入辐射束B的功率的十分之一的功率。即，输入辐射束B的功率同样地分离成各自具有近似相同功率的十个分支辐射束Ba至Bj。
在表1中所概括的示例中，假定在衍射光栅处不损失辐射且每个衍射光栅将入射到其上的所有辐射分离成+1、0和-1衍射级(正如针对第一衍射光栅41、第二衍射光栅42、第三衍射光栅43和第四衍射光栅24的情况)或分离成+1和-1衍射级(正如针对第五衍射光栅45的情况)。实际上，每个衍射光栅将吸收入射到其上的一些辐射。衍射光栅也可将一些辐射衍射成不用来形成分支辐射束的较高的衍射级。因此，在每个衍射光栅处的一些辐射将被损失(例如，通过吸收和/或衍射成较高的衍射级)。可根据表1中所指示的分离比率调整每个衍射光栅的分离比率以便考虑辐射损失。例如，在第一衍射光栅41处形成0阶的入射辐射的分数比例可增加以便考虑在后续衍射光栅42至45处的辐射损失。类似地，第二衍射光栅42至第四衍射光栅24处的分离比率可被调整以便考虑辐射损失。一般而言，每个衍射光栅的分离比率可被设定成使得每个分支辐射束Ba至Bj的功率近似相等。
每个衍射光栅的分离比率可取决于另外的衍射光栅的数目和被供给来自在衍射光栅处所形成的衍射级的辐射的光刻设备的数目。一般而言，在第一衍射光栅处形成0衍射级的输入辐射束B的功率的分数比例可大于50％。在一些实施例中，在第一衍射光栅处形成0衍射级的输入辐射束B的功率的分数比例可大于60％、大于70％或大于80％。
图5A是可形成第一衍射光栅41至第五衍射光栅45中的任一者的衍射光栅的一部分的示意性图示。所述衍射光栅包括反射表面S，反射表面S包括多个凹槽51。所述凹槽由在相邻凹槽之间延伸的基本上平坦的凸脊53分开。凹槽51和凸脊53—起形成具有节距P的周期性结构。每个凹槽51包括在倾斜部分57a与57b之间延伸的基本上平坦底部部分55。凹槽51的平坦底部部分55具有宽度w1。在相邻凹槽51之间延伸的凸脊53具有宽度w2。凹槽51具有深度d1。长度等于节距P的衍射光栅结构的区(例如，包括一个凸脊53和一个凹槽51的光栅的区)可被称作光栅结构的单位单元。如将在下文进一步详细地描述，光栅结构的单位单元的形状可决定衍射光栅的分离比率。
可通过在衬底中形成凹槽51而形成衍射光栅。例如，衍射光栅可包括硅衬底。可通过诸如以蚀刻、冲压或电铸为例的任何合适过程来形成凹槽51。在一些实施例中，可使用湿法化学蚀刻将凹槽51蚀刻至衬底中。例如，可使用诸如氢氧化钾(KOH)、四甲基氢氧化铵(TMAH)和/或乙二胺和邻苯二酚(EDP)水溶液等蚀刻剂。在衬底具有晶体结构(例如，衬底是硅衬底)的实施例中，可通过沿着衬底的晶面进行蚀刻而形成所述凹槽。例如，在一些实施例中，可沿着(100)晶面形成平坦的凸脊53。可沿着(111)和(-111)晶面形成凹槽51的倾斜部分57a、57b。倾斜部分57a、57b分别与垂直方向形成角度θa和θb，其中所述垂直方向垂直于凸脊53所处的平面。在衬底是硅衬底的实施例中，沿着(100)晶面形成凸脊53，且沿着(111)和(-111)晶面形成倾斜部分57a、57b，角度θa和θb二者可以是近似35°。在其他实施例中，取决于描述凸脊53的(h k l)数目，各种不同布局是可能的。
可通过截断用以形成凹槽51的过程而形成凹槽51的平坦底部部分55。例如，可在倾斜部分57a、57b彼此会合之前停止蚀刻过程，由此留下在倾斜部分57a、57b之间延伸的平坦底部部分55。
可通过在蚀刻所述凹槽51之前将抗蚀刻掩模淀积于衬底上而在衬底中形成凸脊53。例如，可将包括多个平行凸脊的抗蚀刻掩模淀积至衬底上。然后可执行蚀刻过程，所述蚀刻过程由于抗蚀刻掩模的存在而仅蚀刻介于所述抗蚀刻掩模之间的衬底的区。所述蚀刻过程形成所述凹槽51，同时留下在所述凹槽51之间延伸的凸脊53。可随后从衬底移除抗蚀刻掩模以便曝光基本上平坦的凸脊53。
可使用光刻过程而形成所述抗蚀刻掩模的平行凸脊。例如，最初可将光敏抗蚀剂淀积至衬底的所有区上。然后可作为光刻曝光的部分来将光敏抗蚀剂的部分用辐射曝光，由此触发经曝光部分的状态改变。然后可通过移除抗蚀剂的经曝光部分或移除抗蚀剂的未经曝光部分来使抗蚀剂显影(取决于使用正型抗蚀剂还是使用负型抗蚀剂)。抗蚀剂的剩余部分可形成包括多个平行凸脊的抗蚀刻掩模。可例如通过相对于所述衬底来步进或扫描图案形成装置而执行光刻曝光。所述图案形成装置可向辐射束赋予可跨越衬底而扫描或步进的图案。
所述衍射光栅可具备有较大反射性的(较小吸收性的)材料的涂层(用于EUV辐射)。例如，所述衍射光栅可具备钌(Ru)或钼(Mo)的涂层。这种涂层可例如具有大约50nm的厚度。在提供反射涂层的情况下，可将一另外涂层涂覆至所述反射涂层。例如，可施加氧化物、氮化物、碳化物等等以便增加反射涂层的稳定性和反射涂层对很可能存在的状况的耐受性。
上文已描述包括硅的衬底的使用。包括硅的衬底相比于由其他材料形成的衬底可相对便宜且可具有有利的热-机械属性。例如，有利地，相比于针对其他合适材料，硅的热导率除以膨胀系数的商可较高。然而，在一些实施例中，可使用其他材料。可经各向异性蚀刻以提供光栅的其他材料的示例包括锗(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(晶体)材料。
一般而言，可使用任何合适工序来制造具有相似于图5A中所示结构的结构的衍射光栅(无论是在本文中所描述或以其他方式描述)。具有图5A中所示出的结构的衍射光栅可由三个可变参数而表征：节距P、凹槽51的平坦底部部分55的宽度w1和凸脊53的宽度w2。在一些实施例中，倾斜部分57a、57b与垂直线所形成的角度θa、θb可被认为是可变参数。然而，如上文所描述，角度θa、θb可通过形成所述衬底的材料的晶面的定向而被确定。衬底中的晶面的定向可以是衬底的材料的固有属性，且因此，可不是自由可变参数。在角度θa、θb被认为固定的实施例中，凹槽51的深度d1通过节距P、凹槽51的平坦底部部分55的宽度w1和凸脊53的宽度w2唯一地确定。
可选择所述节距P、凹槽51的平坦底部部分55的宽度w1和凸脊53的宽度w2以便形成具有所需光学属性的衍射光栅。对于以给定掠入射角和相对于凹槽51的定向的给定角度(即，介于入射面与凹槽51之间的方位角
Figure GDA0002723074430000211
入射到衍射光栅上的给定波长的辐射束，形成于衍射光栅处的衍射级的方向取决于所述光栅的节距P且与所述光栅的单位单元的形状无关。分离成每个衍射级的功率的量(即，分离比率)取决于光栅的单位单元的形状。对于具有图5A中所描绘结构的衍射光栅，单位单元的形状通过平坦底部部分24的宽度w1和凸脊53的宽度w2唯一地确定。因此，可通过变化所述宽度w1和/或宽度w2而变化所述衍射光栅的分离比率。
可通过增加由凸脊53或平坦底部部分55组成的单位单元的分数比例来增加衍射成0衍射级的入射功率的分数比例。例如，可增加宽度w1和/或宽度w2以便增加衍射成0衍射级的入射功率的分数比例。然而，分离成每个衍射级的入射功率的分数比例可以是光栅的参数的复杂函数。因此，增加宽度w1和/或宽度w2可并非总是增加衍射成0衍射级的入射功率的分数比例。
如上文参看图4A所描述，被衍射成0衍射级的入射功率的分数比例从第一衍射光栅41至第五衍射光栅45顺序地降低，在第五衍射光栅45中基本上无功率被衍射成0衍射级。在一些实施例中，衍射光栅的平坦底部部分55的宽度w1可从第一衍射光栅41至第五衍射光栅45顺序地降低。即，第一衍射光栅41的平坦底部部分55的宽度w1大于第二衍射光栅42的平坦底部部分55的宽度w1，第二衍射光栅42的平坦底部部分55的宽度w1又大于第三衍射光栅43的平坦底部部分55的宽度w1。第三衍射光栅43的平坦底部部分55的宽度w1大于第四衍射光栅24的宽度w1，第四衍射光栅24的宽度w1又大于第五衍射光栅45的宽度w2。
在一些实施例中，衍射光栅的凸脊的宽度w2可从第一衍射光栅41至第五衍射光栅45顺序地降低。在一些实施例中，平坦底部部分55的宽度w1和凸脊53的宽度w2二者从第一衍射光栅41至第五衍射光栅45顺序地降低。在其他实施例中，宽度w1和宽度w2中的仅一个从第一衍射光栅41至第五衍射光栅45顺序地降低。
然而，如所描述，上文的分离成每个衍射级的入射功率的分数比例通常是光栅的参数的复杂函数。在一些实施例中，宽度w1和/或宽度w2可不从第一衍射光栅41至第五衍射光栅45顺序地降低。然而，被分离成0衍射级的入射辐射的分数比例仍可从第一衍射光栅41至第五衍射光栅45顺序地降低。一般而言，可使用提供入射辐射在每个衍射级中的所需分数比例的任何光栅配置。
从图4A可看到，第五衍射光栅45被配置成使得基本上没有0衍射级形成于第五衍射光栅45处。替代地，入射到第五衍射光栅上的辐射的近似50％被分离成+1衍射级，且入射到第五衍射光栅上的辐射的近似50％分离成-1衍射级。这种情形可例如通过提供凹槽深度d1近似等于入射辐射的波长λ除以以弧度为单位的掠入射角α的四倍(即，d1＝λ/(4α))的衍射光栅来实现。来自平坦底部部分55和凸脊53的镜面反射将在它们之间具有取决于凹槽深度d1的相位差。在凹槽深度是由d1＝λ/(4α)给出的布置中，然后来自平坦底部部分55的镜面反射将与来自凸脊53的镜面反射产生相消干涉，由此导致抑制呈0衍射级的辐射。如果例如宽度w1近似等于宽度w2，则可基本上完全抑制0衍射级，使得来自凸脊53和平坦底部部分55的镜面反射具有近似相同功率(且因此在彼此产生相消干涉时互相抵消)。
在一实施例中，第五衍射光栅45可例如被配置成接收具有近似13.5nm波长的辐射。所述辐射可以按近似17.5毫弧度的掠入射角入射到衍射光栅45上。凹槽51的深度d1可以是近似192nm。光栅的节距P可以是近似1090nm。平坦底部部分55的宽度w1可以是近似411nm，且凸脊53的宽度w2也可以是近似411nm。在这样一种实施例中，可基本上抑制0衍射级，使得入射到衍射光栅上的基本上所有辐射分离成+1和-1衍射级。
在已在上文所描述的实施例中，已假定被分离成+1衍射级的入射辐射的分数比例基本上与分离成-1衍射级的入射辐射的分数比例相同。在衍射光栅中的凹槽51平行于或垂直于入射辐射的传播方向而对准的实施例中，由所述衍射光栅形成的衍射图案的功率将大体上对称。即，+1衍射级的功率近似等于-1衍射级的功率。对基本上平行于入射辐射的传播方向的凹槽51的提及是指介于入射面(入射辐射束处于所述入射面中)与凹槽51之间的方位角
Figure GDA0002723074430000231
近似等于零。基本上垂直于入射辐射的传播方向的凹槽是指方位角
Figure GDA0002723074430000232
近似等于90°。
在图4A中所示出的布置中，可有利地使+1衍射级的功率近似等于-1衍射级的功率，这是因为这两种衍射级形成供给至光刻设备的分支辐射束。因此，第一衍射光栅41至第五衍射光栅45可被定向成使得凹槽51基本上平行于或垂直于入射到每个衍射光栅上的辐射束的传播方向。
与凹槽51基本上垂直于入射辐射(即，
Figure GDA0002723074430000233
为近似90°)相对照，可优选的是使凹槽51基本上平行于入射辐射(即，
Figure GDA0002723074430000234
为近似0°)。将凹槽51配置成使得它们基本上平行于入射辐射(即，
Figure GDA0002723074430000235
为近似90°)可有利地允许设计一种形成有限数目的衍射级(例如，与数以十计的衍射级相对照，形成2、3或5衍射级)的光栅。对基本上平行于入射辐射的凹槽51的提及可被解释成是指所述方位角
Figure GDA0002723074430000236
的幅度小于所述辐射入射到衍射光栅上的掠入射角α。
在其他实施例中，可能需要使由衍射光栅形成的衍射图案不对称。图6是光束传递系统BDS的替代实施例的示意性图示。图6中所描绘的光束传递系统BDS包括分束设备，分束设备包括第一反射式衍射光栅41至第四反射式衍射光栅24。分束设备41将输入辐射束B分离成五个分支辐射束Ba至Be。分支辐射束Ba至Be通过引导光学装置31a至31e而被引导至相应的光刻设备。
除了每个衍射光栅41至44将入射辐射束分离成0衍射级和+1衍射级以外(与如图4A中所示出的-1衍射级、0衍射级和+1衍射级相对照)，图6中所描绘的光束传递系统BDS类似于图4A和图4B中所示出的光束传递系统BDS。图6的实施例中的衍射光栅41至44中的每个被配置成形成包括+1衍射级和0衍射级的衍射图案。形成于衍射光栅41至44处的衍射图案基本上不包括-1衍射级。因此，衍射图案不对称。在其他实施例中，衍射光栅41至44可被配置成形成包括-1衍射级、0衍射级且基本上不包括-1衍射级的衍射图案。
为了形成包括+1衍射级和0衍射级但基本上不包括-1衍射级的不对称衍射图案，衍射光栅可被定向成使得衍射光栅中的凹槽51既不垂直于也不平行于入射到所述衍射光栅上的辐射的传播方向。例如，介于凹槽51与入射辐射之间的方位角
Figure GDA0002723074430000241
可具有与所述辐射入射到衍射光栅上的掠入射角α近似相同的数量级。
除了抑制+1或-1衍射级以外，可进一步需要抑制较高阶的衍射级(例如，+2和/或-2衍射级)。例如，可通过提供数量级小于入射辐射的波长λ除以掠入射角α(以弧度为单位)的商的节距P，来抑制较高阶的衍射级。
形成图6中所示实施例的衍射光栅41至44的配置可类似于上文参考图5A所论述的衍射光栅。例如，衍射光栅41至44可包括反射表面，反射表面包括形成于反射表面中的多个凹槽51。每个凹槽51可具有在倾斜部分57a、57b之间延伸的基本上平坦底部部分55。每个凹槽51可由在相邻凹槽51之间延伸的基本上平坦的凸脊53分离开。可选择凹槽51的平坦底部部分55的宽度w1和/或凸脊53的宽度w2以便选择在每个衍射光栅处衍射成两个衍射级的入射辐射的分数比例(即，衍射光栅的分离比率)。可选择衍射光栅41至44的分离比率从而使得提供至光刻设备LAa至LAe的分支辐射束Ba至Be的功率基本上彼此相同。
在图6中所描绘的示例中，分束设备包括四个衍射光栅41至44，所述四个衍射光栅41至44将分支辐射束提供至五个光刻设备LAa至LAe。在其他实施例中，分束设备40可包括多于或少于四个的衍射光栅，所述衍射光栅将多于或少于五个的分支辐射束提供至多于或少于五个的光刻设备。例如，在分束设备40可包括九个衍射光栅的实施例中，每个衍射光栅被配置成接收一辐射束且形成0衍射级和+1衍射级。分束设备可将十个分支辐射束提供至十个光刻设备。
在图4A和图4B中所示出的实施例和图6中所示出的实施例二者中，需要使形成于衍射光栅处的衍射级的功率和指向方向对于入射到衍射光栅上的辐射的波长和/或指向方向的改变相对不敏感。在一些实施例中，输入辐射束B的波长和/或指向方向可随着时间推移而变化。例如，从自由电子激光器FEL发射的辐射束(其可形成输入辐射束B的全部或部分)可经历所述辐射束的波长和/或指向方向的变化。
从自由电子激光器FEL发射的辐射的波长λem是由以上的方程式(1)给出，且取决于波荡器24中的电子的洛伦兹因子γ。波荡器24中的电子的洛伦兹因子γ取决于电子在线性加速器24中取得的能量。电子在线性加速器中取得的能量可随时间推移而不稳定。例如，用以在线性加速器24中产生RF场的RF产生器的功率输出可包括不稳定性。因此，波荡器24中的电子的洛伦兹因子γ可随时间变化，从而导致从自由电子激光器FEL发射的辐射的波长λem变化。
从自由电子激光器FEL发射的辐射束的指向方向可随着时间推移由于波荡器24相对于在辐射束已从自由电子激光器FEL发射之后所入射到的光学元件的位置的小变化而发生变化。另外或替代地，产生于波荡器24中的磁场的改变可导致通过波荡器的电子的路径的改变，由此变更波荡器24中的辐射的光学路径和从波荡器24发射的辐射的指向方向。
衍射光栅可被配置成减少它对于入射到其上的辐射的波长和/或指向方向的改变的灵敏度。例如，形成衍射光栅结构的单位单元的形状可影响每个衍射级的相对功率对入射到所述衍射光栅上的辐射的波长和/或指向方向的改变的灵敏度。另外或替代地，形成衍射光栅结构的单位单元的形状可影响每个衍射级的指向方向对于入射到所述衍射光栅上的辐射的波长和/或指向方向的改变的灵敏度。
图5A中所示出的单位单元的一般形状可允许衍射光栅被配置成使得其对于入射到衍射光栅上的辐射的波长和/或指向方向的改变是相对不敏感的(在相比于其他单位单元形状时)。具体而言，在单位单元形状中包括平坦底部部分55和/或凸脊53会提供可被调谐的额外自由度以便减少波长和/或指向方向灵敏度。具有图5A中所示的一般单位单元形状的衍射光栅是由节距P、宽度wl和宽度w2限定的。如果凹槽角度θa和θb是通过用以形成衬底的材料的固定属性而确定的，则凹槽深度d1通过节距P、宽度wl和宽度w2唯一地确定。因此，衍射光栅自身具有三个自由度P、wl和w2。通过衍射光栅相对于入射辐射的定向而提供另外的自由度。衍射光栅的定向由介于入射面与凹槽51之间的方位角
Figure GDA0002723074430000264
和掠入射角α限定。因此，对于给定波长的辐射，存在五个自由度P、wl、w2、
Figure GDA0002723074430000265
和α。
可选择对应于自由度的自由参数以便提供具有所需属性的衍射光栅。例如，对于具有给定波长λ的辐射，可需要设定自由参数以便减少每个衍射级中的辐射的分数比例对波长λ、掠入射角α和方位角
Figure GDA0002723074430000266
的改变的灵敏度。可进一步需要设定自由参数以便提供将所需分数比例的入射辐射分离成各种衍射级的衍射光栅。如果形成第n衍射级的入射辐射的分数比例被给定为Rn，则上文所提及的准则可通过下列方程式表达：
Figure GDA0002723074430000261
Figure GDA0002723074430000262
Figure GDA0002723074430000263
Rn＝Rtarget (3d)
其中Rtarget是形成第n衍射级的入射辐射的目标分数比例。
在三个衍射级被形成于衍射光栅处(例如，-1衍射级、0衍射级和+1衍射级)的实施例中，通过变化五个自由参数来满足总共十二个方程式(针对每个衍射级的方程式(3a)至(3d)的版本)。例如，可通过衍射光栅的数值建模而找到用于自由参数的合适值。可例如通过假定方程式(3a)成立时方程式(3b)也成立(实际上常常是这种情况)来简化问题。可例如通过将方位角
Figure GDA0002723074430000267
设定为零使得形成对称衍射图案来进一步简化问题。在一些实施例中，可设定所述掠入射角α以便减少发生于衍射光栅处的吸收的量。因此，可预先确定掠入射角α或可将掠入射角α局限于受限的取值范围。
在一些情况下，针对不是0衍射级的衍射级，可能难以满足方程式(3b)，且因此可在搜寻自由参数的值时忽略用于较高衍射级的方程式(3b)。可代替地强调寻求满足方程式(3a)和(3d)的自由参数的值。使用具有宽度w1的平坦底部部分55和具有宽度w2的凸脊53二者的衍射光栅会有利地提供足够自由度从而使得可找到自由参数的值以便满足方程式(3a)和(3d)。
图5B是作为掠入射角α的函数的示例性衍射光栅的反射比的示意性表示。图5B中被标注为420的线表示反射成0衍射级的反射比。图5B中被标注为421的线表示反射成+1衍射级的反射比(针对-1衍射级可存在相似反射比曲线)。从图5B可看到，在接近1.5°的掠入射角的情况下，线420和线421二者的梯度接近于零。曲线420的最小值(即，其中
Figure GDA0002723074430000271
)在图5B中被标注为420a。曲线421的最大值(即，其中
Figure GDA0002723074430000272
)在图5B中被标注为421a。如上文所提及，当反射比对掠入射角α不敏感时，通常情况是反射比也对辐射的波长不敏感。在图5B中所示出的示例中，在接近是1.5°的掠入射角α的情况下，反射成0衍射级和+1衍射级二者的反射比可有利地是对于掠入射角α和波长二者的改变是相对不敏感的。
图5A中所示的一般单位单元形状(包括平坦底部部分55和凸脊53)有利地允许形成分束设备的多个衍射光栅的自由参数被设定为使得衍射光栅提供功率和指向方向随着输入辐射束B的波长和/或指向方向改变而相对稳定的分支辐射束Ba至Bj。图5A中所示出的单位单元形状是另外有利的，这是因为其允许通过变更平坦底部部分55的宽度w1和/或凸脊53的宽度w2来变更衍射光栅的分离比率。因此，具有不同宽度w1和/或不同宽度w2的衍射光栅可用于分束设备40中的不同位置处以便提供具有所需功率的分支辐射束Ba至Bj。
形成于衍射光栅处的衍射级的功率和/或指向方向随着入射到所述衍射光栅上的辐射的改变(例如，波长和/或指向方向的改变)而发生的变化针对不同衍射级可以是不同的。通常，相比于+1或-1衍射级，0衍射级的功率和/或指向方向对输入辐射束的波长和/或指向方向的改变更不敏感。例如，通常0衍射级的指向方向随着波长的变化根本不改变，而+1和-1衍射级的指向方向对波长的改变是敏感的。
有可能配置衍射光栅使得衍射级的功率对入射辐射的波长的改变是相对不敏感的(即，满足方程式(3a))。如上文所提及，当满足方程式(3a)时，通常情况是也满足方程式(3b)。一般而言，衍射级的功率可对方位角
Figure GDA0002723074430000281
的改变(在相比于波长和掠入射角α的改变时)更敏感，且因此可不满足方程式(3c)。
如将在下文进一步详细地描述，从辐射源SO接收的输入辐射束的方位角
Figure GDA0002723074430000282
的改变可以是足够小的，使得+1和/或-1衍射级的功率的所发生的改变可以是相对小的。在图4A和图4B中所描绘的实施例中，因此，由输入辐射束的方位角
Figure GDA0002723074430000283
的变化引起的分支辐射束Ba至Bj的功率的改变可相对小。
在图4A中所描绘的实施例和图6中所描绘的实施例二者中，每个光刻设备接收对应于形成于衍射光栅处的+1或-1衍射级的分支辐射束Ba至Bj。每个衍射光栅41至45接收直接从辐射源SO接收的(在第一衍射光栅的情况下)的、或对应于在先前衍射光栅处形成的0衍射级(在第二衍射光栅42、第三衍射光栅43、第四衍射光栅44和第五衍射光栅45的情况下)的辐射束。即，所有+1和-1衍射级形成分支辐射束Ba至Bj，所述分支辐射束Ba至Bj被输出至光刻设备、且并不形成至后续衍射光栅的输入辐射束。因此，从辐射源SO到光刻设备LAa至LAj的每个分支辐射束Ba至Bj的光学路径仅包括+1或-1衍射级的一种情形(实例)。这种情形有利地减少分支辐射束Ba至Bj的功率和/或指向方向对于输入辐射束B的波长和/或指向方向的改变的灵敏度(相比于替代布置)。
在衍射光栅的替代布置中，+1和/或-1衍射级可入射到一另外衍射光栅上以将+1和/或-1衍射级进一步分离成一个或更多个分支辐射束。例如，形成于第一衍射光栅处的0衍射级、+1衍射级和-1衍射级可提供至另外三个衍射光栅的输入，所述另外三个衍射光栅中的每个形成三个分支辐射束。如上文所描述，输入辐射束的波长和/或指向方向的改变可造成+1和-1衍射级的功率和/或指向方向相比于0衍射级的功率和/或指向方向的更大改变。尤其是，输入辐射束的波长变化可造成+1和-1衍射级的指向方向的相对大的改变。因此，入射到另外衍射光栅上的辐射的指向方向在如果所述另外衍射光栅接收+1或-1衍射级的情况下比在如果所述另外衍射光栅接收0衍射级的情况下将经历更大的改变。如上文所解释，形成于衍射光栅处的衍射级的功率可对于入射到所述衍射光栅上的辐射的方位角
Figure GDA0002723074430000291
的改变尤其敏感。因此，至另外衍射光栅的输入的指向方向(包括方位角
Figure GDA0002723074430000292
)的较大改变可传播为形成于所述另外衍射光栅处的分支辐射束的功率的较大改变。
因此，将+1和/或-1衍射级供给至另外衍射级的替代布置可特别地造成所得分支辐射束的功率对于输入辐射束的波长改变是敏感的。与这种布置形成对比，仅使用0衍射级作为至另外衍射光栅的输入(例如，如图4A和图6中所示出)会有利地增加分支辐射束Ba至Bj的功率和/或指向方向的随着输入辐射束B的波长和/或指向方向的改变的稳定性。
图4A和图6中所示出的布置也有利地提供关于被供给分支辐射束的光刻设备的数目的灵活性。例如，可通过增加或降低所使用的衍射光栅的数目来容易地增加或降低光刻设备的数目。光刻设备的数目的改变可需要所使用的衍射光栅的配置(例如，衍射光栅的分离比率)的改变，以便提供各自具有所需功率的不同数目的分支辐射束。与光刻系统的现有技术的布置相对照，使用本文中所规定的布置来改变被供给分支辐射束的光刻设备的数目可以更简单。例如，可在不移动其他光刻设备的位置的情况下将另外光刻设备添加至光刻系统。在使用光刻系统的现有技术的布置的情况下，这种情形可以是不可能的。
另外，可向引导光学装置31a至31j中的每个引导光学装置供给分支辐射束Ba至Bj，所述分支辐射束以相对于z方向的基本上相同角度而传播。这种情形可允许引导光学装置31a至31j中的每个引导光学装置彼此相似或基本上彼此相同。因此，可有利地简化引导光学装置31a至31j的设计和制造。
上文已描述如下实施例：其中通过用以衍射所述辐射的衍射光栅的单位单元的形状来确定被衍射以形成不同衍射级的辐射的功率。除了作为单位单元形状的函数以外，被衍射成不同衍射级的辐射的功率还是辐射入射到衍射光栅上的掠入射角α和方位角
Figure GDA0002723074430000301
的函数。在一些实施例中，每个衍射级中的功率对掠入射角α和方位角
Figure GDA0002723074430000302
的依赖性可用以控制每个衍射级中的辐射的功率。例如，衍射光栅可设置有一个或更多个致动器，所述一个或更多个致动器可操作以变更衍射光栅的定向以便变更辐射入射到衍射光栅上的掠入射角α和/或方位角
Figure GDA0002723074430000303
因此，可通过调整掠入射角α和/或方位角
Figure GDA0002723074430000304
来调整衍射成每个衍射级的辐射的功率。这种情形可允许动态地控制所述分支辐射束的功率。
分支辐射束的功率的动态控制可用以调整响应于主辐射束的功率改变而分离成给定分支辐射束的主辐射束的分数比例。例如，如果从辐射源发射的主辐射束的功率增加，则可测量这种增加量，且可响应于被测量的增加量而对形成光束传递系统的一个或更多个衍射光栅的定向进行调整。例如，可调整一个或更多个衍射光栅的定向，以便降低分离成给定分支辐射束的主辐射束的分数比例，以便补偿主辐射束的功率的增加。因此，给定分支辐射束的功率可随时间推移保持基本上稳定。在其他实施例中，可出于其他目的来使用一个或更多个分支辐射束的功率的动态控制。例如，一个或更多个分支辐射束的功率的动态控制可用以调整一个或更多个分支辐射束的功率，以符合光刻设备的改变的要求。
然而在一些实施例中，可并不以动态方式控制一个或更多个分支辐射束的功率，则可选择形成光束传递系统的一个或更多个衍射光栅的定向以便提供具有所需功率的分支辐射束。例如，可选择一个或更多个衍射光栅的方向从而使得所需分数比例的入射辐射束被分离成不同衍射级。
一般而言，一个或更多个衍射光栅的定向可用以控制辐射入射到衍射光栅上的掠入射角α和/或方位角
Figure GDA0002723074430000305
以便控制被分离成多个衍射级的辐射的量。可动态地控制所述定向、或可预先选择所述定向，以提供所需结果。
在一些实施例中，衍射光栅可被配置成使得衍射光栅的分离比率作为辐射入射到衍射光栅上的掠入射角α的函数而改变。例如，衍射光栅可被配置成使得分离比率在掠入射角α1与掠入射角α2之间变化，其中α2＞α1。
如上文所描述，一般而言，在衍射光栅处吸收的辐射的量随着掠入射角α增加而增加。为了限制为吸收所损失的辐射的量，α1和α2二者可相对小。例如，α1和α2二者可小于约5度，且可小于约4度。在一些实施例中，α2可以是近似70毫弧度(近似4度)且α1可以是近似17毫弧度(近似1度)。
衍射光栅可被配置成使得在α1<α<α2的范围内，在为约α1的掠入射角α的情况下发生了至0衍射级的最大衍射(镜面反射)，且在为约α2的掠入射角α的情况下发生了至0衍射级的最小衍射(镜面反射)。即，在为约α2的掠入射角α的情况下发生至+1和/或-1衍射级的最大衍射，且在为约α1的掠入射角α的情况下发生至+1和/或-1衍射级的最小衍射。
可通过配置衍射光栅的节距使得在掠入射角α<α1的情况下抑制0阶衍射，来符合这些条件。这种情况可例如在如果节距P被设定为近似等于P＝λ/α1的情况下来实现，其中λ是待被衍射的辐射的波长且α1以弧度为单位。
如上文所描述，可通过形成所述衬底的材料的晶面的定向来确定在衍射光栅中的凹槽的侧壁的角度θa、θb。衬底中的晶面的定向可以是衬底的材料的固有属性，且因此可不是自由可变参数。凹槽的深度d1是可被选择以提供所需光学属性的可变参数。例如，衬底中的凹槽的深度d1可被选择为使得在约α2的掠入射角下抑制0阶衍射(镜面反射)。可例如在若满足以下关系的情况下符合此条件：
Figure GDA0002723074430000311
其中j是大于或等于0的整数，且α2以弧度为单位。在一些实施例中，可通过设定j＝0使得深度d1被设定为处于近似d1＝λ/4α2来满足方程式(4)中的关系。
衍射光栅可被配置成接收在α1＝17毫弧度与α2＝70毫弧度的范围内的掠入射角情况下具有13.5nm波长的辐射。在使用以上给出的关系的情况下，这种衍射光栅可具有近似794nm的节距P和近似48nm的凹槽深度d1。
提供所需光学属性的精确尺寸可略微不同于上文给出的关系，其应被认为是近似值。例如，在一些实施例中，提供所需光学属性的尺寸可与以上给出的关系相差达约2倍。实际上，可使用试错法的元素和/或通过进行衍射光栅的光学属性的计算机仿真来发现具有所需光学属性的衍射光栅的精确尺寸。
上文所设想类型的衍射光栅可用以提供具有所需功率的分支辐射束。例如，衍射光栅可设置有一个或更多个致动器，所述一个或更多个致动器可操作以变更入射辐射的掠入射角(例如，在α1<α<α2的范围内)以便变更衍射成不同衍射级的辐射的量。在一些实施例中，多个基本上类似的衍射光栅可用以形成图4A、图4B和图6中所示类型的光束传递系统。衍射光栅中的一个或更多个可布置成处于不同掠入射角以使得不同衍射光栅处的分离比率不同。多个衍射光栅可被布置成使得衍射光栅处的掠入射角处于α1<α<α2的范围内。
图7是包括引导光学装置的光束传递系统BDS的一部分的示意性图示。图7中所示出的光束传递系统BDS的部分可例如对应于图4A和图4B中所示光束传递系统BDS的一部分。输入辐射束入射到第一衍射光栅41上。第一衍射光栅41形成包括第一分支辐射束Ba(其可例如包括+1衍射级)、第二分支辐射束Bb(其可例如包括-1衍射级)和子束61(其可例如包括0衍射级)的衍射图案。
运用第一引导光学装置31a将第一分支辐射束Ba引导至第一光刻设备LAa。运用第二引导光学装置31b将第二分支辐射束Bb引导至第二光刻设备LAb。第一引导光学装置31a包括第一反射元件311和第二反射元件313。第一反射元件311被布置成从第一衍射光栅41接收第一分支辐射束Ba且反射所述第一分支辐射束Ba以入射到第二反射元件313上。第二反射元件被布置成反射第一分支辐射束Ba以便将第一分支辐射束Ba引导至第一光刻设备LAa。
第二引导光学装置31b包括第三反射元件315和第四反射元件317。第四反射元件315被布置成从第一衍射光栅41接收第二分支辐射束Bb且反射第二分支辐射束Bb以入射到第四反射元件317上。第四反射元件317被布置成反射第二分支辐射束Bb以便将第二分支辐射束Bb引导至第二光刻设备LAa。
在一些实施例中，第一引导光学装置31a和/或第二引导光学装置31b可包括比图7中所示出的反射元件更多的反射元件。
可使在第一衍射光栅处所接收的输入辐射束B发生偏振。例如，可从发射偏振辐射的自由电子激光器FEL发射输入辐射束B。从自由电子激光器FEL发射的辐射的偏振状态取决于形成自由电子激光器FEL的部分的波荡器24的配置。尤其是，从自由电子激光器FEL发射的辐射的偏振状态可取决于电子被引导通过波荡器所沿着的路径的性质。例如，如果电子遵循通过波荡器24的平面路径，则所述自由电子激光器FEL可发射线性偏振辐射。如果电子遵循通过波荡器24的螺旋状路径，则所述自由电子激光器FEL可发射椭圆偏振辐射或圆偏振辐射。
从自由电子激光器FEL发射的辐射的偏振状态可在光学元件处的相互作用期间经历改变。例如，可在第一衍射光栅处变更所述输入辐射束B的偏振状态。第一分支辐射束Ba和第二分支辐射束Bb的偏振状态可在于反射元件311、313、315、317处的反射期间经历改变。
入射到反射元件上的偏振辐射可被认为包括p偏振分量和s偏振分量。所述p偏振分量和所述s偏振分量是相对于反射元件处的入射面而限定的。反射元件处的入射面是入射到反射元件上的辐射和从反射元件反射的辐射二者所处的平面。平行于入射面的电场向量的分量形成p偏振分量，且垂直于入射面的电场向量的分量形成s偏振分量。
反射元件处的反射可引发p偏振分量与s偏振分量之间的相位改变。在p偏振分量与s偏振分量之间引发的相位改变可被称作迟滞。p偏振分量与s偏振分量之间的相位差影响所述辐射的偏振状态。例如，线性偏振辐射包括彼此同相的p偏振分量和s偏振分量。圆偏振辐射包括彼此异相的p偏振分量和s偏振分量(即，相位差是π/2)。椭圆偏振辐射可例如包括具有介于0与π/2之间的相位差的p偏振分量和s偏振分量。因此，在反射元件处引发的迟滞可将线性偏振辐射转换成椭圆或圆偏振辐射，且可将圆偏振辐射转换成椭圆或线性偏振辐射。经历相位迟滞的椭圆偏振辐射可被转换成线性或圆偏振辐射。替代地，可通过所引发的相位迟滞(phase retardance)来变更椭圆偏振状态的椭圆度。
可需要使被提供至每个光刻设备的辐射具有给定偏振状态。可通过控制输入辐射束B的偏振状态、以及控制沿着辐射至光刻设备的光学路径所引发的相位迟滞，来控制提供至光刻设备的辐射的偏振状态。然而，如将参看图8所解释的，沿着分支辐射束的至光刻设备的光学路径而引发的相位迟滞针对不同光刻设备可不同。因此，提供至不同光刻设备的不同分支辐射束的偏振状态可彼此不同。
图8是在图7中所示光束传递系统BDS中的不同点处的辐射的偏振状态的示意性表示。偏振状态是由在垂直于辐射的传播方向的平面中由电场向量描绘出的形状来表示的。图8中被标注为171的实线表示入射到第一衍射光栅41上的输入辐射束B的偏振状态。图8中被标注为172的虚线表示提供至第一光刻设备LAa的第一分支辐射束Ba的偏振状态。图8中被标注为173的点线表示提供至第二光刻设备LAb的第二分支辐射束Bb的偏振状态。应了解，尽管在同一标绘图上显示输入辐射束B、第一分支辐射束Ba和第二分支辐射束Bb的偏振状态，但这些辐射束的传播方向实际上彼此不同。
从图8可看到，第一分支辐射束Ba和第二分支辐射束Bb的偏振状态不同于输入辐射束B的偏振状态。这是由于在第一衍射光栅41处和在引导光学装置31a、31b处的分支辐射束Ba、Bb中所引发的迟滞。在图8中所示示例中，选择输入辐射束B的偏振状态从而使得提供至第二光刻设备LAb的第二分支辐射束Bb具有圆偏振状态。在一些实施例中，可需要向光刻设备提供圆偏振辐射。在其他实施例中，可需要向光刻设备提供具有不同偏振状态的辐射。例如，可需要向光刻设备提供具有给定椭圆偏振状态的辐射。
在图8中所示出的示例中，假定需要向光刻设备提供圆偏振辐射，且选择了输入辐射束B的偏振状态以便以向第二光刻设备LAb提供圆形偏振辐射。然而，如图8中可看到，提供至第一光刻设备LAa的辐射的偏振状态不同于提供至第二光刻设备LAb的辐射的偏振状态。当第二光刻设备LAb具备圆偏振辐射时，第一光刻设备LAa具备椭圆偏振辐射。这是由于第一分支辐射束Ba和第二分支辐射束Bb中的、沿着它们至第一光刻设备LAa和第二光刻设备LAb的光学路径而引发的迟滞的差。因此，输入辐射束B的偏振状态将不引起第一光刻设备LAa和第二光刻设备LAb二者具备具有相同的所需偏振状态的辐射。
图9是被配置成向第一和第二光刻设备提供具有基本上相同的偏振状态的辐射的光束传递系统的一部分的示意性图示。图9中所示出的光束传递系统包括被布置成接收输入辐射束B的第一反射式衍射光栅41。第一衍射光栅41形成包括第一分支辐射束Ba(其可例如包括+1衍射级)、第二分支辐射束Bb(其可例如包括-1衍射级)和子束61(其可例如包括0衍射级)的衍射图案。
第一分支辐射束Ba由第一引导光学装置31a引导至第一光刻设备LAa。第二分支辐射束Bb由第二引导光学装置31b引导至第二光刻设备LAb。第一引导光学装置3la包括第一反射元件321和第二反射元件323。第一反射元件321被布置成从第一衍射光栅41接收第一分支辐射束Ba且反射所述分支第一辐射束Ba以入射到第二反射元件323上。第二反射元件被布置成反射第一分支辐射束Ba以便将第一分支辐射束Ba引导至第一光刻设备LAa。
第二引导光学装置31b包括第三反射元件325和第四反射元件327。第四反射元件325被布置成从第一衍射光栅41接收第二分支辐射束Bb且反射第二分支辐射束Bb以入射到第四反射元件327上。第四反射元件327被布置成反射第二分支辐射束Bb以便将第二分支辐射束Ba引导至第二光刻设备LAa。
在图9中所示出的实施例中，引导光学装置31a、31b被布置成使得在沿着第一分支辐射束Ba至第一光刻设备LAa的光学路径的所述第一分支辐射束Ba中由第一引导光学装置31a引入的迟滞是与沿着第二分支辐射束Bb至第二光刻设备LAb的光学路径的所述第二分支辐射束中的由第二引导光学装置引入的迟滞基本上相同。
第一分支辐射束Ba和第二分支辐射束Bb中引发的迟滞至少部分地通过反射元件321、323、325、327相对于入射到它们上的辐射的定向而确定。如上文参看图7所解释，每个反射元件处的偏振状态可被分解成相对于每个反射元件处的入射面的p偏振分量和s偏振分量。在图9中所示出的布置中，第一反射元件321处的入射面基本上垂直于第二反射元件323处的入射面。因此，第二反射元件323处的p偏振分量和s偏振分量分别与第一反射元件321处的s偏振分量和p偏振分量对应。
在第一反射元件321处反射的p偏振分量和s偏振分量如图9中那样被标注。经标注的p偏振分量和s偏振分量表示在第一反射元件321处在其之间引发相位差的正交分量。在第二反射元件323处反射的p偏振分量和s偏振分量在图9中被标注为p’和s’。第二反射元件323处的入射面垂直于第一反射元件321处的入射面。因此，第二反射元件323处的p’分量与第一反射元件321处的s分量对应。类似地，第二反射元件323处的s’分量与第一反射元件321处的p分量对应。因此，在第一反射元件321处在其之间引发相位改变的正交偏振分量与在第二反射元件323处在其之间引发相位改变的正交偏振分量相同。
因为第一反射元件321和第二反射元件323处的入射面彼此垂直，所以在第一反射元件321和第二反射元件323处、在正交偏振分量上引发的相位改变的方向是相反的。即，在第二反射元件323处引发的迟滞用以对抗在第一反射元件321处引发的迟滞。然而，在第一反射元件321处引发的相位改变的幅度可不同于在第二反射元件323处引发的相位改变，使得存在有由在第一反射元件321和第二反射元件323处的反射引起的净迟滞。在反射元件处的反射期间引发的迟滞的幅度取决于所述辐射入射到所述反射元件上的掠入射角。在小的掠入射角的情况下，所述迟滞的幅度可近似地与掠入射角成比例。
在图9中所示实施例中，第二引导光学装置31b的定向是第一引导光学装置31a的定向的镜像，其中反射面是输入辐射束B所处的y-z平面。尽管参考作为彼此的镜像的引导光学装置的定向，但引导光学装置的位置可以不是彼此的镜像。例如，第三反射元件325可位于z方向上的与第一反射元件321在z方向上的位置不同的位置处。然而，第三反射元件325的定向可以是第一反射元件321的定向的镜像。例如，第三反射元件325处的第二分支辐射束Bb的掠入射角可与第一反射元件321处的第一分支辐射束Ba的掠入射角相同。第三反射元件325处的入射面与z方向所成的角度可与第一反射元件321处的入射面与z方向所成的角度大小相等且方向相反。
在第三反射元件处的反射之后的p偏振分量和s偏振分量在图9中被标注为p和s。在第四反射元件327处反射之后的p偏振分量和s偏振分量在图9中被标注为p'和s'。第三反射元件325和第四反射元件327被布置成使得第三反射元件325处的入射面基本上垂直于第四反射元件327处的入射面。因此，第四反射元件处的p’分量与第三反射元件325处的s分量对应。第四反射元件处的s’分量与第三反射元件325处的p分量对应。因此，正如关于第一引导光学装置31a的情况，在第三反射元件325和第四反射元件327二者处、在同样的正交分量之间引发相位差。在第四反射元件327处引发的相位差的方向与在第三反射元件325处引发的相位差的方向相反。在第四反射元件327处引发的相位差的幅度可不同于在第三反射元件325处引发的相位差的幅度，使得由于在第三反射元件325和第四反射元件327处的反射引起净迟滞。
如上文所描述，第二引导光学装置的定向是第一引导光学装置的定向的镜像。因此，第三反射元件325处的掠入射角与第一反射元件321处的掠入射角相同。类似地，第四反射元件327处的掠入射角与第二反射元件323处的掠入射角相同。如果上述反射元件中的每个反射元件的光学属性近似相同(例如，它们每个具有相同成分)，则在第三反射元件325处引发的迟滞将与在第一反射元件321处引发的迟滞相同。类似地，在第四反射元件327处引发的迟滞将与在第二反射元件323处引发的迟滞相同。因此，第一分支辐射束Ba中的由第一引导光学装置31a引入的迟滞与第二分支辐射束Bb中的由第二引导光学装置3lb引入的迟滞基本上相同。因此，第一光刻设备LAa和第二光刻设备LAb具备具有基本上相同偏振状态的分支辐射束。可设定输入辐射束B的偏振状态，使得将具有所需偏振状态的辐射提供至第一光刻设备LAa和第二光刻设备LAb二者。
图10是在图9中所示出的光束传递系统BDS中的不同点处的辐射的偏振状态的示意性表示。偏振状态是由在垂直于辐射的传播方向的平面中由电场向量描绘出的形状来表示的。图10中被标注为711的实线表示入射到第一衍射光栅41上的输入辐射束B的偏振状态。图10中被标注为721的虚线表示被提供至第一光刻设备LAa的第一分支辐射束Ba的偏振状态。图10中被标注为731的点线表示被提供至第二光刻设备LAb的第二分支辐射束Bb的偏振状态。应了解，尽管在同一标绘图上显示输入辐射束B、第一分支辐射束Ba和第二分支辐射束Bb的偏振状态，但这些辐射束的传播方向实际上彼此不同。
如在图10中可看到，提供至第一光刻设备LAa的第一分支辐射束Ba的偏振状态基本上与提供至第二光刻设备LAb的第二分支辐射束Bb的偏振状态相同。在图10中所示出的绘图中，示出第一分支辐射束和第二分支辐射束的偏振状态的线故意略微分离开，以便使所述两种偏振状态在所述标绘图中被看到。然而，所述偏振状态实际上可相同。在图10中所示出的示例中，选择输入辐射束B的偏振状态，使得被提供至光刻设备LAa、LAb的分支辐射束Ba、Bb基本上是圆偏振的。在其他实施例中，可选择输入辐射束B的偏振状态，使得被提供至光刻设备LAa、LAb的分支辐射束Ba、Bb具有除圆偏振的外的偏振状态。例如，可选择输入辐射束B的偏振状态，使得提供至光刻设备LAa、LAb的分支辐射束Ba、Bb具有所需的椭圆偏振状态。
尽管图9中所示出的光束传递系统包括第一引导光学装置31a和第二引导光学装置31b，第一引导光学装置31a和第二引导光学装置31b中每个包括两个反射元件，但其他实施例可包括更多或更少反射元件。例如，第一反射元件321、第二反射元件323、第三反射元件325和/或第四反射元件327中的每一者可用多个反射元件替换。例如，一反射元件可由多个反射元件替换，分支辐射束被所述多个反射元件顺序地反射以便产生所述分支辐射束的传播方向的所需改变。在一些实施例中，第一反射元件321和/或第三反射元件325可用例如八个反射元件的序列替换。所述八个反射元件中的每个反射元件处的掠入射角将显著小于当使用单一反射元件时的掠入射角。如上文所提及的，通常在反射元件处的EUV辐射的吸收率随着掠入射角增加而增加。因此，尽管所述辐射经历较大次数的反射，但是使用用以减少每个反射元件处的掠入射角的多个反射元件可有利地减少所述反射元件处的辐射的总吸收率。
在一些实施例中，第一引导光学装置和/或第二引导光学装置可包括被配置成在将分支辐射束提供至光刻设备之前调节所述分支辐射束的另外的反射元件。图11是可形成第一引导光学装置31a的部分的另外的反射元件329至332的示意性图示。所述另外的反射元件329至332中每个接收第一分支辐射束Ba且反射第一分支辐射束Ba，由此限定每个反射元件处的入射面。在图11中所示出的示例中，第五反射元件329处的入射面处于与第六反射元件330处的入射面基本上相同的平面中。第七反射元件331处的入射面处于与第八反射元件332处的入射面基本上相同的平面中。第五反射元件329和第六反射元件330处的入射面基本上垂直于第七反射元件331和第八反射元件332处的入射面。
因此，第五反射元件329至第八反射元件332中的每个反射元件处的入射面彼此平行或彼此垂直。因此，在每个反射元件处在其之间引入相位差的正交偏振分量是相同的。引入于第五反射元件329和第六反射元件330处的相位差在彼此相同的方向上起作用。引入于第七反射元件331和第八反射元件332处的相位差在彼此相同的方向上起作用。引入于第七反射元件331和第八反射元件332处的相位差在与引入于第五反射元件329和第六反射元件330处的相位差相反的方向上起作用。在一些实施例中，引入于第五反射元件329和第六反射元件330处的相位差的总和与引入于第七反射元件331和第八反射元件332处的相位差基本上大小相等且方向相反。因此，第五反射元件329至第八反射元件333的净效应可基本上不将迟滞引入至分支辐射束Ba。
在包括一起被配置成不引入辐射束的偏振中的净改变的另外的反射元件(例如，第五反射元件329至第八反射元件333)的实施例中，这些另外的反射元件可相对于其他反射元件未必以特定方式而布置。例如，第五反射元件329至第八反射元件333处的s分量和p分量可不对应于形成所述引导光学装置的其他反射元件处的s分量和p分量。第五至第八反射元件可被认为与其他反射元件无关地起作用，且可被整体上认为是对于分支辐射束的偏振状态不具有净效应的偏振中性分量。
在其他实施例中，第五反射元件329至第八反射元件333可引入净迟滞。第二引导光学装置31b可包括与图11中所示出的反射元件相似的另外反射元件。在另外反射元件引入净相位迟滞的实施例中，包括于第一引导光学装置中的另外的反射元件可被布置成引入与包括于第二引导光学装置中的另外的反射元件所引入的净迟滞基本上相同的净迟滞。
另外的反射元件可被配置成变更分支辐射束的一个或更多个属性。例如，另外的反射元件可被配置成变更分支辐射束的横截面形状以便向光刻设备提供具有所需横截面形状的分支辐射束。在一些实施例中，另外的反射元件可被配置成将具有椭圆横截面形状的分支辐射束转换成具有圆形横截面形状的分支辐射束。
尽管上文已描述了第一引导光学装置的定向是第二引导光学装置的定向的镜像的引导光学装置31a、31b的特定实施例，但在其他实施例中可使用其他定向。一般而言，可使用在第一分支辐射束中引入迟滞且在第二分支辐射束中引入迟滞的反射元件的任何定向，其中引入至第一分支辐射束中的迟滞基本上与引入至第二分支辐射束中的迟滞相同。
在一些实施例中，第一和第二引导光学装置的反射元件可被定向成使得每个反射元件处的入射面基本上平行于或垂直于分支辐射束被接收所来自的先前(即，紧接在前的)反射元件处的入射面。例如，第一引导光学装置可包括被布置成最初接收和反射第一分支辐射束Ba的第一反射元件，和被布置成连续地接收和反射第一分支辐射束Ba的一个或更多个另外的反射元件。所述一个或更多个另外的反射元件可被定向成使得所述一个或更多个另外反射元件中的每个反射元件处的入射面基本上平行于或基本上垂直于最后反射所述第一分支辐射束Ba的反射元件处的入射面。在这种布置中，在每个反射元件处、在相同正交偏振分量之间引发了相位差。
第二引导光学装置可包括被布置成最初接收和反射第二分支辐射束Bb的第二反射元件，和被布置成连续地接收和反射第二分支辐射束Bb的一个或更多个另外的反射元件。所述一个或更多个另外的反射元件可被定向成使得所述一个或更多个另外的反射元件中的每个处的入射面基本上平行于或基本上垂直于最后反射第二分支辐射束Bb的反射元件处的入射面。在这种布置中，在每个反射元件处、在相同正交偏振分量之间引发了相位差。
在这些布置中，可选择反射元件的定向从而使得第一分支辐射束Ba中的由第一引导光学装置31a引入的迟滞与第二分支辐射束Bb中的由第二引导光学装置31b引入的迟滞彼此相同。这种情形有利地允许将具有基本上相同的偏振状态的分支辐射束提供至多个光刻设备。可选择输入辐射束B的偏振状态从而使得每个光刻设备接收具有所需偏振状态的辐射。
在上文已提供的论述中，仅已考虑由引导光学装置31a、31b引入的迟滞。除了由引导光学装置31a、3lb造成的迟滞以外，衍射光栅处的辐射的衍射也可引入迟滞。例如，形成于衍射光栅处的衍射级可包括相对于入射到所述衍射光栅上的输入辐射束的迟滞。通常，引入至+1衍射级中的迟滞基本上与引入至-1衍射级中的迟滞相同(例如，在介于所述衍射光栅的凹槽与入射面之间的方位角
Figure GDA0002723074430000411
基本上等于零的情况下)。因此，相同迟滞由第一衍射光栅41引入至第一分支辐射束Ba和第二分支辐射束Bb中。因此，提供至引导光学装置31a、31b的分支辐射束Ba、Bb具有基本上相同的偏振状态。
在图9中所描绘的实施例中，仅描绘和描述了形成于单一衍射光栅处的分支辐射束Ba、Bb。在一些实施例中，形成于第一衍射光栅41处的子束61可入射到形成另外的分支辐射束的另外的衍射光栅上。图12A和图12B是包括多个衍射光栅的光束传递系统BDS的一部分的示意性图示。图12A示出光束传递系统BDS的从上而下的俯视图，且图12B示出光束传递系统BDS的侧向视图。图12A和图12B中一致地使用笛卡尔坐标。
输入辐射束B入射到第一衍射光栅41上。第一衍射光栅41形成包括第一分支辐射束Ba、第二分支辐射束Bb和第一子束61的衍射图案。第一子束61入射到第二衍射光栅42上。第二衍射光栅42形成包括第三分支辐射束Bc、第四分支辐射束Bd和第二子束62的衍射图案。第二子束62被经由第一反射元件71和第二反射元件72引导而入射到第三衍射光栅43上。第三衍射光栅43形成包括第五分支辐射束Be、第六分支辐射束Bf和第三子束63的衍射图案。第三子束63入射到第四衍射光栅44上。第四衍射光栅44形成包括第七分支辐射束Bg、第八分支辐射束Bh和第四子束64的衍射图案。第四子束64入射到第三反射元件73上，之后是第四反射元件74。
第一、第二、第三和第四反射元件71至74被配置成反转在衍射光栅41至44处引入至子束61至64中的迟滞。例如，第一衍射光栅41可将迟滞引入第一子束61中使得入射到第二衍射光栅上的子束61具有与入射到第一衍射光栅41上的输入辐射束B不同的偏振状态。第二衍射光栅42可将另外的迟滞引入至第二子束62中。第一反射元件71和第二反射元件72被布置成使得第一反射元件71和第二反射元件72处的入射面基本上垂直于第一衍射光栅41和第二衍射光栅42处的入射面。因此，在第一衍射光栅41和第二衍射光栅42处、其之间被引入相位差的正交偏振分量是与在第一反射元件71和第二反射元件72处、其之间被引入相位差的正交偏振分量相同的。引入第一反射元件71和第二反射元件72处的相位差的方向与引入第一衍射光栅41和第二衍射光栅42处的相位差的方向相反。
第一反射元件71和第二反射元件72可被布置成使得第一反射元件71和第二反射元件72处造成的净迟滞与第一衍射光栅41和第二衍射光栅42处造成的净迟滞基本上大小相等且方向相反。这种情况可例如在第一反射元件71和第二反射元件72处的掠入射角的总和基本上等于在第一衍射光栅41和第二衍射光栅42处的掠入射角的总和的情况下实现。因此，入射到第三衍射光栅上的第二子束62的偏振状态基本上与入射到第一衍射光栅41上的输入辐射束B的偏振状态相同。
尽管图12A和图12B中未示出，但分支辐射束Ba至Bh中的每个分支辐射束可由相应的引导光学装置引导至光刻设备。如上文参看图9和图10所描述，引导光学装置中的每个引导光学装置可被配置成以便将相同迟滞引入至分支辐射束中的每个分支辐射束中。为了使所有光刻设备具备具有基本上相同偏振状态的分支辐射束，因此需要使入射到衍射光栅41至44中的每个衍射光栅上的辐射束的偏振状态基本上相同。
如上文所解释，第一反射元件71和第二反射元件72被配置成使得入射到第三衍射光栅43上的第二子束62的偏振状态与入射到第一衍射光栅41上的输入辐射束的偏振状态基本上相同。有利地，因此，形成于第三衍射光栅43处的第五分支辐射束Be和第六分支辐射束Bf的偏振状态可与形成于第一衍射光栅41处的第一分支辐射束Ba和第二分支辐射束Bb的偏振状态基本上相同。
在一些实施例中，光束传递系统BDS可包括在第一衍射光栅41与第二衍射光栅42之间的第一子束61的光学路径中的一个或更多个另外的反射元件。所述一个或更多个另外的反射元件可被配置成将迟滞引入第一子束61中，所述迟滞与由第一衍射光栅41造成的迟滞基本上大小相等且方向相反。入射到第二衍射光栅42上的第一子束61因此可具有与入射到第一衍射光栅41上的输入辐射束B基本上相同的偏振状态。
在图12A和图12B中所示出的实施例中，在第一衍射光栅41与第二衍射光栅42之间不提供另外的反射元件。因此，入射到第二衍射光栅42上的第一子束61的偏振状态可略微不同于入射到第一衍射光栅41上的输入辐射束B的偏振状态(由于在第一衍射光栅处引入的迟滞)。因此，形成于第二衍射光栅42处的第三分支辐射束Bc和第四分支辐射束Bd的偏振状态可略微不同于形成于第一衍射光栅41处的第一分支辐射束Ba和第二分支辐射束Bb的偏振状态。通常，在衍射光栅处引入至0衍射级中的迟滞与所述衍射光栅处的掠入射角近似成比例(针对小的掠入射角)。第一衍射光栅41处的掠入射角可小于5°，例如是大约2°或甚至更小，例如是大约1°。因此，引入于第一衍射光栅41处的迟滞可相对小。因此，介于第一子束61与输入辐射束B的偏振状态之间的差可相对小并且可以是能够接受的。因此，在第一衍射光栅41与第二衍射光栅42之间不提供反射元件。
反射元件71、72被设置于第二衍射光栅42与第三衍射光栅43之间以便反转在第一衍射光栅41和第二衍射光栅42处造成的净迟滞。尽管引入于单一衍射光栅处的迟滞可能是可接受的，但于两个衍射光栅处引入的净迟滞可足够大而需要加以调整(例如，通过第一反射元件71和第二反射元件72)。
在图12A和图12B中所描绘的实施例中，第三反射元件73和第四反射元件74被设置于第四子束64的光学路径中。第三反射元件73和第四反射元件74可被配置成将迟滞引入于第四子束64中，所述迟滞与由第三衍射光栅43和第四衍射光栅44引入的净迟滞基本上大小相等且方向相反。因此，从第四反射元件反射的第四子束64的偏振状态可与入射到第三衍射光栅43上的第二子束62的偏振状态和入射到第一衍射光栅41上的输入辐射束B的偏振状态基本上相同。可例如将从第四反射元件反射的第四子束64提供至图12A和图12B中未示出的另外的衍射光栅。所述另外的衍射光栅可被配置成分离第四子束64以形成另外的分支辐射束。
一般而言，可在通过光束传递系统BDS的辐射的光学路径中的任何点处包括一个或更多个反射元件。所述一个或更多个反射元件可被配置成将迟滞引入于辐射束中，所述迟滞与引入于一个或更多个衍射光栅处的迟滞基本上大小相等且方向相反。
上文已描述引导光学装置的实施例，其中引导光学装置被配置成接收形成于包括一个或更多个衍射光栅的分束设备处的分支辐射束。另外或替代地，所述引导光学装置可结合其他形式的分束设备来使用。图13是包括分束设备的替代实施例的光束传递系统BDS的示意性图示。分束设备包括多个反射元件81至86。反射元件81至86被布置成接收输入辐射束的相应部分且反射所述部分以便形成分支辐射束Ba至Bf。
第一反射元件81被布置成接收所述输入辐射束B的第一部分且反射所述第一部分以便形成第一分支辐射束Ba。第二反射元件82被布置成接收输入辐射束B的第二部分且反射所述第二部分以便形成第二分支辐射束Bb。第一分支辐射束Ba由第一引导光学装置3111a引导至第一光刻设备LAa。第二分支辐射束Bb由第二引导光学装置3111b引导至第二光刻设备LAb。第一引导光学装置3111a和第二引导光学装置3111b可与上文参看图9所描述的第一引导光学装置31a和第二引导光学装置31b类似。具体而言，第一和第二引导光学装置可包括被布置成使得引入于第一分支辐射束Ba中的迟滞基本上与引入于第二分支辐射束Bb中的迟滞相同的反射元件。因此，提供至第一光刻设备LAa的第一分支辐射束Ba的偏振状态可基本上与提供至第二光刻设备LAb的第二分支辐射束Bb的偏振状态相同。
不入射到第一反射元件81或第二反射元件82上的输入辐射束B的部分由第三反射元件83、第四反射元件84、第五反射元件85或第六反射元件86之一接收。第三反射元件83、第四反射元件84、第五反射元件85和第六反射元件86中的每个反射元件被布置成接收输入辐射束的一部分且反射所述相应部分以便形成分支辐射束Bc至Bf。分支辐射束Bc至Bf中的每个分支辐射束由相应的引导光学装置311lc至3111f被引导至光刻设备LAc至LAf。引导光学装置3111c至3111f中的每个引导光学装置可被布置成将基本上相同的迟滞引入至分支辐射束Bc至Bf中的每个分支辐射束。因此，提供至光刻设备LAc至LAf的分支辐射束Bc至Bf中的每个分支辐射束的偏振状态可基本上彼此相同。
上文已参看图9至图13描述分束设备的实施例，其中一个或更多个光学元件被布置成接收输入辐射束且将所述输入辐射束分离成至少第一输出辐射束和第二输出辐射束，所述第一输出辐射束和所述第二输出辐射束在不同方向上传播。例如，衍射光栅可具备+1和-1衍射级的形式，+1和-1衍射级分别形成第一和第二分支辐射束，其中第一和第二分支辐射束在不同方向上传播。因此，接收第一分支辐射束的第一引导光学装置可被定向成不同于接收第二分支辐射束的第二引导光学装置。如上文所描述，第一和第二引导光学装置可被布置成使得由第一引导光学装置引发的偏振改变与由第二引导光学装置引发的偏振改变基本上相同。
在其他实施例中，分束设备可被布置以便形成都在基本上相同方向上传播的分支辐射束。例如，在图6中所示分束设备的实施例中，分支辐射束Ba至Bd中的每个分支辐射束由形成于衍射光栅处的+1衍射级形成。衍射光栅可被布置成使得分支辐射束Ba至Bd中的每个分支辐射束在基本上相同方向上传播。这种情形可允许引导光学装置31a至31d中的每个引导光学装置基本上彼此相同。如果引导光学装置3la至31d都基本上彼此相同，则针对每个分支辐射束Ba至Bd的、由引导光学装置31a至31d造成的偏振改变将基本上相同，而不管引导光学装置31a至31d如何布置。这种情形可允许引导光学装置31a至31d的设计方面的较大自由度，同时仍向光刻设备LAa至LAd提供各自具有基本上相同偏振状态的分支辐射束31a至31d。因此，图6中所示出的类型的分束设备可有利地简化引导光学装置3la至31d的设计。
应了解，在图6中所示出的类型的布置中，需要较大数目的衍射光栅以便提供给定数目的分支辐射束。例如，在图4A和图4B中所示实施例中，五个衍射光栅提供十个分支辐射束。为了使用图6中所示类型的布置来提供十个分支辐射束，可需要九个衍射光栅。因此，分支辐射束中的一个或更多个可已在衍射光栅处经历九次反射，而在图4A和图4B的实施例中，在衍射光栅处的分支辐射束所经历的反射的最大次数是五。因为在衍射光栅处的每次反射期间将损失一些辐射，所以相比于图4A和图4B中所示类型的布置中的情况，图6中所示类型的布置可由于衍射光栅处的吸收而导致较多的辐射损失。
然而，通过图6的布置而得到的引导光学装置的设计方面的较大自由度可允许衍射光栅处的增加的吸收率由引导光学装置处的较小吸收率抵消。例如，用于图6中所示类型的布置中的引导光学装置可被布置成减少引导光学装置处的吸收损失。结合图4A和图4B中所示类型的实施例而使用的引导光学装置的布置可被特定地布置以产生所需的偏振改变。这种配置可导致引导光学装置处的吸收量增加。因此，有可能提供相比于图4A和图4B中所示类型的实施例导致较小的总吸收损失的图6中所示类型的实施例。
上文已描述反射式衍射光栅的实施例，其中衍射光栅包括衬底，在所述衬底上设置有反射涂层。例如，衍射光栅可包括硅衬底，在所述硅衬底上设置有钌反射涂层。可通过选择性地蚀刻所述衬底的部分而形成衍射光栅的结构。例如，可首先在衬底上形成掩模，且可使未被掩模覆盖的衬底的区经受蚀刻过程。
可使用光刻过程来形成掩模。例如，最初可将光敏抗蚀剂淀积至衬底的所有区上。随后可将光敏抗蚀剂的部分用辐射曝光而作为光刻曝光的一部分，由此触发经曝光部分的状态改变。随后可通过移除抗蚀剂的经曝光部分或移除抗蚀剂的未经曝光部分(取决于使用正型抗蚀剂还是负型抗蚀剂)来使抗蚀剂显影。抗蚀剂的剩余部分可形成抗蚀刻掩模(例如，包括多个平行凸脊)。可例如通过相对于衬底而步进或扫描图案形成装置来执行光刻曝光。所述图案形成装置可向辐射束赋予跨越整个衬底而被扫描或步进的图案。
随后执行蚀刻过程，所述蚀刻过程由于抗蚀刻掩模的存在而仅蚀刻所述衬底的没有被所述抗蚀刻掩模覆盖的区。蚀刻过程可在衬底中形成凹槽，而同时留下在凹槽之间延伸的凸脊。可随后从衬底移除抗蚀刻掩模以便曝光基本上平坦的凸脊。随后可将反射涂层(例如，钌或钼涂层)淀积至衬底上以形成反射式衍射光栅。
使用上文所描述的用以形成衍射光栅的方法可在一些情况下导致缺陷存在于反射涂层中。例如，反射涂层有可能可包括一个或更多个缺陷和/或可变得从衬底脱离。图14是运用扫描电子显微镜获得的反射式衍射光栅101的一部分的图像。衍射光栅101包括设置于凸脊153之间的凹槽151。衍射光栅的结构被涂覆有反射涂层(例如，钌涂层)。从图14可看到，反射涂层包括沿着图14中所示的中心凸脊153的左侧而延伸的缺陷161。从图14可进一步看到，衍射光栅包括反射涂层已从衬底脱离的区163。
反射涂层中的缺陷可影响衍射光栅101的光学属性且可尤其对衍射光栅的光学属性有害。因此，需要提供不包括图14中所示类型的缺陷的衍射光栅。
图14中所看到的缺陷161、163二者在凸脊153的边缘附近。这些区可尤其易受缺陷的形成的影响。图15是示出形成衍射光栅的部分的凸脊153的一部分的横截面视图的图像。凸脊153由经结构化的衬底165而形成。反射涂层167被设置于衬底165上。从图15可看到，反射涂层167包括变薄的部分166，在所述变薄的部分中所述反射涂层167的厚度相对于反射涂层167的剩余部分而减少。变薄的部分166位于凸脊153的拐角附近。在此拐角处可看到，衬底165未被成形以形成尖锐边缘，而是替代地包括缺陷。这种缺陷可导致如图15中所示的包括变薄的部分166的反射涂层167。反射涂层的变薄的部分166可在结构上比反射部分的其余部分更弱，且可在反射涂层167中导致缺陷。例如，可在变薄的部分166处发生反射涂层167的脱离。
衬底165中的缺陷(诸如，在图15中的变薄的部分166的部位中所看到的缺陷)可源于凹槽151的蚀刻不足。因此，凸脊153的一个或更多个边缘可包括缺陷，正如在图15中的变薄的部分166附近所看到。需要蚀刻所述衬底使得在衬底中形成促进反射涂层至衬底165的贴附的边缘(例如，凸脊153的边缘)。例如，需要蚀刻衬底使得衬底基本上不包括可能导致反射涂层167从衬底165脱离的缺陷。
在一些实施例中，可通过将一种另外的蚀刻过程应用于衬底来减少衬底的蚀刻不足的影响。例如，可移除用以选择性地蚀刻凹槽151的掩模，且可在无掩模处于适当位置的情况下进行非选择性蚀刻过程。例如，可执行所述非选择性蚀刻过程持续一段相对短的时间段。相对短的非选择性蚀刻过程可具有对衬底上的边缘倒圆的效果。例如，可通过相对短的非选择性蚀刻过程而基本上对凸脊165的边缘倒圆。对所述衬底上的边缘的倒圆可有利地使衬底中的任何缺陷(例如，由衬底的蚀刻不足造成的缺陷)平滑。因此，可改善反射涂层167至衬底165的贴附，且可有利地减少在反射涂层167中存在的缺陷。
图16是可形成衍射光栅的部分的衬底165的一部分的图像。衬底165包括散布有平坦底部凹槽151的凸脊153。可使用如上文所描述的选择性蚀刻过程(例如，使用掩模)而在衬底165中形成凸脊和凹槽。随后使衬底165经受非选择性蚀刻过程持续一段相对短的时间段。如上文所描述，非选择性蚀刻过程具有使衬底上的拐角倒圆的效果。图16中可看到这种情形，其中凸脊153的拐角153a呈现为经倒圆的。有利地，这种情形改善了在衬底165与随后设置于衬底165上的反射涂层之间的贴附。因此，减少或消除了反射涂层中的缺陷。
如上文所描述，非选择性蚀刻过程改变由衬底165所形成的衍射光栅结构的形状(例如，通过对衬底上的拐角进行倒圆)。衍射光栅结构的形状的改变可影响衍射光栅的光学属性。例如，可通过对衍射光栅结构的拐角进行倒圆而影响衍射光栅的分离比率。可通过变更衍射光栅的一个或更多个其他属性来补偿由非选择性蚀刻过程引起的衍射光栅的光学属性的改变。例如，可变更所述凹槽151的平坦底部部分的宽度和/或凸脊153的平坦顶部部分的宽度以便补偿由于对衍射光栅结构的拐角进行倒圆所引起的任何光学效应。另外或替代地，可变更所述衍射光栅的节距以便补偿由于对衍射光栅结构的拐角进行倒圆而引起的任何光学效应。因此，可通过使衬底经受非选择性蚀刻过程且当设定所述衍射光栅的其他参数时考虑非选择性蚀刻过程的效果，来设计和制造具有所需光学属性(例如，所需分离比率)且减少在反射涂层中存在缺陷的机会的衍射光栅。
上文在包括平坦底部凹槽和平坦顶部凸脊的衍射光栅的情境中描述了使在衍射光栅的制造中包括非选择性蚀刻过程的过程。然而，应了解，由非选择性蚀刻过程提供的优点也可适用于其他形式的衍射光栅结构。例如，一种包括基本上不具有平坦底部部分的凹槽的衍射光栅结构也可受益于经受非选择性蚀刻过程，以便改善衬底与形成衍射光栅的反射涂层之间的贴附。
尽管已将辐射源SO的实施例描述和描绘为包括自由电子激光器FEL，但辐射源SO可包括除自由电子激光器FEL以外的辐射源。
应了解，包括自由电子激光器FEL的辐射源可包括任何数目的自由电子激光器FEL。例如，辐射源可包括多于一个自由电子激光器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。这是为了允许实现一些冗余。这种情况可允许在一个自由电子激光器正被修复或经历维护时使用另一自由电子激光器。
光刻系统LS可包括任何数目的光刻设备。例如，形成光刻系统LS的光刻设备的数目可取决于从辐射源SO输出的辐射量和在光束传递系统BDS中损失的辐射量。另外或替代地，形成光刻系统LS的光刻设备的数目可以取决于一个光刻系统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更多个掩模检查设备MIA和/或一个或更多个空间检查测量系统(AIMS)。在一些实施例中，为允许实现一些冗余，光刻系统LS可包括多个掩模检查设备。这可允许在一个掩模检查设备被修复或经历维护时使用另一掩模检测设备。因此，一个掩模检查设备始终可供使用。掩模检查设备相比于光刻设备可使用较低功率的辐射束。另外，应了解，使用本发明中所描述类型的自由电子激光器FEL而产生的辐射可用于除光刻或与光刻相关应用以外的应用。
将进一步了解，包括如上文所描述的波荡器的自由电子激光器可用作用于多种用途(包括但不限于光刻)的辐射源。
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范围内的波长，诸如，6.7nm或6.8nm。
本发明中已描述的光刻设备可用于IC的制造中。替代地，本发明所描述的光刻设备可具有其他应用。可能的其他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，等等。
不同实施例可彼此组合。实施例的特征可与其他实施例的特征组合。
虽然上文已描述本发明的特定实施例，但应了解，可以与所描述方式不同的其他方式来实践本发明。以上的描述旨在示例，而非限制性的。因此，对于本领域普通技术人员将显而易见的是，可在不背离下文如权利要求所述范围的情况下对所描述的本发明进行修改。

Claims (31)

1.一种分束设备，被布置成接收输入辐射束并且将所述输入辐射束分离成多个输出辐射束；
所述分束设备包括多个反射式衍射光栅，所述多个反射式衍射光栅被布置成接收辐射束且被配置成形成包括多个衍射级的衍射图案，所述反射式衍射光栅中的至少一些被布置成接收形成于所述反射式衍射光栅中的另一个处的0衍射级；
其中所述反射式衍射光栅被布置成使得每一输出辐射束的光学路径包括至多一个作为非0衍射级的衍射级的实例。
2.根据权利要求1所述的分束设备，其中所述输出辐射束用于供给至多个光刻设备。
3.根据权利要求1或2所述的分束设备，其中所述反射式衍射光栅被配置成使得每个所述输出辐射束具有基本上相同的功率。
4.根据权利要求1或2所述的分束设备，其中所述分束设备包括：
第一反射式衍射光栅，所述第一反射式衍射光栅被布置成接收所述输入辐射束且被配置成形成包括多个衍射级的衍射图案，每个衍射级形成子束，所述子束包括至少第一子束和一第二子束，其中所述第二子束形成第一输出辐射束；和
第二反射式衍射光栅，所述第二反射式衍射光栅被布置成接收形成于所述第一反射式衍射光栅处的所述第一子束且被配置成形成包括多个衍射级的衍射图案，每个衍射级形成子束，所述子束包括至少第三子束和第四子束，其中所述第四子束形成第二输出辐射束。
5.根据权利要求4所述的分束设备，其中所述第一反射式衍射光栅和所述第二反射式衍射光栅被配置成使得所述第一输出辐射束和所述第二输出辐射束具有基本上相同的功率。
6.根据权利要求4所述的分束设备，其中所述第一子束是零衍射级。
7.根据权利要求4所述的分束设备，其中所述第三子束是零衍射级。
8.根据权利要求4所述的分束设备，其中所述第一反射式衍射光栅被配置成使得所述第一子束的功率大于所述第二子束的功率。
9.根据权利要求8所述的分束设备，其中所述第一反射式衍射光栅被配置成使得所述第一子束的功率是由所述第一反射式衍射光栅接收的所述辐射束的功率的50％或更多。
10.根据权利要求4所述的分束设备，其中所述第二反射式衍射光栅被配置成使得所述第三子束的功率大于所述第四子束的功率。
11.根据权利要求10所述的分束设备，其中所述第二反射式衍射光栅被配置成使得所述第三子束的功率是由所述第二反射式衍射光栅接收的所述第一子束的功率的50％或更多。
12.根据权利要求4所述的分束设备，其中所述第一反射式衍射光栅还被配置成形成除了所述第一子束和所述第二子束以外的第五子束，且其中所述第五子束形成第三输出辐射束。
13.根据权利要求12所述的分束设备，其中所述第一反射式衍射光栅被配置成使得所述第三输出辐射束的功率与所述第一输出辐射束的功率基本上相同。
14.根据权利要求4所述的分束设备，其中所述第二反射式衍射光栅还被配置成形成除了所述第三子束和所述第四子束以外的第六子束，且其中所述第六子束形成第四输出辐射束。
15.根据权利要求14所述的分束设备，其中所述第二反射式衍射光栅被配置成使得所述第四输出辐射束的功率与所述第二输出辐射束的功率基本上相同。
16.根据权利要求4所述的分束设备，还包括：
第三衍射光栅，所述第三衍射光栅被布置成接收形成于所述第二反射式衍射光栅处的所述第三子束且被配置成形成包括多个衍射级的衍射图案，每个衍射级形成子束，所述子束包括至少第七子束和第八子束，其中所述第八子束形成第五输出辐射束。
17.根据权利要求16所述的分束设备，其中所述第一反射式衍射光栅、所述第二反射式衍射光栅和所述第三衍射光栅被配置成使得所述第一输出辐射束、所述第二输出辐射束和所述第五输出辐射束具有基本上相同的功率。
18.根据权利要求4所述的分束设备，其中未入射到衍射光栅上的每个子束形成输出辐射束。
19.根据权利要求18所述的分束设备，其中每个输出辐射束具有基本上相同的功率。
20.根据权利要求4所述的分束设备，其中所述第一反射式衍射光栅和所述第二反射式衍射光栅中的至少一者包括：
反射表面，所述反射表面包括形成于所述反射表面中的多个凹槽，其中每个凹槽具有在倾斜部分之间延伸的基本上平坦底部部分，且其中每个凹槽由在相邻凹槽之间延伸的基本上平坦的凸脊分隔开。
21.根据权利要求20所述的分束设备，其中所述反射式衍射光栅包括设置于衬底上的反射涂层，所述凹槽形成在所述衬底中。
22.根据权利要求21所述的分束设备，其中所述衬底包括硅衬底。
23.根据权利要求21所述的分束设备，其中所述反射涂层包括钌和钼中的至少一种。
24.根据权利要求20所述的分束设备，其中所述第一反射式衍射光栅的所述平坦底部部分的宽度不同于所述第二反射式衍射光栅的所述平坦底部部分的宽度。
25.根据权利要求24所述的分束设备，其中所述第一反射式衍射光栅的所述平坦底部部分的宽度大于所述第二反射式衍射光栅的所述平坦底部部分的宽度。
26.根据权利要求4所述的分束设备，其中所述第一反射式衍射光栅的节距与所述第二反射式衍射光栅的节距基本上相同。
27.根据权利要求1或2所述的分束设备，还包括一个或更多个致动器，所述一个或更多个致动器能够操作以变更所述反射式衍射光栅中的一个或更多个反射式衍射光栅的定向，以便变更辐射入射到所述一个或更多个衍射光栅上的掠入射角和/或方位角。
28.一种光束传递系统，包括：
根据权利要求1至27中任一项所述的分束设备；和
引导光学装置，所述引导光学装置被布置和配置成将所述输出辐射束引导至相应的光刻设备。
29.一种光刻系统，包括：
根据权利要求28所述的光束传递系统；
第一光刻设备，所述第一光刻设备被布置成从所述光束传递系统接收第一输出辐射束；和
第二光刻设备，所述第二光刻设备被布置成从所述输出辐射束接收第二输出辐射束。
30.根据权利要求29所述的光刻系统，还包括辐射源，所述辐射源被配置成提供所述输入辐射束。
31.根据权利要求30所述的光刻系统，其中所述辐射源包括自由电子激光器。
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