CN108873623B - 光刻方法和光刻系统 - Google Patents

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Abstract

一种图案化光刻衬底的方法，该方法包括使用自由电子激光器(FEL)以产生EUV辐射并且输送EUV辐射至将EUV辐射投影至光刻衬底上的光刻设备(LA)，其中该方法进一步包括通过使用基于反馈的控制回路(CT)以监测自由电子激光器并相应地调整自由电子激光器的操作从而减少输送至光刻衬底的EUV辐射功率的波动。

Description

光刻方法和光刻系统
本申请是于2014年6月17日向国际局提出、于2015年12月17日进入中国国家阶段、国家申请号为201480034718.0、发明名称为“光刻方法和光刻系统”的中国发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年6月18日提交的美国临时申请61/836,619、2013年10月11日提交的美国临时申请61/889,954、2014年2月18日提交的美国临时申请61/941,332、以及2014年1月24日提交的欧洲专利申请EP14152443、2014年4月09日提交的欧洲专利申请EP14164037、2014年5月26日提交的欧洲专利申请EP14169803、2014年6月10日提交的欧洲专利申请EP14171782的权益，在此通过引用的方式整体并入本文。
技术领域
本发明涉及一种光刻方法。本发明也涉及其他方法和相关设备。
背景技术
光刻设备是构造用于施加所需图案至衬底上的机器。光刻设备可以例如用于集成电路(IC)的制造。光刻设备可以例如将图案从图案形成装置(例如掩模)投影至提供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确定了可以形成在该衬底上的特征的最小尺寸。使用具有在范围4－20nm内波长的电磁辐射的极紫外(EUV)辐射的光刻设备可以用于在衬底上形成比常规光刻设备(可以例如使用具有193nm波长的电磁辐射)更小的特征。自由电子激光器可以用于产生由光刻设备使用的EUV辐射。
可以希望控制由自由电子激光器输出的辐射的功率。可以希望控制由光刻设备接收的自由电子激光器所产生辐射的功率。
本发明的目的在于消除或减轻与现有技术相关联的至少一个问题。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种图案化光刻衬底的方法，方法包括使用自由电子激光器以产生EUV辐射并且输送EUV辐射至将EUV辐射投影至光刻衬底上的光刻设备，其中方法进一步包括通过使用基于反馈的控制回路以监测自由电子激光器并相应地调整自由电子激光器的操作而减小输送至光刻衬底的EUV辐射的功率的波动。
以如此方式使用基于反馈的控制回路以减小EUV功率波动是有利的，因为其改进了输送至光刻衬底的EUV辐射剂量的一致性。这提供了光刻衬底的更一致的曝光。
基于反馈的控制回路可以监测由自由电子激光器输出的EUV辐射的功率。附加地或备选地，基于反馈的控制回路可以监测自由电子激光器中电子的电流。附加地或备选地，基于反馈的控制回路可以监测用于产生由自由电子激光器使用的电子的激光器的功率。这些是与由自由电子激光器输出的EUV辐射功率相关联的参数的示例。可以使用其他参数。
基于反馈的控制回路可以操作在10kHz或更高的频率。衬底上目标位置可以接收EUV辐射约1ms(这对应于1KHz的频率)。使用具有10kHz或更高频率的反馈减少EUV功率波动是有利的，因为其将充分快地平滑波动使得目标位置将接收EUV辐射的所需剂量(例如在所需容差内)。也即，由目标位置接收到EUV辐射的总剂量是所需剂量，因为平滑了在1ms曝光时间段期间的EUV辐射功率波动。如果例如，反馈回路操作在1kHz或更小的频率，则当照明衬底目标位置时，用于补偿波动的EUV辐射功率的调整将不会充分快地发生以补偿由目标位置接收到EUV辐射剂量。
方法可以进一步包括施加可变衰减至已经由自由电子激光器输出的EUV辐射以便于进一步控制输送至光刻设备的EUV辐射的功率。
光刻设备可以是接收EUV辐射的多个光刻设备中的一个。
EUV辐射的可变衰减对于每个光刻设备可以是独立可控的。
可以由第二基于反馈的控制回路控制可变衰减。
第二基于反馈的控制回路可以操作在1kHz或更小的频率。
第二基于反馈的控制回路可以使用由位于光刻设备中传感器所测得的EUV辐射强度，传感器位于光刻设备的投影系统之前。
附加地或备选地，第二基于反馈的控制回路可以使用由位于光刻设备中传感器测得的EUV辐射强度，传感器位于光刻设备的投影系统之后。
根据本发明的一个方面，提供了一种控制在由自由电子激光器产生之后、由光刻设备输送至光刻衬底上的目标位置的EUV辐射的剂量的方法，方法包括使用第一和第二基于反馈的控制回路以调节在目标位置处入射的EUV辐射的强度，第一基于反馈的控制回路具有比第二基于反馈的控制回路更快的响应。
第二基于反馈的控制回路可以与光刻设备相关联。
第一基于反馈的控制回路可以与自由电子激光器相关联。
可以使用位于衬底支撑台处的传感器监测由光刻设备输送的EUV辐射的强度。可以在由光刻设备对目标位置曝光之间测量强度。
根据本发明的一个方面，提供了一种控制使用自由电子激光器产生EUV的方法，方法包括监测由自由电子激光器输出的EUV辐射的功率并且使用基于反馈的控制回路控制EUV辐射的功率，其中执行EUV辐射功率的调整而同时维持基本恒定的EUV辐射波长。
可以由多个光刻设备使用EUV辐射以图案化光刻衬底。
根据本发明的一个方面，提供了一种光刻系统，包括配置用于产生EUV辐射的自由电子激光器，以及配置用于将EUV辐射投影至光刻衬底上的光刻设备，其中设备进一步包括基于反馈的控制回路，基于反馈的控制回路包括配置用于监测自由电子激光器的传感器以及配置用于从传感器接收输出并相应地调整自由电子激光器的操作的控制器。
基于反馈的控制回路可以有利地减小输送至光刻衬底的EUV辐射功率的波动。
基于反馈的控制回路可以配置用于监测由自由电子激光器输出的EUV辐射的功率。附加地或备选地，基于反馈的控制回路可以配置用于监测自由电子激光器中的电子电流。附加地或备选地，基于反馈的控制回路可以配置用于监测用于产生由自由电子激光器使用的电子的激光器的功率。这些是与由自由电子激光器输出的EUV辐射功率相关联的参数的示例。可以使用其他参数。
基于反馈的控制回路可以配置用于操作在10kHz或更高的频率。
设备可以进一步包括配置用于施加可变衰减至已经由自由电子激光器输出的EUV辐射的衰减器以便于进一步控制输送至光刻设备的EUV辐射的功率。
光刻设备可以是接收EUV辐射的多个光刻设备中的一个。
衰减器可以对于每个光刻设备是独立可控的。
可以由第二基于反馈的控制回路控制可变衰减。
第二基于反馈的控制回路可以操作在1kHz或更小的频率。
第二基于反馈的控制回路可以包括配置用于测量光刻设备中的EUV辐射强度的传感器。
传感器可以位于光刻设备的投影系统之前。
传感器可以位于光刻设备的投影系统之后。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于控制在由自由电子激光器产生之后、由光刻设备输送至光刻衬底上的目标位置的EUV辐射剂量的设备，设备包括可操作用于调整入射在目标位置处EUV辐射强度的第一和第二基于反馈的控制回路，第一基于反馈的控制回路具有比第二基于反馈的控制回路更快的响应。
第二基于反馈的控制回路可以与光刻设备相关联。
第一基于反馈的控制回路可以与自由电子激光器相关联。
光刻设备可以包括位于衬底支撑台处的传感器，传感器配置用于监测由光刻设备输送的EUV辐射的强度。可以在由光刻设备对目标位置曝光之间测量强度。
EUV辐射可以由多个光刻设备使用以图案化光刻衬底。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于自由电子激光器的喷射器，喷射器包括：光阴极；辐射源，辐射源可操作用于发射脉冲辐射束并且引导脉冲辐射束以入射在光阴极上，由此使得光阴极发射从喷射器输出的电子束团的束，每个电子束团对应于辐射束的脉冲；以及控制设备，控制设备可操作用于中断电子束以便于使得辐射束的至少一个脉冲在从喷射器输出的电子束中基本上不具有相关联的电子束团。
与以此方式控制喷射器相关联的优点在于，其提供了对从自由电子激光器发射的辐射束的功率的控制。可以在对自由电子激光束的其他特性具有减小的影响(与至少一些现有技术的控制方法相比)的情况下实现自由电子激光束功率的控制。
控制设备可以操作用于中断电子束以便于使得辐射束的单个脉冲在从喷射器输出的电子束中基本不具有相关联的电子束团。
控制设备可以操作用于基本上阻止辐射束的至少一个脉冲入射在光阴极上，由此中断电子束团从光阴极的发射。
控制设备可以包括：在辐射束入射在光阴极上之前布置在辐射束路径中的普克尔斯盒(Pockels cell)，并且其中普克尔斯盒可以在第一操作模式和第二操作模式之间切换，在第一操作模式中普克尔斯盒配置用于透射辐射束而并未改变其偏振状态，在第二操作模式中普克尔斯盒配置用于透射辐射束并且旋转普克尔斯盒的偏振状态；以及布置在普克尔斯盒与光阴极之间并且在辐射束路径中的偏振器，其中偏振器配置用于仅透射具有给定偏振状态的辐射。
普克尔斯盒可以包括电光晶体、电极对和电压源，电压源可操作用于在电极之间产生电势差，由此将普克尔斯盒从第一操作模式切换至第二操作模式。
普克尔斯盒可以包括多个电极对和多个电压源，多个电压源中的每个可操作用于在多个电极对中的一个电极对之间产生电势差，由此将普克尔斯盒从第一操作模式切换至第二操作模式。
普克尔斯盒可以配置用于当处于第二操作模式时以约90°旋转辐射束的偏振状态。
控制设备可以包括在辐射束入射在光阴极之前布置在辐射束的路径中的多个普克尔斯盒，并且其中多个普克尔斯盒中的每一个可以在第一操作模式和第二操作模式之间切换，其中在第一操作模式中普克尔斯盒配置用于透射辐射束而并未改变其偏振状态，在第二操作模式中普克尔斯盒配置用于透射辐射束并且以小于90°旋转普克尔斯盒的偏振状态，以及其中多个普克尔斯盒配置用于当多个普克尔斯盒中的每一个处于第二操作模式时施加约90°的辐射束偏振状态的组合旋转。
偏振器可以配置用于仅透射具有在辐射束入射在普克尔斯盒上之前辐射束的偏振状态的辐射。
喷射器可以进一步包括第二普克尔斯盒，第二普克尔斯盒配置用于当处于第二操作模式时以约90°旋转辐射束的偏振状态。
偏振器可以配置用于仅透射具有正交于在辐射束入射在普克尔斯盒上之前的辐射束偏振状态的偏振状态的辐射。
第一普克尔斯盒可以配置用于以第一时间段在第一操作模式和第二操作模式之间周期性交替，以及其中第二普克尔斯盒配置用于以第一时间段和在相对于第一普克尔斯盒周期性交替的相位差之下在第一操作模式和第二操作模式之间周期性交替。
控制设备可以配置用于调整相位差以便于调整在给定时间段中被中断的电子束团的数目。
喷射器可以进一步包括在辐射束入射在光阴极上之前并在辐射束已经穿过偏振器之后布置在辐射束路径中的倍频晶体。
控制设备可以可操作用于将至少一个电子束团偏转出电子束之外，由此中断了从喷射器输出的电子束。
控制设备可以包括布置在电子束轨迹任一侧的导电极板对，以及可操作用于在导电极板之间产生电势差而由此在导电极板之间产生磁场的电压源，磁场足够将电子束团偏转出电子束之外。
喷射器可以进一步包括设置用于接收偏转出电子束的电子束团的束流收集器。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于自由电子激光器的喷射器，喷射器包括：光阴极；辐射源，辐射源可操作用于发射脉冲辐射束并且引导脉冲辐射束以入射在光阴极上，由此使得光阴极发射从喷射器输出的电子束团的束；以及控制设备，控制设备可操作用于散焦电子束的至少一个束团以使得电子束中的至少一个散焦的电子束团从喷射器输出。
控制设备可以包括布置在电子束轨迹任一侧的导电极板对，以及可操作用于产生流过导电极板由此在导电极板之间产生磁场的电流的电压源，磁场足够用于使得在电子束中的电子束团散焦。
根据本发明的一个方面，提供了一种自由电子激光器，包括：根据本发明之前的方面的喷射器；可操作用于加速从喷射器输出的电子束的粒子加速器；以及可操作用于沿着周期性路径引导加速电子束以便于激发自由电子激光辐射束的发射的波荡器，其中自由电子激光辐射束包括一系列脉冲，每个脉冲对应于电子束的电子束团。
喷射器的控制设备可以操作用于中断从喷射器输出的电子束，由此中断自由电子激光辐射束的脉冲。
自由电子激光器可以进一步包括控制器，控制器可操作用于控制喷射器的控制设备以便于控制在给定时间段中出现的自由电子激光辐射束的脉冲的数目。
波荡器可以操作用于激发EUV自由电子激光辐射束的发射。
自由电子激光器可以进一步包括检测器，检测器配置用于监测辐射束的强度并输出信号至控制器，由此提供反馈回路。
根据本发明的一个方面，提供了一种包括辐射源的光刻系统，辐射源包括根据本发明第三方面的自由电子激光器，并且光刻系统进一步包括光刻设备。
光刻设备可以设置用于接收包括从辐射源的自由电子激光器输出的自由电子激光辐射束的至少一部分的辐射束，光刻设备可以包括：配置用于调节从辐射源接收的辐射束的照明系统；构造用于支撑图案形成装置的支撑结构，图案形成装置能够在其截面中给予辐射束以图案以形成图案化辐射束；构造用于固定衬底的衬底台；以及配置用于将图案化辐射投影至衬底的目标位置上的投影系统。
喷射器的控制设备可以操作用于中断从喷射器输出的电子束，由此中断自由电子激光辐射束的脉冲，由此中断由光刻设备接收的辐射束的脉冲，由此中断投影至衬底的目标位置上的图案化辐射束的脉冲。
光刻系统可以进一步包括控制器，其中控制器可操作用于控制喷射器的控制设备以便于控制在曝光时间段中由衬底的目标位置接收的图案化辐射束的脉冲数目，由此控制在曝光时间段中由衬底的目标位置接收的辐射的剂量。
根据本发明的一个方面，提供了一种控制由自由电子激光器发射的辐射束的功率的方法，方法包括：将脉冲辐射束引导至喷射器的光阴极上并且由此使得光阴极发射从喷射器输出的电子束团的束，每个电子束团对应于辐射束的脉冲；中断电子束以便于使得辐射束的至少一个脉冲在从喷射器输出的电子束中基本上不具有相关联的电子束团；使用粒子加速器加速电子束；以及使用可操作用于沿着周期性路径引导加速电子束的波荡器以便于激发自由电子激光辐射束的发射，通过电子束的中断减少自由电子激光束的功率。
可以防止辐射束的至少一个脉冲入射在光阴极上，由此中断电子束团从光阴极的发射。
至少一个电子束团可以偏转出电子束，由此中断了从喷射器输出的电子束。
根据本发明的一个方面，提供了一种控制由自由电子激光器发射的辐射束功率的方法，方法包括：引导脉冲辐射束至喷射器的光阴极上并且由此使得光阴极发射从喷射器输出的电子束团的束，每个电子束团对应于辐射束的脉冲；散焦从喷射数输出的电子束的至少一个脉冲；使用粒子加速器加速电子束；以及使用可操作用于沿着周期性路径引导加速电子束的波荡器以便于激发自由电子激光辐射束的发射，通过至少一个散焦的电子束脉冲来减少自由电子激光束的功率。
本发明的方面可以经由对喷射器提供的电子束电流至自由电子激光器的加速器的可控中断而控制输送至光刻设备的晶片台的EUV辐射的剂量。电流中断可以是周期性的。可以经由反馈和/或前馈系统控制电流中断。电流中断可以提供对于中断的持续时间基本上为零的电流。备选地，电流中断可以提供小于额定电流的大约10％的电流。
根据一个方面，提供了一种包括自由电子激光器的辐射系统，自由电子激光器包括：可操作用于产生相对论性电子的电子源，以及包括多个磁体的波荡器，磁体可操作用于产生周期性磁场并且设置以便于沿着周期性路径围绕中心轴线引导相对论性电子以使得它们与波荡器中的辐射相互作用，激发了相干辐射的发射，其中波荡器提供有调整机构，调整机构响应于接收到信号可操作用于改变波荡器的一个或多个参数以使得改变辐射的辐照度和/或偏振。一个或多个参数可以是自由电子激光器的参数。
在实施例中，可以提供一种包括这种辐射系统的光刻系统。该光刻系统可以包括一个或多个光刻设备。
根据另一方面，提供了一种自由电子激光器，包括：可操作用于产生相对论性电子的电子源；以及包括多个磁体的波荡器，多个磁体可操作用于产生周期性磁场并且设置以便于沿着周期性路径围绕中心轴线引导相对论性电子以使得它们与波荡器中的辐射相互作用，激发相关辐射的发射，其中波荡器提供有调整机构，调整机构响应于接收到的信号可操作用于改变波荡器的一个或多个参数以使得改变辐射的辐照度和/或偏振。
自由电子激光器可以进一步包括可操作用于确定所发射辐射的辐照度并且将指示辐照度的信号发送至调整机构的辐射传感器。
波荡器可以是锥形的。
调整机构可以可操作用于改变在波荡器中心轴线上、或靠近波荡器中心轴线的磁场强度。可以通过移动磁体靠近或远离中心轴线而改变在中心轴线上或靠近中心轴线的磁场强度。在实施例中，以如此方式相对于中心轴线移动磁体以使得辐射的偏振保持未改变。附加地或备选地，可以通过改变由磁体产生的磁场而改变在中心轴线上或靠近中心轴线的磁场强度。
调整机构可以可操作用于改变波荡器的周期。
周期性路径可以包括螺旋形区段。
自由电子激光器可以进一步包括布置在电子源与波荡器之间的第一偏转磁体，其可以处于：关闭状态，其中电子由波荡器沿着周期性路径引导以使得它们与波荡器中的辐射相互作用，激发相干辐射的发射；或者开启状态，其中引导电子沿着不同路径通过波荡器以使得它们与波荡器中的辐射去耦并且基本上没有激发相关辐射的发射。
自由电子激光器可以进一步包括布置在波荡器下游的第二偏转磁体，其设置用于补偿第一偏转磁体的动作以使得当第一偏转磁体处于开启状态时离开第二偏转磁体的电子遵循着与当第一偏转磁体处于关闭状态时离开第二偏转磁体的电子基本上相同的轨迹。
自由电子激光器可以进一步包括用于减速电子的减速机构和用于吸收电子的束流收集器，减速机构可操作用于在已经离开波荡器的电子进入束流收集器之前减少它们的能量。
电子源可以包括线性加速器，并且减速机构可以使用线性加速器以减速已经离开波荡器的电子。
减速机构的至少一部分可以与电子源分离。
减速机构可以包括诸如同步加速器或回旋加速器的有源减速机构。
减速机构可以包括无源减速机构，诸如具有电子穿过其中的粗糙内表面的导电管道。
波荡器可以配置以使得根据布置在自由电子激光器和图案形成装置之间的一个或多个反射镜而选择所发射辐射的偏振，以使得入射在图案形成装置上的辐射具有所需的偏振。
调整机构可以可操作用于通过以下各项来改变辐射的偏振：将辐射分裂为两个分量；沿着不同的光学路径引导两个分量；以及组合两个分量，其中一个光学路径包括多个反射以使得旋转遵循该光学路径的分量的偏振矢量。附加地或备选地，对于其中波荡器包括螺旋形波荡器的实施例，调整机构可以可操作用于通过调整波荡器的至少一个区段相对于其他区段的周期性磁体结构而改变辐射的偏振。附加地或备选地，对于其中波荡器包括平面波荡器的实施例，调整机构可以可操作用于通过改变波荡器的至少一个区段的锥形以使得改变第一和第二线偏振分量的比例而改变辐射的偏振。附加地或备选地，调整机构可以可操作用于通过将平面波荡器区段的至少一个区段引入波荡器中以便于放大所需偏振状态而改变辐射的偏振。
以上(或以其他方式在本文中的)特征的任何一个或多个可以包括在以下方面中的任一种。
根据一个方面，提供了一种光刻系统，包括：如本文所述的自由电子激光器；以及一个或多个光刻设备。
根据一个方面，提供了一种产生辐射的方法，方法包括：产生相对论性电子的束；使用波荡器以沿着周期性改变的路径引导相对论性电子的束以使其发射辐射束；以及响应于接收到的信号改变波荡器的一个或多个参数，以便于改变周期性磁场和辐射束的辐照度。
根据一个方面，提供了一种自由电子激光器，包括：可操作用于产生相对论性电子的电子源；包括多个磁体并且可操作用于产生周期性磁场的波荡器，相对论性电子穿过周期性磁场；布置在电子源和波荡器之间的第一偏转磁体，其中第一偏转磁体可以处于：关闭状态，其中由波荡器沿着周期性路径引导电子以使得它们与波荡器中的辐射相互作用，激发了相干辐射的发射；或者开启状态，其中引导电子沿着不同路径穿过波荡器以使得它们与波荡器中的辐射去耦并且基本上没有激发相干辐射的发射。
根据一个方面，提供了一种自由电子激光器，包括：可操作用于产生相对论性电子的电子源；包括多个磁体并且可操作用于产生周期性磁场并设置以便于沿着周期性路径引导相对论性电子以使得它们发射辐射的波荡器；可操作用于一旦电子离开波荡器则吸收它们的束流收集器；以及布置在波荡器和束流收集器之间的减速机构，其中减速机构可操作用于在电子由束流收集器吸收之前减少它们的能量，其中减速机构与电子源分离。
根据一个方面，提供了一种光刻系统，包括：可操作用于沿第一方向发射辐射的自由电子激光器；可操作用于接收辐射并且将其沿第二方向投影至图案形成装置上的光刻设备；以及布置在自由电子激光器和图案形成装置之间、可操作用于从第一方向至第二方向引导辐射束的一个或多个反射镜，其中配置自由电子激光器以使得根据一个或多个反射镜而选择第一辐射束的偏振以使得第二辐射束的偏振适用于照射图案形成装置。
根据一个方面，提供了一种用于转换EUV辐射束的偏振的设备，包括：两个光学路径；以及可操作用于接收EUV辐射束、将其分裂为两个分量并且沿着两个光学路径中的不同的光学路径引导每个分量的分束器，其中两个光学路径会聚并且其中一个光学路径包括多个反射镜以使得旋转遵循该光学路径的分量的偏振矢量。
根据本发明的一个方面，提供了一种自由电子激光器，包括：用于产生包括多个相对论性电子束团的电子束的电子源；设置用于接收电子束并且沿着周期性路径引导电子束以使得电子束与波荡器内的辐射相互作用而激发辐射的发射并提供辐射束的波荡器；以及可调压缩器，可操作用于控制以下至少一个：(i)在其进入波荡器之前沿着电子束传播方向的多个电子束团中的一个或多个的电荷密度分布；或(ii)在其进入波荡器之前多个电子束团中的一个或多个的平均能量。
改变多个电子束团沿着它们传播方向的电荷密度分布将改变波荡器的增益。也即，其将影响由波荡器输出的辐射束的功率。波荡器的增益可以定义为由波荡器输出的功率的量作为输入至波荡器中的功率量的函数。波荡器的增益可以取决于增益长度(电子束团对于在波荡器内的辐射功率增大e的因子而所必须传播穿过波荡器的距离)、波荡器的长度、以及在电子束团与波荡器内的辐射之间的耦合的量。此外，改变多个电子束团的平均能量将改变辐射束的波长(当平均能量增大时，辐射束的波长减小)。接着，这将影响由波荡器输出的辐射束的波长。因此，有利地，本发明的第一方面提供了一种可以有源地控制其输出功率和/或波长的自由电子激光器。
可调压缩器可以包括调整机构，设置用于控制以下至少一个：(a)多个电子束团中的一个或多个的啁啾；或(b)在多个电子束团中的一个或多个中的电子的平均能量。
调整机构可以包括谐振腔。
谐振腔可以设置以使得谐振腔相对于电子束的相位保持基本上恒定并且相位使得对于在穿过谐振腔的每个束团的中心处的电子腔内电场基本上为零。有利地，因为该设置仅调整电子束团的电荷分布并且并未改变电子束团的平均能量，所以驱动谐振腔所需的射频功率并未取决于平均束电流。因此，所需的功率是低的并且能够使用效率较低的谐振腔以改变啁啾。
备选地，谐振腔可以设置以使得谐振腔相对于电子束的相位保持基本上恒定并且相位使得对于在穿过谐振腔的每个束团中心处的电子腔内电场基本上处于其最大或最小值处。
谐振腔可以是常导谐振腔。
诸如例如铜腔的常导谐振腔与例如可以用于加速电子束的超导腔相比具有相对较低的Q值。因为谐振器的带宽反比于其Q值，因此可以采用高带宽调整该常导腔的射频功率。有利地，与超导射频腔相比，这允许腔内的加速场梯度的显著更快改变。这是有益的，因为其允许相对较快地调整自由电子激光器的输出功率和/或波长。
可调压缩器可以进一步包括设置用于沿着电子束传播方向压缩多个电子束团中的一个或多个的磁性压缩器，压缩取决于当电子束团进入磁性压缩器时电子束团的啁啾。磁性压缩器可以布置在调整机构的下游。
电子源可以包括用于产生聚束的电子束的机构以及可操作用于加速聚束的电子束的线性加速器，线性加速器包括多个射频腔，以及可调压缩器可以与线性加速器分离。
自由电子激光器可以进一步包括：控制器；以及传感器，传感器用于确定指示辐射束功率、或指示由辐射束输送至目标的辐射剂量的数值，并且将指示该数值的信号输出至控制器，其中控制器可以可操作用于响应于由传感器输出的信号而改变多个电子束团中的一个或多个的电荷密度分布、和/或在多个电子束团中的一个或多个中的电子的平均能量。
根据本发明的一个方面，提供了一种光刻系统，包括：根据本发明第一方面的自由电子激光器；以及至少一个光刻设备，至少一个光刻设备中的每一个设置用于接收由自由电子激光器产生的至少一个辐射束的至少一部分。
根据本发明的一个方面，提供了一种设备，包括：用于产生辐射的辐射源，所述辐射源包括可操作用以控制辐射波长的调整机构；用于接收辐射的目标位置；设置用于引导辐射从辐射源至目标位置的光学系统，光学系统具有波长相关的透射率或反射率；控制器；以及用于确定指示辐射功率或指示由辐射输送至目标位置的辐射剂量的数值、并且将指示数值的信号输出至控制器的传感器，其中控制器可操作用于响应于由传感器输出的信号使用调整机构改变辐射的波长。
有利地，该设置提供了基于正反馈的控制回路以用于控制由辐射源提供的辐射的剂量。
辐射源可以包括自由电子激光器，其可以包括：用于产生包括多个相对论性电子束团的电子束的电子源；以及波荡器，设置用于接收电子束并引导其沿着周期性路径以使得电子束与波荡器内的辐射相互作用而激发辐射的发射并提供辐射束，其中调整机构可操作用于在其进入波荡器之前改变在多个电子束团中的一个或多个中的电子的平均能量。
改变电子束团的平均能量将改变辐射束的波长(当平均能量增大时，辐射束的波长减小)。接着，这将影响由波荡器输出的辐射束的功率并且因此影响由辐射源提供至目标位置的辐射的剂量。此外，因为光学系统具有波长相关的透射率或反射率，所以改变辐射束的波长将影响穿过光学系统输送至目标位置的辐射的剂量。因此，有利地，该设置提供了可以有源地控制其输出功率和波长的自由电子激光器。与辐射束功率的改变相比，辐射束波长的改变可以对由辐射源输送至目标位置的剂量具有更大的影响。
调整机构可以包括谐振腔。
谐振腔可以是常导谐振腔。
诸如例如铜腔的常导谐振腔与例如可以用于加速电子束的超导腔相比具有相对较低的Q值。因为谐振器的带宽反比于其Q值，因此可以采用高带宽调整该常导腔的射频功率。有利地，与超导射频腔相比，这允许显著更快地改变腔内的加速场梯度。这是有益的，因为允许相对较快地调整自由电子激光器的输出功率和/或波长。
谐振腔可以设置以使得谐振腔的相位相对于多个电子束团中的每一个的到达而保持基本上恒定，并且相位使得对于在穿过谐振腔的多个电子束团中的每一个的中心处的电子腔内电场基本上处于其最大或最小值。
电子源可以包括用于产生聚束的电子束的机构以及可操作用于加速聚束的电子束的线性加速器，线性加速器包括多个射频腔，并且调整机构可以与线性加速器分离。
根据本发明的一个方面，提供了一种自由电子激光器，包括：用于产生包括多个相对论性电子束团的电子束的电子源，所述电子束具有第一频率；波荡器，设置用于接收电子束并且引导其沿着周期性路径以使得电子束与波荡器内的辐射相互作用从而激发辐射的发射并提供辐射束；以及可调谐振器，设置在和波荡器之间并且设置用于操作在第二频率以使得多个电子束团的啁啾和/或多个电子束团的平均能量随着时间改变。
当第一和第二频率不同时，谐振腔将连续地改变多个电子束团的啁啾和平均能量。啁啾和平均能量的改变速率取决于第一和第二频率之间的差别。改变电子束团中的电子的平均能量将改变辐射束的波长(当平均能量增大时，辐射束的波长减小)。因此本发明的第四方面提供了一种用于增大由自由电子激光器输出的辐射的有效带宽的机构。
自由电子激光器可以进一步包括设置用于沿着电子束传播方向压缩电子束团的磁性压缩器，压缩取决于当电子束团进入磁性压缩器时电子束团的啁啾。
谐振腔可以是常导谐振腔。
诸如例如铜腔的常导谐振腔与例如可以用于加速电子束的超导腔相比具有相对较低的Q值。因为谐振器的带宽反比于其Q值，因此可以采用高带宽调整该常导腔的射频功率。有利地，与超导射频腔相比，这允许显著更快地改变腔内的加速场梯度。这是有益的，因为其允许相对较快地调整自由电子激光器的输出功率和带宽。
电子源可以包括用于产生聚束的电子束的机构和可操作用于加速聚束的电子束的线性加速器，线性加速器包括多个射频腔，并且可调压缩器可以与线性加速器分离。
自由电子激光器可以进一步包括：控制器；以及传感器，用于确定指示辐射束功率、或由辐射束输送至目标位置的辐射剂量的数值并且将指示该数值的信号输出至控制器，其中控制器可操作用于响应于由传感器输出的信号而控制谐振腔的一个或多个参数。
响应于由传感器输出的信号而控制的谐振腔的一个或多个参数可以包括谐振腔内的电场的幅度。
响应于由传感器输出的信号而控制的谐振腔的一个或多个参数可以包括谐振腔在其下操作的第二频率。这可以通过调整以下获得：提供电磁辐射至谐振腔的射频源的频率；以及谐振腔的几何结构。谐振腔的几何结构可以使用例如一个或多个压电延伸器(stretcher)和/或压缩器而改变以将谐振腔的谐振频率匹配至提供电磁辐射至谐振腔的射频源的频率。
根据本发明的一个方面，提供了一种光刻系统，包括：根据本发明第四方面的自由电子激光器；至少一个光刻设备，至少一个光刻设备中的每一个设置用于接收由自由电子激光器产生的至少一个辐射束的至少一部分；控制器；以及传感器，用于确定指示辐射功率或指示由辐射输送至在至少一个光刻设备内的目标部分的辐射剂量的数值、并且将指示该数值的信号输出至控制器，其中控制器可操作用于响应于由传感器输出的信号而改变谐振腔的一个或多个参数。
目标位置可以例如是在衬底曝光期间以一时间段接收辐射的衬底上的位置。由目标位置接收的能量的剂量可以是辐射束的功率在曝光时间段上相对于时间的积分。对于足够长的曝光时间段，高的频率变化将在曝光时间段上达到平均。这对于其中由目标位置接收的辐射剂量是波长相关、以及其中该相关性强烈取决于辐射束的波长和带宽的实施例是尤其有益的。本发明的第五方面允许对于辐射束带宽的控制并且因此允许优化带宽以减小剂量对于波长变化的敏感性。
响应于由传感器输出的信号而控制的谐振腔的一个或多个参数可以包括谐振腔内的电场的幅度。
响应于由传感器输出的信号而控制的谐振腔的一个或多个参数可以包括谐振腔操作在其下的第二频率。这可以通过调整以下实现：提供电磁辐射至谐振腔的射频源的频率；以及谐振腔的几何结构。可以使用例如一个或多个压电延伸器和/或压缩器而改变谐振腔的几何结构以将谐振腔的谐振频率匹配于提供电磁辐射至谐振腔的射频源的频率。
根据本发明的一个方面，提供了一种控制由目标位置接收的辐射的剂量的方法，包括：确定由目标位置所接收的辐射的剂量对于辐射束的波长和/或功率的相关性；使用可操作用于产生多个不同波长的辐射的可调辐射源而产生辐射；引导辐射经由波长相关光学系统至目标位置；确定指示辐射功率或指示由辐射输送至目标位置的辐射剂量的数值；以及改变依赖于所确定数值的辐射的波长以便于控制由目标位置所接收的辐射的剂量。
确定由目标位置接收辐射剂量对于辐射束的波长和/或功率的相关性的步骤可以仅执行一次作为校准步骤。
根据本发明的一个方面，提供了一种自由电子激光器，包括喷射器、加速器和波荡器，自由电子激光器配置用于产生EUV辐射束，其中波荡器包括波荡器模块和一个或多个动态移相器，动态移相器可操作用于改变由自由电子激光器产生的EUV辐射束的功率和/或带宽和/或空间功率分布。
一个或多个动态移相器可以包括电磁体，电磁体配置用于当它们被激活时改变电子轨迹的长度。
一个或多个动态移相器可以包括三个电磁体对，每个对提供在电子轨迹的相对侧上。
控制器可以可操作用于选择性地提供电流至电磁体以激活和关闭电磁体。
控制器可以可操作用以控制提供至电磁体的电流大小并且由此控制由一个或多个动态移相器施加的相移的大小。
由导电材料形成的保护性管道可以提供在束轨迹周围。
至少部分地采用电介质填充的开口可以提供在保护性管道中。
开口可以具有锥形端部。
保护性管道的至少一部分可以由具有大于10微米但是小于1mm的趋肤深度的导电材料形成。
一个或多个动态移相器可以包括横向冲击器(kicker)，横向冲击器配置用于当它们被激活时改变电子轨迹的长度。
一个或多个动态移相器可以由控制器控制。
控制器可以配置用于采用10kHz或更大频率控制动态移相器。
根据本发明的一个方面，提供了一种包括喷射器、加速器和波荡器的自由电子激光器，自由电子激光器配置用于产生EUV辐射束，其中波荡器包括波荡器模块和两个或多个动态移相器，动态移相器可操作用于改变由自由电子激光器产生的EUV辐射束的带宽和/或空间功率分布而并不显著改变由自由电子激光器产生的EUV辐射束的功率。
根据本发明的一个方面，提供了一种使用自由电子激光器产生EUV辐射束的方法，方法包括使用一个或多个动态移相器以修改电子运动与EUV辐射之间的相对相位并且因此改变由自由电子激光器产生的EUV辐射束的功率和/或带宽和/或空间功率分布。
一个或多个动态移相器可以包括电磁体，电磁体配置用于当它们被激活时改变电子轨迹的长度。
一个或多个动态移相器可以包括三个电磁体对，每个对提供在电子轨迹的相对侧上。
电流可以选择性地提供至电磁体以激活和关闭电磁体。
可以控制提供至电磁体的电流的大小，由此控制由一个或多个动态移相器提供的相移的大小。
一个或多个动态移相器可以包括横向冲击器，横向冲击器配置用于当它们被激活时改变电子轨迹的长度。
动态移相器可以采用10kHz或更大频率控制。
根据本发明的一个方面，提供了一种使用自由电子激光器产生EUV辐射束的方法，方法包括使用两个或多个动态移相器以修改由自由电子激光器产生的EUV辐射束的带宽和/或空间功率分布而并不显著改变由自由电子激光器产生的EUV辐射束的功率。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于确定指示辐射束功率的数值的测量设备，包括：传感器；以及用于接收辐射束的光学元件，光学元件包括第一和第二区域，第一区域设置用于接收辐射束的第一部分，第二区域设置用于接收辐射束的第二部分，第一和第二区域形成了光学元件的表面的空间上不同的区域；其中第一区域进一步设置用于从第一部分形成第一分支辐射束，并且引导第一分支辐射束至设置用于确定第一分支辐射束功率的传感器，以及其中第二区域进一步设置用于从第二部分形成并不被引导至传感器的第二分支辐射束。
有利地，该设置允许确定辐射束的第一部分的功率而无需在辐射束的路径中放置传感器。因此，本发明使得能够测量具有非常高功率和强度的辐射束的功率，这将另外放置太高的热负载在直接放置在它们路径中的传感器上。此外，因为传感器无需放置在辐射束的路径中，所以本发明提供了一种设置，其中对于光学元件的第一区域的尺寸没有限制。特别地，这允许第一区域足够小以使得用于功率测量的强度分布的部分(也即对于第一分支辐射束有贡献的部分)远远小于如果一个或多个传感器放置在辐射束路径中的情形。
第一区域可以包括多个空间分离的子区域。
多个空间分离的子区域可以分布在光学元件之上。
多个空间分离的子区域可以在光学元件的表面之上形成凹陷或突起的矩形二维点阵。多个空间分离的子区域可以形成在光学元件表面之上的其他分布。
光学元件可以包括光栅并且光栅的多个面可以形成多个空间分离的子区域。
第一分支辐射束可以通过第一部分从第一区域的反射而形成。
光学元件的第一区域可以包括荧光材料并且第一分支辐射束可以由吸收辐射束的第一部分并且随后发射形成第一分支辐射束的、不同波长的辐射的荧光材料而形成。
第一分支辐射束可以通过第一部分从第一区域的散射而形成。
光学元件可以包括掠入射反射镜。
传感器可以包括感测元件的阵列。
传感器可以包括用于在确定第一分支辐射束的功率之前将第一分支辐射束的波长转换为更长波长的机构。
传感器可以包括用于改变第一分支辐射束的脉冲持续时间的机构。
多个空间分离的子区域中的每一个的尺寸可以是100μm或更小的量级。
多个空间分离的子区域中的每一个的尺寸可以足够小以使得在远场中第二分支辐射束的强度分布基本上与辐射束相同。
多个空间分离的子区域中的每一个的尺寸可以足够小以使得由于在多个空间分离子区域附近的热膨胀扭曲所致的光学元件的反射表面形状的扰动可忽略。
多个空间分离子区域中的每一个的尺寸可以足够小以使得由单个标记发射或散射的总功率占辐射束的相对较小比例。
指示辐射束功率的数值可以提供至控制元件。控制元件可以设置用于控制辐射束的方面。例如，控制元件可以设置用于调整辐射束的强度分布或平均强度。控制器可以设置用于调整辐射束的位置。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于确定指示辐射束功率的数值的测量设备，包括：传感器；以及用于接收辐射束的光学元件，光学元件是光栅并且包括多个面，每个面设置用于接收辐射束的一部分并且形成辐射子束，其中来自多个面的辐射子束相干以形成：(1)第一分支辐射束，其引导至传感器，传感器设置用于确定第一分支辐射束的功率，以及(2)第二分支辐射束，其并不被引导至传感器。
根据本发明的一个方面，提供了一种辐射束控向单元，包括：根据本发明第一方面的测量设备；一个或多个辐射束控向机构；以及设置用于接收来自传感器的指示功率的信号并且响应于此以控制一个或多个辐射束控向机构以改变辐射束位置的控制单元。
根据本发明的一个方面，提供了一种辐射源，包括：设置用以输出辐射束的机构；以及根据本发明的第一方面的测量设备，光学元件设置用于接收辐射束。
根据本发明的一个方面，提供了一种光刻系统，包括：用于产生辐射束的辐射源；一个或多个光刻设备；以及根据本发明的第一方面的、设置用于确定指示辐射束或由此形成的二级辐射束的功率的数值的测量设备。
根据本发明的一个方面，提供了一种光刻系统，包括：用于产生辐射束的辐射源；一个或多个光刻设备；以及根据本发明的第二方面的、设置用于控向辐射束或由此形成的二级辐射束的辐射束控向单元。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于确定指示辐射束功率的数值的测量设备，包括：用于确定辐射束功率的传感器；以及用于在由传感器确定功率之前改变辐射束的脉冲持续时间的机构。
有利地，用于改变脉冲持续时间的机构可以简化对具有相对较短脉冲的辐射束的功率测量。例如，辐射束可以包括太短而无法由已知感测元件、诸如快速光电二极管分辨的脉冲。在这些情形中，通过增大脉冲持续时间，可以由这些感测元件分辨功率。
用于改变辐射束脉冲持续时间的机构可以进一步可操作用于在由传感器确定功率之前将辐射束的波长转换为更长波长。
用于改变辐射束的脉冲持续时间的机构可以包括设置用于吸收辐射束并且随后发射更长波长辐射的荧光材料。
根据本发明的一个方面，提供了一种确定指示辐射束功率的数值的方法，包括：引导辐射束朝向包括第一和第二区域的光学元件，第一区域设置用于接收辐射束的第一部分，第二区域设置用于接收辐射束的第二部分，第一和第二区域形成了光学元件的表面的空间上不同的区域；从第一部分形成第一分支辐射束；从第二部分形成第二分支辐射束；引导第一和第二分支辐射束至不同位置；以及确定第一分支辐射束的功率。
第一区域可以包括空间分离的多个子区域。
多个空间分离的子区域可以分布在光学元件之上。
多个空间分离的子区域可以形成在光学元件表面之上的凹陷或突出的矩形二维点阵的形式。
光学元件包括光栅并且光栅的多个面可以形成多个空间分离的子区域。
第一分支辐射束可以由第一部分从第一区域反射形成。
光学元件的第一区域可以包括荧光材料，并且第一分支辐射束可以由荧光材料吸收辐射束的第一部分并且随后发射形成第一分支辐射束的不同波长辐射而形成第一辐射束。
第一分支辐射束可以通过第一部分从第一区域的散射形成。
在确定第一分支辐射束的功率之前，第一辐射束的波长可以转换为更长波长。
在确定第一分支辐射束的功率之前，可以改变第一分支辐射束的脉冲持续时间。
根据本发明的一个方面，提供了一种确定指示辐射束功率的数值的方法，包括：引导辐射束朝向包括多个面的光学元件，每个面设置用于接收辐射束的一部分并且形成辐射子束；从来自多个面的辐射子束之间的干涉而形成第一和第二分支辐射束；引导第一和第二分支辐射束至不同位置；以及确定第一分支辐射束的功率。
根据本发明的一个方面，提供了一种控向辐射束的方法，包括：使用根据本发明的第八或第九方面的方法确定指示辐射束功率的数值；以及响应于所确定的数值，控制辐射束的位置。
例如，调整的参数可以是辐射束的位置。调整的参数可以是辐射束的强度或强度分布。通常，待调整的参数可以由任何合适的装置调整。例如，调整可以通过调整辐射束的源或者通过调整辐射束源与光学元件之间的辐射束路径而执行。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于调整光刻工艺中使用的辐射强度的设备，包括：用于接收第一辐射束并且设置用于以朝向第二元件的第二辐射束的形式反射第一辐射束的一部分的第一元件，第二元件设置用于以远离第二元件的第三辐射束的形式反射第二辐射束的一部分；以及适用于调整第一辐射束与第一元件和第二辐射束与第二元件中的至少一个之间的入射角以便于改变第三辐射束的强度的调整装置。
以如此方式，第一方面提供了一种用于有效地调整进入衰减设备的辐射的衰减的设备，由此调整从衰减设备输出的辐射束的强度。第一方面提供了一种可以在允许快速调整第三辐射束的强度的同时以机械高效和直接方式实施的机构。
第三辐射束可以从衰减设备输出，例如朝向光刻设备。备选地，第三辐射束可以引导朝向其他衰减设备。
第一辐射束在第一元件处的入射角可以与第二辐射束在第二元件处的入射角相同。设备可以设置用于确保第一辐射束相对于第一元件的入射角与第二辐射束相对于第二元件的入射角基本上相同。以如此方式，第三辐射束以与第一辐射束传播方向基本上相同的方向而从第三元件反射。
调整装置可以适用于在大约1度和大约10度之间调整第一和第二辐射束的入射角。
第一元件可以设置用于围绕第一点旋转和/或第二元件设置用于围绕第二点旋转。调整装置可以设置用于选择性旋转第一和第二元件中的至少一个以调整第一或第二辐射束与第一和第二元件的入射角。这提供了实施第一方面的特别有效和简单的方式。
第一元件可以设置用于通过大约9度的角度而围绕第一点旋转和/或第二元件设置用于通过大约9度的角度而围绕第二点旋转。
衰减设备可以进一步包括用于接收第三辐射束并用于以第四辐射束的形式反射第三辐射束的一部分的第三元件，以及用于接收第四辐射束并用于以远离第四元件的第五辐射束的形式反射第四辐射束的一部分的第四元件。
通过提供第三和第四元件，可以增大衰减设备的衰减角度。备选地或附加地，第三和第四元件的提供允许对于给定衰减减少由衰减设备的元件的反射对辐射的极性的影响。
调整装置可以适用于调整第三辐射束与第四元件和第四辐射束与第四元件中至少一个之间的入射角。
调整装置可以适用于在大约1度和大约5度之间调整第一、第二、第三和第四辐射束与相应第一、第二、第三和第四元件的入射角。以如此方式，可以实现在大约8％和20％之间的衰减范围，而同时更好地维持了在第三辐射束中第一辐射束的极性。
第一元件可以设置用于围绕第一点旋转，第二元件设置用于围绕第二点旋转，第三元件设置用于围绕第三点旋转，以及第四元件设置用于围绕第四点旋转。调整机构可以设置用于选择性旋转第一、第二、第三和第四元件中的至少一个以调整第一、第二、第三或第四辐射束与相应第一、第二、第三或第四元件的入射角。
第一、第二、第三和第四元件中的每一个可以设置用于通过大约4度的角度而围绕相应第一、第二、第三或第四点旋转。
设备可以进一步包括设置用于控制调整装置的控制器。
控制器可以设置用于从传感器接收辐射强度的指示并且响应于所述指示而控制调整装置。以如此方式，可以更好地控制由第一衰减设备提供的衰减。控制器可以例如包括设置用于将在预定位置处提供的辐射强度维持在预定强度范围内的控制回路的一部分。
设备可以包括其他衰减设备。其他衰减设备可以包括固定衰减设备。也即，其他衰减设备可以提供无法改变或者与使用第一或第二元件或使用第一至第四元件可实现的衰减变动相比仅可以以小量改变的衰减。其他衰减设备可以提供比可变衰减器的衰减更大的衰减因子。例如，其他衰减设备可以提供十的衰减因子。
备选地，其他衰减设备可以包括可调的衰减设备。其他衰减设备可以通过比第一衰减设备更大的衰减范围而可调，但是可以比可以调整第一衰减设备的频率更低的频率而可调。
其他衰减设备可以包括包含EUV吸收介质的腔室，腔室设置在辐射束的路径中。
其他衰减设备可以包括可操作用于监测腔室内的压力的压力传感器。
其他衰减设备可以包括气体进口和气体出口。
设备可以进一步包括第二控制器，其中第二控制器与压力监测器通信并且设置以控制气体入口和气体出口以将腔室内的压力维持在预定范围内。
第一和第二控制器可以是相同的控制器。
调整机构可以包括用于调整每个元件的相应的调整装置。
设备可以进一步包括布置在相对于一个辐射束的传播方向非垂直角度处的反射隔膜，其中反射隔膜设置用于透射一个辐射束的一部分并且反射一个辐射束的一部分。
一个辐射束可以例如是第一、第二、第三或第四辐射束。
根据本发明的一个方面，提供了一种光刻系统，包括：可操作用于产生主辐射束的辐射源；根据第一方面的设置用于接收主辐射束的至少一部分的衰减设备；以及至少一个光刻设备，至少一个光刻设备设置用于从衰减设备接收已衰减的辐射束。
例如，主辐射束或者主辐射束的一部分可以提供参照第一方面如上所述的第一辐射束。
光刻设备可以包括设置用于接收主辐射束并输出至少一个分支辐射束的分束设备。衰减设备可以设置用于接收至少一个分支辐射束。
分束设备可以设置用于输出多个分支辐射束。光刻系统可以包括用于所述多个分支辐射束中的每一个的相应衰减设备，每个衰减设备设置用于接收所述多个分支辐射束中的相应一个。
备选地，光刻系统可以包括用于多个分支辐射束中的一些的一个或多个衰减设备。也即，一些分支辐射束可以不穿过光刻系统中的衰减设备。
辐射源可以包括一个或多个自由电子激光器。
至少一个光刻设备可以包括一个或多个掩模检查设备。
主辐射束可以包括EUV辐射。
应该理解，本发明的方面可以以任何方便的方式实施，包括借由合适的硬件和/或软件的方式。备选地，可编程装置可以编程用于实施本发明的实施例。本发明因此也提供了用于实施本发明的方面的合适的计算机程序。这些计算机程序可以承载在合适的载体介质上，包括有形载体介质(例如硬盘、CD ROM等等)和诸如通信信号的无形载体介质。
本发明的一个或多个方面可以与在此所述一个或多个其他方面和/或之前或以下说明书中所述的任何一个或多个特征而组合。
附图说明
现在将仅借由示例的方式参照所附示意性附图而描述本发明的实施例，其中：
图1是根据本发明实施例的光刻系统的示意图；
图2是形成了图1的光刻系统的一部分的光刻设备的示意图；
图3是形成了图1的光刻系统的一部分的自由电子激光器的示意图；
图4是可以形成图3的自由电子激光器的一部分的喷射器的示意图；
图5是可以形成图4的喷射器的一部分的第一控制设备的示意图；
图6是可以形成图4的喷射器的一部分的第一控制设备的备选实施例的示意图；
图7是可以从图6的第一控制设备的操作得到的偏振旋转和透射的辐射功率的示意图；
图8是可以形成图4的喷射器的一部分的第二控制设备的示意图；
图9示意性示出了根据本发明实施例的自由电子激光器；
图10示意性示出了用于将线偏振辐射束转换为圆偏振辐射的设备；
图11A和图11B示意性示出了可以形成减速机构的一部分的导电管道的两个不同几何结构；
图12是根据本发明实施例的可以形成图1的光刻系统的一部分的自由电子激光器的示意图；
图13是根据本发明实施例的可以形成图1的光刻系统的一部分的自由电子激光器的示意图；
图14示意性示出了根据本发明实施例的自由电子激光器的波荡器；
图15示意性示出了可以形成波荡器的一部分的动态移相器的实施例；
图16示意性示出了可以形成波荡器的一部分的保护性管道；
图17示意性示出了动态移相器的备选实施例；
图18示意性示出了根据本发明的实施例的测量设备的实施例；
图19示意性示出了形成图18的测量设备的一部分的光学元件的平视图；
图20示意性示出了穿过图19中线条A-A的、形成了图18的测量设备的一部分的光学元件的截面图；
图21示意性示出了图18的测量设备的一部分以及由测量设备的传感器确定的分立取样的强度分布；
图22示意性示出了穿过图19中线A-A的、可以形成图18的测量设备的一部分的光学元件的备选实施例的截面图；
图23示意性示出了测量设备的备选实施例；
图24示意性示出了测量设备的另一备选实施例；
图25示意性示出了测量设备的又一备选实施例；
图26示意性示出了可以形成图25的测量设备的一部分的光学元件的区段的截面图；
图27示意性示出了测量设备的另一备选实施例；
图28是图1的光刻系统的衰减设备的示意图；
图29是图1的光刻系统的备选衰减设备的示意图；
图30a、图30b是图1的光刻系统的另一衰减设备的示意图；
图31和图32是图1的光刻系统的另一衰减设备的示意图；以及
图33是图1的光刻系统的另一衰减设备的示意图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的一个实施例的光刻系统LS。光刻系统LS包括自由电子激光器FEL、光束传递系统和多个光刻设备LAa－LAn(例如八个光刻设备)。自由电子激光器FEL配置用于产生极紫外(EUV)辐射束B(可以称作主束)。控制器CT控制从自由电子激光器FEL发射的EUV辐射的功率。传感器设备ST监测由自由电子激光束输出的EUV辐射的功率或者与EUV辐射束功率相关联的参数。控制器CT基于检测器的输出而调整自由电子激光器。因此提供了基于反馈的控制回路，如虚线F1所示。传感器设备ST可以提供在任何合适的位置处。以下进一步描述可以用于控制自由电子激光器FEL的输出功率的设备和方法。这些可以例如用于减少从自由电子激光器输出的EUV辐射束的功率的波动(例如当在诸如1ms的曝光时间段上平均时)。以下进一步描述用于调整自由电子激光器的输出功率而同时维持基本上恒定波长的设备和方法。
传感器设备ST可以例如是配置用于监测EUV辐射束功率(例如通过分割并测量EUV辐射束的比例)的EUV辐射检测器。传感器设备可以例如是测量在自由电子激光器FEL的电子束中电流的传感器。这可以例如是由此对至电子电流的输出信号已经执行了校准的束位置监测器。电子束中的电流可以与EUV辐射束功率相关联(例如如果自由电子激光器的转换效率恒定)。传感器设备可以例如是用于监测用于为电子束产生电子的激光束的功率的检测器(例如以下参照图4所述)。激光束的功率可以与EUV辐射束功率相关。传感器设备可以例如是配置用于测量在束流收集器处入射的电子束的电子电荷的法拉第杯(或等价形式)。入射在束流收集器处的电子电荷可以例如与EUV辐射束功率相关。
光束传递系统包括分束设备19并且可选地也可以包括扩束光学器件(未示出)。主辐射束B分割为多个辐射束Ba－Bn(可以称作分支束)，每个由分束设备19引导至光刻设备LAa－LAn中的不同的一个。分支辐射束Ba－Bn可以从主辐射束串行分出，其中每个分支辐射束从之前分支辐射束下游而从主辐射束分出。这是其中分支辐射束可以例如基本上相互平行传播的情形。
可选的扩束光学器件(未示出)设置用于增大辐射束B的截面面积。有利地，这减小了在扩束光学器件下游反射镜上的热负载。这可以允许扩束光学器件下游的反射镜规格较低、较少冷却并且因此较廉价。附加地或备选地，可以允许下游反射镜更靠近法向入射。分束设备19可以包括设置在束B路径中、引导辐射从主束B沿着多个分支辐射束Ba－Bn的多个静态提取反射镜(未示出)。增大主束B的大小减小了反射镜必须位于束B路径中的精度。因此，这允许由分割设备19更精确的分割输出束B。例如，扩束光学器件可以可操作用于在由分束设备19分割主束B之前将主束B从大约100μm扩展至多于10cm。
在实施例中，引导每个分支辐射束Ba－Bn通过相应衰减器15a－15n。每个衰减器15a－15n设置用于在分支辐射束Ba－Bn穿入其对应光刻设备LAa－LAn之前调整相应分支辐射束Ba－Bn的强度。可以由控制器CTAa-n使用从与衰减器相关联的光刻设备所提供的反馈而控制每个衰减器15a－15n。例如，光刻设备LAn可以包括传感器SLn，其监测在光刻设备内分支辐射束Bn的强度。来自传感器SLn的输出可以用于控制衰减器15n。因此，提供了一种基于反馈的控制回路，如虚线F2n所示。传感器SLn可以提供在光刻设备LAn中任何合适的位置中。例如，传感器SLn可以位于光刻设备的投影系统之后(例如在光刻设备的衬底支撑台处)。备选地，传感器SLn可以位于光刻设备的投影系统之前(例如在光刻设备的照明系统和掩模支撑结构之间)。
第一基于反馈的控制回路F1可以具有比第二基于反馈的控制回路F2n具有更快的响应。
第一基于反馈的控制回路F1可以操作在10kHz或更大、例如50kHz或更大的频率。第一基于反馈的控制回路可以例如操作在大约100kHz或更大的频率。第二基于反馈的控制回路可以操作在1kHz或更小的频率。
在实施例中，控制第一反馈回路的控制器CT可以配置用于考虑例如分束器19和/或光刻设备LAa－LAn的光学器件的透射，其中在该情形中，控制器CT可以经由自由电子激光器FEL的控制而控制输送至光刻设备中光刻衬底的辐射剂量。
在实施例中，反馈可以从光刻设备LAa－LAn中传感器提供至控制自由电子激光器FEL的控制器CT。传感器可以例如提供在光刻设备的照明系统中。来自多于一个光刻设备LAa－LAn中的传感器的反馈可以提供至控制自由电子激光器FEL的控制器CT。
光刻衬底上的目标位置可以接收EUV辐射约1ms。经由自由电子激光器FEL的基于反馈的控制而控制输送至光刻衬底的EUV辐射的功率可以在光刻衬底上目标位置处提供改进的曝光剂量一致性。操作在10kHz或更高的频率的基于反馈的控制回路将提供在1ms内对输送的曝光剂量的一些控制。操作在50kHz或更高的频率的基于反馈的控制回路将提供在1ms内对所输送曝光剂量的改进控制(其可以允许更完全地平滑EUV辐射束的功率波动)。操作在约100kHz或更高的频率的基于反馈的控制回路可以提供在1ms内对所输送曝光剂量的更进一步改进的控制。操作在1MHz或更高的频率的用于自由电子激光器FEL的基于反馈的控制回路可以无法提供在剂量控制方面的任何显著额外益处，因为1ms曝光时间使得在这些频率处的EUV辐射波动将在曝光时间期间有效地平均化。
控制器CT和/或控制器CTAa－CTAn可以与考虑了辐射束参数改变的一些前馈控制协作，辐射束参数变化是已知的并且将发生在已知的情形中(例如在自由电子激光器开始操作之后立即发生的辐射束改变)。
辐射源SO、分束设备19、扩束光学器件(如果存在的话)和光刻设备LAa－LAn可以均构造和设置以使得它们可以与外部环境隔离。真空可以提供在辐射源SO、分束设备19和光刻设备LAa－LAn的至少一部分中以便于减小EUV辐射的吸收。光刻系统LS的不同部分可以提供有在不同压力下的真空(也即保持在低于大气压力的不同压力下)。
参照图2，光刻设备LAa包括照明系统IL、配置用于支撑图案形成装置MA(例如掩模)的支撑结构MT、投影系统PS以及配置用于支撑衬底W的衬底台WT。照明系统IL配置用于调节在入射在图案形成装置MA上之前由光刻设备LAa接收的分支辐射束Ba。投影系统PS配置用于将辐射束Ba’(现在由图案形成装置MA图案化)投影至衬底W上。衬底W可以包括之前形成的图案。在该情形中，光刻设备将图案化辐射束Ba’与之前形成在衬底W上的图案对准。
由光刻设备LAa接收的分支辐射束Ba从分束设备19穿过照明系统IL的封闭结构中的开口8而穿入照明系统IL中。可选地，分支辐射束Ba可以聚焦以在开口8处或开口8附近形成中间焦点。
照明系统IL可以包括琢面场反射镜装置10和琢面光瞳反射镜装置11。琢面场反射镜装置10和琢面光瞳反射镜装置11一起提供了具有所需截面形状和所需角度分布的辐射束Ba。辐射束Ba从照明系统IL穿过并且入射在由支撑结构MT固定的图案形成装置MA上。图案形成装置MA反射并且图案化辐射束以形成图案化的束Ba’。附加于或者替代琢面场反射镜装置10和琢面光瞳反射镜装置11，照明系统IL可以包括其他反射镜或装置。照明系统IL可以例如包括独立可移动反射镜的阵列。独立可移动反射镜可以例如测量小于1mm对径。独立可移动反射镜可以例如是微机电系统(MEMS)装置。
在从图案形成装置MA重定向(例如反射)之后，图案化辐射束Ba’进入投影系统PS。投影系统PS包括多个反射镜13、14，配置用于将辐射束Ba’投影至由衬底台WT固定的衬底W上。投影系统PS可以施加缩减因子至辐射束，形成了具有比图案形成装置MA上的对应特征更小的特征的图像。可以施加例如4的缩减因子。尽管投影系统PS在图2中具有两个反射镜，但是投影系统可以包括任意数目的反射镜(例如六个反射镜)。
光刻设备LAa可操作用于在其截面中给予辐射束Ba以图案并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至图案化辐射。光刻设备LAa可以例如用在扫描模式中，其中支撑结构MT和衬底台WT同步扫描，同时给予辐射束Ba’的图案投影至衬底W上(也即动态曝光)。衬底台WT相对于支撑结构MT的速率和方向可以由投影系统PS的缩倍和图像反转特性确定。入射在衬底W上的图案化辐射束Ba’可以包括辐射带(band)。辐射带可以称作曝光隙缝(slit)。在扫描曝光期间，衬底台WT和支撑结构MT的移动使得曝光隙缝在衬底W的目标部分之上越过，由此将衬底W的目标部分曝光至图案化辐射。应该理解，衬底W的目标部分内的给定位置所暴露于的辐射剂量取决于辐射束Ba’的功率以及当曝光隙缝扫描越过该位置时该位置暴露于辐射的时间量(在该情形中忽略了图案的效应)。术语“目标位置”可以用于表示衬底上暴露于辐射的位置(并且可以由此计算接收到辐射的剂量)。
衰减器15a示出在图2中，衰减器提供在光刻设备之前。以下进一步描述衰减器15a的实施例。光刻设备可以提供有配置用于测量光刻设备中的EUV辐射束的功率的传感器。传感器可以例如提供在照明系统IL中，如由虚线SLa示意性所示。附加地或备选地，传感器可以提供在投影系统之后。传感器可以例如提供在衬底台上，如由虚线SLa示意性所示。控制器CTAa可以控制由衰减器15a提供的衰减。控制器CTAa可以从传感器SLa接收信号并且使用该信号至少部分地控制衰减。因此，可以提供基于反馈的控制回路。
再次参照图1，配置自由电子激光器FEL以产生具有足够功率以供应每个光刻设备LAa－LAn的EUV辐射束B。如上所述，辐射源可以包括自由电子激光器。
自由电子激光器包括可操作用于产生聚束的相对论性电子束的电子源和加速器、以及由此引导相对论性电子束团的周期性磁场。周期性磁场由波荡器产生并且使得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的结果，电子通常沿中心轴线方向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，该相互作用使得电子聚束在一起成为在波荡器内调制在辐射波长下的微束团，并且激发了沿着中心轴线辐射的相干发射。
由电子遵循的路径可以是正弦的和平面的，其中电子周期性越过中心轴线，或者可以是螺旋型的，其中电子围绕中心轴线旋转。振荡路径的类型可以影响由自由电子激光器发射的辐射的偏振。例如，使得电子沿着螺旋形路径传播的自由电子激光器可以发射椭圆偏振的辐射，这对于由一些光刻设备曝光衬底W是希望需要的。
图3是自由电子激光器FEL的示意图，自由电子激光器FEL包括喷射器21、线性加速器22、束团压缩器23、波荡器24、电子减速器26以及束流收集器100。
喷射器21设置用于产生聚束的电子束E，并且包括诸如例如热电子阴极或光阴极的电子源、以及加速电场。电子束E中的电子进一步由线性加速器22加速。在示例中，线性加速器22可以包括沿着共同轴线轴向间隔开的多个射频腔、以及一个或多个射频功率源，一个或多个射频功率源可操作用于当电子束团在它们之间穿过时控制电磁场沿着共同轴线以便于加速每个电子束团。腔可以是超导射频腔。有利地，这允许：在高占空比下施加相对较大的电磁场；较大的束孔径，导致较少的由于尾场(wakefield)所致的损耗；以及增加射频能量的输送至束的部分(与通过腔壁耗散的相对)。或者，腔可以是常规地导电的(也即非超导)，并且可以由例如铜形成。可以使用其他类型的线性加速器。例如，激光器尾场加速器或反向自由电子激光加速器。
电子束E穿过布置在线性加速器22和波荡器24之间的束团压缩器23。束团压缩器23配置用于聚束在电子束E中的电子并且空间地压缩电子束E中已有的电子束团。一种类型的束团压缩器23包括横切电子束E引导的辐射场。电子束E中的电子与辐射相互作用，并且与附近其他电子聚束。另一类型的束团压缩器23包括磁性弯道(magnetic chicane)，其中当其穿过弯道时由电子遵循的路径长度取决于其能量。该类型束团压缩器可以用于压缩在线性加速器22中已由多个导体加速的电子束团，多个导体的电势例如以射频而振荡。
电子束E随后穿过波荡器24。通常，波荡器24包括多个模块。每个模块包括周期性磁体结构，其可操作用于产生周期性磁场并且设置以便于引导由喷射器21和线性加速器22产生的相对论性电子束E沿着该模块内的周期性路径。结果，在每个波荡器模块内，电子辐射出通常沿它们穿过该模块的周期性路径的中心轴线方向的电磁辐射。波荡器24可以进一步包括用于重聚焦电子束E的机构，诸如在相邻区段的一个或多个对之间的四极磁体。用于重聚焦电子束E的机构可以减小电子束团的大小，这可以改进电子与波荡器24内的辐射的耦合，增加激发辐射的发射。
当电子穿过每个波荡器模块时，它们与辐射的电场相互作用，与辐射交换能量。通常，在电子和辐射之间交换的能量的量将快速地振荡，除非条件接近由下式给出的谐振条件：
Figure BDA0001752684970000351
其中λem是辐射的波长，λu是对于电子传播穿过的波荡器模块的波荡器周期，γ是电子的洛仑兹因子，以及K是波荡器参数。A取决于波荡器24的几何结构：对于产生圆偏振辐射的螺旋形波荡器，A＝1，对于平面波荡器，A＝2，并且对于产生椭圆偏振辐射(也即既非圆偏振又非线偏振)的螺旋形波荡器，1<A<2。实际上，每个电子束团将具有能量展宽，尽管该展宽可以尽可能减小(通过具有低发射率的电子束E)。波荡器参数K通常近似为1并且由下式给出：
Figure BDA0001752684970000352
其中q和m分别是电子的电荷和质量，B0是周期性磁场的幅度，以及c是光速。
谐振波长λem等于由移动穿过每个波荡器模块的电子自发地辐射的一阶谐波波长。自由电子激光器FEL可以操作在自放大自发辐射(SASE)模式下。在SASE模式下操作可以需要在其进入每个波荡器模块之前电子束E中电子束团的低能量展宽。备选地，自由电子激光器FEL可以包括种子辐射源，其可以通过波荡器24内的受激发射放大。自由电子激光器FEL可以操作作为再循环放大器自由电子激光器(RAFEL)，其中由自由电子激光器FEL产生的一部分辐射用作另一次辐射产生的种子。
穿过波荡器24的电子可以使得辐射的幅度增大，也即自由电子激光器FEL可以具有非零增益。当满足谐振条件时或者当条件接近但是稍微偏离谐振时获得最大增益。
每个波荡器模块中心轴线周围的区域可以视作是“好场区域”。好场区域可以是中心轴线周围的空间，其中对于沿着波荡器模块的中心轴线的给定位置，空间内的磁场的幅度和方向基本上恒定。在好场区域内传播的电子束团可以满足方程(1)的谐振条件并且将因此放大辐射。此外，在好场区域内传播的电子束E应当不经历由于未补偿磁场而引起的明显意外中断。
每个波荡器模块可以具有可接受初始轨迹的范围。进入波荡器模块的具有在该可接受初始轨迹范围内的初始轨迹的电子可以满足方程(1)的谐振条件并且与该波荡器模块中的辐射相互作用以激发相干辐射的发射。相反地，进入波荡器模块的具有其他轨迹的电子可以不激发相干辐射的明显发射。
例如，通常，对于螺旋形波荡器模块，电子束E应该基本上与波荡器模块的中心轴线对准。电子束E和波荡器模块的中心轴线之间的倾斜或角度通常应该不超过1/10ρ，其中ρ是Pierce参数。否则波荡器模块的转换效率(也即转换至该模块中的辐射的电子束E的能量的部分)可以跌落低于所需量(或者可以跌落至几乎为零)。在实施例中，EUV螺旋形波荡器模块的Pierce参数可以是0.001的量级，指示电子束E相对于波荡器模块中心轴线的倾斜应该小于100μrad。
对于平面波荡器模块，初始轨迹的较大范围可以是可接受的。假设电子束E保持基本上垂直于平面波荡器模块的磁场并且保持在平面波荡器模块的好场区域内，可以激发相干辐射发射。
当电子束E的电子穿过每个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，在该漂移空间中，尽管电子与辐射空间地重叠，但是它们并不与辐射交换任何显著的能量并且因此有效地与辐射去耦合。
分支电子束E具有有限的发射率并且将因此直径增大除非重聚焦。因此，波荡器24进一步包括用于在相邻模块的一个或多个对之间重聚焦电子束E的机构。例如，四极磁体可以提供在相邻模块的每个对之间。四极磁体减小电子束团的大小并且将电子束E保持在波荡器24的好场区域内。这改进了电子与下一个波荡器模块内的辐射之间的耦合，从而增加激发辐射的反射。
在进入波荡器24时满足谐振条件的电子将在其发射(或吸收)辐射时损失(或获取)能量，以使得不再满足谐振条件。因此，在一些实施例中，波荡器24可以是锥形的。也即，周期性磁场的幅度和/或波荡器周期λu可以沿着波荡器24的长度改变以便于当引导电子束团穿过波荡器24时将电子束团保持在谐振或靠近谐振。可以通过改变每个波荡器模块内和/或模块与模块之间的周期性磁场的幅度和/或波荡器周期λu而改变锥形。附加地或备选地，可以通过改变每个波荡器模块内和/或模块与模块之间的波荡器24的螺旋性(因此改变参数A)而获得锥形。
在离开波荡器24之后，电子束E由收集器100吸收。收集器100可以包括足够量的用于吸收电子束E的材料。材料可以具有用于诱导放射性的阈值能量。进入收集器100的、具有低于阈值能量的电子可以仅产生伽马射线簇，但是将不会诱导任何明显级别的放射性。材料可以具有高阈值能量以用于由电子冲击诱导放射性。例如，束流收集器可以包括铝(Al)，其具有约17MeV的阈值能量。希望减少电子束E中电子在它们进入收集器100之前的能量。这去除或者至少减少了从收集器100移除并处置放射性废物的需要。这是有利的，因为放射性废物的移除需要周期性关闭自由电子激光器FEL并且放射性废物的处置可以是昂贵的并且具有严重的环境影响。
可以通过引导电子束E穿过布置在波荡器24和束流收集器100之间的减速器26而在电子束E中的电子进入收集器100之前减少它们的能量。
在实施例中，可以通过将电子相对于线性加速器22中的射频(RF)场180度的相差返回穿过线性加速器22而将离开波荡器24的电子束E减速。线性加速器中的RF场因此用于减速从波荡器24输出的电子。当电子在线性加速器22中减速时，它们的一些能量转移至线性加速器22中的RF场。来自减速电子的能量因此由线性加速器22回收并且可以用于加速从喷射器21输出的电子束E。该设置已知作为能量回收线性加速器(ERL)。
图4是喷射器21的实施例的示意图。喷射器21包括电子枪31和电子增速器33。电子枪31设置用于在真空腔室32内支撑光阴极43。电子枪31进一步设置用于从辐射源35接收辐射束41。辐射源35可以例如包括发射激光束41的激光器35。激光束41穿过窗口37引导进入真空腔室32中并且入射在光阴极43上。在图4中所示的实施例中，激光束41由反射镜39反射以使其入射在光阴极43上。
光阴极43保持在高电压下。例如，光阴极43可以保持在大约数百千伏的电压下。光阴极43可以通过使用可以形成电子枪32的一部分或者可以与电子枪32分离的电压源而保持在高电压下。激光束41中的光子由光阴极43吸收并且激发在光阴极43中的电子。光阴极43中的一些电子激发至足够高的能量状态，使得它们从光阴极43发射出。光阴极43的高电压是负的并且因此用于加速从光阴极43发出远离光阴极43的电子，由此形成了电子束E。
激光束41是脉冲激光束。电子以对应于激光束41的脉冲的束团而从光阴极43发出。电子束E因此包括一系列电子束团42。激光器35可以例如是皮秒激光器并且因此激光束41中的脉冲可以具有大约几皮秒的持续时间。光阴极43的电压可以是DC电压或AC电压。在其中光阴极43的电压是AC电压的实施例中，光阴极电压的频率和相位可以与激光束41的脉冲匹配，以使得激光束41的脉冲与光阴极43的电压中的峰值一致。激光束41的脉冲可以与电子增速器33和线性加速器22中的加速电场匹配，以使得电子束团42在加速电场作用以加速电子束团42的时刻到达电子增速器33和线性加速器22。
从光阴极43发出的电子束E由电子增速器33加速。电子增速器33用于沿着束通道34并且朝向进一步加速电子束团至相对论性速度(如上所述)的线性加速器22(在图4中未示出)而加速电子束团。电子增速器33可以例如加速电子束团42至超过大约5MeV的能量。在一些实施例中，电子增速器33可以加速电子束团42至超过大约10MeV的能量。在一些实施例中，电子增速器33可以加速电子束团42至高达大约20MeV的能量。
电子增速器33可以类似于线性加速器22，并且可以例如包括多个射频腔47(示出在图4中)以及一个或多个射频功率源(未示出)。射频功率源可以可操作用于控制束通道34中的电磁场。当电子束团在腔47之间穿过时，由射频功率源控制的电磁场使得每个电子束团加速。腔47可以是超导射频腔。备选地，腔47可以是常规导电的(也即非超导)，并且可以例如由铜形成。
如上所述，入射在光阴极43上的激光束41的每个脉冲使得对应的电子束团42从光阴极43发出。电子束E中的每个电子束团42由电子增速器33以及由线性加速器22加速。加速的电子束团42传入波荡器24中，在此它们激发辐射的发射以形成辐射束B。辐射束B是脉冲辐射束，其中波荡器24中的每个电子束团42引起辐射束B中的辐射脉冲的发射。对于激光束41中的每个脉冲，因此在电子束E中存在对应的电子束团42，以及在从自由电子激光器FEL发出的辐射束B中存在对应的脉冲。
自由电子激光器FEL可以形成图1的光刻系统LS的一部分，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LAa－LAn内一个或多个衬底W接收。这些衬底W可以视为包括设置用于接收图案化辐射的目标部分。在光刻系统LS内，辐射从自由电子激光器FEL经由以下而输送至衬底：(i)光束传递系统(例如包括扩束光学器件20和分束设备19)；以及(ii)光刻设备LAa－Lan内的光学器件(例如光学器件10、11、13、14)。光束传递系统和光刻设备内的光学器件可以称作光学路径，其配置用于将辐射从自由电子激光器FEL输运至衬底W。光学路径反射和/或透射辐射以便于在衬底W处提供辐射的剂量。传播通过光学路径并且入射在衬底W上的辐射束B的比例可以称作光学路径的透射率。应该理解，光学路径可以包括反射元件和/或透射元件，并且光学路径的透射率取决于光学路径中的任何反射元件的反射率以及光学路径中的任何透射元件的透射率。光学路径的透射率可以附加地取决于辐射束B的截面与辐射束在光学路径中入射在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)可以具有比入射在光学元件上的辐射束B的截面较小的截面。位于光学元件的截面外的辐射束B的截面部分可以因此消失于辐射束(例如通过并未由反射镜反射)并且可以因此减小光学路径的透射率。
可以希望控制由光刻系统LS的光刻设备LAa－LAn中的衬底W上的目标位置接收的辐射的剂量。特别地，可以希望控制辐射的剂量，以使得衬底上给定目标部分的每个目标位置接收基本上相同的辐射剂量。
参照图2如上所述，由衬底W的目标部分接收到的辐射剂量取决于目标位置暴露于的辐射束(例如图案化辐射束Ba’)的功率以及衬底W的目标位置暴露于辐射束的时间量。光刻设备LAa中的图案化辐射束Ba’的功率取决于由自由电子激光器FEL发出的辐射束B的功率以及在自由电子激光器FEL与衬底W之间光学路径的透射率。可以因此通过控制从自由电子激光器FEL发出的辐射束B的功率和/或通过控制自由电子激光器FEL和衬底W之间的光学路径的透射率而控制在衬底的目标位置处接收到的辐射剂量。可以使用基于反馈的控制回路(参照图1如上所述)控制从自由电子激光器FEL发出的辐射束B的功率。
可以例如通过控制自由电子激光器FEL的一个或多个特性(例如使用来自测量辐射束功率的传感器的反馈)而控制从自由电子激光器FEL发出的辐射束B的功率。例如，可以控制波荡器的转换效率(电子束E的功率转换为辐射束B中功率的效率)、电子束E的能量和/或自由电子激光器FEL的其他特性。然而，自由电子激光器FEL和由电子激光器FEL发出的辐射束B的许多特性可以是相互关联的并且因此改变一个特性可以引起另一特性的不希望的改变。例如，波荡器的转换效率和/或电子束E的能量的改变可以导致辐射束B的波长、带宽和/或空间强度分布的改变。在自由电子激光器FEL和衬底W之间的光学路径的透射率可以强烈地取决于辐射束B的特性，诸如辐射束B的波长、带宽和/或空间强度分布。辐射束B的特性(例如波长、带宽、空间强度分布)的改变可以因此不利地导致衬底W处接收到辐射剂量的不希望的改变。
可以备选地通过控制衬底W上的目标位置暴露于辐射的时间量而控制衬底上的目标位置处接收到的辐射剂量而并不影响辐射束B的其他特性(例如波长、带宽、空间强度分布)。
在实施例中，可以配置光刻设备以使得通过相对于横切扫描方向横跨目标部分延伸的辐射带扫描衬底而曝光衬底W的目标部分。辐射带可以称作曝光隙缝。衬底W上的目标位置处接收到的辐射剂量取决于辐射束(例如图案化辐射束Ba’)引导至该目标位置上的曝光时间段、以及在曝光时间段期间在辐射束中发生的脉冲的数目和持续时间。例如，在扫描光刻设备中，衬底W的目标位置曝光于辐射束的时间量取决于曝光隙缝越过该位置所花费的时间。在目标位置处接收到的辐射的剂量取决于在该曝光时间段期间发生的辐射束的脉冲的数目，以及每个脉冲输送至目标位置的平均能量。在实施例中，可以相对于曝光隙缝扫描晶片，以使得曝光时间段大约1ms。在其他实施例中，曝光时间段可以大于1ms并且可以例如长达5ms(例如由于晶片相对于曝光隙缝的较缓慢的扫描运动)。
在一些实施例中，可以通过控制在衬底W上的目标位置的曝光时间段期间入射在目标位置上的辐射脉冲的数目而控制在该位置处接收到的辐射的剂量。因为入射在衬底W上的辐射束(例如图案化辐射束Ba’)源自从自由电子激光器FEL发出的辐射束B，所以在曝光时间段期间入射在衬底W上的辐射束的脉冲数目取决于在曝光时间段期间辐射束B的脉冲数目。如上所述，辐射束B中的脉冲对应于入射在光阴极43上的激光束41的脉冲，并且对应于从光阴极43发出并且在波荡器24中激发辐射的发射的电子束团42。可以因此通过控制曝光时间段期间入射在光阴极43上的激光束41的脉冲数目和/或传播通过波荡器24的电子束团42的数目而控制在曝光时间段期间入射在衬底W的目标位置上的辐射脉冲的数目。
控制入射在衬底W上的目标位置上的辐射的脉冲数目可以视作等价于控制入射在衬底的目标位置上的辐射的功率。这可以至少部分地通过控制从自由电子激光器输出的辐射束B的功率而实现。可以通过控制在从自由电子激光器输出的辐射束中的脉冲数目而控制从自由电子激光器输出的辐射束的功率。
图4中所示的第一控制设备51可以用于控制在曝光时间段期间入射在光阴极43上的激光束41的脉冲数目，以及因此控制在曝光时间段期间形成电子束E的电子束团42的数目。也如图4中所示，第二控制设备52可以用于控制在曝光时间段期间从喷射器21输出的电子束团42的数目。第一和/或第二控制设备51、52可以使用来自测量了从自由电子激光器输出的EUV辐射束的功率的传感器设备ST(参见图1)的反馈(由此提供了基于反馈的控制回路)。这控制了从自由电子激光器输出的辐射束的功率。
第一控制设备51和/或第二控制设备52可以用于控制在曝光时间段期间传播穿过波荡器24的电子束团的数目，以及因此控制在曝光时间段期间激发的辐射束B的脉冲数目以及在曝光时间段期间衬底W处接收到辐射的脉冲数目。第一控制设备51和/或第二控制设备52可以因此用于控制在曝光时间段期间由衬底W的目标位置接收到辐射的剂量。有利地，通过控制在曝光时间段期间发生的辐射束B的脉冲数目而控制辐射剂量对于诸如辐射束B的波长、带宽或空间强度分布的辐射束B的其他特性具有较少或没有影响。通过控制在曝光时间段期间发生的辐射束B的脉冲数目而控制辐射的剂量是附加地有利的，因为其允许快速地调整剂量，例如作为响应于辐射束功率的一个或多个测量的基于反馈的控制回路的一部分。基于反馈的控制回路可以例如操作在10kHz或更高的频率。
在一些实施例中，可以通过基本上阻止激光束41中一个或多个脉冲入射在光阴极43上而控制由衬底W的目标位置所接收的辐射的剂量。可以由第一控制设备51基本上防止激光束中41的一个或多个脉冲入射在光阴极43上。
图5是第一控制设备51的实施例的示意图，第一控制设备51包括普克尔斯盒61、电压源63和偏振器65。第一控制设备51从激光器35接收激光束41以使得激光束41入射在普克尔斯盒61上。普克尔斯盒61包括电光晶体62和电极对64。电极64由导线67电耦合至电压源63以使得电压源63可操作用于在电极64之间产生电势差并且在电光晶体62中产生施加的电场。以正比于所施加电场改变电光晶体62的折射率以使得可以控制电极64之间的电势差以便于当穿过电光晶体62传播时引起激光束41的偏振状态的所需旋转。
配置偏振器65以仅透射具有给定偏振状态的辐射。电压源63可以操作以便于控制入射在偏振器65上的激光束41的偏振状态，以及因此控制透射通过偏振器65的从激光束41发射的辐射的量。入射在普克尔斯盒61上的激光束41是线偏振的。偏振器65可以例如配置用于仅透射具有在激光束41入射在普克尔斯盒61上之前的激光束41的偏振状态的辐射。在正常操作期间，电压源63可以不在电极64之间产生电势差，以使得当穿过电光晶体62传播时激光束41的偏振状态不变并且因此由偏振器65透射基本上所有激光束41。由偏振器65透射的辐射传播至第一控制设备51之外并且引导以入射在光阴极43上(如图4中所示)。
有时可以希望防止激光束41的脉冲入射在光阴极43上或者减小入射在光阴极43上的激光束41的脉冲的能量。例如，可以希望减少入射在光阴极43上的激光束41的脉冲的能量以使得脉冲具有入射在光阴极43上的激光束41的常规脉冲的大约10％或更少的能量。电压源63可操作用于在电极64之间产生电势差，使得当穿过电光晶体62传播时激光束41的偏振状态以约90°旋转。激光束41可以因此基本上由偏振器65阻挡并且因此基本上没有来自激光束41的辐射入射在光阴极43上。
电压源63可操作用于在第一操作模式和第二操作模式之间切换普克尔斯盒61，在第一操作模式期间在电极64之间没有产生电势差，在第二操作模式期间在电极64之间产生电势差。在第一操作模式期间，激光束41的脉冲由偏振器65透射，并且入射在光阴极43上以及引起电子束团42从光阴极43发出。在第二操作模式期间，激光束41的脉冲的偏振状态旋转以使得它们并未由偏振器65透射。因此，激光束41的脉冲并未入射在光阴极43上，并且没有对应的电子束团42从光阴极43发出。通过将普克尔斯盒61切换至第二操作模式而防止激光束41的一个或多个脉冲入射在光阴极43上意味着没有对应于激光束41的阻挡脉冲的电子束团42从光阴极43发出。电子束E因此中断，以使得激光束41的一个或多个脉冲与电子束E中的电子束团42没有关联。电子束E的中断引起穿过波荡器24传播的电子束团42的中断，并且因此引起波荡器24中的辐射脉冲的发射的激发的中断。从自由电子激光器FEL发出的辐射束B的脉冲因此中断。
应该理解，中断了从自由电子激光器FEL发出的辐射束B的脉冲将引起入射在衬底W的目标位置上的辐射脉冲的中断，由此减少在目标位置的曝光时间段期间(例如曝光隙缝扫描越过该位置的时间)入射在目标位置处辐射的剂量。可以控制第一控制设备51的电压源63以便于控制在曝光时间段期间入射在衬底W的目标位置上的辐射的脉冲数目，以便于控制由该位置接收的辐射的剂量。电压源63可以例如由控制器CT(可以对应于图1中所示的控制器CT)控制。
在理想的应用中，激光束41优选地是线偏振的并且偏振器65配置用于透射具有入射在普克尔斯盒61上的激光束41的偏振状态的辐射。在该理想应用中，当普克尔斯盒61处于第二操作模式时，激光束41的偏振状态以90°旋转并且将并不由偏振器65透射来自激光束41的辐射并且没有激光束41入射在光阴极43上。然而，实际上，激光束41可以是稍微去偏振的并且可以包括具有与由偏振器65透射的偏振状态垂直的偏转状态的小分量。当普克尔斯盒61处于第二操作模式时，垂直偏振分量的偏振状态可以以90°旋转以使其由偏振器65透射。来自激光束41的小量辐射可以因此由偏振器65透射并且甚至当普克尔斯盒61处于第二操作模式时可以入射在光阴极43上。例如，当普克尔斯盒61处于第二操作模式时，激光束41的低功率脉冲可以入射在光阴极43上。低功率脉冲可以具有当普克尔斯盒61处于第一操作模式时入射在光阴极43上的激光束41的脉冲的功率的大约10％或更少的功率。
入射在光阴极43上的激光束41的低功率脉冲可以使得从光阴极43发出低电荷电子束团。低电荷电子束团可以具有当普克尔斯盒61处于第一操作模式时从光阴极43发出的额定电子束团42的峰值电流的大约10％或更小的峰值电流。在第一操作模式下发出的额定电子束团可以称作典型电子束团42。
在波荡器24中，由给定电子束团42激发的辐射束B的脉冲的功率是电子束团42的电荷以及由波荡器24中的电子束团42引起的辐射的增益的函数。由波荡器24中的电子束团42引起的增益由电子束团42的所谓增益长度表示。电子束团42的增益长度代表电子束团42必须传播穿过以便于引起波荡器42中的辐射的给定增益的波荡器区段的长度。当普克尔斯盒61处于第一操作模式时从光阴极43发出的典型电子束团42可以在波荡器24中传播大约15－25增益长度。电子束团的增益长度正比于电子束团的峰值电流的立方根分之一。具有典型电子束团42的峰值电流的大约10％的峰值电流的低电荷电子束团将因此具有典型电子束团42的增益长度的大约2～3倍的增益长度。对于给定长度的波荡器24，低电流电子束团的增益因此将是典型电子束团42的增益的大约2～3倍分之一。
当普克尔斯盒61处于第二操作模式时从光阴极43发出的低电荷电子束团可以具有典型电子束团42的电荷的大约10％的电荷并且可以在波荡器24中引起由典型电子束团引起的增益的大约2－3倍分之一的辐射增益。辐射束B中的由低电流电子束团激发的脉冲可以因此具有小于在由典型电子束团42激发的辐射束B中脉冲能量的约0.1％的能量。附加地，由低电流电子束团激发的辐射束B中的脉冲可以具有比由典型电子束团42激发的辐射束B中的脉冲的散度更大的散度(例如大约10倍的散度)。这些因素的组合意味着当与由于典型电流电子束团42所激发的辐射束B中的脉冲而接受到的辐射剂量相比时由低电流电子束团激发的辐射束B中的脉冲引起的在衬底W的目标位置处接受到的辐射剂量是可忽略的。电子束E中的低电流电子束团可以因此视为在自由电子激光器FEL中具有可忽略的影响。第一控制设备51可以因此视为中断了电子束E以便于使得激光束41的至少一个脉冲在从喷射器21输出的电子束E中基本不具有相关电子束团并且在辐射束B中基本上不具有相关脉冲。
在一些实施例中，可以通过在激光束入射在普克尔斯盒61之前在激光束41的路径中定位第二偏振器而减小激光束41的低功率脉冲的功率以及低电荷电子束团的峰值电流。第二偏振器可以配置用于仅透射具有与由偏振器65透射的辐射具有相同偏振状态的辐射，并且可以用于减小入射在普克尔斯盒61上的激光束41的任何去偏振。
虽然配置偏振器65以仅透射具有给定偏振状态的辐射，但是偏振器65也可以透射一些具有其他偏振状态的辐射。例如，可以由偏振器65透射具有其他偏振状态的大约1－0.1％的辐射。该辐射可以称作由偏振器65泄漏的辐射。当普克尔斯盒61处于第二操作模式以使得大多数激光束41由偏振器65阻挡时，来自激光束41的一些辐射可以因此仍然由偏振器65泄漏以使得来自激光束41的一些辐射仍然入射在光阴极43上。
在一些实施例中，倍频晶体可以定位在激光束41的路径中，用于倍增激光束41的频率(以及波长减半)。例如，激光器35可以是Nd:YAG激光器，其发出具有大约1064nm波长的激光束41。在穿过倍频晶体之后，激光束41可以因此具有大约532nm的波长。
典型地，倍频晶体仅用于倍增具有给定偏振状态的辐射的频率。倍频晶体可以例如在已经由偏振器65透射激光束41之后定位在激光束41的光学路径中。倍频晶体可以配置用于倍增具有偏振器65配置用于透射的偏振状态的辐射的频率。在偏振器65透射一些具有不同偏振状态的情况下(例如当普克尔斯盒61处于第二操作模式时)，倍频晶体将因此不倍增其泄漏的辐射的频率，因为其并不具有发生倍频所需的偏振状态。倍频晶体可以因此用作附加的偏振器并且可以防止泄漏的辐射入射在光阴极43上。
附加地，倍频晶体可以用于增大当普克尔斯盒61处于第二操作模式时由偏振器65透射的激光束41的低功率脉冲、与当普克尔斯盒61处于第一操作模式时由偏振器65透射的激光束41的高功率脉冲的功率之间的对比度。倍频晶体将激光束41的脉冲转换为具有双倍频率的脉冲的转换效率正比于激光束41的脉冲的功率。低功率脉冲将因此以比较高功率脉冲更低的转换效率而转换，并且因此由倍频晶体增大了低功率脉冲和较高功率脉冲之间的对比度。
有利地，使用普克尔斯盒61允许在阻挡激光束41的脉冲入射在光阴极43上与允许激光束41的脉冲入射在光阴极43上之间快速切换。可以需要使得电压源63可操作用于足够快地在第一操作模式和第二操作模式之间切换普克尔斯盒61以使得仅阻止激光束41的单个脉冲入射在光阴极43上。例如，可以希望电压源对于其中激光束41的一个脉冲传播通过普克尔斯盒61的时间段而切换普克尔斯盒61至第二操作模式，以使得激光束41的脉冲由偏振器65阻挡，并且在激光束41的后续脉冲传播通过普克尔斯盒61之前切换普克尔斯盒61至第一操作模式，以使得由偏振器65透射激光束41的后续脉冲。普克尔斯盒61的这种快速切换允许控制激光束41的每个单独的脉冲。
激光束41的脉冲重复频率可以大于100MHz。例如，激光束41的脉冲重复频率可以大约为300MHz。当激光束41的连续脉冲传播穿过普克尔斯盒61时，它们之间的间距可以大约为70cm。电光晶体62的长度可以大约为100mm并且因此在任何一个时刻仅激光束41的单个脉冲传播通过电光晶体62。这允许普克尔斯盒61对于激光束41的每个脉冲在不同操作模式之间切换。
在第二操作模式下在电极64之间产生的电势差(以便于引起激光束41的偏振状态的约90°的旋转)可以大约为100V。在电极64之间产生所需电势差(例如100V)所需要的时间量正比于普克尔斯盒61的电容以及连接电压源63至电极64的电缆67的阻抗。普克尔斯盒61的电容是电极的表面积、电极之间的间距以及电光晶体62的相对介电常数的函数。
在实施例中，电光晶体62的相对介电常数可以位于约20－50的范围中。每个电极64的表面积可以近似为500mm2并且电极64之间的间距可以为大约5mm。对应的普克尔斯盒的电容可以为大约50pF。电缆67的阻抗可以为大约50欧姆。在该实施例中，在电极64之间产生100V的所需电势差花费的时间量可以为大约2.5纳秒。该时间段可以与到达普克尔斯盒61的激光束41的连续脉冲之间的延迟可比较，并且因此该时间段可以太长以无法在连续脉冲之间在第一和第二操作模式之间切换普克尔斯盒。
可以通过提供具有每个连接至独立电压源63的多个电极对64的普克尔斯盒而减少在电极64之间产生所需电势差(例如100V)所花费的时间量。例如，在一些实施例中，普克尔斯盒可以提供有5个或更多个电极对64。在一些实施例中，普克尔斯盒可以提供有高达约10个电极对64。多个电极对64中的每一个可以具有减少的表面积并且因此可以减少多个电极64中的每一个之间的电容。在其中给定表面区域均匀地分割在多个电极对64之中的实施例中，当与其中单个电极对64覆盖给定表面区域的实施例相比时，则以等于电极对64的数目的因子而减小每个电极对64之间的电容。例如，在其中提供5个电极对以覆盖给定表面区域的实施例中，每个电极对之间电容是其中单个电极对覆盖相同表面区域的实施例中的电极对64之间的电容的大约5分之一小。
每个电极对64之间的电容的减小减少了在每个电极对64之间产生所需电势差花费的时间量。每个电极对64可以提供有独立电压源63。独立电压源63可以彼此同步地操作以使得每个电极对64之间的电势差可以基本上彼此相同。多个电压源63可以例如同步至在小于彼此的约1皮秒内。
包括多个电极对64的普尔克斯盒61可以切换在第一操作模式和第二操作模式之间，在第一操作模式中在电极对64之间没有产生电势差，在第二操作模式中在每个电极对64之间同步地产生所需电势差。向普克尔斯盒61提供多个电极对64以使得减小了每个电极对64之间的电容，从而减少了在第一操作模式和第二操作模式之间切换普克尔斯盒61花费的时间量。例如，包括多个电极对64的普克尔斯盒61可以在小于大约1纳秒的时间段中在第一操作模式和第二操作模式之间切换。这可以允许在激光束41的后续脉冲到达普克尔斯盒61之间普克尔斯盒在第一和第二操作模式之间切换，并且可以因此允许对于激光束41的每个单独的脉冲切换普克尔斯盒61的操作模式。
在备选实施例中，第一控制设备51可以包括激光束41在入射在偏振器65上之前传播穿过的多个普克尔斯盒61。当与包括单个普克尔斯盒61的实施例相比时，多个普克尔斯盒61中的每一个可以例如具有减少的长度。例如，多个普克尔斯盒61可以每个具有大约10mm的长度。多个普克尔斯盒61中的每一个可以包括每个耦合至独立电压源63的一个或多个电极对64。电压源63可操作用于在第一操作模式和第二操作模式之间切换普克尔斯盒61，在第一操作模式中在电极对64之间不产生电势差，在第二操作模式中在每个电极对之间产生电势差。当普克尔斯盒61处于第二操作模式时每个电极对64之间的电势差可以使得每个普克尔斯盒以小于90°的角度而旋转激光束41的偏振状态。多个普克尔斯盒61可以配置以使得当多个普克尔斯盒61中的每一个处于第二操作模式并且激光束41传播通过每个普克尔斯盒61时，多个普克尔斯盒61的组合效果是以约90°旋转激光束的偏振状态以使得基本上由偏振器65不透射激光束41。
当处于第二操作模式时配置用于以小于90°而旋转激光束41的偏振状态的普克尔斯盒61中的电极对64之间产生的电势差可以小于配置用于以90°旋转激光束41的偏振状态的电极对64之间的电势差(例如图5中所示的普克尔斯盒)。因此，在其中每个以小于90°旋转激光束41的偏振状态的多个普克尔斯盒61的实施例中，当在第一操作模式和第二操作模式之间切换时在电极对64之间产生了比在其中单个普克尔斯盒61以90°旋转激光束41的偏振状态的实施例中更小的电势差。这可以有利地减少在第一操作模式和第二操作模式之间切换普克尔斯盒61所花费的时间量。如上所述，减少了在第一操作模式和第二操作模式之间切换普克尔斯盒61所花费的时间量可以允许在激光束41的后续脉冲到达普克尔斯盒61处之间在第一操作模式和第二操作模式之间切换普克尔斯盒61并且可以因此允许对于激光束41的每个单独的脉冲切换普克尔斯盒61的操作模式。
在第一控制设备51的备选但是等价实施例中，偏振器65可以配置用于仅透射具有在激光束41入射在普克尔斯盒61之前与激光束41的偏振状态正交的偏振状态的辐射。在该实施例中，将在电压源63并未在电极64之间施加电压的时间期间由偏振器65阻挡激光束41。在电压源63确实在电极64之间施加电压的时间期间，普克尔斯盒61旋转激光束41的偏振状态以使得激光束41由偏振器65透射并且入射在光阴极43上。
图6是第一控制设备51’的备选实施例的示意图。图6中所示的第一控制设备51’包括第一偏振器65a、第二偏振器65b、第一普克尔斯盒61、以及第二普克尔斯盒61b。第一和第二普克尔斯盒61a、61b每个包括电光晶体62a、62b以及电极对64a、64b。电极对64a、64b如图6中所示由导线67a、67b而耦合至电压源63a、63b。
第一偏振器65a配置用于透射具有入射在第一偏振器65a上的激光束41的偏振状态的辐射。第一偏振器65a可以用于减少激光束41的任何去偏振。第一和第二普克尔斯盒61a、61b每个可操作用于在第一操作模式和第二操作模式之间切换，其中在第一操作模式中在相应的电极对64a、64b之间不产生电势差，在第二操作模式中在相应的电极对64a、64b之间产生电势差以使得当传播穿过相应的普克尔斯盒61a、61b时激光束41的偏振状态以90°而旋转。第一和第二普克尔斯盒61a、61b可以由独立电压源63a、63b在第一和第二操作模式之间独立地切换。
第二偏振器65b配置用于仅透射具有与由第一偏振器65a透射的辐射的偏振状态正交的偏振状态的辐射。如果第一普克尔斯盒61a和第二普克尔斯盒61b处于第一操作模式，则激光束41的偏振状态将不由普克尔斯盒61a、61b中的任一个旋转，并且激光束41将不由第二偏振器65b透射。如果第一或第二普克尔斯盒61a、61b中的一个(但并非两者)处于第二操作模式，则在第一和第二偏振器65a、65b之间以约90°旋转激光束41的偏振状态，并且由第二偏振器65b透射激光束41。如果第一普克尔斯盒61a和第二普克尔斯盒61b均处于第二操作模式，则在第一和第二偏振器65a、65b之间以180°旋转激光束41的偏振状态，并且不由第二偏振器65透射激光束41。因此为了由第二偏振器65透射激光束41，第一或第二普克尔斯盒61a、61b中的一个(但并非两者)必须处于第二操作模式。电压源63a、63b可以由控制器CT(其可以对应于图1中所示的控制器CT)控制以便于控制激光束41的多少脉冲由第二偏振器65b透射以使得它们入射在光阴极43上。
图7是在一定时间段上由第一和第二普克尔斯盒61a、61b引起的激光束41的偏振状态的旋转(图7的顶面)以及在相同时间段上由第二偏振器65b透射的辐射的功率(图7的底面)的示意图。在图7的顶面中，由第一普克尔斯盒61a引起的偏振旋转采用虚线示出，并且由第二普克尔斯盒61b引起的偏振旋转采用点线示出。
在图7中所示的时间段的开始处，第一普克尔斯盒61a处于第二操作模式，并且以90°旋转激光束41的偏振状态。第二普克尔斯盒61b处于第一操作模式并且并不旋转激光束41的偏振状态。由第一和第二普克尔斯盒61a、61b引起的激光束41的偏振状态的总旋转因此是90°并且如从图7底面中所示的透射功率可见由第二偏振器65b透射激光束41。
在图7中所示的时刻t1处，第一普克尔斯盒61a切换至第一操作模式以使其并不旋转激光束41的偏振状态。在时刻t2处，第二普克尔斯盒61b切换至第二操作状态以使其以90°旋转激光束41的偏振状态。在时刻t1和时刻t2之间存在时间段ti，在该时间段期间第一普克尔斯盒61a或第二普克尔斯盒61b均未旋转激光束41的偏振状态。在时间段ti期间并未由第二偏振器65b透射激光束41，并且因此激光束41并未入射在光阴极43上。在时刻t2之后，第二普克尔斯盒61b以90°旋转激光束41的偏振状态，以及激光束41再次由第二偏振器65b透射并且入射在光阴极43上。
在图7中所示的时刻t3处，第一普克尔斯盒61a切换回到第二操作模式以使其以90°旋转激光束41的偏振状态。在时刻t4处，第二普克尔斯盒61b切换至第一操作模式以使其并不以90°旋转激光束41的偏振状态。在时刻t3和时刻t4之间存在时间段ti，在该时间段期间第一普克尔斯盒61a和第二普克尔斯盒61b以90°旋转激光束41的偏振状态以给出180°的组合旋转。激光束41在时间段ti期间并未由第二偏振器65b透射，并且因此激光束41并未入射在光阴极43上。在时刻t4之后，第二普克尔斯盒61b停止以90°旋转激光束41的偏振状态，以及激光束41再次由第二偏振器65b透射并且入射在光阴极43上。
图7中也示出了当第一普克尔斯盒61a切换回第一操作模式时的时刻t5，以及当第二普克尔斯盒61b切换回第二操作模式时的时刻t6。在时刻t5和时刻t6之间存在时间段ti，在该时间段期间第一普克尔斯盒61a或第二普克尔斯盒61b均不旋转激光束41的偏振状态并且因此并不由第二偏振器65b透射激光束41。
在图7中所示的实施例中，第一和第二普克尔斯盒61a、61b周期性地分别以时间段Ta和Tb而在第一和第二操作模式之间切换。第一和第二普克尔斯盒61a、61b的周期性切换与彼此具有相位差θ，相位差θ引起了时间段ti，在该时间段ti期间并不由第二偏振器65b透射激光束41并且因此中断了电子束E。从图7中应当理解，电子束E被中断期间的时间段ti的长度由第一和第二普克尔斯盒61a、61b的切换之间的相位差θ而并非由切换的时间段Ta、Tb确定。图6中所示的第一控制设备51’的实施例因此有利地允许以时间段ti而阻挡激光束41并中断电子束E，时间段ti远短于切换普克尔斯盒61a、61b的操作模式所采用的时间段Ta、Tb。在其期间阻挡了激光束41并中断了电子束E的时间段ti可以例如大约等于激光束41的一个脉冲传播穿过第一和第二普克尔斯盒61a、61b期间的时间段。图6的第一控制设备51’可以因此用于防止激光束41的单个脉冲入射在光阴极上并且因此中断电子束以便于使得激光束41的单个脉冲在从喷射器21输出的电子束E中基本上不具有关联的电子束团42。在一些实施例中，第一控制设备51’可以中断电子束E以使得在激光束41的多于一个的连续脉冲在从喷射器21输出的电子束E中基本上不具有相关联的电子束团42。
当调整在给定时间内被阻挡入射在光阴极43上的激光束41的脉冲数目时，可以希望使得每个普克尔斯盒处于第一和第二操作模式期间的时间量保持近似恒定。这可以允许散发至普克尔斯盒中的来自激光束41的功率量可以保持近似恒定，并且因此普尔克斯盒的温度可以保持近似恒定。为了调整在给定时间内被阻挡入射在光阴极43上的激光束41的脉冲数目，可以调整第一和第二普克尔斯盒之间的相位差θ以使得调整在其期间阻挡激光束41的时间段ti。
在备选实施例中，半波片可以位于第一普克尔斯盒61a和第二普克尔斯盒61b之间。半波片可以配置用于以约90°旋转激光束41的偏振状态。在该实施例中，激光束41可以在第一和第二普克尔斯盒均处于相同操作模式期间的时间由第一控制设备51’透射，并且激光束41可以在第一和第二普克尔斯盒处于不同操作模式期间的时间由第一控制设备51’阻挡。
以上已经描述了实施例，其中一个或多个普克尔斯盒61在第一操作模式和第二操作模式之间切换。在第一操作模式和第二操作模式之间切换普克尔斯盒61可以使得一些功率散发至普克尔斯盒61的电光晶体62中。功率散发至电光晶体62中可以使得电光晶体62被加热。在一些实施例中，可以冷却一个或多个普克尔斯盒61以便于稳定普克尔斯盒61的温度。
第一控制设备51、51’可以可操作用于控制入射在光阴极43上的激光束41的功率并且因此控制从光阴极43发出的电子束团的电流。例如，组合参照图1和图4，穿过第一控制设备51、51’透射的激光束41的功率可以响应于如由传感器设备ST测量的EUV辐射束B的功率而由控制器CT控制。第一控制设备51、51’可以因此形成基于反馈的控制回路F1的一部分。如果测得的EUV辐射束B的功率太高，则控制器CT将使得第一控制设备51、51’阻挡更多来自激光束41的脉冲。相反地，如果测得的EUV辐射束B的功率太低，则控制器CT将使得第一控制设备51、51’阻挡更少来自激光束41的脉冲。
在实施例中，可以替代EUV辐射束的功率而测量电子束E的电流。测得的电流可以用于替代测得的EUV辐射束功率而提供基于反馈的控制回路。
在如上所述的实施例中，可以控制施加至光阴极43的电压以适应这样的事实，由于丢失的激光束脉冲，电子的束团将不会从光阴极发出。通常，可以稳定施加至光阴极43的电压，并且该稳定可以考虑丢失的激光束脉冲。电压稳定可以例如是前馈稳定。
以上已经描述了第一控制设备51、51’的实施例，其可操作用于阻挡激光束41的一个或多个脉冲入射在光阴极43上以便于中断电子束E并且使得激光束41的至少一个脉冲在从喷射器输出的电子束E中基本上不具有相关联的电子束团。这可以允许控制从自由电子激光器输出的辐射束B的功率。除了使用第一控制设备51、51’之外或者作为使用第一控制设备51、51’的备选，可以采用图4中所示的第二控制设备52而控制从自由电子激光器输出的辐射束B的功率。第二控制设备52可操作用于从电子束E移除从光阴极43发出的电子束团42，由此中断电子束E以便于使得激光束41的至少一个脉冲在电子束E中基本上不具有相关联的电子束团。
图8是第二控制设备52的实施例的示意图。第二控制设备52包括布置在电子束E的轨迹的任一侧的成对的导电极板74。导电极板74由导线77电耦合至电压源73。导线77、导电极板74和电压源73形成了电流可以流过其中的电路。电流流动的方向由图8中的导线77上的箭头所示。电路中也包括电阻器75。优选地，导线77、导电极板74和电阻器75的阻抗匹配。电压源可操作用于在极板74之间产生电势差以便于使得电流流过导电极板。电流沿相反方向流过导电极板74，由此在极板74之间产生磁场。由控制器CT(可以对应于图1中的控制器CT)控制电压源73。在导电极板74之间产生电势差以便于在极板74之间产生磁场时，所产生的磁场用于改变电子束E中的电子束团42的轨迹以便于引导电子束团朝向束流收集器72。图8中示出了电子束团42’，其轨迹已经由导电极板74之间的磁场改变以便于引导电子束团42’沿着轨迹71朝向束流收集器72。
束流收集器72包括足够量的材料以吸收偏转的电子束团42’。束流收集器72吸收电子以便于防止产生二次电子，二次电子可以不利地到达增速器33并且由线性加速器22加速。在一些实施例中，备选装置可以用于防止产生二次电子。例如，一个或多个孔口(orifice)可以位于电子束E在其中传播的束管道42’中以便于允许偏转的电子束团42’传播出束管道而并不产生二次电子。在一些实施例中，二次电子可以通过例如产生配置用于防止二次电子朝向增速器33传播的电场和/或磁场而引导远离增速器33。
电压源73可操作用于开关在导电极板74之间的电势差以便于在第一操作模式和第二操作模式之间切换，在第一操作模式中在导电极板74之间不产生电势差并且电子束团42继续沿着相同轨迹并且保留在电子束E中，在第二操作模式中在导电极板74之间产生电势差并且一个或多个电子束团42’偏转出电子束E并且引导至束流收集器72。电压源73可以例如可操作用于足够快地在第一和第二状态之间切换以便于一次仅将单个电子束团42’偏转出电子束E。例如，第一电子束团42可以穿过导电极板74，而同时关闭导电极板74之间的电势差以使得第一电子束团42并不偏转出电子束E。在后续第二电子束团42’经过导电极板74之间之前，导电极板74之间的电势差随后可以打开，以使得第二电子束团偏转出电子束E并且沿着轨迹71引导至束流收集器72。在后续第三电子束团42经过导电极板74之前，导电极板74之间的电势差可以随后再次关闭，以使得第三电子束团42并不偏转出电子束E。可以例如以小于大约10纳秒的时间段而产生导电极板74之间的电势差。例如，可以以大约1纳秒或更少时间段而产生在导电极板74之间的电势差。
备选地，可以以足够时间段在导电极板74之间产生电势差以便于将多于一个连续电子束团42’偏转出电子束E并且朝向束流收集器72(例如100个电子束团或更少，例如10个电子束团或更少)。
由方程3给出由导电极板74之间的电势差引起的电子束团42’的角偏转Δα的近似。
Figure BDA0001752684970000561
其中q是电子电荷，L是导电极板74的沿着电子束E的传播方向的长度，V是导电极板74之间的电势差，Ee是电子束团42’中的电子的能量，h是导电极板74之间的间距并且w是导电极板74的宽度。
在实施例中，电势差V可以产生在导电极板74之间，导致大约1°的角偏转Δα。这可以导致在从导电极板74下游大约1m的距离处在偏转的电子束团42’和电子束E之间大约2cm的间距。在其他实施例中，角偏转Δα可以大于1°并且可以例如大至6°。这可以导致在距导电极板74大约1米的距离处在偏转电子束团42’和电子束E之间高达大约10cm的间距。
在导电极板74之间产生的电势差V可以例如大于约0.2kV。在一些实施例中，电势差V可以大至1kV。能够足够快地开关0.2～1kV的电势差以将单个电子束团42’偏转出电子束E的电压源73是商业可购得的。
如上所述，第二控制设备52可操作用于将一个或多个电子束团42’偏转出电子束E。偏转的电子束42’因此并不由增速器33或线性加速器22加速，并且也并不传播穿过波荡器24。第二控制设备52因此可操作用于中断电子束E以便于使得激光束41的至少一个脉冲在从喷射器21输出的电子束E中基本上不具有相关联的电子束团。如参照第一控制设备51如上所述，中断电子束E使得从自由电子激光器FEL发出的辐射束B的脉冲中断，并且因此减小了在衬底W的目标位置处接收到的辐射剂量。可以控制(例如由控制器CT)第二控制设备52以便于控制由自由电子激光器发出的辐射功率。控制器CT可以接收对应于EUV辐射束的功率(或电子束中的电流)的信号作为输入。因此，可以提供基于反馈的控制回路，其允许控制EUV辐射束的功率。这可以允许减小在曝光时间段上EUV辐射束的波动。
偏转出电子束E的电子束团42’的数目可以足够小以使得自由电子激光器中所产生的瞬变相对较低。因此，例如，从自由电子激光器输出的EUV辐射束的波长可以保持基本上恒定。对基本上恒定的波长的参照可以解释为意味着波长并未改变或者以足够小的量改变以使得由于波长相关的反射镜透射率引起的在目标位置处的剂量变化保持低于所需阈值。
在备选实施例中，一个或多个电子束团42’可以偏转出电子束E以便于中断电子束E并且在自由电子激光器FEL中其他位置处中断辐射束B中的脉冲。例如，一个或多个电子束团42可以在增速器33之后和/或在线性加速器22之后偏转出电子束E。然而有利的是，当电子束团42’具有相对较低能量时将电子束团42’偏转出电子束E。例如有利的是，在由增速器33加速电子束团之前和/或在由线性加速器22加速电子束团42’之前将电子束团42’偏转出电子束E。这是因为当电子束团42的能量在增速器33和/或线性加速器22中增大时，提供电子束团42的所需偏转所要求的电场的幅度增大。偏转已经由增速器33和/或线性加速器22加速的电子束团因此要求在导电极板74之间产生更大的电势差V。产生更大的电势差可以占用更多时间并且因此可以增大可以产生电势差的速度。这可能意味着将单个电子束团42’偏转出电子束E可能是有问题的。
此外，在增速器33和/或线性加速器22中加速之后偏转出电子束的电子束团将比在加速之前偏转出电子束的电子束团42’具有更高的能量。更高能量的偏转电子束团42’将产生可能需要从自由电子激光器FEL移除的二次电子以及二次同位素。
在图8中所示的第二控制设备52的实施例中，电压源73使得电流在导电极板中沿相反方向流动。在备选实施例中，一个或多个电压源可以配置用于使得电流沿相同方向在每个导电极板74中流动。在该实施例中，可以在极板74之间产生磁场以使得由磁场散焦经过极板74之间的电子束团42。当与尚未散焦的电子束团42相比时，散焦的电子束团42可以以显著减少的转换效率而在波荡器24中激发辐射的发射。由散焦的电子束团在波荡器24中激发的辐射脉冲可以因此具有比由尚未散焦的电子束团在波荡器24中激发的辐射脉冲具有更低的功率。电子束团42可以因此在第二控制设备中散焦以便于减少在波荡器24中激发的辐射的对应脉冲的功率(例如，减少到可忽略的功率水平)。这可以视为基本上中断了从自由电子激光器FEL发出的辐射束B中的脉冲，并且可以因此在给定曝光时间段中使得减小由衬底W的目标位置接收到的辐射的脉冲数目，由此减小在目标位置处接收到的辐射剂量。
以上已经描述了可操作用于中断电子束E以便于使得激光束41的至少一个脉冲在从喷射器21输出的电子束E中基本上不具有相关联电子束团42的第一控制设备51和第二控制设备52的实施例。如上所述，中断从喷射器21输出的电子束E使得中断了从自由电子激光器FEL发出的辐射束B中的脉冲，并且因此使得在给定曝光时间段中减少了由衬底W的目标位置接收到辐射的脉冲数目，由此减少了由目标位置接收的辐射剂量。电子束E可以因此由第一控制设备51和/或由第二控制设备52中断以便于控制由衬底W的目标位置所接收的辐射的剂量。
可以响应于辐射束B的一个或多个测量而控制(例如由控制器CT)第一控制设备51和/或第二控制设备52。例如，辐射传感器(未示出)可以设置用于测量从自由电子激光器FEL输出的辐射束B的功率。可以响应于辐射束B的测得功率而控制第一控制设备51和/或第二控制设备52以使得由衬底W的目标位置接收所需剂量的辐射。例如，如果辐射传感器测量到辐射束B的功率的增大，则第一控制设备51和/或第二控制设备52可以通过中断电子束E而对该测量作出响应以便于减少在给定曝光时间段中由衬底W的目标位置接收到的辐射的脉冲数目，以使得尽管辐射束B的功率增大，由目标位置接收到的辐射剂量继续为所需剂量。
在一些实施例中，除了在自由电子激光器FEL的输出端处之外，可以在光刻系统LS的其他位置处测量辐射束B的功率的测量值。例如，可以测量从扩束光学器件(如果存在的话)输出并且输入至分束设备19的辐射束的功率。附加地或备选地，可以在已经由分束设备19输出之后测量一个或多个分支辐射束Ba－Bn的功率。附加地或备选地，可以在一个或多个光刻设备LAa－LAn内测量一个或多个分支辐射束Ba－Bn的功率。例如，可以测量在衬底W处接收到的图案化辐射束(例如图案化辐射束Ba’)的功率。通常，可以进行辐射束B或分支辐射束Ba－Bn的任何测量，并且所述任何测量可以用于控制第一控制设备51和/或第二控制设备52以便于控制在给定曝光时间段中在衬底W的目标位置处接收到辐射的剂量。
通常，可以进行辐射束B或分支辐射束Ba－Bn的任何测量，并且所述任何测量可以用于控制第一控制设备51和/或第二控制设备52以便于控制从自由电子激光器输出的辐射的功率。测量可以形成基于反馈的控制回路的一部分，其用于稳定从自由电子激光器输出的辐射的功率。图1中示出了基于反馈的控制回路F1的示例。
在一些实施例中，第一控制设备51和/或第二控制设备52可以在正常操作期间中断电子束E以便于以给定量减少电子束E中的电子束团42的数目以及辐射束B中的脉冲的数目。这可以允许第一控制设备51和/或第二控制设备52按照需要通过增大或减小电子束中的电子束团42的数目而稳定由自由电子激光器输出的辐射束的功率。当该功率在给定时间段(例如1ms)上平均时，这可以减小EUV辐射束功率的波动。
衬底W的目标位置可以曝光大约1ms的曝光时间段。激光束41的脉冲重复频率以及因此辐射束B的脉冲重复频率可以为大约300MHz。因此，在该示例中，在1ms的曝光时间段期间，衬底W的目标位置曝光于大约3×105个辐射脉冲。可以希望以周期性方式中断电子束E。例如，第一控制设备51和/或第二控制设备52可以中断电子束E以使得激光束41的每个第100个或每个第1000个脉冲在电子束E中基本上不具有相关联的电子束团42。在一些实施例中，在电子束中断所在的期间的时间段可以总共包括电子束并未中断所在的期间的时间段的大约1－10％。在一些实施例中，电子束中断的频率可以为1MHz或更大(例如在1MHz至大约100MHz的范围中)。可以增大或减小在曝光时间段期间在电子束E中基本上不具有相关联的电子束团42的激光束41的脉冲数目以便于控制在曝光时间段期间接收到的辐射的剂量(例如用于将剂量变化保持低于所需阈值)。因此，减小了在曝光时间段上平均的EUV辐射束的波动。对应地减少了在衬底上的目标位置处接收到EUV辐射的剂量的波动。
在其中在扫描曝光中辐射的曝光隙缝扫描越过衬底上的目标位置的实施例中，可以希望以时间段Ti按照周期性方式中断电子束E，以使得曝光时间段Te是时间段Ti的整数倍(也即Te＝nTi，其中n是整数)。这可以确保当曝光隙缝扫描越过目标位置时衬底W的每个目标位置接收相同数目的辐射脉冲。
如上所述，可以希望中断电子束E以使得从电子束E移除少量的连续电子束团42(例如小于100个或小于10个)。例如，可以希望一次仅从电子束E移除单个电子束团42。从电子束E仅移除少量的连续电子束团42可以确保在传播穿过线性加速器22和波荡器24的电子束E中仅存在小的间隙。这可以减小由于电子束E中的间隙而在自由电子激光器中引起的瞬变的大小(与如果存在更大间隙的情形相比)。瞬变可以足够小，以使得例如由自由电子激光器产生的EUV辐射的波长保持基本上恒定。对基本上恒定的波长的参考可以解释为意味着波长并未改变或者改变足够小的量以使得由于波长相关的反射镜透射率所致的在目标位置处的剂量变化保持低于所需阈值。
线性加速器22可以包括多个谐振腔(例如超导射频腔)，外部驱动振荡的电磁场在其中谐振。穿过谐振腔的电子束团42的每个电子具有其自身相关联的电磁场。当电子穿过腔时，扰动其电磁场，使得已知为尾场的电磁场存在于腔内。在给定时刻腔内的电磁场因此是外部驱动的电磁场与之前已经穿过腔的电子的尾场的组合。紧随在电子束E中的中断之后的电子束团42可以因此经历与并未跟随电子束E中的中断的电子束团42不同的线性加速器22的腔中的电磁场。紧随电子束E中的中断的电子束团42可以因此在线性加速器22中以不同于并未跟随电子束E中的中断的电子束团42的量而加速，并且因此可以在波荡器24中具有不同的能量。
在一些实施例中，从波荡器24输出的电子束E返回穿过线性加速器22以便于回收来自电子束E的能量并且减速电子束E。该设置已知为能量回收线性加速器(ERL)。从减速电子回收的能量用于加速从喷射器21输出的电子束E。如果通过从电子束E移除电子束团42而中断电子束E，则在线性加速器22中将存在电子束的能量的回收的中断。该能量回收的中断可以引起穿过线性加速器22的加速电子被加速的量的减小，并且可以因此改变从线性加速器22输出并且传播通过波荡器24的一些电子束团42的能量。
如上所述，中断在线性加速器22的腔中的尾场的效果和/或中断线性加速器22中从减速电子回收能量的效果可以使得一些电子束团42以与并未受到这些效果所影响的电子束团42不同的能量穿过波荡器24。在波荡器24中激发其发射的辐射的波长取决于波荡器24中的电子束团的能量，并且因此波荡器24中的电子束团的能量的改变可以导致从自由电子激光器FEL发出的辐射束B的波长的改变。电子束E的中断可以因此引起紧随电子束E的中断的辐射束B的脉冲的波长的改变。
从自由电子激光器FEL至衬底W的辐射束B所遵循的光学路径的透射率可以取决于辐射束B的波长。辐射束B波长的变化可以因此引起入射在衬底上的辐射束(例如图案化辐射束Ba’)的功率的变化，并且可以因此影响在衬底W处接收到辐射的剂量。可以希望减少电子束E的中断对于辐射束B的波长的任何影响。
由电子束E的中断引起的辐射束B的波长的改变可以取决于电子束E所中断的时间长度。例如，从电子束E仅移除单个电子束团42可以使得仅以短时间量中断电子束E并且可以仅引起在中断之后辐射束B的脉冲的波长的小量变化。如果从电子束E移除的连续电子束团42的数目增大，则这将增大中断电子束E的时间量，并且可以因此增大在中断之后辐射束B的脉冲的波长的变化。可以因此希望中断电子束E以使得从电子束E仅移除有限数目的连续电子束团42以便于减小中断对于辐射束B的波长的影响。例如，可以希望一次仅从电子束E移除单个电子束团42。实际上由于电子脉冲的高频率(例如约100MHz)，这可能是不可能的。通常，可以希望以1MHz或更大的重复频率中断电子束，并且将电子束的总中断限制为小于束时间的10％。这将限制中断引起辐射束B中的脉冲的波长变化的程度。例如，可以一次从电子束移除100个或更少连续电子束团。
在实施例中，可以测量并考虑通过从电子束E移除多个电子束团42引起的瞬变。例如，可以测量并考虑辐射束的波长的瞬时改变。如上所述，光刻设备LA的反射镜的透射率是波长相关的。反射镜的集体透射具有峰值透射波长，其中反射镜的透射在该峰值处最高并且沿着峰值的任一侧作为波长的函数沿着斜坡下降。自由电子激光器可以配置用于操作在位于共同反射镜透射的斜坡上(例如斜坡的中点周围)的波长下。当从电子束E移除多个电子束团时，加速器21保持否则已经转移至电子束团的能量。当接下来电子束团穿过加速器21时，它们接收该额外的能量。这是可以持续约1μs的瞬时效应。因为电子束团具有额外的能量，所以它们将产生具有更短波长的EUV辐射。在该更短波长下反射镜的集体透射将不同(例如更低)，并且作为结果EUV辐射将在其入射在衬底上之前由反射镜更多地衰减。该效应可以用于至少部分地补偿由从电子束移除多个电子束团42(或者以如上所述方式散焦电子束团)引起的瞬变效应。
在相关实施例中，可以通过改变激光束41的脉冲功率而改变电子束团42中的电荷量。这将在由那些电子束团42发出的EUV辐射的强度以及EUV辐射波长中产生立即改变。此外，将在加速器21中产生能量的瞬时改变，这将影响后续电子束团42的能量和波长(例如以几μs的时段)。这些能量和波长改变可以与反射镜的波长相关的集体透射组合用于控制输送至衬底W上的目标位置的EUV辐射的剂量。
在另一相关实施例中，可以通过改变电子束团42的加速而调整EUV辐射束的波长。如上所述，改变波长可以用作控制输送至衬底W上的目标位置的辐射剂量的一种方式。可以使用电子增速器33或加速器21中额外腔(例如由铜形成)而改变向电子束团42提供的加速。额外的腔可以具有显著小于由其他腔使用的电场但是足够大以能够控制得到的EUV辐射脉冲的波长的峰值电场。如果额外腔不是超导的(例如由铜形成)，则其将具有较小的Q因子并且将能够更快地控制波长。
自由电子激光器FEL可以包括监测自由电子激光器FEL的特性的一个或多个安全监测系统。例如，可以由一个或多个安全监测系统监测从喷射器21输出的电子束团42的电流、传播通过自由电子激光器FEL的电子束E和/或辐射束B的脉冲。一个或多个安全系统可以对由安全监测系统作出的测量作出反应，以便于调整所监测的变量和/或在所监测变量不同于所需状态的情况下提供错误警报。例如，在辐射束B的脉冲和/或电子束团42丢失的情况下，这可以由一个或多个安全监测系统检测并且可以由安全系统作出反应(例如通过关闭自由电子激光器FEL)。在第一控制系统51和/或第二控制系统52中断电子束E的情况下，则该中断可以通信发送至安全监测系统和/或安全系统以使得并不由安全系统对丢失的电子束团E和/或辐射束B中丢失的脉冲作出反应。
以上在控制由衬底W的目标位置接收的辐射剂量的上下文中已经描述了中断电子束E的优点。中断电子束E可以是附加地有利的，因为其可以允许可以沿着电子束E路径聚集的离子分散远离电子束E的路径。离子可以产生在电子束E通过其在自由电子激光器FEL中传播的束管道中，并且可以通过由电子引起的势阱而吸引至电子束E的路径。电子束E中的电子可以由离子散射并且可以产生有害的辐射。散射的电子可以附加地引起对波荡器24中的磁体的损伤。电子束E的中断引起由电子束E产生的势阱的中断，在此期间离子可以分散远离电子束E的路径。分散的离子可以例如由束管道壁吸收以使得从束管道移除它们。
以上已经参照了从电子束E移除一个或多个电子束团42。从电子束E移除一个或多个电子束团42可以包括基本上阻止了激光束41的一个或多个脉冲入射在光阴极43上以使得基本上没有电子束团42从光阴极43发出(例如使用第一控制设备51)。从电子束E移除一个或多个电子束团42可以包括将入射在光阴极43上的激光束41的一个或多个脉冲的功率减少至小于额定功率的10％并且因此减少从光阴极43发出的电子束团42的电荷以使得它们产生可忽略量的EUV辐射(例如使用第一控制设备51)。从电子束E移除一个或多个电子束团42可以包括从电子束E偏转一个或多个电子束团42(例如使用第二控制设备52)。
在备选方案中，如上所述，替代于从电子束E移除一个或多个电子束团42，可以散焦一个或多个电子束团以使得它们可以产生可忽略量的EUV辐射(例如使用第二控制设备52)。
现在将参照图9描述本发明的备选实施例。图9示出了具有与图3中所示FEL许多共同特征的FEL。为了避免重复，在此不再描述这些特征。自由电子激光器FEL包括辐射传感器25，其可操作用于确定辐射束B的功率。一部分辐射束B可以引导朝向辐射传感器设备ST(其可以对应于图1中所示的辐射传感器设备ST)，并且可以测量该部分的辐照度。这可以用于确定辐射束B的功率。备选地或附加地，辐射束B的功率可以间接地确定。例如，辐射束B经过的真空管道中存在的残留气体可以发荧光(吸收EUV辐射并发射具有不同波长的辐射)和/或引起对EUV辐射的瑞利(Rayleigh)散射。对由这些残余气体引起的荧光和/或瑞利散射的测量与残留气体压力的测量一起可以足够确定辐射束B的功率。功率的测量可以是基本上连续或间歇的。
波荡器24具有调整机构24a，其可操作用于响应于由辐射传感器设备ST测量的功率而改变波荡器的一个或多个参数以使得改变辐射束的功率，如以下进一步详述。
当电子移动通过波荡器24时，它们与辐射的电场相互作用，与辐射交换能量。满足谐振条件的电子在其进入波荡器时将在发射辐射时损失能量，以使得不再满足谐振条件。因此，如上所述，在一些实施例中，波荡器可以是锥形的。也即，周期性磁场的幅度和/或波荡器周期λu可以沿着波荡器的长度改变以便于当它们引导通过波荡器时将电子束团保持在谐振。有利地，波荡器的锥形具有显著增大转换效率的能力。锥形波荡器的使用可以以大于2的因子增大转换效率(也即转换成辐射束B中的辐射的电子束E的能量的那部分)。可以通过沿着其长度减小波荡器参数K而实现波荡器的锥形。
波荡器周期λu和沿着波荡器的轴线的磁场强度B0可以匹配至电子束团能量以帮助确保满足谐振条件。在非锥形波荡器的情形中，波荡器周期λu和周期性磁场B0的幅度保持在整个波荡器恒定。在锥形波荡器的情形中，波荡器周期λu和/或磁场B0的幅度沿波荡器轴线随着距离而改变以便于帮助确保满足谐振条件。该匹配对于给定波荡器长度提供了从电子到EUV辐射的最大或增大的能量提取。用于帮助确保满足谐振条件的该波荡器周期λu和磁场强度B0的匹配可以是自由电子激光器FEL的默认配置。
在实施例中，波荡器24的磁场的至少一部分是可调的，调整机构24a可操作用于改变该可调磁场。当需要时，可以动态地改变波荡器中的磁场的至少一部分的强度以便于从如上所述的匹配配置减小转换效率。在一些实施例中，调整机构24a可操作用于改变在波荡器24的轴线上或靠近该轴线的磁场强度。
有利地，这提供了对输出EUV辐射功率的控制而同时诸如例如能量、电荷、压缩、聚焦和重复率的一个或多个电子特性可以保持恒定。该设置由于例如一个或多个原因是有益的。例如，该设置允许考虑对EUV辐射的要求的改变。例如，该设置允许适应使用EUV辐射的光刻设备LA的变化的需求。光刻设备LA包括可以随着时间退化的数个反射镜，并且该设置例如允许补偿该退化。作为另一示例，该设置允许补偿由于电子和/或中子轰击引起的在波荡器24中的磁体的退化。
另一益处在于，可以相对较快地改变FEL的转换效率。特别地，可以在用于由光刻设备LA对衬底W上的目标部分曝光的时间尺度内改变辐射束B的功率(例如在约1ms内)。这可以允许控制辐射束B的功率以使得控制在衬底上的目标位置处接收到的辐射的剂量。也即，来自传感器设备ST的反馈可以用于减少在目标位置处接收到的辐射剂量的波动(例如使得剂量的变化保持低于所需阈值)。
取决于聚束的电子束E的重复率，可能无法校正脉冲至脉冲的功率变化。
可以通过朝向和远离束轴线移动提供波荡器24的磁场的磁体而改变波荡器24的轴线上和靠近该轴线的磁场强度。这可以视作是波荡器24的锥形的改变。磁体可以独立地或取决于其他磁体而调整。在实施例中，磁体相对于束轴线以如此方式移动以使得EUV辐射的偏振保持基本上不变。这可以是有利的，如果需要或希望提供具有特定偏振辐射的光刻设备LA。例如，光刻设备LA可以需要圆偏振辐射。通过移动磁体调整平面波荡器24的锥形将对于偏振基本上不具有影响。然而，螺旋形波荡器的磁体的调整将改变辐射的偏振，除非磁体的调整沿垂直和水平方向两者。
在实施例中，波荡器24的磁体可以设置在束轴线的任一侧上，它们之间具有间隙。间隙可以例如在4和10mm之间。磁体之间的间隙的大小可以例如控制至约1微米的精度。调整机构24a可以可操作用于以例如10微米或更大而改变间隙的大小。
附加地或备选地，可以通过改变由磁体产生的磁场而改变波荡器24的轴线上或靠近该轴线的磁场强度。磁体可以是永磁体，并且可以通过改变流过位于磁体附近的线圈的电流和/或磁体的温度而改变它们所产生的磁场。磁体的温度的增大可以引起磁场强度的减小。
在实施例中，调整机构24a可操作用于改变波荡器24的波荡器周期λu。
在实施例中，辐射传感器设备ST可以用于监测辐射束B的功率。响应于该确定的功率，调整机构24a可以改变波荡器24的周期性磁场，这接着将改变辐射束B的功率。以如此方式，可以建立基于反馈的控制回路，该控制回路控制由自由电子激光器输出的辐射束B的功率。
调整机构24a可以由控制器CT控制。辐射传感器设备ST可以连接至控制器CT并且可以可操作用于发送指示所确定的功率的信号S至控制器。辐射传感器ST和控制器之间的连接可以是物理的或无线的(对于该实施例或其他实施例)。控制器CT可以可操作用于接收信号S并且响应于此改变波荡器24的一个或多个参数。可以取决于从辐射传感器25接收到的信号根据某一(例如预定的)算法而改变参数。传感器设备ST、控制器CT和调整机构24a构成可以用于控制由自由电子激光器输出的辐射束功率(例如，以减少功率波动)的基于反馈的控制回路。
控制器CT可以可操作用于接收附加的信号S’并且响应于此改变波荡器24的一个或多个参数。例如，处理器可以从光刻设备LA接收指示对于EUV辐射的低或高要求的预期时段的信号S’，并且处理器可以相应地改变波荡器24的一个或多个参数。
自由电子激光器FEL可以包括布置在加速器22和波荡器24之间的第一偏转磁体，其可以处于：第一状态，其中由波荡器24沿着周期性路径引导电子以使得它们与波荡器24中的辐射相互作用，激发相干辐射的发射；或第二状态，其中电子沿着不同路径引导通过波荡器24以使得它们与波荡器24中的辐射去耦合并且基本上不激发相干辐射的发射。例如，第一偏转磁体可以开启(其中其处于第二状态)或关闭(其中其处于第一状态)。该设置特别适用于螺旋形波荡器，其中电子方向和波荡器的轴线之间角度的小的改变(例如以约10μrad)可以引起EUV辐射与电子束团的完全去耦合。因此有效地关闭了EUV辐射的受激发射，将自由电子激光器FEL的EUV输出减小至可忽略水平。有利地，这提供了可以希望的紧急关闭特征。自由电子激光器FEL可以包括布置在波荡器24下游的第二偏转磁体，设置用于补偿第一偏转磁体的动作以使得当第一偏转磁体在开启状态时离开第二偏转磁体的电子基本上遵循与当第一偏转磁体处于关闭状态时离开第二偏转磁体的电子基本上相同的轨迹。这允许当第一偏转磁体开关时引导电子朝向束流收集器100。
来自SASE FEL的EUV辐射的典型散度在至少数十μrad的量级。因此，原则上，能够通过控制在波荡器的输入处的束方向以改变EUV输出的功率而并不显著改变辐射束B离开自由电子激光器FEL的位置。可以使用偏转磁体(由脉冲电流驱动)、通过弯曲磁体的机械移动和/或通过改变流过一个或多个偶极磁体的线圈的电流而动态地实现电子束E的偏转。
如上所述，自由电子激光器FEL可以包括布置在波荡器24和束流收集器100之间的减速机构26，其可操作用于在电子由束流收集器100吸收之前减少它们的能量。该设置减少了当由束流收集器吸收时电子所具有的能量的量，以及因此将减小感应的辐射和所产生二次粒子的水平。这消除或者至少减少了对于从束流收集器移除并处置放射性废物的需求。这是有利的，因为放射性废物的移除需要周期性关闭自由电子激光器FEL并且放射性废物的处置可以是昂贵的并且具有严重的环境影响。
减速机构26可以可操作用于将电子的能量减少至低于7MeV，并且希望低于5MeV。有利地，低于该能量的电子并不在束流收集器100中感应任何显著水平的放射性。在自由电子激光器FEL的操作期间，伽马辐射将存在，但是当电子束E关闭时，束流收集器100将能够安全处理。
一种已知的减速机构使用线性加速器以减速电子。例如，用于加速的线性加速器22也可以用于减速，即，通过将离开波荡器24的电子束团E以相对于射频(RF)场180度的相差而注入至线性加速器22中。该设置已知为能量回收LINAC。然而，存在对该设置可以接受的束团内的电子能量的展宽的限制。当电子束E穿过时波荡器24将在其能量中引入展宽。这将导致相对于射频(RF)场以180度的相差注入至线性加速器22中的电子束团的不完整减速。作为结果，一些电子在它们离开线性加速器22时可以比离开喷射器21的电子具有更大的能量。因此，这些电子中的一些可以具有超过7或5MeV的所需阈值的能量。作为结果，可以需要用于进一步减少这些电子能量的机构。
因此，减速机构26的至少一部分可以与电子源分离。特别地，减速机构26可以包括同步加速器或回旋加速器，其可以用于有源地减速电子。有利地，该设置允许离开波荡器的束团内的电子能量的更大展宽，这又允许自由电子激光器的效率的增大。在备选实施例中，减速机构26可以包括电子穿过其中以无源地减速它们的导电管道。例如，参照图11A和图11B，减速机构26可以包括导电管道140a、140b的区段，其具有粗糙内表面以促进由于尾场所致的能量耗散。例如，内表面可以包括多个交替的凹陷141a、141b和突起142a、142b。交替的凹陷141a、141b和突起142a、142b可以在轮廓上具有任何合适的形状，诸如例如三角形(141a、142a)或矩形(141b、142b)。如果合适的话，导电管道的内表面可以包含用于感应大的尾场的不连续性的任何合适的源，诸如空洞、缝隙等。导电管道140a、140b可以包括诸如水冷却的冷却系统(未示出)。
在实施例中，调整机构24a可操作用于改变辐射束B的偏振。这可以是响应于由调整机构接收到的信号S’。如以下进一步所述，可以通过(a)改变波荡器24的几何结构；和/或(b)例如使用反射镜系统(参见图10)操纵离开波荡器24的辐射束B而改变输出辐射束B的偏振。
在一个实施例中，由自由电子激光器产生的辐射束B引导进入光刻设备LA的照明系统IL中并且到图案形成装置MA。通常，辐射将在自由电子激光器FEL和图案形成装置MA之间改变方向，使用一个或多个反射镜实现方向改变。一个或多个反射镜可以包括在照明系统IL中的琢面场反射镜装置10和琢面光瞳反射镜装置11和/或位于自由电子激光器FEL和光刻设备LA之间和/或在照明系统IL中的任何其他反射镜。通常，每次反射将改变分量的强度的比例，从而改变辐射的偏振，其中电场平行于或垂直于入射平面(通常称作辐射的s和p分量)。偏振的改变取决于入射角，其中掠入射反射镜产生最大的改变，并且近法线入射反射镜(诸如照明系统IL中的琢面场反射镜装置10和/或琢面光瞳反射镜装置11)不产生任何显著的偏振改变。
自由电子激光器FEL可以配置以使得取决于布置在自由电子激光器FEL和图案形成装置MA之间的一个或多个反射镜而选择辐射束B的偏振，以使得入射在图案形成装置上的辐射具有所需的偏振。例如，可以希望采用圆偏振的辐射照射图案形成装置。如果是这样的情形，则波荡器24可以产生椭圆偏振的辐射，其中该椭圆偏振辐射的s和p分量的相对强度使得入射在图案形成装置MA上的辐射是圆偏振的。可以通过仅考虑光学路径中的任何掠入射反射镜并忽略任何法线或近法线入射反射镜的效应而选择s和p分量的相对强度。
为了产生椭圆偏振的辐射，可以使用任何合适的波荡器24，诸如螺旋形波荡器。在实施例中，波荡器24可以包括其平面基本上相互垂直的两个共轴平面波荡器，其中选择两个平面波荡器的长度、波荡器周期和磁场强度以帮助确保偏振的水平和垂直强度的比例产生所需的椭圆辐射。在实施例中，波荡器可以包括多于两个共轴平面波荡器，每个平面波荡器的平面是不同的。该设置可以允许比仅使用两个平面波荡器更平滑的偏振匹配。在实施例中，波荡器可以包括其平面基本上相互垂直的第一和第二共轴平面波荡器，以及布置在第一和第二平面波荡器之间的共轴螺旋形波荡器。该设置是有利的，因为其通过引入中间螺旋形波荡器而允许能量从第一偏振辐射(从第一平面波荡器)高效地耦合至基本上垂直偏振的辐射(对应于第二平面波荡器)中。
光刻设备LA可以需要圆偏振的EUV辐射。这可以使用产生圆偏振辐射的螺旋形波荡器完成。然而，如果波荡器是平面的，则可以需要从线偏振至圆偏振的转换。可选地，这可以使用现在将参照图10进一步描述的设备130完成。
设备130可操作用于使用反射镜131将辐射束B分割为两个分量。辐射束B的第一部分B1由反射镜131以90°反射，辐射束B的第二部分B2继续经过反射镜131。辐射束B的偏振矢量平行与反射镜131并且因此第一部分B1的偏振矢量与辐射束B相同。第一部分B1随后经受由反射镜132、133以90°的两次后续反射。来自反射镜132的第二反射以90°旋转了第一部分B1的偏振矢量，而来自反射镜133的第三反射并未如此。在通过90°的三次旋转之后，第一部分B1平行于第二部分B2但是与其偏离，并且两个部分B1、B2的偏振矢量相互正交。两个掠入射反射镜134、135用于引导第一部分B1以使其与第二部分B2会聚。尽管第一和第二部分B1、B2会聚，作为第一部分B1反射的结果，第一和第二部分B1、B2的偏振矢量不再平行。通过考虑第一和第二部分B1、B2的不同反射损失以及合适地选择第一和第二部分B1、B2的功率，能够产生基本上相等功率并且基本上相互正交偏振的两个会聚束。这两个束可以一起经由对它们相对相位的合适选择而形成圆或椭圆偏振的辐射束。实际上，精确的相位匹配可能是不可能的。因此，备选地，共同传播或重叠的束B1和B2可以均由光刻设备LA接收并且投影至衬底W上(已经由掩模MA图案化)。设备130可以用于确保在衬底W的曝光期间存在两个偏振并且由两个偏振输送的剂量平均近似相等。
自由电子激光器的束团压缩器可以包括可调的束团压缩器。图12示出了具有可调束团压缩器230的自由电子激光器FEL。可调束团压缩器230可以设置用于可调地控制以下各项中的至少一个：(i)电子束E的电子束团在它们进入波荡器24之前沿着其传播方向的电荷密度分布；或(ii)电子束E中的电子束团在它们进入波荡器24之前的平均能量。可调束团压缩器230包括谐振腔232和磁性压缩器234。谐振腔232布置在磁性压缩器234的“上游”，也即电子束E首先穿过谐振腔232并且随后穿过磁性压缩器234。
在图12的设置中，线性加速器22包括多个超导射频腔222a，其沿着共同轴线在轴向上间隔开。由一个或多个射频功率源向这些超导射频腔提供电磁辐射以便于在腔222a内激发振荡的电磁驻波。射频功率源包括低功率射频源225和高功率放大器222b。电磁能量经由波导222c发送至超导射频腔222a。选择电场沿着共同轴线振荡的频率以基本上匹配电子束E的频率。计时使得当每个电子束团穿过每个腔时，沿着共同轴线的电场加速电子。
当电子束E的每个束团穿过线性加速器22时，束团的不同部分中的电子将通常由于每个束团的长度而经受不同的加速力。例如，朝向束团的前端的电子将经受与朝向束团的后端的电子不同的加速力，因为在共同轴线上的给定点处超导谐振腔内的电磁驻波将改变电子束团越过该点所花的时间。因此，除了加速电子束之外，线性加速器22也将在电子能量与它们在束团内的位置之间引入相关性。该能量-位置相关性已知为电子束团的“啁啾”。
按照惯例，如果单个电子的能量朝向电子束团的前端(后端)增大，则电子束的啁啾可以称作正(负)的。电子束E中的电子束团的啁啾可以是正或负的，取决于在射频电磁波的上升或下降斜坡是否加速(或减速)电子束团。尽管射频驻波可以是正弦的，但是对于相对较短的电子束团，其中电子束团跨越共同轴线上的给定点所花的时间相对较短，电子束E的啁啾可以是基本上线性的。对于较长的电子束团，啁啾可以不是线性的。
磁性压缩器234设置用于沿着电子束的传播方向压缩电子束E中的电子束团。此外，压缩取决于当它们进入磁性压缩器时电子束团的啁啾。例如，磁性压缩器234可以包括多个磁体，其设置用于伸展每个电子束团并且随后重新组合以使得当其穿过磁体压缩器234时由每个电子遵循的路径的长度取决于其能量。该设置可以用于使用给定啁啾以压缩束。例如，可以设置磁性压缩器234以使得对于具有负啁啾的电子束团(也即朝向束团后端的电子比朝向束团前端的具有更多能量)，在每个束团内的较高能量的电子遵循比较低能量电子更短的路径。
改变电子束团中的电子沿着它们的传播方向的电荷密度分布将改变波荡器24的增益(转换效率取决于电子束团的峰值电流)。接着，这将改变由波荡器24输出的辐射束B的功率。
在稳定操作条件下，当其由线性加速器22加速时引入电子束E的电子束团的啁啾可以基本上恒定。通过：(a)在电子束E进入磁性压缩器234之前稍微改变该啁啾；或(b)改变磁性压缩器234以使其对于给定啁啾施加不同压缩，可以在其进入波荡器24之前控制电子束沿着其传播方向的电荷密度分布。接着，这提供了用于控制由波荡器24输出的辐射束B的功率的机构。可调压缩器230可操作用于通过在它们进入(无源)磁性压缩器234之前稍微改变束E中电子束团的啁啾而控制辐射束B的功率。因此，有利地，图12的设置提供了可以有源地控制其输出功率的自由电子激光器。
磁性压缩器234是无源的并且保持固定。谐振腔232设置用于在电子束进入磁性压缩器234之前控制电子束的啁啾。通过使用谐振腔232以增大或减小电子束E中的电子束团的啁啾，可以控制由波荡器24输出的辐射束B的功率。
谐振腔232提供为与线性加速器22分离。谐振腔232与线性加速器22“锁相”，也即谐振腔232操作在与线性加速器22基本上相同的频率并且设置以使得谐振腔232的相位相对于电子束E保持基本上恒定。这可以通过使用相同的低功率射频功率源225以向线性加速器22和谐振腔232提供电磁能量而实现。谐振腔232提供有其自己的放大器236，并且电磁能量从放大器236经由波导238发送至谐振腔232。
图12的自由电子激光器进一步包括控制器CT。控制器CT可操作用于从传感器设备ST接收输入信号S，传感器设备ST测量从波荡器所输出的EUV辐射束的功率。响应于信号S，控制器CT可操作用于调整经由放大器236和波导238提供至谐振腔232的电磁功率。因此，提供了基于反馈的控制回路，其包括传感器设备ST、控制器CT和可调压缩器230。基于反馈的控制回路可以用于减小EUV辐射束的功率的波动(例如当在诸如约1ms时间段上对功率进行平均时)。基于反馈的控制回路可以用于将入射在衬底目标位置上的EUV辐射剂量的变化保持低于所需阈值。
如上所述，图12的可调压缩器230可以用于通过在改变电子束E中的电子束团进入(无源)磁性压缩器234之前稍微改变电子束E中的电子束团的啁啾而控制辐射束B的功率。备选地或附加地，图12的可调压缩器230可以用于在电子束E进入波荡器24之前控制电子束E的平均能量。
在电子束E中的电子束团进入波荡器24之前对电子束E中的电子束团的平均能量的相对小的改变将导致输出辐射束B的波长的改变。接着，这将也导致输出辐射束B的功率的改变。这是两个因素的结果：(i)每个束团的平均能量的小的改变将影响自由电子激光器的增益；以及(ii)波荡器24中产生的每个光子的能量取决于其波长。因此，有利地，该设置提供了可以有源地控制其输出功率和波长的自由电子激光器。
图12的自由电子激光器可以形成图1的光刻系统LS的一部分，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LAa－LAn内一个或多个衬底W接收。这些衬底可以使用扫描曝光而曝光，其中由EUV辐射以预定时间段(例如约1ms)照射衬底W上的给定目标位置。在光刻系统LS内，辐射从自由电子激光器经由以下各项而输运至衬底：(i)光束传递系统(例如包括分束设备19)；以及(ii)光刻设备LAa－LAn内的光学器件(例如光学器件10、11、13、14－参见图2)。出于热的原因，光束传递系统内的光学器件可以主要包括掠入射反射镜，并且同样地，这些光学器件的组合反射率可以相对独立于辐射束B的波长。相反地，光刻设备LAa－LAn内的光学器件可以包括近法线入射反射镜，并且可以包括针对给定额定波长优化的多层反射镜。同样地，光刻设备LAa－LAn内的光学器件的组合反射率可以强烈地取决于辐射束B的波长和带宽。
辐射束B的输出功率的改变将直接地影响由自由电子激光器输送至衬底W上的目标位置的辐射剂量。此外，出于如上所述的原因，改变辐射束B的波长将影响输送至衬底上的目标位置的辐射剂量。与辐射束的功率的改变相比，辐射束的波长的改变可以对由辐射源输送至目标位置的剂量具有更大的影响。包括传感器设备ST、控制器CT和可调压缩器230的基于反馈的控制回路可以用于减少辐射束B的功率和波长的波动。这可以接着将入射在衬底目标位置上的EUV辐射剂量的变化保持低于所需阈值。
可调压缩器230可以操作在多个不同模式。例如，图12的可调压缩器230可以用于控制多个电子束团在它们进入波荡器24之前沿着它们传播方向的电荷密度分布。备选地，图12的可调压缩器230可以用于在多个电子束团进入波荡器24之前控制多个电子束团中的电子的平均能量。在另一备选例中，图12的可调压缩器230可以用于控制：(i)多个电子束团在它们进入波荡器24之前沿着它们传播方向的电荷密度分布；以及(ii)多个电子束团在它们进入波荡器24之前的平均能量。控制器CT可以可操作用于将可调压缩器230从一个操作模式切换至另一个。这可以通过改变谐振腔232内的电磁波相对于电子束E的相位而实现。控制器CT可以提供有输入机构(未示出)，其可以允许用户选择用于可调压缩器230的操作模式。
为了在多个电子束团进入磁性压缩器234(例如在第一模式中)之前改变多个电子束团的啁啾，谐振腔232内的电磁波的相位可以使得腔232内的电场对于在穿过谐振腔的电子束E的每个束团的中心处的电子基本上为零。对于该设置，每个电子束团的啁啾的改变由谐振腔232内的RF场振荡的幅度限定。有利地，因为该设置仅调整电子束团的啁啾并且并不改变电子束团内的电子的平均能量，所以驱动谐振腔232所需的射频功率并不取决于电子束E的平均电流。因此，所需的功率是低的并且能够使用更不高效、复杂和昂贵的谐振腔来改变啁啾。
为了在每个电子束团进入波荡器24(例如在第二模式下)之前改变每个电子束团中的电子的平均能量，谐振腔232内的电磁波的相位可以使得腔内的电场对于穿过谐振腔232的电子束E的每个束团的中心处的电子基本上处于其最大或最小值。采用该设置，谐振腔232倾向于当电子束E穿过腔232传播时对其进行加速或减速，从而改变每个束团内的电子的平均能量。对于该设置，每个束团内的电子的平均能量的改变由谐振腔232内的RF场振荡的幅度限定。
在第一操作模式中，改变提供至谐振腔232的电磁功率将接着改变电子束团的电荷密度分布并且因此改变由波荡器24输出的辐射束B的功率。在第二操作模式中，改变提供至谐振腔232的电磁功率将改变每个电子束团内的电子的平均能量并且因此改变由波荡器24输出的辐射束B的波长(以及在较小程度上改变其功率)。因此，因为控制器CT响应于从传感器设备ST接收到的信号S而改变提供至谐振腔232的电磁功率，所以图12的设置提供了一种用于控制输出辐射束B的功率和/或波长的方便的反馈系统。该有源反馈系统可以例如用于稳定由辐射束提供至衬底上的目标位置的辐射的剂量。
传感器设备ST可以设置用于确定由波荡器24输出的主辐射束B的总功率和/或强度分布。控制器CT可以基于主辐射束B的总功率和/或强度分布以及波荡器24和衬底W之间的光学路径的频谱响应而确定衬底W处接收到的剂量将如何随着经由放大器236和波导238提供至谐振腔232的电磁功率的改变而改变。
在衬底W曝光之前，可以在校准步骤期间确定衬底目标位置处接收到的剂量与辐射束B的波长和功率的相关性。这可以通过针对主辐射束B的多个不同的波长和/或总功率测量衬底台WT处接收到的辐射剂量而实现。在该校准步骤期间(在衬底W曝光之前)，可以例如使用布置在衬底台WT上的传感器测量剂量。由衬底上的目标位置接收的能量的剂量可以是辐射束的功率在曝光时间段上相对于时间的积分。曝光时间段可以例如是1ms的量级。可以通过改变经由放大器236和波导238提供至谐振腔232的电磁功率以改变波长而产生多个不同的波长。以如此方式，可以确定校准映射图，其表征由衬底W接收到的剂量对辐射束B的波长和功率的相关性。校准映射图可以存储在可以由控制器CT访问的存储器中。该方案可以与控制辐射束B的功率(或辐射束的其他特性)的本发明的其他实施例结合使用。
控制器CT可以可操作用于将主辐射束B的波长、带宽、总功率和/或强度分布转换成在曝光时间段期间将由衬底W上的目标位置接收的辐射的剂量。该转换可以使用之前确定并存储在存储器中的校准映射图。有利地，这提供了一种用于控制由衬底W上的目标位置接收到的辐射剂量的方便的有源反馈系统，其可以例如用于稳定所述剂量。该方案可以与控制辐射束B的功率(或辐射束的其他特性)的本发明的其他实施例结合使用。
在一些实施例中，谐振腔232是常导谐振腔。例如，其可以由铜形成。诸如例如铜腔的常导谐振腔与例如用于在线性加速器22内加速电子束E的超导腔相比具有相对较低的Q值。因为谐振器的带宽反比于其Q值，该常导腔的射频功率因此可以采用高带宽调整。有利地，与超导RF腔相比，这允许显著更快地改变腔内的加速场梯度。因此，常导谐振腔232的使用是特别有益的，因为其允许快速地调整由自由电子激光器输出的辐射束B的功率和/或波长。这是尤其有利的，因为其允许实时控制由辐射束B提供的辐射剂量(例如提供至光刻设备LAa－LAn之一内的衬底W)。其可以例如允许足够快速地控制由辐射束提供的辐射剂量以使得减少在目标位置处接收到的剂量的改变(例如控制快于1ms)。
尽管已经讨论了其中可以通过改变由自由电子激光器输出的辐射波长而控制由目标位置接收到的辐射剂量的设置，但是可以备选地使用具有可调波长的任何辐射源用于该剂量控制方法。此外，尽管已经在光刻系统的上下文中讨论了图12的设置，但是其可以备选地涉及除了光刻设备LAa－LS8内的衬底W之外的由目标位置接收到的辐射剂量的控制。
对于图12的设置，其中可调压缩器230包括无源磁性压缩器234，为了提供对电子束E在其进入波荡器24之前沿着其传播方向的电荷密度分布的控制，谐振腔232布置在磁性压缩器234的“上游”。然而，如果仅需要或希望在电子束E进入波荡器24之前对电子束E的平均能量的控制，谐振腔232可以布置在磁性压缩器234的“上游”或“下游”。
图13示出了自由电子激光器的备选设置，其包括设置用于连续地改变电子束E中的多个电子束团的啁啾以及束团内电子的平均能量的可调束团压缩器260。可调束团压缩器260包括谐振腔262和磁性压缩器264。谐振腔262布置在磁性压缩器264的“上游”，也即电子束E首先穿过谐振腔262并随后穿过磁性压缩器264。
磁性压缩器264设置用于沿着电子束的传播方向压缩电子束E内的电子束团，压缩取决于电子束团在它们进入磁性压缩器264时的啁啾。
谐振腔262与线性加速器22分离。谐振腔262提供有放大器266，并且电磁能量从放大器266经由波导268发送至谐振腔262。
谐振腔262设置用于操作在通常与电子束E不同的频率以使得电子束团的啁啾和/或电子束团的平均能量随着时间改变。这可以通过使用不同的低功率射频功率源225、265分别向线性加速器22和谐振腔262提供电磁能量而实现。
当谐振腔262的频率与电子束E不同时，谐振腔262将连续地改变电子束团的啁啾以及电子束团内的电子的平均能量。啁啾和平均能量的改变速率取决于线性加速器22和谐振腔262的频率之间的差别。改变电子束团内的电子的平均能量将改变辐射束的波长(当平均能量增大时，辐射束的波长减小)。因此，图13的设置提供了一种用于增大由自由电子激光器输出的辐射的有效带宽的机制。
在一些实施例中，谐振腔262是常导谐振腔。例如，其可以由铜形成。诸如例如铜腔的常导谐振腔与例如用于在线性加速器22内加速电子束E的超导腔相比具有相对较低的Q值。因为谐振器的带宽反比于其Q值，因此可以采用高带宽调整该常导腔的射频功率。有利地，与超导RF腔相比，这允许显著较快地改变腔内的加速场梯度。因此常导谐振腔262的使用是特别有益的，因为其允许快速地调整由自由电子激光器输出的辐射束B的功率。其可以例如允许足够快速地控制由辐射束提供的辐射剂量以使得减少在目标位置处接收的剂量的变化(例如控制快于1ms)。
图13的自由电子激光器进一步包括控制器CT。控制器CT可操作用于从传感器设备ST接收输入信号S1。响应于信号S1，控制器CT可操作用于改变谐振腔262的一个或多个参数。例如，控制器CT可以可操作用于改变经由放大器266和波导268提供至谐振腔262的电磁功率。备选地或附加地，控制器CT可以可操作用于改变射频腔262内的电磁驻波的频率。这可以通过调整以下各项而实现：(a)由低功率源265提供至谐振腔262的电磁辐射的频率；以及(b)用于维持谐振条件的谐振腔262的几何结构。谐振腔262的几何结构可以使用例如一个或多个压电延伸器和/或压缩器而改变以将谐振腔262的谐振频率与低功率射频源265的频率匹配。
传感器设备ST可以设置用于输出指示辐射束B的功率的数值。有利地，这提供了一种用于控制输出辐射束B的功率的方便的基于反馈的控制回路，其可以例如用于稳定所述功率。控制器CT可以使用由传感器设备ST测量的功率、与如上所述的校准一起用于计算由辐射束B输送至衬底上的目标位置的辐射的剂量，以及用于相应地调整辐射束的功率。由目标位置接收的能量剂量可以是辐射束的功率在曝光时间段上相对于时间的积分。曝光时间段可以例如是1ms的量级。
自由电子激光器的所述实施例包括布置在线性加速器22下游和波荡器24上游的可调束团压缩器230、260。也即，电子束E以该顺序依次穿过线性加速器22、可调束团压缩器230、260以及波荡器24。然而，在备选实施例中，自由电子加速器可以包括布置在线性加速器22上游的可调束团压缩器。与以上实施例相同，该可调束团压缩器可以可操作用于控制以下各项中的至少一个：(i)多个电子束团中的每一个在其进入波荡器之前沿着电子束传播方向的电荷密度分布；或(ii)多个电子束团中的每一个在其进入波荡器之前的平均能量。例如，可调束团压缩器可以包括在喷射器21内的束聚束器，其可以包括谐振腔。对于这些实施例，电子束团内的电子不是相对论性的。因此由束聚束器引起的能量啁啾可以在每个束团的头部和尾部引起电子速率的显著差异。因此，对于这些实施例，可调压缩器可以不包括磁性压缩器。
图14示意性示出了根据本发明的实施例的波荡器24。波荡器包括三个模块300。每个波荡器模块300包括周期性磁体结构，其沿着周期性路径引导电子束E以使得电子沿它们周期性路径的中心轴线方向上辐射电磁辐射，由此形成EUV辐射束B(其可以视作激光辐射束)。间隙302提供在波荡器模块300之间。动态移相器304位于间隙中。术语“动态移相器”可以解释为意味着可以控制用于施加相移或不施加相移、和/或控制用于施加不同大小和/或幅度的相移的移相器。动态移相器304由控制器CT控制。尽管图14中示出了三个波荡器模块300，但是波荡器24可以包括更多波荡器模块(或更少波荡器模块)。类似地，尽管图14中示出了两个动态移相器304，但是可以提供多于两个动态移相器或者可以提供单个动态移相器。
在自由电子激光器的操作期间，由在波荡器模块300的周期性磁场中电子的振荡运动、与辐射束的电磁波的相位(也即通过电子的振荡运动在波荡器中的上游已经产生的辐射的相位)之间的相对相位而影响电子束功率转换为激光辐射束功率的效率。
波荡器模块300之间的间隙302每个在电子横向速率和辐射束B的电磁场的相位之间引入相移。当这些同相时(也即相位差接近2*π*N，其中N是整数)，能量从电子转移至辐射束B(这是自由电子激光器的放大过程)。当相位差接近(2*N+1)*π时，相位差使得电子从辐射束获取能量，因此反转了自由电子激光器的放大过程。由两个波荡器模块之间的间隙引入的相移Φ由以下给出：
Figure BDA0001752684970000811
其中Lg是间隙302的长度(从第一波荡器模块末端至下一个波荡器模块的开始的距离)，γ是电子的洛仑兹因子，λr是辐射的波长，λu是波荡器的周期，K是波荡器参数以及A取决于波荡器的几何结构和得到的辐射束偏振(如上结合方程(1)所述)。
如从方程(4)可见，在正常情形中，由每个间隙302引入的相移
Figure BDA0001752684970000812
是固定的。然而，可以使用动态移相器304修改相移。控制器CT可以控制动态移相器以控制相移并且由此控制电子束转换为光子的效率。因此，控制器CT可以使用动态移相器以控制从波荡器24发出的EUV辐射束B的功率。
图15示意性示出了动态移相器304的示例。动态移相器304包括三对电磁体306-308，每对的电磁体位于电子束E的轨迹的任一侧上。第一电磁体对306a、306b包括由铁氧体材料和导线环310形成的第一磁体306a，其设置以使得当向导线提供电流时产生面对电子束轨迹的南极。这一对的第二电磁体306b包括铁氧体材料和导线环310，其设置以使得当电流流过导线时产生面向电子束轨迹的北极。因此，当电流流过导线时，磁场延伸越过电子束轨迹。当电流并不流过导线时，磁场不存在。
第二电磁体对307a、307b类似地包括周围提供导线环310的两块铁氧体材料。然而，在该情形中，由流过导线310的电流所产生的北极和南极在电子束轨迹的相对侧上(相对于第一电磁体对306a、306b)。此外，第二电磁体对307a、307b配置用于产生大小为第一电磁体对所产生磁场两倍的磁场。因此，当电流流过导线时，磁场延伸越过电子束轨迹，磁场与由第一电磁体对306a、306b产生的磁场符号相反并且为其两倍大。
第三电磁体对308a、308b具有与第一电磁体对306a、306b相同的配置。因此，当电流流过导线时，该电磁体对308a、308b提供了延伸越过电子束轨迹、具有与第一电磁体对306a、306b所产生磁场相同符号和幅度的磁场。
在使用中，当没有电流流过电磁体306－308的导线时，电子束E前进而并不修改其轨迹(也即沿着由虚线E1指示的轨迹)。当电流流过导线时，电磁体306－308引入弯曲至电子束E的轨迹中以使得电子束遵循由图15中的实线E2所指示的较长的路径。
第一电磁体对306a、306b沿第一方向(图15中向上)弯曲了电子束的轨迹。第二电磁体对307a、307b沿相反方向施加具有两倍幅度的弯曲(在图15中电子束向下弯曲)。最终，第三电磁体对308a、308b施加进一步的弯曲至电子束(图15中向上)。该进一步的弯曲对应于由第一电磁体对306a、306b施加的弯曲，并且作为结果使得电子束E返回至其初始轨迹。当电磁体激活时电子束E2的轨迹可以称作弯道。
如从图15可见，电子束E在离开动态移相器304时的轨迹相同，不论电流是否流过电磁体306－308的导线310(也即不论电磁体是否激活)。然而，当电磁体激活时由电子束行进过的轨迹E2的长度大于当电磁体未激活时由电子束行进过的轨迹E1的长度。因此，激活电磁体306－308将在电磁体未激活时不存在的相移引入电子束E中。因为相移影响了电子束至EUV辐射的转换效率，所以电磁体306－308可以用于改变由自由电子激光器FEL的波荡器24发出的EUV辐射束的功率。
由动态移相器304引入电子束E中的相差可以如下计算：
Figure BDA0001752684970000821
其中ΔΙ是沿着电子轨迹在第一电磁体对306a、306b与第二电磁体对307a、307b的中心之间的距离，m是电子质量，c是光速，lm是第一电磁体对沿着电子轨迹的长度，以及B0是由第一电磁体对(以及由第三电磁体对308)产生的磁场强度。
在实施例中，可以希望使用动态移相器304施加π的相移。在产生EUV辐射的自由电子激光器中，可以应用以下参数：λr＝13.5nm，γ～1500,Δl＝0.5m以及lm＝0.1m。在这些参数中，为了引入π的相移而所需施加的磁场B0的幅度约0.01T。这是相对较小的磁场并且可以使用诸如MnZn或NiZn的合适的铁氧体材料产生。
由电磁体对306－308施加的电子轨迹的弯曲的大小(可以称作冲击角)可以如下估算：
Figure BDA0001752684970000831
当使用以上示例性参数时，这将以约0.03mm增大电子束轨迹的路径长度。
动态移相器304的电磁体306－308可以均由相同导线310激活。也即，来自单个源的电流穿过每个电磁体306－308。该设置的优点在于，其确保了电磁体306－308均一起激活并且一起关闭。这避免了一个电磁体导通而其他关闭的可能性，这将引起从动态移相器304输出的束轨迹的偏转。偏转的束将可能入射在自由电子激光器的部件上并且引起该部件的损伤。
电子束E可以由保护性管道320围绕。保护性管道320用于保护管道外的部件不受尾场干扰并且不受从电子束丢失的电子的影响。保护性管道320也将电子束E与外部环境密封以便于允许建立真空。保护性管道320可以由诸如铜或铝的导电材料制成。保护性管道320可以由支撑管道321支撑，支撑管道321可以由电介质材料形成。
如图16中所示，保护性管道320可以提供有平行于电子束轨迹分布的开口322。开口322定位以允许由电磁体306－308产生的磁场穿过保护性管道以使得它们可以用于修改电子束E的轨迹。开口可以被密封(例如使用电介质材料)以便于防止真空从保护性管道320内泄漏。开口322可以具有锥形端部以便于最小化尾场感应的加热和电子束团退化(例如这将在开口具有方形端部的情况下发生)。
在备选实施例中，替代于在保护性管道320中提供孔洞，管道的厚度可以比对于电磁体306－308的操作频率所预期的趋肤层厚度更薄。例如，如果电磁体产生约100kHz频率的振荡磁场，则对于铜或铝的趋肤深度将为几百微米。与电子束E的电子束团相关联的尾场干扰的频率在GHz量级，并且因此可以预期几百微米的场穿透深度。因此，具有大于几个微米但是小于几百微米的管壁厚度的导电保护性管道320将保护电磁体306－308免受尾场干扰而与此同时允许由电磁体306－308产生的电磁场修改电子束的轨迹。在其中导电管壁薄(例如几百微米或更小)的实施例中，支撑管道321可以为导电管壁提供结构支撑。通常，导电管壁厚度可以大于10微米。通常，导电管壁厚度可以小于1mm。
如上所述的备选设置可以组合。例如，金属保护性管道320中由电介质材料填充的开口322可以附加地提供有导电材料的薄层(例如在内表面上)。这是有益的，因为防止了电介质材料的充电并且因此防止了由于后续放电引起的损伤的发生。
图17中示意性示出了动态移相器304的备选实施例。备选实施例包括三个横向冲击腔330－332。横向冲击腔通常是具有对应于电子束轨迹E的中心轴线并且产生使得电子束从笔直路径E1偏转(也即如示意性所示遵循弯道路径E2)的磁场的圆柱形腔。通过向横向冲击腔330－332提供RF功率而激活它们。因此，可以通过提供和移除RF功率而激活和关闭横向冲击腔330－332。备选地，RF功率可以连续地提供至横向冲击腔，并且可以调整腔的形状以将腔移入和移出与RF功率的谐振。当腔处于谐振时冲击场在其额定大小，并且当腔脱离谐振时冲击场近似为零。可以使用腔中提供的调谐元件(未示出)而调整腔的形状。
横向冲击腔330－332的效果等同于电磁体306－308的效果。横向冲击腔330－332可以用于选择性引入相移至电子束E。如上所述，相移将接着影响波荡器的转换效率并且因此影响从自由电子激光器输出的EUV辐射的功率。
在实施例中，可以选择相邻波荡器模块300之间的间距以提供作为2π整数倍的电子束相位改变。当这样做时，当动态移相器304并未激活时在波荡器模块300中的周期性磁场中的电子的振荡运动与辐射束B的电磁场之间的相对相位并不在波荡器模块之间改变。在实施例中，动态移相器304可以配置用于施加大约π的相移。因此，动态移相器的调制操作将施加π相移至电子束。
如上进一步所述，可以希望采用约10kHz或更高(例如约100kHz或更大)的控制频率而控制由自由电子激光器FEL产生的EUV辐射束的功率。这将允许控制由衬底上的目标位置接收的EUV辐射的剂量(例如如果目标位置曝光1ms)。动态移相器304可以因此配置用于操作在10kHz或更高的频率。对于使用电磁体的实施例，可以使用能够操作在这些频率处的铁氧体材料。MnZn或NiZn是能够操作在这些频率的铁氧体材料的示例。通常，可以使用快速铁氧体材料。在实施例中，一个或多个电磁体可以是空气盘管(也即不具有铁氧体材料的核心的导线环)。对于使用横向冲击腔的实施例，可以使用具有10kHz或更高控制频率的RF电源。附加地或备选地，可以使用具有10kHz或更高控制频率的腔调谐元件。
使用动态移相器304以修改由自由电子激光器FEL发出的EUV辐射的功率的优点在于，在电子束团到达波荡器24之前其并不影响电子束团的特性。因此，参照图3，用于加速电子束E的电子束团的加速器22可以不受影响。如果自由电子激光器FEL使用穿过加速器22的电子的再循环以在由波荡器24产生电磁辐射之后减速电子，则穿入加速器中用于减速的电子将受到动态移相器304的影响。然而，由动态移相器304引起的电子能量的改变将通常约为0.1％，并且因此对于加速器22仅具有非常小的影响。
在实施例中，可以提供一对动态移相器304(例如如图14所示)，每个动态移相器提供在不同的间隙302中。当这样做时，可以设置第一动态移相器以施加第一相移，并且可以设置第二动态移相器以施加第二相移。第一和第二相移可以例如具有不同的幅度。第一和第二相移可以例如具有相同幅度但是相反的符号。
在一个控制方案中，由动态移相器304施加的相移可以幅度相等但是符号相反。如果在电子束E到达动态移相器之前在电子束E中已经存在相移，则一个动态移相器304可以用于提高该相移的大小并且另一个动态移相器可以用于减小相移的大小。两个动态移相器304对于电子束E的组合效应将是没有相位的合成改变。因此，当动态移相器304激活时波荡器24的转换效率将与当动态移相器304未激活时的转换效率相同。
备选地，控制方案可以实施以使得两个动态移相器中仅一个在任何给定时刻激活。任一个动态移相器的操作将以相同的量修改波荡器中的辐射放大。作为结果，输出的辐射束将具有相同的功率而不论动态移相器是否激活。
备选地，可以实施控制方案以使得两个动态移相器一起调整，调整具有幅度和符号以使得输出辐射束的功率并不改变。调整可以是预先确定的幅度和符号，和/或可以是校准并监测的幅度和符号。
在如上所述所有三个控制方案中，EUV辐射束的功率将保持相同。然而，因为电子在它们行进在两个动态移相器304之间时相位被修改，所以这将改变在动态移相器之间波荡器300中的辐射束E的产生。将在动态移相器之间的波荡器300中产生具有修改的辐射的带宽和/或空间功率分布的辐射束E。也可以在动态移相器下游的波荡器中修改辐射束产生。因此，当动态移相器304激活时产生具有相同功率但是不同带宽和/或功率分布的电子束E(与当动态移相器未激活时产生的辐射束相比)。如在本文中其他处所述，光刻系统的反射镜的集体透射是波长相关的。反射镜也具有精细的空间/角度接受性(acceptance)。因此，使用动态移相器304改变辐射束带宽和/或功率分布可以用于控制由光刻设备输送至衬底的辐射的剂量。可以校准由动态移相器304引起的带宽和/或空间功率分布改变对于由光刻设备投影系统PS输送的辐射功率的影响，并且当控制动态移相器304时由控制器CT使用校准的结果。
以上方案可以被推广以使用多于两个动态移相器。可以测量移相器的不同组合对于由光刻设备投影系统PS输送的辐射束功率的影响，并且随后由控制器CT使用以控制辐射束带宽和/或空间功率分布。例如，可以提供十个动态移相器，并且可以由控制器CT激活和关闭动态移相器的不同组合以便于实现由投影系统输送的辐射束功率的不同变化(例如而不显著改变从自由电子激光器输出的辐射束的功率)。
已经描述了其中动态移相器304的控制包括在激活和未激活之间切换动态移相器的实施例(例如在开关之间调制)。也可以控制当其激活时由动态移相器施加的相移的大小(例如由控制器CT)。这可以例如通过调整施加至电磁体306－308的电流大小而实现，由此调整了由动态移相器施加的相移的大小。
图18－图27示出了传感器设备的各种配置，其可以包括结合本发明的各个实施例如上所述的传感器设备ST。
首先参照图18，示出了用于确定指示EUV辐射束B的功率的数值的传感器设备400的第一实施例。传感器设备400包括传感器410和用于接收主辐射束Bm的光学元件420。传感器410可以包括感测元件的阵列，诸如例如电荷耦合器件(CCD)和/或光电二极管。光学元件420是反射镜，其可以是掠入射反射镜。EUV辐射束B可以例如是由自由电子激光器FEL产生的初级辐射束B，或者由分束设备20产生的二次辐射束Ba－Bh中的一个。
传感器410布置在感测环境415中并且光学元件420布置在主束环境425中。通常，感测环境415内的条件可以不同于主束环境425中的条件。例如，辐射束B可以包括EUV辐射并且因此主束环境425可以保持在真空条件下。在该实施例中，壁430将感测环境415与主束环境425分离。透明隔膜或窗口431提供在壁430中。
参照图19，光学元件420的反射表面421通常是光滑的但是提供有分布在反射表面之上的多个标记422。在本实施例中，多个标记422中的每一个是在反射表面421中的通常半球形凹陷的形式。例如多个标记422可以使用任何合适的工艺、诸如例如离子铣削而刻蚀至反射表面中。多个标记422形成了设置用于接收辐射束B的第一部分的光学元件420的第一区域。反射表面的剩余基本上平滑的部分形成了设置用于接收辐射束B的第二部分的光学元件420的第二区域。因为光学元件的这些第一和第二区域形成了反射表面421的空间不同的区域，所以辐射束B的第一和第二部分对应于辐射束B的空间强度分布的不同区域。
由多个标记422散射辐射束的第一部分以形成第一分支辐射束B1。该散射使得第一分支辐射束B1引导穿过窗口431至感测环境415。辐射束B的第二部分由第二区域反射以形成第二分支辐射束B2。第二分支辐射束B2保持在主束环境425内，并且可以例如引导至一个或多个光刻设备LAa－LAn。
荧光材料的屏幕411提供在传感器410之上。在感测环境415内，第一分支辐射束B1由光学元件440引导至传感器410。光学元件440在屏幕411上产生多个标记422的图像。该图像可以聚焦或散焦。第一分支辐射束B1由荧光材料的屏幕411吸收，荧光材料发出具有更长波长的辐射。该发出的辐射由传感器410检测。该荧光屏幕的使用显著地简化了对于具有相对较短脉冲的辐射束的功率测量。例如，自由电子激光器可以产生亚皮秒脉冲(典型的脉冲可以是100fs的量级)。这些短脉冲可以太短而无法由已知的感测元件分辨，诸如快速光电二极管。然而，荧光通常发生在纳秒时间尺度，即使荧光材料由飞秒脉冲激发。因此由荧光屏幕发出的辐射可以使用已知的感测元件分辨。合适的荧光材料包括氧化锌(ZnO)，其是通常在直径高达3英寸的单晶圆盘中制造的半导体级别材料，或者采用诸如例如铈的稀土元素掺杂的钇铝石榴石(YAG)(YAG:Ce)。
传感器410由电缆413连接至控制器CT。传感器410可操作用于将指示由传感器410所确定的功率的信号发送至控制器CT。
有利地，该传感器设备400允许确定辐射束B的第一部分的功率而无需将传感器放置在辐射束B的路径中。因此，本发明使得能够测量具有非常高功率和强度的辐射束的功率，这种辐射束将另外在直接放置在它们路径中的传感器上放置太高的热负载。例如，其使得能够测量由向多个光刻设备LAa－LAn提供辐射的自由电子激光器所产生的初级辐射束B的功率。该辐射束可以具有数十千瓦的量级的功率以及相对较小的集光率。
此外，因为传感器无需放置在辐射束B的路径中，所以本发明的该实施例提供了其中对于多个标记422的尺寸没有限制的设置。特别地，这允许标记422足够小以使得用于功率测量的强度分布的那部分(也即对于第一分支辐射束有贡献的那部分)远远小于一个或多个传感器放置在辐射束的路径中的情形。
参照图19和图20，多个标记422分布在反射表面421之上。在该实施例中，多个标记422在反射表面421之上形成了矩形点阵，其中在沿第一方向的相邻标记之间具有l的间距以及在沿第二垂直方向的相邻标记之间具有h的间距。备选实施例可以使用在反射表面之上的标记422的其他分布。每个标记422的尺寸d显著地小于相邻标记之间的间距l、h。有利地，这确保了用于功率测量的辐射束B的第一部分相对较小。
每个标记422的尺寸d可以相对较小。例如，每个标记422的尺寸可以小于约100μm。
在近场中，靠近光学元件，除了多个间隙之外，第二分支辐射束B2的功率分布将类似于辐射束B，每个间隙对应于标记422中的不同一个，在此处功率分布基本上为零。第二分支辐射束B2可以例如引导至一个或多个光刻设备LAa－LAn，其可以布置在光学元件420的远场中。对于这些实施例，每个标记422的尺寸d优选地足够小以使得在远场中对应于标记422的功率分布中的多个间隙已经通过由于第二分支辐射束B2的发散所致的衍射平滑消除。
此外，每个标记422的尺寸d优选地足够小以使得当由辐射束B照射反射镜时标记422附近的反射表面421形状的热膨胀形变和扰动是可忽略的。有利地，这确保了由于热膨胀变化引起的聚焦效应是可忽略的或者可以对其校正。
此外，每个标记422的尺寸d优选地足够小以使得由单个标记发出或散射的功率相对较小(例如小于1％)。有利地，这确保在可以直接测量之前不需要或需要相对很少的衰减。
第一分支辐射束B1包括对应于多个标记422中的每一个的一部分。多个标记422和光学元件420可以设置以使得每个该部分引导至荧光屏幕411的不同空间部分。荧光屏幕411可以可操作用于对于每个该部分发出分立的辐射束。在这些实施例中，传感器410可操作用于确定由荧光屏幕411发出的每个这种辐射束的功率。因此，参照图21，传感器410可以可操作用于在其束轮廓中的多个离散点处确定辐射束B的功率。同样地，传感器可以可操作用于输出指示辐射束的离散取样的强度分布414的信号。
控制器CT可以可操作用于通过插值从离散取样的强度分布414确定辐射束的功率分布。例如，可以假设预期的束轮廓形状并且轮廓形状的多个参数可以适应于由传感器410输出的数据。这可以使用例如最小二乘算法。
控制器CT可以可操作用于使用所确定的功率或强度分布以控制辐射束B的方面。例如，控制器CT可以连接至自由电子激光器FEL以基于所确定的功率或强度分布而控制源自由电子激光器的参数。例如，控制器可以设置用于调整辐射束B的方向和/或位置，和/或用于调整辐射束B的功率强度或强度分布。
参照图22，在备选实施例中，多个标记422可以是在反射表面421上的通常半球形的突起的形式。在其他备选实施例中，标记422可以包括不同形状的凹陷或突起。
在图18中所示的实施例中，提供具有透明隔膜或窗口431的壁430以将感测环境415与主束环境425分离。图23中示出了用于确定指示辐射束的功率的数值的传感器设备400a的备选实施例。直接地对应于传感器设备400的传感器设备400a的特征具有相同的附图标记。在此将仅详细描述传感器设备400a和传感器设备400之间的差异。在该备选实施例中，包括设置用于引导第一分支辐射束B1至荧光屏幕411的光学元件440的所有EUV光学器件布置在主束环境425a中，而传感器410布置在感测环境415a中。提供壁430a以将感测环境415a与可以通常保持在不同条件下的主束环境425a分离。在传感器设备400a的该备选实施例中，荧光屏幕411用作壁430a中的窗口，将感测环境415a与主束环境425a分离。
参照图24，示出了用于确定指示辐射束的功率的数值的传感器设备400b的另一备选实施例。直接对应于传感器设备400的传感器400b的特征具有相同的附图标记。在此将仅详细描述传感器设备400b和传感器设备400之间的差异。在该备选实施例中，光学元件420的反射表面421通常是平滑的但是提供有分布在反射表面之上的多个荧光标记422a。在本实施例中，多个荧光标记422a中的每一个是由荧光材料形成的通常半球形突起的形式。
由发射具有较长波长以形成第一分支辐射束B1的多个荧光标记422a吸收辐射束的第一部分。荧光标记422a设置使得第一分支辐射束B1引导穿过窗口431至感测环境415。该荧光屏幕的使用简化了对于具有相对较短脉冲的辐射束的功率测量。合适的荧光材料包括氧化锌(ZnO)，其是通常在直径高达3英寸的单晶圆盘中制造的半导体级材料，或者采用诸如例如铈的稀土元素掺杂的钇铝石榴石(YAG)(YAG:Ce)。
与之前的实施例相同，由第二区域反射辐射束B的第二部分以形成保持在主束环境425内并且可以例如引导至一个或多个光刻设备LAa－LAn的第二分支辐射束B2。
包括具有比EUV辐射更长波长的第一分支辐射束B1经由专用光学器件引导至传感器410。并未提供荧光屏幕，因为第一辐射束B1已经包括更长波长的辐射以及在荧光过程的尺度的脉冲(通常纳秒时间尺度而不是飞秒时间尺度)。在该实施例中，专用光学器件包括反射性光学元件441和聚焦光学元件442。如果需要的话可以备选地使用光学元件的其他组合。专用光学器件441、442和传感器410布置在感测环境415中。传感器设备400b相对于例如传感器设备400的相对优点在于，第一分支辐射束并不包括EUV辐射并且因此可以使用更便宜和更简单的光学设置和感测环境415以用于第一分支辐射束B1。例如，可以使用透镜而不是昂贵的EUV反射镜，并且感测环境415可以例如包括在大气压力下的空气。
传感器设备400相对于传感器设备400b的相对优点在于，荧光材料提供在光学元件(荧光标记422a)的反射表面421上，而不是在感测材料(荧光屏幕411)中。因此荧光材料并未暴露于传感器设备400中的这些高功率EUV辐射，并且因此可以预期具有更长的寿命。此外，在传感器设备400b中，取决于辐射束B轮廓的哪个部分入射在其上，荧光标记422a可以经受不同的温度改变。因为荧光过程可以是温度相关的，所以这可以使其更难以精确地将由传感器410确定的分布映射至辐射束B的强度轮廓。
参照图25，示出了根据本发明的用于确定指示辐射束的功率的数值的传感器设备470的另一实施例。传感器设备470包括传感器471和用于接收辐射束B的光学元件472。传感器471可以基本上类似于如上所述的传感器410。特别地，传感器471可以包括感测元件的阵列，诸如例如电荷耦合器件(CCD)和/或光电二极管。
光学元件472是反射镜，其可以是掠入射反射镜。与之前的实施例相同，辐射束B可以例如是由自由电子激光器FEL产生的初级辐射束B，或者由分束设备20产生的二级辐射束Ba－Bh中的一个。
光学元件472包括反射表面473。多个规则间距的沟槽延伸在反射表面473之上。沟槽可以由任何合适的工艺形成，诸如例如刻蚀或冲压。
光学元件472可以形成图1的分束设备20的一部分，并且可以出于热的原因而布置在距波荡器24的输出端数十或数百米量级的距离处。类似地，光学元件472可以是具有诸如例如1至4度的量级的相对较小的掠入射角度的掠入射反射镜。
光学元件472可以通过例如沿着硅的晶面刻蚀而由硅形成。参照图26，对于其中光学元件472由硅形成的实施例示出了光学元件472的反射表面473的示例。在该所示的示例中，顶面475由<100>晶面形成，并且形成沟槽的面476a、476b可以由<111>和<-111>晶面形成。采用该设置，在沟槽底部处的角度为70.529度。沟槽沿着<01-1>方向延伸。入射辐射束B的方向布置成与<01-1>方向成小(掠入射)角度。该光栅将形成三个分支辐射束，其可以视作是第0和第±1阶。分支辐射束的强度的比例取决于它们从其被反射的面(例如顶面475或形成了沟槽的面476a、476b)的面积的比例以及入射辐射束B的入射角。
光学元件472可以提供有更高反射性材料(对于EUV辐射)的涂层。例如，光学元件可以提供有钌(Ru)涂层。其可以例如具有约50nm的厚度。
使用硅用于光学元件472的优点在于，可以通过操作在约123K下限制其在操作期间的热膨胀。在该温度下硅的热导率是400bW/m/K或更大的量级，这比其在室温下的热导率大4倍并且比铜(Cu)好约50％。因此，可以耗尽甚至相对较大的热负载，而同时将温度保持在膨胀低的范围内，并且光学元件472将保持其设计的结构尺寸。
沟槽将反射表面473分割为多个表面元件组。每个表面元件组包括多个基本上平行的表面元件。例如，图26的顶面475形成了表面元件的第一组，形成每个脊部的一侧的面476a形成表面元件的第二组，以及形成每个脊部相对侧的面476b形成表面元件的第三组。尽管图26中仅示出了光学元件的小部分，但是每个组可以包括1000量级的表面元件。该设置用作反射光栅。表面元件的每个组形成了设置用于接收辐射束B的不同部分的光学元件472的不同区域。因为光学元件472的这些不同区域形成了反射表面473的空间不同区域，所以辐射束B的不同部分对应于辐射束B的强度分布的不同部分。
表面元件可以每一个具有1至100μm量级的宽度。
每个分支辐射束可以包括多个子束，每个从来自单个组的不同表面元件而反射。因为表面元件的给定组内的每个表面元件基本上平行，所以子束中的每一个基本上平行，至少在光学元件472的近场中。来自给定组的表面元件布置在与其他组的那些成非零角度处，也即来自不同组的表面元件基本上不平行。因此，在光学元件472的近场中，每个分支辐射束的功率分布将类似于辐射束B，除了将存在对应于表面元件的其他组的表面元件的多个条带之外，在所述多个条带处功率分布基本上为零。然而，由于辐射束B的非零散度，在光学元件472的远场中，多个子束将重叠并且将干涉以形成形状基本上类似于辐射束B的功率分布。
备选地，来自不同表面元件的多个子束可以充分展开以在远场中相互干涉并且每个分支辐射束可以对应于在来自该干涉的干涉图案中的局部极大。
再次参照图25，在一个实施例中，光学元件472的反射表面473的几何结构使得形成了第一和第二分支辐射束B1、B2。此外，光学元件472的反射表面473的几何结构使得第一分支辐射束B1的功率显著小于第二分支辐射束B2的功率。第一分支辐射束B1引导至可操作用于确定第一分支辐射束B1的功率和/或功率强度分布的传感器。第二分支辐射束B2可以例如引导至可以布置在光学元件472的远场中的一个或多个光刻设备LAa－LAn。对于这些实施例，形成第一分支辐射束B1的表面元件的角宽度优选地足够小以使得在远场中已经由于第二分支辐射束B2的发散引起的衍射而平滑消除了对应于这些表面元件的功率分布中的多个条带。
可选地，可以提供第二光学元件474以引导第二分支辐射束B2。第二光学元件474可以设置以确保第二分支辐射束B2基本上平行于辐射束B。在一些实施例中，可以提供其他光学元件以确保第二分支辐射束B2基本上与辐射束B对准。
在一些实施例中，光学元件472的反射表面473的几何结构使得形成了多于两个分支辐射束。对于这些实施例，光学元件472的反射表面473的几何结构可以使得第一分支辐射束的B1的功率显著小于可以具有基本上相等的功率的剩余分支辐射束的功率。采用该设置，用于确定指示辐射束的功率的数值的设备与设置用于将光束分割为多个二次束的分束设备组合。对于这些实施例，光学元件可以形成图1的分束设备的一部分。
图27中示出了用于确定指示辐射束的功率的数值的传感器设备480的备选实施例。直接地对应于传感器设备470的传感器设备480的特征具有相同的附图标记。在此将仅描述传感器设备480和传感器设备470之间的差异。在该备选实施例中，传感器设备480包括传感器481和用于接收辐射束B的光学元件486。
光学元件486是反射镜，其可以是掠入射反射镜。与之前的实施例相同，光学元件是设置用于产生多个分支辐射束的反射光栅(在图28的示例性实施例中，三个)。第二和第三分支辐射束B2、B3每个包括多个子束，每个从来自表面元件的单个组的不同表面元件反射。
此外，辐射束的第一部分将并不由表面元件反射以便于形成第二或第三辐射束B2、B3的一部分。该散射的辐射可以主要地包括入射在形成于相邻表面元件的交叉处的边缘上的辐射。该散射辐射可以覆盖显著的立体角并且可以视作形成了第一分支辐射束B1。
传感器设备480进一步包括设置用于收集第一辐射束B1并且引导其朝向传感器481的近法线入射辐射收集器482。收集器482提供有两个孔径483、485以允许第二和第三分支辐射束B2、B3以传播远离光学元件486。
该设置方便地使用将不会对由光刻设备LAa－LAn接收到的辐射有贡献的不可避免的散射辐射的一小部分。此外，以如此方式仅散射了相对较小部分的入射辐射束B，有利地避免了传感器的过度热加载。为了确定辐射束B的强度分布，校准传感器设备480以确保知晓第一辐射束B1与辐射束的功率和功率分布之间的关系。
根据实施例的传感器设备可以形成束控向单元的一部分。特别地，由根据本发明的实施例的传感器设备作出指示辐射束B的功率分布的测量可以为用于控向辐射束B的基于反馈的控制回路提供输入。响应于输入，可以改变辐射束B的方向。这可以提供通过移动辐射束B的路径中的一个或多个光学元件而实现。附加地或备选地，这可以通过改变自由电子激光器FEL中的聚束的电子束E的轨迹而实现。作为光引导效应的结果，由自由电子激光器FEL输出的初级辐射束B的方向将取决于电子束的轨迹，尤其是在波荡器24的末端部分内。
由自由电子激光器产生的辐射束的远场功率分布预期是类高斯形的，但是偏离真实的高斯分布。根据实施例的传感器设备特别地适用于提供用于控向具有未知强度分布的辐射束B的基于反馈的控制回路的输入，因为这允许在束轮廓上并且特别是靠近束功率分布最大值处对辐射束轮廓取样。此外，形成了光学元件的第一区域的多个标记可以足够密集以允许通过插值确定引导至每个光刻设备LAa－LAn的功率和强度分布。
可操作用于向多个EUV光刻设备提供辐射的自由电子激光器可以例如具有数十千瓦量级的功率以及在波荡器24的输出端处具有100μm量级的直径，也即量级为GW/cm2的平均功率密度。此外，自由电子激光辐射束可以具有100fs或更小的量级的脉冲长度，这可以引起1014W/cm2的量级的峰值功率密度。测量该辐射束的功率和/或位置的一种方式可以是在辐射束轮廓的外围放置传感器。然而，由于该高峰值功率强度，传感器将必须放置距离分布的峰值数个sigma处。因此，该设置将不会产生关于总功率的强度分布的信息。此外，该设置对于自由电子激光束的指向不稳定性是非常敏感的。
再次参照图1和图2，光刻系统LS可以包括衰减器15a－15n。分支辐射束Ba－Bn引导穿过各自衰减器15a－15n。每个衰减器15a－15n设置用于在分支辐射束Ba－Bn传入其对应光刻设备LAa－LAn的照明系统IL之前调整各自分支辐射束Ba－Bn的强度。
参照图28a和图28b，示出了可以对应于图1和图2中所示的衰减器15a的衰减设备519的示例。分支激光束Ba由虚点线示出。衰减器15a包括第一反射镜520和第二反射镜521。第二反射镜521沿所示y方向以距离2h与第一反射镜520分离。设置第二反射镜521以使得进入衰减器15a的分支辐射束Ba入射在第一反射镜520的反射表面上并且由反射表面朝向第二反射镜521的反射表面而反射。第二反射镜521成角度以便于引导分支辐射束Ba朝向光刻设备LAa(在图28a中未示出)。
第一反射镜520经由臂520’连接至第一枢轴点522，而第二反射镜经由臂521’连接至第二枢轴点523。提供第一致动器(未示出)以围绕第一枢轴点522旋转，以及提供第二致动器(未示出)以围绕第二枢轴点523旋转第二反射镜521。反射镜520、521的位置由控制器CTA控制。第一和第二致动器可以采取对本领域技术人员显而易见的任何合适的形式。例如，致动器可以包括布置在枢轴点522、523处并且连接至臂520’、521’的电动机。
通过反射镜520、521围绕枢轴点522、523的旋转，可以调整反射镜520、521相对于分支辐射束Ba的入射角α。应该理解，当反射镜520、521布置在相同入射角α下时，在由反射镜520、521反射之后，分支辐射束Ba沿与由反射镜520、521反射之前相同的方向而传播。
反射镜520、521设置用于采用通常称作掠(或切线)入射反射而反射辐射束Ba。在图28a中，反射镜520、521示出为布置在最大入射角α处，以使得分支辐射束入射在反射镜520的底部(相对于y方向)和反射镜521的顶部(相对于y方向)上。在一些实施例中，角度α的最大值可以例如是大约10度的角度。
在图28b中，反射镜520、521示出布置在最小入射角α处以使得分支辐射束Ba入射在反射镜520的顶部和反射镜521的底部上。角度α的最小值可以例如是大约1度的角度α。因此，在所示的示例中，反射镜520、521围绕各自枢轴点522、523在1度至10度的入射角之间可旋转。应该理解，在其他实施例中，反射镜520、521的设置和/或大小可以不同以便于允许更大或更小的角度范围。例如，可以选择枢轴点522、523以便于增大或减小反射镜520、521的有用角度范围。此外，尽管反射镜520、521每个示出为设置以围绕固定枢轴点旋转，但是这仅是示例性的。应该理解，可以使用如本领域技术人员显而易见的任何其他设置而调整反射镜520、521的入射角。在实施例中，反射镜520、521可以均设置以围绕相同枢轴点旋转。通过合适地选择枢轴点522、523的位置，出射分支辐射束Ba相对于入射分支辐射束Ba的位移(也即在图28a、图28b中为2h)可以在预定的相对较小范围内对于角度α基本上恒定(如图28a、图28b中所示)。然而，对于角度α的更大的角度范围，其中出射分支辐射束相对于入射分支辐射束的位移将基本上恒定，反射镜520、521中的至少一个或两者均可以提供有适用于将反射镜520、521中的一个或两个沿y方向平移的平移装置。
反射镜520、521中的每个的反射率是在反射镜520、521与分支辐射束Ba之间的入射角的函数。例如，对于2度的入射角，可以在每个反射镜520、521处反射入射辐射的大约98％(在反射镜具有完美地平坦表面的钌(Ru)涂层的理论情形中)。也即，当成2度的角度时，与入射在反射镜520、521中的一个上的辐射的强度相比，由该反射镜所反射的辐射减少2％。同样地，当反射镜520、521均布置在2度的角度α时，分支辐射束Ba的强度通过由反射镜520、521的反射而减少大约4％。
对于10度的入射角(以上示例中使用的最大角)，可以在每个反射镜520、521处反射入射辐射的大约90％。也即，当入射角为10度时，反射辐射的强度比入射辐射少大约10％。同样地，当反射镜520、521均布置在10度的入射角α时，分支辐射束Ba的强度通过反射镜520、521的反射而减少大约20％。
从以上说明，应该理解，通过在1和10度之间调整角度α，在光刻设备LAa处接收到的分支辐射束Ba的强度可以在2％和20％之间改变。
在一些实施例中，可以以高达1kHz的频率调整反射镜520、521的入射角，由此提供用于分支激光束Ba的衰减的调整机构。第一和第二致动器(例如电动机)可以连接至控制器CTA。控制器CTA可以设置用于接收指示将要在光刻设备LAa处接收的分支辐射束Ba的所需强度的指令。响应于接收到这些指令，控制器可以设置用于控制致动器以调整反射镜520、521的入射角α以实现分支辐射束Ba的所需衰减，并且由此在光刻设备LAa处实现所需强度。控制器可以从传感器SLa(参见图2)接收指示光刻设备LAa中的分支辐射束Ba的强度的测量值作为输入。
控制器CTA可以是设置用于检测在光刻设备LAa处的分支辐射束Ba的强度并且调整分支辐射束Ba的衰减以便于将光刻设备LAa处的强度维持在预定数值或者在预定范围内的基于反馈的控制回路的一部分。参照图1，该基于反馈的控制回路F2a可以与提供在自由电子激光器之后并且在分束器19之前的基于反馈的控制回路F1分离。控制衰减器15a的基于反馈的控制回路F2a可以称作第二基于反馈的控制回路。提供在自由电子激光器之后并且在分束器19之前的基于反馈的控制回路F1可以称作第一基于反馈的控制回路。第一和第二基于反馈的控制回路F1、F2a可以相互独立地操作。它们可以由不同的控制器CT、CTA控制或者可以由相同控制器控制。第二基于反馈的控制回路F2a可以比第一基于反馈的控制回路F1更慢。
在其他实施例中，每个反射镜520、521的入射角可以彼此独立地可调。尽管这将导致分支辐射束Ba的传播方向改变，但是例如在其中反射镜520、521的入射角仅在分立步骤中可调的实施例中，这可以有益地增大可能的衰减数值。
应该理解，尽管参照衰减器15a描述了如上所述的实施例，但是可以类似地实施衰减器15b－15n。
参照图29，示出了可以包括衰减器15a的衰减设备519的备选实施例。在图29的实施例中，衰减设备519包括四个反射镜530、531、532、533。反射镜530、531类似于参照图28a、图28b如上所述的反射镜520、521而设置。特别地，第一反射镜530提供有第一致动器，第一致动器设置用于围绕第一枢轴点534旋转反射镜530，反射镜530经由臂530’连接至第一枢轴点。第二反射镜531提供有第二致动器，第二致动器设置用于围绕第二枢轴点535旋转反射镜531，反射镜531经由臂531’连接至第二枢轴点535。
反射镜532、533类似于反射镜530、531而设置，但是可以视作是第一反射镜530和第二反射镜531的设置沿着垂直于分支辐射束Ba的传播方向的轴线的“镜像”。特别地，第三反射镜532布置在沿y方向与第二反射镜531相同的位置处，并且设置用于接收从第二反射镜531反射的辐射。第三反射镜提供有设置用于围绕第三枢轴点536旋转反射镜532的第三致动器。第三反射镜532设置用于将接收到的辐射朝向第四反射镜553反射，第四反射镜533沿y方向以2h的距离与第二反射镜532分离(也即第四反射镜553沿y方向处于与第一反射镜530相同的位置处)。第四反射镜553提供有设置用于围绕第四枢轴点537旋转反射镜553的第四致动器。第四反射镜553设置用于引导辐射至光刻设备LAa(在图29中未示出)。
当第一至第四反射镜530－553中的每一个的入射角α相同时，分支辐射束Ba与其进入衰减器15a时沿相同方向并且在y方向上的相同位置处离开衰减器15a。附加地，通过使用四个反射镜，每个可操作用于通过1度和10度的范围而调整入射角，衰减器15a的可能衰减范围从2％至20％的范围(图28的设置中)增大至4％至40％的范围(也即进入衰减器15a的辐射的96％至60％的可能透射范围)。应该理解，当更大的最小衰减可接受时，在图29实施例中可实现的更大衰减范围可以是有利的。
此外，可以利用图29的实施例以提供与可以由对于分支辐射束Ba的偏振具有较小影响的图28的实施例所提供的相同或类似的衰减范围。也即，由于需要实现特定的衰减的入射角较小。四个反射镜530至553对于分支辐射束Ba的P和S偏振分量的组合作用小于两个反射镜520、521对于给定衰减的组合作用。尤其是对于20％或者接近20％的衰减更是如此(也即当每个反射镜520、521的入射角α接近10度时)。
在一些实施例中，可以希望在其进入衰减器15a之前尽可能久地保持由分支辐射束Ba呈现出的通常圆偏振。在该情形中，可以采用在大约1度和5度之间的角度调整范围而实现大约2％至20％的衰减范围。该实施例因此可以对于减少对分支辐射束Ba的偏振的影响是特别有益的。
此外，在图29的设置中，不需要用于提供反射镜530至553中的一个或多个的平移校正的平移装置。出射束对于所有的α数值具有与入射束相同的角度和位置(当角度α对于所有四个反射镜相等时)。换言之，由反射镜530、531引起的距离2h的任何改变由反射镜532、553“反转”以使得不需要沿y方向平移反射镜以确保分支辐射束Ba在与其进入相同位置处离开衰减器15a。
图29可以视作示出了两组各两个反射镜；第一组包含反射镜530、531，以及第二组包含反射镜532、533。应该理解在其他实施例中，可以提供附加的反射镜或附加的反射镜组以进一步增大可能的衰减范围或者减少对于分支辐射束Ba的偏振的改变。
衰减器15a至15n中的一个或多个可以包括备选衰减设备(例如除了或者替代如上所述衰减设备之外)。备选衰减设备可以提供固定的衰减或者可以提供可调的衰减。当提供可调衰减时，调整可以具有比如上所述衰减设备速度更慢的速度。备选衰减设备可以具有更高范围的可能的衰减数值。
图30a示意性示出了可以与如上所述衰减设备组合或者替代如上所述衰减设备而提供的备选衰减设备540的示例。当以组合方式提供这些衰减设备时，分支辐射束Ba可以在穿过其他衰减设备之前穿过任一衰减设备。衰减设备540由控制器CTA控制。
衰减设备540是基于气体的并且可以包括限定了腔室542的外壳541。外壳541可以限定任何形状的腔室542。例如，外壳541可以通常为管状。腔室542在第一端部处由第一窗口543封闭并且在相对的第二端部处由第二窗口544封闭。提供入口545以允许受控量的气体进入腔室542中。也可以提供阀门546以允许来自腔室542的气体的受控流动。提供压力监测器547以监测腔室542内的压力。压力监测器547可以是任何形式的压力监测器。通过提供气体流动而不是固定的封闭气体介质，可以移除由气体吸收的能量。当衰减设备540提供大的衰减因子(诸如10的因子)时，由此移除的能量的量可以是显著的。
入口545允许将EUV吸收气体引入腔室542中。应该理解，可以取决于EUV吸收的所需水平而选择引入腔室542中的特定气体。然而，作为示例，诸如氢气、氦气和/或氩气的气体可以是合适的。窗口543、544被构造以提供对于EUV辐射的高透射率并且可以被构造用于对于其他波长的电磁辐射提供高吸收率。例如，窗口可以包括通常称作光谱纯度滤光片的滤光片，其过滤EUV波长之外的辐射但是允许EUV辐射的透射。该光谱纯度滤光片可以以对于本领域技术人员明显的任何合适的方式而构造。例如，窗口543、544可以由钼(Mo)和硅化锆(ZrSi)构造。可以在一个或两个侧上采用硅化钼(MoSi)覆盖Mo/ZeSi堆叠。在备选示例中，窗口543、544可以由多晶硅(pSi)形成。多晶硅薄膜的一个或两个侧可以由氮化硅(SiN)层覆盖。例如石墨烯的其他材料可以适用于窗口543、544。窗口543、544的厚度可以取决于腔室内所需最大压力而选择，最大压力自身可以取决于所需衰减而选择。
分支辐射束Ba通过第一窗口543进入备选衰减设备540，并且在通过第二窗口544离开衰减设备540之前借由与腔室542内的流体相互作用而衰减。可以通过改变腔室542内的气体的类型、量或压力而改变由穿过腔室542引起的分支辐射束Ba的衰减。
压力传感器、气体入口和气体阀门可以与控制器CTA通信。控制器CTA可以可操作用于控制气体入口545和气体阀门546以在腔室542内实现所需压力。可以选择腔室542内的所需压力以便于实现由备选衰减设备引起的分支辐射束Ba的所需衰减。备选地或附加地，可以选择腔室542内的所需压力以将腔室542内的压力维持在预定的安全范围内。
图30b中示出了备选衰减设备的备选实施例，其中相同部件提供有相同的附图标记。在图30a的示例性实施例中，窗口543、544两者沿着它们的长度均垂直于分支辐射束Ba的传播方向。同样地，分支辐射束Ba穿过腔室542的路径长度相同，不论分支辐射束Ba进入腔室542的位置。在图30b所示的备选示例中，窗口543、544相对于分支辐射束Ba的传播方向朝向彼此成角度。以如此方式，当分支辐射束Ba在一个位置处进入腔室542时，其将比当分支辐射束Ba在不同的较低(沿图30b中的y方向)位置进入腔室时以更短距离穿过腔室542。同样地，可以通过改变分支辐射束Ba进入腔室542的位置而改变分支辐射束的衰减。此外，该设置也可以用于在光束截面的之上产生强度梯度。该强度梯度可以用于对在照明场上的强度变化进行校正。
图31和图32中示意性示出了另一备选的基于气体的衰减设备550。首先参照图31，设备550包括分支辐射束Ba穿过的管道551。用于衰减分支辐射束Ba的气体从气体供应源552经由三个阀门553a－553c提供至沿着管道551间隔开的气体入口554a－554c。三个出口555a－555c提供在管道551中，气体出口通常与相关联的气体入口554a－554c相对。真空泵556a－556c连接至每个出口555a－555c并且配置用于抽吸气体至排气口557。
衰减设备550进一步包括差动泵区段，两个差动泵区段558提供在气体入口554a－554c的上游并且两个差动泵区段559提供在气体入口的下游。每个差动泵区段558、559包括在管道551中、由壁560部分地围闭的空间。壁560每个提供有分支辐射束Ba穿过的开口。泵561连接至每个空间并且用于从该空间抽吸气体。差动泵区段558、559可操作用于将衰减设备550中的压力波动与其他设备隔离(例如用于将它们与光刻设备隔离)。
在使用中，通过改变气体穿过阀门553a－553c的气体流速而控制由衰减设备550提供的衰减程度。阀门553a－553c可以由控制器CTA控制。管道551中的气体压力可以被增大以增大分支辐射束Ba的衰减，并且可以被减小以减小分支辐射束的衰减。可以通过使用真空泵556a－556c从管道551移除所有气体而将衰减减少至0％。由气体提供的衰减将取决于在其之上提供气体的管道551的长度，并且此外将取决于所使用的气体。例如，当使用氢气时EUV辐射的吸收是0.1％每Pa每米。如果需要分支辐射束Ba的衰减在0％和20％之间，并且气体提供在10m长的管道之上，则管道中氢气的压力应该在0Pa和20Pa之间改变。如果使用具有较高吸收系数的气体，例如氩气(吸收率0.034Pa-1m-1)、氮气(0.059Pa-1m-1)或氙气(0.062Pa-1m-1)，则管道551的长度可以相应地减小。例如，当使用氮气时，可以使用具有0-0.7Pa的压力范围的5m长管道而实现0％和20％之间的衰减。
衰减设备550的响应时间将取决于阀门553a－553c的速度，取决于真空泵556a－556c的泵吸速度，以及取决于向其提供气体的管道551的体积。
图32示意性示出了阀门553a和泵566a的实施例。阀门553a包括由致动器571致动的挡板570。挡板570在缓冲空间572和管道551之间形成了泄漏密封。使用气体供应源552将缓冲空间572保持在比管道551内的压力较高的压力下。致动器571移动挡板570以打开和关闭从缓冲空间572进入管道551的出口554a。挡板570可以是轻质的(例如重10g或更少，例如约1g)。作为结果，致动器571可以能够以相对较高频率(例如超过2kHz)使用挡板570打开和关闭出口554a。
真空泵556a具有可以表示为线性速率v的泵吸速度，气体在线性速率v下进入泵的入口孔径。响应时间大致与管道551的直径D相关(响应时间T大致为D/v)。对于典型的涡轮分子泵，v约100m/s。如果管道551具有5cm的直径D，则将提供约0.5ms的响应时间T。这对应于约2kHz的最大频率。可以在气体入口554a附近的管道551周围提供多于一个泵556a。如此将增大响应频率。
通常，可以使用图30a、图30b的备选衰减设备改变分支辐射束Ba的衰减的范围要大于采用图28和图29的衰减设备可实现的衰减调整的范围。然而，衰减可以被调整的速度更慢。例如，腔室542可以排空气体以便于减小衰减。然而，例如与调整反射镜530至553所需时间相比，这可以花费相当长的时间。时间长度可以比目标位置接收EUV辐射的时间段更长(例如长于1ms)。
参照图33，示出了另一备选实施例，其中由以近法线入射角布置在分支辐射束Ba路径中的EUV反射隔膜580提供衰减设备。隔膜580可以类似于如上所述的窗口543、544而构造。隔膜580可以是任何合适的尺寸，取决于所使用的构造和材料。
分支辐射束Ba离开第一衰减设备519并且入射在隔膜580上。隔膜580取向以便于产生分支辐射束Ba的入射角，该入射角使得分支辐射束Ba的一部分581朝向布置在衰减器515a的壁上的辐射收集器582反射。分支辐射束Ba的一部分553透射通过隔膜580。应该理解，不被反射的分支辐射束Ba的一部分将由隔膜580吸收。分支辐射束Ba和隔膜580的入射角可以是近法线入射角，基本上避免了朝向之前光学元件(例如图33中的衰减设备519)的反射辐射。
隔膜580可以在其中并不与分支辐射束Ba交叉的第一位置(未示出)、和其中与辐射束交叉的第二位置(未示出)之间移动。隔膜的位置可以由控制器CTA使用致动器(未示出)而控制。控制器CTA因此取决于其是否希望使用隔膜580提供衰减而在第一位置和第二位置之间选择。
在图33中，隔膜580布置在衰减器15a内的衰减设备519之后(相对于分支辐射束Ba的传播方向)。然而在其他实施例中，衰减器15a内的衰减设备的顺序可以不同。应该进一步理解，诸如隔膜580的多个隔膜可以依次顺序提供以进一步增大分支辐射束Ba的衰减。可以由控制器CTA控制多个隔膜与分支辐射束的交叉。
在实施例中，可以使用栅格替代隔膜580。在实施例中，可以使用两个或更多个栅格。栅格可以能够承受比隔膜更高的热负载。
在实施例中，致动器可以包括在照明系统IL的封闭结构的开口8处的可调孔径(参见图2)。可以减小可调孔径的大小以便于衰减分支辐射束Ba。该实施例并不影响辐射的远场分布。其仅对于光瞳面中的辐射具有较小影响(辐射的极将变得更小，但是将不会改变位置)。
衰减器15a－15n可以包括如上所述实施例中的一个或多个。例如，图33的反射隔膜可以与图28或图29的衰减设备和/或图30a、图30b的衰减设备组合。其他实施例的组合也是可能的。
尽管以上结合图1描述了对于每个分支辐射束提供各自衰减器15a－15n，但是应该理解在其他实施例中，可以对于分支辐射束中的仅一个或多个提供衰减器。此外，可以对于多个分支辐射束提供单个衰减器。例如，尽管衰减器15a－15n示出为布置在分束器19之外，但是在其他实施例中，如在此所述的衰减器可以布置在分束器19内以便于衰减多个分支辐射束。例如，为了一起衰减所有分支辐射束Bb－Bn，可以紧接在第一分支辐射束Ba的分支之后提供衰减器。可以提供衰减器的任何组合或配置。
通常如上所述的衰减器可以位于照明系统内衬底之前的其他位置。例如，参照图2，衰减器可以位于照明系统IL内。
尽管在单个自由电子激光器FEL的上下文中描述了本发明的实施例，但是应该理解可以使用任意数目的自由电子激光器FEL。例如，可以设置两个自由电子激光器以向多个光刻设备提供EUV辐射。这允许一些冗余。这可以允许当一个自由电子激光器正在修理或进行维护时使用另一自由电子激光器。
尽管光刻系统LS的所述实施例可以涉及八个光刻设备，但是光刻系统LS可以包括任意数目的光刻设备。形成了光刻系统LS的光刻设备的数目可以例如取决于从自由电子激光器输出的辐射的量以及取决于在分束设备19中丢失的辐射的量。形成了光刻系统LS的光刻设备的数目可以附加地或备选地取决于光刻系统LS的布局和/或多个光刻系统LS的布局。
光刻系统LS的实施例也可以包括一个或多个掩模检查设备MIA和/或一个或多个空中检查测量系统(AMIS)。在一些实施例中，光刻系统LS可以包括两个掩模检查设备以允许一些冗余。这可以允许当一个掩模检查设备正在修理或进行维护时使用另一个掩模检查设备。因此，总是有一个掩模检查设备可使用。掩模检查设备可以使用比光刻设备更低功率的辐射束。此外，应该理解，使用在此所述类型的自由电子激光器FEL产生的辐射可以用于除了光刻或光刻相关应用之外的应用。
术语“相对论性电子”应该解释为意味着具有相对论性能量的电子。当其动能可比或者大于其静止质量能量(在自然单位下，511keV)时，电子可以视作具有相对论性能量。实际上，形成了自由电子激光器一部分的粒子加速器可以将电子加速至远大于其静止质量能量的能量。例如，粒子加速器可以将电子加速至>10MeV、>100MeV、>1GeV或更大的能量。
已经在输出EUV辐射束的自由电子激光器FEL的上下文中描述了本发明的实施例。然而，自由电子激光器FEL可以被配置以输出具有任何波长的辐射。本发明的一些实施例因此可以包括输出并非EUV辐射束的辐射束的自由电子。
术语“EUV辐射”可以视作包括具有在4－20nm的范围内、例如在13－14nm范围内的波长的电磁辐射。EUV辐射可以具有小于10nm或更小的波长，例如在4－10nm范围内，诸如6.7nm或6.8nm。
光刻设备LAa－LAn可以用于IC的制造。备选地，在此所述光刻设备LAa至LAn可以具有其他应用。可能的其他应用包括集成光学系统、用于磁畴存储器的导引和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等的制造。
不同的实施例可以相互组合。实施例的特征可以与其他实施例的特征组合。
尽管以上已经描述了本发明的具体实施例，但是应该理解本发明可以不同于所描述的而以其他方式实施。以上说明书意在为示意性而非限定性。因此对于本领域技术人员明显的是，可以不脱离以下陈述的权利要求的范围的情况下而对本发明作出修改。

Claims (28)

1.一种用于自由电子激光器的喷射器，包括：
光阴极；
辐射源，可操作用于发出脉冲辐射束并且引导所述脉冲辐射束入射在所述光阴极上，由此使得所述光阴极发出由所述喷射器输出的电子束团的束，每个电子束团对应于所述辐射束的脉冲；以及
控制设备，可操作用于中断所述电子束以便于使得所述辐射束的至少一个脉冲在从所述喷射器输出的所述电子束中不具有相关联的电子束团。
2.根据权利要求1所述的喷射器，其中，所述控制设备可操作用于以周期性方式中断所述电子束。
3.根据权利要求1或2所述的喷射器，其中，所述控制设备可操作用于中断所述电子束以便于使得所述辐射束的单个脉冲在从所述喷射器输出的所述电子束中不具有相关联电子束团。
4.根据权利要求1或2所述的喷射器，其中，所述控制设备可操作用于阻止所述辐射束的至少一个脉冲入射在所述光阴极上，由此中断从所述光阴极发出电子束团。
5.根据权利要求4所述的喷射器，其中，所述控制设备包括：
普克尔斯盒，在所述辐射束入射在所述光阴极之前布置在所述辐射束的路径中，并且其中所述普克尔斯盒在第一操作模式和第二操作模式之间可切换，在所述第一操作模式中所述普克尔斯盒配置用于透射所述辐射束而并不改变其偏振状态，在所述第二操作模式中所述普克尔斯盒配置用于透射所述辐射束并且旋转所述普克尔斯盒的偏振状态；以及
偏振器，布置在所述普克尔斯盒和所述光阴极之间并且在所述辐射束的路径中，其中所述偏振器配置用于仅透射具有给定偏振状态的辐射。
6.根据权利要求5所述的喷射器，其中，所述普克尔斯盒包括电光晶体、电极对以及电压源，并且其中所述电压源可操作用于在电极之间产生电势差由此将所述普克尔斯盒从所述第一操作模式切换至所述第二操作模式。
7.根据权利要求6所述的喷射器，其中，所述普克尔斯盒包括多个电极对和多个电压源，并且其中多个电压源中的每一个可操作用于在多个电极对中的一个电极对之间产生电势差，由此将所述普克尔斯盒从所述第一操作模式切换至所述第二操作模式。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的喷射器，其中，所述普克尔斯盒配置用于当处于所述第二操作模式时以90°旋转所述辐射束的偏振状态。
9.根据权利要求5至7中任一项所述的喷射器，其中，所述控制设备包括在所述辐射束入射在所述光阴极上之前布置在所述辐射束的路径中的多个普克尔斯盒，并且其中所述多个普克尔斯盒中的每一个在第一操作模式和第二操作模式之间可切换，在所述第一操作模式中所述普克尔斯盒配置用于透射所述辐射束而并不改变其偏振状态，在所述第二操作模式中所述普克尔斯盒配置用于透射所述辐射束并且以小于90°旋转所述普克尔斯盒的偏振状态，并且其中所述多个普克尔斯盒配置用于当所述多个普克尔斯盒中的每一个处于所述第二操作模式时施加辐射束的偏振状态的90°的组合旋转。
10.根据权利要求5至7中任一项所述的喷射器，其中，所述偏振器配置用于仅透射具有在所述辐射束入射在所述普克尔斯盒上之前所述辐射束的偏振状态的辐射。
11.根据权利要求8所述的喷射器，进一步包括第二普克尔斯盒，所述第二普克尔斯盒配置用于当处于所述第二操作模式时以90°旋转所述辐射束的偏振状态。
12.根据权利要求11所述的喷射器，其中，所述偏振器配置用于仅透射具有与在所述辐射束入射在所述普克尔斯盒上之前所述辐射束的偏振状态正交的偏振状态的辐射。
13.根据权利要求1-2和5-7中任一项所述的喷射器，其中，所述控制设备可操作用于将至少一个电子束团偏转出所述电子束，由此中断从所述喷射器输出的所述电子束。
14.根据权利要求13所述的喷射器，其中，所述控制设备包括：
导电极板对，布置在所述电子束的轨迹的任一侧；以及
电压源，可操作用于在导电极板之间产生电势差，由此在所述导电极板之间产生电场，所述电场足以将电子束团偏转出所述电子束。
15.根据权利要求14所述的喷射器，进一步包括束流收集器，所述束流收集器设置用于接收偏转出所述电子束的电子束团。
16.一种自由电子激光器，包括：
根据权利要求1至15中任一项所述的喷射器；
粒子加速器，可操作用于加速从喷射器输出的电子束；
波荡器，可操作用于沿着周期性路径引导已加速的电子束以便于激发自由电子激光辐射束的发射，其中所述自由电子激光辐射束包括一系列脉冲，每个脉冲对应于所述电子束的电子束团。
17.根据权利要求16所述的自由电子激光器，其中，所述喷射器的所述控制设备可操作用于中断从所述喷射器输出的所述电子束，由此中断所述自由电子激光辐射束的脉冲。
18.根据权利要求17所述的自由电子激光器，进一步包括控制器，可操作用于控制所述喷射器的所述控制设备以便于控制在给定时间段中发生的所述自由电子激光辐射束的脉冲数目。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的自由电子激光器，其中，所述波荡器可操作用于激发EUV自由电子激光辐射束的发射。
20.根据权利要求19所述的自由电子激光器，进一步包括传感器，配置用于监测所述辐射束的强度并且输出信号至所述控制器，由此提供基于反馈的控制回路。
21.一种光刻系统，包括：
辐射源，包括根据权利要求16至18中任一项所述的自由电子激光器；以及
光刻设备。
22.根据权利要求21所述的光刻系统，其中，所述光刻设备设置用于接收辐射束，所述辐射束包括从所述辐射源的自由电子激光器输出的所述自由电子激光辐射束的至少一部分，所述光刻设备包括：
照明系统，配置用于调节从所述辐射源接收的所述辐射束；
支撑结构，构造用于支撑图案形成装置，图案形成装置能够在其截面中给予辐射束以图案以形成图案化辐射束；
衬底台，构造用于固定衬底；以及
投影系统，配置用于将所述图案化辐射束投影至所述衬底的目标位置上。
23.根据权利要求22所述的光刻系统，其中，所述喷射器的所述控制设备可操作用于中断从所述喷射器输出的电子束，由此中断所述自由电子激光辐射束的脉冲，由此中断由所述光刻设备接收的所述辐射束的脉冲，由此中断投影至所述衬底的目标位置上的所述图案化辐射束的脉冲。
24.根据权利要求23所述的光刻系统，进一步包括控制器，其中所述控制器可操作用于控制所述喷射器的所述控制设备以便于控制在曝光时间段中由所述衬底的所述目标位置所接收的所述图案化辐射的脉冲数目，由此控制在所述曝光时间段中由所述衬底的所述目标位置接收的辐射的剂量。
25.一种控制由自由电子激光器发射的辐射束的功率的方法，所述方法包括：
将脉冲辐射束引导到喷射器的光阴极上，并且由此使得所述光阴极发射从所述喷射器输出的电子束团的束，每个电子束团对应于所述辐射束的脉冲；
中断所述电子束，以使所述辐射束的至少一个脉冲在从所述喷射器输出的所述电子束中不具有相关联的电子束团；
使用粒子加速器加速所述电子束；以及
使用可操作用于沿着周期性路径引导已加速的电子束的波荡器，以便于激发自由电子激光辐射束的发射，所述自由电子激光束的所述功率通过所述电子束的所述中断来减小。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述辐射束的至少一个脉冲被防止入射在所述光阴极上，由此中断所述电子束团从所述光阴极的发射。
27.根据权利要求25所述的方法，其中至少一个电子束团偏离所述电子束，由此中断从所述喷射器输出的所述电子束。
28.一种控制由自由电子激光器发射的辐射束的功率的方法，所述方法包括：
将脉冲辐射束引导到喷射器的光阴极上，并且由此使得所述光阴极发射从所述喷射器输出的电子束团的束，每个电子束团对应于所述辐射束的脉冲；
散焦从所述喷射器输出的所述电子束的至少一个脉冲；
使用粒子加速器加速所述电子束；以及
使用可操作用于沿着周期性路径引导已加速的电子束的波荡器，以便于激发自由电子激光辐射束的发射，所述自由电子激光束的所述功率通过至少一个散焦的电子束脉冲来减小。
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