CN110083019A - 光学元件、辐射系统及光刻系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种光学元件、辐射系统及光刻系统。该光学元件包括：主体；反射性表面，所述反射性表面设置于所述主体上以用于接收辐射束以便形成束斑区域和反射的辐射束；和移动机构，所述移动机构能够操作以移动所述主体使得所述束斑区域遵循周期性路径在所述反射性表面上移动，并且所述反射的辐射束的方向实质上保持不变；用于更改所述反射性表面的曲率的变形机构，其中所述变形机构被布置成更改所述反射性表面的所述曲率以便至少部分地校正由入射于所述反射性表面上的所述辐射束所导致的所述反射性表面的曲率。

Description

光学元件、辐射系统及光刻系统
本申请是申请日为2014年9月24日、发明名称为“束传输设备和方法”、申请号为201480063035.8的中国专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请案要求以下各项的权益：于2013年9月25日提交的美国临时申请案61/882,336、于2013年10月29日提交的美国临时申请案61/897,046、于2013年11月15日提交的美国临时申请案61/905,053、于2013年12月20日提交的EP申请案EP13199009.5、于2014年1月24日提交的EP申请案EP14152443.9、于2014年1 月16日提交的EP申请案EP14151497.6、于2014年2月20日提交的EP申请案EP14155980.7、于2014年4月23日提交的EP申请案EP14165675.1、于2014年6月04日提交的EP申请案EP14171051.7、于2014年6月18日提交的EP申请案EP14172951.7、于2014年6 月04日提交的EP申请案EP14171050.9、和于2014年6月23日提交的EP申请案EP14173446.7，并且所述申请案以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及一种束传输设备。具体来说，但非排它地，本发明具有在包括一个或多个自由电子激光器的光刻系统内的应用。
背景技术
光刻系统包括辐射源和至少一个光刻设备。光刻设备是被建构成施加所期望的图案到衬底上的机器。举例来说，可在集成电路(IC) 的制造中使用光刻设备。举例来说，光刻设备可将图案从图案形成装置(例如，掩模)投影到提供于衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。
由光刻设备用来将图案投影到衬底上的辐射的波长确定可形成于那个衬底上的特征的最小大小。使用EUV辐射的光刻设备是具有在4到20nm范围内的波长的电磁辐射，可被用于在衬底上形成小于传统光刻设备(举例来说，所述传统光刻设备可使用具有193nm的波长的电磁辐射)的特征。
可为光刻设备提供来自形成光刻系统的部分的辐射源的辐射。多个光刻设备可由单个辐射源供应。辐射源可包括发射EUV辐射的至少一个自由电子激光器。
可期望提供一种适合用于提供具有辐射的一个或多个工具的辐射源并且消除或减轻与已知束传输设备或方法相关联的问题中的一个或多个问题的束传输设备或方法。
发明内容
根据第一方面，提供一种供在光刻系统内使用的束分裂设备，所述束分裂设备包括多个静态反射镜，所述多个静态反射镜每个被布置成接收来自辐射源的第一辐射束的不同部分并且沿着多个方向中的一个方向反射辐射的相应部分以形成用于供给到多个工具的多个分支辐射束。
所述第一方面提供用于将单个辐射束分裂成用于供给到多个工具(例如，光刻工具)的多个辐射束的有效设备。通过利用多个静态反射镜，所述第一方面的所述设备易于维护。
所述辐射源可包括一个或多个自由电子激光器。
所述多个方向中的每一个可提供相应分支光学路径，每一分支光学路径与所述多个工具中的相应一个相关联。至少一个分支光学路径可与多个所述静态反射镜相关联以使得至少一个分支辐射束包括多个反射部分。所述分支光学路径中的每一个可与相应多个所述静态反射镜相关联以使得每一分支辐射束包括多个所述反射部分。所述分支辐射束可因此由所述第一辐射束的不同部分形成。举例来说，每一分支辐射束可由对应于所述第一辐射束的强度分布的不同部分的部分形成。
每一静态反射镜可被布置成部分地延伸跨越所述第一辐射束。
所述多个静态反射镜中的至少一些被配置成反射所述第一辐射束的实心区域(solid area)。
所述多个静态反射镜中的至少一些可由反射性光栅提供。所述光栅的多个面中的每一个面可提供所述多个静态反射镜中的相应一个静态反射镜。
与所述多个方向中的同一方向相关联的所述光栅的每一反射面可实质上平行于单个硅晶体平面延伸。以这种方式，所述光栅可制造起来特别有效。
所述光栅可以是宏观尺度光栅。举例来说，所述光栅的面的宽度和/或所述光栅的面之间的间距可大于100微米，举例来说，1毫米。
所述光栅的所述反射面可被布置成使得每一所反射的部分的扩展致使在与一个分支光学路径相关联的所述多个工具中的所述一个工具处与所述一个分支光学路径相关联的至少两个反射部分部分地重叠。所述反射面被布置成使得所述重叠反射部分提供具有实质上与所述第一辐射束的强度轮廓相同的强度轮廓的分支辐射束。每一所反射的部分的所述扩展可至少部分地由衍射所致。
所述光栅可包括与第一分支光学路径相关联的第一多个面以提供第一分支辐射束。所述第一多个面中的每一个可被布置成反射所述第一辐射束的相应部分以形成所述第一分支辐射束的相应子束。所述第一多个面可被布置成使得如果所述第一辐射束的位置在垂直于所述第一辐射束的传播方向的平面中改变，那么由所述第一多个面中的至少一个面接收的功率增加并且由所述第一多个面中的至少一个面接收的功率降低。以这种方式，可使得所述光栅对所述第一辐射束相对于所述光栅的所述位置中的移位不敏感。
所述光栅可以是微观尺度光栅。举例来说，所述光栅的所述面的宽度和/或所述光栅的面之间的节距可以是大约数微米，并且可小于 100微米。
所述光栅的所述反射面可被布置成使得从所述光栅反射的辐射的部分衍射以提供所述多个分支辐射束。举例来说，从所述光栅反射的所述辐射的部分将散开/扩展。那些反射部分将在其从所述光栅传播时重叠，从而致使所述反射部分之间的干涉。所述干涉(或衍射) 导致最大强度(或最大值)的多个位置。每一最大值可提供相应分支辐射束。
所述光栅的所述反射面可被布置成使得每一分支辐射束具有实质上类似于所述第一辐射束的强度轮廓的强度轮廓。
所述光栅的所述反射面可在垂直于所述第一辐射束的传播方向的至少一个方向上具有平移对称性。以这种方式，可使得所述光栅对在所述第一辐射束的所述指向方向和/或平移的变化不敏感。
所述束分裂设备可包括扩展和/或平顶(flat-top)形成光学装置，并且所述反射性光栅可设置于所述扩展和/或平顶形成光学装置的上游。
所述光栅的所述反射面可被布置成从设置于所述光栅与所述辐射源之间的平面反射镜接收所述辐射束。这可有助于保护所述光栅和其它部件免受轫致辐射(Bremsstrahlung radiation)。
所述光栅可由蚀刻的硅形成。所述光栅的凹槽和/或面可采取任何适当形式。举例来说，所述凹槽可以是对称的、不对称的、周期性的或非周期性的。
所述光栅可包括反射性涂层，所述反射性涂层包括针对所期望的波长的掠入射反射率而选择的材料或合成物。
所述光栅还可致使所述辐射束的发散或会聚(例如，以将所述反射的辐射聚焦或散焦)。举例来说，所述光栅可形成为圆柱形或适合用于将所述辐射束聚焦/散焦的其它形状。可另外或可替代地使用这些形状的光栅来补偿由所述辐射束的所述轮廓内的强度梯度所致的所述光栅的不同部分中所经历的热膨胀量的变化。
所述束分裂设备可进一步包括又一反射性光栅，所述又一反射性光栅被布置成进一步分裂由所述光栅提供的所述分支辐射束中的至少一个。
所述静态反射镜中的至少一个可设置有一个或多个孔，所述一个或多个孔被布置成准许未被所述至少一个静态反射镜反射的所述第一辐射束的一部分穿过所述孔朝向所述多个静态反射镜中的另一个静态反射镜行进。
所述静态反射镜中的至少一个可包括环形反射性表面，所述环形反射性表面被布置成沿着相关联的分支光学路径反射辐射的一部分并且准许所述第一辐射束的一部分穿过由所述环界定的孔朝向所述多个静态反射镜中的另一个静态反射镜行进。
所述环形反射性表面可被布置成使得如果所述第一辐射束的位置在垂直于所述第一辐射束的传播方向的平面中改变，那么由所述基于环的反射性表面的至少一部分接收的功率增加并且由所述基于环的反射性表面的至少另一部分接收的功率降低。
所述静态反射镜中的至少一个可包括沿着边缘结合的第一表面和第二表面。所述边缘可被布置成放置于所述第一辐射束的路径内或由其它静态反射镜中的一个或多个提供的分支辐射束的路径内。
所述静态反射镜中的至少一个可设置有主动冷却。举例来说，单相和/或双相冷却剂可在所述静态反射镜中的一个或多个“后面”(即，在非辐射接收表面上)流通。举例来说，可使用水和/或液化气体(例如，N2、CO2等)。
所述束分裂设备可进一步包括被布置成增加辐射束的所述发散度的至少一个发散光学元件。
所述束分裂设备可包括多个发散光学元件，每个发散光学元件被布置成增加所述分支辐射束中的相应一个分支辐射束的所述发散度。
根据另一方面，提供一种系统，包括：辐射源，所述辐射源能够操作成产生第一辐射束；多个工具，所述多个工具被布置成接收相应的分支辐射束；和根据所述第一方面的束分裂设备，所述束分裂设备被布置成将所述第一辐射束分裂成多个分支辐射束并且将相应的分支辐射束提供到所述多个工具中的每一个工具。
所述辐射源可包括一个或多个自由电子激光器。
所述系统可进一步包括用于所述多个工具中的每一个工具的相应的发散光学元件。其中所述束分裂设备包括光栅，每一相应的发散光学元件可定位于所述光栅的下游。所述或每一发散光学元件可包括凸面、凹面和/或马鞍形的掠入射反射镜。
所述系统可进一步包括被配置成修改分支辐射束的横截面形状的光学装置。所述光学装置可包括被布置成将所述分支辐射束分裂成多个子束并且将所述子束组合在一起的反射镜阵列。
所述第一辐射束可包括EUV辐射。
所述多个工具可包括光刻设备和掩模检测设备，所述光刻设备和掩模检测设备中的每个被布置成接收所述分支辐射束中的不同的一个分支辐射束。
根据另一方面，提供一种方法，包括：在辐射源中产生第一辐射束；和将所述第一辐射束引导到根据所述第一方面的束分裂设备以产生多个分支辐射束。
所述辐射源可包括一个或多个自由电子激光器。
所述方法可进一步包括将每一分支辐射束引导到相应的工具。
根据另一方面，提供一种光刻方法，包括：使用自由电子激光器来产生主辐射束；使用多个静态反射镜来反射所述主辐射束的不同部分，每一静态反射镜沿着相关联的分支光学路径引导所述主辐射束的所述反射的部分借此形成分支辐射束，其中第一分支辐射束被朝向第一光刻设备引导并且第二分支辐射束被朝向第二光刻设备引导。
根据另一方面，提供一种光刻系统，包括：自由电子激光器，所述自由电子激光器能够操作成产生主辐射束；束分裂设备，所述束分裂设备包括被布置成反射所述主辐射束的不同部分的多个静态反射镜，每一静态反射镜沿着相关联的分支光学路径引导所述主辐射束的所述反射的部分借此形成分支辐射束；和掩模检测设备和光刻设备，所述掩模检测设备和所述光刻设备被布置成接收不同的分支辐射束。
根据另一方面，提供一种光刻方法，包括：使用自由电子激光器来产生主辐射束；使用多个静态反射镜来反射所述主辐射束的不同部分，每一静态反射镜沿着相关联的分支光学路径引导所述主辐射束的所述反射的部分借此形成分支辐射束，其中第一分支辐射束被朝向掩模检测设备引导并且第二分支辐射束被朝向光刻设备引导。
根据另一方面，提供一种系统，包括：自由电子激光器，所述自由电子激光器能够操作成产生EUV辐射束；和掩模检测设备，所述掩模检测设备被布置成接收所述EUV辐射束。
根据另一方面，提供一种方法，包括：使用自由电子激光器产生 EUV辐射束；将所述EUV辐射束引导到掩模检测设备；和使用所述 EUV辐射束来检测掩模。
根据另一方面，提供一种供在光刻系统中使用的束分裂设备，所述束分裂设备能够操作成接收主辐射束并且输出至少一个分支辐射束，所述束分裂设备包括：第一提取光学装置，所述第一提取光学装置被布置成沿着分支光学路径引导所述主辐射束的第一部分以提供第一分支辐射束；其中所述第一提取光学装置包括第一多个部分，所述第一多个部分中的每一个被布置成反射所述主辐射束的相应部分以形成所述第一分支辐射束的相应的子束；并且其中所述第一多个部分被布置成使得如果所述主辐射束的位置在垂直于所述主辐射束的传播方向的平面中改变，则由所述第一多个部分中的至少一个接收的功率增加并且由所述第一多个部分中的至少一个接收的功率降低。
有利地，本发明提供可从主辐射束提取至少第一分支辐射束的布置，其中所述第一分支辐射束的所述功率比(举例来说)其中所述第一提取光学装置包括单个矩形反射镜的布置对所述主辐射束的指向变化更不敏感。
所述第一多个部分可被布置成使得所述第一分支辐射束的功率对于所述主辐射束的位置在垂直于所述主辐射束的所述传播方向的平面中的改变实质上不变。
所述第一提取光学装置形状可被设置成使得不管所述主辐射束的位置在垂直于其传播方向的所述平面中的所述改变的方向如何，由所述第一多个部分中的至少一个接收的所述功率将增加并且由所述多个部分中的至少一个接收的所述功率将降低。
所述第一多个部分中的每一个在垂直于所述主辐射束的所述传播方向的所述平面上的投影可大体上围绕所述主辐射束的中心均匀地分布。
所述第一多个部分中的每一个可被布置成使得所述第一多个部分中的每一个在垂直于所述主辐射束的所述传播方向的所述平面上的投影具有实质上相同的大小和形状。
所述第一多个部分中的每一个可被布置成使得所述第一多个部分中的每一个在垂直于所述主辐射束的所述传播方向的所述平面上的投影具有正方形、三角形、矩形或六边形横截面面积。
所述第一多个部分中的每一个可被布置成使得所述第一多个部分中的一个在垂直于所述主辐射束的所述传播方向的所述平面上的投影与所述第一多个部分中的任何其它部分在垂直于所述主辐射束的所述传播方向的所述平面上的投影实质上不具有重叠。
所述第一多个部分中的每一个的方向可以使得相应的子束实质上毗邻。
所述第一多个部分可被布置成使得所述相应的子束实质上不具有重叠并且以使得其之间的任何间隙最小。
所述第一多个部分可被布置成使得所述相应的子束实质上完全地重叠。
所述第一分支光学路径可包括被布置成调节沿着其传播的分支辐射束的波纹板。
所述第一分支光学路径可包括用于调整沿着其传播的分支辐射束的所述强度的机构。
所述第一分支辐射束可在实质上垂直于所述主辐射束的方向上传播。
所述束分裂设备可进一步包括：一个或多个附加的提取光学装置，所述一个或多个附加的提取光学装置每个被布置成沿着相应的分支光学路径引导所述主辐射束的相应部分以提供相应的分支辐射束；其中每一附加的提取光学装置包括相应的多个部分，每一相应的多个部分中的每一个部分被布置成反射所述主辐射束的相应部分以形成所述相应的分支辐射束的相应的子束；并且其中每一多个部分被布置成使得如果所述主辐射束的位置在垂直于所述主辐射束的所述传播方向的平面中改变，则由所述附加的提取光学装置的所述部分中的至少一个部分接收的功率将增加并且由所述附加的提取光学装置的所述多个部分中的至少一个部分接收的功率将降低。
所述第一提取光学装置的所述部分和所述附加的提取光学装置中的每一个附加的提取光学装置的所述部分可被布置成使得所述第一提取光学装置和所述附加的提取光学装置的所有所述部分在垂直于所述主辐射束的所述传播方向的所述平面上的投影与所述主辐射束的所述横截面面积实质上重合。
根据另一方面，提供一种光刻系统，包括：辐射源，所述辐射源能够操作成产生主辐射束；根据本文中所描述的所述方面中的一个所述的束分裂设备；和至少一个光刻设备，所述至少一个光刻设备被布置到来自所述束分裂设备的分支辐射束。
所述主辐射束可具有围绕其中心旋转对称的强度分布。
所述主辐射束可具有类高斯强度分布。
所述辐射源可包括一个或多个自由电子激光器。
所述辐射源可包括光学装置，所述光学装置被布置成更改从所述一个或多个自由电子激光器接收的所述辐射束的横截面的大小和/或形状。
所述光刻系统可进一步包括一个或多个掩模检测设备。
所述主辐射束可包括EUV辐射。
根据另一方面，提供一种束分裂设备，包括：束斑区域，所述束斑区域用于接收辐射束；周期性阵列，所述周期性阵列由多个离散反射性元件形成；和机构，所述机构用于移动所述周期性阵列以使得所述多个反射性元件移动穿过所述束斑区域，其中所述反射性元件被布置成使得所述辐射束的第一部分形成第一分支辐射束并且所述辐射束的第二部分形成第二分支辐射束。
这样的布置允许入射辐射束分裂成出射的第一和第二分支辐射束。
一般来说，随着所述多个离散反射性元件移动穿过所述束斑区域，所述第一和第二分支辐射束的相对强度将随时间变化。所述变化是周期性的，其中频率由所述周期性阵列的速度和节距确定。这又将致使由所述第一和第二分支辐射束中的每一个分支辐射束传输的辐射的剂量随时间变化。剂量的这个变化将在等于所述振荡的整数个周期的时间周期上最终平均为零。可期望所述振荡的所述频率尽可能地高以使得可在小时间周期中达成稳定剂量。
因为所述周期性阵列包括多个离散反射性元件，所以所述反射性元件中的每一个可更小并且间隔更接近。这减小所述周期性阵列的所述节距，并且因此增加所述第一和第二分支辐射束的所述强度针对所述周期性阵列的给定速度振荡的频率。有利地，这允许针对所述周期性阵列的给定速度在更小的时间周期中达成稳定剂量。可替代地，其允许以所述周期性阵列的更低速度在类似时间周期中达成稳定剂量。
其中所述反射性元件移动穿过所述束斑区域的布置的优点是所述第一和第二分支辐射束的(时间平均)相对强度至少在所述周期性阵列的运动方向上对所述入射辐射束的所述方向和位置相对不敏感。这与其中所述入射辐射束与所述静态反射镜的相对移动可导致所述分支辐射束的所述相对强度的显著改变(尤其是在所述入射辐射束的直径小之处)的使用静态反射镜的布置形成对比。这是因为，对于具有静态反射镜的布置，对于所述辐射束与所述静态反射镜的给定相对位置，所述分支辐射束的所述相对强度是实质上时间独立的并且依赖于所述辐射束相对于所述静态反射镜的所述位置。对于小束斑区域 (指示相对小的辐射束)，所述辐射束与所述静态反射镜的所述相对位置的相对小的改变可导致所述分支辐射束的所述相对强度的显著改变。然而，对于其中所述反射性元件移动穿过所述束斑区域的布置，所述分支辐射束的所述相对强度将随时间振荡，但在所述振荡的整数个周期上，剂量的这个变化将最终平均为零。因此，所述第一和第二分支辐射束的所述时间平均(在整数个振荡周期上)相对强度至少在所述周期性阵列的所述运动方向上对所述入射辐射束的所述方向和位置相对不敏感。
所述束分裂设备可包括大体盘形的主体，并且用于移动所述周期性阵列的所述机构可操作成围绕旋转轴线旋转所述主体。
所述多个离散反射性元件中的每一个可包括大体径向地延伸的辐条的表面。
大体径向地延伸的辐条是从内部径向位置延伸到外部径向位置的辐条。大体径向地延伸的辐条可纯粹地在径向方向上延伸。可替代地，大体径向地延伸的辐条可具有圆周部件以使得其以与所述径向方向成倾斜角布置。
所述反射性元件可被布置成使得所述辐射束的所述第一部分入射于所述反射性元件上并且被所述反射性元件反射，以便形成所述辐射束的所述第一分支辐射束和所述第二部分通过所述反射性元件之间的一个或多个间隙以便形成所述第二分支辐射束。
所述反射性元件之间的所述一个或多个间隙可每个延伸到所述束分裂设备的主体的边缘。
在这样的布置下，所述反射性元件之间的所述间隙在一侧上是开放的。有利地，如果所述辐射束大体朝向这个开放侧传播，那么在这样的布置的情况下，可允许掠入射角的范围不受所述主体的厚度限制。这与其中所述间隙不延伸到所述主体的所述边缘(即，其在所述主体中成孔的形式并且在所有侧上封闭)的布置形成对比。在这样的布置的情况下，可允许掠入射角的所述范围受所述间隙在所述辐射束的所述传播方向上的大小和所述主体的所述厚度限制。所述主体的所述厚度对所述掠入射角设定下限。
其中所述反射性元件每个延伸到所述束分裂设备的主体的边缘的布置因此允许更小掠入射角。出于热原因，这是有益的。
所述束分裂设备可进一步包括所述一个或多个间隙中的至少一个间隙中的倾斜坡面。
有利地，这些坡面可增加所述束分裂设备的硬度和导热性。因为所述坡面是倾斜的，所以它们可被布置成使得当其间隙处于所述束斑区域中时每一坡面的表面大体平行于所述入射辐射束以使得其并不妨碍所述入射辐射束。
所述束斑区域可设置于所述主体的面向轴向的表面上。
所述多个离散反射性元件可在增加半径的方向上向内成锥度。
有利地，在所述反射性元件的锥度量足够的情况下，从来自所述反射性元件的侧壁的反射损失的辐射比例可减小到可忽略不计的量。
所述多个离散反射性元件每个可在远离所述反射性元件的面向轴向的上部表面的轴向方向上向内成锥度。
这为所述反射性元件中的每一个提供底切。有利地，在所述反射性元件的锥度量足够的情况下，从来自所述反射性元件的侧壁的反射损失的辐射比例可减小到可忽略不计的量。
所述多个反射性元件中的每一个可在以与径向方向成斜角的方向上延伸。
所述辐射束的所述传播方向通常与所述束点区域内的反射性元件延伸所沿的方向对准。因此，所述辐射束方向与所述径向方向成斜角。有利地，因为所述入射辐射束不通过所述旋转轴线，所以可在束分裂设备的主体的对置轴向侧部中的两个上支撑所述束分裂设备的主体以用于旋转。举例来说，这允许轴延伸出所述主体的所述上部轴向表面而不阻挡所述辐射束。
所述束斑区域可设置于所述主体的面向径向的表面上。
有利地，对于这些实施例，所述反射性元件中的每一个可在形状上大体是矩形的。另一优点是所述入射辐射束不跨越或通过接近于所述旋转轴线，并且因此，轴承和致动器可放置于所述束分裂设备的两侧上，从而允许对称、更平衡的设计。
所述多个反射性元件中的每一个的面向径向的表面可以是弯曲的。
所述多个反射性元件中的每一个的面向径向的表面可以是平坦的。
所述多个离散反射性元件可在增加半径的方向上向外成锥度。
这将为每一反射性元件提供底切。通过提供足够的径向锥度，可减小或消除入射于所述反射性元件的侧壁上的辐射比例。
所述束分裂设备可进一步包括冷却器件和将热量从所述反射性元件传递到所述冷却器件的机构。所述多个反射性元件相对于所述冷却器件移动，所述冷却器件可以是静态的。
所述冷却器件可接近于所述束分裂设备的主体的表面而设置，通过间隙与其分离。
所述主体和所述冷却器件的对置表面可设置有高发射率材料的涂层。这可促进所述主体的辐射和所述冷却器件对所述发射的辐射的吸收。
提供于所述主体与所述冷却器件之间的所述间隙可填充有液态金属层，所述液态金属层通过毛细力保持于适当位置。所述金属可包括易熔合金。
根据另一方面，提供一种包括根据本文中所描述的所述方面中的一个所述的束分裂设备的光刻系统。
根据另一方面，提供一种包括根据本文中所描述的所述方面中的一个所述的多个束分裂设备的复合束分裂设备。
所述多个束分裂设备中的至少两个可串联地布置以使得由所述束分裂设备中的第一个产生的所述分支辐射束中的一个由所述束分裂设备中的第二个接收。
所述复合束分裂设备可进一步包括调整机构，所述调整机构可操作成控制所述多个束分裂设备中的所述至少两个的所述周期性阵列的所述移动的相对相位。
根据另一方面，提供一种光刻系统，包括：两个辐射源，所述两个辐射源每个可操作成输出辐射束；多个光刻设备；两个束传输系统，每一束传输系统被布置成接收辐射束并且将其分配到不同组的所述多个光刻设备；和至少一个束分裂设备，所述至少一个束分裂设备是根据本文中所描述的方面所述的束分裂设备，所述至少一个束分裂设备可在其中其在由所述两个辐射源输出的所述辐射束中的两个的所述路径之外的非活动位置与其中其设置于来自所述辐射束中的一个的所述辐射束的所述路径中的至少一个所部署位置之间移动，其中当所述至少一个束分裂设备设置于其非活动位置中时，所述两个束传输系统中的每一个接收来自所述两个辐射源中的不同一个的辐射束，并且当所述至少一个束分裂设备设置于其所部署位置中时，其被布置成将由所述辐射源中的一个输出的所述辐射束分裂成两个分支辐射束，并且所述两个束传输系统中的每一个接收所述分支辐射束中的不同一个。
由所述两个辐射源中的任一个或两个输出的所述辐射束可包括 EUV或x射线辐射。
根据另一方面，提供一种光刻系统，包括：第一和第二辐射源，所述第一和第二辐射源每个可操作成输出辐射束；多个光刻设备；两个束传输系统，每一束传输系统被布置成接收辐射束并且将其分配到不同组的所述多个光刻设备；和第一和第二束分裂设备，所述第一和第二束分裂设备是根据本文中所描述的所述方面中的一个所述的束分裂设备，所述第一和第二束分裂设备被布置成使得：由所述第一辐射源输出的所述辐射束由所述第一束分裂设备接收，由所述第一辐射源输出的所述辐射束的第一部分入射于所述第一束分裂设备的所述反射性元件上并且被其反射以便形成第一分支辐射束，并且由所述第一辐射源输出的所述辐射束的第二部分通过所述第一束分裂设备的所述反射性元件之间的间隙以便形成第二分支辐射束；并且由所述第二辐射源输出的所述辐射束由所述第二束分裂设备接收，由所述第二辐射源输出的所述辐射束的第一部分入射于所述第二束分裂设备的所述反射性元件上并且被其反射以便形成第三分支辐射束，并且由所述第二辐射源输出的所述辐射束的第二部分通过所述第二束分裂设备的所述反射性元件之间的间隙以便形成第四分支辐射束；其中所述第一和第四分支辐射束大体毗邻并且共线并且被引导朝向所述两个束传输系统中的第一个，并且其中所述第二和第三分支辐射束大体毗邻并且共线并且被引导朝向所述两个束传输系统中的第二个。
这样的布置是有利的，因为当一个辐射源没有在操作时，不需要将光学部件移入和移出由所述第一和第二辐射源输出的所述辐射束的所述路径。
由所述两个辐射源中的任一个或两个输出的所述辐射束可包括 EUV或x射线辐射。
根据一方面，提供一种用于自由电子激光器的波荡器，包括：至少一个波荡器模块，所述至少一个波荡器模块可操作成产生周期性磁场并且被布置成使得沿着周期性路径引导电子束以使得所述电子束内的电子与所述波荡器中的辐射互相作用以刺激相干辐射的发射而提供辐射束；转向单元，所述转向单元被布置成更改所述至少一个波荡器模块内的所述电子束的轨道；和控制单元，所述控制单元被布置成控制所述转向单元。
以这种方式，所述控制单元可转向所述电子束和因此所述波荡器自身的所述至少一个模块内的所述辐射束，借此调整所述辐射束的所述路径中其中这些调整具有所述最大效应的所述位置处的所述辐射束。
所述转向单元可关于所述电子束的所述传播方向定位于所述波荡器内与所述波荡器的入口相比更靠近于所述波荡器的出口的位置处。
所述转向单元可相对于所述电子束的传播方向定位于所述波荡器的最后一个模块与倒数第二个模块之间。即，在提供多个模块之处，所述电子束又在每一模块之间移动。所述电子束通过的所述最后一个模块是所述最后一个模块。所述电子束在进入所述最后一个模块之前通过的所述模块是所述倒数第二个模块。
所述波荡器可进一步包括传感器布置，所述传感器布置用于将指示所述电子束的轨道的信号提供到所述控制单元。
所述传感器布置可包括定位于所述多个波荡器模块中的第一个之后的第一传感器和定位于所述多个波荡器模块中的第二个之后的第二传感器。
所述第一传感器可定位于倒数第二个模块之后并且所述第二传感器可定位于最后一个模块之后。
所述控制单元可被布置成确定所述电子束的所述轨道与理想轨道的偏差。
所述控制单元可被布置成控制所述转向单元以减小所述电子束的所述轨道与所述理想轨道之间的差异，或实质上将所述电子束与平行于所述理想轨道的轨道对准。
所述控制单元可被布置成接收预定位置处所述辐射束内的强度分布的指示。举例来说，所述预定位置可以是用于处理所述辐射束的光学装置进一步被定位的位置。举例来说，所述预定位置可以在是光刻系统的一部分的束扩展器的位置处。
所述波荡器可被布置成确定所述预定位置处所述辐射束内的所述强度分布与所述预定位置处所述辐射束内的理想强度分布之间的差异；并且控制所述转向单元以减小所述预定位置处所述辐射束内的所述强度分布与所述预定位置处所述辐射束内的理想强度分布之间的所述差异。
所述控制单元可被布置成控制所述转向单元以使所述电子束的所述轨道以预定量周期性地变化。
所述控制单元可被布置成控制转向单元以相对于所述波荡器的纵向轴线以多个离散角顺序地引导所述电子束。
所述多个离散角可被选择以便提供多个在空间上分离的辐射束。
所述控制单元可被布置成控制所述转向单元以相对于所述波荡器的纵向轴线通过预定角范围掠扫所述电子束。
所述控制单元可被布置成控制所述转向单元以便提供多个在空间上重叠的辐射束。以这种方式，随时间平均，所述多个重叠束可提供实质上平顶束轮廓。
所述控制单元可被布置成控制所述转向单元以通过所述预定角范围以实质上恒定角速度掠扫所述电子束。
所述控制单元可被布置成控制所述转向单元以在垂直于所述波荡器的纵向轴线的方向上使所述轨道变化高达1000μrad的角。举例来说，所述控制单元可被布置成控制所述转向单元以当在垂直于所述平面型波荡器模块内的磁场线的平面中掠扫所述电子束时在平面型波荡器模块内使所述轨道变化高达1000μrad的角，以及在螺旋波荡器模块内高达100μrad的角。
所述转向单元可以是第一转向单元，并且所述波荡器可进一步包括放置于所述波荡器的最后一个模块之后的第二转向单元，所述控制单元被布置成控制所述第二转向单元以减小在所述电子束由所述第一转向单元变化之前的所述电子束的传播轨道与在所述电子束由所述第一转向单元变化之后的传播轨道之间的差异。举例来说，所述第二转向单元可由所述控制单元控制以将所述电子束的所述轨道恢复到所述电子束与所述第一转向单元互相作用之前的所述电子束的轨道。以这种方式，可使得所述电子束遵循所期望的路径(其可不同于所述辐射束的所期望的路径)，例如，到束流收集器的路径。
所述波荡器可进一步包括由所述控制单元控制以更改所述电子束的方向的多个转向单元。
根据另一方面，提供一种被布置成产生至少一个辐射束的自由电子激光器，所述自由电子激光器包括根据本文中所描述的所述方面中的一个所述的波荡器。
根据另一方面，提供一种光刻系统，包括：自由电子激光器，所述自由电子激光器被布置成产生根据本文中所描述的方面的至少一个辐射束；和至少一个光刻设备，所述至少一个光刻设备中的每一个被布置成接收所述至少一个辐射束中的至少一个。
所述光刻系统可进一步包括光学装置，所述光学装置被布置成更改从所述自由电子激光器接收的所述至少一个辐射束的横截面的大小和/或形状。举例来说，所述光刻系统可包括束扩展器光学装置。
所述光刻系统可进一步包括强度分布传感器，所述强度分布传感器被布置成将指示所述至少一个辐射束内的强度分布的信号提供到所述波荡器的所述控制单元。举例来说，所述强度分布传感器可定位于所述束扩展器光学装置的附近。
所述至少一个光刻设备可包括一个或多个掩模检查设备。
所述至少一个辐射束可包括EUV辐射。
根据另一方面，提供一种用于使波荡器内的电子束的方向变化的计算机实施的方法，所述波荡器可操作成产生周期性磁场并且被布置以便沿着周期性路径引导所述电子束以使得所述电子束内的电子与所述波荡器中的辐射互相作用以刺激相干辐射的发射而提供辐射束，所述方法包括：接收指示所述电子束的轨道的信号和/或接收指示预定位置处所述辐射束内的强度分布的信号；确定所述电子束的所述轨道与理想轨道的偏差和/或确定所述预定位置处所述辐射束内的所述强度分布与所述预定位置处所述辐射束内的理想强度分布的差异；和控制所述波荡器内的转向单元以使所述波荡器的模块内的所述电子束转向以便减小所述确定的偏差和/或以便减小所述确定的差异。
根据另一方面，提供一种用于自由电子激光器的波荡器，包括：第一波荡器区段和第二波荡器区段，所述第一波荡器区段被布置成提供第一辐射束并且第二波荡器区段被布置成提供第二辐射束，每一波荡器区段包括至少一个波荡器模块，所述至少一个波荡器模块被布置成沿着周期性路径引导电子束以使得所述电子束与所述第一和第二波荡器区段中的辐射互相作用以便刺激相干辐射的发射并且分别提供所述第一和第二辐射束；和第一转向单元，所述第一转向单元设置于所述第一波荡器区段与所述第二波荡器区段之间，并且被布置成更改离开所述第一波荡器区段的电子束的轨道以使得所述电子束至少部分地与所述第一辐射束分离以使得在其传播穿过所述第二波荡器区段时存在从所述电子束解耦的所述第一辐射束的至少第一部分。
这样的布置允许两个单独辐射束的产生：一个来自所述第一波荡器区段并且一个来自所述第二波荡器区段。这允许使用这样的波荡器的自由电子激光器供应辐射束到两个不同位置。举例来说，所述两个单独辐射束可被供应到两个不同光刻系统或两组光刻系统。这允许单个自由电子激光器供应辐射到多个光刻设备而无需将主辐射束分裂成多个子束。
自由电子激光器可被用来产生辐射，举例来说，所述辐射可被用于光刻。然而，自由电子激光器建造和运行起来可能是昂贵的。因此，为了自由电子激光器具成本效益，尤其是针对极紫外(EUV)光刻，其可期望单个自由电子激光器为多个光刻设备提供辐射。自由电子激光器通常产生具有相对小展度的单个辐射束。举例来说，EUV自由电子激光器束可具有大约数百微米的直径并且可具有大约数百微弧度的发散度。分裂具有这样小的展度的高功率辐射束具挑战性。本发明简化辐射的这种分裂并且可甚至完全地消除对分裂单个辐射束的需要。
所述波荡器可包括多于两个的波荡器区段和多于一个的转向单元，每一转向单元设置于不同对的毗邻波荡器区段之间。
所述第一转向单元可相对于所述第一波荡器区段的轴线以一角度弯曲所述电子束。
在所述第一转向单元中所述电子束弯曲所穿过的所述角可超过所述第一辐射束的发散度。
所述电子束可通过所述波荡器内的束线管，并且在所述第一转向单元中所述电子束弯曲所穿过的所述角可足够小以便所述第一和第二辐射束均适配于所述电子束线管内。对于其中所述波荡器包括多于两个波荡器区段和多于一个转向单元的实施例，在每一转向单元中所述电子束弯曲所通过的所述角可足够小以便所有所述辐射束适配于所述电子束线管内。对于其中所述波荡器包括多于两个波荡器区段和多于一个转向单元并且其中所述波荡器是平面的实施例，所述转向单元可被布置成使得所述电子束的轨道可保持实质上在一个平面中。有利地，这允许所述束线管在垂直于所述平面的方向上保持小，这又允许所述波荡器中磁体之间的间距保持小。对于其中所述波荡器包括多于两个波荡器区段和多于一个转向单元并且其中所述波荡器为螺旋形的实施例，所述转向单元可被布置成使得每一波荡器区段中所述电子束的所述方向实质上位于一圆锥上。有利地，这允许所述束线管的直径保持小，同时仍容纳所述电子束和所有产生的辐射束。
所述第二波荡器区段可被布置成使得仅如果所述电子束具有在可接受初始轨道的范围内的初始轨道那么所述第二波荡器区段内相干辐射的显著刺激的发射将发生，并且所述第一转向单元可被布置成使得在初始轨道在可接受初始轨道的所述范围内的情况下所述电子束进入所述第二波荡器区段。
所述第一和/或第二波荡器区段可包括螺旋波荡器模块。
所述第二波荡器区段的中心轴线可能不所述第一波荡器区段的中心轴线与对准。
所述第一和第二波荡器区段的中心轴线之间的角可实质上与所述第一转向单元中所述电子束弯曲所穿过的角匹配。
所述第一转向单元可被布置成在实质上垂直于所述第一波荡器区段的中心轴线的方向上分离所述电子束与所述第一辐射束。
所述电子束可与所述第一辐射束完全分离。
所述或每一转向单元可包含磁体，所述磁体被布置成在其移动穿过所述波荡器时由于所述电子束内所展开的能量散布而降低像差。
所述第一辐射束的第二部分可用作所述第二波荡器区段中的种子辐射。
所述第一或第二辐射束可用作种子辐射源。
所述波荡器可进一步包括处于所述第一与第二波荡器区段之间的相位调整单元，所述相位调整单元可被布置成提供种子辐射与所述电子束之间的优化匹配。
所述第一和第二波荡器区段可以是有锥度的并且所述第一和第二波荡器区段的锥度可以独立地控制。
所述波荡器可进一步包括在所述或每一转向单元之前的电子束扩展器和在所述或每一转向单元之后的电子束压缩器。
所述波荡器可进一步包括处于所述第一与第二波荡器区段之间的一个或多个电子束移位元件，所述一个或多个电子束移位元件可操作成在实质上垂直于其传播方向的方向上将所述电子束移位。
根据另一方面，提供一种被布置成产生至少一个辐射束的自由电子激光器，所述自由电子激光器包括根据任何前述权利要求所述的波荡器。
根据另一方面，提供一种光刻系统，包括：自由电子激光器，所述自由电子激光器是根据本文中所描述的方面所述的自由电子激光器，所述自由电子激光器被布置成产生至少一个辐射束；和至少一个光刻设备，所述至少一个光刻设备中的每一个被布置成接收所述至少一个辐射束中的一个的至少一部分。
所述光刻系统可进一步包括光学装置，所述光学装置被布置成更改从所述自由电子激光器接收的所述至少一个辐射束的横截面的大小和/或形状。
所述至少一个光刻设备可包括一个或多个掩模检查设备。
所述至少一个辐射束可包括EUV辐射。
根据另一方面，提供一种产生辐射的方法，包括：产生相对论性聚束(relativistic bunched)的电子束；引导所述电子束穿过包括至少一个波荡器模块的第一波荡器区段，所述至少一个波荡器模块被布置成沿着周期性路径引导所述电子束以使得其与所述波荡器模块中的辐射互相作用从而刺激相干辐射的发射并且产生第一辐射束；在其离开所述第一波荡器区段时更改电子束的轨道以使得所述电子束至少部分地与所述第一辐射束分离；和引导所述电子束穿过包括至少一个波荡器模块的第二波荡器区段，所述至少一个波荡器模块被布置成沿着周期性路径引导所述电子束以使得其与所述波荡器模块中的辐射互相作用，从而刺激相干辐射的发射并且产生第二辐射束，其中所述电子束与所述第一辐射束之间的所述至少部分分离确保所述第一辐射束的至少第一部分在其传播穿过所述第二波荡器区段时从所述电子束解耦。
根据另一方面，提供一种光学元件，包括：主体；反射性表面，所述反射性表面提供于所述主体上以用于接收辐射束以便形成束斑区域和反射的辐射束；和移动机构，所述移动机构可操作成移动所述主体以使得所述束斑区域遵循周期性路径在所述反射性表面上移动，并且所述反射的辐射束的方向保持实质上恒定。
所述辐射束的所述功率的一部分由所述光学元件吸收，从而致使所述反射性表面加热。因为所述移动机构可操作成移动所述反射性表面以使得所述束斑区域在所述反射性表面上移动，所以由所述光学元件的吸收的所述功率散布于更大的面积上，从而降低所述热负荷的密度。这允许所述光学元件接收具有更高功率密度的辐射束，不同于静态光学元件。
因为所述束斑区域遵循所述反射性表面上的周期性路径，所以倘若所述束斑区域足够快速地移动，那么在沿着所述周期路径方向上由加热所述反射性表面的所述辐射束所致的所述反射性表面的曲率是可忽略不计的。所述最大诱导曲率是在垂直于所述周期性路径的方向上。这样的曲率校正起来可更为简单。
所述主体可以是大体圆盘形状的，并且所述移动机构可操作成围绕旋转轴线旋转所述主体。
沿着或平行于所述旋转轴线的方向可被称为轴向方向。延伸到所述旋转轴线或从所述旋转轴线延伸并且垂直于所述旋转轴线的方向可被称为径向方向。
所述光学元件可进一步包括用于更改所述反射性表面的曲率的变形机构。所述变形机构可被布置成更改所述反射性表面的所述曲率以便至少部分地校正由入射于所述反射性表面上的所述辐射束所致的所述反射性表面的曲率。
由所述光学元件吸收的能量将致使远离所述反射性表面的温度梯度。由于这个温度梯度，所述光学元件的不同部分将不同地扩展，这将致使所述反射性表面变形。所述变形机构被布置成更改所述反射性表面的所述曲率以便至少部分地校正由这个变形所致的所述反射性表面的曲率。
所述反射性表面可设置于所述主体的面向轴向的表面上。
在这样的布置的情况下，所述束斑区域将绘出所述反射性表面的环状区域的轨迹。
所述变形机构可操作成更改所述反射性表面的径向曲率。
所述变形机构可操作成施加大体轴向力到所述主体的径向外部边缘。
所述变形机构可包括：一个或多个构件，所述一个或多个构件远离所述大体圆盘形状的主体延伸，所述构件由磁性材料形成；和一个或多个电线圈，其中所述大体轴向力可通过来自作用于所述一个或多个构件的所述一个或多个电线圈的磁力施加到所述主体的所述径向外部边缘。
这样的布置提供用于更改所述反射性表面的所述曲率的简单机构。可通过使穿过所述一个或多个电线圈的电流改变来调整曲率量。
所述变形机构可包括远离所述大体圆盘形状的主体轴向地延伸的一个或多个质量体，所述主体的旋转可致使离心力在向外的径向方向上作用于所述多个质量体，所述离心力可产生作用于所述主体的径向外部边缘的力矩，从而更改所述反射性表面的径向曲率。
这样的布置提供用于更改所述反射性表面的所述曲率的简单机构。可通过使所述主体的旋转速度变化来调整所述曲率量。
所述主体的轴向厚度可在径向方向上变化。
这样的布置允许通过单个大体轴向力的施加在不同径向位置处施加不同曲率。
所述主体的所述轴向厚度可大体匹配由辐射束施加到所述束斑区域的所述热负荷以使得由所述变形机构施加到接收相对高热负荷的所述反射性表面的径向位置的所述曲率量总体高于由所述变形机构施加到接收相对低热负荷的所述反射性表面的径向位置的所述曲率量。
由辐射束施加到所述束斑区域的所述热负荷可与所述辐射束的所述强度分布到所述反射性表面上的投影成比例。举例来说，所述轴向厚度可在其中所述热负荷可最高的所述束斑区域的所述中心处最小。
所述变形机构可包括被布置成在所述束斑区域的附近施加热负荷到与所述反射性表面相反的所述主体的表面的一个或多个加热元件。所述热负荷可大体上与由所述辐射束施加到所述束斑区域的所述热负荷互补。可替代地，所述热负荷可大体类似于由所述辐射束施加到所述束斑区域的所述热负荷。
应理解，第二热负荷大体与第一热负荷互补，如果在其中所述第一热负荷相对低的区域中，那么所述第二热负荷相对高，反之亦然。
所述光学元件可进一步包括在所述光学元件的所述主体中用于冷却流体流的一个或多个通道，其中所述一个或多个通道至少部分地设置于所述反射性表面设置所在的所述主体的一部分中。
这样的内部冷却可提供非常接近于所述反射性表面的冷却，因此最小化所述反射性表面的热变形。
所述主体可被成形于述反射性表面下方以便至少部分地减小入射于所述反射性表面上的辐射束所致的所述反射性表面的温度的变化。
对于这些实施例，所述反射性表面可设置于所述主体的面向径向的表面上。
对于这些实施例，所述入射辐射束不跨越或通过接近于所述旋转轴线，并且因此，轴承和致动器可放置于所述光学元件的两侧上，从而允许对称、更平衡的设计。
根据另一方面，提供一种辐射系统，包括：辐射源，所述辐射源可操作成产生辐射束；和光学元件，所述光学元件是根据方面本文中所描述所述的光学元件，所述光学元件被布置成使得所述辐射束入射于所述反射性表面的所述束斑区域上。
所述辐射系统可进一步包括辐射仓，所述辐射源和所述光学元件设置于所述辐射仓中。
所述辐射源可包括自由电子激光器。
根据另一方面，提供一种包括根据本文中所描述的方面所述的辐射源的光刻系统。
根据另一方面，提供一种用于接收来自辐射源的辐射并且将所述辐射传输到所述设备的输出孔以用于随后传输到至少一个光刻设备的设备，所述设备包括用于接收所述辐射的输入孔、所述输出孔和处于所述输入孔与所述输出孔之间的通道，所述通道包括多个室，其中所述室中的至少一些中的每一个包含用于连接到至少一个真空泵的相应抽吸端口，并且所述设备进一步包括电子或其它离子化粒子、或离子化辐射、用于离子化处于所述输入孔与所述输出孔之间的所述通道中气体原子或分子的源。
通过离子化处于所述输入孔与所述输出孔之间的气体原子或分子，可随后(举例来说)通过应用适合电或磁场更改所述气体原子或分子的轨道，并且又可增加由所述真空泵中的一个抽吸所述气体原子或分子的可能性。
电子或其它离子化粒子、或离子化辐射的所述源可被配置成离子化所述室中的至少一个中和/或一对所述室之间的孔中的气体原子或分子。
视情况，每一室包括相应的抽吸端口。每一室可经由相应的孔连接到所述室中的至少一个其它室。
所述通道可包含视线(line-of-sight)路径，所述辐射可沿着所述视线路径从所述输入孔通过到达所述输出孔。
所述设备可进一步包括至少一个电或磁场源，所述至少一个电或磁场源用于更改所述离子化的气体原子或分子的轨道，举例来说，用于更改所述室中的至少一个中和/或所述孔中的至少一个中的所述轨道。
所述电或磁场源可被配置成破坏经受离子化的气体原子或分子的弹道轨道。
所述电或磁场源可被配置成致使所述离子化的气体原子或分子中的至少一些与所述设备的部件的表面碰撞。因此，所述至少一些离子化的气体原子或分子的弹道轨道可被破坏。
所述电或磁场源可被配置成致使所述离子化的气体原子或分子中的至少一些与所述室中的至少一个的表面或一对所述室之间的孔的表面碰撞。所述室中的至少一个的所述表面或一对所述室之间的孔的所述表面可被配置成使得在操作中所述离子化的气体原子或分子从所述表面反弹。
所述设备可进一步包括至少一个电或磁场源，所述至少一个电或磁场源用于更改所述电子或其它离子化粒子的轨道以增加所述电子或其它离子化粒子与所述气体原子或分子之间的碰撞的可能性。
用于更改所述电子或其它离子化粒子的轨道的所述至少一个电或磁场源可被配置成增加所述电子或其它离子化粒子的路径长度。
所述至少一个电或磁场源可被配置成增加在产生所述电子的阴极与被布置成接收所述电子的阳极之间的所述电子的路径长度。
用于更改所述电子或其它离子化粒子的轨道的所述至少一个电或磁场源可被配置成致使所述电子或其它离子化粒子中的至少一些遵循至少部分地螺旋的轨道。
所述至少一个电或磁场源可被配置成将电子或其它离子化粒子集中于其中具有导致所述输入孔的弹道轨道的气体原子或分子可存在的所述中的至少一个室的一部分中。
所述至少一个电或磁场源可包括用于施加电势到所述室中的至少一个室的壁的电路。
所述电子可由阴极产生并且所述电路可被配置成在操作中将所述室中的至少一个室的所述壁保持处于比所述阴极低的电势。
用于更改离子化的气体原子或分子的轨道的所述至少一个电或磁场源和用于更改电子的轨道的所述至少一个电或磁场源可包括公用的至少一个电或磁场源。
所述电子源可包括用于产生电子的阴极布置和用于收集由所述阴极布置产生的电子的阳极。所述阴极布置和所述阳极可被布置成使得由所述阴极布置产生并且由所述阳极收集的电子通过所述至少一个室的至少部分。
所述阴极布置可包括阴极和位于所述阴极与所述阳极之间的又一阳极。所述又一阳极可包括用于使由所述阴极产生的电子加速的加速阳极。所述又一阳极可被配置成施加电场以减小在所述电子通过所述又一阳极之后电子的加速度。以适合方式布置的又一阳极的使用可减小在所述又一阳极与所述阳极之间在其通道期间所述电子中的至少一些的动能的变化。所述电子中的至少一些的所述动能可在所述又一阳极与所述阳极之间在其通道期间维持于所期望的值的范围中。
所述阴极布置可被配置成通过热离子发射产生电子。
所述电子源可被配置成使得由所述电子源产生的电子在穿过所述至少一个室的其通道的至少部分期间具有在所述范围20eV到300 eV中的动能、视情况在所述范围60eV到100eV中的动能、进一步视情况实质上等于80eV的动能。
所述阴极布置和阳极可被配置成使得由所述阴极布置产生的所述电子中的至少一些在所述阴极布置与所述阳极之间的实质上所有其通道期间具有在所述范围20eV到300eV中的动能、视情况在所述范围60eV到100eV中的动能、进一步视情况实质上等于80eV的动能。
所述阴极布置和阳极可被配置成使得在没有碰撞的情况下(举例来说，在没有所述电子与气体原子或分子之间的碰撞的情况下)由所述阴极布置产生的所述电子中的至少一些在所述阴极布置与所述阳极之间在实质上所有其通道期间具有在所述范围20eV到300eV中的动能、视情况在所述范围60eV到100eV中的动能、视情况实质上等于80eV的动能。
所述气体原子或分子可包括氢分子。所述气体原子或分子可包括由脱气(outgassing)所致的气体原子或分子。
所述设备可被配置成使得在操作中，在真空泵连接到所述抽吸端口并且经由所述抽吸端口抽吸的情况下，所述输入孔处的压强维持处于小于10-7Pa、视情况大约10-8Pa，并且所述输出孔处的压强维持处于大于10-1Pa、视情况大约1Pa。
所述输入孔处的所述压强可包括在毗邻于所述输入孔的所述设备外部的压强。所述输出孔处的所述压强可包括在毗邻于所述输出孔的所述设备外部的压强。所述输入孔处的所述压强可小于或等于10-6 Pa、视情况小于或等于10-7Pa、进一步视情况小于或等于10- 8Pa。所述输出孔处的所述压强可在范围0.1Pa到5Pa中、视情况在范围0.5 Pa到3Pa中、视情况近似等于1Pa。
视情况，所述辐射源包括自由电子激光器辐射源或同步辐射源。所述辐射可具有在范围4nm到25nm中的波长。所述辐射可包括辐射束。所述辐射可包括EUV辐射。
在可独立提供的本发明的又一方面中，提供一种接收来自辐射源的辐射束并且经由设备将所述辐射束传输到所述设备的输出孔以用于随后传输到至少一个光刻设备的方法，所述设备包括：-在所述设备的输入孔处接收所述辐射束；抽吸处于所述输入孔与所述输出孔之间的所述设备的至少一个室，其中所述至少一个室形成处于所述输入孔与所述输出孔之间的通道的一部分；和施加电子或其它离子化粒子、或离子化辐射到所述通道处于所述输入孔与所述输出孔之间的离子化气体原子或分子。
所述方法可进一步包括施加至少一个电或磁场以更改处于所述输入孔与所述输出孔之间的所述通道中的离子化的气体原子或分子的轨道。
在可独立提供的本发明的又一方面中，提供一种光刻系统，包括：辐射源；光刻设备，所述光刻设备被布置成将图案从图案形成装置投影到衬底上；和系统，所述系统用于将来自所述辐射源的辐射传输到所述光刻设备，其中用于传输所述辐射的所述系统包括本文中所要求或所描述的设备。
根据另一方面，提供一种用于调整光刻过程中所使用的辐射的强度的设备，包括：第一元件，所述第一元件用于接收第一辐射束并且被布置成朝向第二元件反射呈第二辐射束的形式的所述第一辐射束的一部分，所述第二元件被布置成远离所述第二元件反射呈第三辐射束的形式的所述第二辐射束的一部分；和调整装置，所述调整装置适应于调整所述第一辐射束和所述第一元件之间的入射角与第二辐射束和所述第二元件之间的入射角中的至少一个以便使所述第三辐射束的强度变化。
以这种方式，提供用于有效地调整进入衰减设备的辐射的衰减并借此调整从所述衰减设备输出的所述辐射束的所述强度的设备。提供可以机械地有效并且直接的方式实施并同时允许快速调整所述第三辐射束的所述强度的机构。
所述第三辐射束可从衰减设备(举例来说)朝向光刻设备输出。可替代地，所述第三辐射束可被引导朝向又一衰减设备。
所述第一元件处所述第一辐射束的所述入射角可与所述第二元件处所述第二辐射束的所述入射角相同。所述设备可被布置成确保所述第一辐射束相对于所述第一元件的所述入射角总是与所述第二辐射束相对于所述第二元件的所述入射角实质上相同。以这种方式，所述第三辐射束沿与所述第一辐射束的所述传播方向实质上相同的方向从所述第三元件反射。
所述调整装置可适应于调整近似1度与近似10度之间的所述第一和第二辐射束的所述入射角。
所述第一元件可被布置成围绕第一点旋转和/或所述第二元件被布置成围绕第二点旋转。所述调整装置可被布置成选择性地旋转所述第一和第二元件中的至少一个以借助于所述第一和第二元件调整所述第一或第二辐射束的所述入射角。这提供实施用于调整辐射的强度的所述设备的特别有效并且简单的方式。
所述第一元件可被布置成围绕所述第一点旋转和/或所述第二元件被布置成围绕所述第二点旋转达近似9度的角。
所述衰减设备可进一步包括：第三元件，所述第三元件用于接收所述第三辐射束并且用于反射呈第四辐射束的形式的所述第三辐射束的一部分和第四元件，所述第四元件用于接收所述第四辐射束并且用于远离所述第四元件反射呈第五辐射束的形式的所述第四辐射束的一部分。
通过所述第三和第四元件的供给，可增加所述衰减设备的衰减范围。可替代地或另外，所述第三和第四元件的供给允许针对给定衰减减小所述衰减设备的所述元件的反射对辐射的极性的效应。
所述调整装置可适应于调整所述第三辐射束和所述第四元件之间的入射角与所述第四辐射束和所述第四元件之间的入射角中的至少一个。
所述调整装置可适应于借助于所述相应第一、第二、第三和第四元件调整在近似1度与近似5度之间的所述第一、第二、第三和第四辐射束的所述入射角。以这种方式，可达成在近似8％与20％之间的衰减范围，同时更好地维持所述第三辐射束中所述第一辐射束的极性。
所述第一元件可被布置成围绕第一点旋转，所述第二元件被布置成围绕第二点旋转，所述第三元件被布置成围绕第三点旋转，并且所述第四元件被布置成围绕第四点旋转。所述调整装置可被布置成选择性地旋转所述第一、第二、第三和第四元件中的至少一个以借助于所述相应第一、第二、第三或第四元件调整所述第一、第二、第三或第四辐射束的所述入射角。
所述第一、第二、第三和第四元件中的每一个可被布置成围绕所述相应第一、第二、第三或第四点旋转达近似4度的角。
所述设备可进一步包括被布置成控制所述调整装置的控制器。
所述控制器可被布置成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所述调整装置。以这种方式，可更好地控制由所述第一衰减设备提供的所述衰减。举例来说，所述控制器可包括被布置成将预定位置处所提供的辐射的强度维持于预定强度范围内的控制环路的一部分。
所述设备可包括又一衰减设备。所述又一衰减设备可包括固定衰减设备。即，所述又一衰减设备可提供不可变化的衰减或与使用所述第一和第二元件或使用所述第一到第四元件可达成的衰减中的所述变化相比可仅变化小量的衰减。所述又一衰减设备可提供大于所述可变衰减器的所述衰减的衰减因数。举例来说，所述又一衰减设备可提供衰减因数为10。
可替代地，所述又一衰减设备可包括可调整衰减设备。所述又一衰减设备可调整达大于所述第一衰减设备的衰减范围，但可以以低于所述第一衰减设备可以采用的调整频率的频率调整。
所述又一衰减设备可包括含有EUV吸收介质的室，所述室布置于辐射束的所述路径中。
所述又一衰减设备可包括可操作成监测所述室内的压强的压强传感器。
所述又一衰减设备可包括气体入口和气体出口。
所述设备可进一步包括第二控制器，其中所述第二控制器与所述压强监测器通信并且被布置成控制所述气体入口和气体出口以将所述室内的压强维持于预定范围内。
所述第一和第二控制器可以是同一控制器。
所述调整装置可包括用于待调整的每一元件的相应调整装置。
所述设备可进一步包括相对于所述辐射束中的一个所述传播方向以非法向角设置的反射性膜片，其中所述反射性膜片被布置成传送所述辐射束中的所述一个的一部分并且反射所述辐射束中的所述一个的一部分。
举例来说，所述辐射束中的所述一个可以是所述第一、第二、第三或第四辐射束。
根据另一方面，提供一种光刻系统，包括：辐射源，所述辐射源可操作成产生主辐射束；衰减设备，所述衰减设备是根据本文中所描述的方面所述的衰减设备，被布置成接收所述主辐射束的至少一部分；和至少一个光刻设备，所述至少一个光刻设备被布置成从所述衰减设备接收衰减的辐射束。
举例来说，所述主辐射束或所述主辐射束的一部分可提供上文所描述的所述第一辐射束。
所述光刻系统可包括被布置成接收主辐射束并且输出至少一个分支辐射束的束分裂设备。所述衰减设备可被布置成接收所述至少一个分支辐射束。
所述束分裂设备可被布置成输出多个分支辐射束。所述光刻系统可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，每一衰减设备被布置成接收所述多个分支辐射束中的相应一个。
可替代地，所述光刻系统可包括用于所述多个分支辐射束中的一些的一个或多个衰减设备。即，一些分支辐射束可能不通过所述光刻系统中的衰减设备。
所述辐射源可包括一个或多个自由电子激光器。
所述至少一个光刻设备可包括一个或多个掩模检查设备。
所述主辐射束可包括EUV辐射。
根据另一方面，提供一种用于光刻系统的辐射源，包括：自由电子激光器，所述自由电子激光器可操作成产生辐射束；光学系统，所述光学系统设置有调整机构和一个或多个可移动光学元件，所述一个或多个可移动光学元件被布置成从所述自由电子激光器接收所述辐射束，增加其横截面面积并且提供输出束；和传感器设备，所述传感器设备用于确定所述输出束的方向，其中所述调整机构可操作成响应于由所述传感器设备确定的所述方向而移动所述一个或多个可移动光学元件以补偿由所述自由电子激光器产生的所述辐射束的所述方向的改变。
由所述传感器设备和所述调整机构提供的主动反馈环路允许所述光学系统与所述自由电子激光器分离达显著距离，同时确保由所述光学系统输出的所述辐射束的所述方向保持稳定。有利地，这允许增加的功率的自由电子激光器用于光刻。所述反馈环路还可被配置成确保由所述光学系统输出的所述辐射束的所述位置保持稳定。这可类似地允许增加的功率的自由电子激光器用于光刻。
由所述自由电子激光器产生的所述辐射束可包括EUV辐射。
由所述自由电子激光器产生的所述辐射束可具有1000μrad或更小的发散度。
由所述光学系统提供的所述输出束具有实质上零发散度。
所述一个或多个可移动光学元件可包括第一光学元件和第二光学元件，所述第一光学元件包括凸面反射镜并且所述第二光学元件包括凹面反射镜。
所述调整机构可操作成线性地移动所述一个或多个可移动光学元件中的每一个。所述调整机构可操作成在两个不同方向上线性地移动所述一个或多个可移动光学元件中的每一个。
所述调整机构可操作成旋转所述一个或多个可移动光学元件中的每一个。所述调整机构可操作成围绕两个不同轴线旋转所述一个或多个可移动光学元件中的每一个。
所述一个或多个可移动光学元件包括掠入射反射镜。
所述自由电子激光器与所述光学系统的第一光学元件之间的距离可大于10米。
所述一个或多个可移动光学元件可被成形以便更改由所述自由电子激光器产生的所述辐射束的形状和/或强度分布。
所述一个或多个可移动光学元件可以是球形、散光或非球形形状的。
所述辐射源可进一步包括可操作成产生第二辐射束的第二自由电子激光器，其中一个或多个可移动光学元件被布置成选择性地从所述自由电子激光器中的一个接收辐射束，增加其横截面面积并且提供输出束，并且所述调整机构可操作成响应于由所述传感器设备确定的所述方向而移动所述一个或多个可移动光学元件以补偿由该自由电子激光器产生的所述辐射束的所述方向的改变。
由所述两个不同自由电子激光器产生的所述辐射束可在不同方向上进入所述光学系统，并且由所述光学系统输出的所述辐射束的所述方向可独立于其所源自的所述自由电子激光器。
根据另一方面，提供一种设备，包括：光学系统，所述光学系统设置有调整机构和一个或多个可移动光学元件，所述一个或多个可移动光学元件被布置成从自由电子激光器接收所述辐射束，增加其横截面面积并且提供输出束；和传感器设备，所述传感器设备用于确定所述输出束的方向，其中所述调整机构可操作成响应于由所述传感器设备确定的所述方向而移动所述一个或多个可移动光学元件以补偿由所述自由电子激光器产生的所述辐射束的所述方向的改变。
根据另一方面，提供一种光刻系统，包括：根据权利要求1到15中的任一个要求的辐射源；和一个或多个光刻设备。
所述光刻系统可进一步包括掩模检查设备。
根据另一方面，提供一种产生辐射束的方法，包括以下步骤：借助于自由电子激光器产生初始辐射束；允许所述辐射束在进入包括一个或多个可移动光学元件的光学系统之前传播经过一距离；使用所述一个或多个可移动光学元件增加所述束的所述横截面面积以产生输出束；确定离开所述一个或多个可移动光学元件的所述输出束的方向；和响应于所述确定的方向而移动所述一个或多个可移动光学元件以补偿所述初始辐射束的所述方向的改变。
移动所述一个或多个可移动光学元件的步骤可涉及实质上同时地移动两个光学元件以便确保所述输出束的所述方向保持实质上稳定。
移动所述一个或多个可移动光学元件的所述步骤可涉及移动、平移和/或旋转两个光学元件以便确保所述输出束的所述方向保持实质上稳定。
根据又一方面，提供一种用于光刻系统的辐射源，包括：两个自由电子激光器，所述两个自由电子激光器各自可操作成产生辐射束并且可在其中其产生辐射束的接通状态与其中其不产生辐射束的关断状态之间切换；光学系统，所述光学系统包括多个光学元件，所述多个光学元件被布置成从所述两个自由电子激光器中的每一个接收辐射束并且将输出辐射束输出，其中所述光学系统被布置成使得当所述自由电子激光器中的两个均处于其相应接通状态中时，所述输出辐射束包括复合辐射束，所述复合辐射束包括来自所述两个自由电子激光器中的每一个的辐射，并且当所述自由电子激光器中的仅一个处于其接通状态中时，所述输出辐射束包括来自该自由电子激光器的辐射。
所述多个光学元件可被布置成更改从所述自由电子激光器接收的所述辐射束的横截面的大小和/或形状。
所述多个光学元件可包括用于所述两个自由电子激光器中的每一个的发散光学元件，每一发散光学元件被布置成增加从所述自由电子激光器中的相应一个接收的所述辐射束的所述横截面面积。
所述多个光学元件可进一步包括用于所述两个自由电子激光器中的每一个的会聚光学元件，每一会聚光学元件被布置成在该辐射束的所述横截面面积已经增加之后将从所述自由电子激光器中的相应一个接收的所述辐射束的发散度减小到实质上为零。
所述多个光学元件可包括被布置成更改从所述自由电子激光器接收的所述辐射束的所述横截面形状的一个或多个散光或非球面元件。
所述光学元件可被成形成使得从所述自由电子激光器接收的所述辐射束被更改以便形状上更具矩形。
所述光学系统可调整以使得被赋予到所述辐射束中的每一个的所述横截面的所述大小和/或形状可变化。
所述发散光学元件中的至少一个的发散度可能够变化以使被赋予到所述辐射束中的对应一个的所述横截面的所述大小和/或形状变化。
所述发散光学元件中的至少一个可包括各自具有不同曲率半径的两个反射性表面，并且可围绕轴线旋转以便将所述两个反射性表面中的每一个选择性地放置于从所述自由电子激光器中的所述相应一个接收的所述辐射束的路径中。
对于所述两个自由电子激光器中的每一个，所述多个光学元件可包括具有不同曲率半径的多个发散光学元件；其中每多个发散光学元件内的每一光学元件能够可移动地安装于所述光学系统内以使得各自可选择性地移入从所述自由电子激光器所述相应一个接收的所述辐射束的路径中和从所述路径移出。
所述辐射源可进一步包括控制器，所述控制器可操作成依赖于所述两个自由电子激光器的所述状态而调整被赋予到所述辐射束中的每一个的横截面的所述大小和/或形状。
所述控制器可操作地调整所述光学系统以使得：当所述自由电子激光器中的两个均处于其相应接通状态中时，所述光学系统将来自所述自由电子激光器中的每一个的辐射束更改到第一横截面，并且来自所述两个自由电子激光器的所述辐射束组合以形成具有第二横截面的复合辐射束，并且当所述两个自由电子激光器中的仅一个处于其接通状态中时，所述光学系统将来自该自由电子激光器的所述辐射束更改到第三横截面。与第一横截面相比，所述第三横截面可更类似于所述第二横截面。
所述第三横截面可与所述第二横截面实质上相同。
所述光学系统可以是可布置的以便引导从所述自由电子激光器接收的所述辐射束以使得其毗邻并且实质上相互平行。
所述辐射源可进一步包括：传感器设备，所述传感器设备用于确定所述输出辐射束的方向；和调整机构，所述调整机构可操作成响应于由所述传感器设备确定的所述方向而移动所述光学系统的光学元件以补偿由所述两个自由电子激光器产生的所述辐射束的所述方向的改变。
所述调整机构可操作成围绕两个不同轴线旋转所述多个光学元件中的一个或多个。
所述调整机构可操作成在两个不同方向上线性地移动所述多个光学元件中的一个或多个。
由所述两个自由电子激光器产生的所述辐射束可包括EUV辐射。
根据又一方面，提供一种与本文中所描述的方面的辐射源一起使用的束传输系统，包括：光学系统，所述光学系统包括被布置成接收一个或两个辐射束并且将输出辐射束输出的多个光学元件，其中所述光学系统被布置成使得当接收到两个辐射束时，所述输出辐射束包括复合辐射束，所述复合辐射束包括来自所述两个束中的每一个的辐射，并且当接收到仅一个辐射束时，所述输出辐射束包括来自该辐射束的辐射。
根据又一方面，提供一种光刻系统，包括：根据本文中所描述的方面所述的辐射源；一个或多个光刻设备；和束分裂设备，所述束分裂设备可操作成将由所述辐射源输出的辐射束的一部分引导到所述一个或多个光刻设备中的每一个。
所述束分裂设备可包括被布置成反射由所述辐射源输出的所述辐射束的不同部分的多个静态反射镜，每一静态反射镜沿着相关联的分支光学路径引导所述主辐射束的所述反射的部分借此形成分支辐射束。
每一静态反射镜可被布置成部分地延伸跨越所述主辐射束并且被配置成反射所述主辐射束的实体区域。
所述静态反射镜可实质上完全相同。
根据又一方面，提供一种产生辐射束的方法，包括以下步骤：提供两个自由电子激光器，所述两个自由电子激光器每个可操作成产生辐射束并且可在其中其产生辐射束的接通状态与其中其不产生辐射束的关断状态之间切换；使用所述自由电子激光器中的一个或两个来产生辐射；确定所述两个自由电子激光器中的每一个是否正在产生辐射；和如果所述自由电子激光器中的两个均处于其相应接通状态中，那么形成包括来自所述两个自由电子激光器中的两个的辐射的复合辐射束并且将其输出；或如果所述自由电子激光器中仅一个处于其接通状态中，那么输出包括来自该自由电子激光器的辐射的辐射束。
根据另一方面，提供一种光刻设备，包括：光学系统可操作成接收辐射，在其横截面中用图案赋予所述辐射以形成图案化的辐射束并且将所述图案化的辐射投影到衬底上；和多个聚焦元件，其中所述多个聚焦元件中的每一个被布置成接收不同辐射束，将其聚焦于不同中间焦点处并且将其引导到所述光学系统的第一光学元件，以使得在所述第一光学元件处来自所述不同辐射束中的每一个的所述辐射至少部分地重叠。
这样的布置允许所述光刻设备接收来自多个辐射源的辐射，所述多个辐射源可操作成产生辐射束，每一辐射束由所述多个聚焦元件中的不同的一个接收。此外，当所述辐射源中的一个不产生辐射时，所述第一光学元件处所述辐射束之间的所述至少部分重叠限制对所述光刻设备的所述操作的效应。
所述多个聚焦元件中的每一个可被布置成使得所述第一光学元件的实质上整个场由所述不同辐射束中的每一个照射。
将了解，不管由所述光刻设备赋予到所述辐射束的任何图案如何，“所述第一光学元件的所述整个场”都包括投影到所述衬底上的所述第一光学元件的所有那些部分。即，当所述第一光学元件的那些部分接收辐射并且无图案被赋予到所述辐射束时，该辐射将传播穿过所述光学系统到达所述衬底。
在这样的布置的情况下，所述光刻设备的所述操作实质上独立于接收辐射的聚焦元件的数目。当辐射源不正在产生辐射并且因此不正在供应辐射到m个聚焦元件中的一个时，所述光刻设备将继续以与当所述聚焦元件中的所有m个接收辐射时其将操作的方式相同的方式操作。没有调整是必要的。当m个聚焦元件中的一个不接收辐射时，所述光刻设备将仅接收当所述聚焦元件中的所有m个接收辐射(假定供应所述多个聚焦元件的所述辐射源具有实质上相等的输出功率)时将接收到的所述辐射的比例分数(m-1)/m。
所述多个聚焦元件的所述中间焦点可围绕所述第一光学元件的光学轴线分布。
所述多个聚焦元件中的每一个可包括沃尔特收集器。
所述第一光学元件可包括多琢面反射镜。
所述多个聚焦元件中的每一个可被布置成接收大体平行束并且借助于实质上匹配所述第一光学元件的数值孔径的数值孔径将其聚焦。
根据另一方面，提供一种光刻系统，包括：多个辐射源，所述多个辐射源每个可操作成产生主辐射束；多个光刻设备；和束传输系统，所述束传输系统被布置成接收由所述多个辐射源中的每一个产生的所述主辐射束并且将每一主辐射束的一部分引导到所述或每一光刻设备。
所述多个光刻设备中的每一个可包括根据本文中所描述的方面的光刻设备。被引导到所述多个光刻设备中的每一个的每一主辐射束的所述部分可由其多个聚焦元件中的不同一个接收。
所述多个辐射源中的每一个可包括自由电子激光器。
所述多个光刻设备中的每一个的数值孔径可大于所述多个辐射源中的每一个的数值孔径。
所述束传输系统可包括被布置成接收来自所述辐射源中的每一个的主辐射束并且输出复合辐射束的束组合光学装置。所述束传输系统可进一步包括束分裂光学装置，所述束分裂光学装置被布置成接收所述复合辐射束并且输出多个分支辐射束，以使得所述多个分支辐射束中的每一个由所述多个光刻设备中的不同一个接收。
可替代地，所述束传输系统可包括用于所述多个辐射源中的每一个的单独束分裂光学装置，每一束分裂光学装置被布置成接收单个主辐射束并且输出多个分支辐射束，以使得所述多个分支辐射束中的每一个由所述多个光刻设备中的不同一个接收。
所述束传输系统可包括被布置成增加所述主辐射束的直径的束扩展光学装置。
所述束传输系统可包括被布置成更改所述主辐射束的横截面形状和/或强度轮廓的束整形光学装置。
所述主辐射束可包括EUV辐射。
根据另一方面，提供一种将辐射提供到包括光学系统的光刻设备的方法，所述光学系统被配置成接收辐射、在其横截面中用图案赋予所述辐射以形成图案化的辐射束并且将所述图案化的辐射投影到衬底上，所述方法包括：产生多个毗邻辐射束；将所述多个毗邻辐射束中的每一个聚焦于不同中间焦点处并且将其引导到所述光学系统的第一光学元件，以使得在所述第一光学元件处来自所述多个毗邻辐射束中的每一个的所述辐射至少部分地重叠。
所述多个毗邻辐射束中的每一个的所述聚焦可以使得所述第一光学元件的实质上所述整个场由所述多个毗邻辐射束中的每一个照射。
所述多个毗邻辐射束中的每一个可由自由电子激光器产生。
所述多个毗邻辐射束中的每一个可包括EUV辐射。
所述多个毗邻辐射束元件中的每一个的聚焦可使用沃尔特收集器。
根据另一方面，提供一种供在束传输系统中使用的反射镜，包括：反射性表面，所述反射性表面被布置成接收辐射束，在第一方向上反射所述辐射束并且剪切所述辐射束以使得所述反射的辐射束的强度轮廓朝向所述强度轮廓的经过剪切的边缘逐渐地减小。
所述反射镜可设置有软削波剪切，所述软剪切(soft-clipping)装置被布置成吸收在从所述反射性表面的中心部分径向向外延伸的方向上增加的辐射量。
所述软剪切装置可包括具有垂直于所述反射性表面的深度的辐射吸收材料，所述深度在从所述反射性表面的所述中心部分径向向外延伸的方向上增加。
所述软剪切装置可包括覆盖所述反射性表面在从所述反射性表面的所述中心部分径向向外延伸的方向上增加的部分的辐射吸收材料。
所述辐射吸收材料可包括具有实质上类似于真空的折射率的针对EUV辐射的折射率的材料。
所述辐射吸收材料可包括涂层，所述涂层包括铝、金、镍或铼中的至少一种。
所述反射镜可设置有软剪切装置，所述软剪切装置被布置成在不同于所述第一方向的第二方向上反射所述辐射束的一部分。
在第二方向上反射的所述辐射束的所述部分在从所述反射性表面的中心部分径向向外延伸的方向上增加。
所述软剪切装置可在所述反射性表面中包括多个井。所述井可涂覆有反射性涂层。
所述反射镜可进一步包括隔离部分，所述隔离部分被布置成隔离包括所述软剪切装置的所述反射镜的边缘部分与不包括所述软剪切装置的所述反射镜的内部部分。
根据另一方面，提供一种用于包括根据本文中所描述的所述方面中的一个的一个或多个反射镜的光刻系统的束传输系统。
所述束传输系统可包括根据本文中所描述的所述方面中的一个的第一反射镜和根据上述的所述方面中的一个的第二反射镜。所述第一和第二反射镜可合作地被布置成软剪切由所述束传输系统接收的辐射束。
软剪切装置可沿着所述第一反射镜的反射性表面的第一边缘部分而非沿着所述第一反射镜的所述反射性表面的第二边缘部分而提供，并且软剪切装置可沿着所述第二反射镜的反射性表面的第二边缘部分而非沿着所述第二反射镜的所述反射性表面的第一边缘部分而提供。
根据另一方面，提供一种光刻系统，包括：辐射源，上述辐射源可操作成产生辐射束；至少一个光刻设备；和束传输系统，所述束传输系统是根据本文中所描述的所述方面中的一个所述的束传输系统，所述束传输系统被布置成接收所述辐射束并且将所述辐射束引导到所述至少一个光刻设备。
根据另一方面，提供一种光刻系统，包括：辐射源，所述辐射源包括自由电子激光器，其中所述辐射源被配置成发射具有第一偏振状态的第一辐射束；和束传输系统，所述束传输系统包括多个反射性元件，所述多个反射性元件被布置成接收来自所述辐射源的所述辐射束并且将所述辐射束中的至少一些引导到光刻工具以便为所述光刻工具提供具有第二偏振状态的第二辐射束，其中所述反射性元件被配置成更改由所述反射性元件引导的辐射的所述偏振以使得所述第二偏振状态的偏振对比度小于所述第一偏振状态的偏振对比度。
所述束传输系统可被配置成将所述第一辐射束分裂成多个分支辐射束，并且其中所述第二辐射束是所述分支辐射束中的一个。
所述束传输系统可被配置成改变所述分支辐射束的所述偏振以便输出具有实质上所述第二偏振状态的多个分支辐射束。
所述第二偏振状态可以是实质上圆偏振状态。
所述辐射源可包括多个自由电子激光器和光学系统，所述光学系统被配置成组合从所述自由电子激光器中的每一个输出的辐射以形成所述第一辐射束。
所述束传输系统的所述反射性元件被配置成使得入射于所述反射性元件中的每一个上的辐射包括具有实质上相同幅值的s偏振的分量和p偏振的分量。
所述束传输系统的所述反射性元件可被配置成致使在每一反射性元件处所述s偏振的分量与所述p偏振的分量之间的相位延迟。
所述辐射源可被配置成发射在偏振平面中实质上线性地偏振的第一辐射束。
所述束传输系统可包括多个反射性元件，所述多个反射性元件被定向成使得所述反射性元件中的每一个处的入射平面与所述偏振平面形成近似45°的角。
所述多个反射性元件可包括：第一群组的反射性元件，所述第一群组的反射性元件被定向成使得所述反射性元件中的每一个处的入射平面与所述偏振平面形成近似+45°的角；和第二群组的反射性元件，所述第二群组的反射性元件被定向成使得所述反射性元件中的每一个处的入射平面与所述偏振平面形成近似-45°的角。
由所述第一群组的反射性元件处的反射所致的所述总相位延迟与所述第二群组的反射性元件处的反射所致的所述总相位延迟之间的差可以是近似90°。
所述辐射源可被配置成发射实质上椭圆地偏振的第一辐射束。
所述辐射源的自由电子激光器可包括包括多个波荡器区段的波荡器，其中所述波荡器区段中的至少一个是螺旋波荡器区段，并且其中所述波荡器区段中的至少一个是平面型波荡器区段。
所述第二偏振状态的所述偏振对比度可小于近似0.1。
所述光刻工具可包括光刻设备。
所述第一辐射束可以是EUV辐射束。
根据另一方面，提供一种配置包括自由电子激光器和包括多个反射性元件的束传输系统的光刻系统的方法，所述方法包括：确定输出偏振状态，其中所述输出偏振状态是由所述束传输系统输出的辐射束的所期望的偏振状态；确定从所述自由电子激光器发射并且输入到所述束传输系统的辐射束的输入偏振状态；确定当施加到所述输入偏振状态时导致所述输出偏振状态的偏振的改变；和配置所述束传输系统的反射性元件以使得所述束传输系统的所述反射性元件处的辐射的反射导致所确定的偏振改变。
所述输出偏振状态可以是实质上圆偏振状态。
所述输入偏振状态可以是实质上线性偏振状态。
确定偏振的所述改变可包括确定当施加到所述输入偏振状态时导致所述输出偏振状态的相位延迟。
配置所述束传输系统的所述反射性元件可包括定向所述反射性元件以使得入射于所述反射性元件中的每一个上的辐射包括具有实质上相同幅值的s偏振的分量和p偏振的分量。
配置所述束传输系统的所述反射性元件可包括定向所述束传输系统的所述反射性元件以便致使每一反射性元件处所述s偏振的分量与所述p偏振的分量之间的相位延迟。
由所述反射性元件所致的所述总相位延迟可以是所确定的相位延迟。
根据本发明的另一实施例，一种配置包括自由电子激光器和包括多个反射性元件的束传输系统的光刻系统的方法，所述方法包括：确定输出偏振状态，其中所述输出偏振状态是由所述束传输系统输出的辐射束的所期望的偏振状态；确定由所述束传输系统的所述反射性元件处的辐射的反射所致的偏振的改变；确定当所述确定的偏振改变施加到所述输入偏振状态时导致所述输出偏振状态的输入偏振状态；和配置所述自由电子激光器以使得所述自由电子激光器输出具有所述输入偏振状态的辐射束。
所述输出偏振状态可以是实质上圆偏振状态。
确定偏振的所述改变可包括确定由所述束传输系统的所述反射性元件处的辐射的反射所致的相位延迟。
确定偏振的所述改变可包括确定所述束传输系统的琼斯矩阵。
确定所述输入偏振状态可包括对所述琼斯矩阵求逆。
确定所述输入偏振状态可进一步包括用经过求逆的所述琼斯矩阵乘以表示所述输出偏振状态的琼斯矢量。
配置所述自由电子激光器可包括提供包括多个波荡器区段的波荡器，其中所述波荡器区段中的至少一个是螺旋波荡器区段，并且其中所述波荡器区段中的至少一个是平面型波荡器区段。
配置所述自由电子激光器可进一步包括相对于所述至少一个平面型波荡器区段的所述长度配置所述至少一个螺旋波荡器区段的所述长度以使得所述自由电子激光器输出具有所述输入偏振状态的辐射束。
上文所描述的一个或多个方面的特征可与上文所描述的所述方面中的其它方面的特征组合。
附图说明
现在将参考随附示意性图式仅以实例方式描述本发明的实施例，其中：
-图1是包括辐射源和多个光刻设备的光刻系统的示意性图示；
-图2是可形成本文中所描述的光刻系统的部分的光刻设备的示意性图示；
-图3是自由电子激光器的示意性图示；
-图4是包含包括两个自由电子激光器的辐射源的光刻系统的示意性图示；
-图5是用于包括两个自由电子激光器的源的光学系统的示意性图示；
-图6到图11是包括多个静态反射镜的束分裂设备的示意性图示；
-图12a、图12b是由分别在近场中和在远场中的反射性光栅产生的分支辐射束的强度分布的示意性图示；
-图13是用于分裂辐射束的替代性光栅的示意性图示；
-图14是用于分裂辐射束的替代性光栅的示意性图示；
-图15描绘包括根据本文中所描述的实施例的束分裂设备的光刻系统；
-图16a是图15中所图示的束分裂设备内的主辐射束的横截面视图，更详细地示出束分裂设备的提取光学装置的第一部分；
-图16b是图15中所图示的束分裂设备内的主辐射束的横截面视图，更详细地示出束分裂设备的提取光学装置的第二部分；
-图17示出图16a和图16b的提取光学装置到主辐射束的横截面上的投影；
-图18示出图16a和图16b的提取光学装置和束分裂设备的第二提取光学装置到主辐射束的横截面上的投影；
-图19示出由图15中所图示的束分裂设备形成的分支辐射束的横截面；
-图20是根据本文中所描述的实施例的束分裂设备的实施例的透视图，所述束分裂设备可形成本文中所描述的光刻系统的部分；
-图21是图20的束分裂设备的区段的透视图；
-图22是图20的束分裂设备的平面视图；
-图23是可形成本文中所描述的光刻系统的一部分的束分裂设备的另一实施例的区段的平面视图；
-图24是可形成本文中所描述的光刻系统的一部分的束分裂设备的另一实施例的透视图；
-图25是可形成本文中所描述的光刻系统的一部分的束分裂设备的另一实施例的平面视图；
-图26是图25的束分裂设备的透视图；
-图27是包括两个束分裂设备的光刻系统的另一实施例的示意性图示，所述光刻系统设置于第一配置中；
-图28是设置于第二配置中的图27的光刻系统的示意性图示；
-图29是用于束分裂设备的冷却系统的示意性图示；
-图30是用于束分裂设备的另一冷却系统的示意性图示；
-图31是包括多个独立束分裂设备的复合束分裂设备的实施例的示意性图示；
-图32是包括多个独立束分裂设备的复合束分裂设备的另一实施例的示意性图示；
-图33是可形成本文中所描述的光刻系统的一部分的束分裂设备的另一实施例的侧横截面视图；
-图34是可形成本文中所描述的光刻系统的一部分的束分裂设备的另一实施例的侧视图；
-图35是图34的束分裂设备的透视图；
-图36是包括两个束分裂设备的光刻系统的另一实施例的示意性图示；
-图37是根据本文中所描述的实施例的波荡器的示意性图示；
-图38是根据替代性实施例的波荡器的示意性图示；
-图39是根据又一实施例的波荡器的示意性图示；
-图40是根据又一实施例的波荡器的示意性图示；
-图41是根据本文中所描述的实施例的光刻系统的示意性图示；
-图42是根据另一实施例的光刻系统的示意性图示；
-图43是根据本文中所描述的实施例的波荡器的示意性图示；
-图44是根据替代性实施例的波荡器的示意性图示；
-图45是通过用于自由电子激光器的已知波荡器的辐射功率增长的图示；
-图46是通过根据本文中所描述的实施例的波荡器的辐射功率增长的图示；
-图47是根据本文中所描述的实施例的包括第一光学元件的光刻系统的示意性图示；
-图48是可形成本文中所描述的光刻系统的第一光学元件的光学元件的透视图；
-图49是图48的光学元件的平面视图；
-图50是可形成图48和图49的光学元件的光学元件的实施例的部分横截面视图；
-图50A是可形成图48和图49的光学元件的光学元件的另一实施例的部分横截面视图；
-图51是可形成图48和图49的光学元件的光学元件的另一实施例的横截面视图；
-图52是可形成图48和图49的光学元件的光学元件的另一实施例的部分横截面视图；
-图53是图52的光学元件的一部分的横截面视图，示出由两个电线圈产生的磁场；
-图54是图52的光学元件的两个电线圈的布局的示意图；
-图55是可形成图48和图49的光学元件的光学元件的另一实施例的横截面视图；
-图56是可形成本文中所描述的光刻系统的第一光学元件的另一光学元件的侧视图；
-图57是可形成图56的光学元件的具有冷却系统的光学元件的示意性图示；
-图58是针对图56的光学元件的主体的第一几何构造的热像图；
-图59是针对图56的光学元件的主体的第二几何构造的热像图；
-图60是可提供于FEL源与光学系统之间以提供FEL源与光学系统之间的压强的适合变化的设备的示意性图示；
-图61是图60的设备的一部分的示意性图示；
-图62是安装于图60的实施例的室中的电子源的示意性图示；
-图63是根据替代性实施例的包括阴极和阳极布置的电子源的示意性图示；
-图64是根据另一替代性实施例的包括阴极和阳极布置的电子源的示意性图示；
-图65是根据又一替代性实施例的包括阴极和阳极布置的电子源的示意性图示；
-图66和图67是示出又一些替代性电子源布置的示意性图示；
-图68是根据又一实施例的设备的示意性图示；
-图69描绘根据本发明的实施例的包括束分裂设备的光刻系统；
-图70A、图70B是图69的光刻系统的衰减设备的示意性图示；
-图71是图69的光刻系统的替代性衰减设备的示意性图示；
-图72A、图72B是图49的光刻系统的又一衰减设备的示意性图示；并且
-图73是图69的光刻系统的又一衰减设备的示意性图示；
-图74是根据本文中所描述的实施例的辐射源的示意性图示；
-图75是图74的辐射源的光学元件和致动器的示意性图示；
-图76是根据本文中所描述的实施例的又一辐射源的示意性图示；
-图77是根据本文中所描述的实施例的又一辐射源的示意性图示；
-图78A和图78B示意性地图示当两个自由电子激光器均接通时由图77中所示出的辐射源输出的束的横截面；
-图79是当两个自由电子激光器中的第一个关断时图77中所示出的辐射源的示意性图示；
-图80是当两个自由电子激光器中的第二个关断时图77中所示出的辐射源的示意性图示；
-图81描绘在x-y平面中图77、图79和图80中所示出的辐射源的第一光学元件的横截面；
-图82示出当仅一个自由电子激光器接通时由图79中所示出的辐射源输出的束的横截面；
-图83是根据本文中所描述的实施例的又一辐射源的示意性图示；
-图84是当两个自由电子激光器中的第一个关断时图83中所示出的辐射源的示意性图示；
-图85A和图85B示出当两个自由电子激光器均接通时由图83 中所示出的辐射源输出的束的横截面；
-图86是光刻系统的又一实施例的示意性图示；
-图87是可形成本文中所描述的光刻系统的一部分的光刻设备的示意性图示；
-图88是可形成图87的光刻设备的一部分的聚焦单元的示意性图示；
-图89是图88的聚焦单元的一部分的放大视图；
-图90是可形成图88的聚焦单元的一部分的类型III沃尔特收集器的示意性图示；
-图91是图86中所示出的类型的光刻系统的实例性实施例的示意性图示；
-图92是可形成图92中所示出的光刻系统的一部分的束组合光学装置的示意性图示；
-图93是由图92中所示出的束组合光学装置输出的复合辐射束的横截面轮廓的图示；
-图94是图86中所示出的类型的光刻系统的又一实例性实施例的示意性图示；
-图95是可用于本文中所描述的光刻系统的束传输系统中的反射镜的实施例的示意性图示；
-图96是可用于束传输系统中的反射镜的替代性实施例的示意性图示；
-图97A和图97B是光刻系统的一部分的示意性图示；
-图98是反射性元件处的辐射束的反射的示意性图示；
-图99是随辐射以其入射于反射性元件上的掠射角而变的在反射性元件处的辐射的反射期间发生的吸收损失和相位延迟的表示；
-图100是辐射束的偏振状态的表示；
-图101是光刻系统的示意性图示；
-图102A和图102B是由光刻系统的束传输系统所致的偏振状态中的改变的表示；
-图103是包括多个波荡器区段的波荡器的示意性图示；
-图104是表示配置光刻系统的第一方法的流程图；并且
-图105是表示配置光刻系统的第一方法的流程图。
具体实施方式
如本文中所使用的术语“束传输系统”可被用于指代被用于将由源产生的束提供到工具(例如，光刻设备)的光学元件的任何组合。
图1示出光刻系统LS，包括：辐射源SO、束分裂设备20和多个工具。在图1中，提供二十个工具LA1-LA20。工具中的每一个可以是接收辐射束的任何工具。工具LA1-LA20在本文中通常被称为光刻设备，但将了解，工具并不限于此。举例来说，工具可包括光刻设备、掩模检查设备、空间图像测量系统(AIMS)。
辐射源SO包括至少一个自由电子激光器，并且被配置成产生极紫外线(EUV)辐射束B(其可被称为主束)。主辐射束B被分裂成多个辐射束B1-B20(其可被称为分支束)，其中的每一个辐射束通过束分裂设备20被引导到光刻设备LA1-LA20中的不同一个。分支辐射束B1-B20可从主辐射束B连续地分裂出，其中每一分支辐射束从前一分支辐射束下游的主辐射束B分裂出。举例来说，束分裂设备可包括各自被配置成将主辐射束B的一部分分裂成分支辐射束B1-B20的一系列反射镜(未示出)。
在图1中，分支辐射束B1-B20被描绘成从主辐射束B分裂出以使得分支辐射束B1-B20在近似垂直于主辐射束B的传播方向的方向上传播。然而，在一些实施例中，分支辐射束B1-B20可代替地从主辐射束 B分裂出以使得每一分支辐射束B1-B20的传播方向与主辐射束的传播方向之间的角实质上小于90度。这可允许束分裂设备的反射镜被布置成使得主辐射束B以小于正交角的入射角入射于反射镜上。这可有利地降低由反射镜吸收的辐射量，并且因此增加从反射镜反射并且经由分支辐射束B1-B20提供到光刻设备LA1-LA20的辐射量。另外，可期望相对于照射器的入口以一角度引导一个或多个分支辐射束(如图2中所图示)。这可允许分支辐射束供应到具有较少个反射镜和因此较小功率损失/较高透射率的照射器。
如依据以下描述将明了，尽管在图1中分支束B1-B20被示出为直接地源自主辐射束B，但是应当了解，主辐射束B可分裂成一个或多个子束，并且子束中的一个或多个可然后至少一次进一步分裂以产生分支辐射束B1-B20。
光刻设备LA1-LA20可全部定位于同一竖直高度。光刻设备 LA1-LA20定位所在的竖直高度可以是与束分裂设备20定位所在的并且主束B从辐射源SO接收所在的竖直高度实质上相同的竖直高度。可替代地，束分裂设备20可将分支辐射束B1-B20中的至少一些引导到光刻设备LA1-LA20的中的至少一些定位所在的一个或多个不同竖直高度。举例来说，主辐射束B可由基底或基层竖直高度上的束分裂设备接收。束分裂设备20可将至少一些分支辐射束B1-B20引导到定位于束分裂设备上方并且光刻设备LA1-LA20中的至少一些定位所在的竖直高度。光刻设备LA1-LA20可定位于多个竖直高度上，并且同样地，束分裂设备20可将分支辐射束B1-B20引导到不同竖直高度以便由光刻设备LA1-LA20接收。
辐射源SO、束分裂设备20和光刻设备LA1-LA20可全部被构造并且布置成使得其可与外部环境隔离。真空可提供于辐射源SO、束分裂设备20和光刻设备LA1-LA20的至少部分中，以便最小化EUV辐射的吸收。光刻系统LS的不同部分可设置有处于不同压强(即，保持处于低于大气压强的不同压强)的真空和不同气体成分(其中不同气体混合物供应到SO和束分裂设备20内的不同位置)。
图2是图1中所示出的光刻系统LS的光刻设备LA1的示意性描绘。光刻设备LA1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被配置成调节在其入射于图案形成装置MA上之前由光刻设备LA1接收的分支辐射束B1。投影系统PS被配置成将分支辐射束B1(现在由掩模MA图案化)投影到衬底W上。衬底W可包含先前形成的图案。如果属于这种情况，光刻设备将图案化的辐射束 B1与先前形成于衬底W上的图案对准。
由光刻设备LA1接收的分支辐射束B1穿过照射系统IL的包封结构中的开口8从束分裂设备20传递到照射系统IL中。视情况，分支辐射束B1可聚焦以在开口8处或附近形成中间焦点。
照射系统IL可包含琢面场反射镜器件10和琢面光瞳反射镜器件 11。琢面场反射镜器件10和琢面光瞳反射镜器件11一起提供具有所期望的横截面形状和所期望的角分布的辐射束B1。辐射束B1从照射系统 IL传递并且入射于由支撑结构MT保持的图案形成装置MA上。图案形成装置MA反射辐射束并且图案化该辐射束以形成图案化的束B1’。照射系统IL可包含除琢面场反射镜器件10和琢面光瞳反射镜器件11之外或代替其的其它反射镜或器件。举例来说，照射系统IL可包含可独立移动反射镜的阵列。举例来说，可独立移动反射镜可测量小于1mm 的跨度。举例来说，可独立移动反射镜可以是MEMS器件。
遵循来自图案形成装置MA的反射，图案化的辐射束B11进入投影系统PS。投影系统包括被配置成将辐射束B11投影到由衬底台WT保持的衬底W上的多个反射镜13、14。投影系统PS可应用缩减系数到辐射束，从而形成具有小于图案形成装置MA上的对应特征的特征的图像。举例来说，可应用缩减系数为4。尽管在图2中投影系统PS具有两个反射镜13、14，但投影系统可包含任何数目的反射镜(例如，六个反射镜)。
在一些实施例中，光刻系统LS可包含一个或多个掩模检查设备 (未示出)。掩模检查设备可包含被配置成从束分裂设备20接收分支辐射束B1-B20并且将分支辐射束引导于掩模MA处的光学装置(例如，反射镜)。掩模检查设备可进一步包含被配置成收集从掩模反射的辐射并且在成像传感器处形成掩模的图像的光学装置(例如，反射镜)。在成像传感器处接收的图像可被用于确定掩模MA的一个或多个性质。举例来说，掩模检查设备可类似于图2中所示出的光刻设备 LA1，其中用成像传感器替换了衬底台WT。
在一些实施例中，光刻系统LS可包含可被用于测量掩模MA的一个或多个性质的一个或多个空间图像测量系统(AIMS)。举例来说， AIMS可被配置成从束分裂设备20接收分支辐射束B1-B20并且使用分支辐射束B1-B2来确定掩模MA的一个或多个性质。
辐射源SO包括可操作成产生EUV辐射的束的自由电子激光器FEL。视情况，辐射源SO可包括多于一个自由电子激光器FEL，如下文参考实例性实施例所描述。然而，将了解，在其它实施例中，辐射源SO可包括产生辐射的其它装置。举例来说，辐射源SO可包括一个或多个“激光产生等离子体”(LPP)源。实际上，应理解，在一些实施例中，辐射源SO可利用任何装置可操作成提供适合强大的辐射束。
自由电子激光器包括可操作成产生聚束的相对论性的电子束的电子源和通过其引导相对论性电子的聚束的周期性磁场。周期性磁场由波荡器产生并且致使电子遵循围绕中心轴线的振荡路径。由于由磁场所致的加速，电子通常在中心轴线的方向上自发地辐射电磁辐射。相对论性电子与波荡器内的辐射互相作用。在某些条件下，这个互相作用致使电子聚在一起成以波荡器内的辐射的波长调制的微聚束，并且激励沿着中心轴线的辐射的相干发射。
图3是包括电子源21、线性加速器22、转向单元23和波荡器 24的自由电子激光器FEL的示意性描绘。电子源21可替代地被称为注射器并且波荡器24可替代地被称为摇摆器。
电子源21可操作成产生电子束E。举例来说，电子源21可包括光电阴极或热离子阴极和加速电场。电子束E是包括一系列电子聚束的聚束电子束E。电子束E中的电子通过线性加速器22进一步加速。在一实例中，线性加速器22可包括：多个射频腔，所述多个射频腔沿着公共轴线轴向地间隔开；和一个或多个射频功率源，所述一个或多个射频功率源可操作成在电子聚束在其之间通过时控制沿着公共轴线的电磁场以便使每一电子聚束加速。所述腔可以是超导射频腔。有利地，这允许：以高占空比施加相对大电磁场；较大的束孔，从而因尾波场(wakefield)导致较少损失；并且传送到电子束(与穿过腔壁耗散相反)的射频能量的比例分数增加。可替代地，所述腔可以是传统导电的(即，不超导的)，并且可由(举例来说，铜)形成。
可通过数个加速步骤达到电子束E的最终能量。举例来说，电子束E可通过多个线性加速器模块发送，所述多个线性加速器模块通过束输运元件(弯曲，漂移空间等)分离。可替代地，或另外，电子束 E可重复地发送穿过同一线性加速器模块，其中电子束E中的能量的增益和/或损失对应于重复的次数。还可使用其它类型的线性加速器。举例来说，可使用激光尾波场加速器或逆自由电子激光器加速器。
离开线性加速器22的相对论性电子束E进入转向单元23。转向单元23可操作成更改相对论性电子束E的轨道以便将电子束E从线性加速器22引导到波荡器24。举例来说，转向单元23可包括一个或多个电磁体和/或永久性磁体，所述电磁体和/或永久性磁体被配置成在转向单元23中产生磁场。磁场对电子束E施加力，所述力用于更改电子束 E的轨道。电子束E的轨道在离开线性加速器22时由转向单元23更改以便将电子引导到波荡器24。
在其中转向单元23包括一个或多个电磁体和/或永久性磁体的实施例中，磁体可被布置成形成磁偶极、磁四极、磁六极和/或被配置成施加力到电子束E的任何其它种类的多极磁场布置中的一个或多个。另外或可替代地，转向单元23可包括一个或多个充电板，所述一个或多个充电板被配置成在转向单元23中产生电场以使得力被施到电子束E。一般来说，转向单元23可包括可操作成施加力到电子束E 以更改其轨道的任何设备。
转向单元23将相对论性电子束E引导到波荡器24。波荡器24可操作成沿着周期性路径引导相对论性电子以使得电子束E与波荡器24内的辐射互相作用以便激励相干辐射的发射。通常，波荡器24包括多个磁体，所述多个磁体可操作成产生致使电子束E遵循周期性路径的周期性磁场。因此，电子通常在波荡器24的中心轴线的方向上发射电磁辐射。波荡器24可包括多个区段(未示出)，每一区段包括周期性磁体结构。波荡器24可进一步包括用于重新聚焦电子束E的机构，例如，举例来说，处于一个或多个对的毗邻区段中间的四极磁体。用于重新聚焦电子束E的机构可减小电子聚束的大小，这可改进电子与波荡器 24内的辐射之间的耦合，从而增加对辐射的发射的激励。
在电子移动穿过波荡器24时，其与波荡器24中的电磁辐射的电场互相作用，从而与辐射交换能量。一般来说，电子与辐射之间交换的能量的量将快速地振荡，除非条件接近于下式给出的共振条件：
其中λem是辐射的波长，λu是波荡器周期，γ是电子的洛伦兹因数并且 K是波荡器参数。A依赖于波荡器24的几何构型：对于螺旋波荡器， A＝1，然而，平面型波荡s器，A＝2。对于产生不是圆形地偏振而是椭圆地偏振的光的螺旋波荡器，A将在1到2的范围中。实际上，每一电子聚束将具有能量的散布，但这散布可尽可能地最小化(通过产生具有低发射率的电子束E)。波荡器参数K通常是近似1并且通过下式给出：
其中g和m分别是电荷和电子的质量，B0是周期性磁场的振幅，并且c是光速。
谐振波长λem等于由移动穿过波荡器24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。SASE模式中的操作可在其进入波荡器24之前要求电子束E中的电子聚束的低能量散布。可替代地，自由电子激光器FEL可包括种子辐射源，所述种子辐射源可通过波荡器24内的所激励的发射放大。自由电子激光器FEL可操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产生的辐射的一部分被用于进一步激发(seed)辐射的产生。
移动穿过波荡器24的电子可致使辐射的振幅增加，即，自由电子激光器FEL可具有非零增益。当满足共振条件时或当条件接近于共振但稍微偏共振时可达成最大增益。
在其进入波荡器24时满足共振条件的电子将在其发射(或吸收) 辐射时损失(或增加)能量，以使得不再满足共振条件。因此，在一些实施例中，波荡器24可以是有锥度的。即，周期性磁场的振幅和/ 或波荡器周期λu可沿着波荡器24的长度变化以便保持电子聚束在其被引导穿过波荡器24时处于或接近于共振。注意，电子与波荡器24 内的辐射之间的互相作用产生电子聚束内能量的散布。波荡器24的锥度可被布置成最大化处于或接近于共振的电子数目。举例来说，电子聚束可具有在峰值能量处达到峰值的能量分布，并且锥度可被布置成将具有这个峰值能量电子保持在其被引导穿过波荡器24时处于或接近于共振。有利地，波荡器的锥度具有显著增加转换效率的能力。带锥度的波荡器的使用可将转换效率(即，转换成辐射束B中的辐射的电子束E的能量的部分)增加多于2倍。波荡器的锥度可通过沿着其长度减小波荡器参数K来达成。这可通过沿着波荡器的轴线将波荡器周期λu和/或磁场强度B0与电子聚束能量匹配以确保其处于或接近于共振条件来达成。以这种方式满足共振条件增加所发射的辐射的带宽。
在离开波荡器24之后，电磁辐射发射为辐射束B’。辐射束B’包括 EUV辐射并且可形成提供到束分裂设备20(图1中所描绘)并且形成提供到光刻设备LA1-20的分支辐射束B1-20的辐射束B的全部或一部分。
在图3中所描绘的自由电子激光器的实施例中，离开波荡器24的电子束E’进入第二转向单元25。第二转向单元25更改离开波荡器24 的电子束E’的轨道以便往回引导电子束E’穿过线性加速器22。第二转向单元25可类似于转向单元23，并且举例来说，可包括一个或多个电磁体和/或永久性磁体。第二转向单元25不影响离开波荡器24的辐射束B’的轨道。转向单元25因此从辐射束B’解耦电子束E’的轨道。在一些实施例中，电子束E’的轨道可在到达第二转向单元25之前从辐射束 B’的轨道解耦(例如，使用一个或多个磁体)。
第二转向单元25将电子束E’在离开波荡器24之后引导到线性加速器22。已通过波荡器24的电子聚束可进入相对于线性加速器22中的加速场(例如，射频场)具有近似180度的相位差的线性加速器22。电子聚束与线性加速器22中的加速场之间的相位差致使电子通过场减速。减速电子E’将其能量中的一些往回传递到线性加速器22中的场，借此增加使来自电子源21的电子束E加速的场的强度。这个布置因此恢复给予到线性加速器22中的电子聚束的能量中的一些(当其通过线性加速器加速时)以便使来自电子源21的后续电子聚束加速。这样的布置可被称为能量恢复LINAC。
通过线性加速器22减速的电子E’由束流收集器26吸收。转向单元 23可操作成将已经通过线性加速器22减速的电子束E的轨道与已经通过线性加速器22加速的电子束E’的轨道解耦。这可允许减速的电子束 E’由束流收集器26吸收，同时加速的电子束E被引导到波荡器24。
自由电子激光器FEL可包括实质上重叠来自源21的束E的轨道和来自转向单元25的束E’的轨道的束合并单元(未示出)。合并之所以可能是因为以下事实：在由加速器22加速之前，束E的能量显著小于束E’的能量。加速的电子束E的轨道可通过产生实质上恒定磁场从减速的电子束E’的轨道解耦。加速的电子束E与减速的电子束E’之间的能量的差异致使两个电子束的轨道通过恒定磁场以不同量更改。两个电子束的轨道将因此从彼此解耦。
可替代地，举例来说，转向单元23可操作成产生周期性磁场，所述周期性磁场与形成加速的电子束E和减速的电子束E’的电子聚束具有实质上恒定的相位关系。举例来说，在来自加速的电子束E的电子聚束进入转向单元23之时，转向单元23可产生用于将电子引导到波荡器24的磁场。在来自减速的电子束E’的电子聚束进入转向单元23之时，转向单元23可产生用于将电子引导到束流收集器26的磁场。可替代地，在来自减速的电子束E’的电子聚束进入转向单元23之时，转向单元23可产生很小的磁场或不产生磁场以使得电子从转向单元23通过并且到达束流收集器26。
可替代地，自由电子激光器FEL可包括束分裂单元(未示出)，所述束分裂单元与转向单元23分离并且被配置成将加速的电子束E的轨道与在转向单元23的上游的减速的电子束E’的轨道解耦。举例来说，束分裂单元可操作成产生周期性磁场，所述周期性磁场与形成加速的电子束E和减速的电子束E’的电子聚束具有实质上恒定的相位关系。
举例来说，束流收集器26可包含具有用于通过高能量电子撞击的放射性同位素产生的高阈值的大量水或材料。举例来说，束流收集器 26可包含具有用于近似15MeV的放射性同位素产生的阈值的铝。通过在电子束E’入射于束流收集器26上之前使线性加速器22中的电子束E’减速，减小电子当其由束流收集器26吸收时具有的能量的量。这减小束流收集器26中所产生的诱导辐射和次级粒子的水平。这移除或至少减小对从束流收集器26移除和处置放射性废弃物的需要。这是有利的，因为放射性废弃物的移除要求自由电子激光器FEL周期性地切断，并且放射性废弃物的处置可能成本高并且可具有严重的环境影响。
当操作为减速器时，线性加速器22可操作成将电子E’的能量减小到低于阈值能量。低于这阈值能量的电子可能不在束流收集器26中诱导任何显著水平的放射性。
在一些实施例中，与线性加速器22分离的减速器(未示出)可被用于使已经通过波荡器24的电子束E’减速。除了通过线性加速器22 减速之外或代替通过线性加速器22减速，电子束E’还可通过减速器减速。举例来说，第二转向单元25可在电子束E’通过线性加速器22减速之前引导电子束E’穿过减速器。另外或可替代地，电子束E’可在已经通过线性加速器22减速之后并且在由束流收集器26吸收之前通过减速器。可替代地，电子束E’可在离开波荡器24之后不通过线性加速器 22，并且可在由束流收集器26吸收之前通过一个或多个减速器减速。
视情况，自由电子激光器FEL可包括一个或多个聚束压缩器。聚束压缩器可设置于线性加速器22的下游或上游。聚束压缩器被配置成将电子聚集于电子束E、E’中并且在空间上压缩或伸展电子束E、E’中的现有电子聚束。压缩可被用于通过提供高的峰值电流增加波荡器 24中的转换效率。聚束的伸展可被用于使得能够用低峰值电流运输聚束。
一种类型的聚束压缩器包括横向于电子束E引导的辐射场。电子束E中的电子与辐射互相作用，并且与附近的其它电子聚束。另一类型的聚束压缩器包括磁性弯道，其中在其通过弯道时电子遵循的路径的长度依赖于其能量。这种类型的聚束压缩器可被用于压缩已经在线性加速器22中通过其电势以(举例来说)射频振荡的多个导体加速的电子聚束。
可期望进入波荡器24的电子聚束紧密地聚集并且因此具有比加速器内的其它位置中更高的峰值电流。因此，可期望在电子聚束传递到波荡器24中之前聚束使用一个或多个聚束压缩器压缩电子。单独聚束压缩器(未示出)可因此设置于转向单元23与波荡器24之间。可替代地或另外，转向单元23自身可用于将电子聚集于电子束E中。通过线性加速器22加速的电子聚束可具有相关的能量散布，所述相关的能量散布是沿着聚束的长度的平均能量的梯度。举例来说，电子聚束中的一些电子可具有高于电子聚束的平均能量的能量并且聚束中的一些电子可具有低于平均能量的能量。由转向单元23所致的电子的轨道的更改可依赖于电子的能量(例如，当轨道由磁场更改时)。不同能量的电子可因此使得其轨道由转向单元23更改不同量，这可以是轨道的差异，可被控制成导致电子聚束的压缩。
图3中所示出的自由电子激光器FEL装纳于建筑体31内。建筑体 31可包括不实质上传送在自由电子激光器FEL在操作中时在自由电子激光器FEL中产生的辐射的壁。举例来说，建筑体31可包括厚混凝土壁(例如，近似4米厚的壁)。建筑体31的壁可进一步设置有辐射屏蔽材料，例如，举例来说，铅和/或被配置成吸收中子和/或其它辐射类型的其它材料。辐射屏蔽可包括用以拦截电子和伽马光子的具有高密度和高的重元素含量(例如，具有高Z值的材料)的材料和用以拦截中子的具有高的轻元素含量(例如，具有低Z值的材料，例如，氢气或硼)的材料。提供具有辐射吸收材料的建筑体31的壁可有利地允许减小建筑体31的壁的厚度。然而，添加辐射吸收材料到壁可增加构造建筑体31的成本。举例来说，可添加到建筑体31的壁以便吸收辐射的相对便宜的材料可以是土或沙层。
除了提供具有辐射屏蔽性质的建筑体31的壁之外。建筑体31还可被配置成防止由自由电子激光器FEL产生的辐射污染建筑体31下方的地下水。举例来说，建筑体31的基底和/或地基可设置有辐射屏蔽材料或可足够厚以防止辐射污染建筑体31下方的地下水。在实施例中，建筑体31可至少部分地定位于地下。在这样的实施例中，地下水可围绕在建筑体31的外部以及在建筑体31下方的部分。辐射屏蔽可因此提供于建筑体31的外部周围以便防止辐射污染围绕建筑体31的地下水。
除了在建筑体31的外部处的屏蔽辐射之外或作为其替代物，辐射屏蔽还可提供于建筑体31内部。举例来说，辐射屏蔽可提供于建筑体 31的内部在临近于发射大量辐射的自由电子激光器FEL的部分的位置处。
将了解，虽然图3中示出具有特定布局的FEL，但FEL可以其它方式布置。举例来说，在其它实施例中，加速器22和波荡器24可共线地布置。在其它实施例中，退出波荡器的电子束可能不被往回引导到加速器。通常，因此，应理解，FEL可以任何适当方式布置。
源SO可包括单个自由电子激光器FEL。自由电子激光器FEL可供应EUV辐射束到将分支辐射束提供到光刻设备LA1-LA20的束分裂设备20。辐射源SO可包括光学系统，所述光学系统包含专用光学部件，所述专用光学部件被配置成将从自由电子激光器FEL输出的辐射束B 引导到光刻系统LS的束分裂设备20。因为EUV辐射通常由所有物质很好地吸收，所以通常使用反射性光学部件(而非透射性部件)以便最小化损失。光学系统的专用光学部件可调适由自由电子激光器FEL 产生的辐射束的性质以便其适合于被工具(例如，光刻设备LA1-LA20和/或掩模检查设备的照射系统IL)接受。
可替代地，辐射源SO可包括可各自将EUV辐射束B’、B”提供到光学系统的多个自由电子激光器(例如，两个自由电子激光器)。光学系统可被视为形成辐射源SO的一部分，或可被视为与辐射源SO分离。光学系统可从多个自由电子激光器中的每一个接收辐射束，并且可将辐射束组合成被提供到束分裂设备20的复合辐射束以便将分支辐射束B1-B20提供到光刻设备LA1-LA20。
图4是包含包括第一自由电子激光器FEL'和第二自由电子激光器 FEL”的辐射源SO的光刻系统LS的示意性描绘。第一自由电子激光器FEL'输出第一EUV辐射束B’并且第二自由电子激光器FEL”输出第二EUV辐射束B”。第一自由电子激光器FEL'装纳于第一建筑体31’内。第二自由电子激光器FEL”装纳于第二建筑体31”内。
第一辐射束B’和第二辐射束B”由光学系统40接收。光学系统40 包括被布置成接收第一辐射束B’和第二辐射束B”并且输出主辐射束 B的多个光学元件(例如，反射镜)。在第一和第二自由电子激光器都在操作之时，主辐射束B是包括来自第一辐射束B’和第二辐射束B”的辐射的复合辐射束。复合辐射束B被提供到将分支辐射束B1-B20提供到光刻设备LA1-LA20的束分裂设备20。
其中两个自由电子激光器被布置成提供辐射束B’、B”以形成主辐射束B的图4中所描绘的布置可允许自由电子激光器中的一个在辐射连续地提供到光刻设备LA1-LA20时关闭。举例来说，自由电子激光器中的一个可脱离操作以便(举例来说)允许修复自由电子激光器或对自由电子激光器进行维护。在这个事件中，其它自由电子激光器可继续提供由光学系统40接收的辐射束。在自由电子激光器中仅一个将辐射提供到光学系统40的事件中，光学系统40可操作以形成包括来自将辐射提供到光学系统40的自由电子激光器的辐射的主辐射束B。这允许甚至当自由电子激光器中的一个脱离操作时光刻设备LA1-LA20的连续操作。
图5是根据本发明的实施例的光学系统40的实施例的示意性描绘，所述光学系统被布置成从自由电子激光器FEL'、FEL”中的每一个接收辐射B’、B”的束并且将输出辐射束B输出。由光学系统40输出的辐射束B由束分裂设备20接收(参见图1)。
光学系统40包括四个光学元件：与自由电子激光器FEL'相关联的第一和第二光学元件50、51；和与自由电子激光器FEL”相关联的第一光学元件52和第二光学元件53。光学元件50、51、52、53被布置成更改来自自由电子激光器FEL'、FEL”的辐射束B’、B”的横截面的大小和形状。
特定来说，第一光学元件50、52是凸面反射镜，用于增加来自自由电子激光器FEL'、FEL”的辐射束B’、B”的横截面面积。尽管在图 5中第一光学元件50、52看似在x-y平面中实质上平坦，但其可在这个平面中和在z方向上均是凸面的。因为第一光学元件50、52是凸面的，所以其将增加EUV辐射束B’、B”的发散度，借此降低其下游的反射镜上的热负荷。因此，第一光学元件50是被布置成增加从第一自由电子激光器FEL'接收的辐射束B’的横截面面积的发散光学元件。第一光学元件52是被布置成增加从第二自由电子激光器FEL接收的辐射束 B”的横截面面积的发散光学元件。这可允许下游的反射镜具有带有较少冷却和因此较不复杂和昂贵的较低的规格。另外或可替代地，其可允许下游的反射镜更靠近于法线入射。实际上，如下文所描述，由辐射源SO输出的辐射束B可通过串行地布置于束B的路径中的多个连续、静态、边缘形成的反射镜分裂。增加束B的大小(举例来说，通过使用凸面反射镜作为第一光学元件50、52来增加束B的大小)可减小这些静态反射镜需要的于束B路径中定位的精确度。因此，这允许通过分裂设备20更精确地分裂输出束B。
第二光学元件51、53是凹面的并且在形状上与第一光学元件互补以使得离开第二光学元件51、53的束具有实质上零发散。因此，在第二光学元件51、53的下游，束是实质上准直的。同样，尽管在图5中第二光学元件51、53在x-y平面中看似实质上平坦，但实际上其在这个平面中和在z方向上均是凹面的。可替代地，反射镜50、51、52、53中的任一个可在形状上是双曲线抛物线状的，以便具有正曲率和负曲率。可替代地，反射镜50到53可以是平坦的并且单独地被用于控制束的移位和倾斜。另外，辐射吸收体可提供于反射镜50、52后面，以便拦截由于轫致辐射所致的与束B’和B”共同传播并且源于波荡器24 中的伽马光子和中子。同样，举例来说，辐射屏蔽可由高密度、高Z 值材料(可能结合低密度、低Z值材料)提供。
对由束分裂设备20接收的输出束B来说，具有与由自由电子激光器FEL'、FEL”输出的束不同的形状和/或强度分布可以是优选的。举例来说，对于针对束分裂设备20内的连续的边缘形成的提取反射镜的圆形束来说，矩形形状可以是优选的。因此，除了增加辐射束B’、B”的横截面面积之外，光学元件50、51、52、53还可用于更改辐射束B’、 B”的横截面形状。特定来说，光学元件50、51、52、53可以是散光或非球面的，并且可被整形以便确保离开第二光学元件51、53的辐射束 B’、B”在形状上比由自由电子激光器FEL'、FEL”产生的辐射束B’、 B”更具矩形。举例来说，虽然光学元件可被成形成使得离开第二光学元件51、53的束B’、B”通常是矩形，但具有圆角，但其它形状也是可能的。这样的矩形形状的两个尺寸可在两个垂直方向上(例如，举例来说，在x-y平面中和在z方向上)与光学元件的曲率的半径相关。有利地，这允许被用于在其进入光刻设备LA1-LA20之前将输出辐射束B 分裂成分支辐射束B1-B20(参见图1)的反射镜完全相同或至少非常类似。从制造立场来看，这是特别有利的。
除了离开光学系统40的束的横截面的形状之外，与束B’和B”的强度轮廓相比，光学系统40还可操作成修改辐射束B的横截面上的强度轮廓。举例来说，强度轮廓可从高斯修改成更平坦的“顶帽”轮廓。这些修改可允许由束分裂设备20更直接地提取束B的部分，如下文更详细地描述。当自由电子激光器FEL'、FEL”中的两个均接通时，光学系统40可操作成组合其辐射束B’、B”以形成复合辐射束B。在这个实施例中，这通过使第一自由电子激光器FEL'的第一光学元件50和第二光学元件51在x方向上从第二自由电子激光器FEL”的第一光学元件52和第二光学元件53偏移以使得离开第二光学元件51、53的束B’、B”均彼此毗邻并且相互平行来达成。特定来说，第一自由电子激光器 FEL'的第一光学元件50和第二光学元件51设置于第二自由电子激光器FEL”的第一光学元件52和第二光学元件53的“下游”(相对于激光束B’、B”的传播方向)。
在这样的布置中，光学系统40可操作成组合两个辐射束B’、B”以形成复合辐射束。复合束是由光学系统40输出的输出辐射束B。
将了解，图5仅是例示性的并且光学系统40可不同于如图5中所示出的方式而实施。
尽管上文已经将自由电子激光器的实施例描述为包括线性加速器22，但应了解，线性加速器22仅是可被用于使自由电子激光器中的电子加速的粒子加速器的类型的实例。线性加速器22可以是特别有利的，因为其允许具有不同能量的电子沿着相同轨道加速。然而，在自由电子激光器的替代性实施例中，其它类型的粒子加速器可被用于使电子加速到相对论性能量。
已经描述了其中电子束沿着第一路径且实质上在第一方向上并且沿着第二路径且实质上在第二方向上传播的自由电子激光器的实施例，其中第一路径和第二路径彼此垂直地分离。虽然已经描述并且描绘了其中第一和第二路径彼此实质上平行并且与水平方向实质上平行的实施例，但可代替地使用其它布置。举例来说，在一些实施例中，第一路径和/或第二路径可相对于水平方向以非零角设置，同时保持彼此垂直地分离。在一些实施例中，第一和第二路径可相对于水平方向形成不同角并且可因此相对于彼此以非零角设置。
虽然已经将辐射源SO的实施例描述并且描绘为包括两个自由电子激光器FEL，但应了解，辐射源可包括任何数目的自由电子激光器 FEL。举例来说，辐射源可包括单个自由电子激光器FEL或可包括大于两个的多个自由电子激光器。
虽然已经将辐射源SO的实施例描述并且描绘为包括光学系统 40，但应了解，辐射源SO的一些实施例可能不包含光学系统40。举例来说，自由电子激光器可将辐射束B’直接地提供到光刻系统LS的束分裂设备20而不首先被引导到光学系统40。
如上文所描述，由源SO产生的辐射束B可分裂成用于供给到多个工具(例如，光刻设备和掩模检查设备)的多个分支辐射束。现在描述适合于使用多个静态反射镜将辐射束B分裂成分支辐射束的束分裂布置。所谓静态，应理解，反射镜在正常操作期间不移动，或换句话说，分裂不通过反射镜的移动达成。因此，在正常操作期间，入射于每一静态反射镜上的主辐射束的相对比例分数保持实质上恒定。尽管下文描述的反射镜是静态的，但是其可以是可调整的，以允许(举例来说)反射镜与主辐射束B的重叠的调整和/或分支辐射束B的对准(例如，在光刻系统的安装或新工具安装到现有光刻系统期间)。
图6是适合用于分裂辐射束B以提供两个或更多个分支辐射束的束分裂设备54的示意性描绘。在布置54中，辐射束B被引导于分裂元件55处，分裂元件55具有被布置成反射辐射束B的第一部分的第一反射性表面56和被布置成反射辐射束B的第二部分的第二反射性表面 57。第一反射性表面56和第二反射性表面57相遇以形成设置于辐射束 B路径中的边缘58。分裂元件55可被视为提供两个静态反射镜。举例来说，虽然分裂元件55可形成为三角形棱镜，但应了解，可使用任何构造。
入射于第一反射性表面56上的束B的第一部分的反射提供第一分支辐射束B1，而来自第二反射性表面57的辐射束B的第二部分的反射提供第二分支辐射束B2。
分支辐射束B1、B2可被引导到工具(例如，举例来说，光刻设备或掩模检查设备)而不进一步分裂。可替代地，分支辐射束B1、B2中的任一个或两个可被提供到又一分裂装置，例如，举例来说，又一些边缘形成的分裂元件。这个可能性由以虚线轮廓描绘、设置于分支辐射束B2的路径中的又一边缘形成的分裂元件59图示。虽然图6中未示出，将了解，通过使用分裂元件59分裂分支辐射束B2提供的分支辐射束可自身提供到又一些分裂元件。
第一表面56与第二表面57之间的角α与棱镜的刃边缘(表面56与 57的交叉)与束B之间的角α1(未示出)一起确定在第一和第二表面 56、57上的辐射束的部分的入射角。可使得角α和/或α1足够小以便辐射束B相对于表面56、57中的每一个成掠入射角以便减小EUV辐射的吸收并且增加EUV辐射的反射率。举例来说，角α和/或α1可以是10度或更小。
还可期望通过分裂元件55减小吸收来减小分裂元件55内的加热、因此减小分裂元件55内的热应力，和特别是减小可具有小横截面面积的边缘58的加热。为了进一步减小分裂元件55的加热，分裂元件55 可由主动冷却装置(未示出)冷却。举例来说，液体冷却剂可在分裂元件55内流通以将热输送掉。举例来说，通道可在反射性表面56、57 的背侧上并且沿着边缘58提供。可替代地，可使用其它冷却装置。
分裂元件55可由任何适当材料构造而成。举例来说，分裂元件55 可由铜构造而成。考虑到铜的高导热系数，由铜构造分裂元件55可以是有利的。为了增加反射率，处于所期望的辐射波长的具有高反射率的材料可沉积于分裂元件55的反射性表面56、57上。举例来说，可使用针对具有13.5nm的波长的辐射具有高掠入射反射率的钼(Mo)或钌(Ru)。针对具有其它波长的辐射的其它高掠入射反射率，可使用其它材料的涂层，例如，Nb、Zr、Ca、Eu、Pd、Ru、Rh、Te、La、 Be、B、C、Ti、Sc、Au和Pt。
可控制分裂元件55的边缘58与辐射束B的底部边缘之间的距离d 以便使被提供到分支辐射束B1、B2的辐射量变化。在图6中，示出边缘58设置于辐射束B的中心点处以使得分支辐射束B1、B2之间的比率是实质上50∶50。然而，通过减小距离d，促成分支辐射束B1的辐射束B的量增加了，而促成分支辐射束B2的辐射束B的量降低了。增加距离d将具有相反效应。
虽然在图6中描绘为实质上平面的，反射性表面56、57可以是弯曲的以便增加分支辐射束B1、B2的发散度。举例来说，表面56、57 中的每一个可以是凹面或凸面。可替代地或另外，可提供放置于分支辐射束B1、B2的路径中的光学装置以调节用于供给到特定工具或又一些分裂布置的分支辐射束。
有利地，分裂元件55在小距离内的分支辐射束B1、B2之间提供大分离度。举例来说，将了解，10度角α提供分支辐射束B1、B2相对于辐射束B的10度偏转角。
图7示意性地图示用于将辐射束B分裂成多个分支辐射束的替代性布置。在图7的实例性布置中，束分裂设备60可操作成从源SO(未示出)接收辐射束B并且将其分裂成分支辐射束。虽然在图7中描绘三个分支辐射束B1-3，但将易于了解，可使用图7的一般布置形成更多或更少分支辐射束。
束分裂设备60包含凸面反射镜61，该凸面反射镜61是掠入射反射镜。由束分裂设备60接收的辐射束B入射于凸面反射镜61上，该凸面反射镜61用于增加主辐射束B的发散度。凸面反射镜61是发散光学元件(即，用于致使辐射束的发散的光学元件)的实例。一个或多个额外的发散光学元件可提供于辐射束B的路径中。
束分裂设备60进一步包括三个反射镜62a-c，其中的每一个设置于主辐射束B的路径中。反射镜62a-c中的每一个部分地延伸跨越辐射束B并且反射与之交叉的主辐射束的一部分。反射镜62a-c中的每一个沿着不同分支光学路径偏转主辐射束B的相应部分B1-3。
分支辐射束B1-3中的一个或多个可被被引导到相应工具，例如，光刻或掩模检查设备。另外或可替代地，分支辐射束中的一个或多个可被引导到又一分裂装置以便将分支辐射束B1-3中的每一个分裂成又一些分支辐射束。
在图7中示出第一反射镜62a的前视图以示意性地图示主辐射束 B与该反射镜的交叉。第一反射镜62a与主辐射束B的实心区域63 交叉，并且反射主辐射束B的这个区域。因此，第一分支辐射束B1 具有从圆盘截取的区段的横截面形状。
如上文所描述，尽管反射镜62a-c是静态的，但其可提供于可调整支架上以允许(举例来说)反射镜62a-c与主辐射束B的重叠的调整和/或分支辐射束B1-3的对准。
与上文所描述的分裂元件55一样，反射镜62a-c可以任何适当方式构造，并且可(举例来说)由金属形成。反射镜62a-c可以是掠入射反射镜。如上文所描述，掠入射反射镜的使用是有利的，因为来自掠入射反射镜的反射引起EUV辐射的相对低损失(例如，大约10％的损失)。束分裂设备的其它光学装置还可由掠入射反射镜形成，举例来说，所述掠入射反射镜可以是金属或带涂层的Si。
凸面反射镜61在反射镜62a-c中的每一个的位置处增加主辐射束B的横截面面积。这些光学装置在本文中可被称为发散光学装置。应理解，类似的发散光学装置可结合本文中所描述的束分裂设备中的其它束分裂设备(例如，上文所描述的束分裂元件55和下文图8、图9和图10中所描述的束分裂设备)使用。
因为主辐射束B由一个或多个自由电子激光器产生，所以其可在分裂设备60处具有相对小的发散度和因此小的直径(依赖于分裂设备与产生辐射束B的自由电子激光器的距离)。主辐射束B的尺寸越小，反射镜62a-c必须越准确地放置以确保所期望的比例分数的束 B从主辐射束B变向。
凸面反射镜61增加主辐射束B的尺寸，从而允许反射镜62a-c 更容易地准确地定位以便使所期望的比例分数的主辐射束B沿着分支光学路径B1-3中的每一个变向。此外，通过增加主束B的发散度，入射于在凸面反射镜61的下游的光学元件(例如，反射镜62a-c)上的辐射的强度减小了。这减小由主束B所致的反射镜上的热的集中。这是有利的，因为主辐射束B中的热量是显著的，并且可需要反射镜的主动冷却。在凸面反射镜61的上游，主辐射束B的尺寸将相对小。因此凸面反射镜61可设置有主动冷却。主动冷却可通过供应冷却流体(举例来说，液体，例如，水)来达成。
因为反射镜62a-c仅部分地延伸跨越主辐射束B，所以沿着分支光学路径传播的辐射束可具有非标准束轮廓。举例来说，参考图7，第一分支辐射束B1具有圆的片段的总体横截面形状63。当使用光刻设备将来自掩模MA的图案投影到衬底W时，这个束形状可能不是可期望的。放置于分支辐射束的路径中的光学装置可被布置成修改分支光学束的束形状以提供所期望的束形状。
举例来说，参考图2，光刻设备的照射系统IL可被配置成修改束形状以提供所期望的束形状。举例来说，这可通过使用反射镜阵列 (例如，场琢面反射镜10)将束分离成多个子束来达成，每一子束是分支辐射束B1的区域63的不同部分。场琢面反射镜将多个子束引导到反射镜上的相同位置上以使得子束彼此上下地入射。以这种方式，子束组合在一起。不同子束的不同边缘特征彼此重叠并且借此平滑以形成具有更有用的横截面形状的束。横截面形状可与场琢面反射镜的琢面的形状对应。因此，分支辐射束B1的初始不想要的形状被移除并且用所期望的辐射束形状替换。
一般来说，可使用用于获得所期望的束形状的任何适合光学装置。这可包括将入射束分离成多个子束，所述多个子束然后被引导成使得其彼此上下地入射。
与图6的布置相比，图7的布置不包括特别小的横截面面积的区段(例如，图6的分裂元件55的边缘58)。这允许图7的反射镜62a-62c 更好地承受从辐射束B吸收的热。
参考图8，描绘了替代性束分裂设备70。束分裂设备70包括一系列静态反射镜71a-b，其中的每一个静态反射镜设置有多个孔72，并且其中的每一个静态反射镜延伸跨越整个主辐射束B。第三(和最后一个)静态反射镜71c不包括孔。入射于第一反射镜71a的反射性区域上的主束B的一部分被沿着分支光学路径引导作为第一分支辐射束B1。入射于第一反射镜71a的孔72上的主束B的一部分通过孔并且是不偏转的。第二反射镜71b沿着第二分支光学路径反射主辐射束B的一部分作为第二分支辐射束B2，同时允许主束中的一些不偏转地通过反射镜71b中的孔72。第三反射镜71c沿着第三分支光学路径反射主辐射束B的其余部分作为第三分支辐射束B3。
图8的实施例将形成在其中具有孔阵列并且可因此不适合用于通过光刻设备进行图案投影的分支辐射束B1-3。如上文关于图7所解释，光学装置可布置于分支辐射束的路径中以用于修改分支辐射束来获得所期望的分支辐射束形状。这可包括将分支辐射束分离成多个子束，所述多个子束然后被引导成使得其彼此上下地入射。
将了解，虽然图8中示出仅三个反射镜71a-71c，但在这样的布置中可提供额外(或更少)的反射镜。虽然在图8中反射镜71a-71c的反射性表面示出为实质上平面的，但反射镜71a-71c中的一个或多个可以是弯曲的以便增加分支辐射束的发散度。
图9以侧部轮廓图示用于将主辐射束B分裂成多个分支辐射束的束分裂设备80。在布置80中，三个静态反射镜81、82、83布置于辐射束B的路径中。每一反射镜81、82、83相对于辐射束B的传播路径以角布置以沿着相应分支光学路径反射辐射束B的一部分。第一反射镜81是具有被布置成反射辐射束B的一部分的外部环形的反射性部分 81a的环反射镜。环形的反射性表面81a界定孔81b，辐射束B的其余部分在第二反射镜82的方向上通过孔81b。第一反射镜81的反射提供环形分支辐射束B1。分支辐射B1被描绘为沿着在图9中的第一反射镜81 上方的分支辐射束B1的纵向轴线观看的剖视图。
第二反射镜82也是具有被布置成反射辐射束B的第二部分以提供第二分支辐射束B2的反射性外部环82a的环反射镜。外部环82a界定孔82b，孔82b小于孔81b。辐射束B的第三部分在第三反射镜83的方向上通过第二反射镜82中的孔82b。在图9的描绘中，第三反射镜是具有被布置成反射辐射束B的其余部分以提供第三分支辐射束B3的未破损的反射性表面83a(即，不具有孔)的实心反射镜。当然，将了解，然而，具有越来越小的孔的额外的环反射镜可提供于辐射束B的路径中。
如上文所描述，相对于其它束分裂设备，反射镜81、82、83可由任何适当材料(例如，金属)构造而成。
如在上文关于图6、图7和图8所描述的实例中，由布置80产生的分支辐射束可提供到工具(例如，光刻工具或掩模检查设备)。可替代地，或另外，分支辐射束中的一个或多个可提供到又一分裂设备以提供额外的分支辐射束。
图9中所图示的类型的环反射镜可有利地构造以便围绕热从辐射束B入射于其上的反射镜的部分传导走的孔提供足够材料。
另外，图9的布置使得辐射束B的位置的变化，或束B的强度分布中的变化致使相应分支辐射束B1-3的强度中的较小变化。即，对于环反射镜81、82中的每一个，于环形的反射性表面的一个部分处接收的辐射的强度的降低通常由于环形的反射性表面的不同部分处接收的辐射的强度的增加来补偿。由设备80产生的分支辐射束B1、B2、B3的强度分布可因此对于主辐射束B的位置中的移位实质上不变，这些移位由源SO内的一个或多个FEL的操作所致。
现在描述其中分裂设备由包括用以将反射镜的反射性表面分成多个群组面的凹槽的反射镜提供的实施例。特定群组内的面每个具有不同于其它群组中的面的特定方向。通常，反射镜的面可以是微观尺度或宏观尺度的。举例来说，反射镜的面以及面之间的间距可以是大约数微米(微观尺度)或更大(宏观尺度，举例来说，大约数毫米)。在任一情形中，入射于反射镜上的辐射从反射镜的每一面反射，从而致使多个反射性部分或“子束”。
在两种情形中，此外，从面反射的辐射经受衍射。即，与反射镜的面的互相作用将致使子束中的每一个散开(发散)。子束的发散量将依赖于面的大小和间距，其中子束的更大发散在微观尺度反射镜的情形中出现。微观尺度反射镜和宏观尺度反射镜在本文中均被称为光栅。对于微观尺度和宏观尺度光栅两者，由于光栅包括多个反射面，所以光栅可被视为提供多个静态反射镜。
如下文更详细地描述，微观尺度光栅和宏观尺度光栅两者均可用作用以提供来自单个入射辐射束的多个分支辐射束的分裂设备。然而，在每一情形中，其中分裂出现的方式可以是不同的。对于宏观尺度光栅，子束在不同方向上的反射可以是将入射辐射束分裂成多个分支辐射束的主导过程(例如，可针对每一反射方向提供不同分支束)。子束从宏观尺度光栅的衍射可足以在远场中(举例来说，在照射器的入口处)致使在相同方向上行进的子束之间的小重叠。这个重叠可致使每一分支辐射束的强度轮廓的平滑化。
对于微观尺度光栅，在衍射大得多的情况下，来自多个面的子束显著重叠，从而导致远场中的干涉图案。干涉图案内的每一最大值可提供相应的分支辐射束。举例来说，致使具有第0阶，第1阶和第-1阶束的衍射的光栅可被用于提供三个分支辐射束。
参考图10，反射镜90提供于主辐射束B的路径中。图10A呈现反射镜90的侧轮廓视图，图10B呈现俯视图，并且图10C呈现反射镜90 的横截面。然而，应理解，图10中的描绘仅是示意性的。
反射镜90可以是掠入射反射镜。反射镜90包括反射性表面91。多个规律间隔的凹槽92在实质上垂直于辐射束B的传播方向的方向上延伸跨越反射性表面91以提供光栅。凹槽92可通过任何适合工艺(例如，举例来说，蚀刻、冲压或电铸)形成。凹槽92将反射性表面91 分成多个群组的反射面，其中每一群组内的面实质上平行，但相对于彼此群组的面处于不同角。因此，每一群组的面用于在相应的方向上反射辐射束B的部分。以这种方式，面中的每一个可被视为相应的静态反射镜，所述多个面提供多个静态反射镜。
参考图10C，以沿着图10B中的线A-A的横截面示出反射镜90。可看出，在实例性布置中，反射镜90的凹槽92是不对称的以便提供在三个群组中的至少两个的面上的相对于辐射束B的实质上掠入射角。即，当在剖视图中观看时，每一凹槽92的右手侧具有每一凹槽92的左手侧不同的长度和定向。
凹槽92形成将反射性表面91分成三个群组的反射面的多个脊95。每一脊95的顶部面形成第一群组的面S1，每一脊95的左手侧形成第二群组的面S2，并且每一脊95的右手侧形成第三群组的面S3。反射镜90 可在每一群组中包括任何适合数目的反射面，并且在一个实例性实施例中，可在每一群组中包括大约1000个反射面。
在宏观凹槽的情形中，入射于第一群组的面S1上的辐射束B的部分每个在第一方向上引导，入射于第二群组的面S2上的辐射束B的部分每个在第二方向上引导，并且入射于第三群组的面S3上的辐射束B 的部分每个在第三方向上引导。在微观凹槽的情形中，辐射束B在所有群组的面S1、S2、S3上或在所有群组的面S1、S2、S3之间的边缘上的衍射将产生数个分支，举例来说，所述数个分支可以是在分支之间具有近似均匀功率分布的两个或三个分支。
参考图10A，可考虑到，部分P1、P4从第一群组的面S1反射，部分P3从第二群组的面S2反射，并且部分P2、P5从第三群组的面S3反射。然而，将了解，对分支辐射束的部分的描绘仅是示意性的。如上文所描述，用以形成分支辐射束的反射部分P1-P5之间的互相作用将依赖于光栅的尺度而不同。在光栅90是宏观尺度光栅的情况下，仅来自单个群组的面的辐射促成每一相应的分支辐射束。同样地，对于宏观尺度光栅，部分P1和P4(与从S1面反射的其它子束一起)将形成一个分支辐射束，部分P3(与从S2面反射的其它子束一起)将形成第二分支辐射束，并且部分P2和P5(与从S3面反射的其它子束一起)将形成第三分支辐射束。
在光栅是微观尺度光栅的情况下，多个分支辐射束因从光栅90 反射的辐射的所有子束的衍射而产生，以使得从不同群组的面反射的子束将促成最后一个干涉图案和因此促成相应的分支辐射束。
在图10的实例性实施例中，凹槽92大体垂直于辐射束B的传播方向而延伸。在图11中所图示的替代性实施例中，提供反射镜100，该反射镜100具有大体平行于辐射束B的传播方向延伸的凹槽101以提供具有三个群组的反射面的光栅，每一群组的面在不同的相应方向上反射辐射束B的部分。
图11A以俯视图示意性地描绘反射镜100，而图11B示意性地描绘沿着图11A中所示出的线A-A的反射镜100的横截面。参考图11B，可看出，凹槽101形成多个平行脊102。每一脊102的顶部面形成第一群组的面S1，每一脊102的左手侧形成第二群组的面S2，并且每一脊102 的右手侧形成第三群组的面S3。反射镜100可在每一群组中包括任何适合数目的反射面，并且在一个实例性实施例中，可在每一群组中包括大约1000个反射面。
如上文所描述，对于宏观尺度光栅，每一分支辐射束包括多个子束，每一子束包括从单个群组内的不同面反射的辐射束B的一部分。因为面的给定群组内的面中的每一个面实质上平行，所以至少在反射镜90、100的近场中子束中的每一个实质上平行。同样地，在近场中 (在反射镜90、100上或非常接近于反射镜90、100)，每一分支辐射束的功率分布将在形状上类似于辐射束B的形状，只不过贯穿每一分支辐射束的功率分布的多个条带对应于其它群组的面的位置，其中功率实质上是零。
这在示出辐射束B的强度分布103的图12A中予以描绘。在近场中 (即，在反射镜90、100上或非常接近于反射镜90、100)的分支辐射束B1的强度分布通过强度分布103的多个阴影子区段来描绘。即，强度分布103的阴影区段中的每一个对应于入射于属于单个面群组的反射镜90、100的面上的辐射束B的一部分。举例来说，在图12A中标示 B1的阴影子区段中的每一个可对应于从反射镜90、100的S1面反射的辐射的相应部分。阴影子区段之间的间隙表示入射于不同群组的面上的辐射束B的部分。
由于分支辐射束B1、B2、B3的非零发散度(在某种程度上由衍射所致)，每一分支辐射束的多个子束将在远场中重叠并且将组合以形成在形状上实质上类似于辐射束B的功率分布，如图12B中所描绘。举例来说，远场可以是光刻工具的入口，例如，图2中所示出的光刻工具LA1。将了解，分支辐射束的强度分布在其上变得实质上均一的距离将依赖于设置于特定反射镜上的凹槽的特定图案而变化。在一些实施例中，然而，举例来说，远场可离开反射镜大约50米。
在微观尺度光栅的情形中，从光栅的面反射的子束之间的干涉还导致在远场中具有与辐射束B实质上相同的强度分布的分支辐射束。
反射镜90、100可沿着硅晶片的晶体平面通过(举例来说)各向异性蚀刻由硅形成。再次参考图11B，并且假定反射镜100由硅形成，举例来说，顶部面S1可沿着(100)晶面形成，并且面S2、S3沿着(111) 和(-111)晶面形成。在这个情形中，凹槽的底部处的角将是近似70.5 度(或近似110度的补角)，并且凹槽101和脊102将沿着<01-1>方向延伸。入射辐射束B的方向可以设置成与<01-1>方向成小(掠入射)角度。将了解，依赖于顶部表面的<hkl>方向，各种布局是可能的。
其中顶部面S1沿着(100)晶面形成并且面S2、S3沿着(111)和 (-111)晶面形成的光栅将形成三个分支辐射束，其中分支辐射束的强度的比率依赖于S1面的宽度与光栅的节距的比率以及束B在光栅上的入射角和凹槽相对于束B的入射面形成的角(所述角可以是0度-凹槽平行于束B；90度-凹槽垂直于束B；或任何其它角度)。可期望提供相等功率的分支辐射束。在这个情形中，可优化上述参数以针对束 B的特定入射角调谐光栅。
下文示出每一衍射级中的能量的百分比的表1中提供可能的微光栅构造的额外实例。
表1
在表1中，晶体取向列指代光栅的顶部面(例如，图11B中的群组中的面S1)的晶体取向。每mm的线列指示光栅每mm的凹槽的数目。第一角θ和第二角指示光栅相对于入射辐射束的方向。角θ和图示于图11C中。在图11C中，光栅100的顶部面界定x-y平面，其中凹槽101 中的每一个沿着y方向延伸。线105表示入射辐射束B到x-z平面上的正交投影。角是正交投影105与z轴线之间的角。换句话说，入射辐射束B与y轴线一起限定平面106。角是平面106与z轴线形成的角。角θ是入射辐射束B与其正交投影105之间的角。
“占空比”列指示“平坦”(即，非蚀刻)的光栅的顶部表面的百分比。举例来说，占空比列中的值40％指示光栅的表面的40％尚未被蚀刻，而顶部表面的60％已经被蚀刻成形成凹槽。
反射镜90、100可(针对EUV辐射)设置有更大反射性(较低吸收性)材料的涂层。举例来说，反射镜可设置有钌(Ru)或钼(Mo) 的涂层。举例来说，这可具有大约50nm的厚度。
将硅用于反射镜(例如，反射镜90、100，和上文参考其它分裂设备所描述的反射镜)的优点是在操作期间热膨胀可通过在近似123 K操作来限制。在这个温度，硅的导热系数是大约600W/m/K或更大， 600W/m/K或更大比其在室温的导热系数大4倍并且比铜(Cu)的导热系数高大约50％。因此，可经得起甚至相对大的热负荷，同时将反射镜90、100的温度保持于其中反射镜90、100的膨胀低并且反射镜90、 100维持其设计结构尺寸的范围中。
有利地，反射镜(例如，参考图10和11所描述的反射镜)的使用可提供具有实质上相等功率并且在远场中(例如，在光刻工具处)具有实质上类似于在分裂之前的辐射束B的强度分布的强度分布的分支辐射束。
另外，在不首先借助于专用扩展光学装置扩展辐射束B的情况下或在不首先将辐射束B的强度分布形成为平顶强度分布的情况下，光栅(例如，反射镜90、100)可被用于分裂辐射束B。通常，有必要将这些扩展/平顶形成光学装置放置于距FEL的出口的显著距离(举例来说，50米)处，从而形成对于指向和发散不稳定性的非常低的容许度。指向和发散不稳定性将致使辐射束B相对于扩展/平顶形成光学装置移位，潜在地致使扩展的束的变形。辐射束B在分裂之前的这个变形可导致相应的分支辐射束内的功率中的变化和因此被提供到(举例来说)每一光刻设备或掩模检查工具的功率中的变化。
另外，可难以用平顶形成光学装置一致地达成平顶强度分布。虽然辐射束B的功率分布可以实质上是高斯的，但功率分布将不完全是高斯的并且可由于可在操作期间变化的FEL的参数和设定而显著变化。此外，辐射束B的轨道的角度(束指向)可随时间变化，从而导致由平顶形成光学装置产生的平顶强度轮廓的显著偏差。
通过在使用扩展光学装置扩展束(在期望的情况下)之前提供对于辐射束B的移位不变的分裂光栅，可避免与扩展辐射束或调节强度分布以在分裂之前提供平顶强度分布相关联的缺点。实际上，如上文所描述，借助于本文中所描述的类型的光栅分裂辐射束B的过程，束 B的按比例的复制品可予以提供，并且对指向错误和辐射束B的强度轮廓的形状不敏感。
虽然光栅(或其中提供多个的光栅中的一个或多个)可定位于束扩展和/或平顶形成光学装置之前(上游)，但光栅(或一个或多个光栅)可定位于一个或多个平面镜之后(下游)。辐射束B被一个或多个平面反射镜的反射可被用于保护光栅免受韧致辐射，同时避免可由弯曲的反射镜的反射造成的束角或位置的变化中的放大。
将了解，虽然反射镜90、100每个提供用于将辐射束分裂成三个分支辐射束的光栅，但可提供将辐射束分裂成不同数目的分支辐射束的光栅。通常，可提供分将辐射束裂成两个或更多个分支辐射束的光栅。
如上文所描述，可期望以掠射入射角定向反射镜90、100。然而，在一些实施例中，配置(例如，图11中所描绘的配置)可限制可用入射角。特定来说，对于辐射束B相对于反射镜100的一些入射角，从面S3或S4反射的辐射的部分可至少部分地入射于毗邻脊的对置S2或S3面上。因此，对于一些入射角来说，将辐射束B精确分裂成所期望数目的分支辐射束可能是困难的。
图13图示提供反射性光栅的反射镜110的替代性实施例。如同反射镜100，反射镜110包括多个脊111，并且脊111提供三个群组的面特征；第一群组的面特征S1，第二群组的面特征S2和第三群组的面特征 S3。然而，在图13的实施例中，每一脊的S2面与毗邻脊的S3面在每一面的最近点处分离达距离f。可选择距离f以便确保从S2或S3面反射的辐射随后不入射于毗邻脊的S2或S3面上。
反射镜110可(举例来说)通过提供材料的基础部分112构造，所述材料是相对于被用于蚀刻硅的顶部层以提供脊111的蚀刻工艺的抗蚀剂。举例来说，基础部分可由二氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4) 制成。将了解，任意距离f可因此提供于脊111之间。
在替代性实施例中，为防止再反射，脊可(举例来说)通过沿着硅光栅的(110)和(111)平面蚀刻来形成。
综上所述，将明了，可以多个适合方式中的任一种方式制造提供反射性光栅的反射镜。在一个实施例中，光栅可通过使用多个蚀刻剂处理硅晶片以便提供具有实质上原子平坦的表面的脊产生。举例来说，可使用蚀刻剂，例如氢氧化钾(KOH)，氢氧化钠(NaOH)和氟化铵(NH4F)。
涂层可沉积于蚀刻的反射镜上以便增加掠入射反射并且降低具有所期望的波长的辐射(举例来说，EUV辐射)的吸收。举例来说，可使用针对具有13.5nm的波长的辐射具有高掠入射反射率的钼 (Mo)或钌(Ru)。可针对其它波长的辐射选择其它涂层。然而，通常，具有足够高电子密度的透明材料提供良好的掠入射反射。重元素金属是这些材料的实例。另外，可针对对有可能存在于束分裂设备内的条件(例如，EUV辐射诱导等离子体的产生)的抗蚀性选择材料。
在一些实施例中，非晶金属(或金属玻璃)(例如，Mo和Ru的混合物)，可沉积于蚀刻的层上以提供反射性涂层。金属玻璃的非晶结构可被用于提供针对所期望的波长具有高反射率的平滑表面。
将了解，可使用任何其它适当材料，例如，锆(Zr)、铂(Pt)、镍(Nt)、铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)。不同涂层材料或成分可施加于蚀刻的表面的不同部分。举例来说，参考图11和图13，不同涂层可施加到S1、S2和S3面。通过施加不同涂层到蚀刻的表面的不同部分，可补偿面的预期热膨胀。
在提供反射性涂层的情况下，又一涂层可施加到反射性涂层。举例来说，可施加氧化物、氮化物、碳化物等以便增加反射性涂层对有可能存在的条件的稳定性和抗蚀性。
在提供反射性涂层的情况下，一个或多个界面层可提供于蚀刻的材料(例如，Si)与反射性涂层之间以减小表面粗糙度并且增加导热系数。举例来说，可提供石墨烯的界面层。
虽然在图10到图13中未描绘，但冷却通道可提供于反射镜的背侧 (即，不接收辐射束B的侧)上。这些冷却通道可被布置成接收液体冷却剂(例如，水)或两相液体/气体冷却剂。涂层(例如，举例来说，石墨烯)还可施加到冷却通道中的一个或多个以便增加热传导。
虽然上文描述蚀刻的表面可以是硅，但应理解，可使用其它材料。可各向异性地蚀刻以提供光栅的其它材料的实例包含锗(Ge)、砷化镓(GaAs)、锗化硅(SiGe)、磷化铟(InP)和砷化铟(InAs)。然而，通常可使用任何适合材料。
可如上文所描述制造适合光栅。可然后使用工艺(例如，金属玻璃中的热塑成型)或(举例来说)通过冲压复制光栅。
上文所描述的用于分裂辐射束的布置中的一个或多个可于用于分裂辐射束的其它布置结合使用。举例来说，在一个实施例中，从源提供的辐射束B可使用提供参考图10到图13所描述的类型的光栅的反射镜初始地分裂成(举例来说)三个分支辐射束。三个分支辐射束中的每一个可提供到相应的边缘形成反射镜(例如，参考图7所描述的边缘形成反射镜)以将每一分支辐射束分裂成又两个分支辐射束，借此提供六个分支辐射束。六个分支辐射束可被引导到相应的工具，例如，光刻设备、掩模检查设备或其它。更通常地，可提供如本文中所描述的束分裂设备的任何布置和组合以分裂由源SO提供的辐射束以便提供所期望数目的分支辐射束。
通常，将了解，可提供其中凹槽以相对于辐射束B的任何角度设置的光栅。此外，尽管所描述的实例示出其中每一凹槽是每一毗邻凹槽的平移复制品的光栅，但可提供凹槽的其它结构。举例来说，在图 14中以横截面图示替代性凹槽结构。在图14中所示出的两个实例中，虽然每一凹槽不同于毗邻凹槽，但仍是周期性的。另外，凹槽结构可能不是周期性的，以使得不存在凹槽的重复图案。通常，举例来说，结构(例如，图14中所图示的结构)可用于供给多于三个的分支辐射束或补偿具有被调制的吸收的光栅的热膨胀。举例来说，辐射束B可具有大体径向强度轮廓(在中心部分中具有更高强度，并且在外部部分中具有更低强度)，以使得如果反射镜具有跨越其反射性表面的恒定吸收系数，那么来自辐射束B的能量耗散将依赖于辐射束内的位置。同样地，反射镜的不同部分的温度将依赖于辐射束B的哪一部分入射于这些部分上而以不同量增加，从而导致跨越反射镜的热膨胀的变化。
为了补偿热膨胀，吸收材料可被提供于反射镜的外部边缘处以便减小沿着反射镜的温度梯度，并且另外，减小从反射镜反射的分支辐射束中的梯度，这可有益于成像目的。举例来说，特定反射镜的几何构造可导致以(举例来说)2-3个标准差(sigma)“剪切”的辐射束的强度轮廓。在这个情形中，在反射的辐射束中的“功率”与“无功率”之间将存在尖锐转变。通过在反射镜的外部边缘处提供吸收材料，这些转变可平滑化。
图15示意性地图示适合用于将主辐射束B分裂成多个分支辐射束的束分裂设备200的又一实施例。
束分裂设备200被布置成从辐射源SO接收主辐射束B并且输出多个辐射束B1-B8。束分裂设备200包括八个提取光学装置201到208(其中为清晰起见，图15中仅描绘提取光学装置201、202和208)。参考图 1，其中示出主辐射束B被分裂成二十个分支辐射束，将了解，束分裂设备200可包括更多或更少个提取光学装置并且束分裂设备200可以是束分裂设备20的一部分。
每一提取光学装置201-208部分地延伸跨越主辐射束B的轨道 210，并且被布置成反射主辐射束B的一部分，以便沿着相关联的分支光学路径211-218对其引导，借此形成分支辐射束B1-B20。
每一提取光学装置201-208包括多个部分。特定来说，在所描绘的实例中，所述部分采取多个反射镜的形式。参考图16a、图16b和图 17，下文更详细地描述提取光学装置201中的一个。
提取光学装置201包括六个反射镜201a-201f。每一反射镜 201a-201f是设置有被布置成反射主辐射束B的一部分的反射性表面的楔形形状的掠入射反射镜。每一反射镜201a-201f的反射性表面在垂直于主辐射束B的传播方向的平面上的投影形成正方形区域211a-211f(图17)。由反射镜201a-201f中的每一个反射镜反射的主辐射束B的一部分可被称为子束221a-221f。因此，提取光学装置201被布置成反射分布于主辐射束B的横截面上方的多个断开连接的实心正方形区域(对应于区域211a-211f)。
在图16a、图16b中由两个平行箭头E并且在图17中由圆E表示主辐射束B的边缘。如在这个上下文中所使用，主辐射束B的边缘可界定为其中强度已经下降到低于预设定阈值的点。举例来说，预设定阈值可以是最大强度的百分比。图17示出提取光学装置201在垂直于主辐射束B的传播方向的平面上的投影。
图16a是沿着图17中的线D-D的主辐射束B的横截面视图。因此，图16a中仅示出反射镜201a-201c。图16b是沿着图17中的线 F-F的主辐射束B的横截面视图。因此，图16b中仅示出反射镜 201d-201f。
每一反射镜201a-201f可设置有主动冷却机构(未示出)，例如，举例来说，冷却流体(例如，举例来说，水或二氧化碳(CO2))的供应装置。反射镜201a-201f可由是具有最大化反射率并且最小化吸收的涂层(例如，举例米说，钌(Ru))的良好热导体的材料(例如，举例来说，铜)形成。
一般来说，每一反射镜201a-201f的表面可以相对于主辐射束B的轨道210以不同角度倾斜。每一反射镜201a-201f的表面可以相对于主辐射束B的轨道210以大约10度的角倾斜。
束分裂设备200进一步包括与提取光学装置201-208中的每一个相关联的一个或多个分支反射镜。特定来说，束分裂设备包括与提取光学装置201相关联的第一分支反射镜231a。所提取的子束221a-221f 入射于第一分支反射镜231a上。多个反射镜201a-201f和/或第一分支反射镜231a的方向使得在从第一分支反射镜231a反射之后，所提取的子束221a-221f组合以形成单个复合分支辐射束Ba。
在这个实施例中，第一提取反射镜231a是包括六个琢面(未示出) 的多琢面反射镜，每一琢面是平面反射镜。由多个反射镜201a-201f 中的每一个反射的主辐射束B的一部分入射于第一提取反射镜231a的琢面中的不同一个上。琢面以不同角度设置以考虑到所提取的子束 221a-221f的不同路径并且确保在从第一分支反射镜231a反射之后，所提取的子束221a-221f皆在实质上相同方向上传播以形成单个复合分支辐射束B1。
在替代性实施例中，第一提取反射镜231a不是多琢面反射镜。为了确保在从第一分支反射镜231a反射之后，所提取的子束221a-221f 形成单个复合分支辐射束B1，多个反射镜201a-201f可沿着主辐射束B 的传播方向设置于不同位置处。多个反射镜201a-201f的位置和角被布置成使得所提取的子束221a-221f都在实质上相同方向上传播。举例来说，参考图16a，在这样的实施例中，反射镜201a可相对于反射镜201b 向右移位，反射镜201c可相对于反射镜201b向左移位。通过这些移位的适合选择，来自这些反射镜201a-201c的所提取的子束221a-221f可在实质上相同方向上传播。
在一个实施例中，如图19中所示出，多个反射镜201a-201f的方向使得在复合分支辐射束B1内所提取的子束221a-221f是毗邻的。优选地，多个反射镜201a-201f的方向被选择以使得所提取的子束 221a-221f实质上不具有重叠但使得每一毗邻的子束221a-221f之间的任何间隙240最小化。对于这些实施例，可提供波纹板(未示出)以用于进一步调节每一分支辐射束B1-B20。波纹板包括大体平坦、具有平均法线方向、具有对于平均法线方向的随机局部变化的反射表面。这用于使分支辐射束B1-B20的强度分布平滑化，从而减小所提取的子束221a-221f之间的重叠或间隙240的效应。举例来说，子束 221a-221f之间的重叠和/或间隙240的大小可小于复合分支辐射束Ba的大小的1％。另外或可替代地，子束221a-221f之间的重叠和/或间隙 240的大小可具有与波纹板的拖尾效应(smearing effect)相同或比其小的量值。举例来说，波纹板的拖尾效应可小于大约1mm或甚至小于大约10μm。
可替代地，在另一实施例中，多个反射镜201a-201f的方向使得在复合分支辐射束B1内所提取的子束221a-221f实质上完全地重叠。以这种方式，复合分支辐射束B1包括尺寸与区域211a-211f实质上类似的区域。
每一分支光学路径211-218可包括用于在分支辐射束B1-B8传递到其对应的光刻设备LA1-LA8的照射系统IL之前调整沿着其传播的分支辐射束B1-B8的强度的机构(未示出)。用于调整分支辐射束B1-B8的强度的机构可包括粗调整机构和精调整机构。粗调整机构可操作成提供高达10倍的强度调整，并且精调整机构可操作成提供大约10％的强度调整。
分支辐射束B1-B8可视需要或要求在任何方向上传播。每一分支辐射束B1-B8的方向将依赖于相关联的提取光学装置201-208和分支反射镜的方向。在图16a和图16b中，示出仅一个分支反射镜231a。然而，可提供多个分支反射镜。在一个实施例中，分支辐射束B1-B8在实质上垂直于主辐射束B的方向上传播。举例来说，由辐射源SO产生的主辐射束B可在实质上水平方向上传播并且分支辐射束B1-B8可在实质上竖直方向上传播。这样的布置允许光刻系统LS内的多个光刻设备 LA1-LA8设置于不同竖直位置处。举例来说，光刻系统LS内的多个光刻设备LA1-LA8可在相同建筑体的不同楼层上。分支辐射束B1-B8的透射和偏振将依赖于被用于将来自主辐射束B的辐射旋转过90度的反射镜的数目。所使用的反射镜的数目越大，辐射与每一反射镜的表面之间的角可越小。在辐射束与其撞击的反射镜的表面之间的角度减小时，传送将增加并且反射对辐射束的偏振的影响将降低。因此，反射镜被用于将来自主束B的辐射旋转达90度的数目越大，透射将越大并且反射镜对辐射束的偏振的影响将越小。然而，每一额外的反射镜增加光刻系统LS的成本和复杂性。在实施例中，举例来说，每一分支光学路径211-218可包括两个到八个分支反射镜。
由反射镜201a-201f中的每一个接收的功率P由下式给出：
其中IB(y，z)是主辐射束B的强度轮廓并且在其上实施面积分的区域A是通过将该反射镜的反射性表面投影到垂直于主辐射束B的传播的平面上(图16a、图16b和图17中的y-z平面)形成的正方形区域211a-211f。
反射镜201a-201f可以是实质上静态的。然而，如果主辐射束B在垂直于其传播的平面(图16a、图16b&图17中的y-z平面)中移动，如果：(a)强度分布IB(y，z)是非均匀的；或(b)主辐射束B移动以使得其不再照射反射镜201a-201f中的一个或多个的整个反射性表面，那么由多个反射镜201a-201f中的每一个反射镜接收的功率将改变。主辐射束B在y-z平面中的移动将导致图17中的圆E相对于正方形区域 211a-211f移动。举例来说，如果主辐射束B在y-z平面中的位置在箭头 A所指示的方向上移位，那么圆E将在位置上移位到圆E’并且主辐射束B的中心B*将移位到B*’。
主辐射束B的强度轮廓可以是类高斯的，并且图17中的圆E可指示高斯强度轮廓3个σ(标准差)宽度。对于这些实施例，主辐射束 B在y-z平面中的移位将改变由多个反射镜201a-201f中的每一个接收的功率。多个反射镜201a-201f中的一些将接收较多功率，并且多个反射镜201a-201f中的一些将接收较少功率。因此，由反射镜201a-201f 中的一些接收的功率中的增加将至少部分地抵消由其它反射镜接收的功率中的降低。有利地，与(举例来说)其中每一提取光学装置包括单个矩形反射镜的布置相比，由这样的布置产生的辐射束B1-B8对由辐射源SO产生的主辐射束B的指向变化较不敏感。
正方形区域211a-211f分布于主辐射束B的横截面上方以便最大化当主辐射束B移动时由反射镜201a-201f中的一些接收的功率的增加与由其它反射镜接收的功率的降低之间的抵消。即，选择正方形区域211a-211f的分布以最小化分支辐射束B1-B8的功率对主辐射束B的指向变化的敏感度。为达成这，因为主辐射束B的强度轮廓是类高斯的，所以正方形区域211a-211f通常围绕主辐射束B的中心B*均匀地分布。在这样的布置的情况下，当主辐射束B在垂直于其传播的平面中的位置改变时，不管主辐射束B在y-z平面中的移动的方向如何，由反射镜201a-201f中的至少第一个接收的功率将增加，并且由多个反射镜 201a-201f中的至少第二个接收的功率将降低。
正方形区域211a-211f围绕主辐射束B的中心B*的更均匀分布可通过提取光学装置201的更大数目的反射镜达成。这可提供更好的抵消和因此更稳定的分支辐射束B1。然而，其将增加束分裂设备200的成本和复杂性。
其它提取光学装置202-208可与上文所描述的提取光学装置201 实质上相同，但具有通过将该反射镜的反射性表面投影到垂直于主辐射束B的传播的平面上形成的区域的不同的空间分布。
举例来说，第二提取光学装置202还可包括六个楔形形状的掠入射反射镜。第二提取光学装置202的六个反射镜中的每一个反射镜的反射性表面在垂直于主辐射束B的传播方向的平面上的投影包括相应的正方形区域251a-251f。图18示出正方形区域251a-251f在垂直于主辐射束B的传播方向的平面上的分布。图18中还用黑色示出表示第一提取光学装置201的反射镜201a-201f的反射性表面的投影的正方形区域211a-211f以指示主辐射束B的这些部分已经由第一提取光学装置201提取。
每一提取光学装置201-208中的反射镜可实质上相同，这特别有利于制造反射镜。多个提取光学装置201-208中的多个反射镜可被成形和定位以使得其在垂直于主辐射束B的传播方向的平面上的投影与主辐射束B的横截面区域实质上重合，而没有重叠并且具有最小间隙。
在上述实施例中，每一提取光学装置201-208包括多个反射镜，每一反射镜形成提取光学装置201-208的一部分。然而，在替代性实施例中，每一提取光学装置可包括包含多个不同部分的单个反射镜，所述多个不同部分被成形成使得当主辐射束在垂直于其传播的平面中的位置改变时，由多个部分的至少第一个部分接收的功率将增加并且由多个部分中的至少第二个部分接收的功率将降低。举例来说，每一提取光学装置可包括与主辐射束B同心的大体环形的反射镜。
在上述实施例中，已经论述了具有类高斯强度轮廓的主辐射束B 的特定实例。然而，本发明的实施例可适于与具有不同强度轮廓的主辐射束B一起使用。对于围绕其中心旋转地对称的强度分布(即，其仅是距中心的距离的函数)，每一提取光学装置201-208的多个部分可均匀地围绕中心而布置。对于围绕其中心不旋转地对称的强度分布，可使用每一提取光学装置201-208的多个部分的不同分布。
在上述实施例中，每一提取光学装置201-208包括六个反射镜。然而，可替代地，可使用其它数目的反射镜。不同提取光学装置 201-208可设置有不同数目的反射镜。
优选地，所有反射镜在垂直于主辐射束B的传播方向的平面上的投影与主辐射束B的横截面区域实质上重合，而没有重叠并且具有最小间隙。在上述实施例中，这通过使用被成形和定向成使得其在垂直于主辐射束B的传播方向的平面上的投影是正方形区域的反射镜来达成。然而，在其它实施例中，这些区域可具有不同形状。举例来说，反射镜可被成形以使得所述区域是三角形、矩形或六边形的。
如上文描述，主辐射束B可由包括在正常操作期间不移动的静态反射镜中的一个或多个静态反射镜的束分裂设备分裂。即，在上文所描述的实施例中，主辐射束B的分裂未通过束分裂设备的反射镜的移动达成。现在描述其中通过其它装置达成分裂的实施例。
参考图20和图21，示出了束分裂设备300。束分裂设备可以是图1中所示出的束分裂光学装置35或可形成其一部分。
束分裂设备300包括大体圆盘形状的主体301和可操作成围绕旋转轴线302旋转所述主体301的机构(未示出)。举例来说，圆盘形状的主体301可包括沿着旋转轴线302延伸的轴。轴可由一个或多个轴承(举例来说，两个轴承)支撑。轴承可以是被动式轴承，例如，举例来说，滚动元件轴承或空气静力轴承。可替代地，轴承可以是主动式轴承，例如，举例来说，磁性轴承。轴可由任何适合机构(例如，电机或引擎)驱动以旋转。
沿着或平行于旋转轴线302的方向可被称为轴向方向。延伸到或从旋转轴线302延伸并且垂直于所述旋转轴线302的方向可被称为径向方向。
束分裂设备300进一步包括多个径向地延伸的辐条303。辐条303 中的每一个包括两个径向地延伸的侧壁304、面向轴向的上部表面 305和面向径向的端部壁306。因此，每一辐条的上部表面305的形状是环扇形。每一辐条的上部表面305由反射性材料形成。辐条303通过相应的间隙307彼此分离。同样地，多个辐条303的面向轴向的上部表面305形成多个离散反射性元件。辐条303中的每一个是实质上相同大小和形状，并且间隙307中的每一个是实质上相同大小和形状。因此，多个辐条303的面向轴向的上部表面305形成离散反射性元件的周期性阵列。在给定径向点处周期性阵列的间距由一个间隙 307的和一个面向轴向的上部表面305角范围给出。
束分裂设备300包括被布置成接收辐射束Bin的束斑区域308。束斑区域308设置于主体301的面向轴向的表面上，所述面向轴向的表面由辐条303的上部轴向表面305形成。
辐射束Bin可由自由电子激光器FEL产生。举例来说，辐射束 Bin可以是主辐射束B或可以是分支辐射束。举例来说，由自由电子激光器的波荡器输出的辐射束可具有大约100μm的直径和大约100 μrad的发散度。此外，如果自由电子激光器是为了给大约十个光刻设备提供辐射，那么由波荡器输出的辐射束可具有大约数十千瓦的功率。因此，出于热原因，束分裂设备300可与波荡器24分离达大约数十到数百米的距离。举例来说，在束分裂设备300处，辐射束Bin可具有大约5mm的直径。同样，出于热的原因，辐射束Bin可以小的掠入射角接近束斑区域308。这将在束斑区域的更大的面积上散布功率并且还可增加辐条303的上部轴向表面305的反射率。举例来说，掠入射角可以是大约1.4度。以这个角，具有5mm的直径的入射辐射束Bin将在具有近似210mm乘以5mm的长和短轴线的椭圆形状的束斑区域308上方散开。
参考图22，入射辐射束Bin在主体301的面向轴向的表面的一个侧部上方传递，越过旋转轴线302，并且接近束斑区域308。因为辐射束Bin入射于束斑区域308上，所以其传播方向通常在具有小的轴向分量(即，平行于旋转轴线302)的(局部)径向方向上(即，垂直于旋转轴线302)。轴向分量的大小由辐射束Bin的掠入射角确定。
因为主体301围绕旋转轴线302旋转，所以周期性阵列移动成使得多个反射性元件(由辐条303的上部表面305形成)移动穿过束斑区域308。辐射束的第一部分入射于辐条303的上部表面305上并且被其反射以便形成第一分支辐射束B1。辐射束的第二部分通过反射性元件之间的间隙307以便形成第二分支辐射束B2。束分裂设备300 因此允许入射辐射束Bin分裂成出射的第一分支辐射束B1和第二分支辐射束B2。虽然在本说明书中，束分裂设备300被描述为产生分支辐射束B1、B2，但这仅是例示性的。举例来说，束分裂设备300可被用于提供分支辐射束B1-B20中的其它分支辐射束。
一般来说，在多个辐条303的上部表面305移动穿过束斑区域308时，第一分支辐射束B1和第二分支辐射束B2的强度将随时间变化，因为在不同时间处更大或更少量的入射辐射被反射或透射。强度的变化是周期性振荡。在反射性元件是实质上相等反射性的时，振荡的频率由周期性阵列的速度和间距确定。这又将致使由第一分支辐射束B1和第二分支辐射束B2中的每一个传输的辐射的剂量随时间变化。剂量的这个变化将在等于振荡的整数个周期的时间周期上最终得到平均。因此，为了确保针对给定曝光时间由第一分支辐射束B1和第二分支辐射束B2传输的辐射的剂量保持恒定，曝光时间应等于振荡的整数个周期。实际上，不可能满足这个准则。如果曝光时间不等于振荡的整数个周期，那么针对给定曝光时间由第一分支辐射束B1和第二分支辐射束B2传输的辐射的剂量将随时间周期性地变化。在于曝光时间期间出现的振荡的(非整)数个周期增加时，剂量的这个变化的振幅与在曝光时间期间接收的平均剂量的比率降低。因此，可期望振荡的频率尽可能地高以使得更稳定的剂量可在给定曝光时间周期中达成。
第一分支辐射束B1和第二分支辐射束B2可供应到图1中所示出的光刻系统LS的光刻设备LA1-LA20中的一个或多个。对于这样的布置，可期望第一分支辐射束B1和第二分支辐射束B2的强度的振荡的频率足够高以便可在光刻设备LA1-LA8的典型曝光时间中达成稳定剂量。这曝光时间可以是大约1ms，并且因此可期望强度中的振荡的频率大于1kHz。如上文所解释，可期望强度中的振荡的频率足够高以使得在曝光时间期间出现振荡的数个周期。举例来说，强度的振荡的频率可以是大约16kHz或以上，从而在曝光时间期间导致振荡的16个或更多个周期，或大约30kHz或以上，从而在曝光时间期间导致振荡的30或更多个周期。
第一分支辐射束B1和第二分支辐射束B2的强度的振荡的频率由主体301的旋转的频率乘以设置于主体301上的周期性阵列的周期的数目(即，设置于主体301上的辐条303的数目)给出。举例来说，如果有300个辐条303(和300个间隙307)设置于主体301上并且主体301以160Hz的频率旋转，那么第一分支辐射束B1、第二分支辐射束B2的强度的振荡的频率是16kHz。
因为周期性阵列包括多个离散的反射性元件，所以辐条303中的每一个可以更小并且间隔更近。这减小周期性阵列的间距，并且因此增加第一和第二分支辐射B1、B2束的强度针对周期性阵列的给定速度的振荡频率。有利地，这允许针对周期性阵列的给定速度在更小的时间周期中达成稳定剂量。可替代地，其允许在类似时间周期中以周期性阵列的更低速度达成稳定剂量。
其中反射性元件移动穿过束斑区域的布置的优点是第一分支辐射束B1和第二分支辐射束B2的相对强度(在振荡的整数个周期上平均的时间)至少在周期性阵列的运动的方向上对入射辐射束Bin的方向和位置相对不敏感。这与使用静态反射镜来提供两个或更多个分支辐射束的束分裂布置(其中入射辐射束Bin与静态反射镜的相对移动可导致分支辐射束的相对强度中的显著改变)形成对比。在入射辐射束Bin的直径小的情况下尤其是这样，所述情况通常是针对由自由电子激光器产生辐射束的情形，如上文所描述，所述辐射束可具有大约 100μm的直径和大约100μrad的发散度。
多个辐条303和间隙307每个延伸到束分裂设备300的主体301 的边缘。因此，每一间隙307由各自来自一对毗邻辐条303中的不同一个的径向地延伸的侧壁304中的两个、面向轴向的下部表面309和面向径向的壁310界定。因此，如从上方观看的每一间隙307的形状(在轴向方向上)是环扇形。因为间隙307中的每一个延伸到束分裂设备300的主体301的边缘，所以间隙307在一个(径向地外部)侧部上是开放的。入射辐射束Bin在大体径向地增加的方向上传播到束斑区域308以及从束斑区域308传播。举例来说，对于束斑区域308 内的间隙307，辐射束Bin通常从面向径向的壁310朝向间隙307的开放侧传播。有利地，在这样的布置的情况下，可允许掠入射角的范围不受主体301的厚度限制。
这与其中间隙307不延伸到主体301的边缘的布置(例如，在所有侧部上皆闭合的在主体301中的孔的形式的间隙)形成对比。在这样的布置的情况下，可允许掠入射角的范围受辐射束的传播方向上的间隙的大小和主体的厚度两者限制，主体的厚度设定对于可能的掠入射角的下限。
因为多个间隙307各自延伸到主体301的边缘，束分裂设备300 因此允许入射辐射束Bin以较小掠入射角接近。这有益于热原因和反射率。
辐条303和间隙307可以是实质上有相同大小。在这样的布置的情况下，第一分支辐射束B1和第二分支辐射束B2将具有实质上相同强度。可替代地，辐条303和间隙307可具有不同大小。通过使辐条 303与间隙307的大小的比率变化，第一分支辐射束B1和第二分支辐射束B2的强度的比率可变化。
周期性阵列的节距可小于、等于或大于入射辐射束Bin的直径。辐射束的非零比例分数将入射于辐条303的径向延伸的侧壁304上并且被其反射。入射辐射束的这个比例分数不形成第一辐射分支束B1或第二辐射分支束B2的一部分并且因此损失。倘若束分裂设备300的主体301的半径足够大以便各个辐条303实质上平行，那么以这种方式损失的辐射的比例分数将是小的。
图23和图24中图示被布置成使得消除或至少减小由反射来自辐条303的径向地延伸的侧壁304所致的损失的束分裂设备的两个替代性实施例。
参考图23，图示了替代性束分裂设备350。束分裂设备350与图 20到图22的束分裂设备300不同之处在于多个辐条353在增加半径的方向上(即，远离旋转轴线352)向内成锥度。在推论上，间隙357 在增加半径的方向上向外成锥度。因此，辐条253的侧壁354不在纯径向方向上延伸。在所有其它方面中，束分裂设备350可大体类似于束分裂设备300。在辐条253的锥度量足够的情况下，从来自辐条353 的侧壁354的反射损失的辐射的比例分数可减小到可忽略不计的量，并且举例来说，可以是零。
辐条353的成锥度将跨越第一分支辐射束B1和第二分支辐射束 B2的横截面引入强度梯度。这样的强度梯度对光刻设备LA1-LA20 的性能的影响可通过由每一光刻设备LA1-LA20的照射系统IL内的琢面场反射镜器件10和琢面光瞳反射镜器件11(参见图2)实施的混合来限制。在强度梯度的方向在光刻设备LAl-LA20的扫描方向上时，这样的强度梯度对光刻设备LA1-LA20的性能的影响是最低的。
参考图24，图示了替代性束分裂设备400。束分裂设备400包括大体圆盘形状的主体401和可操作成围绕旋转轴线402旋转所述主体 401的机构(未示出)。束分裂设备400与图20到图22的束分裂设备300不同之处在于多个辐条403在远离辐条403的面向轴向的上部表面405的轴向方向上向内成锥度以便提供具有底切的辐条中的每一个。因此，辐条403的侧壁404不在纯径向方向上延伸。在所有其它方面中，束分裂设备400可大体类似于束分裂设备300。在锥度量足够的情况下，从来自辐条403的侧壁的反射损失的辐射的比例分数可减小到可忽略不计的量。
有利地，与束分裂设备300相比，束分裂设备400消除或至少减小可由来自辐条403的侧壁的反射造成的损失，而不在分支辐射束 B1、B2中引入强度梯度。
图25和图26中图示束分裂设备500的又一实施例。束分裂设备 500进一步包括通过相应的间隙507彼此分离的多个辐条503。束分裂设备500与图20到图22的束分裂设备300的不同之处在于尽管多个辐条503中的每一个在大体径向方向上延伸(即，其在径向内部点与径向外部点之间延伸)，但其不在纯径向方向上延伸。而是，所述多个辐条503中的每一个的侧壁在与径向方向成斜角510的方向上延伸。每一辐条503的上部表面505的形状可以是大体矩形的。可替代地，每一辐条503的上部表面505可在增加半径的方向上向外成锥度。
在所有其它方面中，束分裂设备500可大体类似于束分裂设备 300。
在图25和图26的实施例中，入射辐射束Bin在其接近束斑区域 508时不再通过A旋转轴线502。而是，如在图25中最清晰可见，辐射束Bin的传播方向通常与其中在束斑区域508范围内的辐条503 的面向轴向的上部表面505的方向对准。因此，辐射束方向与径向方向成斜角。
有利地，因为入射辐射束不通过旋转轴线502，所以可支撑束分裂设备的主体501以用于其对置轴向侧部中的两个侧部上的旋转。举例来说，这允许轴从主体的上部轴向表面延伸出来而不阻挡辐射束 Bin。举例来说，这可允许轴由在主体的两侧上的轴承支撑，从而允许比单侧轮轴安装所提供的轴更容易并且更稳定的实施。
可组合束分裂设备300、350、400、500的上文所描述的实施例的特征。举例来说，图25和图26的实施例500可设置有如关于图 23的实施例350所描述的锥度或如关于图24的实施例400所描述的锥度。
参考图27和图28，示出了光刻系统LS2的替代性实施例。光刻系统LS2包括两个辐射源551、552。举例来说，每一辐射源551、 552可包括自由电子激光器。辐射源551、552中的每一个设置有对应的束传输系统BDS1、BDS2。每一束传输系统BDS1、BDS2被布置成从其对应的辐射源551、552接收辐射束Bin 1、Bin 2并且分别将其分配到多个光刻设备LA1-LA10、LA11-LA20。每一束传输系统 BDS1、BDS2可包括束扩展光学装置和束分裂光学装置。
两个辐射源551、552被布置成使得其输出辐射束Bin 1、Bin 2在辐射源551、552与束传输系统BDS1、BDS2之间的交叉点553相交。
光刻系统LS2进一步包括两个束分裂设备554、555。束分裂设备554、555中的每一个可包括实质上如上文所描述的束分裂设备 300、350、400、500。每一束分裂设备554、555可在非活动位置与所部署位置之间移动。当设置于其非活动位置中时，每一束分裂设备554、555接近于交叉点520但在辐射束Bin 1、Bin 2的路径之外而设置。当设置于其相应的所部署位置中时，每一束分裂设备554、555设置于辐射束Bin 1、Bin 2的路径中的交叉点520处。光刻系统LS2可包括额外的光学装置，所述额外的光学装置可操作成以足够精度将两个辐射束Bin 1、Bin 2转向，以使得当任一束分裂设备554、555设置于其所部署位置中时，两个辐射束Bin 1、Bin 2中的一个入射于其束斑区域上。
参考图27，图示了其中束分裂设备中的两个均设置于其相应非活动位置中的光刻系统LS2。当两个辐射源551、552均在操作时，这样的配置可以是光刻系统LS2的默认配置。每一辐射源551、552 发射由其对应的束传输系统BDS1、BDS2接收的辐射束Bin 1、Bin 2。
参考图28，图示了其中束分裂设备554设置于其所部署位置中并且束分裂设备555设置于其非活动位置中的光刻系统LS2。在辐射源552不再操作(作为计划停机的一部分或当辐射源552发生故障时) 的事件中，可使用光刻系统LS2的这样的配置。仅辐射源551发射由其对应的束分裂设备554接收的辐射束Bin 1。
以上文所描述的方式，参考图20到图26，辐射束Bin 1的第一部分入射于束分裂设备554上的多个辐条的上部表面上并且被其反射，以便形成第一分支辐射束B1。当光刻系统LS2在图27中所示出的配置中时，束分裂设备554的束斑区域与交叉点553实质上重合，并且第一辐射束Bin 1的掠入射角使得第一分支辐射束B1沿着与来自辐射源552的辐射束Bin 2实质上相同的光学路径传播。因此，第一分支辐射束B1由第二束传输系统BDS2接收。
辐射束的第二部分通过束分裂设备554的辐条之间的间隙以便形成第二分支辐射束B2。因此，第二分支辐射束B2由第一束传输系统BDS1接收。
类似地，当辐射源551不在操作时，第一束分裂设备554可设置于其非活动位置中并且第二束分裂设备555可设置于其所部署位置中以便分裂由两个束传输系统BDS1、BDS2之间的辐射源552输出的辐射束Bin 2。
因此，光刻系统LS2提供其中两个辐射源551、552可平行地操作的系统，每一辐射源经由束传输系统BDS1、BDS2将辐射提供到不同组的光刻设备。当辐射源551、552中的一个不在操作时，束分裂设备554、555可被用于将由其它辐射源输出的辐射束分裂成两个分支辐射束B1、B2，以使得每一束传输系统BDS1、BDS2供应有(举例来说)来自操作的辐射源的辐射束的大约50％。
有利地，除了总强度之外，由束传输系统BDS1、BDS2接收的分支辐射束B1、B2具有与由辐射源551、552输出的辐射束Bin 1、Bin 2类似的束参数(横截面、发散度、位置)。举例来说，当来自辐射源 551、552中的一个的输入辐射束具有圆形横截面时，由束分裂设备 554、555输出的分支辐射束也将具有圆形横截面。相比之下，通过分裂另一辐射源的输出补偿不在操作的辐射源的其它解决方案可产生具有不同(举例来说，椭圆)横截面形状的分支辐射束。因此，在这些其它解决方案的情况下，额外的校正反射镜可有必要将分支辐射束恢复成原始辐射束的形状。
光刻系统LS2优于用于补偿不在操作的辐射源的其它解决方案的又一优点是辐射损失小。与操作辐射源相关联的束传输系统(和其所服务的光刻设备)可接收原始辐射束的50％。与非操作辐射源相关联的束传输系统(和其所服务的光刻设备)可接收通过50％乘以旋转束分裂设备的反射率给出的原始辐射束的百分比。旋转束分裂设备的反射率有可能是大约98％，并且因此非操作自由电子激光器所服务的光刻设备可接收原始辐射束的大约49％。相比之下，其它分裂解决方案将提供通过50％乘以多个(至少三个)额外反射镜的反射率给出的原始辐射束的百分比。额外反射镜的反射率有可能是大约98％，并且因此在这样的替代性解决方案的情况下，所有光刻设备可接收至多原始辐射束的大约47％。
在替代性实施例中，光刻系统LS2可仅包括被布置成使得其方向可改变以便服务任一辐射源551、552的一个旋转束分裂设备。
在替代性实施例中，由两个辐射源551、552输出的两个辐射束 Bin 1、Bin 2不在交叉点处相交。对于这些实施例，当辐射源551、552 中仅一个在操作时，额外光学元件可被用于将由操作辐射源输出的辐射束朝向束分裂设备554、555引导。
上文所描述的旋转束分裂设备300、350、400、500、550可设置有冷却系统。图29和图30中分别示意性地示出两个替代性冷却系统。
参考图29，示出了其中束分裂设备300的旋转主体301由静态冷却器件600冷却的布置。热在旋转主体301与静态冷却器件600之间主要通过辐射来传导。静态冷却器件600被安装于旋转主体301周围。举例来说，旋转主体301的下部部分可包括可被接纳于冷却主体600中的环形凹槽内的轴向地延伸的环形突出部603。
静态冷却器件600和主体301的对置表面设置有高发射率材料的涂层601、602以促进主体301的辐射和静态冷却器件600对所发射的辐射的吸收。窄间隙610提供于旋转主体301与静态冷却器件600 之间。间隙610可填充有可通过热传导提供主体301的额外冷却的气体，例如，氢气。静态冷却器件600可设置有用于接收流体(例如，举例来说，水)流的通道以将热远离冷却器件600输送。
有利地，图29中所示出的布置允许旋转主体的水冷却而不使用旋转水耦合。这避免或至少显著减小水泄漏的风险。
参考图30，示出了其中束分裂设备300的旋转主体301由静态冷却器件650冷却且热在旋转主体301与静态冷却器件之间通过液态金属层传导的布置。
束分裂设备300包括沿着旋转轴线302从主体301轴向地延伸的轴370。静态冷却器件650毗邻于轴370而安装。窄间隙651提供于轴370与静态冷却器件650之间。间隙651填充有通过毛细力保持于适当位置的液态金属层652。金属可包括在相对低温度熔化的易熔合金。举例来说，金属可包括镓和铟的合金，所述合金可含有以重量计 75.5％的镓和以重量计24.5％的铟。这样的合金具有15.7℃的熔点。静态冷却器件650设置有用于接收流体(例如，举例来说，水)流的通道653以将热远离冷却器件650输送。
在替代性实施例中，静态冷却器件650可毗邻于旋转主体301的下部表面而安装，所述下部表面是面向轴向的并且与由多个辐条303 的上部轴向表面305形成的反射性表面相反。窄间隙651可提供于主体301与静态冷却器件650之间，液态金属层设置于所述间隙中。
有利地，图30中所示出的布置允许旋转主体的水冷却而不使用旋转水耦合。这避免或至少显著减小水泄漏的风险。液态金属层用于传导热是与超高真空条件和轴370的高角速度兼容的鲁棒性技术。
可替代地，上文所描述的旋转束分裂设备300、350、400、500 可设置有任何其它适合的冷却系统。举例来说，冷却系统可包括一个或多个空气轴承，其中束分裂设备的(旋转)轴被接纳于(静态)轴承衬的孔内并且增压气体的薄膜提供于轴与轴承衬之间。热可沿着轴远离束分裂设备的主体流动并且可从轴传导到轴承衬，因为(举例来说)具有大约10μm的尺寸的小气体填充间隙具有高导热率。轴承衬可以是水冷的以便形成静态冷却器件。
实质上如上文所描述的多个束分裂设备300、350、400、500可组合以形成可操作成将入射辐射束分裂成两个以上出射分支辐射束的束分裂设备，如现在所描述。
参考图31，可操作成将入射辐射束分裂成两个以上出射分支辐射束的束分裂设备700包括多个旋转束分裂设备701、702、703。旋转束分裂设备701、702、703中的每一个可包括实质上如上文所描述的束分裂设备300、350、400、500。
在这个实施例中，束分裂设备700包括被布置成接收入射辐射束 Bin并且输出两个分支辐射束B1’、B2’的初级旋转束分裂设备701。束分裂设备700进一步包括两个次级旋转束分裂设备702、703。第一次级旋转束分裂设备702被布置成接收由初级旋转束分裂设备701产生的第一分支辐射束B1’并且输出两个分支辐射束B1、B2。第二次级旋转束分裂设备703被布置成接收由初级旋转束分裂设备701产生的第二分支辐射束B2’并且输出两个分支辐射束B3、B4。
各个束分裂设备701、702、703中的每一个的辐条和间隙可以是实质上有相同大小。可替代地，辐条和间隙可视需要具有不同大小。
如上文所解释，一般来说，在初级旋转束分裂设备701的多个辐条的上部表面移动穿过束斑区域308时，第一和第二分支辐射束B1’、B2’的强度将随时间变化，因为在不同时间处反射或透射更大或更小量的入射辐射。次级旋转束分裂设备702、703可以是与初级旋转束分裂设备701实质上相同的大小并且可以实质上相同的速率旋转。对于这些实施例，分支辐射束B1、B2、B3、B4的相对强度依赖于次级旋转束分裂设备702、703和初级旋转束分裂设备701的旋转之间的相对相位。因此，通过调整次级旋转束分裂设备702、703和初级旋转束分裂设备701的旋转的相对相位，可调整分支辐射束B1、B2、 B3、B4的相对强度。因此，束分裂设备700具有一些灵活性并且可操作成使被朝向分支辐射束B1、B2、B3、B4中的每一个引导的入射辐射束Bin的部分变化。
在替代性实施例中，束分裂设备700的树状结构可通过提供各个束分裂设备的额外层级而延伸。举例来说，束分裂设备700的树状结构可通过提供用以提供束分裂设备可操作成将入射辐射束Bin分裂成八个辐射束的四个第三束分裂设备而延伸。
参考图32，示出了可操作成将入射辐射束分裂成多于两个的出射分支辐射束的束分裂设备750。束分裂设备750包括布置成线性阵列的多个旋转束分裂设备751、752、753。旋转束分裂设备751、752、 753中的每一个可包括实质上如上文所描述的束分裂设备300、350、 400、500。
在这个实施例中，每一旋转束分裂设备751、752、753被布置成接收入射辐射束并且输出第一和第二分支辐射束。举例来说，第一分支辐射束可被朝向类似于图1中所示出的光刻系统的光刻系统的光刻设备中的一个的照射系统IL引导。除了最后一个束分裂设备753 以外，第二分支辐射束都被朝向阵列中的下一个束分裂设备引导。
因此，第一旋转束分裂设备751被布置成接收入射辐射束Bin并且输出第一分支辐射束B1和第二分支辐射束Bin’。第二分支辐射束 Bin’被朝向第二旋转束分裂设备752引导。第二旋转束分裂设备752 接收辐射束Bin'并且输出第一分支辐射束B2和第二分支辐射束Bin”。第二分支辐射束Bin”被朝向第三束分裂设备753引导。第三旋转束分裂设备753接收这辐射束Bin’并且输出第一分支辐射束B3和第二分支辐射束B4。举例来说，分支辐射束B1、B2、B3和B4每个可被朝向类似于图1中所示出的光刻系统的光刻系统的光刻设备中的不同一个的照射系统IL引导。
与上文所描述的束分裂设备700一样，分支辐射束B1、B2、B3、 B4的相对强度依赖于次级旋转束分裂设备751、752和753中的每一个的旋转之间的相对相位。因此，通过调整旋转束分裂设备751、752、 753的旋转的相对相位，可调整分支辐射束B1、B2、B3、B4的相对强度。因此，束分裂设备750具有一些灵活性并且可操作成使被朝向分支辐射束B1、B2、B3、B4中的每一个引导的入射辐射束Bin的部分变化。
为了确保由束分裂设备750输出的分支辐射束B1、B2、B3、B4具有实质上相同的强度，一般来说，辐条和各个束分裂设备751、752、 753中每个的间隙可具有不同大小。举例来说，为了确保由束分裂设备750输出的分支辐射束B1、B2、B3、B4具有实质上相同的强度，在一些实施例中，间隙与辐条的大小比率针对第一束分裂设备751可以是3∶1、针对第二束分裂设备752可以是2∶1并且针对第三束分裂设备753可以是1∶1。这些比率依赖于旋转束分裂设备751、752、 753的旋转的相对相位。
将了解，可视需要在线性阵列中提供任何数目的各个束分裂设备。
参考图33，图示了替代性束分裂设备800。束分裂设备800可以是图1中所示出的束分裂设备20或可形成其一部分。与束分裂设备 300、350、400、500一样，束分裂设备800包括大体圆盘形状的主体801和可操作成围绕旋转轴线805旋转所述主体801的机构(未示出)。束分裂设备800与图20到图26的束分裂设备300、350、400、 500不同之处在于设备800的主体801的面向轴向的表面在径向方向上是台阶式的。这将面向轴向的反射性表面分成多个表面802a-802g。中心反射性表面802a是大体圆形的并且其余表面802b-802g是多个同心环空的形式。
多个表面802a-802g中的每一个包括通过相应的间隙307(未示出)彼此分离的多个大体径向地延伸的辐条(未示出)。每一表面上的多个大体径向地延伸的辐条和间隙可实质上类似于束分裂设备 300、350、400、500中的任何一个的辐条。
在所有其它方面中，束分裂设备800可大体类似于束分裂设备 300、350、400、500中的任何一个。
多个反射性表面802a-802f中的每一个包括被布置成接收辐射束 Bin或其一部分的束斑区域。入射辐射束入射于形成并且输出第一和第二分支辐射束的中心反射性表面802a上。第一分支辐射束B1由中心反射性表面802a上的辐条反射。第二分支辐射束通过中心反射性表面802a上的间隙并且被朝向第二反射性表面802b引导。每一反射性表面802b-802f接收通过前述反射性表面中的每一个的间隙的辐射束Bin的一部分并且输出第一和第二分支辐射束。第一分支辐射束 B2-B7包括已经由反射性表面的辐条反射的辐射的一部分。第二分支辐射束被朝向下一个反射性表面引导。通过所有反射性表面 802a-802f的间隙的辐射的一部分形成可由掠入射反射镜803朝向随后光学装置引导的最后一个分支辐射束B8。
因此，束分裂设备800允许入射辐射束Bin分裂成多个(举例来说，八个)出射分支辐射束B1-B8。
参考图34和图35，图示了替代性束分裂设备850。束分裂设备 850包括大体圆盘形状的主体851和可操作成围绕旋转轴线852旋转所述主体851的机构(未示出)。举例来说，圆盘形状的主体851可包括沿着旋转轴线852延伸的轴。轴可由一个或多个轴承(举例来说，两个轴承)支撑。轴可由任何适合机构(例如，电机或引擎)驱动以旋转。
束分裂设备850进一步包括多个径向地延伸的辐条853。每一辐条包括两个径向地延伸的侧壁854、两个面向轴向的壁855和面向径向的表面856。每一辐条的面向径向的表面856的形状因此是大体矩形的。每一辐条的面向径向的表面856由反射性材料形成。辐条853通过多个间隙857彼此分离。同样地，多个辐条853的面向径向的表面856形成多个离散的反射性元件。辐条853中的每一个有实质上相同大小和形状并且间隙857中的每一个有实质上相同大小和形状。因此，多个辐条853的面向径向的表面856形成离散的反射性元件的周期性阵列。在给定径向点处周期性阵列的节距由一个面向径向的表面 856和一个间隙857的角范围给出。
束分裂设备850包括被布置成接收辐射束Bin的束斑区域858。束斑区域858设置于主体851的面向径向的表面上，所述面向径向的表面由辐条853的面向径向的表面856形成。
在主体851围绕旋转轴线852旋转时，周期性阵列移动以使得多个反射性元件(由辐条853的面向径向的表面856形成)移动穿过束斑区域858。辐射束的第一部分入射于辐条853的面向径向的表面856 上并且被其反射以便形成第一分支辐射束B1。辐射束的第二部分通过反射性元件之间的间隙857以便形成第二分支辐射束B2。为方便起见，在图35中，辐条853和间隙857仅围绕主体851的圆周的一部分延伸。然而，实际上，辐条853和间隙857围绕主体851的整个圆周延伸。
束分裂设备850因此提供允许入射辐射束Bin分裂成出射的第一分支辐射束B1和第二分支辐射束B2的替代性布置。
这个实施例850的优点是因为束斑区域858设置于主体851的面向径向的表面上，所以反射性元件中的每一个在形状上是大体矩形而非环扇形。这允许入射辐射束更容易以较小掠入射角接近。为提供较小掠入射角，仅需要增加主体851的(轴向)厚度。这与其中为了适应较小掠入射角将需要增加主体的半径的上文所描述的实施例300、 350、400、500形成对比。此外，在掠入射角减小时，由辐条853形成的反射性元件保持矩形。
另一优点是入射辐射束Bin不跨越或不接近于旋转轴线852通过。因此，轴承和致动器可放置于主体851的两个侧部上，从而允许对称、更平衡的设计。
辐条853可在增加半径的方向上向外成锥度。这将提供类似于图 24的束分裂设备300所采用的底切的底切。对于这些实施例，侧壁854不再在纯径向地方向上延伸。通过提供足够的径向锥度，可减小或消除入射于侧壁854上的辐射的比例分数。
辐条853的面向径向的表面856可以是平坦的。可替代地，辐条 853的面向径向的表面856可以是弯曲的，举例来说，具有遵循圆盘形状的主体851的曲率。
倾斜坡面859可提供于辐条853之间的间隙857中，被布置成使得坡面859的表面大体平行于入射辐射束Bin。有利地，这些坡面859 增加刚度和束分裂设备850的导热性而不干扰入射辐射束Bin。
(所反射的)第一分支辐射束B1束将沿着轴向方向以像散方式发散，而(所透射的)第二分支辐射束B2是未变形的。这可减小接收第一分支辐射束B1的光学元件上的热负荷。
参考图36，示出了包括两个辐射源901、902的光刻系统LS3的一部分。光刻系统LS3进一步包括实质上如图34和图35中所示出的和上文所描述的两个束分裂设备903、904。
由辐射源901输出的辐射束Bin，1由第一束分裂设备903的束斑区域接收。这个辐射束Bin，1的第一部分入射于辐条的面向径向的表面上并且被其反射以便形成第一分支辐射束B1。辐射束Bin，1的第二部分通过反射性元件之间的间隙以便形成第二分支辐射束B2。由辐射源902输出的辐射束Bin，2由第二束分裂设备904的束斑区域接收。这个辐射束Bin，2的第一部分入射于辐条的面向径向的表面上并且被其反射以便形成第一分支辐射束B3。辐射束Bin，2的第二部分通过反射性元件之间的间隙以便形成第二分支辐射束B4。
两个束分裂设备903、904被布置成使得其旋转轴线实质上平行并且其束斑区域在空间上接近在一起。在这样的布置的情况下，可能产生两个复合束，每个复合束包括来自平行并且非常接近在一起的单独的自由电子激光器的两个子束。一个复合束包括分支辐射束B1和 B4；另一个复合束包括分支辐射束B2和B3。图36的布置LS3是有利的，因为当一个辐射源901、902不在操作时，不要求将光学部件移入由辐射源901、902输出的辐射束Bin，1、Bin，2的路径和将其移出所述路径。这个布置LS3可允许当(a)辐射源901、902两者均在操作时和(b)当辐射源901、902中仅一个在操作时使用相同的光学装置。为了完全利用这个特征，光刻系统LS3可包括用于每一复合辐射束的光学路径的可移动光学元件，所述可移动光学元件被布置成校正所反射的分支辐射束B1和B3中所引入的发散。当辐射源901、902 两个均在操作时，这些光学元件可从对应的辐射束的路径移动出，当仅一个辐射源901、902在操作时，这些光学元件可移动到对应的复合辐射束的路径中。在此情况下，不管辐射源901、902两个在或不在操作，这些光学元件的下游的所有光学元件可都实质上相同。
上文已经描述包括提供于圆盘形状的主体上的反射性元件的周期性阵列的束分裂设备的实施例，所述圆盘形状的主体被布置成围绕轴线旋转以便移动周期性阵列穿过束斑区域。然而，替代性实施例可包括提供于主体上的反射性元件的周期性阵列，所述主体被布置成在替代方向上沿着路径(举例来说，线性路径)移动以便移动周期性阵列穿过束斑区域。
上文已经描述包括反射性元件的周期性阵列的束分裂设备的实施例，其中所有反射性元件在实质上相同方向上引导辐射以形成由通过反射性元件之间的间隙的辐射形成的第一分支辐射束和第二分支辐射束。在替代性实施例中，反射性元件的周期性阵列可包括被布置成在多个不同方向上引导辐射以形成多个分支辐射束的反射性元件。在一些实施例中，反射性元件的周期性阵列可能不包括反射性元件之间的间隙。
虽然已经将辐射源SO1、SO2的实施例描述并且描绘为包括自由电子激光器FEL，但应了解，辐射源可包括任何数目的自由电子激光器FEL。举例来说，辐射源可包括多于一个的自由电子激光器FEL。可替代地，辐射源SO1、SO2可能不包括自由电子激光器，并且举例来说，可包括激光产生的等离子体(LPP)或放电产生的等离子体 (DPP)辐射源。
自由电子激光器产生具有小于LPP或DPP源的带宽的辐射束。这样的小带宽可在图案形成装置MA处导致不想要的散斑(因干涉所致的空间强度变化)。在如上文所描述的旋转束分裂设备的情况下，图案形成装置MA处的散斑图案也将随时间变化，并且将倾向于最终得到平衡以便改进图案形成装置MA的照射均匀性。
上文所描述的束分裂设备的实施例中的任何一个的特征可视情况与上文所描述的束分裂设备的实施例中的任何其它实施例组合。举例来说，上文已经描述提供于束分裂设备850的辐条853之间的间隙 857中的倾斜坡面859，所述倾斜坡面被布置成使得坡面859的表面大体平行于入射辐射束Bin。这样的坡面可设置有束分裂设备300、 350、400、500的其它实施例中的任一个。有利地，这些坡面将增加束分裂设备的刚度和导热性而不干扰入射辐射束。
在上文所描述的束分裂设备300、350、400、500、800、850的实施例中的任何实施例中，辐条的反射性表面可弯曲(举例来说)以补偿由束传输系统中的其它光学部件诱导的能量差异或形状改变。
通常，将了解，术语“掠入射角”指代入射辐射束的传播方向与入射于其上的反射性表面之间的角。这个角与入射角互补，即，掠入射角和入射角之和是直角。
下文图37到图40图示图3和图4的波荡器24的不同实例性布置。在每一情形中，应理解，从所描述的波荡器布置发射的辐射束B如上文参考图3所描述。
图37中示意性地图示在一个实施例中可被用于实施波荡器24的波荡器1030。波荡器1030包括聚束的电子束E通过其传送的多个波荡器模块1031、1032、1033。通过点划线描绘在电子束E通过波荡器1030 时的电子束E的包络。虽然图37中仅示出三个模块1031、1032、1033，但应理解，可提供更多或更少个模块。虽然波荡器模块1031、1032、 1033可以任何适当方式实施，但如上文所描述通常包括产生周期性磁场的多个磁体。对于每一波荡器模块1031、1032、1033，围绕波荡器模块的中心轴线的体积的一部分可被视为“良场区域(good field region)”(未示出)。良场区域是围绕中心轴线的体积，其中特定点处的磁场的幅值和方向实质上等于波荡器的轴线上的最近点处的值。在良场区域内传播的电子聚束将满足等式(1)的谐振条件并且因此将放大辐射。此外，在良场区域内传播的电子束E应不经历因未补偿的磁场所致的显著意外中断。
示出分别在每一波荡器模块1031、1032、1033的开始处与电子聚束E大体重叠的光子聚束P1、P2、P3。可看出，光子聚束在图中从左到右沿着波荡器1030的纵向轴线增加。由于通常被称为光学导引 (optical guiding)的现象，光子聚束P1、P2、P3通常跟随每一波荡器模块1031、1032、1033内的电子束E。光学导引是两个效应的结果。第一效应是电子束E内的光折射的结果。因为接近于电子束的中心或在电子束的中心处，电子束的折射率的实数部分是最大值，电子束以类似于光纤的方式引导光。第二效应是光放大，因为FEL的增益在电流密度最高处(其接近于电子束E的中心或在电子束E的中心处)最高。
在波荡器模块(被称为漂移空间)之间，光子与电子解耦(即，其彼此不互相作用)。
除非被重新聚焦，否则聚束的电子束E具有有限发射率并且将因此在直径上增加。波荡器1030因此进一步包括各自定位于不同对的毗邻模块(分别地，模块1031、1032和1032、1033)之间的两个重新聚焦元件1034、1035。在提供额外模块的情况下，重新聚焦元件可提供于每一模块之间。举例来说，重新聚焦元件1034、1035可包括四极磁体。
波荡器1030进一步包括适应于测量在两个不同轴向位置处与波荡器1030内的电子束E的理想位置偏差的两个束位置监测器(BPM) 1036、1037。尽管图37中所示出的包络遵循均匀路径，但实际上电子束E可从这个路径偏离以使得包络变形。这变形可由BPM 1036、1037 检测到。如所属领域的技术人员将易于了解，BPM 1036、1037可以多种方式中的任一种实施。
波荡器内的电子束E的轨道的偏差将导致辐射束B的轨道的类似偏差。由于这个偏差，辐射束B可能不到达或可能不落于下游光学装置(例如，束扩展器内或束分裂设备20内光学装置)的优化的或可接受的部分上。然而，已经实现，辐射束B的轨道的变形可于波荡器自身内被寻址，并且可于波荡器的最后一个模块中被寻址。
波荡器1030进一步包括定位于模块1032与BPM 1036之间的两个电子束转向单元1038a、1038b。电子束转向单元1038a、1038b被布置成在水平(z)和竖直(y)方向上均使电子束E转向。BPM 1036、1037 连接到控制单元1039，所述控制单元被布置成接收指示来自BPM1036、1037中的每一个的电子束E的位置的信号。控制单元1039被布置成确定电子束E的轨道从所期望的轨道偏离的量并且控制束转向单元1038a、1038b以使转向电子束E转向以使得其实质上遵循所期望的轨道。
由于波荡器24的出口与任何紧邻的下游光学装置(举例来说，所述下游光学装置可以是束扩展器或束分裂设备20内的光学装置)之间的距离，光刻系统LS对辐射束B的倾斜(即，辐射束B的传播方向与波荡器24的纵向轴线之间的角)的改变比对辐射束B的平移(即，辐射束B的传播方向与波荡器24的纵向轴线之间的偏移)更敏感。图37 中所示出的布置1030提供能够在波荡器24的出口处校正辐射束B的倾斜的系统，在所述出口处倾斜的校正最有效。
以这种方式，波荡器1030提供能够将电子束E与传播的理想轴线对准和因此将辐射束B与传播的理想轴线对准的布置。可替代地或另外，因为光刻系统LS对辐射束B的倾斜比对辐射束B的平移更敏感，所以波荡器1030可被用于产生平行于辐射束B的传播的所期望的轴线的电子束E，其中远离传播的理想轴线的辐射束B的平移量在公差内。以这种方式，辐射束B可仍由下游光学元件正确地处理。在实施例中，下游光学元件可自身响应于辐射束B的所检测到的平移而平移。
将了解，波荡器1030中所描绘的部件的位置和数目仅是示例性的。举例来说，可提供多于两个的BPM，并且可提供更多或更少个束转向单元。在替代性实施例中，转向单元1038a、1038b和BPM 1036、 1037可以不同方式定位于波荡器1030内。然而，已经确定转向单元相对接近于波荡器1030的输出而放置以减小电子束E的位移或不稳定性的额外原因的效应和因此减小辐射束B的位移或不稳定性的额外原因的效应是有利的。
图38图示可被用于提供(举例来说)图3或图4的波荡器24的替代性波荡器1040。波荡器1040包括多个模块1041、1042、1043。虽然图 38中示出仅三个模块，但应理解，可提供更多或更少个模块。波荡器 1040进一步包括分别定位于模块1041、1042和1042、1043之间的两个重新聚焦元件1044、1045，所述两个重新聚焦元件可以类似于图37 的重新聚焦模块1032、1033的方式实施。波荡器1040进一步包括被布置成测量辐射束B内的强度分布的EUV强度分布传感器1046。如所属领域的技术人员将易于明了，强度分布传感器1046可以任何适合方式实施。
强度分布传感器1046被描绘为包括竖直地分离(在y方向上)的两个部分1046a、1046b。以这种方式，举例来说，如果部分1046a检测到EUV功率的增加并且部分1046b同时地检测到EUV功率的降低，那么可确定束已经在y方向上朝向传感器1046a移位。将了解，强度分布传感器1046可包括其它部分。举例来说，强度分布传感器1046还可包括在z方向上分离的部分，并且可包括在x方向上分离的部分。此外，强度分布传感器可包括在多于一个方向上分离的部分。波荡器1040 进一步包括定位于模块1042与重新聚焦元件1045之间的两个电子束转向单元1047、1048。电子束转向单元1047、1048被布置成在水平(z) 和竖直(y)方向上使波荡器内的电子束E转向。
强度分布传感器1046连接到控制单元1049并且被布置成将指示辐射束B内的强度分布的信号传送到控制单元1049。控制单元1049被被布置成：处理来自强度分布传感器1046的所接收的指示；并且比较辐射束B内的强度分布与所期望的强度分布。如果由强度分布传感器 1046指示的强度分布从所期望的强度分布偏离，那么控制单元1049 将控制信号传送到束转向单元1047、1048以使电子束E转向和因此使辐射束B转向，以使得辐射束B的强度分布更接近于所期望的强度分布。
以这种方式，辐射束B的中心可被朝向下游光学装置的束接受中心(或甜点(sweetspot))的中心位置引导。
虽然示出为波荡器1040的一部分，但在实施例中，一个或多个强度分布传感器1046可放置于下游光学装置的入口和/或出口处。然而，强度分布传感器1046可放置于沿着辐射束B的路径的任何位置处。
如上文所描述，由电子束E遵循穿过波荡器24的路径可以是正弦的和平面的，其中电子周期性地横穿中心轴线，或可以是螺旋形的，其中电子围绕中心轴线旋转。通常，对于螺旋形路径，波荡器24内的电子束E的倾斜应不超过1/10ρ，其中ρ是皮尔斯(Pierce)参数。在实施例中，皮尔斯参数可以是大约0.1％，指示由转向单元1038a、 1038b或1047、1048实施的转向量有可能小于100μrad。
相对论性电子束的弯曲度由等式(4)描述：
其中r是弯曲半径，e是电子电荷，B是磁场，并且w是束的能量。从这可示出，以特斯拉为单位的磁场强度B和以米为单位的弯曲半径 r的乘积近似由以MeV为单位的电子束E的能量w除以300给出。 (即，B*p(T*m)≈E(MeV)/300)。对于其中转向单元包括具有近似0.1m的长度的转向磁体的实施例，10μrad的弯曲角可借助于近似 2*10-4T的磁场达成，而近似100μrad的弯曲角可借助于2mT的磁场达成。同样地，使穿过小于100μrad的弯曲的电子束E转向可借助于可快速建立于转向单元1038a、1038b和1047、1048内的相对小磁场达成。
将了解，可组合图37和图38的布置中所描绘的布置的特征。图39 图示可被用于提供波荡器24并且包括模块1051、1052、1053和重新聚焦元件1054，1055的波荡器1050。波荡器1050进一步包括等效于图37 的布置的BPM 1036、1037的BPM 1056、1057。波荡器1050进一步包括等效于图38的布置中的强度分布传感器1046的强度分布传感器 1058(具有部分1058a、1058b)。波荡器1050进一步包括被布置成从控制单元1061接收指令的束转向单元1059、1060。在波荡器1050中，控制单元1061被布置成从BPM1056、1057接收指示电子束E的轨道的信号并且从强度分布传感器1058接收指示辐射束B内的EUV辐射的分布的信号。以这种方式，控制单元1061可依赖于电子束E的轨道和/ 或辐射束B的强度分布两者内的偏差而使电子束E转向(使用转向单元1059、1060)。
图40图示可在替代性实施例中被用于实施波荡器24的波荡器 1070。为清晰起见，图40中未描绘电子束包络。波荡器1070包括三个模块1071、1072、1073和两个重新聚焦元件1074、1075。模块1073 是平面模块。即，由模块1073内的电子束E的电子遵循的路径是正弦的和平面的，而非螺旋形的。模块1071、1072可以是螺旋形或平面的。波荡器1070进一步包括放置于模块1073之前的第一转向单元1076和放置于模块1073之后的第二转向单元1077。控制单元1078与第一转向单元1076和第二转向单元1077两者通信。
控制单元1077被布置成主动地将指令提供到第一转向单元1076，并且周期性地更改电子束E的轨道，并且借此在远场中重新分布辐射束B。特定来说，转向单元1076可被控制成使电子束E周期性地偏转过一偏转角。波荡器1070可因此沿着不同并且在空间上分离的轨道顺序地引导辐射束B以便将独立的EUV辐射束B1、B2、B3提供到光刻设备LA1-LA20中的不同光刻设备。将了解，虽然图40中示出仅三个辐射束B1、B2、B3，但可提供更多或更少个辐射束。举例来说，可为每一光刻设备LA1到LA20提供相应辐射束。
在这些实施例中，可能不要求或可简化束分裂设备20。举例来说，通过偏转电子束E以便为每一光刻设备提供相应独立的辐射束，不要求分裂单个辐射束以用于供给到那些多个光刻设备。可替代地，在提供多于一个辐射束但不为每一光刻设备提供独立的辐射束的情况下，每一辐射束需要由束分裂设备分裂成较少个束以用于供给到每一光刻设备。
在由波荡器1070提供多个辐射束的情况下，每一辐射束可设置有相应的下游光学装置，例如，相应束扩展器或相应的束分裂器。
可替代地或另外，控制单元1078可致使转向单元1076以实质上恒定角速度周期性地掠扫电子束E过预定角。虽然在实例性实施例中，电子束E可掠扫达10μrad、100μrad或1000μrad的角，但将了解，电子束E可掠扫过其它角。
可期望产生具有实质上平顶(flat-top)强度分布(也被称为顶帽 (top-hat)强度分布)的辐射束。这可通过调节在FEL下游的光学装置来达成。然而，通过掠扫电子束E，当对多个所发射脉冲平均时，所得的辐射束B的强度轮廓可在远场中包括具有与非掠扫束比较所增加的发散度的实质上平顶强度分布。由掠扫电子束E过一角度产生的辐射束B可因此无需由调节光学装置来调节以提供平顶分布。此外，虽然辐射束B的进一步扩展可仍由下游扩展光学装置实施，但将减小任何所要求的扩展。
第二转向单元1077布置于模块1073之后以朝向转向单元25和捕集器26重新引导由第一转向单元1076更改的电子束E。转向单元1076 和转向单元1077两者均在垂直于模块1073中的磁场线的平面中使电子束E转向。
虽然转向单元1076放置于波荡器1070的最后一个模块1073之前，但在其它实施例中，转向单元1076可放置于不是波荡器1070的最后一个模块的模块(举例来说，模块1072)之前。然而，在优选实施例中，转向单元1076放置于波荡器的最后一个部分内。举例来说，转向单元可放置于与接近于波荡器1070的入口相比更接近于波荡器1070的出口的模块之前。
也将了解，图39的实施例可与图37到图38的实施例组合。举例来说，BPM可提供于图39的布置中以确保电子束掠扫过正确的角范围。类似地，可提供一个或多个强度分布模块以监测由以类似于波荡器 1070的方式布置的波荡器提供的单个(随时间平均)或多个辐射束的强度分布。
图41示出根据本发明的一个实施例的光刻系统LS4。光刻系统 LS4包括辐射源SO1和两个光刻设备LA1-LA2。辐射源SO1被配置成产生两个极紫外线(EUV)辐射束B1-B2。在这个实施例中，由辐射源SO1产生的EUV辐射束B1-B2中的每一个由光学装置1116引导到光刻设备LA1-LA2中的不同一个。光学装置1116可包括被布置成增加辐射束B1-B2的横截面面积的束扩展光学装置。
图42示出根据本发明的另一实例性实施例的光刻系统LS5。光刻系统LS5包括辐射源SO2和四个光刻设备LA1-LA4。辐射源SO2 被配置成产生两个EUV辐射束B’、B”。在这个实施例中，由辐射源 SO2产生的EUV辐射束B’、B”中的每一个被分裂成两个分支辐射束。光刻系统LS5包括分别在由辐射源SO2产生的辐射束B’-B”的路径中的束扩展光学装置1117a、1117b和束分裂设备1118a、1118b。图41、图42的光刻设备LA1-LA4可实质上如上文参考图2所描述。
束扩展光学装置1117a、1117b被布置成增加辐射束B’-B”的横截面面积。有利地，这降低在束扩展光学装置1117a、1117b下游的光学部件(例如，反射镜)上的热负荷。这可允许在束扩展光学装置下游的反射镜具有带有较少冷却和因此较不昂贵的低规格。另外或可替代地，其可允许下游反射镜更靠近于法线入射。一旦由束扩展光学装置1117a、1117b扩展，辐射束B’即由束分裂设备1118a分裂成两个分支辐射束B1、B2并且辐射束B”即由束分裂设备1118b分裂成两个分支辐射束B3、B4。每一束分裂设备1118a、1118b可包括如上文所描述的一个或多个束分裂设备。束扩展光学装置可能不在所有实施例中提供，并且特定来说，可能对特定束分裂设备来说不是必要的。
图41、图42的辐射源SO1、SO2被配置成产生多个EUV辐射束并且包括自由电子激光器。如上文参考图3、图4所描述，自由电子激光器包括电子源和加速器，所述电子源和加速器可操作成产生聚束的相对论性电子束和周期性磁场，相对论性电子的聚束通过所述周期性磁场引导。周期性磁场由波荡器产生并且致使电子遵循围绕中心轴线的振荡路径。由于由磁性结构所致的加速，电子通常在中心轴线的方向上自发地辐射电磁辐射。相对论性电子与波荡器内的辐射互相作用。在某些条件下，这个互相作用致使电子聚束在一起成以波荡器内的辐射的波长调制的微聚束，并且激励沿着中心轴线的辐射的相干发射。
由电子遵循的路径可以是正弦的和平面的，其中电子周期性地横穿中心轴线，或可以是螺旋形的，其中电子围绕中心轴线旋转。振荡路径的类型可影响由自由电子激光器发射的辐射的偏振。举例来说，致使电子沿着螺旋形路径传播的自由电子激光器可发射椭圆地偏振的辐射，对于通过一些光刻设备曝光衬底W，所述椭圆地偏振的辐射可以是优选的。
参考图43，示出了包括四个波荡器模块1131、1132、1133、1134 的波荡器24的实例性实施例。波荡器模块1131、1132、1133、1134连续地布置以使得电子束E依次通过波荡器模块中的每一个，从而以模块1131开始并且以模块1134结束。波荡器模块1131、1132、1133、1134 中的每一个包括入口和出口。每一模块1131、1132、1133、1134进一步包括周期性磁体结构1131a、1132a、1133a、1134a，所述周期性磁体结构可操作成产生周期性磁场并且被布置成使得沿着该模块1131、 1132、1133、1134的入口与出口之间的周期性路径引导由电子源21和线性加速器22产生的相对论性电子束E。因此，在每一波荡器模块 1131、1132、1133、1134内，电子通常在穿过该模块的其周期性路径的中心轴线的方向上辐射电磁辐射。
图43中所示出的波荡器模块1131、1132、1133、1134是螺旋形的 (即，电子束E遵循穿过每一波荡器模块的螺旋形路径)。在本发明的替代性实施例中，波荡器模块1131、1132、1133、1134中的一些或全部可以是平面的并且波荡器模块1131、1132、1133、1134中的一些或全部可以是螺旋形的。
在电子移动穿过每一波荡器模块1131、1132、1133、1134时，其与辐射的电场互相作用，从而与辐射交换能量。一般来说，除非条件接近于如上文所描述的等式(1)的共振条件，否则在电子与辐射之间交换的能量的量将快速振荡。
围绕波荡器模块1131、1132、1133、1134的中心轴线的区域可被视为“良场区域”。良场区域可以是围绕中心轴线的体积，其中，对于沿着波荡器模块1131、1132、1133、1134的中心轴线的给定位置，体积内的磁场的幅值和方向是实质上恒定的。在良场区域内传播的电子聚束可满足等式(1)的谐振条件，并且将因此放大辐射。此外，在良场区域内传播的电子束E不应经历因未补偿的磁场所致的显著意外中断。
波荡器模块1131、1132、1133、1134中的每一个可具有可接受初始轨道的范围。进入具有在可接受初始轨道的这个范围内的初始轨道的波荡器模块1131、1132、1133、1134的电子可满足等式(1)的谐振条件并且与该波荡器模块1131、1132、1133、1134中的辐射互相作用以激励相干辐射的发射。相比之下，进入具有其它轨道的波荡器模块1131、1132、1133、1134的电子可能不激励相干辐射的显著发射。
举例来说，通常，对于螺旋形波荡器，模块电子束E应与波荡器模块的中心轴线实质上对准。电子束E与波荡器模块的中心轴线之间的倾斜或角度通常不应超过1/10ρ，在ρ是皮尔斯参数。否则，波荡器模块(即，转换成该模块中的辐射的电子束E的能量的部分)的转换效率可下降到低于所期望的量(或可下降到几乎为零)。在实施例中，EUV螺旋形波荡器模块的皮尔斯参数可以是大约0.001，指示电子束E相对于波荡器模块的中心轴线的倾斜应小于100μrad。
对于平面型波荡器模块，初始轨道的更大范围可以是可接受的。倘若电子束E保持实质上垂直于平面型波荡器模块的磁场并且保持在平面型波荡器模块的良场区域内，那么可激励辐射的相干发射。
在电子束E的电子移动穿过每一波荡器模块1131、1132、1133、 1134之间的漂移空间时，电子不遵循周期性路径。因此，在这个漂移空间中，尽管电子在空间上与辐射重叠，但其不与辐射交换任何显著能量，并且因此有效地从辐射解耦。
除非重新聚焦，否则聚束的电子束E具有有限发射率并且将因此在直径上增加。因此，波荡器24进一步包括用于重新聚焦一个或多个对的毗邻模块1131、1132、1133、1134中间的电子束E的机构。参考图43，波荡器24包括三个四极磁体1161、1162、1163：处于第一波荡器模块1131与第二波荡器模块1132之间的第一四极磁体1161；处于第二波荡器模块1132与第三波荡器模块1133之间的第二四极磁体1162；和处于第三波荡器模块1133和第四波荡器模块1134之间的第三四极磁体1163。四极磁体1161、1162、1163减小电子聚束的大小并且将电子束E保持于波荡器24的良场区域内。这改进电子与下一个波荡器模块内的辐射之间的耦合，从而增加对辐射的发射的激励。
在其进入波荡器24时满足共振条件的电子将在其发射(或吸收) 辐射时损失(或增加)能量，以使得不再满足共振条件。因此，在一些实施例中，波荡器24可成锥度。即，周期性磁场的振幅和/或波荡器周期λu可沿着波荡器24的长度变化以便保持电子的聚束在其被引导穿过波荡器24时处于或接近于共振。该锥度可通过使周期性磁场的振幅和/或每一波荡器模块1131、1132、1133、1134内的和/或从模块到模块的波荡器周期λu的变化来达成。
如上文所描述，电子与波荡器24内的辐射之间的互相作用产生电子聚束内能量的散布。波荡器24的锥度可被布置成最大化处于共振或接近于共振的电子的数目。举例来说，电子聚束可具有在峰值能量处达到峰值的能量分布，并且该锥度可被布置成保持具有这个峰值能量的电子在其被引导穿过波荡器24时处于共振或接近于共振。有利地，波荡器24的锥度具有显著增加转换效率的能力。举例来说，带锥度的波荡器24的使用可将转换效率增加多于2倍。波荡器24的锥度可通过沿着其长度减小波荡器参数K来达成。这可通过将沿着波荡器的轴线的波荡器周期λu和/或磁场强度B0与电子聚束能量匹配以确保其处于或接近于共振条件来达成。以这种方式满足共振条件增加所发射的辐射的带宽。
波荡器24包括多个区段，每一区段包括一个或多个波荡器模块。参考图43，波荡器24包括两个波荡器区段1151、1152。第一波荡器区段1151包括三个波荡器模块1131、1132、1133，并且第二波荡器区段 1152包括一个波荡器模块1134。电子束E包括多个间隔开的电子聚束，所述多个间隔开的电子聚束从左侧进入波荡器24并且从左向右移动。电子束通过束线管1153，所述束线管包括波荡器24内的金属管。电子束线管1153可具有大约5mm到5cm的直径。在一些实施例中，电子束线管1153可具有大约10mm到20mm的直径。对于平面型波荡器，电子束线管1153可具有在磁场的方向上具有大约10mm到20mm的较短尺寸的矩形横截面。
示出进入第一波荡器区段1151的第一电子聚束1154。示出处于第一波荡器区段1151的端部处的第二电子聚束1155。由于电子束与前三个波荡器模块1131、1132、1133(如上文所描述)内的辐射的互相作用，第二电子聚束已经展开微聚束并且伴有相关联的光子聚束1156。离开第一波荡器区段1151的光子聚束1156形成脉冲辐射束B1。
示出光子聚束1156与电子聚束1155大体重叠，其中光子聚束沿着第一波荡器区段的中心轴线1157(在图43中从左到右)增加。由于通常被称为光学导引的现象，光子聚束通常跟随其每一波荡器区段 1151、1152内相应的电子聚束。光学导引是两个效应的结果。第一效应是由于波荡器模块1131、1132、1133、1134内的光放大，因为自由电子激光器FEL的增益在电流密度最高处(其接近于电子束E的中心或在电子束E的中心处)最高。这第一效应将仅促进每一波荡器模块 1131、1132、1133、1134内的光学导引。第二效应是电子束E内的光折射的结果。因为接近于电子束的中心或在电子束的中心处，电子束的折射率的实数部分是最大值，电子束以类似于光纤的方式引导光。
波荡器24进一步包括设置于一个或多个对的毗邻波荡器区段之间的转向单元。参考图43，波荡器24包括设置于第一波荡器区段1151 与第二波荡器区段1152之间的转向单元1158。转向单元1158使电子束相对于第一波荡器区段1151的轴线1157弯曲过一角度1159，离开第一波荡器区段1151的辐射束B1沿着轴线1157传播。示出在转向单元1158 之后的第三电子聚束1160。辐射束B1沿着第一波荡器模块1151的轴线 1157继续传播，而电子聚束1160相对于辐射束B1以分离距离h移位，该分离距离h依赖于弯曲角1159和转向单元1158的长度L。
转向单元1158被布置成更改离开第一波荡器区段1151的电子束E 的轨道，以使得当电子束E进入第二波荡器区段1152时，电子束E至少部分地与离开第一波荡器区段1151的辐射束B1分离。因此，尽管电子束E遵循第二波荡器区段1152内的周期性路径，但离开第一波荡器区段1151的辐射束B1的至少一部分在其传播穿过第二波荡器区段1152时在空间上与电子束E不重叠。因此，电子束E在传播穿过第二波荡器区段1152时不与辐射束B1的这个部分互相作用。电子束E在其传播穿过第二波荡器区段1152时有效地从辐射束B1部分地解耦。
分离距离h可使得电子聚束1160从光子聚束1150完全地解耦，或可使得电子聚束1160与光子聚束1150部分地重叠。在相对小的弯曲角和弯曲场长度的情况下，每一电子聚束从其先前产生的光子聚束的解耦是可能的，因为电子和光子聚束两者均具有大约100μm或更小的直径。举例来说，解耦可以大约100μrad的弯曲角和大约1m的弯曲场长度达成。
电子束E在转向单元1158中弯曲所达的角度1159可超过离开第一波荡器区段1151的EUV辐射束B1的发散度。举例来说，离开第一波荡器区段1151的EUV辐射束B1的发散度可以是大约100μrad。对于这些实施例，在远场中，自由电子激光器FEL将产生不重叠并且可独立调节和使用的多个(在这个实例中，两个)EUV辐射束。
可替代地或另外，电子束E在转向单元1158中弯曲所达的角度 1159可小于EUV辐射束B1的发散度。对于这些实施例，EUV辐射束将在远场中至少部分地重叠，并且波荡器可因此被用于提供所期望的强度分布。
转向单元1158可包含被布置成在FEL工艺期间因在电子聚束内展开的能量散布而降低像差的磁体。这些可包括更高阶磁体(举例来说，六极、八极)。
转向单元1158和第一波荡器区段1151和第二波荡器区段1152被布置成使得电子束进入具有在针对第二波荡器区段1152的第一波荡器模块1134的可接受轨道的范围内初始轨道的第二波荡器区段1152 的入口。因此，电子束E将与第二波荡器区段1152中的辐射互相作用以激励相干辐射的发射(产生第二辐射束B2)。在图43中所示出的实施例中，波荡器模块1131、1132、1133、1134是螺旋形的。因此，为确保电子束E进入具有在针对第二波荡器区段1152内的第一波荡器模块1134的可接受轨道的范围内的初始轨道的第二波荡器区段1152的入口，第一波荡器区段1151和第二波荡器区段1152被布置成使得其中心轴线不对准。这允许电子束E仍落于第二波荡器区段1152的良场区域内，尽管由转向单元1158弯曲过角度1159。第二波荡器区段1152还可在第一波荡器模块1151的中心轴线1157的方向上(在图43中向右) 移位以便改进电子束E与第二波荡器区段1152的中心轴线的匹配。
电子束E在转向单元1158中所弯曲过的角度1159可足够小以便导致这样的布置的所有辐射束适配于电子束线管1153内。
电子束线管1153可实质上遵循电子束E将采取穿过波荡器24的路径，同时仍允许针对有效地从电子束E解耦的辐射束B1的部分的足够空间。有利地，这允许电子束E保持实质上在束线管1153的中心中，借此最小化因尾波场所致的损失。可替代地，束线管1153可与第一波荡器区段1151的轴线1157对准。
在离开波荡器24之后，两个辐射束B1、B2由自由电子激光器FEL 发射并且可被供应到光刻系统LS4、LS5的光刻设备。两个辐射束B1、 B2包括EUV辐射。
视情况，两个辐射束B1、B2中的一个(或其一部分)可被引导到波荡器区段(举例来说，第一电子区段1151)中的一个的入口。这可用作通过第一波荡器区段1151内的所激励的发射放大的种子辐射源。以这种方式使用的辐射束可具有(举例来说小于数百瓦的)低功率。因此，接近于波荡器24输出而放置的反射镜可被用于引导辐射束。
尽管上文所描述的实施例24包括两个波荡器区段1151、1152和单个转向单元1151，但可替代地，可使用其它数目的波荡器区段和转向单元。这允许由波荡器24输出多于两个的辐射束。
参考图44，示出包括三个波荡器区段1251、1252、1253的波荡器 1224的替代性实施例。为了便于解释，图44中未描绘图43中所示出的一些特征。第一波荡器区段1251包括两个波荡器模块1231、1232；第二波荡器区段1252包括一个波荡器模块1233；并且第三波荡器区段 1253包括一个波荡器模块1234。电子束E包括从左侧进入波荡器1224 并且从左向右移动的多个间隔开的电子聚束。电子束E通过束线管1214，所述束线管包括波荡器1224内的金属管。电子束E遵循沿着束线管1214的中心延伸的轨道1210。
在电子束E传播穿过第一波荡器区段1251时，其与波荡器模块 1231、1232中的辐射互相作用，从而产生辐射束B1。
转向单元241被布置成更改离开第一波荡器区段1251的电子束E 的轨道，以使得当其进入第二波荡器区段1252时，电子束E至少部分地从离开第一波荡器区段1251的辐射束B1解耦。因此，电子束E在传播穿过第二波荡器区段1252或第三波荡器区段1253时不与离开第一波荡器区段1251的辐射束B1的至少一部分互相作用。离开第一波荡器区段1251的辐射束B1由自由电子激光器输出。
转向单元241和第一波荡器区段1251和第二波荡器区段1252被布置成使得电子束E进入具有在针对第二波荡器区段1252的第一波荡器模块1233的可接受轨道的范围内的初始轨道的第二波荡器区段1252 的入口。因此，电子束E将与第二波荡器区段1252中的辐射互相作用以激励相干辐射的发射(产生辐射束B2)。与先前实施例一样，这通过布置第一波荡器区段1251和第二波荡器区段1252以使得其中心轴线不对准来达成。
转向单元1242被布置成更改离开第二波荡器区段1252的电子束E 的轨道，以使得当其进入第三波荡器区段1253时，电子束E至少部分地从离开第二波荡器区段1252的辐射束B2解耦。因此，电子束E在传播穿过第三波荡器区段1253时不与离开第二波荡器区段1252的辐射束B2的至少一部分互相作用。离开第二波荡器区段1252的辐射束B2由自由电子激光器输出。
转向单元1241、1242被布置成更改电子束E的轨道以使得电子束 E和辐射束B1、B2、B3中的每一个容纳于电子束线管1214内并且不撞击其壁。有利地，这避免辐射的损失和电子束线管1214的加热。对于其中波荡器区段1251、1252、1253是平面的实施例，转向单元1241、 1242可被布置成使得电子束E的轨道保持实质上在一个平面(实质上垂直于由波荡器1224产生的磁场)中。有利地，这允许束线管1214 在垂直于所述平面的方向上保持小，这又允许波荡器1224中的磁体之间的分离保持小。对于其中波荡器区段1251、1252、1253是螺旋形的实施例，转向单元1241、1242可被布置成使得每一波荡器区段1251、1252、1253中的电子束E的方向实质上位于圆锥上。有利地，这允许束线管1214的直径保持小，同时仍容纳电子束E和所有产生的辐射束。
转向单元1242和第二波荡器区段1252和第三波荡器区段1253被布置成使得电子束E进入具有在针对在第三波荡器区段1253内的第一波荡器模块1234的可接受轨道的范围内的初始轨道的第三波荡器区段1253的入口。因此，电子束E将与第三波荡器区段1253中的辐射互相作用以激励相干辐射的发射(产生辐射束B3)。
在上文参考图43和图44所描述的实施例的替代性实施例中，每一波荡器区段可包括任何数目的波荡器模块，并且一般来说，不同波荡器区段可包括不同数目的波荡器模块。在一些实施例中，第一波荡器区段可包括比后续波荡器模块多的波荡器模块。
图45示出作为行进穿过传统波荡器(即，包括单个波荡器区段的波荡器)的距离L的函数的激光辐射的功率的曲线。单个电子聚束1400 进入波荡器并且自由电子激光器工艺以低功率区域1450中的噪声开始。自由电子激光器工艺导致在电子聚束行进穿过波荡器时电子聚束的微聚束从而导致激光功率的积累。在指数增长模式1451期间，电子 1401处于适度微聚束的状态1401中。微聚束增加直到电子聚束处于完全微聚束的状态1402中并且辐射功率到达饱和1452为止。
在波荡器的每一波荡器模块内，在每一聚束中的相对论性电子与其对应光子聚束互相作用时，辐射功率改变。在漂移空间(波荡器模块之间的区域)内，电子不遵循周期性路径并且因此从辐射解耦。因此，辐射功率在图45中区域1460所指示的这些区域内保持实质上恒定。
辐射的大部分提取自其中微聚束完全展开的波荡器1462的一部分中的每一电子聚束。
在本发明的实施例中，光子和相关联的电子聚束(举例来说)通过使电子束E在这些波荡器区段之间的漂移空间中偏转而在两个毗邻波荡器区段之间分离或部分地分离。如果当微聚束完全或几乎完全展开时电子束E从其相关联的光子束的这个解耦或部分解耦出现，那么产生激光在下一个波荡器区段中快速地重新开始。辐射功率在下一个波荡器区段中的积累(在图45中由曲线1470图示)在比在其中自由电子激光器工艺从噪声开始的第一波荡器区段中更小的距离上出现。如果与电子聚束相关联的光子仅部分地移除，那么辐射功率在下一个波荡器区段中的积累可在甚至更短的距离内出现(在图45中由曲线1471 图示)。
参考图46，曲线1480、1481、1482分别图示作为行进穿过波荡器的距离L的函数的使用根据本发明的实施例的波荡器发射的光子束 B1、B2、B3的功率。使用包括三个波荡器区段的波荡器发射三个光子束B1、B2、B3(例如，如在图44中所示出的实施例中)。曲线1480示出第一波荡器区段中所产生的第一EUV辐射束B1的功率；曲线1481 示出在电子束E的第一弯曲之后第二波荡器区段中所产生的第二 EUV辐射束B2的功率；并且曲线1482示出在电子束E的第二弯曲之后第三波荡器区段中所产生的第三EUV辐射束B3的功率。在这个实例中，在电子束E的每一弯曲之后，激光重新开始产生，其中来自先前波荡器区段的辐射束的功率的一部分衍生(seed)新束(1485、1486)。即，第一辐射束B1的一部分衍生第二辐射束B2，从而设定曲线1481 的初始值1485；并且第二辐射束B2的一部分衍生第三辐射束B3，从而设定曲线1482的初始值1486。
如图46中所示出，一般来说，由根据本发明的实施例的波荡器产生的多个辐射束中的每一个可具有不同功率。每一辐射束的功率在该辐射束的光子已经与电子束E分离之后不显著改变，因为每一辐射束的仅非常小部分被用于衍生下一个波荡器区段。不同功率的辐射可被用于在电子束E的每一弯曲之后在EUV束中衍生和/或重新开始产生激光。
在替代性实施例中，在每一波荡器区段之后，电子束E与该波荡器区段中所产生的辐射束完全地分离以使得没有辐射束的任何部分与下一个波荡器区段中的电子束E互相作用。在这些实施例中，每一新波荡器区段中的产生激光可从噪声开始。然而，因为微聚束仍存在，相干辐射中的增加可比在很起初的波荡器区段中快得多。
波荡器24的锥度的量(即，波荡器参数K如何沿着波荡器24的长度变化)，每一单独波荡器模块的电子束的聚焦(也被称为晶格设计) 和磁体的长度和/或数目是可被调谐成修整自由电子激光器FEL的性能的波荡器24的参数。举例来说，可选择成锥度和聚焦以使得由自由电子激光器FEL输出的辐射束中的一些或每一个具有足以供应单个光刻设备和/或另一EUV消耗器件的功率。另外或可替代地，可对其进行选择以使得离开一个波荡器区段的预先微聚束的电子束产生具有足够功率的光子束以驱动光刻设备工具或消耗下一个波荡器区段中的特定数目的波荡器模块内的EUV的其它器件。离开一个波荡器区段的这些预先微聚束的电子束可部分地由离开该区段的辐射束的一部分衍生。优选地，预先微聚束的电子束能够产生具有足够功率的光子束以驱动光刻设备工具或消耗一个或数个波荡器模块内的EUV的其它器件。
尽管参考图43、图44所描述的实例性实施例涉及具有两个或三个波荡器区段和辐射束的波荡器，但是替代性实施例可包括更多个波荡器区段和辐射束。
在一些实施例中，除了转向单元之外，每一对波荡器区段之间的漂移空间可包括相位调整单元，所述相位调整单元被布置成提供种子光子聚束与电子聚束之间的优化匹配。举例来说，相位调整单元可包括具有场控制的K值的小波荡器模块。这些相位调整器可被用于控制各个辐射束中的一个辐射束的功率。
任何波荡器区段中的波荡器模块的K值可以是可独立地调整的，和/或每一波荡器模块内的磁体可以是可独立地调整的。这提供对多个辐射束中的每一个的功率的控制。
转向单元可包括电子束移位元件，所述电子束移位元件可操作成在实质上垂直于其传播方向的方向上移位电子束E高达数百μm。电子束移位元件可以是可调整的。这样的布置提供对电子束与辐射束的重叠和辐射束之间的分离的角度的独立控制。电子束移位元件可包括一对偶极磁体。
电子束E可在由转向单元弯曲之前横向地扩展，并且可随后横向地压缩回到其原始尺寸。这可减小因(举例来说)相干同步辐射所致的电子束E的聚束发射率的劣化。因此，对于这些实施例，每一对波荡器区段之间的漂移空间可包括束扩展器、转向单元和束压缩器。可替代地，如所属领域的技术人员将了解，电子束E可在平行于电子束的最大局部尺寸的方向上弯曲。
图47示出包括辐射源SO3、根据本发明的实施例的第一光学元件1520、束传输系统1519和八个光刻设备LA1-LA8的实例性光刻系统LS6。辐射源SO3被配置成产生极紫外线(EUV)辐射束B(其可被称为主束)。将了解，可提供更多或更少个光刻设备。
束传输系统1519包括束分裂光学装置。束分裂光学装置将主辐射束B分裂成多个辐射束Ba-Bh(其可被称为分支束)，其中的每一个分支束被引导到光刻设备LA1-LA8中的不同一个。
束传输系统1519可进一步包括束扩展光学装置。束扩展光学装置可被布置成增加辐射束B的横截面面积。这降低在束扩展光学装置下游的反射镜上的热负荷。这可允许在束扩展光学装置下游的反射镜具有带有较少冷却和因此较不昂贵的低规格。另外或可替代地，其可允许下游反射镜更靠近于法线入射。
束扩展光学装置可设置于束分裂光学装置的上游，以使得主辐射束B在束分裂光学装置之前通过束扩展光学装置。在替代性实施例中，束分裂光学装置可设置于束扩展光学装置的上游。对于这些实施例，可为每一分支辐射束Ba-Bh提供独立的束扩展光学装置。在替代性实施例中，束传输系统1519可能不包括束扩展光学装置。
辐射源SO3、第一光学元件1520、束传输系统1519和光刻设备 LA1-LA8可都被构造和布置成使得其可与外部环境隔离。真空可提供于辐射源SO3、第一光学元件1520、束传输系统1519和光刻设备 LA1-LA8的至少部分中以便最小化EUV辐射的吸收。光刻系统LS6 的不同部分可设置有处于不同压强(即，保持处于低于大气压强的不同压强)的真空。
光刻设备LA1-LA8可实质上如上文参考图2所描述。
以下论述涉及包括自由电子激光器的源，并且特定来说，涉及由自由电子激光器产生的辐射。将了解，自由电子激光器对本发明来说不是必不可少的。本发明的实施例可包含其它高功率辐射源。
参考图47，除了主辐射束B之外，自由电子激光器(FEL)的波荡器24发射离子化辐射R，例如，举例来说，伽马辐射和中子。该额外的离子化辐射R是不想要的，因为其是对健康有危害性并且可损坏易受影响的材料，例如，致动器和电机中的磁体。
因此光刻系统LS6设置有反射性第一光学元件1520，所述反射性第一光学元件被布置成偏转EUV辐射束B的一部分以便形成反射的辐射束B’并且透射或吸收额外离子化辐射R。自由电子激光器可设置于被布置成容纳离子化辐射的仓内，并且第一光学元件1520还可设置于仓内。以这种方式，EUV辐射束B可经由仓中与波荡器24 的轴线不对准的孔被朝向束传输系统1519引导。额外的离子化辐射 R将被吸收或将大体在波荡器24的轴线的方向上继续传播并且将由仓容纳。
由自由电子激光器FEL输出的辐射束B可具有实质上圆形横截面和类高斯强度轮廓。由EUV自由电子激光器产生的辐射束B通常具有相对小的展度。特定来说，由自由电子激光器FEL产生的EUV 辐射束B具有显著比将由激光产生的等离子体(LPP)源或放电产生的等离子体(DPP)源(所述两个等离子体源均是先前技术中已知的) 产生的EUV辐射束小的展度。举例来说，辐射束B可具有小于500 μrad(举例来说，小于100μrad)的发散度。举例来说，辐射束B可在其离开波荡器24时具有大约50μm到100μm的直径。
为了支持用于八个EUV光刻设备LA1-LA8的高生产率，自由电子激光器FEL的输出功率可以是大约数十千瓦，举例来说，大约 30kW。在这些功率处，因为由自由电子激光器产生的辐射束B的初始直径如此小，所以辐射束B的功率密度将是显著的。此外，因为由自由电子激光器产生的辐射束B的发散度如此小，所以辐射束B 的功率密度将随距离的增加非常缓慢地降低。
因此，第一光学元件1520设置于容纳自由电子激光器FEL但出于热的原因距波荡器24相对遥远的仓内。举例来说，第一光学元件可设置于距波荡器24的出口大约1520m处。对于具有大约1550μm 的初始直径和大约50μrad的发散度的辐射束，在距波荡器1520m的距离处，辐射束的直径是近似2mm。第一光学元件1520上的热负荷可通过布置待以小掠入射角(举例来说，大约2度的掠入射角)入射于第一光学元件1520上的辐射束B来减小。这将在更大的束斑区域上方散布辐射并且还将增加第一光学元件1520的反射率。对于具有 30kW的功率的辐射束B，假定束的能量的5％由第一光学元件1520 吸收，则第一光学元件1520将经受大约1500W的热负荷。在1520m 的距离处并且在小掠入射角的情况下，这热负荷可散布于大约1cm2的第一光学元件1520的表面上的区域上方。举例来说，对于以2度的掠入射角入射于第一光学元件1520上的具有2mm的束直径的圆形辐射束，热负荷散布于0.9cm2的第一光学元件1520的表面上的椭圆形区域上方。
图48示出可形成光刻系统LS6的第一光学元件1520的光学元件1550。光学元件1550包括大体圆盘形状的主体1560和提供于主体1560上用于从自由电子激光器FEL接收辐射束B以便形成束斑区域1580的反射性表面1570。光学元件1550被布置成使得辐射束B 以小的掠入射角(举例来说，大约2度的掠入射角)入射于反射性表面1570上。因此，束斑区域1580是细长椭圆形形状。
光学元件1550进一步包括可操作成围绕旋转轴线1590旋转主体 1560的移动机构(未示出)。举例来说，圆盘形状的主体1560可包括沿着旋转轴线1590延伸的轴。轴可由一个或多个轴承(举例来说，两个轴承)支撑。轴可由任何适合机构(例如，电机或引擎)驱动以旋转。
沿着或平行于旋转轴线1590的方向可被称为轴向方向。延伸到旋转轴线1590或从旋转轴线1590延伸并且垂直于所述旋转轴线1590 的方向可被称为径向方向。
反射性表面1570设置于主体1560的面向轴向的表面上。在移动机构围绕旋转轴线1590旋转主体1560时，反射性表面1570旋转，从而致使束斑区域1580在反射性表面1570上方移动。束斑区域1580 在反射性表面1570上方遵循周期性路径，特定来说，圆形路径。因此，在主体1560旋转时，束斑区域1580绘出反射性表面1570的环形形状的区域的轮廓。
在一些实施例中，反射性表面1570可以是弯曲的以便致使束B 的扩展。举例来说，反射性表面可形成球面的一部分或圆环面的一部分。在以下实施例中，描述了反射性表面1570的曲率可起因于从辐射束到主体1560中的热传递。由这个热传递所致的曲率可以是额外曲率，其中在没有热传递的情况下，反射性表面1570是弯曲的。
一般来说，二维表面可在不同方向上以不同方式弯曲。在下文中，将了解，“在所述表面上的给定点处在给定方向上表面的曲率”意指由所述表面与含有该点处表面的法向矢量和在所述给定方向上的矢量的平面相交而形成的曲线的曲率。
辐射束B的功率的比例分数由光学元件1550吸收，从而致使反射性表面1570加热。因为移动机构可操作成移动反射性表面1570以使得束斑区域1580在反射性表面1570上方移动，所以由光学元件 1550吸收的功率散布于更大的区域上方，从而降低热负荷的密度。与相同或类似尺寸的静态光学元件相比，这允许光学元件1550接收具有更高功率密度的辐射束。
光学元件1550将吸收辐射束B的能量的比例分数，从而致使温度梯度远离反射性表面1570大体轴向地延伸。热将轴向地远离反射性表面1570并且穿过主体1560在这个温度梯度向下流动。由于轴向温度梯度，主体1560的不同部分将以不同方式扩展，这个将致使反射性表面1570变形以使得反射性表面变得凸起，从而在径向方向上弯曲。
对于具有分离达距离d(主体的厚度)的两个对置表面的主体，如果Q瓦的热负荷均匀地施加到表面中的一个，忽视边缘效应，那么两个表面之间的温差ΔT由下式给出：
其中A是热施加于其上的面积并且λ是主体的导热性。举例来说，主体1560可由具有大约150Wm-1K-1的导热性的硅的形成。对于具有 30kW的功率的辐射束B，假定束的能量的5％由第一光学元件1550 吸收，则第一光学元件1550将经受大约1500W的热负荷。对于具有2mm的直径和2度的掠入射角的入射辐射束B，束斑区域1580是具有2mm的短轴线长度和大约58mm的长轴线长度的椭圆形。因此，如果椭圆形的长轴线在径向方向上延伸，那么热负荷将围绕具有大约 58mm的径向范围的反射性表面1570的环形区域散开。如果环形区域的内半径是80mm，那么热负荷施加于其上方的面积将是大约 0.04m2。如果主体1560的轴向厚度是1520mm，那么在0.04m2的面积上的1500W的这个热负荷将导致跨越主体1560的两个相反的面向轴向的表面的大约5K的温度差异。
对于具有分离达距离d(主体的厚度)的两个对置表面的主体，如果两个对置表面中的一个均匀地受热以使得两个表面之间存在温度ΔT，那么受热表面将变得凸起，其中曲率的半径R由下式给出：
其中α是主体的热膨胀系数。硅的热膨胀系数是2.5×10-6K-1。因此，反射性表面1570(使用以上实例性尺寸并且假定5K的温度差异)的曲率的半径将是大约1600m。反射性表面1570将因此作用类似具有由f＝bR/2给出的焦距长度f(在辐射束B的入射平面中)的圆柱形透镜，其中R是曲率半径并且b是以弧度为单位的辐射束B的掠入射角。对于1600m的曲率半径和0.035弧度(等效于2度)的掠入射角，焦距长度将是大约28m。
注意，在以上计算中，为简明起见，已经假定，来自辐射束的热负荷均匀地散布于反射性表面1570的固定(环形)区域上。然而，一般来说，热负荷可跨越固定区域变化。固定区域的任何给定部分上的热负荷依赖于辐射束B的强度分布、掠入射角和在主体1560旋转时束斑区域1580在反射性表面1570上方遵循的路径。因此，一般来说，除了轴向温度梯度之外，还将在反射性表面1570的平面中在反射性表面1570的固定区域内在径向方向上存在温度梯度。因此，反射性表面1570将在反射性表面1570的固定区域内的不同径向位置处以不同方式变形。即，在反射性表面1570上的给定位置处在径向方向上的局部曲率半径将是该给定位置的径向位置的函数。因此，反射性表面1570将不再充当圆柱形透镜。而是，一般来说，反射性表面 1570的不同部分将具有不同焦距长度。
起因于辐射束B的热负荷的反射性表面1570的曲率可以是有问题的，尤其是因为反射性表面1570的曲率半径依赖于入射热负荷。
因此，光学元件1550可进一步包括用于更改反射性表面1570的曲率的变形机构。变形机构可被布置成更改反射性表面1570的曲率以便至少部分地校正由辐射束B所致的反射性表面1570的曲率。
因为束斑区域1580在反射性表面1570上遵循周期性路径，倘若束斑区域移动足够快，那么在沿着周期路径的方向上由辐射束B所致的反射性表面1570的曲率是可忽略不计的。即，对于给定径向位置，强度在固定区域周围是相同的。最大诱导曲率的方向是在垂直于周期性路径的方向上，即，在径向方向上。这样的曲率使用变形机构校正起来可更为简单。
如图49中所示出的，在一些实施例中，入射辐射束B在主体1560 的反射性表面1570一个侧部上通过旋转轴线1590，并且接近束斑区域1580。在辐射束B入射于束斑区域1580上时，其传播方向大体在具有小的轴向分量(即，平行于旋转轴线1590)的(局部)径向方向上(即，垂直于旋转轴线1590)。轴向分量的大小由辐射束B的掠入射角确定。有利地，对于这些实施例，热负荷施加于其上方的反射性表面1570的环形区域1581的径向范围(图49中仅示出这个的一部分)被最大化，因为其由束斑区域1580的长轴线的长度(所述长度依赖于辐射束B的直径和掠入射角)给出。
在替代性实施例中，辐射束B可以使得其形成的束斑区域1580 具有相对于旋转轴线1590的不同的方向(即，以使得束斑区域的长轴线不或不完全在径向方向上延伸)的方式接近反射性表面。举例来说，再次参考图49，入射辐射束B可能不在旋转轴线1590上通过，并且在辐射束B入射于束斑区域1580’上时，其传播方向可大体在具有小轴向分量(即，平行于旋转轴线1590)的(局部)切向方向(即，垂直于旋转轴线1590和径向方向两者)上。对于这些实施例，热负荷施加于其上方的反射性表面1570的环形区域1581’的径向范围(图 49中仅示出这个的一部分)由辐射束B的直径给出。因此这些实施例具有比其中束斑区域的长轴线在径向方向上延伸的实施例更小的热散布。
由于热扩展，反射性表面1570将展开环形形状的脊。这个脊将对于束斑区域1580’比对于束斑区域1580更陡峭。对于其中束斑区域的长轴线在切向方向上延伸的实施例，束斑区域1580’与环形脊大体对准。因此，沿着束斑区域1580’的长轴线，反射性表面1570将存在更小的高度变化。所反射的辐射束B’可沿着束斑区域的长轴线比沿着束斑区域的短轴线对高度变化稍微更敏感。另外，因为入射辐射束 B不通过旋转轴线1590，所以可支撑光学元件1550的主体1560以用于在其对置轴向侧部中的两个侧部上的旋转。举例来说，这允许轴从主体1560的反射性表面1570延伸出而不阻挡辐射束B。举例来说，这可允许轴由主体1560的任一侧部上的轴承支撑，从而允许比由单侧轮轴安装所提供更容易并且更稳定的实施。
变形机构可操作成更改反射性表面1570的径向曲率。举例来说，变形机构可操作成施加大体轴向力到主体的径向外部边缘。变形机构的各种不同实施例是可能的。现在参考图50到图55描述变形机构的一些实例。
图50示出可形成图48和图49的第一光学元件1550的光学元件 1600。与光学元件1550的特征相同的光学元件1600的特征共享共同标示并且下文不予以详细描述。
轴1611沿着旋转轴线1590从主体1560轴向地延伸。轴由一个或多个轴承(未示出)(举例来说，两个轴承)支撑。移动机构包括可操作成驱动轴1611旋转的电机1620。
光学元件1600设置有变形机构1601，所述变形机构包括远离大体圆盘形状的主体1560轴向地延伸的多个质量体1630。多个质量体 1630中的每一个在形状上是大体球形的。在替代性实施例中，多个质量体可具有另一形状。多个质量体1630均匀地分布于主体1560的圆周周围。
这个变形机构1601适合用于更改反射性表面1570的曲率，如现在所描述。主体1560的旋转致使离心力在向外的径向方向上作用于多个质量体1630。离心力产生作用于主体1560的径向外部边缘的力矩，从而更改反射性表面1570的径向曲率。施加到主体1560的径向外部边缘的弯曲力矩与主体1560的旋转速率的平方成比例。因此，通过更改旋转速率，可控制反射性表面1570的变形的水平。举例来说，旋转速率可依赖于由辐射束B施加的热负荷而变化。
对于具有大约150mm的半径、在具有大约0.04m2的面积的反射性表面1570的环形区域上接收1500W的热负荷的圆盘，大约0.05nm 的扭矩可被用于提供足够弯曲力矩以实质上校正由热负荷所致的变形。举例来说，这可借助于大约1kg的总质量、从主体轴向地移位达大约5cm和4rad/s或0.65Hz的旋转速度来达成。
多个质量体1630中的每一个经由轴向延伸的壁区段1632连接到圆盘形状的主体1560。用于每一对毗邻质量体1630的轴向延伸的壁区段1632通过壁区段1634连接。每一壁区段1634是弓形的。在替代性实施例中，用于每一对毗邻质量体1630的轴向延伸的壁区段1632可通过具有另一形状的壁区段1634连接。举例来说，在一些实施例中，壁区段可以是分叉的弓形壁区段。每一对毗邻质量1630之间的壁区段1634将力矩分布于主体1560的整个圆周上。可优化壁区段1634的形状以确保力矩在主体1560的整个圆周上的实质上均匀分布。
由第一光学元件1600采用的变形机构1601提供用于更改反射性表面1570的曲率的简单机构。可通过使主体1560的旋转速度变化调整曲率的量。
第一光学元件1600可进一步包括冷却机构，如现在所描述。实例性冷却机构包括毗邻于与反射性表面1570相反的主体1560的面向轴向的表面而设置的静态冷却器件1640。窄间隙提供于旋转主体 1560与静态冷却器件1640之间。间隙填充有通过毛细力保持于适当位置的液体金属层1642。金属可包括在相对低温度熔化的易熔合金。举例来说，金属可包括镓和铟的合金，所述合金可含有以重量计 75.5％的镓和以重量计24.5％的铟。这样的合金具有15.7℃的熔点。静态冷却器件1640设置有用于接收流体(例如，举例来说，水)流的通道1644以远离冷却器件1640输送热。
这样的冷却机构允许旋转主体1560的水冷却而不使用旋转水耦合。这避免或至少显著减小水泄漏的风险。液态金属层用于传导热是与超高真空条件(EUV辐射束B所要求)和主体1560的高角速度相配的鲁棒性技术。
在其它实施例中，热可通过辐射在旋转主体1560与静态冷却器件1640之间传递。举例来说，主体1560和静态冷却器件1640的对置表面可设置有高发射率材料的涂层以跨越其之间的窄间隙促进主体1560的辐射和静态冷却器件1640对所发射的辐射的吸收。间隙可填充有可通过热传导提供主体1560的额外冷却的气体，例如，氢气。
图50A示出可形成图48和图49的第一光学元件1550的替代性光学元件1650。在图50A的布置中，组合了冷却和形状校正的功能。在光学元件1650中，旋转主体1560提供于壳体1651内。旋转主体 1560的反射性表面1570形成壳体1651的上表面以使得腔形成于壳体内在旋转主体1560下方。
至少一个喷嘴1652提供于壳体1651的腔内在旋转主体1560下方。喷嘴1652通过管1653连接到冷却剂流体(未示出)的供应装置，并且被布置成将冷却剂流体喷射到旋转主体1560的后侧部。在与旋转主体的后侧部接触时，冷却剂流体在壳体内蒸发。举例来说，为达成1kW的冷却功率，可蒸发0.5mL/s的液体水。
所蒸发的冷却剂蒸气在旋转主体1560与壳体1651之间的界面处使用抽吸的非接触密封件1654与束传输系统的真空隔离。泵1655将气体抽吸到抽吸通道中以防止冷却剂蒸气的逸出。虽然图50A中示出仅单个抽吸通道，但密封件1654可包括多个抽吸层级。
排气管1656允许冷却剂蒸气逸出壳体1651。可调整阀门1657 允许调节腔内的压强。举例来说，对于水蒸气，处于室温的水蒸气的压强(大约2.5kPa)将在旋转主体上产生力，所述力将倾向于在与因热负荷而变形的方向相反的方向上弯曲旋转主体1560；通过调节阀门1657，人能够调整腔内的压强以使得旋转主体1560假定“中性”形状。可提供压强传感器1568来监测腔中的压强。
在实施例中，该喷嘴(或多个喷嘴)1652产生冷却剂通量到旋转主体1560的后表面上以使得冷却功率随旋转主体1560上的径向位置而变化，以便校正入射热负荷的空间变化。另外，通过沿着旋转主体1560上的径向位置使冷却变化，可以更大的自由度调整热变形的形状。
在实施例中，至少一些冷却剂不蒸发，而是从旋转主体的后表面滴下。在这个情形中，施加到旋转主体1560的热负荷越高，冷却剂蒸发得越多，腔中的压强越高，并且旋转主体1560上的所得力越高。以这种方式，可使得压强的形状校正效应自适应以调整到更高的热负荷。
图51图示包含变形机构1601的替代性光学元件1700。与第一光学元件1550、1600的特征相同的光学元件1700的特征共享共同标示并且下文不予以详细描述。
光学元件1700与图50的光学元件1600的不同之处在于其包括具有在径向方向上变化的轴向厚度的大体圆盘形状的主体1710。反射性表面1570保持大体平坦并且轴向厚度的变化通过更改主体1710 的面向轴向的后表面的形状来达成，所述轴向面向的后表面与反射性表面1570相反。此外，光学元件1700包括静态冷却器件1740，所述静态冷却器件具有与主体1710的面向轴向的后表面大体互补的形状。
主体1710在含有旋转轴线1590的平面中的横截面形状使得反射性表面1570的最大抗弯曲在接收来自辐射束B的最大热负荷的径向位置处出现。举例来说，如上文所论述，由自由电子激光器FEL输出的辐射束B可具有实质上圆形横截面和类高斯强度轮廓。当以小的掠入射角入射时，这样的圆形横截面束将产生细长椭圆束斑区域 1580。由于类高斯强度轮廓，椭圆束斑区域1580的中心将接收最大热负荷并且束斑区域1580的边缘将接收最小热负荷。
来自类高斯辐射束B的实例性热负荷由箭头1750指示。对于这样的热负荷，主体1710的轴向厚度在对应于束斑区域1580的中心的径向位置处最小并且在对应于束斑区域1580的边缘的径向位置处最大。
这样的布置允许通过单个大体轴向力(在这个实施例中，由作用于质量体1630的离心力提供)的施加而由变形机构1601在不同径向位置处施加不同曲率。
参考图52到图54，现在描述可形成图48和图49的光学元件1550 的光学元件1800。与光学元件1550、1600、1700的特征相同的光学元件1800的特征共享公共标示并且下文不予以详细描述。
光学元件1800设置有变形机构1801，所述变形机构包括远离大体圆盘形状的主体1560轴向地延伸的多个构件1810。多个构件1810 中的每一个由磁性材料形成并且可以是铁磁性板的形式。多个构件 1810中的每一个可由软磁性材料形成，所述软磁性材料仅在存在外部磁场的情况下被磁化。举例来说，这样的软磁性材料可优选地是永久性磁体，因为永久性磁体可受从自由电子激光器FEL发射的辐射R 影响更多。多个构件1810均匀地分布于主体1560的圆周周围。变形机构进一步包括两个电线圈1812、1814。电线圈1812、1814是固定、同轴的并且每个在实质上相同轴向位置处形成以旋转轴线1590为中心的环。第一电线圈1812从多个构件1810径向向内设置，并且第二电线圈1814从多个构件1810径向向外设置。线圈1812、1814中的每一个可包括多股导体。
电流在相反方向上在第一和第二线圈1812、1814周围通过。如图53中所示出的，两个线圈1812、1814在多个构件1810附近中产生磁场1816，所述多个构件将施加大体轴向力到所述两个线圈。这个大体轴向力又传送到主体1560的径向外部边缘。
因此，电磁地产生施加到主体1560的径向外部边缘的大体轴向力。这大体轴向力将产生弯曲力矩到圆盘上，从而更改反射性表面 1570的曲率。因为局部弯曲力矩将随径向距离变化，所以主体1560 的轴向厚度可变化(图52中未示出的)。举例来说，轴向厚度可靠近于旋转轴线1590最大，朝向主体1560的边缘成锥度到更小的厚度。
参考图54，两个线圈1812、1814径向地分离达距离D。多个构件1810中的每一个设置于在两个线圈1812、1814之间的中途的径向位置处。在这个径向位置处的磁场作为距两个线圈1812、1814的轴向距离y的函数由下式给出：
其中I是流动穿过两个线圈的电流，N是每一线圈中的绕组的数目，μ0是真空的导磁率，y是距两个线圈的轴向距离，并且D是两个线圈的径向间距。在这里假定D和y比电流环路中的每一个直径小得多。最大场梯度在y＝D/2处出现。
这样的布置提供用于更改反射性表面1570的曲率的简单机构。可通过使穿过两个电线圈1812、1814的电流的变化来调整所施加的曲率量。
图55示出可形成图48和图49的光学元件1550的光学元件1900。与第一光学元件1550、1600、1700、1800的特征相同的光学元件1900 的特征共享共同标示并且下文不予以详细描述。
第一光学元件1900包括内部冷却系统501，如现在所描述。内部冷却系统501包括在入口1982a与出口1982b之间延伸的用于冷却流体 (例如，水)流的一个或多个通道1982。一个或多个通道1982至少部分地设置于反射性表面1570设置于其上的大体圆盘形状的主体1910 中。入口1982a和出口1982b设置于轴1911上，支撑所述轴以用于两个轴承1912、1913的旋转。通道1982经由轴1911轴向地延伸到主体1910 以及从主体1910轴向地延伸。
内部冷却系统501进一步包括毗邻于轴1911的固定冷却剂进给 1984。固定冷却剂进给1984设置有入口1986和出口1988。冷却水经由入口1986通过到固定冷却剂进给1984中。在轴1911旋转时，入口1986 周期性地与内部通道1982的入口1982a对准，从而允许冷却水通过到通道1982中并且朝向旋转主体1910移动。加热的水从主体1910往回向下通过轴1911。随着轴1911旋转，出口1988与内部通道1982的出口 1982b周期性地对准，从而允许加热的水从通道1982通过到出口1988 中。在替代性实施例中，固定冷却剂进给1984和/或轴1911可设置有在对应于入口1982a和入口1986的轴向位置的轴向位置处的第一圆周地延伸的凹槽和在对应于出口1982b和出口1988的轴向位置的轴向位置处的第二圆周地延伸的凹槽。第一圆周地延伸的凹槽允许入口 1982a与入口1986连续流体连通，并且第二圆周地延伸的凹槽允许出口1982b与出口1988连续流体连通。这可增加内部冷却系统501的效率。
光学元件1900安装于壁1990上以使得主体1910设置于壁1990的一个侧部上并且轴1911延伸穿过壁1990中的孔到达相反侧部。壁设置有允许壁1990的两个侧部维持处于不同压强的真空密封1992。举例来说，主体1910设置于其上的壁的侧部可维持处于高真空(如EUV辐射束B所要求)，同时相反侧部可处于大气压强下。
光学元件1900的内部冷却系统可非常接近于反射性表面1570提供冷却，因此最小化反射性表面1570的热变形。这又可显著减小校正反射性表面1570的热变形所要求的抗弯曲量。
第一光学元件1900设置有变形机构，所述变形机构包括被布置成在束斑区域1580附近中施加热负荷到与反射性表面1570相反的主体1910的面向轴向的表面的加热元件1960。
所施加的热负荷可通常类似于由辐射束B施加到束斑区域1580 的热负荷。这样的布置有效地减小主体1910上的轴向温度梯度，并且因此减小由于这个轴向温度梯度而出现的反射性表面在径向方向上的曲率(参见上文等式(5)和(6))。
可替代地，所施加的热负荷可通常与由辐射束B施加到束斑区域1580的热负荷互补。应理解，第二热负荷通常与第一热负荷互补，如果在其中第一热负荷相对低的区域中，那么第二热负荷相对高，反之亦然。举例来说，当由辐射束B施加到束斑区域1580的热负荷是类高斯的时，那么由加热元件1960施加的热负荷可在束斑区域1580 的边缘处较高并且朝向束斑区域1580的中心较低。这样的布置可更好地校正由辐射束B施加到反射性表面1570的不同部分的热负荷中的变化。
图56示出可形成光刻系统LS6的第一光学元件1520的光学元件 2000。光学元件2000包括大体圆盘形状的主体2010和反射性表面 2020，所述反射性表面2020提供于主体2010上以用于从自由电子激光器FEL接收辐射束B以便形成束斑区域2030。
第一光学元件2000被布置成使得辐射束B以小的掠入射角(举例来说，大约2度的掠入射角(大约0.035弧度))入射于反射性表面2020 上。因此，束斑区域2030是细长椭圆形状。对于具有2mm的直径和2 度的掠入射角的入射辐射束B’束斑区域2030是具有2mm的短轴线长度和大约58mm的长轴线长度的椭圆。
第一光学元件2000进一步包括可操作成围绕旋转轴线2040旋转主体2010的移动机构。移动机构包括沿着旋转轴线2040从主体2010 延伸的轴2011和被布置成围绕旋转轴线2040旋转轴2011的致动器 2090。轴2011可由一个或多个轴承(未示出)(举例来说，两个轴承) 支撑。对于包括两个轴承的实施例，轴承可提供于主体2010的相反侧部上。致动器2090可包括任何适合机构，例如，电机或引擎。
反射性表面2020设置于主体2010的面向径向的表面上。在移动机构围绕旋转轴线2040旋转主体2010时，反射性表面2020旋转，从而致使束斑区域2030在反射性表面2020上移动。束斑区域2030 在反射性表面2020上遵循周期性路径，所述周期性路径在主体2010的圆周周围延伸。
一比例分数的辐射束B的功率由第一光学元件2000吸收，从而致使反射性表面2020加热。因为移动机构可操作成移动反射性表面 2020以使得束斑区域2030在反射性表面2020上移动，由光学元件 2000吸收的功率散布于更大的区域上方，从而降低热负荷的密度。有利地，与相同或类似尺寸的静态光学元件相比，这允许第一光学元件2000接收具有更高功率密度的辐射束。
反射性表面2020设置于主体2010的面向径向的表面上，所述面向径向的表面在切向方向上是弯曲的。因此，在垂直于辐射束的入射平面的方向上，第一光学元件2000将增加辐射束的发散度使得所反射的辐射束B’比入射辐射束B更发散。在垂直于辐射束的入射平面的方向上，反射性表面2020具有由f＝R/(2b)给出的焦距f，其中 R是主体2010的半径并且b是以弧度为单位的辐射束B的掠入射角。主体2010可具有大约0.25m的半径和大约1.6m的圆周。对于具有大约0.25m的半径和0.035弧度的掠入射角的主体2010，反射性表面2020的焦距是3.6m。这曲率是在垂直于辐射束B的方向的切向方向上。可相对容易地使用束传输系统1519内的反射镜校正辐射束的发散和形状上的改变。举例来说，束传输系统1519可包括被布置成将反射的束B成形为(举例来说)具有固定尺寸和有限发散的圆形形状的一个或多个凹面圆柱形反射镜。
大体圆盘形状的主体可能不是实心的。图57示出可形成图56的光学元件2000的光学元件2100。与第一光学元件2000的特征相同的光学元件2100的特征共享共同标示并且下文不予以详细描述。
光学元件2100包括第一主体部分2112和第二主体部分2113。第一主体部分2112和第二主体部分2113形成大体圆盘形状的主体 2110。第一主体部分2112是第二主体部分2113的径向内侧。第一主体部分2112的轴向厚度小于第二主体部分2113的轴向厚度以使得大体圆盘形状的主体2110在横截面中是台阶式的，其中大体圆形的盲孔2114、2115形成于主体2110的每一面向轴向的表面上。
光学元件2100设置有反射性表面2020，反射性表面2020设置于第二主体部分2113的面向径向的表面上。
光学元件2100进一步包括冷却机构2101，如现在所描述。冷却机构2101包括两个大体环形状的冷却器件2170、2171，每个所述两个大体环形状的冷却器件设置于形成于主体2110的每一面向轴向的表面上的大体圆形的盲孔2114、2115中的不同一个中。每一冷却器件具有毗邻于第二主体部分2113的内部面向径向的表面的外部面向径向的表面和毗邻于第一主体部分2112的面向轴向的表面的面向轴向的表面。窄间隙提供于旋转主体2110与每一静态冷却器件2170、 2171之间。间隙填充有通过毛细力保持于适当位置的液态金属层2172。金属可包括在相对低温度熔化的易熔合金。举例来说，金属可包括镓和铟的合金，所述合金可含有以重量计75.5％的镓和以重量计 24.5％的铟。这样的合金具有15.7℃的熔点。静态冷却器件2170、2171 设置有用于接收流体(例如，举例来说，水)流的通道2174以远离冷却器件2170、2171输送热。
这样的冷却机构允许旋转主体2110的水冷却而不使用旋转水耦合。这避免或至少显著减小水泄漏的风险。液态金属层用于传递热是与超高真空条件和主体2110的高角速度相兼容的已知技术。
在替代性实施例中，热可在旋转主体2110与静态冷却器件2170、 2171之间主要通过辐射来传递。举例来说，主体2110和静态冷却器件2170、2171的对置表面可设置有高发射率材料的涂层以跨越其之间的窄间隙促进主体2110的辐射和静态冷却器件2170、2171对所发射的辐射的吸收。间隙可填充有可提供主体2110的额外的对流冷却的气体，例如，氢气。
光学元件2100将吸收辐射束B一比例分数的能量，从而致使温度梯度远离反射性表面2020大体径向地延伸。热将从反射性表面 2020径向地向内并且穿过主体2110沿着这个温度梯度流动。由于径向温度梯度，主体2110的径向不同部分将以不同方式扩展，这将致使反射性表面2020变形以使得反射性表面2020的曲率在轴向方向上更改。
对于具有分离达距离d(主体的厚度)的两个对置表面的主体，如果Q瓦的热负荷施加到表面中的一个，忽视边缘效应，那么两个表面之间的温差ΔT由等式(5)给出。对于具有2mm的直径和2度的掠入射角的入射辐射束B，束斑区域2030是具有2mm的短轴线和大约58mm的长轴线的椭圆。因此，热负荷将围绕具有大约58mm的宽度和大约1.6m的圆周(即，大约0.09m2的区域)的反射性表面2020的条带散开。
对于具有分离达距离d(主体的厚度)的两个对置表面的主体，如果两个对置表面中的一个受热以使得两个表面之间存在温度ΔT，那么受热表面将变得凸起，其中曲率半径R由等式(6)给出。可期望要求由在轴向方向上的曲率所致的焦距大于最小焦距，举例来说，3.6m。注意，在轴向方向上的这个诱导曲率在辐射束的入射平面中。在辐射束B的入射平面中，焦距由f＝Rb/2给出，其中R是曲率半径并且b是以弧度为单位的掠入射角。对于0.035弧度的掠入射角，3.6m的最小焦距对应于206m的最小允许的曲率半径。对于具有58mm的轴向尺寸的圆盘，这对应于2μm的反射性表面2020的边缘的最大允许变形。
这是可达成，对于主体2110由具有4x10-6K-1的热膨胀系数的材料 (例如，举例来说，碳化硅(SiC))形成。举例来说，如果第二主体部分2113由SiC形成，具有10mm的(径向)厚度，跨越第二主体部分2113的径向温差是大约10K，那么曲率半径是大约1620m。
注意，在以上计算中，为简明起见，已经假定，来自辐射束的热负荷均匀地散布于反射性表面2020的固定区域上。然而，一般来说，热负荷将跨越固定区域变化。固定区域的任何给定部分上的热负荷依赖于辐射束的强度分布、掠入射角和在主体2110旋转时束斑区域2030 在反射性表面2020上遵循的路径。因此，一般来说，除了径向温度梯度之外，在轴向方向上还将存在温度梯度。因此，反射性表面2020 将在反射性表面2020的不同轴向位置处产生不同变形。即，在反射性表面2020上的给定位置处在轴向方向上的局部曲率半径将是该位置的轴向位置的函数。因此，反射性表面2020将不再充当在轴向方向上具有恒定曲率的圆柱形透镜。而是，在轴向方向上在反射性表面2020 上的给定位置的曲率半径将依赖于该位置的轴向位置。因此，一般来说，在轴向方向上，反射性表面2020的不同部分将具有不同焦距并且反射性表面2020将不再用作圆柱形透镜。注意，反射性表面2020的这个热诱导曲率垂直于在切向方向上的反射性表面2020的固有曲率，所述固有曲率保持实质上不变。对其中反射性表面2020的曲率半径轴向地变化的热诱导曲率的校正是具挑战性的。因此，光学元件2100的主体2110可被成形为至少部分地减小由辐射束B所致的反射性表面720 的温度的变化。
如果反射性表面2020的温度恒定，那么可消除跨越反射性表面 2020的在轴向方向上的曲率半径的变化。因此，光学元件2100的主体2110可被成形为至少部分地减小由辐射束B所致的反射性表面 720的温度的变化。举例来说，主体2110可被成形以使得热在其远离反射性表面2020流动时所遵循的路径的抗热性不同于反射性表面 2020上的不同轴向位置。
举例来说，主体2110可被成形以便在径向方向上向内成锥度以在反射性表面720下方形成收缩，如现在所描述。
参考图58和59，示出针对主体2110的两个不同几何形状的热像图(thermal map)2200、2250。每一热像图2200、2250轴向地(从左到右)和径向地(从底部到顶部)示出主体2110的温度变化。每一热像图2200、2250的上部边缘2201、2251对应于光学元件2100 的反射性表面2020并且每一热像图2200、2250的下部边缘2202、 2252对应于光学元件2100的旋转轴线2040。在每一热像图2200、 2250上示意性地指示两个冷却器件2170、2171的位置。
热像图2200、2250已经基于具有在反射性表面2020上沉积 1500W的热负荷的两个标准差类高斯强度分布的辐射束B来计算。在每一热像图2200、2250上分别示出指示恒定温度的多个线2210、 2260。每一对毗邻线2210、2260之间的间隔对应于0.5K的温差。温度在每一热像图2200、2250的上部边缘2201、2251处最高。材料是铝或硅并且具有大约150Wm-1K-1的导热性。来自主体2110的轴向面的冷却是以5000Wm-2K-1的速率进行的并且主体2110的圆周是1.5m。
图58的热像图2200对应于具有均匀轴向厚度的主体2010。图 59的热像图2250对应于具有随半径变化的轴向厚度的主体2010。特定来说，从反射性表面2020径向向内地移动，主体的轴向厚度初始地降低以形成收缩2270，并且然后往回增加到反射性表面2020的轴向厚度。反射性表面2020的温度的变化针对具有均匀轴向厚度的主体是1.1K并且针对具有收缩2270的主体是0.2K。因此，提供收缩 2270减小反射性表面2020上在轴向方向上的温度梯度，并且因此，减小跨越反射性表面2020的曲率半径的变化。
将了解，可组合上文所描述的各种实施例。举例来说，第一光学元件1520可包括是变形机构1601(使用质量)和变形机构301(使用磁性)的组合的变形机构。
虽然参考图47到59描述的实例性实施例包括包含自由电子激光器FEL的辐射源SO3，但应了解，辐射源可包括任何数目的自由电子激光器FEL。举例来说，辐射源可包括多于一个自由电子激光器 FEL。可替代地，辐射源SO3可能不包括自由电子激光器，并且举例来说，可包括激光产生的等离子体(LPP)或放电产生的等离子体 (DPP)辐射源。
将理解，上文所描述的热负荷和这些施加于其上的区域仅以实例方式，并且本发明并不限于上文所描述的值。举例来说，由辐射源输出的辐射束可具有任何功率，其可以任何掠入射角入射于反射性光学元件上，束斑区域可绘出反射性表面的任何大小的区域，并且反射性表面可具有任何反射率。
尽管上文所描述的第一光学元件1520的实施例包括大体圆盘形状的主体，所述大体圆盘形状的主体被布置成围绕中心旋转轴线旋转，可以其它方式达成反射性表面的移动，使得束斑区域在反射性表面上遵循周期性路径移动。
将了解，术语“轴向方向”是沿着或平行于旋转轴线的方向。将了解，术语“径向方向”是延伸穿过旋转轴线并且垂直于所述旋转轴线的方向。将了解，术语“切向方向”是垂直于轴向方向和径向方向的方向。
将了解，术语“面向轴向的表面”是其法线大体在轴向方向上的大体平坦表面。将了解，术语“面向径向的表面”是其法线大体在径向方向上的大体弯曲的表面。
将了解，“表面在所述表面上给定点处在轴向方向上的曲率”意指由所述表面和含有在该点处的表面的法向矢量和在轴向方向上的矢量的平面相交形成的曲线的曲率。这可被称为“表面的轴向曲率”。类似地，将了解，“表面在所述表面上的给定点处在径向方向上的曲率”意指由所述表面和含有在该点处的表面的法向矢量和在径向方向上的矢量的平面相交形成的曲线的曲率。这可被称为“表面的径向曲率”。
包括如上文所描述的各种光学元件的光学系统40可被用于将辐射束B’、B”从辐射束可被提供到光刻设备中的一个或多个光刻设备之处引导到束分裂设备20是上文所描述的各种实施例的特征。在替代性实施例中，可提供其中光学元件的布置被用于将来自FEL源的辐射束引导到束分裂器或直接地到光刻设备和/或以成形辐射束的其它光学系统布置(举例来说，其它束传输系统布置)。
一般来说，光学系统的光学元件保持处于其中存在足够高氢气压强(举例来说，大约1Pa氢气压强)或其它适合气体(例如，氦或，在一些情形中，氩气、氧气或氮气)的环境中以防止或减小碳在光学元件上的积累是重要的。氢气可与碳反应以防止或减小碳沉积。然而， FEL源的电子束线必须在高压真空(举例来说，在大约10-8Pa的压强) 操作。因此，已经发现FEL源和光学系统应被分离以使得允许光学系统与FEL源之间的真空的增加(压强的降低)。
在图1到图5的系统中，举例来说，又一设备可提供于FEL源与光学系统40之间以在FEL源与光学系统之间提供适合的压强变化。图60中示出根据一个实施例的这样的又一设备2300的实例。
设备2300包括被分成由壁分离的区段2306、2308、2310、2312、 2314的长导管(在这个情形中，近似50m长)，每个壁具有由FEL 源的波荡器发射的辐射束可通过的孔2316、2318、2320、2322。设备2300包含用于从FEL源接收辐射束的输入孔2302和用于输出辐射束的输出孔2304，其中输入孔2302和输出孔2304由也被称为室的区段2306、2308、2310、2312、2314分离。辐射束的直径将通常在其远离波荡器行进时增加，举例来说，当其离开波荡器时可具有大约100微米的直径，并且可在大约50m之后朝向5mm直径发散。因此，在图60的实施例中，室之间的孔2316、2318、2320、2322随着距波荡器的距离而增加。尽管在图60实施例中提供五个区段或室 2306、2308、2310、2312、2314，但在替代性实施例中可提供任何适合数目、大小和布置的区段或室以在输入与输出孔之间提供所期望的压强变化。
每一室2306、2308、2310、2312、2314包含相应抽吸端口，并且每一室可设置有用于经由室的抽吸端口抽吸室的相应的真空泵 2324、2326、2328、2330、2332。在图60的设备中，用于抽吸室2308、 2310、2312、2314的泵2326、2328、2330、2332是涡轮分子泵。室 2306毗邻于FEL源，并且在这个情形中，吸气泵2324被用于抽吸室 2306。在替代性实施例中，任何适合布置和类型的真空泵可依赖于要求达成的压强而被用于抽吸不同的室。
在低于1×10-3Pa的压强，氢分子的平均自由路程变得＞10m。在室温下氢气的热速度是大约Vm＝1.8km/s。这意指在图60的设备的情形中，近似平行于EUV束通过的氢分子可能不被抽吸并且可终止于波荡器中。这在图61中予以图示，图61示出图60的设备的一部分，并且其中可看到分子“3”弹道地行进到FEL源的波荡器中。为清晰起见，图61中仅示出单个泵2326。
随着室中的压强降低(在图60的情形中，从左向右移动)，分子之间碰撞的数目变得更小并且分子的弹道行为可变得更加显著。
在图60的设备的情形中，在输出孔2304处具有大约1Pa的压强的情况下，室2326中的压强可达到近似1×10-3Pa。把室2308与 2310之间的孔2318的面积当作是A2＝4mm2并且把输入孔的面积当作是A1＝1cm2，从孔2318到输入孔2302的弹道气体通过量(举例来说，以Pam3/s)可被当作是：
Q＝A1A2vmp1/(2L2)， (8)
把孔2318与输入孔2302之间的长度当作是30m(与输入孔2302 与输出孔2304之间的总距离大约50m相比)，如果将在FEL源的波荡器中维持大约10-8Pa的压强，那么到输入孔2302的弹道气体通过量可以是正好可接受的。
然而，可期望增加孔径2318和其它中间室孔径的面积。还可期望显著减小设备2300的长度和因此减小距离L。EUV束是发散的，在波荡器24中以0.1mm直径开始，并且举例来说，在50m距离处扩展到5mm。然而，由于转向单元25(图3、图4中所示出)的存在，可更便于将输入孔放置于(举例来说)其中EUV束具有大约1mm 的直径的距波荡器10m的距离处。包含裕量，可使用直径2mm的孔(3mm2面积)。在FEL的一些实施例中，EUV束的发散度或距波荡器的距离可更大，从而要求更大的孔径大小。可期望将设备2300 保持于建筑体31’、31”内或其它屏蔽区域内，并且设备2300的长度的减小可在减小构造大小上具有显著影响。然而，将期望孔面积的增加和设备2300的长度的减小增加到FEL源的弹道气体通过量。此外，实际上，中间室2310中的实际压强难以精确控制和预测。如果室2310 中的压强是(举例来说)大约1×10-4Pa，那么将存在从下一个室2312 到FEL源的显著弹道气体输送，所述下一个室可具有大约1×10-2Pa 的压强。到FEL源的增加的弹道气体输送可导致FEL源的波荡器中不能接受高的气体压强。
图62是根据实施例的设备2300的一部分的示意性图示。在图 62的实施例中，呈成对的环形的阳极2340a、2340b、2340c、2340d 和阴极2342a、2342b、2342c、2342d的形式的电子源围绕辐射束路径提供于设备2300的室2308中。阴极和阳极形成热离子发射设备的一部分，所述热离子发射设备包含用于加热阴极以经由热离子发射和功率发射电子的加热部件(未示出)和用于在阳极与阴极之间施加适合电势差并且用于控制在操作中由阴极发射的电子的数量和能量的控制设备(未示出)。
在图62的实施例中，阴极由(举例来说)如Election Microscopy Sciences(RTM)所出售的LaB6或CeB6形成，LaB6或CeB6适合用于高电流密度和介质高真空条件。然而，在替代性实施例中，可使用用于阴极和阳极的任何适合材料。
为清晰起见，图62中未示出设备2300的泵、抽吸端口和其它室。
还提供一对磁体2350、2352，所述磁体可操作成在室2308的区域中靠近孔2316施加磁场以便更改离子化的气体原子或分子的轨道。
在设备2300的操作中，操作各种泵2324、2326、2328、2330、 2332以在室2306、2308、2310、2312、2314中维持真空，同时FEL 源操作成产生通过输入孔2302与输出孔2304之间的设备2300的辐射束。在这个情形中，辐射束具有处于4nm与25nm之间的波长。
同时，操作电子源以提供穿过阴极2342a、2342b、2342c、2342d 与阳极2340a、2340b、2340c、2340d之间的室的电子流。
由阴极2342a、2342b、2342c、2342d发射的电子中的至少一些与室2308中存在的氢气(或其它原子或分子)互相作用并且将其离子化。由磁体2350、2352施加的磁场致使离子改变方向并且撞击室 2308的壁或室2308与2306之间的孔，这破坏弹道轨道并且允许使用常规真空泵(举例来说，室2308的泵2326或室2306的泵2324) 抽吸。因此，用以离子化原子或分子和磁场的电子源的使用可被用于更改遵循离子化的气体原子或分子的轨道以实现对气体原子或分子的抽吸并且降低气体原子或分子到输入孔2302的弹道输送和因此降低气体原子或分子到波荡器的弹道输送。可基于室的大小和其它操作参数选择由磁体2350、2352施加的磁场的强度，以确保大多数或所有离子化的气体原子或分子与室或孔径的壁碰撞。举例来说，处于v ＝1.8km/s的氢离子将针对B＝0.1T的所施加的磁场具有曲率半径R＝mv/(Be)＝0.2mm或针对B＝0.1mT的所施加的磁场(大致上是地球的磁场)具有曲率半径R＝mv/(Be)＝2300mm。因此，在一些实施例中，不施加外部磁场来破坏离子化的气体原子或分子的弹道轨道，并且替代地，背景磁场(例如，地球的磁场)被用于破坏弹道轨道并且致使与室或孔径的壁碰撞。
在图62的实施例的一些变体或使用阴极和阳极布置的其它实施例中，室的壁以低于阴极的电势设置以便增加室的中心处的电子密度，借此增加电子与气体原子或分子之间的碰撞的可能性。
在图61的实施例中，一对磁体2350、2352被用于更改离子化的原子或分子(在这个情形中，离子化的氢分子)的轨道。在替代性实施例中，电场而非磁场可被用于更改离子化的原子或分子的轨道。可使用用于施加电场的任何适合布置。举例来说，适合电势可施加到室 2308、室2306的壁或施加到室2308、2306之间的孔的壁或施加到定位于室或孔内或其附近的设备的又一部件，以吸引或排斥离子化的原子或分子。
在图62的实施例中，操作电子源以使得提供具有所期望的能量或能量范围的电子。电子的离子化互相作用横截面取决于其能量，并且因此，通过对电子能量的适合控制，可增加出现氢分子(或实际上其它原子或分子)的离子化的可能性。针对电子与氢分子的碰撞的互相作用横截面的变化描述于H.Tawara等人的“针对电子与氢分子和分子离子的碰撞的横截面和相关数据(Cross Sections and Related Data for Electron Collisionswith Hydrogen Molecules and Molecular Ion)” (J.Phys.Chem.Ref.Data，第19卷，第3号，1990年)中，并且适合电子能量可(举例来说)基于该论文的图2的曲线图而选自该论文中所提供的数据。根据所述论文，用于氢分子的离子化的碰撞横截面是大约σ＝1×10-20m2，处于100eV电子能量处。如果弹道氢分子可在其上与电子互相作用的路径长度是X，则电流密度应满足：
J＞＞eVm/(σX)＝0.5A/cm2， (9)
假定X＝5m并且e＝1.6×10-19C。这看似实际上是可管理的电流密度。
在图62的实施例的一些操作模式中，控制电子源以使得电子(在没有碰撞的情况下或直到其具有碰撞为止)当其通过其中最可能存在具有将把其带到输入孔2302的弹道轨道的氢分子的室的区域时具有(举例来说)处于20eV与2400eV之间、视情况处于60eV与100eV 之间、进一步视情况大约80eV的所期望的动能值。举例来说，可控制电子源以使得电子当其通过室2308的中心时具有所期望的动能值。
可提供阳极和阴极的任何适合布置以形成电子源。举例来说，在图62的实施例的变体中，每一阳极和阴极对包含接近于阴极而定位并且充当用以使电子加速而具有所期望的动能或动能范围的加速阳极的(举例来说)呈网丝或网格的形式的又一阳极(图62中未示出)。每一对的其它阳极2340a、2340b、2340c、2340d然后充当用以在穿过室2308的通道之后收集电子的集电极。在一些布置中，又一阳极的使用可减小电子在其在又一阳极与阳极之间行进之间的动能中的变化，并且在一些布置中，可使得动能能够在该行进期间保持于所期望的范围内。可基于(举例来说)任何已知热离子、热阴极、场发射或其它技术而使用任何其它适合电子源布置。
为了增加电子中的一个或多个与室中的氢分子之间的碰撞的可能性，在一些实施例中，采取措施来增加由穿过其中氢分子遵循弹道轨道从而导致输入孔2302可最可能存在的室的至少一部分的电子遵循的路径的长度。举例来说，在一些实施例中，使用所施加的电或磁场来更改电子室的轨道。图63中示意性地图示根据一个这样的实施例的电子源和磁场布置的实例。
图63是穿过设备2300的室(举例来说，室2308)的一部分的横截面视图，并且示出环形状的阴极2342a中的一个和环形状的阳极 2340a中的相关联阳极。可看出阴极2342a和阳极2340a两者均包含与室2308的孔2316、2318对准以允许来自FEL源的辐射束的通过的孔。在这个实施例中，提供呈穿孔板或网丝的形式的又一加速阳极 2360作为阴极布置的一部分。还提供在操作中被用于施加磁场到来自阴极2342a的电子所通过的室的所述部分的磁体线圈布置2362。在这个情形中，磁体线圈布置包括其平面垂直于来自FEL源的辐射束的路径的磁体线圈。由磁体线圈布置2362施加的磁场致使电子在阴极布置与阳极2340a之间遵循至少部分地螺旋的路径(如图63中针对一个电极所示意性地图示)，借此增加电流密度和电子与氢分子之间的碰撞的机会。
在替代性实施例中，可提供阳极和阴极的任何其它适合布置和用以更改由阴极发射电子的轨道的磁或电场，以便更改电子的轨道以遵循任何所期望的路径。图64示意性地图示一个这样的替代性实施例，图64提供穿过设备2300的室(举例来说，室2308)的一部分的横截面视图并且示出分别上下对准的平面阴极2370和相关联的平面阳极2372、由FEL源提供的辐射束所遵循的路径。在这个情形中，提供在平面阴极2370与阳极2372之间施加磁场以致使从阴极2372通过到阳极2370的电子遵循至少部分地螺旋的路径的磁体线圈布置(图64中未示出)。
图65中示意性地示出又一替代性实施例，图65提供穿过设备 2300的室(举例来说，室2308)的一部分的横截面视图并且示出包含与室2308的孔2318、2320对准以允许来自FEL源的辐射束通过的孔的环形状的阴极2380和阳极2384。在这个实施例中，提供呈穿孔板或网丝的形式的又一加速阳极2382作为阴极布置的一部分。阳极2384是垂直于阴极布置并且沿着室2310的壁对准的平面阳极。在这个情形中，磁性线圈布置(未示出)施加垂直于辐射束路径的磁场并且致使电子在其行进到阳极2382时遵循至少部分地螺旋的路径。
在图63到65的实施例中，呈电磁体的形式的磁场源可被用于更改电子的轨道，并且磁场源与被用于更改离子化的氢分子或其它气体原子或分子的轨道的磁体2350、2352分离。在替代性实施例中，可使用单个磁体(举例来说，单个磁体线圈布置)来更改电子的轨道并且更改离子化的氢分子的轨道。在其它实施例中，不操作额外磁场源来更改离子化的气体原子或分子的轨道，并且替代地，背景磁场(例如，地球的磁场)足以将离子化的气体原子或分子的轨道更改到所要求的范围。
在图62到图65的实施例中，已经描述使用磁场来更改电子和离子化的原子或分子(特定来说，离子化的氢分子)两者的轨道。在替代性实施例中，可使用电场替代磁场或使用电场和磁场来更改电子和离子化的原子或分子中任一者或两者的轨道。在这些实施例中，可使用任何适合部件(举例来说，任何适合电场源)提供电场。在一些实施例中，可通过施加适合电势到室中的一个室的壁或室之间的通道或者在室中的一个或多个室或室之间的孔内或附近的设备的一些其它部件提供电场。
关于图62到图65描述的实施例使用阴极和阳极布置来借助于热离子发射产生电子。在替代性实施例中，可使用用以产生电子或其它粒子或用于离子化氢气或其它原子或分子的辐射的任何其它适合布置。举例来说，在一个实施例中，相对重的惰性气体(例如，氖气、氩气、氪气或氙气)注入于室中。用于EUV的氙气的吸收横截面比氢气的吸收横截面高大约500倍，所述氢气将由于EUV辐射的存在而处于永久性离子化的状态中。此外，EUV离子化将产生处于接近于用于氢气的离子化的优化能量的88eV的电子。在实施例中，离子源(例如，双等离子管)被用于产生具有大约100eV的离子能量的质子束。这些质子可被俘获于(举例来说)0.1特斯拉的磁场中，并且具有足以离子化多个氢原子的能量。
图66示出根据替代性实施例的用于产生用于离子化室2308和 2310内的氢气或其它原子或分子的电子束的布置。在这个情形中，包含用于产生电子的准直束的阴极的电子枪布置2400提供于室2308 中并且被布置成将电子的准直束引导到室2308内的阳极2402以便离子化室2308、室2310内或其之间的孔内的氢气或其它原子或分子。
图67示出根据又一替代性实施例的用于产生用于离子化室2308 内的氢气或其它原子或分子的电子束的替代性布置。在这个情形中，弯曲磁体2410、2412、2414、2416的布置和线性加速器(LINAC) 2418被布置成提供适当能量的电子的再循环束以离子化室2308内的氢气或其它原子或分子。
在关于图62到图67描述的实施例中，阳极或阴极布置或用于产生用于离子化氢气或其它原子或分子(举例来说，氧气、氩气或氮气) 的电子的其它布置提供于设备2300中。设备2300在上文描述为在输入孔2302与输出孔2304之间具有大约50m的长度。然而，通过使用离子化电子来减小氢分子到输入孔2302的弹道通道，在一些实施例中，设备2300的长度可减小同时在操作中在FEL激光的波荡器和束传输系统处仍维持所期望的压强水平(举例来说，在波荡器处大约 10-8Pa并且在束传输系统或其它光学系统处大约1Pa)。举例来说，在图62到图67的实施例的变体中，输入孔2302与输出孔2304之间的距离减小到大约10m到20m。
此外，图68中示意性地图示减小的长度实施例，其中在该孔与输入孔之间设备的长度减小到大约10m。在这个实施例中，图62的实施例或其它实施例的阳极和阴极布置和相关联的磁场源或电场源 (在实施例的一些变体中被省略了)定位于室2306’中。室2306’具有大约7m的长度，室2308’具有大约1m的长度，并且室2310’具有大约2m的长度。
在图68的实施例中，泵2324、2326和2328以大约100公升/秒抽吸。孔2302、2316、2318每个具有50mm的长度和3mm的直径，孔2304具有5mm的长度和3mm的直径，并且室2306’、2308’和 2310’具有100mm的直径。在这个配置的情况下，可期望室2310′是 1×10-2Pa的压强并且具有1m的针对氢分子的平均自由路程。在室 2310’的长度(2m)的情况下，可假定通过孔2318的分子没有射出太多(例如，不具有被朝向孔2302引导的弹道轨道)。不计及从孔2318朝向孔径2302的射出的效应，室2308′、2306′将分别具有大约 1×10-5Pa和1×10-8Pa的压强。在没有离子化装备的情况下，你在波荡器内部将得到～5×10-8Pa(例如，10mm直径管5m)。如果给泵2328 和孔2304定尺寸时弄出错误，从而导致在室2310′内部低得多的压强(例如，1×10-3Pa)，那么等式(8)中的p1变得不是1×10-2Pa(来自室2310′)而是1Pa(压强上游)，因为在2310内部将不存在足以破坏分子束的气体碰撞。那将导致朝向波荡器的100倍多的分子束通量和100倍多的压强。因此，可理解，设备尺寸、泵容量和其它设备参数的正确选择可以是重要的。在一些情形中，可通过增加设备的长度改进波荡器中的操作压强对参数变化的公差和敏感性。
尽管根据图60的实施例在设备2300中提供五个室2306、2308、 2310、2312、2314，但在替代性实施例中，可提供任何适合数目的室和真空泵以在设备的输入和输出处提供所期望的压强，并且在一些变体或实施例中，电子或其它粒子或用以离子化氢气或其它原子或分子的辐射的使用可使得能够提供减小的数目的室。
尽管已经描述了其中辐射源包括自由电子辐射源的实施例，但在替代性实施例中，可使用用于提供所期望的波长的辐射的任何适合辐射源。举例来说，在一些实施例中，辐射源包括同步辐射源。
尽管已经关于氢分子的离子化描述了实施例，但在一些情形中，也可使用实施例来离子化和移除可存在的其它气体原子或分子，举例来说，氧气、氩气或氮气。可相应地选择电子能量或其它离子化粒子或辐射。
任何适合的幅值的电或磁场可被用于更改电子或其它带电粒子的轨道或离子化的气体原子或分子的轨道，并且在特定实施例中，可基于(举例来说)特定部件的大小、材料和/或布置和/或所期望的操作参数而选择适当大小的场。
图69示出实例性光刻系统LS7。光刻系统LS7类似于图1的光刻系统LS并且包含根据本发明的一个实施例的束分裂设备20。光刻系统 LS7进一步包括辐射源SO4和多个光刻设备LAa-LAn。举例来说，可存在20个光刻设备。
在源SO4包括自由电子激光器的情况下，源SO4可输出相对高功率辐射。举例来说，自由电子激光器源SO4可输出提供各自大约1kW 的分支辐射束B1到B20的辐射束B。对于一些光刻设备，可期望减小接收于光刻设备处的辐射量。举例来说，光刻设备的衬底可包括要求近似5mJ/cm2的辐射的剂量的抗蚀剂层。高功率分支辐射束在该光刻设备处的接收可导致确保抗蚀剂设置有适合剂量的辐射的困难。一种降低接收于衬底的一部分处的辐射的剂量的方式是相对于入射于衬底上的辐射移动衬底(扫描)。然而，可难以达成用以在衬底处达成所期望剂量的辐射的足够高的扫描速度。
在本发明的实施例中，分支辐射束B1-B20被引导穿过相应的衰减器2515a-2515n。每一衰减器2515a-2515n被布置成在分支辐射束 B1-B20通至其对应光刻设备LAa-LAn的照射系统IL中之前调整相应的分支辐射束B1-B20的强度。
参考图70a、图70b，图示了可由衰减器2515a提供的第一衰减设备2519的实例。以虚线点轮廓描绘分支激光束B1。衰减器2515a包括第一反射镜2520和第二反射镜2521。第二反射镜2521在所描绘的y方向上与第一反射镜2520分离达距离2h。第二反射镜2521被布置成使得进入衰减器2515a的分支辐射束B1入射于第一反射镜2520的反射性表面上并且被反射性表面朝向第二反射镜2521的反射性表面反射。第二反射镜2521被倾斜以便朝向光刻设备LAa(图70中未示出)引导分支辐射束B1。
第一反射镜2520经由臂2520’连接到第一枢轴点2522，而第二反射镜经由臂2521’连接到第二枢轴点2523。提供第一调整装置(未示出)以围绕第一枢轴点2522旋转，并且提供第二调整装置(未示出) 以围绕第二枢轴点2523旋转第二反射镜2521。第一和第二调整装置可采取如所属领域的技术人员将易于明了的任何适当形式。举例来说，调整装置可包括设置于枢轴点2522、2523处并且连接到臂2520’、 2521’的适合电机。
通过反射镜2520、2521围绕枢轴点2522、2523的旋转，可调整反射镜2520、2521想对于分支辐射束B1的入射角α。将了解，在反射镜 2520、2521以相同入射角α设置时，在被反射镜2520、2521反射之后，分支辐射束B1在与在被反射镜2520、2521反射之前相同的方向上传播。
反射镜2520、2521被布置成以通常被称为掠(或偏斜)入射反射的方式的反射分支辐射束B1。在图70a中，示出反射镜2520、2521以最大入射角α设置，以使得分支辐射束入射于反射镜2520的底部部分 (相对于y方向)和反射镜2521的顶部部分(相对于y方向)上。在一些实施例中，举例来说，角α的最大值可以是近似10度的角。
在图70b中，示出反射镜2520、2521以最小入射角α设置以使得分支辐射束B1入射到反射镜2520的顶部部分和反射镜2521的底部部分上。举例来说，角α的最小值可以是近似1度的角α。在所描绘的实例中，因此，反射镜2520、2521可在1度到10度的入射角之间围绕相应枢轴点2522、2523旋转。将了解，在其它实施例中，反射镜2520、2521 的布置和/或大小可不同以便允许更大或更小的角范围。举例来说，可选择枢轴点2522、2523以便增加或降低反射镜2520、2521的有用的角范围。此外，虽然反射镜2520、2521各自被示出为被布置成围绕固定枢轴点旋转，但这仅是示例性的。将了解，可使用如所属领域的技术人员将易于明了的任何其它适当调整装置调整反射镜2520、2521 的入射角。在实施例中，反射镜2520、2521可均被布置成围绕同一枢轴点旋转。通过对枢轴点2522、2523的位置的适当选择，可使得出射分支辐射束B1相对于入射分支辐射束B1的位移(即，在图70a、图70b 的实施例中，2h)针对在预定、相对小范围(图70a、图70b中所示出的a)内的角α实质上恒定。然而，对于角α的更大的角范围，在出射分支辐射束相对于入射分支辐射束的位移将实质上恒定的情况下，反射镜2520、2521中的至少一者或两者均可设置有适合于在y方向上平移反射镜2520、2521中的一者或两者的平移装置。
反射镜2520、2521中的每一个的反射率是反射镜2520、2521与分支辐射束B1之间的入射角α的函数。举例来说，对于2度的入射角，入射辐射的近似98％(在具有带有完全平坦表面的钌(Ru)涂层的反射镜的理论情形中)可在反射镜2520、2521中的每一个处被反射。即，当成2度的角时，与入射于该反射镜上的辐射的强度相比，由反射镜 2520、2521中的一个反射的辐射减小了2％。同样地，在反射镜2520、 2521中的两个均以2度的角α设置的情况下，通过反射镜2520、2521 的反射，分支辐射束B1的强度减小了近似4％。
对于10度的入射角(在以上实例中使用的最大角)，入射辐射的近似90％可在反射镜2520、2521中的每一个处被反射。即，当入射角是10度时，所反射的辐射的强度比入射辐射小近似10％。同样地，在反射镜2520、2521均以10度的入射角α设置时，通过反射镜2520、2521 的反射，分支辐射B1的强度减小了近似20％。
依据以上描述，将了解，通过对处于1与10度之间的角α的调整，接收于光刻设备LAa处的分支辐射束B1的强度可在2％与20％之间变化。
在一些实施例中，反射镜2520、2521的入射角可以高达1KHz的频率调整，借此提供用于分支激光束B1的衰减的快速调整机构。第一和第二调整装置可连接到控制器2525。控制器2525可被布置成接收指示待接收于光刻设备LAa处的分支辐射束B1的所期望的强度的指令。响应于这些指令的接收，控制器可被布置成控制调整装置以调整反射镜2520、2521的入射角α来达成分支辐射束B1的所期望的衰减和借此光刻设备LAa处所期望的强度。
控制器2525可以是反馈控制环路的一部分，所述反馈控制环路被布置成检测接收于光刻设备LAa处的分支辐射束B1的强度并且调整分支辐射束B1的衰减以便将光刻设备LAa处的强度维持处于预定值或在预定范围内。
在其它实施例中，反射镜2520、2521中的每一个的入射角可彼此独立地调整。虽然这将导致分支辐射束B1的传播方向的改变，但在 (举例来说)其中反射镜2520、2521的入射角可仅在离散步骤中调整的实施例中，这可有利地增加可能的衰减值的数目。
将了解，虽然参考衰减器2515a描述了上文所描述的实施例，但可类似地实施衰减器2515b-2515n。
参考图71，图示了可提供于衰减器2515a内的第一衰减设备2519 的替代性实施例。在图71的实施例中，第一衰减设备2519包括四个反射镜2530、2531、2532、2533。反射镜2530、2531以类似于如上文参考图70a、图70b所描述的反射镜2520、2521的方式布置。特定来说，第一反射镜2530设置有第一调整装置，所述第一调整装置被布置成围绕第一枢轴点2534旋转反射镜2530，反射镜2530经由臂2530’连接到第一枢轴点2534。第二反射镜2531设置有第二调整装置，所述第二调整装置被布置成围绕第二枢轴点2535旋转反射镜2531，反射镜2531 经由臂2531’连接到第二枢轴点2535。
虽然反射镜2532、2533以类似于反射镜2530、2531的方式布置，但可被视为第一反射镜2530和第二反射镜2531沿着垂直于分支辐射束B1的传播方向的轴线的布置的“镜面反射”。特定来说，第三反射镜2532在y方向上设置于与第二反射镜2531相同的位置处，并且被布置成接收从第二反射镜2531反射的辐射。第三反射镜设置有被布置成围绕第三枢轴点2536旋转反射镜2532的第三调整装置。第三反射镜 2532被布置成朝向在y方向上与第二反射镜2532分离达距离2h的第四反射镜2533(即，第四反射镜2533在y方向上处于与第一反射镜2530 相同的位置处)反射所接收的辐射。第四反射镜2533设置有被布置成围绕第四枢轴点2537旋转反射镜2533的第四调整装置。第四反射镜 2533被布置成将辐射引导到光刻设备LAa(图71中未示出)。
在第一到第四反射镜2530-2533中的每一个的入射角α相同的情况下，分支辐射束B1在离开衰减器2515a时和在其进入衰减器2515a 时沿相同方向且在y方向上处于相同位置处。另外，通过使用各自可操作成通过1度到10度的范围调整入射角的四个反射镜，衰减器2515a 的可能衰减范围从2％到20％的范围(在图70的布置中)增加到4％到 40％的范围(即，进入衰减器2515的辐射的96％到60％的可能透射范围)。将了解，在可接受更大的最小衰减的情况下，在图71的实施例中可达成的衰减的更大的范围可以是有利的。
此外，可利用图71的实施例来提供与可由图70的实施例提供的衰减范围相同或类似的衰减范围，图70的实施例对分支辐射束B1的偏振具有较小的影响。即，由于达成特定衰减所需的较小入射角α，四个反射镜2530到2533对分支辐射束B1的P和S偏振分量的组合效应小于两个反射镜2520、2521针对给定衰减的组合效应。这特别是针对接近20％的衰减(即，在每一反射镜2520、2521的入射角α接近10度时) 的情形。
在一些实施例中，可期望尽可能地保持由分支辐射束B1在其进入衰减器2515a之前展现的大体圆形偏振。在这个情形中，近似2％到20％的衰减范围可借助于处于近似1度与5度之间的角调整范围来达成。因此，这个实施例可特别有益于对分支辐射束B1的偏振具有减小的影响。
此外，在图71的布置中，不需要用于提供反射镜2530到2533中的一个或多个的平移校正的平移装置。出射束具有与针对阿尔法α的所有值(当角α等于所有四个反射镜时)的入射束相同的角度和位置。换句话说，由反射镜2530、2531所致的距离2h中的任何改变由反射镜 2532、2533“颠倒”，以使得不需要反射镜在y方向上的平移，以确保分支辐射束B1在与其进入相同的位置处离开衰减器2515a。
图71可被视为示出两组的两个反射镜；第一组含有反射镜2530、 2531并且第二组含有反射镜2532、2533。将了解，在其它实施例中，可提供额外反射镜或额外组的反射镜以进一步增加可能的衰减范围或以减小对分支辐射束B1的偏振的更改。
除了上文所描述的第一衰减设备之外，第二衰减设备还可提供于衰减器2515a到2515n中的一个或多个内。第二衰减设备可提供固定衰减。可替代地，第二衰减设备可提供可以较低速率调整和/或具有更高范围的可能衰减值的可调整衰减设备。
图72a示意性地描绘第二衰减设备2540的实例，所述第二衰减设备可结合如参考图3和图4上文所描述的第一衰减设备提供或替代所述第一衰减设备提供。虽然在本文中被称为“第一”和“第二”衰减设备，但是应理解，这并不意味着次序。实际上，在结合提供的情况下，分支辐射束B1可在通过其它之前通过第一或第二衰减设备中的一个。
在第一或第二衰减设备中的一个提供更大衰减的情况下(举例来说，在第二衰减设备提供衰减因数10的情况下)，可期望将第二衰减设备放置于(相对于分支辐射束B1的传播方向)监测(举例来说) 用于控制环路的辐射的强度的传感器之后。
衰减设备2540包括界定室2542的壳体2541。壳体2540可界定任何形状的室2541。举例来说，壳体2541可以是大体管状的。室2542在第一端部处由第一窗2543封闭并且在第二、对置端部处由第二窗2544 封闭。提供入口2545以允许受控气体量到室2542中。还可提供阀2546 以允许来自室2542的受控气体流。提供压强监测器2547以监测室2542 内的压强。压强监测器2547可以是任何形式的压强监测器。通过提供气体流而非固定、包封的气体介质，可移除由气体吸收的能量。因此，在衰减设备2540提供大衰减因数(例如，因数10)的情况下，移除的能量的量可以是很大的。
入口2545允许EUV吸收气体引入到室2542中。将了解，可依赖于所期望的EUV吸收水平而选择引入到室2542中的特定气体。然而，作为实例，气体(例如，氢气、氦气和/或氩气)可以是适合的。窗2543、 2544被构造以便提供针对EUV辐射的高透射率并且可被建构成提供对其它波长的电磁辐射的高吸收率。举例来说，窗可包括通常被称为光谱纯度滤光片之物，所述光谱纯度滤光片过滤EUV波长之外的辐射，但所述光谱纯度滤光片允许EUV辐射的透射。这些光谱纯度滤光片可以如所属领域的技术人员将明了的任何适当方式建构。举例来说，窗2543、2544可由钼(Mo)和硅化锆(ZrSi)建构而成。Mo/ZrSi 堆叠可覆盖于具有硅化钼(MoSi)的一个或两个侧部上。在替代性实例中，窗2543、2544可由多晶硅(pSi)形成。多晶硅膜的侧部中的一个或两个可覆盖有氮化硅(SiN)层。其它材料(举例来说，石墨烯)可适合在窗2543、2544中使用。可依赖于室2542内所期望的最大压强而选择窗2543、2544的厚度，所述最大压强自身可依赖于所期望的衰减而选择。
分支辐射束B1穿过第一窗2543进入第二衰减设备2540，并且在穿过第二窗2544离开衰减设备2540之前，借助于与室2542内的流体互相作用而衰减。由穿过室2542的通道所致的分支辐射束B1的衰减可通过使室2542内的气体的类型、量或压强变化而变化。
压强传感器、气体入口和气体阀可结合控制器(例如，控制器2525 (图3、图4))或单独控制器。控制器可操作成控制气体入口2545和气体阀2546以在室2542内达成所期望的压强。可选择室2542内的所期望的压强以便达成待由第二衰减设备所致的分支辐射束B1的所期望的衰减。可替代地或另外，可选择室2542内的所期望的压强以将室 2542内的压强维持于预定安全范围内。
在图72b中图示第二衰减设备的替代性实施例，其中同样部件已经设置有同样的附图标记。在图72a的实例性实施例中，两个窗2543、 2544均沿着其长度垂直于分支辐射束B1的传播方向。同样地，不管分支辐射束B1在哪个位置处进入室2542，穿过室2542的分支辐射束 B1的路径均是相同长度。在图72b中所示出的替代性实例中，窗2543、 2544相对于分支辐射束B1的传播方向朝向彼此成角度。以这种方式，在分支辐射束B1在一个位置处进入室2542的情况下，其将行进比当分支辐射束B1在不同、较低(在图72中，在y方向上)位置处进入室 2542时更短的穿过室2542的距离。同样地，分支辐射束的衰减可通过使分支辐射束B1进入室2542的位置的变化而变化。此外，这布置还可被用于在束的横截面上产生强度梯度。这样的强度梯度可被用于校正照射场上的强度变化。
通常，其中分支辐射束B1的衰减可使用图72a、图72b的第二衰减设备而变化的范围大于可借助于图70a、70b和图71的第一衰减设备达成的衰减调整的范围。然而，衰减可以被调整的速度慢于第一衰减设备的速度。举例来说，室2542可缺乏气体以便降低衰减。然而，举例来说，与调整反射镜2530到2533所要求的时间相比，这可花费更大的时间长度。
参考图73，示出其中由以接近法线入射角设置于分支辐射束B1 的路径中的EUV反射性膜片2550提供第二衰减设备的又一替代性实施例。膜片2550可以类似于上文所描述的窗2543、2544的方式建构。膜片2550可依赖于所使用的建构和材料而具有任何适合尺寸。
分支辐射束B1离开第一衰减设备2519并且入射于膜片2550上。定向膜片2550以便形成致使分支辐射束B1的一部分2551朝向设置于衰减器2515a的壁上的辐射捕集器2552反射的分支辐射束B1的入射角。分支辐射束B1的部分2553透射穿过膜片2550。也将了解，未被反射的分支辐射束B1的一部分将由膜片2550吸收。分支辐射束B1与膜片2550的入射角可以是接近法向的入射角，从而实质上避免朝向先前光学元件(即，图73中的第一衰减设备2519)反射辐射。
在图73中，反射性膜片2550设置于衰减器2515a内的第一衰减设备2519之后(相对于分支辐射束B1的传播方向)，然而，在其它实施例中，衰减器2515a内的衰减设备的次序可以是其它的。将进一步了解，可依序提供多个膜片(例如，膜片2550)以进一步增加分支衰减束B1的衰减。
此外，虽然上文描述了衰减器可包括第一和第二衰减设备，但将了解，衰减器可包括又一衰减设备。举例来说，图73的实施例可与其它实施例组合，以提供具有图3或图4的衰减设备、图72a、图72b的衰减设备和包括膜片(例如，膜片2550)的衰减设备的衰减器。其它配置也是可能的。
虽然上文描述了针对每一分支辐射束提供相应的衰减器 2515a-2515n，但将了解，在其它实施例中，可针对分支辐射束中的仅一个或一些提供衰减器。此外，可针对多个分支辐射束提供单个衰减器。即，虽然示出衰减器2515a-2515n设置于束分裂设备20外部，但在其它实施例中，如本文中所描述的衰减器可设置于束分裂设备20 内以便使多个分支辐射束衰减。举例来说，为了使所有分支辐射束 Bb-B20一起衰减，可紧接着在第一分支辐射束B1的分支之后提供衰减器。实际上，如学习了本文中的教示的所属领域的技术人员将明了，可提供衰减器的任何组合或配置。
更一般来说，如学习了本文中的教示的所属领域的技术人员将易于了解，通常如上文所描述的衰减器15可定位于光刻系统内在衬底之前的其它处。举例来说，参考图2，衰减器可定位于照射器IL内。
参考图74，现在描述包括自由电子激光器FEL(举例来说，所述自由电子激光器FEL可实质上如参考图3所描述)、光学系统2630和传感器设备2631的辐射源SO5的替代性实施例。光学系统2630包括：第一光学元件2632、第二光学元件2633、控制器2630a、第一致动器2632a 和第二致动器2633a。第一致动器2632a和第二致动器2633a可操作成分别响应于来自控制器2630a的所接收的信号S1、S2而移动第一光学元件2632和第二光学元件2633。光学系统2630被布置成从自由电子激光器FEL接收辐射束B’，并且使用第一和第二可移动光学元件2632、 2633来增加束B’的横截面面积(例如，如果束具有圆形横截面，那么增加束的直径，或者，如果束具有矩形横截面，那么增加束的高度和宽度)。这个较大的束B由光学系统2630输出并且由束分裂设备20(图 1)接收。
传感器设备2631包括沿着束B的传播方向间隔开的两组传感器 2631a、2631b。每一组传感器2631a、2631b包括布置于束B的周边周围的传感器以使得辐射束与所期望的位置的偏差将致使束的边缘与一个或多个传感器的重叠。举例来说，对于其中由光学系统2630输出的辐射束B是圆形的实施例，感测元件可在y-z平面中分布于圆的圆周周围，圆的直径实质上匹配辐射束B的直径。可使用传感器设备的任何其它适合形式。
传感器设备2631提供两个输出信号Sa、Sb，每一信号指示在束已经传播达不同距离之后束的位置。控制器S被布置成处理信号Sa、Sb 以确定束B的传播方向。控制器还可确定束B的位置。控制器2630a可操作成响应于来自传感器设备2631的信号S而使用致动器2632a、 2633a移动一个或多个可移动光学元件2632、2633，以补偿由自由电子激光器FEL产生的束B’的方向的改变。控制器2630a和第一致动器 2632a和第二致动器2633a形成光学系统2630的调整机构。光学元件 2632、2633还可被用于补偿由自由电子激光器FEL产生的束B’的位置的改变。
如在这个上下文中所使用，束B的边缘可界定为其中强度已经下降到低于预设定阈值的点。举例来说，预设定阈值可以是最大强度的百分比。
每一传感器组2631a、2631b中的每一传感器可输出指示入射于其上的辐射量的信号。这些信号中的每一个可单独地或作为组合信号 Sa、Sb发送到控制器2630a。
通过分析入射于多个传感器中的每一个上的辐射量，可确定辐射束B的位置。举例来说，对于其中辐射束是圆形的实施例，如果入射于两个完全对置的感测元件上的辐射量中存在差异，那么辐射束B的中心更接近于接收更多辐射的感测元件。一旦已经以这种方式确定针对每一传感器组2631a、2631b的辐射束的位置，即可确定辐射束的方向。如果这不同于辐射束B的所期望的方向，那么控制器2630a可操作成移动第一光学元件2632和第二光学元件2633以对此进行校正。
传感器设备2631的传感器组2631a、2631b可以是可移动的。这可允许考虑辐射束B的形状和/或强度轮廓的改变。
第一光学元件2632和第二光学元件2633中的每一个包括反射镜并且可设置有主动冷却机构。举例来说，每一反射镜可设置有冷却流体(例如，举例来说，水或二氧化碳(CO2))的供应装置。然而，存在对光学元件可在没有持续损害的情况下吸收和耗散的功率密度的限制。
对于自由电子激光器FEL的给定输出功率，在自由电子激光器 FEL下游的第一光学元件2632接收的功率密度取决于：(i)在辐射束 B’离开自由电子激光器FEL的波荡器24时辐射束B’的初始大小和发散度；和(ii)波荡器24与第一光学元件2632之间的距离。在自由电子激光器FEL与第一光学元件2632之间的距离增加时，第一光学元件 2632接收的功率密度降低。
由EUV自由电子激光器产生的辐射束通常具有相对小的展度。特定来说，由自由电子激光器FEL提供的EUV辐射束B’具有显著比将由激光产生的等离子体(LPP)源或放电产生的等离子体(DPP)源(所述两个等离子体源均是先前技术中已知的)产生的EUV辐射束小的展度。举例来说，由自由电子激光器FEL产生的辐射束B’可具有小于500 μrad(举例来说，小于100μrad)的发散度，并且举例来说，可具有大约50μm的直径。举例来说，由自由电子激光器FEL产生的辐射束B’可具有大约50μm的直径。
自由电子激光器FEL的输出功率可以是大约数十千瓦，以便支撑针对一个或多个EUV光刻设备的高通量。在这些功率处，因为由自由电子激光器产生的辐射束B’的初始直径如此小，所以功率密度将是显著的。举例来说，具有30kW的输出功率和50μm的初始束直径的自由电子激光器的初始功率密度将是大约1.5×1013W/m2。甚至假定大约 10％的吸收速率(所述大约10％的吸收速率可以是针对掠入射反射镜的情形)，这个功率密度太大以至于在不损害它的情况下第一光学元件2632实际上处理不了。
在本发明的实施例中，第一光学元件2632是凸面掠入射反射镜。优选地，第一光学元件2632由是具有最大化反射率并且最小化吸收的涂层(例如，举例来说，钌(Ru))的良好热导体的材料(例如，举例来说，铜)形成。凸面掠入射反射镜可具有任何适合形状，例如，举例来说，球形，散光或非球形。辐射束B’与第一光学元件2632的表面之间的角度是小的，这提供两个益处：(a)其扩大第一光学元件2632 上的束斑大小，从而降低功率密度；和(b)其降低吸收系数，从而减小由第一光学元件2632吸收并且必须耗散的入射功率的比例分数。辐射束B’与第一光学元件2632的表面之间的角度优选地低于大约10 度，因为在角增加大于10度时第一光学元件2632的反射率显著下降。因为第一光学元件2632是凸面的，所以其曲率半径设定辐射束B’与第一光学元件2632的表面之间的角度的下限。优选地，角度在0.5到10 度范围中，更优选地，在1到5度范围中，并且最优选地，在1到3度范围中。
针对圆形束B’，因为第一光学元件2632是掠入射反射镜，所以第一光学元件2632上的束斑大小将是椭圆的。忽视第一光学元件2632 的曲率，椭圆的短轴线的长度将是束B’的直径d并且长轴线的长度将是束B’的直径d与辐射束B’与第一光学元件2632的表面之间的角α的正弦的比率，即，d/sin(α)。
同样，忽视第一光学元件2632的曲率，对于具有是掠入射反射镜的第一光学元件2632的圆形束B’，由第一光学元件2632吸收的功率密度PD由下式给出：
PD＝fa(α)×sin α×PD0， (10)
其中α是辐射束B’与第一光学元件2632的表面之间的角，fa(α)是由第一光学元件2632吸收的功率的比例分数(其依赖于α)，并且PD0是束B’的功率与其横截面面积的比率(即，束的初始功率密度)。
在一个实例中，辐射束B’与第一光学元件2632的表面之间的角α是2.5度。以这个角，入射功率的大约8％可由第一光学元件2632吸收。考虑到扩大的束斑大小和减小的吸收比例分数，对于具有30kW的输出功率和50μm的初始束直径的自由电子激光器的以上实例，由第一光学元件2632吸收的功率密度将减小到大约5.3×1010W/m2。然而，这个功率密度仍太大以至于在不损害它的情况下第一光学元件2632实际上处理不了。
随着辐射束B’传播，其在尺寸上增加。两个点之间的尺寸的增加将与两个点之间的距离和发散度的一半的正切的乘积成比例。忽视第一光学元件2632的曲率，对于法向地入射于第一光学元件2632上的圆形束B’，由第一光学元件2632吸收的功率密度Pd由下式给出：
其中fa是由第一光学元件2632吸收的功率的比例分数，d1是初始束直径，θ是束B’的发散度，l是波荡器24与第一光学元件2632之间的距离，并且Pdi是束B’的功率与其初始横截面面积的比率(即，束的初始功率密度)。
因为由自由电子激光器FEL产生的辐射束B’的发散度如此小，所以为了束的大小显著增加(对应于由第一光学元件2632吸收的功率密度的显著减小)，束必须行进显著距离。举例来说，波荡器24与第一光学元件2632之间的距离可有必要是大约数十米，以便第一光学元件 2632上的功率密度足够低，以便其表面涂层不受损害。大约10m的波荡器24与第一光学元件2632之间的距离可太小并且100m可不必要地大。举例来说，波荡器24与第一光学元件2632之间的距离可在30m到 80m范围中，举例来说，其可以是大约50m。避免第一光学元件的损害所需的在波荡器24与第一光学元件2632之间的距离依赖于第一光学元件的表面涂层和衬底的材料性质并且依赖于被用于冷却第一光学元件的冷却系统的效力(除了依赖于束的功率密度之外)。
对于具有以下特征的自由电子激光器：30kW的输出功率、50μm 的初始束直径、2.5度的在辐射束B’与第一光学元件2632的表面之间的角α、100μrad的发散度和50m的在波荡器24与第一光学元件2632之间的距离，第一光学元件2632上的功率密度可减小到大约4.4×108 W/m2。在足够冷却的情况下，这样的功率密度可在不损害其的情况下由第一光学元件2632吸收和耗散。
一般来说，对于给定初始束直径、功率和发散度，由第一光学元件2632吸收的功率密度PD可通过更改以下各项而变化：(i)辐射束B’与第一光学元件2632的表面之间的角α；和/或(ii)波荡器24与第一光学元件2632之间的距离l。角α的可接受值的范围将依赖于距离l，反之亦然。角α的可接受值的范围还可受第一光学元件2632的曲率半径制约(以避免第一光学元件远离辐射束B’弯曲到辐射束的一部分错过第一光学元件的这样的程度的可能性)。
当自由电子激光器FEL的波荡器24与第一光学元件2632之间的距离是大约数十米时，第一光学元件2632上束斑的放置将强烈地依赖于离开波荡器24的辐射束B’的初始方向。在这个方向上的非常小的变化可致使第一光学元件2632处的束斑移动显著距离。该距离l足够大，以便辐射源SO5的分量和/或其所装纳于的建筑体的小的相对机械移动可引起第一光学元件2632上的束斑的大的位移。控制器2630a和第一致动器2632a和第二致动器2633a形成光学系统2630的调整机构。
光学系统2630的调整机构(由控制器2630a和第一致动器2632a 和第二致动器2633a提供)和传感器设备2631提供主动反馈环路，所述主动反馈环路允许第一光学元件2632放置得距波荡器24足够远以使得其不受损害同时确保由光学系统2630输出的束B的方向和位置保持稳定。因此，有利地，自由电子激光器FEL和这个主动反馈环路的组合允许高功率EUV辐射束可用于光刻。
因为第一光学元件2632是凸面的，所以其将增加EUV辐射束的发散度，从而降低光学路径中下游的反射镜上的热负荷。这可允许反射镜下游具有带有较少冷却和因此较不昂贵的低规格。另外或可替代地，其可允许下游反射镜更靠近于法线入射。
参考图74，相对于参考组的轴线50，波荡器24的轴线是在x方向上。辐射束B’将通常在x方向上传播。第一光学元件2632和第二光学元件2633中的每一个可操作成在y方向和z方向上线性地移动并且可操作成围绕x和z轴线旋转。这个自由允许光学系统2630校正辐射束的传播方向与x方向的偏差。
举例来说，所谓的束指向错误可出现，其中辐射束B’不在x方向上传播而是在以与x方向成微小的角的方向上传播。举例来说，指向错误可使得辐射束B’的方向包含在y方向上的分量。这可通过围绕z 方向旋转第一光学元件2632和第二光学元件2633来校正。第一光学元件2632的旋转可被用于引导辐射束B’以使得其入射于第二光学元件 2633的中心上，并且第二光学元件的旋转可被用于确保辐射束B’在其离开光学系统2630时在x方向上传播。
其中辐射束的方向包含在z方向上的分量的指向错误可以类似方式通过围绕x方向旋转第一光学元件2632和第二光学元件2633来校正。其中辐射束包含在y方向和z方向上的分量的指向错误可通过在x 方向和z方向上均旋转第一光学元件2632和第二光学元件2633来校正。
第一光学元件2632可在y方向和z方向上平移。在y方向和z方向上的平移可被用于确保辐射束B’入射于第一光学元件的中心处或接近于第一光学元件的中心。如果辐射束B’已经偏离以使得其不再入射于第一光学元件2632的中心上，那么第一光学元件在y方向和/或z方向上的平移可实施直到辐射束B’在第一光学元件的中心处或接近于第一光学元件的中心为止。举例来说，可由摄影机或一些其它传感器(未图示)监测辐射束B’在第一光学元件2632上的位置。
可能不需要第二光学元件2633在y方向和z方向上的平移来校正束指向错误。然而，第二光学元件2633可在y方向和z方向上平移以便允许针对其它错误的校正。举例来说，第二光学元件2633的平移可被用于提供对辐射束的横截面形状的校正或修改(例如，如果光学元件 2632、2633具有非球形形状或其它复杂形状的话)。
图75更详细地示意性地表示第一光学元件2632和相关联的致动器2632a。致动器2632a包含连接于第一光学元件2632与致动器的基座 2635之间的三个致动器元件。每一致动器元件位于光学元件的拐角处或毗邻于光学元件的拐角(三个致动器元件以三角形的三个拐角的形式布置)。图75中示意性地示出致动器元件2634a、2634b中的两个。举例来说，致动器元件2634a、2634b可以是压电致动器，或可以是任何其它适合形式的致动器。每一致动器元件2634a、2634b可独立地操作成在y方向上移动第一光学元件的拐角(如双箭头所指示)。这允许第一光学元件视需要围绕z轴线或围绕x轴线旋转。一起操作所有致动器元件将提供第一光学元件2632在y方向上的平移。独立的致动器元件可被用于提供第一光学元件2632在z方向上的平移。举例来说，独立的致动器元件可被用于在z方向上平移基座2635，借此在z方向上移动第一光学元件2632。类似地，独立的致动器元件可被用于提供在x 方向上的平移。举例来说，独立的致动器元件可被用于在x方向上平移基座2635，借此在x方向上移动第一光学元件2632。
尽管以上致动器元件2634a、2634b的描述指代其处于第一光学元件2632的拐角处或毗邻于第一光学元件2632的拐角，但是第一光学元件不必要具有拐角(举例来说，其可以是椭圆形的)。一般来说，将致动器元件布置为三角形的三个拐角允许可容易地控制第一光学元件的旋转和平移(不管第一光学元件的形状如何)。然而，可使用致动器元件的任何适合布置。举例来说，可使用六个致动器元件的布置，致动器元件成对地安装于基座上并且以不同对安装于光学元件上(这种类型的布置被称为斯图尔特(Stuart)平台或六自由度位移台 (Hexapod))。
可在长度上变化的一个或多个波纹管可在第一光学元件2632与基座2635之间延伸，并且可用于将热从第一光学元件传送到基座。热的传递可由具有高导热性的波纹管内的固定材料促进。另外或可替代地，一个或多个挠性管可经由波纹管将冷却流体传输到安装板并且传输来自安装板的冷却流体。另外或可替代地，其中液体在热侧蒸发并且蒸气在冷侧凝聚的挠性热管可被用于远离光学元件传递热。
用于第二光学元件2633的致动器2633a可具有类似于用于第一光学元件2632的致动器2632a的配置。在实施例中，可省略被用于提供在z方向上的平移的独立的致动器。
控制器2630a可操作成确定辐射束B的位置和/或方向是否不同于所期望的方向，并且如果这样，第一光学元件2632和第二光学元件 2633需要如何移动以便将辐射束B返回到所期望的方向。控制器2630a 可然后将这个信息转换成用于两个致动器2632a、2633a的两个信号 S1、S2以便相应地移动第一光学元件2632和第二光学元件2633。控制器2630a可包括可实施上文所描述的功能的处理器(未示出)。处理器可响应于来自传感器设备2631的给定输入信号Sa、Sb而实时地计算第一光学元件2632和第二光学元件2633必须如何移动。另外或可替代地，处理器可存取来自查阅表的这个信息或可存储于存储器(未示出) 中的类似物。
第二光学元件2633具有凹面形状以使得出射束的发散度实质上是零。第二光学元件2633的形状可实质上匹配第一光学元件2632的形状，并且举例来说，可以是球形、散光或非球形的。因此，在第二光学元件2633的下游，束实质上准直。有利地，这允许在其进入光刻设备LA1、LA2或掩模检查设备MIA之前调节分支辐射束B1-B3(参见图1)的其它光学元件完全相同或至少非常类似。从制造立场来看，这是特别有利的。
对由束分裂设备20接收束来说具有与由波荡器24输出的形状和/ 或强度分布不同的形状和/或强度分布可以是优选的。举例来说，对于针对束分裂设备20内的连续刃形边缘提取反射镜的圆形束来说，矩形形状可以是优选的。可由光学系统2630通过(举例来说)使用具有非球形光学表面的第一和第二光学元件更改辐射的形状和/或强度分布。将了解，针对不同束B形状，可使用传感器设备2631中的感测元件的不同布置以使得感测元件的分布实质上匹配束B的形状。
尽管上文所描述的辐射源SO5的实施例包括一个自由电子激光器FEL，但根据本发明的实施例的辐射源可包括两个或更多个自由电子激光器。
参考图76，根据本发明的辐射源SO6的第二实施例包括两个自由电子激光器FELa、FELb、光学系统2660和传感器设备(未示出以便减小附图的复杂性)。自由电子激光器FELa、FELb中的每一个可操作成产生EUV辐射束B’、B”，并且可与上文关于辐射源SO5的第一实施例所描述的自由电子激光器FEL实质上相同。这样的布置提供冗余，从而允许自由电子激光器FELa、FELb中的一个当另一个自由电子激光器正在维修或正在进行维护时进行操作。因此，自由电子激光器 FELa、FELb中的一个总是可供使用。
光学系统2660包括四个可移动光学元件：与自由电子激光器 FELa中的第一个相关联的第一光学元件2662a和第二光学元件2663a；和与自由电子激光器FELb中的第二个相关联的第一光学元件2662b 和第二光学元件2663b。光学系统进一步包括控制器2660a和针对可移动光学元件2662a、2662b、2663a、2663b中的每一个的致动器2664、2665、2666、2667。四个致动器2664、2665、2666、2667中的每一个可操作成响应于来自控制器2660a的所接收的信号S1、S2、S3、S4而移动可移动光学元件2662a、2662b、2663a、2663b中的一个。
第一光学元件2662a、2662b中的每一个针对其相应的自由电子激光器FELa、FELb执行与第一光学元件2632针对上文关于辐射源SO5 的第一实施例所描述的自由电子激光器FEL的功能实质上相同的功能。第一光学元件2662a、2662b两者均被布置成将从其相应的自由电子激光器FELa、FELb接收的辐射束B’、B”引导到实质上相同位置。
光学系统2660被布置成选择性地从自由电子激光器FELa、FELb 中的一个接收辐射束B’、B”，并且使用与自由电子激光器FELa、FELb 相关联的第一和第二可移动光学元件来增加束B’的横截面面积以产生具有更大直径的束B。由光学系统2660输出的这个更大的束B由束分裂设备20接收。
与第一实施例SO5一样，传感器设备(未示出)可操作成确定由光学系统2660输出的束B的位置和方向并且将指示其的信号S发送到控制器2660a。控制器2660a可操作成移动对应于正响应于信号S而操作的自由电子激光器FELa、FELb的第一和第二光学元件以补偿由该自由电子激光器FELa、FELb产生的束B’、B”的方向的改变。控制器 2660a和四个致动器2664、2665、2666、2667形成光学系统2660的调整机构。
除了上文关于第一实施例SO5的第二光学元件2633所描述的功能性之外，第二光学元件2663a、2663b中的每一个可操作成在y方向上移动过更大的距离，由使用中位置与存储位置之间的箭头A所指示，在使用中位置中，其被布置成经由其相关联的第一光学元件从其相关联的自由电子激光器FELa、FELb接收辐射，在存储位置中，其从辐射的路径缩回。在使用中，自由电子激光器中的一个(举例来说，图76中的FELb)接通并且另一个自由电子激光器关断(举例来说，以允许维护)。与接通的自由电子激光器FELb相关联的第二光学元件2663b设置于其使用中位置中并且另一第二光学元件在其存储位置中。
有利地，这样的布置允许不管哪一自由电子激光器FELa、FELb 正在操作，由光学系统2660输出的辐射束B都在实质上相同位置中和方向上。
可提供用于视情况将两个第二光学元件2663a、2663b在其使用中位置与所存储位置之间移动的控制机构(未示出)。
相对于图76中的参考组的轴线2670，由光学系统2660输出的辐射束B大体在x方向上。两个自由电子激光器FELa、FELb中的每一个的轴线(其输出辐射束B’、B”沿着所述轴线传播)相对于x轴线以小角β设置。这允许两个自由电子激光器FELa、FELb之间的物理间距大于两个第一光学元件之间的物理间距。这是有利的，因为举例来说，针对系统稳定性来说两个第一光学元件2662a、2662b相对接近(即，分开大约1米)可以是优选的，而自由电子激光器FELa、FELb是非常大的设备并且可有必要需要分离达显著更大的距离。两个自由电子激光器FELa、FELb的波荡器之间的距离Δ由下式给出：
Δ＝2ltan(β)+2ktan(2α+β)， (12)
其中，l是自由电子激光器FELa、FELb的波荡器与第一光学元件 2662a、2662b之间的距离，α是辐射束B’与第一光学元件2662a、2662b 的表面之间的角，并且k是第一光学元件2662a、2662b与第二光学元件2663a、2663b之间的距离。对于足够大的l和k：
Δ＝2β(l+k)+4kα， (13)
参考图77，辐射源SO7包括两个自由电子激光器FELa、FELb和光学系统2730。
自由电子激光器FELa、FELb中的每一个选择性地可操作成产生 EUV辐射束Ba’、Bb’。即，自由电子激光器FELa、FELb中的每一个可在其中其产生EUV辐射束的接通状态与其中其不产生EUV辐射束的关断状态之间切换。自由电子激光器FELa、FELb中的每一个当设置于其接通状态中时可被称为接通，并且当设置于其关断状态中时可被称为关断。
由自由电子激光器FELa、FELa输出的EUV辐射束Ba’、Bb’中的每一个可具有实质上圆形横截面和高斯强度轮廓。如上文所描述，由 EUV自由电子激光器产生的辐射束通常具有相对小的展度。举例来说，由自由电子激光器FELa、FELb产生的辐射束Ba’、Bb’可具有小于500μrad(举例来说，小于100μrad)的发散度，并且举例来说，在其离开其相应波荡器24时可具有大约50μm的直径。
再次参考图77，光学系统2730被布置成从自由电子激光器FELa、 FELa中的每一个接收辐射束Ba’、Bb’并且将输出辐射束B输出。由光学系统2730输出的辐射束B由束分裂设备20接收(参见图1)。
光学系统2730包括四个光学元件：与自由电子激光器FELa中的第一个相关联的第一光学元件2732和第二光学元件2734；和与自由电子激光器FELb中的第二个相关联的第一光学元件2736和第二光学元件2738。光学元件2732、2734、2736、2738被布置成更改来自自由电子激光器FELa、FELb的辐射束Ba’、Bb’的横截面的大小和形状。
特定来说，第一光学元件2732、2736是用于增加来自自由电子激光器FELa、FELb的辐射束Ba’、Bb’的横截面面积的凸面反射镜。尽管在图77、图79和图80中，第一光学元件2732、2736看似在x-y平面中实质上平坦，但其在这个平面中和在z方向上均是实际上凸面的。因为第一光学元件2732、2736是凸面的，所以其将增加EUV辐射束 Ba’、Bb’的发散度，从而降低在其下游的反射镜上的热负荷。第一光学元件2732可被称为被布置成增加从第一自由电子激光器FELa的接收辐射束Ba’的横截面面积的发散光学元件。第一光学元件2736可被称为被布置成增加从第二自由电子激光器FELb接收的辐射束Bb’的横截面面积的发散光学元件。这可允许反射镜下游具有带有较少冷却和因此较不昂贵的低规格。另外或可替代地，其可允许下游反射镜更靠近于法线入射。实际上，由辐射源SO7输出的辐射束B可由串行地布置于束B的路径中的多个连续的静态刃形边缘反射镜分裂。增加束 B的大小(举例来说，通过使用凸面反射镜作为第一光学元件2732、 2736)减小反射镜必须位于束B路径中的精确度。因此，这允许分裂设备20对输出束B的更精确的分裂。
第二光学元件2734、2738是凹面的并且在形状上与第一光学元件互补以使得离开第二光学元件2734、2738的束具有实质上零发散度。第二光学元件2734可被称为会聚光学元件，所述会聚光学元件被布置成在从第一自由电子激光器FELa接收的辐射束Ba’的横截面面积已经由第一光学元件2732增加之后将该辐射束Ba’的发散度减小到实质上零。第二光学元件2738可被称为会聚光学元件，所述会聚光学元件被布置成在从第二自由电子激光器FELb接收的辐射束Bb’的横截面面积已经由第一光学元件2736增加之后将该辐射束Bb’的发散度减小到实质上零。因此，在第二光学元件2734、2738的下游，束实质上准直。同样地，尽管在图77、图79和图80中，第二光学元件2734、2738 看似在x-y平面中实质上平坦，但其在这个平面中和在z方向上均实际上是凹面的。
对于由束分裂设备20接收的输出束B来说具有与由自由电子激光器FELa、FELb输出的形状和/或强度分布不同的形状和/或强度分布可以是优选的。举例来说，对于针对束分裂设备20内的连续的刃形边缘提取反射镜的圆形束来说，矩形形状可以是优选的。因此，除了增加辐射束Ba’、Bb’的横截面面积之外，光学元件2732、2734、2736、 2738还用于更改辐射束Ba’、Bb’的横截面形状。特定来说，光学元件 2732、2734、2736、2738是散光或非球形的并且被成形以便确保离开第二光学元件2734、2738的辐射束Ba、Bb在形状上比由自由电子激光器FELa、FELb产生的辐射束Ba’、Bb’更具矩形。举例来说，光学元件可被成形以使得离开第二光学元件2734、2738的束Ba、Bb是大体矩形但具有圆拐角，但其它形状也是可能的。这样的矩形形状的两个尺度可与光学元件在两个垂直方向上(例如，举例来说，在x-y平面中和在z方向上)的曲率半径相关。有利地，这允许被用于在其进入光刻设备之前将输出辐射束B分裂成分支辐射束的反射镜完全相同或至少非常类似。从制造立场来看，这是特别有利的。
在本实例中，描述了针对八个光刻设备LA1-LA8提供八个分支辐射束Ba-B8。将了解，如图1中所图示，可提供额外光刻设备。
当自由电子激光器FELa、FELb中的两个均接通时，光学系统2730 可操作成组合其辐射束Ba’、Bb’以形成复合辐射束。在这个实施例中，这通过在x方向上将第一自由电子激光器FELa的第一光学元件2732 和第二光学元件2734从第二自由电子激光器FELb的第一光学元件 2736和第二光学元件2738偏移来达成以使得离开第二光学元件2734、 2738的束Ba、Bb均彼此毗邻并且相互平行。特定来说，第一自由电子激光器FELa的第一光学元件2732和第二光学元件2734设置于第二自由电子激光器FELb的第一光学元件2736和第二光学元件2738的“下游”(相对于激光束Ba’、Bb’的传播方向)。
这样的布置，光学系统2730可操作成组合两个辐射束Ba’、Bb’以形成复合辐射束，提供具有两个自由电子激光器FELa、FELb的辐射源SO7，其中在自由电子激光器FELa、FELb中的一个关断的情况中辐射源SO7能够继续产生输出辐射束。举例来说，这可允许维修或进行维护自由电子激光器FELa、FELb中的一个。然而，有利地，本发明的实施例还视要求或需要允许自由电子激光器FELa、FELb两者同时地操作。因此，如果自由电子激光器FELa、FELb两者都是可操作的，那么其可均在产生用于光刻系统(例如，光刻系统LS)的辐射。
复合束是由光学系统2730输出的输出辐射束B。图78中示出由光学系统2730输出的复合辐射束B的横截面轮廓，复合辐射束B的边缘被界定为其中其强度已经下降到低于预设定阈值的点。图78还图示输出束B的八个部分2820，所述八个部分对应于可由束分裂设备20使用八个实质上相同的连续的刃形边缘提取反射镜(未示出)产生的八个分支辐射束Ba-B8。图78A示出其中每一分支辐射束Ba-B8包括来自两个辐射束Ba’、Bb’中的每一个的辐射的一部分的实施例，而图78B示出其中每一分支辐射束Ba-B8包括专门地来自两个辐射束Ba’、Bb’中的一个或另一个的辐射的实施例。
自由电子激光器FELa、FELb中的每一个可具有在其关断期间调度和/或未调度的停工时间。在自由电子激光器中的一个(举例来说，第一个FELa)关断的情况中，针对图78A和图78B中分别示出的两个不同实施例，对光刻设备LA1-LA20的效应将是不同的。
在图78A中所示出的实施例的情形中，虽然所有光刻设备 LA1-LA20将接收一些辐射，但当两个自由电子激光器FELa、FELb 均接通时仅其中一半将接收辐射。除非更改将分支辐射束Ba-B8传输到光刻设备LA1-LA20的照射器IL的光学装置，否则针对这些实施例，仅一半琢面场反射镜器件10(图2)将被照射。在这些条件下，其可以是以下中任一情形：(a)琢面场反射镜器件10的所有反射镜被完全地照射，或没有完全未被照射的；或(b)琢面场反射镜器件10的反射镜中的至少一些仅部分地照射。如果琢面场反射镜器件10的反射镜中的每一个由琢面场反射镜器件10和琢面光瞳反射镜器件11的适合配置被完全地照射或完全未被照射，那么其可布置成光刻设备 LA1-LA20的照射器IL产生适合针对掩模MA的照射的照射图案。这通过引导反射镜以使得所照射的反射镜实质上均匀地分布于照射器IL 的光瞳面上方来达成。这导致性能的损失。然而，如果琢面场反射镜器件10的反射镜中的一些仅被部分地照射，这些条件可导致掩模MA 处场中大的非均匀性(倾斜)。这可通过琢面场反射镜器件10的适合的重新设计来避免，以确保无反射镜被部分地照射，然而，这有点不切实际。此外，反射镜中的一些的部分照射的效应可通过增加反射镜的总数目(举例来说，通过使用MEMS器件和使用(举例来说)多于 100000个的反射镜)来减小。
在图78B中所示出的实施例的情形中，光刻设备LA1-LA20中的一半将接收与当两个自由电子激光器FELa、FELb均接通时相同的辐射量但另外一半将不接收辐射。
为了解决以下问题：(a)仅照射琢面场反射镜器件10中的一半；和/或(b)仅为光刻设备LA1-LA20中的一半提供辐射，光学系统2730 可调整并且可操作成使离开第二光学元件2734、2738的辐射束Ba、 Bb的横截面轮廓变化(大小和/或形状)。出于这个目的，光学系统2730 进一步包括：控制器2744；和用于光学元件2732、2734、2736、2738 中的每一个的致动器2752、2754、2756、2758。四个致动器2752、2754、 2756、2758中的每一个可操作成响应于来自控制器2744的所接收的信号(未示出)而移动光学元件2732、2734、2736、2738中的一个。
特定来说，当两个自由电子激光器FELa、FELb中的一个关断时，光学系统2730可操作成调整以使得离开对应于其它自由电子激光器 FELa、FELb的第二光学元件2734、2738的辐射束Ba、Bb具有与在两个自由电子激光器FELa、FELb均接通情况下组合辐射束B将具有的大小、形状和位置大体相同的大小、形状和位置。可替代地，光学系统2730可操作成调整以使得离开对应于接通的自由电子激光器FELa、FELb的第二光学元件2734、2738的辐射束Ba、Bb以便至少在组合辐射束B的大小、形状和位置上比当两个光刻设备均接通时其将更为接近。因此，每一光刻设备LA1-LA20将接收照射实质上所有其琢面场反射镜器件10的分支辐射束Ba-B8，但如果两个自由电子激光器FELa、FELb均接通，所述琢面场反射镜器件具有将被接收的一半功率。有利地，这意指束分裂设备和光刻设备LA1-LA20无需改变并且光刻系统LS中的所有光刻设备LA1-LA20可继续操作而没有性能的任何显著损失。为免生疑问，如在这个上下文中所提及，“性能”意指由光刻设备LA1-LA20赋予到(举例来说)衬底W的图像的品质。如所属领域的技术人员将明了，当自由电子激光器FELa、FELb中仅一个正在操作时，将减小可用于每一光刻设备LA1-LA20的辐射的功率(针对相等功率的两个自由电子激光器FELa、FELb，其将减半)。因此，当仅一个自由电子激光器FELa、FELb正在操作时，将减小每一光刻设备LA1-LA20的操作速度(举例来说，达2倍)，但品质将不会受到显著影响。
参考图79和图80，为达成这个目标，光学系统2730可操作成使第一光学元件2732、2736的发散度在x-y平面中的方向上(即，垂直于z 方向)变化并且在y方向上移动第二自由电子激光器FELb的第二光学元件2738。第一光学元件2732、2736中的每一个包括具有不同曲率半径的两个对置表面。举例来说，参考图81，对应于第一自由电子激光器FELa的第一光学元件2732包括第一对置表面2732a和第二对置表面2732b。致动器2752可操作成在z方向上围绕轴线2792旋转第一光学元件2732。第一光学元件2732的发散度通过在z方向上围绕轴线2792 将其旋转达180度而变化以便将对置表面2732a、2732b中的不同一个放置于辐射束Ba’的路径中。当两个自由电子激光器FELa、FELb均接通时，来自第一自由电子激光器FELa的辐射束Ba'入射于第一表面 2732a上。当仅第一自由电子激光器FELa接通时，旋转第一光学元件 2732以使得辐射束Ba'入射于第二表面2732b上，所述第二表面具有第一表面2732a的曲率半径的一半(并且因此产生两倍的发散度)。类似地，对应于第二自由电子激光器FELb的第一光学元件2736包括两个对置表面2736a、2736b，并且致动器2756可操作成在z方向上围绕轴线2796将其旋转以便使其发散度变化。
在替代性实例性实施例中，可为每一自由电子激光器FELa、FELb 提供具有不同曲率半径的两个或更多个第一光学元件，并且可通过将第一光学元件从辐射束Ba’、Bb’的路径移出并且用具有不同曲率半径的另一个将其替换使第一光学元件2732、2736的发散度变化。
再次参考图79，图示了其中第一自由电子激光器FELa接通并且第二自由电子激光器FELb关断的配置。用于第一自由电子激光器 FELa的第一光学元件2732已经围绕其轴线2792旋转达180度以便将其第二表面2732b放置于辐射束Ba’的路径中。此外，第二光学元件2734在y方向上向上移动(如箭头C所指示)。当入射于第二表面2732b 上时，来自第一自由电子激光器FELa的辐射束Ba'将照射第二光学元件2734的区域，被照射的该区域为在其入射于第一表面2732a上的情况下辐射束Bb'将照射的第二光学元件2734的区域的两倍。因为第二光学元件2734的发散度相同，但束散布于两倍的区域上方，所以离开第二光学元件2734的辐射束Ba具有实质上零发散度。
参考图80，图示了其中第二自由电子激光器FELb接通并且第一自由电子激光器FELa关断的配置。用于第二自由电子激光器FELb的第一光学元件2736已经围绕其轴线2796旋转达180度以便将其第二表面2736b放置于辐射束Bb’的路径中。此外，对应于第一自由电子激光器FELa的第二光学元件2734在y方向上向下移动(如箭头D所指示)。来自第二自由电子激光器FELb的辐射束Bb’将照射第二光学元件 2738的区域，被照射的该区域为在第一光学元件2736的第一表面 2736a在辐射束Bb’的路径中的情况下辐射束Bb’将照射的区域的两倍。因为第二光学元件2738的发散度相同，但束散布于两倍的区域上方，所以离开第二光学元件2738的辐射束Bb具有实质上零发散度。
图82中示出当仅第一自由电子激光器FELa接通时由辐射源SO7 产生的束轮廓。当仅第二自由电子激光器FELb接通时由辐射源SO7 产生的束轮廓实质上相同于图82中所示出的束轮廓。
辐射源SO7可包括可操作成确定两个自由电子激光器FELa、 FELb是接通还是或关断的一个或多个传感器(未示出)。这些传感器可将指示两个自由电子激光器FELa、FELb的状态的信号发送到控制器2744。另外或可替代地，辐射源SO7可包括可允许用户手动输入两个自由电子激光器FELa、FELb的状态的用户界面(举例来说，在计划停机的情形中)。
相对于图77、图79和图80中的参考组的轴线2770，由光学系统 2730输出的输出辐射束B大体在x方向上传播。两个自由电子激光器 FELa、FELb中的每一个的轴线(其输出辐射束Ba’、Bb’沿着所述轴线传播)相对于x轴线以小角β设置。这允许两个自由电子激光器FELa、FELb之间的物理间距大于两个第一光学元件2732、2736之间的物理间距。这是有利的，因为举例来说，针对系统稳定性来说，两个第一光学元件2732、2736相对接近(即，分开大约1米)可以是优选的，而自由电子激光器FELa、FELb是非常大的设备并且可有必要需要分离达显著更大的距离。
辐射源SO7进一步包括传感器设备2740。传感器设备2740包括沿着输出束B的传播方向间隔开的两个组的传感器2741、2742。每一组的传感器2741、2742包括布置于输出束B的周边周围的传感器以使得辐射束与所期望的位置的偏差将致使束的边缘与一个或多个传感器的重叠。举例来说，感测元件可在y-z平面中分布于实质上匹配辐射束B的强度分布的区域的周边周围。举例来说，感测元件可分布于标记图78或图82中所示出的束轮廓的形状的线周围。可使用任何其它适合形式的传感器设备。
传感器设备2740提供两个输出信号Sa、Sb，每一信号指示在输出束B已经传播达不同距离之后输出束B的位置。控制器2744被布置成处理信号Sa、Sb以确定输出束B的传播方向。控制器还可确定束B的位置。控制器2744可操作成响应于来自传感器设备2740的信号Sa、Sb 而使用致动器2752、2754、2756、2758移动光学元件2732、2734、2736、 2738，以补偿由自由电子激光器FELa、FEL产生的束Ba’、Bb’的方向的改变。控制器2744和四个致动器2752、2754、2756、2758形成光学系统2730的调整机构。光学元件2732、2734、2736、2738还可被用于补偿由自由电子激光器FELa、FELb产生的束Ba’、Bb’的位置的改变。
如本上下文中所使用，输出束B的边缘可界定为其中强度已经下降到低于预设定阈值的点。举例来说，预设定阈值可以是最大强度的百分比。
每一传感器组2741、2742中的每一传感器可输出指示入射于其上的辐射量的信号。这些信号中的每一个可单独地或作为组合信号Sa、 Sb发送到控制器2744。
通过分析入射于多个传感器中的每一个上的辐射量，可确定输出辐射束B的位置。举例来说，对于其中感测元件在y-z平面中分布于实质上匹配输出辐射束B的强度分布的区域的周边周围的实施例，如果入射于两个在直径上对置的感测元件上的辐射量中存在差异，那么输出辐射束B的中心更接近于接收更多辐射的感测元件。一旦已经以这种方式确定针对每一传感器组2741、2742的辐射束的位置，即可确定辐射束的方向。如果这不同于输出辐射束B的所期望的方向，那么控制器2744可操作成移动光学元件2732、2734、2736、2738以对此进行校正。
传感器设备2740的传感器组2741、2742可以是可移动的。这允许考虑输出束形状B和/或强度轮廓中的改变。举例来说，传感器组可以是可移动的以使得当两个自由电子激光器FELa、FELb均接通时其可根据图78中所示出的束轮廓进行分布并且当自由电子激光器FELa、 FELb中仅一个接通时其可根据图82中所示出的束轮廓进行分布。
辐射束Ba’、Bb’将EUV辐射供应到光刻设备LA1-LA20并且光学系统2730形成将来自自由电子激光器FELa、FELb的辐射引导到光刻设备LA1-LA20的一组专用光学部件的第一部分。
光学元件2732、2734、2736、2738中的每一个包括反射镜并且可设置有主动冷却机构。举例来说，每一反射镜可设置有冷却流体(例如，举例来说，水或二氧化碳(CO2))的供应装置。然而，存在对光学元件可在没有持续损害的情况下吸收和耗散的功率密度的限制。
对于自由电子激光器FELa、FELb的给定输出功率，在对应的自由电子激光器FELa、FELb下游的第一光学元件2732、2736接收的功率密度依赖于：(i)在辐射束Ba’、Bb’离开该自由电子激光器FELa、 FELb的波荡器24时辐射束Ba’、Bb’的初始大小和发散度；和(ii)该自由电子激光器FELa、FELb的波荡器24与其对应的第一光学元件 2732、2736之间的距离。在该第一光学元件2732、2736与其对应的自由电子激光器FELa、FELb之间的距离增加时，每一第一光学元件 2732、2736接收的功率密度降低。
在本发明的实施例中，第一光学元件2732、2736是掠入射反射镜。优选地，第一光学元件2732、2736由是具有最大化反射率并且最小化吸收的涂层(例如，举例来说，钌(Ru))的良好热导体的材料(例如，举例来说，铜)形成。由每一自由电子激光器FELa、FELb输出的辐射束Ba’、Bb’与其对应的第一光学元件2732、2736的表面之间的角α是小的，这提供两个益处：(a)其扩大第一光学元件2732、2736 上的束斑大小，从而降低功率密度；和(b)其降低吸收系数，从而减小由第一光学元件2732、2736吸收并且必须耗散的入射功率的比例分数。每一辐射束Ba’、Bb’与对应的第一光学元件2732、2736的表面之间的角α优选地低于大约10度，因为在角增加至大于10度时第一光学元件2732、2736的反射率显著下降。因为第一光学元件2732、2736 是凸面的，所以其曲率半径设定辐射束Ba’、Bb’与对应的第一光学元件2732、2736的表面之间的角的下限。优选地，角α在0.5到10度范围中，更优选地，在1到5度范围中，并且最优选地，在1到3度范围中。
随着辐射束Ba’、Bb’传播，其在大小上增加。两个点之间的大小的增加将与两个点之间的距离和发散度的一半的正切的乘积成比例。
因为由自由电子激光器FELa、FELb产生的辐射束Ba’、Bb’的发散度如此小，所以为了束的大小显著增加(对应于由第一光学元件2732、2736吸收的功率密度的显著减小)，束必须行进显著距离。举例来说，每一自由电子激光器FELa、FELb的波荡器24与其对应的第一光学元件2732、2736之间的距离可有必要是大约数十米，以便第一光学元件2732、2736上的功率密度足够低，以便其表面涂层不受损害。大约10m的每一波荡器24与其对应的第一光学元件2732、2736之间的距离可能太小并且100m可能不必要地大。举例来说，该距离可在范围30m到80m中，举例来说，其可以是大约50m。一般来说，避免第一光学元件的损害所需的在每一自由电子激光器FELa、FELb的波荡器24与其对应的第一光学元件2732、2736之间的距离将依赖于第一光学元件的表面涂层和衬底的材料性质并且依赖于被用于冷却第一光学元件的冷却系统的效力(除了依赖于束的功率密度之外)。
一般来说，对于给定初始束直径、功率和发散度，由每一第一光学元件2732、2736吸收的功率密度可通过更改以下各项而变化：(i) 该第一光学元件2732、2736的表面与入射于其上的辐射束Ba’、Bb’之间的角α；和/或(ii)该第一光学元件2732、2736与其对应的波荡器24之间的距离L。角α的可接受值的范围将依赖于距离L，反之亦然。角的可接受值的范围还可受第一光学元件2732、2736的曲率半径制约 (以避免第一光学元件远离辐射束Ba’、Bb’弯曲到辐射束的一部分错过第一光学元件的这样的程度的可能性)。
当在每一自由电子激光器FELa、FELb的波荡器24与其对应的第一光学元件2732、2736之间的距离L是大约数十米时，第一光学元件 2732、2736上束斑的布置将强烈地依赖于离开该波荡器24辐射束Ba’、 Bb’的初始方向。在这个方向上的非常小的变化可致使第一光学元件 2732、2736处的束斑移动显著距离。距离L足够大，以便辐射源SO7 的分量和/或其装纳于其中的建筑体的小的相对机械移动可引起第一光学元件2732、2736上的束斑的大的位移。
控制器2744和四个致动器2752、2754、2756、2758提供主动反馈环路，所述主动反馈环路允许第一光学元件2732、2736中的每一个放置得距其对应的自由电子激光器FELa、FELb的波荡器24足够远以使得其不受损害同时确保由光学系统2730输出的输出束B的方向和位置保持稳定。因此，有利地，自由电子激光器(所述自由电子激光器具有非常小的展度)和这个主动反馈环路的组合允许高功率EUV辐射束可用于光刻。特定来说，其允许具有带有足够大功率的输出辐射束的辐射源SO7服务多个(举例来说，八个)光刻设备。
参考图77、图79和图80，相对于参考组的轴线2770，自由电子激光器FELa、FELb的轴线名义上在x-y平面中并且以与x轴线成小角β而设置。输出辐射束B将大体在x方向上传播。光学元件2732、2734、 2736、2738中的每一个可操作成在y方向和z方向上线性地移动并且可操作成围绕x轴线和z轴线旋转。这种自由度允许光学系统2730校正辐射束Ba’、Bb’的传播方向与其名义上方向的偏差。
举例来说，所谓的束指向错误可出现，其中辐射束Ba’、Bb’中的一个不以与x方向成的角β传播而是以稍微不同的角传播。举例来说，指向错误可使得辐射束Ba’、Bb’的方向矢量位于x-y平面中，但与x轴线成不同的角。这可通过围绕z方向旋转第一光学元件2732、2736和第二光学元件2734、2738来校正。第一光学元件2732、2736的旋转可被用于引导辐射束Ba’、Bb’以使得其入射于第二光学元件2734、2738 上，并且第二光学元件2734、2738的旋转可被用于确保当输出辐射束 B离开光学系统2730时输出辐射束B在x方向上传播。
其中辐射束Ba’、Bb’的方向包含在z方向上的分量的指向错误可以类似方式通过围绕x方向旋转第一光学元件2732、2736和第二光学元件2734、2738来校正。其中辐射束Ba’、Bb’包含在y方向和z方向上的分量的指向错误可通过在x方向和z方向上均旋转光学元件第一光学元件2732、2736和第二光学元件2734、2738来校正。
第一光学元件2732、2736可在y方向和z方向上平移。在y方向和z 方向上的平移可被用于确保辐射束Ba’、Bb’入射于第一光学元件的中心处或接近于第一光学元件的中心。如果辐射束Ba’、Bb’已经偏离以使得其不再入射于第一光学元件2732、2736的中心上，那么可实施第一光学元件在y和/或z方向上的平移直到辐射束Ba’、Bb’在第一光学元件2732、2736的中心处或接近于第一光学元件2732、2736的中心为止。举例来说，辐射束Ba’、Bb’在第一光学元件2732、2736上的位置可由摄像机或一些其它传感器(未图示)来监测。
可能不需要第二光学元件2734、2738在y方向和z方向上的平移来校正束指向错误。然而，第二光学元件2734、2738可在y方向和z方向上平移以便允许其它错误的校正。举例来说，第二光学元件2734、2738 的平移可被用于提供对辐射束的横截面形状的校正或修改(例如，如果光学元件具有非球形形状或其它复杂形状)。
控制器2744可操作成确定输出辐射束B的位置和/或方向是否不同于所期望的方向，并且如果这样，光学元件2732、2734、2736、2738 需要如何移动以便将输出辐射束B返回到所期望的方向。控制器2744 可然后将这个信息转换成用于致动器62、64、66、68的两个信号以便相应地移动光学元件2732、2734、2736、2738。控制器2744可包括可实施上文所描述的功能的处理器(未示出)。处理器可响应于来自传感器设备2740的给定输入信号Sa、Sb而实时地计算光学元件2732、 2734、2736、2738必须如何移动。另外或可替代地，处理器可存取来自查阅表的这个信息或可存储于存储器(未示出)中的类似物。
第一实施例的光学系统2730的光学布局(图77、图79和图80)关于两个自由电子激光器FELa、FELb不对称，这可导致源自不同自由电子激光器FELa、FELb的辐射的稍微不同的光学性质。参考图83和图84，描述了辐射源SO8的另一实施例。两个实施例中的类似部件共享共同标示。
辐射源SO8包括两个自由电子激光器FELa、FELb和光学系统 2780。光学系统2780包括等效于光学系统2730的第一光学元件的两个第一光学元件2732、2736，但其在x方向上设置于大体相同位置处。光学系统2760进一步包括单个第二光学元件2782。第二光学元件2782 是大体楔形形状的并且包括两个反射性表面2782a、2782b。反射性表面2782a中的第一个用作用于第一自由电子激光器FELa的第二光学元件并且反射性表面2782b中的第二个用作用于第二自由电子激光器 FELb的第二光学元件。两个反射性表面均是凹面的并且可具有匹配第一光学元件2732、2736的形状的散光或非球形形状。
类似于第一实施例SO，当两个自由电子激光器FELa、FELb均接通时，光学系统2780将用于增加辐射束Ba’、Bb’的大小，更改其形状并且输出组合辐射束B。然而，如图85中所示出，与第一实施例SO相比，由实施例SO8的光学系统2780输出的组合束B具有分离来自两个自由电子激光器FELa、FELb的贡献的间隙2784。
尽管第二光学元件2782是楔形形状的，但其不能向第一反射性表面2782a与第二反射性表面2782b之间的相交部2782c处的点成锥度。第二光学元件2782在相交部2782c处设置有至少最小厚度，以使得第二光学元件2782的导热性可耗散来自辐射束Ba’、Bb’的所吸收的辐射功率。组合辐射束B的强度分布中的间隙2784的最小尺寸由相交部 2782c处第二光学元件2782的最小所要求厚度确定。
原则上，这个间隙2784并不呈现针对束分裂设备20内的束提取光学元件的任何问题，所述束提取光学元件可被设计和定位以使得照射到每一光刻设备LA1-LA20的实质上整个琢面场反射镜器件10。举例来说，参考图85B，束提取光学元件可布置(如区域2820所图示)成使得间隙2784并不影响分支辐射束Ba-B8中的任一个。
在一些实施例中，类似于第一实施例SO，第一光学元件2732、 2736可操作成在z方向上围绕轴线2792、2796旋转以更改其发散度，如上文关于第一实施例SO所描述。对于这些实施例，第二光学元件 2782的表面2782a、2782b具有足够大小以容纳来自自由电子激光器FELa、FELb中的一个的单个辐射束(参见图84)。由光学系统2780 输出的辐射束B的形状将如图82中所示出。注意，当仅一个自由电子激光器FELa、FELb接通时，由光学系统2780输出的辐射束B并不具有间隙2784并且将在y方向上向上或向下移位。因此，除非间隙2784 可忽略不计地小并且第二光学元件2782可在y方向上移动以确保输出辐射束B以虚线2786为中心，否则当在使用一个自由电子激光器 FELa、FELb与两个自由电子激光器FELa、FELb之间切换时，将必须更改束分裂设备20。
辐射源SO8的实施例可视需要或视情况包含辐射源SO的第一实施例的任何或所有兼容特征。举例来说，尽管图83和图84中未示出，但辐射源SO8可进一步包括传感器设备，并且光学系统2780可进一步包括控制器和用于光学元件2732、2736、2782中的每一个的致动器。致动器中的每一个可操作成移动光学元件2732、2736、2782中的一个以补偿在由两个自由电子激光器FELa、FELb产生的辐射束的方向的改变。
图86示出光刻系统LS8包括m个辐射源SOa-SOm、束传输系统BDS3和n个光刻设备LA1’-LAn’。辐射源SOa-SOm中的每一个选择性地可操作成产生极紫外线(EUV)辐射束BS1-BSm(所述辐射束BS1-BSm可被称为主束)。即，辐射源SOa-SOm中的每一个可在其中其产生主辐射束的接通状态与其中其不产生主辐射束的关断状态之间切换。辐射源SOa-SOm中的每一个当设置于其接通状态中时可被称为接通，并且当设置于其关断状态中时可被称为关断。束传输系统BDS3被布置成接收由辐射源SOa-SOm中的每一个产生的主辐射束BS1-Bsm，并且将每一主辐射束的一部分引导到每一光刻设备 LA1’-LAn’，如现在所描述。
束传输系统BDS3包括束分裂光学装置。束分裂光学装置将每一主辐射束BS1-BSm分裂成n个独立的辐射束(所述n个独立的辐射束可被称为分支束)，所述n个独立的辐射束中的每一个被引导到n个光刻设备LA1’-LAn’中的不同一个。举例来说，由第一辐射源输出的主辐射束BS1被分裂成n个分支辐射束BS1，L1-BS1，Ln，由第二辐射源输出的主辐射束BS2被分裂成n个分支辐射束BS2，L1-Bs2，Ln，并且由第m 个辐射源输出的主辐射束BSm被分裂成n个分支辐射束BSm，L1-BSm，Ln。在下文中，应理解，被称为分支辐射束BSi，Lj的分支辐射束指代由被引导到第j个光刻设备的第i个辐射源输出的辐射的部分。
束传输系统BDS3可包括m个束分裂光学装置，所述m个束分裂光学装置被布置成使得为每一独立的主辐射束BS1-BSm提供所述m 个束分裂光学装置中的不同一个。束引导光学装置可被布置成将由m 个束分裂光学装置中的每一个输出的分支辐射束引导到光刻设备。视情况，对于这些实施例，可提供束组合光学装置以将由m个束分裂光学装置输出的分支辐射束组合成n个复合辐射束，所述n个复合辐射束中的每一个被朝向不同光刻设备LA1’-LAn’引导。举例来说，来自m个主辐射束BS1-BSm中的每一个的单个分支辐射束可组合成每一复合辐射束。举例来说，束组合光学装置可被布置成形成包括被引导到第一光刻设备LA1’的分支辐射束BS2，L1、BS2，L1、...BSm，L1的复合辐射束。这样的布置可减小束引导光学装置的复杂性，因为给定复合辐射束内的所有分支辐射束可共享单个组的束引导光学装置。举例来说，每一复合辐射束可包括多个实质上平行间隔近的分支辐射束(即，不具有空间重叠)。
可替代地，束传输系统BDS3可包括被布置成将由m个辐射源 SOa-SOm输出的m个主辐射束组合成单个复合辐射束的束组合光学装置。对于这些实施例，单个组的束分裂光学装置可被布置成将单个复合辐射束分裂成n个复合辐射束，所述n个复合辐射束中的每一个被朝向不同光刻设备LA1’-LAn’引导。
束传输系统BDS3可进一步包括束扩展光学装置和/或束成形光学装置。束扩展光学装置可被布置成增加主辐射束Bs1-Bsm中的一个或多个或由其形成的分支辐射束的横截面面积。这降低在束扩展光学装置下游的反射镜上的热负荷的功率密度。这可允许在束扩展光学装置下游的反射镜具有带有较少冷却和因此较不昂贵的低规格。此外，这些反射镜上的较低功率密度导致因热膨胀所致的其光学表面的较小变形。另外或可替代地，减小下游反射镜上的热负荷的功率密度可允许这些反射镜以较大掠入射角接收主辐射束Bs1-Bsm或由其形成的分支辐射束。举例来说，反射镜可以5度而非(即)2度的掠入射角接收辐射。束成形光学装置可被布置成更改主辐射束Bs1-Bsm中的一个或多个的横截面形状和/或强度轮廓或由其形成的分支辐射束的横截面形状和/或强度轮廓。
在替代性实施例中，束传输系统BDS3可能不包括束扩展光学装置或束整形光学装置。
在一些实施例中，束传输系统BDS3可包括束减小光学装置，所述束减小光学装置可被布置成降低主辐射束Bs1-BSm中的一个或多个的横截面面积或由其形成的分支辐射束的横截面面积。如上文所论述，束扩展光学装置可减小由束传输系统BDS3内的反射镜接收的热负荷的功率密度，这是可期望的。然而，束扩展光学装置还将增加所述反射镜的大小，这可以是不想要的。束扩展光学装置和束减小光学装置可被用于达到所期望的束大小，所述所期望的束大小可以是导致低于给定阈值水平的光学像差的最小的束横截面。
辐射源SOa-SOm、束传输系统BDS3和光刻设备LA1’-LAn'可都被建构和布置成使得其可与外部环境隔离。真空可提供于辐射源 SOa-SOm、束传输系统BDS3和光刻设备LA1’-LAn’的至少部分中，以便最小化对EUV辐射的吸收。光刻系统LS8的不同部分可设置有处于不同压强(即，保持处于低于大气压强的不同压强)的真空。举例来说，光刻系统LS8的不同部分可维持于除了一部分氢气压强之外的超高真空(UHV)条件下。部分氢气压强可远低于10Pa，举例来说，低于1Pa。
图87示出光刻设备LA'，光刻设备LA'包括聚焦单元FU、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。光刻设备 LA1’-LAn’中的每一个可与图87的光刻设备LA'实质上相同，如现在所描述。
照射系统IL被配置成通过照射系统IL的包封结构中的开口3008 接收辐射束CBa。举例来说，开口3008可具有大约几毫米的直径。照射系统IL的第一光学元件包括琢面场反射镜器件3010并且具有非零数值孔径。举例来说，琢面场反射镜器件3010可具有大约0.22的数值孔径和在开口3008处或附近的焦点。因此聚焦单元FU被布置成在开口3008处或开口3008附近聚焦辐射束CBa以使得琢面场反射镜器件3010被辐射实质上完全照射。
尽管为清晰起见图87中未示出，但光刻设备LA'被布置成接收包括多个实质上平行的毗邻辐射子束的复合辐射束CBa。举例来说，图86的第一光刻设备被布置成接收包括分支辐射束BS2，L1、 BS2，L1、...BSm，L1的复合辐射束。此外，为清晰起见图87上也未示出，聚焦单元FU包括各自被布置成接收由光刻设备LA'接收的辐射子束中的不同一个的多个聚焦光学装置。如下文将进一步描述，多个聚焦光学装置被布置成将由光刻设备LA'接收的辐射子束中的每一个聚焦于不同中间焦点处。不同中间焦点布置于紧密接近于其的琢面场反射镜器件3010的光学轴线周围，以使得在琢面场反射镜器件3010处来自不同辐射子束中的每一个的辐射部分地重叠并且琢面场反射镜器件3010被辐射子束中的每一个完全地照射。为清晰起见，图87中已经示出仅单个中间焦点3006。
照射系统IL被配置成调节在辐射束CBa入射于图案形成装置 MA上之前由该光刻设备LA1’接收的辐射束CBa。出于这个目的，照射系统IL的第二光学元件包括琢面光瞳反射镜器件3011。琢面场反射镜器件3010和琢面光瞳反射镜器件3011一起提供具有所期望的横截面形状和所期望的角分布的辐射束CBa。辐射束CBa从照射系统IL 通过并且入射于由支撑结构MT保持的图案形成装置MA上。图案形成装置MA反射并且图案化辐射束以形成图案化的束CBa’。在替代性实施例中，除了琢面场反射镜器件3010和琢面光瞳反射镜器件 3011之外或替代琢面场反射镜器件3010和琢面光瞳反射镜器件 3011，照射系统IL还可包含其它反射镜或器件。举例来说，照射系统IL可包含可独立移动反射镜的阵列(或矩阵)。举例来说，可独立移动反射镜可测量小于1mm的跨距。举例来说，可独立移动反射镜可以是微机电系统(MEMS)器件。
在来自图案形成装置MA’的反射之后，图案化的辐射束CBa'进入投影系统PS’。投影系统PS’被配置成将图案化的辐射束CBa’投影到由衬底台WT'保持的衬底W’上。出于这个目的，投影系统PS’包括被配置成将图案化的辐射束CBa’投影到衬底W’上的多个反射镜3013、3014。投影系统PS’可应用缩减倍数到图案化辐射束CBa’，以便形成具有小于图案形成装置MA’上的对应特征的特征的图像。举例来说，可应用4作为缩减倍数。投影系统PS’可在两个相互垂直的方向(所述两个相互垂直的方向可被称为x方向和y方向)中的每一个上应用不同的缩减倍数到图案化辐射束CBa’。尽管在图87中投影系统PS’具有两个反射镜，但投影系统可包含任何数目的反射镜(例如，六个反射镜)。衬底W’可包含先前形成的图案。如果属于这种情况，光刻设备LA'将图案化的辐射束CBa'与先前形成于衬底W’上的图案对准。
辐射源SOa-SOm中的每一个被配置成产生EUV辐射束BS1-BSm。这些m个EUV辐射束BS1-BSm具有足以供应光刻设备LA1’-LAn’中的每一个的组合功率。辐射源中的每一个可包括自由电子激光器。可替代地，辐射源可以任何其它方式实施，并且举例来说，可包括激光产生的等离子体(LPP)辐射源。
虽然以下论述涉及由自由电子激光器产生的辐射，但将了解，自由电子激光器对本发明来说不是必不可少的。本发明的实施例可包括具有相对小的展度的其它高功率辐射源。
由自由电子激光器FEL输出的辐射束B可具有实质上圆形横截面和类高斯强度轮廓。由EUV自由电子激光器产生的辐射束B通常具有相对小的展度。特定来说，由自由电子激光器FEL产生的EUV辐射束 B具有比将由激光产生的等离子体(LPP)源或放电产生的等离子体 (DPP)源(所述两种等离子体源均是先前技术中已知的)产生的EUV 辐射束明显小的展度。举例来说，辐射束B可具有小于500μrad(举例来说，小于100μrad)的发散度。举例来说，辐射束B可在其离开波荡器24时在其束腰处具有大约50μm到100μm的直径。
在自由空间(即，具有折射率1)中，辐射束在光学系统中的无穷小表面单元dS处的展度由表面dS的面积、与该表面单元相交(或由该表面单元发射)的辐射限定的立体角dΩ和表面单元的法线与穿过该点的辐射的方向之间的角的余弦值的乘积给出。一般来说，辐射束在延伸表面S处的展度通过对由与每一表面单元相交(或由每一表面单元发射)的辐射限定的立体角积分(以考虑光可以一范围中的角穿过表面上的每一点的事实)并且对表面积分(以将来自所有这些表面单元的贡献求和)给出。对于可操作成产生高准直的辐射束(如由自由电子激光器产生)的光源，光源的展度可通过光源的面积和光发射到其中的立体角的乘积来估计。此外，对于这样的光源，光发射到其中的立体角由(使用小角近似值)πθ2给出，其中θ是光源的发散度的一半。因此，这样的光源的展度由G＝πAθ2给出，其中A是光源的面积，从该式可看出，具有50μm的束腰直径和100μrad的全发散度的自由电子激光器的展度是大约1.5×10-11mm2。
辐射束的展度可不在其传播光学系统时降低。在辐射束传播穿过自由空间中的理想光学系统(即，具有理想的反射和折射的光学系统) 时，辐射束的展度保持恒定。然而，在辐射束传播穿过(举例来说) 通过散射和/或衍射散开辐射的光学系统时，其展度将增加。光学系统中的光学元件(举例来说，反射镜和透镜)的品质越高，展度的增加将越小。
鉴于上文，对于其中m个辐射源SOa-SOm包括自由电子激光器的实施例，主辐射束BS1-BSm每个具有非常小的展度，并且此外，在辐射从每一光源传播到光刻设备LA1’-LAn’时，这展度将保持恒定或以相对小的量增加。因此，投影到每一光刻设备LA1’-LAn’的第一光学元件(举例来说，图87中所示出的琢面场反射镜器件3010)上的辐射的展度也将非常小。因此，由每一自由电子激光器形成的中间焦点的直径将相对小。
如上文所论述，每一光刻设备LA1’-LAn’的照射系统IL'的第一光学元件具有可以是大约0.22量级的非零数值孔径。即，由第一光学元件在其焦点(所述焦点在开口3008处或附近)处对向的立体角显著大于每一自由电子激光器将辐射发射到其中的立体角。如果辐射的展度保持实质上恒定，那么这意指由每一自由电子激光器形成的中间焦点的直径将显著小于(已经小的)每一主辐射束BS1-BSm的束腰直径的直径。
本发明的实施例利用以下事实：具有足够小展度的辐射源 SOa-SOm结合高品质束传输系统BDS3在每一光刻设备LA1’-LAn’处形成足够小的中间焦点以允许两个或更多个这些中间焦点间隔近。通过围绕紧密接近于其的琢面场反射镜器件3010的光学轴线布置这些中间焦点，来自由给定光刻设备接收的不同分支辐射束中的每一个的辐射可在琢面场反射镜器件3010处部分地重叠以使得琢面场反射镜器件3010被分支辐射束中的每一个完全地照射。
尽管本文中特别参考自由电子激光器描述了本发明的实施例，但是将明了，辐射源SOa-SOm可包括具有足够小展度的任何其它类型的辐射源。
现在描述用于光刻设备LA1’-LAn’的聚焦单元FU的各种实施例和供与包括两个辐射源SOa、SOb(即，m＝2)的图86的光刻系统 LS8的实施例一起使用的束传输系统BDS3。
图88示出可形成光刻设备LA1’-LAn’中的每一个的聚焦单元FU 的聚焦单元3300的示意性布局。
聚焦单元3300包括两个聚焦元件3310、3320，所述两个聚焦元件中的每一个被布置成接收输入辐射束并且将其聚焦于中间焦点处。特定来说，每一聚焦元件3310、3320包括沃尔特(Wolter)收集器，所述沃尔特收集器使用被布置成接收大体平行辐射束并且将其聚焦到焦点的两个弯曲的掠入射反射镜。举例来说，由聚焦元件3310、 3320接收的辐射束可包括来自两个辐射源SOa、SOb中的每一个的第i个分支辐射束BS1，Li、BS2，Li。
每一聚焦元件3310、3320可包括类型III沃尔特收集器。图90 示出类型III沃尔特收集器3400的横截面视图。收集器包括内部凸面抛物面反射镜3410和外部凹面椭球形反射镜3420。当大体平行的输入辐射束入射于抛物面反射镜3410上时，其被反射到椭球形反射镜 3420上，由椭球形反射镜3420反射并且聚焦到收集器3400的焦点 3430。在其远离抛物面反射镜3410传播时，辐射束看似源自抛物面反射镜3410的焦点3432，焦点3432与椭球形反射镜3420的第一焦点重合。因此，在从椭球形反射镜3420反射之后，收集器3400的焦点3430与椭球形反射镜3420的第二焦点重合。这样的布置允许使用反射性掠入射光学装置来聚焦EUV或X射线辐射。
两个聚焦元件3310、3320彼此毗邻、围绕聚焦单元3300的中心轴线3330对称地布置。聚焦元件3310、3320中的每一个分别设置有掠入射转向反射镜3311、3321。掠入射转向反射镜3311、3321被布置成在分支辐射束BS1，Li、BS2，Li分别接近聚焦元件3310、3320时控制其的方向。每一聚焦元件3310、3320和其相关联的掠入射转向反射镜3311、3321可被称为聚焦光学装置。
转向反射镜3311被布置成接收在一个侧部上并且大体平行于中心轴线3330的大体平行的分支辐射束BS1，Li。转向反射镜3311在分支辐射束BS1，Li接近聚焦元件3310时更改其的方向。如在图89中最清晰可见，聚焦元件3310将分支辐射束BS1，Li聚焦到位于聚焦单元3300的焦平面3340中的中间焦点3312。中间焦点3312设置于中心轴线3330的一个侧部上，以距离x(在焦平面3340中)分离。
类似地，转向反射镜3321被布置成在与分支辐射束BS1，Li相反的中心轴线3330的侧部上接收大体平行于中心轴线3330的大体平行的分支辐射束BS2，Li。转向反射镜3321在分支辐射束BS2，Li接近聚焦元件3320时更改其的方向。如在图89中最清晰可见，聚焦单元3320 将分支辐射束BS2，Li聚焦到位于聚焦单元3300的焦平面3340中的中间焦点3322。中间焦点3322设置于与中间焦点3312相反的中心轴线3330的侧部上并且与中心轴线3330以距离x(在焦平面3340中) 分离。
在与两个聚焦元件3310、3320相反的焦平面3340的侧部上，两个分支辐射束BS1，Li、BS2，Li是发散性的，其发散度由入射分支辐射束 BS1，Li、BS2，Li的直径和聚焦元件3310、3320中的每一个内的反射镜的曲率确定。接近于聚焦单元3300的焦平面3340，两个发散性分支辐射束BS1，Li、BS2，Li保持在空间上分离。然而，如图88中可见，在距聚焦单元3300的焦平面3340足够大的距离处，举例来说，在平面3350 中，两个束部分地重叠。平面3350的重叠区域3352接收来自两个分支辐射束BS1，Li、BS2，Li两者的辐射。平面3350的第一边缘区域3354 仅接收来自分支辐射束BS1，Li的辐射，并且平面3350的第二边缘区域 3356仅接收来自分支辐射束BS2，Li的辐射。通过减小在焦平面3340 中分离中间焦点3312、3322中的每一个与中心轴线3330的距离x，可增加平面3350中重叠区域3352的大小。
掠入射转向反射镜3311、3321可被布置成在分支辐射束BS1，Li、 BS2，Li分别接近聚焦元件3310、3320时控制其方向，以便最大化平面 3350中两个分支辐射束BS1，Li、BS2，Li之间的重叠。另外或可替代地，掠入射转向反射镜3311、3321和两个聚焦元件3310、3320可被布置成确保在分支辐射束BS1，Li、BS2，Li离开聚焦元件3310、3320时其中的每一个的方向与中心轴线3330大体对准。这样的布置最小化两个分支辐射束BS1，Li、BS2，Li中的每一个接近平面3350所沿的角之间的差。这又最小化入射于图案形成装置MA’上的辐射束CBa的强度轮廓的任何移位。
在使用中，聚焦单元3300接近于光刻设备(举例来说，光刻系统LS8的第i个光刻设备LAi)的照射系统IL'的包封结构中的开口 3008而设置。聚焦单元3300被布置成使得其中心轴线3330与光刻设备LAi的第一光学元件(举例来说，琢面场反射镜器件3010)的光学轴线大体对准。此外，聚焦单元3300被布置成使得光刻设备LAi 的第一光学元件的焦点位于聚焦单元3300的焦平面3340中或接近于聚焦单元3300的焦平面3340。在这样的布置的情况下，聚焦单元3300 可将两个分支辐射束Bs1，Li、BS2，Li聚焦到在开口3008处或附近的两个中间焦点3312、3322。琢面场反射镜器件3010设置于两个分支辐射束BSl，Li、BS2，Li的重叠内。举例来说，琢面场反射镜器件3010可设置于图88中所示出的平面3350的重叠区域3352中。因此，实质上琢面场反射镜器件3010的整个场被分支辐射束BS1，Li、BS2，Li两者照射。将了解，不管由光刻设备LAi赋予到辐射束的任何图案如何，“琢面场反射镜器件3010的整个场”都包括投影到衬底W’上的琢面场反射镜器件3010的所有那些部分。即，当琢面场反射镜器件3010的那些部分接收辐射并且无图案被赋予到辐射束时，该辐射将传播穿过光刻设备LAi到达衬底W’。
在一些实施例中，聚焦单元3300可被布置成使得光刻设备LAi 的第一光学元件的焦点位于接近于聚焦单元3300的焦平面3340处但不在该焦平面3340中。分支辐射束BS1，Li、BS2，Li的这样的散焦增加平面3340中光斑的大小。琢面场反射镜器件3010被布置成在琢面光瞳反射镜器件3011的反射镜中的每一个上形成这些束斑的图像。因此，将光刻设备LAi的第一光学元件的焦点布置成位于接近于聚焦单元 3300的焦平面3340处但不在该焦平面3340中将又增加成像到琢面光瞳反射镜器件3011的反射镜上的束斑的大小。这可以是有益的，因为其减小在琢面光瞳反射镜器件3011的反射镜上(并且同样地，在位于光瞳面中下游的任何反射镜上)热负荷的功率密度。
在这样的布置的情况下，由第一边缘区域3354和第二边缘区域 3356接收的辐射并不照射琢面场反射镜器件3010并且因此废弃。通过减小在焦平面3340中分离中间焦点3312、3322中的每一个与中心轴线3330的距离x，可降低以这种方式废弃的辐射的比例分数。对于具有50μm的束腰直径和100μrad的全发散度的自由电子激光器，中间焦点3312、3322可足够接近于中心轴线3330而设置以确保由第一边缘区域3354和第二边缘区域3356接收并且因此废弃的辐射是由光刻设备LAi接收的辐射的仅非常小的百分比。举例来说，两个中间焦点3312、3322中的每一个与中心轴线之间的距离x可以是大约3 mm并且琢面场反射镜器件3010的平面中的分支辐射束BS1，Li、BS2，Li中的每一个的半径可以是大约225mm。对于这样的布置，可示出第一边缘区域3354和第二边缘区域3356中的每一个的大小与重叠区域 3352的大小的比率是大约0.017。因此，对于其中分支辐射束BS1，Li、 BS2，Li具有顶帽强度分布的实施例，辐射的1.7％将被废弃。对于其中分支辐射束BS1，Li、BS2，Li具有类高斯强度分布的实施例，第一边缘区域3354和第二边缘区域3356中的分支辐射束BS1，Li、BS2，Li的强度相对低。针对类高斯辐射束，2个标准差的半径处的强度是中心中的强度的13.5％。因此，对于其中分支辐射束Bs1，Li、BS2，Li具有类高斯强度分布并且第一边缘区域3354和第二边缘区域3356距分支辐射束 BS1，Li、BS2，Li的中心大约2个标准差的实施例，仅大约辐射的 1.7％×13.5％＝0.23％将被废弃。
包括各自被布置成接收不同辐射束并且将其投影到光刻设备LAi 的第一光学元件(举例来说，琢面场反射镜器件3010)上的多个(在这个情形中，两个)聚焦元件3310、3320的聚焦单元3300的使用提供对输入辐射束的数目相对不敏感的布置。举例来说，在两个辐射源 SOa、SOb中的一个不在操作的情形中，每一光刻设备LA1’-LAn’的琢面场反射镜器件3010保持由来自其它源的分支辐射束实质上完全照射。对于继续操作的光刻设备，不是必须主动调整束传输系统BDS3 (举例来说，以更改由来自操作辐射源的辐射遵循的光学路径)或光刻设备LA1’-LAn’(举例来说，以调整琢面场反射镜器件3010和琢面光瞳反射镜器件3011的配置)。由每一光刻设备接收的辐射的功率减小(举例来说，当m个相同辐射源SOa-SOm中的一个不在操作时，由每一光刻设备接收的辐射的功率以m/(m-1)的倍数减小)，但在其他方面光刻系统LS8将保持不受影响。
图91示出光刻系统LS9，光刻系统LS9是包括两个辐射源SOa、 SOb(即，m＝2)的图86的光刻系统LS的实施例。光刻系统LS9 包括束传输系统BDS4，束传输系统BDS4包括束组合光学装置3500 和束分裂光学装置3550。束组合光学装置3500被布置成接收由两个辐射源SOa-SOb输出的两个主辐射束BS1、BS2并且输出单个复合辐射束Bout。束分裂光学装置3550被布置成接收由束组合光学装置3500 输出的单个复合辐射Bout并且将其分裂成n个复合辐射束，所述n个复合辐射束中的每一个被朝向不同光刻设备LA1’-LAn’引导。
图92示出可形成图91的光刻系统LS9的一部分的束组合光学装置3500的示意性布局。束组合光学装置3500被布置成(从辐射源 SOa、SOb中的每一个)接收主辐射束BS1、BS2并且将输出辐射束 Bout输出。
束组合光学装置3500包括四个光学元件：与辐射源SOa中的第一个相关联的第一光学元件3532和第二光学元件3534；和与辐射源SOb 中的第二个相关联的第一光学元件3536和第二光学元件3538。光学元件3532、3534、3536、3538被布置成更改来自辐射源SOa、SOb的主辐射束BS1、BS2的横截面的大小和形状。
特定来说，第一光学元件3532、3536是用于增加主辐射束BS1、 BS2的横截面面积的凸面反射镜。第一光学元件3532、3536可被称为发散光学元件。尽管在图92中第一光学元件3532、3536看似在x-y平面中实质上平坦，但其在这个平面中是实际上凸面的。因为第一光学元件3532、3536是凸面的，所以其将增加主辐射束BS1、Bs2的发散度，从而降低其下游的反射镜上的热负荷。辐射束Bout由束分裂光学装置 3550分裂成多个复合分支辐射束，举例来说，束分裂光学装置3550 可包括串行地布置于束Bout的路径中的多个连续静态刃形边缘反射镜。使用第一光学元件3532、3536增加束Bout的大小降低了这些刃形边缘反射镜必须以其位于辐射束Bout的路径中的精确度。这允许通过分裂光学装置3550更精确地分裂输出束Bout。
第二光学元件3534、3538是凹面的并且在形状上与第一光学元件互补以使得离开第二光学元件3534、3538的束具有实质上零发散度 (即，是平行束)。第二光学元件3534、3538可被称为会聚光学元件。因此，在第二光学元件3534、3538的下游，束是实质上准直的。同样地，尽管在图92中第二光学元件3534、3538在x-y平面中看似实质上平坦，但其在任一这个平面中是实际上凹面的。
这样的布置3500在y方向上扩展两个主辐射束BS1、BS2。为了在z 方向上也扩展束，可使用在z方向上弯曲的另一对反射镜(第一个凸面和第二个凹面)。因此，为了在y方向和z方向上均扩展两个主辐射束BS1、BS2，可使用总共8个反射镜。
对于由束分裂光学装置3550接收输出束Bout来说，具有与由辐射源SOa、SOb输出的束的形状和/或强度分布不同的形状和/或强度分布可以是优选的。举例来说，对于其中束分裂光学装置3550采用多个连续的刃形边缘提取反射镜的实施例，举例来说，对具有类高斯强度轮廓的圆形束(所述圆形束可由辐射源SOa、SOb输出)来说，具有大体顶帽强度轮廓的矩形形状可以是优选的。因此，除了增加辐射束 BS1、BS2的横截面面积之外，光学元件3532、3534、3536、3538还用于更改辐射束BS1、BS2的横截面形状。特定来说，光学元件3532、3534、 3536、3538是散光或非球形的并且被成形以便确保离开第二光学元件 3534、3538的辐射束BS1、BS2在形状上比由辐射源SOa、SOb产生辐射束BS1、BS2更具矩形。举例来说，光学元件可被成形以使得离开第二光学元件3534、3538的束Bs1、Bs2是大体矩形的，但其它形状也是可能的。这样的矩形形状的两个尺寸可在两个垂直方向上(例如，举例来说，在x-y平面中和在z方向上)与光学元件的曲率半径相关。这样的大体矩形形状允许被用于将输出辐射束Bout分裂成多个分支辐射束的反射镜完全相同或至少非常类似。从制造立场来看，这是特别有利的。
当两个辐射源SOa、Sob均接通时，束组合光学装置3500可操作成组合两个主辐射束Bsl、Bs2以形成复合辐射束Bout。即，离开第二光学元件3534、3538的束Bs1、Bs2均彼此毗邻并且相互平行。束组合光学装置3500允许被引导到每一光刻设备LA1’-LAn’的所有分支辐射束共享单个组的光学装置(举例来说，束分裂光学装置3550内的单个静态刃形边缘反射镜和任何额外的引导光学装置)。
图91的辐射源SOa、SOb中的每一个可具有在其关断期间调度和/ 或未调度的停工时间。在辐射源SOa、SOb中的一个关断的情况中，虽然所有光刻设备LA1’-LAn'将接收一些辐射，但当两个辐射源均接通时(假定两个辐射源的输出实质上相同)仅其中一半将接收辐射。
图93中示出由光学系统3500输出的复合辐射束Bout的横截面轮廓，复合辐射束Bout的边缘被界定为其中其强度已经下降到低于预设定阈值的点。图93还图示输出束Bout的八个部分3120，所述八个部分对应于由使用八个实质上相同的连续刃形边缘提取反射镜(未示出) 的束分裂光学装置3550产生的八个分支辐射束。这对应于包括八个光刻设备LA1’-LA8(即，n＝8)的光刻系统LS9的实施例。每一部分3120 包括来自两个辐射束BS1、BS2中的每一个的辐射的一部分。
图94示出另一光刻系统LS10，另一光刻系统LS10是包括两个辐射源SOa、SOb(即，m＝2)的图86的光刻系统LS的实施例。光刻系统LS10包括包含两个束分裂光学装置3610、3620的替代性束传输系统BDS5。束分裂光学装置3610被布置成接收由辐射源SOa 输出的主辐射束BS1并且将其分裂成n个复合辐射束BS2，L1-BS1，n，所述n个复合辐射束BS2，L1-BS1，n中的每一个被朝向不同光刻设备 LA1’-LAn’引导。束分裂光学装置3620被布置成接收由辐射源SOb 输出的主辐射束BS2并且将其分裂成n个复合辐射束BS2，L1-BS2，Ln，所述n个复合辐射束BS2，L1-BS2，Ln中的每一个被朝向不同光刻设备 LA1’-LAn’引导。
束传输系统BDS3、BDS4、BDS5内的光学装置中的一些或全部可操作成围绕一个或多个轴线旋转和/或在一个或多个方向上平移。出于这个目的，其可设置有可响应于来自控制器的所接收的信号而受控制的致动器。这可允许束传输系统BDS3可调整以便校正由辐射源 SOa-SOm输出的主辐射束Bs1-BSm的方向的变化。束传输系统可进一步包括一个或多个传感器设备，所述一个或多个传感器设备可操作成将信号输出到指示束传输系统BDS3内一个或多个辐射束的位置的控制器。因此，传感器设备和控制器可形成用于校正由辐射源SOa-SOm 输出的主辐射束BS1-BSm的方向的变化的反馈环路的一部分。
如上文所描述，传输由一个或多个源产生的辐射束的束传输系统通过包括包含多个反射镜的多个光学装置。在实施例中，在源包括提供大体高斯横截面的辐射束的自由电子激光器(FEL)的情况下，辐射束直径可由束传输系统内的光学装置剪切。举例来说，特定反射镜几何构型可导致以(举例来说)2-3或4个标准差σ“剪切”的辐射束的强度轮廓。在这个情形中，在反射的辐射束中的“功率”与“无功率”之间将存在尖锐转变。这样的“尖锐剪切”可致使在辐射束传播时影响束轮廓的干涉效应。举例来说，衍射效应可导致辐射束的横截面上的实质上的强度振荡。
减小强度振荡的一个选择是使用剪切处于大直径的辐射束的反射镜。举例来说，辐射束可被以6-标准差而非4-标准差剪切。然而，为了做到这一点，束传输系统内的反射镜将需要明显更大以在辐射束的中心处达成相同峰值功率密度。
减小“硬剪切”的效应的替代性方法是提供辐射束的“软剪切”。软剪切导致辐射束被逐渐地剪切而非具有尖锐转变。在实施例中， EUV辐射吸收材料提供于束传输系统内的一个或多个反射镜的外部边缘处。辐射吸收材料可被布置成使得存在从辐射吸收材料的最内部部分到反射镜的外部边缘、从最大反射率到最小反射率的逐渐转变。举例来说，辐射吸收材料可以变化的厚度被沉积，厚度从内部部分到外部部分增加。可替代地，具有不同辐射吸收品质的不同材料或材料的成分可施加于反射镜的不同部分处。
可选择辐射吸收材料的厚度以便减小可由辐射吸收材料所致的波前移位。特定来说，对于辐射吸收材料的厚度tab，波前ΔWf移位可由下式给出：
ΔWf＝2*a*tab， (14)
其中a是以弧度为单位的掠射角。举例来说，在一些实施例中，a可具有近似0.035rad的值。
由辐射吸收材料吸收的EUV辐射将导致增加热负荷。为了限制归因于由反射镜的边缘处增加的热负荷所致的温度梯度的反射镜的变形，在一些实施例中，反射镜的外部边缘(承载辐射吸收材料)与反射镜的内部部分热隔离。图71示意性地图示可用于上文所描述的束传输系统的一个或多个部件中的反射镜3800的横截面。反射镜 3800包括定位于提供自辐射源的辐射束的路径中的反射性表面 3801。该辐射源可以是如上文所描述的任何辐射源。
反射镜3800进一步包括施加到反射镜3800的边缘的辐射吸收材料3802。施加辐射吸收涂层以便在更接近于反射镜3800的边缘处具有增加的厚度。辐射吸收涂层可以是由任何适合材料制成的任何涂层。以实例方式，辐射涂层可以是铝、金、镍或铼。铝可以是特别有益的，因为其具有实质上类似于针对EUV辐射的真空的折射率的折射率和因此对于掠入射角具有很小的反射，同时仍提供对EUV辐射的吸收。
反射镜3800包括包含反射性表面3801的顶部部分3803和底部部分3804。顶部部分3803和底部部分3804各自包括协作凹槽以便形成隔离间隙3805。隔离间隙3805可提供真空或可以被气体填充。隔离间隙3805用于隔离反射镜3800的边缘部分，以使得由辐射吸收材料3802吸收EUV辐射所致的局部热负荷并不导致跨越反射镜 3800的中心部分的温度梯度(或导致跨越反射镜3800的中心部分的温度梯度减小)。
另外，反射镜3800包括用于承载冷却流体的冷却通道3806。
图72中示意性地图示反射镜3900的替代性实例。反射镜3900 包括布置于辐射束的路径中的反射性表面3901。呈多个束斑3902形式的辐射吸收材料沉积于具有可变表面区域密度的反射性表面3901 上。即，朝向反射镜3900的外部边缘，束斑3902覆盖反射性表面3901的增加部分。优选地，束斑足够小以允许来自束斑3901的边缘的衍射足够地散开，以便负面地影响辐射束的传播或致使其它负面结果。举例来说，束斑可具有大约0.25mm的直径。
在又一实施例中，束斑3901可以是反射性的而非吸收性的，并且被布置成使得在与主辐射束的方向不同的方向上反射入射辐射。举例来说，可通过将适当的井碾磨到反射性表面中并且用反射性涂层 (例如，钌)涂覆所述井以提供反射性束斑。
依据上文将了解，束传输系统可包括多个反射镜(例如，用以组合来自两个辐射源的辐射束的布置、用以分裂辐射束以用于供给到多个工具的布置等)。在实施例中，辐射束的所期望的剪切通过软剪切多个后续反射镜上的辐射束达成。这可有利于减小单个反射镜的软剪切装置所经历的热负荷。举例来说，在一个实例性实施例中，第一反射镜可沿着四个边缘中的前两个提供软剪切装置，其中后续(例如，下一个)反射镜沿着四个边缘中的后两个提供软剪切装置。以这种方式，两个反射镜一起沿着所有四个边缘提供软剪切装置。除了散布热负荷之外，在后续反射镜的不同边缘上提供软剪切装置允许“软孔径”的直径在辐射束的直径变化或提前未知辐射束的直径的情况下变化。
如上文已经参考光刻系统LS11的各种实施例描述，为光刻设备 (例如，光刻设备LA1)提供分支辐射束B1。分支辐射束B1由从包括至少一个自由电子激光器FEL的辐射源SO发射的主辐射束B形成。对于光刻系统LS11的一些实施例，有利的是，为光刻设备LA1提供具有所期望的偏振状态的分支辐射束B1。举例来说，可期望为光刻设备提供具有圆形地偏振的分支辐射束。
一般来说，由光刻设备LA1接收的分支辐射束B1的偏振依赖于从一个或多个自由电子激光器发射的辐射的偏振，所述一个或多个自由电子激光器的输出形成分支辐射束B1的一部分和沿着一个或多个自由电子激光器FEL与光刻设备LA1之间的辐射的光学路径发生的偏振的任何改变。
从自由电子激光器FEL发射的辐射通常在其由光刻设备LA1接收之前在反射性元件(例如，反射镜)处经历数个反射。当来自自由电子激光器的辐射在反射性元件处经历反射时，辐射的偏振可更改。由光刻设备LA1接收的分支辐射束B1的偏振可因此不同于从自由电子激光器FEL发射的辐射的偏振。
从自由电子激光器FEL发射的辐射的偏振依赖于形成自由电子激光器FEL的一部分的波荡器24的几何构型。特定来说，从自由电子激光器FEL发射的辐射的偏振依赖于波荡器24中的因数A(因数 A在等式1中出现)。在一些实施例中，波荡器24是螺旋波荡器。如果波荡器24是螺旋波荡器，那么因数A可近似等于1并且波荡器可发射圆形地偏振的辐射。如上文所解释，可期望提供具有圆形地偏振的分支辐射束B1的光刻设备LA1。然而，在其中自由电子激光器FEL 发射圆形地偏振的辐射的实施例中，由沿着从自由电子激光器FEL 到光刻设备LA1的分支辐射束B1的光学路径的反射性元件所致的辐射的偏振的改变可导致提供到光刻设备LA1的分支辐射束B1不是圆形地偏振的。举例来说，沿着从自由电子激光器FEL到光刻设备LA1的其光学路径的分支辐射束B1的偏振的改变可导致当其被提供到光刻设备LA1时分支辐射束B1是椭圆地偏振的。
因此可期望配置光刻系统LS11以使得提供到光刻设备LA1的分支辐射束B1是实质上圆形地偏振的。
图97A和图97B是光刻系统LS11”的实施例的一部分的示意性图示。光刻系统LS11”包括辐射源SO，辐射源SO包括自由电子激光器FEL、束传输系统BDS和光刻设备LA1。在图97A和图97B的图示中，示出形成从自由电子激光器FEL传播到光刻设备LA1的单个分支辐射束B1的辐射的光学路径。然而，将了解，与图97A和图97B 中所示出的相比，光刻系统LS11”可包含更多个光刻设备并且可产生更多个分支辐射束。举例来说，从辐射源SO发射的主辐射束B的部分可分裂开以形成可沿着其它光学路径(未示出)被引导到其它光刻设备(未示出)的其它分支辐射束。
图97A和图97B每个描绘从自由电子激光器FEL到光刻设备 LA1的分支辐射束B1的相同光学路径。一致性笛卡尔(Cartesian)坐标系统贯穿图97A和图97B使用并且在图中的每一个中用标示的轴线示出。图97A示出投影到y-z平面中的光刻系统LS11”的部分，并且图97B示出投影到x-y平面中的光刻系统LS11”的部分。
分支辐射束B1经由四个反射性元件M1-M4和弯曲光学装置 4005从自由电子激光器FEL引导到光刻设备LA1。在图97A到图97B 中所描绘的实施例中，弯曲光学装置4005包括四个反射性元件 4005a-4005d。分支辐射束B1因此在其接收于光刻设备LA1处之前经历八次反射。在其它实施例中，分支辐射束可在自由电子激光器FEL 与光刻设备LA1之间的其光学路径上经历小于或大于八次的反射。
当偏振的辐射在反射性元件处经历反射时，其可被视为由p偏振的分量和s偏振的分量形成。p偏振的分量是具有平行于入射平面的偏振方向的辐射束的分量，并且s偏振的分量是具有垂直于入射平面的偏振方向的辐射束的分量。入射平面是其中入射于反射性元件上的辐射束和从反射性元件反射的辐射束两者所位于的平面。
在图97A到图97B中所描绘的实施例中，自由电子激光器FEL 包含平面型波荡器。在平面型波荡器中，因数A近似等于2并且发射线性地偏振的辐射。从平面型波荡器发射的辐射的线性偏振的方向依赖于在波荡器中产生周期性磁场的波荡器磁体4003的方向。如从图 97B最佳可见，波荡器磁体4003位于与x轴线形成偏振角αp的偏振平面4004中。从自由电子激光器FEL发射的辐射束B的线性偏振的平面是偏振平面4004。辐射束B的线性偏振因此与x轴线形成偏振角αp。实际上，自由电子激光器FEL可包含比图97A和图97B中所示出多得多的磁体4003。
辐射束B初始地入射于第一反射性元件M1上。第一反射性元件 M1被定向成使得第一反射性元件处的入射平面与x轴线形成角β1。从图97B最佳可见，偏振平面4004与第一反射性元件M1处的入射平面之间的角是αp+β1。偏振平面4004与第一反射性元件M1处的入射平面之间的角αp+β1可以是近似45°。在图97A和图97B中所描绘的实施例中，偏振角αp是近似15°并且角β1是近似30°。因此，角αp+β1是近似45°。因为偏振平面4004与第一反射性元件M1处的入射平面之间的角αp+β1是45°，所以入射于第一反射性元件M1 上的s和p偏振的分量具有相同幅值。因为入射于第一反射性元件 M1上的辐射是线性地偏振的，所以s和p偏振的分量彼此同相位。
在反射性元件处的反射期间，s偏振的分量与p偏振的分量之间的相位差可改变。在反射性元件处的反射期间出现的s偏振的分量与 p偏振的分量之间的相位差的变化可被称为相位延迟ε。在反射性元件处的反射期间出现的相位延迟ε依赖于反射性元件的复折射率和反射性元件与入射辐射的相对方向。图98是反射性元件4011处的辐射束的反射的实例的示意性图示。入射辐射束Bi入射于反射性元件 4011上，反射性元件4011导致从反射性元件4011反射的反射辐射束 Br。入射辐射束Bi与反射性元件4011的表面形成掠射角Ω。图98中还示出的是其中入射辐射束Bi和反射辐射束Br两者所位于的入射平面4013。s和p偏振的分量被描绘为分别垂直和平行于入射平面 4013。
图99是反射性元件4011处出现的s偏振的分量与p偏振的分量之间的相位延迟ε(以度为单位)的表示，所述相位延迟ε作为入射于反射性元件4011上的辐射的掠射角Ω的函数。在图99中用标示 4021的实线描绘了相位延迟ε。图99中还示出的是因反射性元件4021处的吸收所致的辐射的百分比损失。用标示4023的虚线描绘了针对p偏振的分量的吸收损失。用标示4025的点线描绘了针对s偏振的分量的吸收损失。在图99中的值针对具有0.87-0.017i的复折射率的反射性元件4011而被计算。复折射率的这个值表示被配置成以掠入射角反射EUV辐射的反射镜。在实施例中，反射性元件可以是被配置用于EUV辐射的反射的反射镜，所述反射镜涂布有钌。在被用于实施图99中所示出的计算时，在近似13.5nm的波长处这样的反射镜的折射率可以是近似0.87-0.017i。
在替代性实施例中，反射性元件可涂布有除了钌之外的材料。举例来说，反射性元件可涂布有钼。涂布有钼的反射性元件可致使类似于图99中所示出的相位延迟的相位延迟。在替代性实施例中，反射性元件可涂布有铂、锇、铱、金、锆、铌或镍。然而，涂布有铂、锇、铱、金、锆、铌或镍的反射性元件可导致小于图99中所示出的相位延迟的相位延迟。
从图99可见，s和p偏振的分量两者的吸收损失均随着增加的掠射角Ω而增加。在一些情况中，因此有利于布置反射性元件以使得掠射角Ω相对小。从图99还可见，以相对小的掠射角Ω(例如，小于近似10°的掠射角)，相位延迟ε近似与掠射角Ω成比例。在图 99中所示出的实例中，针对小于大约10°的掠射角，相位延迟ε等于近似0.92Ω(以度为单位，每度)。
再次参考图97A和图97B，线性地偏振的辐射束B入射于第一反射性元件M1上以使得s和p偏振的分量具有相同幅值。如上文参考图98和图99所解释，来自第一反射性元件M1的反射将导致s偏振的分量与p偏振的分量之间的相位移位。举例来说，第一反射性元件M1处的反射可引入s偏振的分量与p偏振的分量之间的相位差，所述相位差近似等于第一反射性元件M1处的掠射角Ω。因为从第一反射性元件M1反射的辐射具有彼此不同相的垂直线性偏振分量，所以反射辐射不再线性地偏振。代替地，从第一反射性元件M1反射的辐射椭圆地偏振。
椭圆偏振通过由辐射的电场矢量画出轮廓的椭圆表征。图100是表示辐射束的数个不同偏振状态。图100的水平和垂直轴线表示垂直于辐射束的传播方向延伸的方向。图100上所标绘的形状表示辐射束的电场矢量在不同偏振状态中画出轮廓的形状。举例来说，图100中所示出的点线4030表示其中电场矢量局限到平面的线性偏振状态。点线4032和虚线4034表示其中电场矢量画出椭圆形的轮廓的两个椭圆偏振状态。实线4036表示其中电场矢量画出圆的轮廓的圆偏振状态。
偏振状态可用由下式给出的偏振对比度C量化：
其中Imax是处于围绕辐射束的中心轴线的不同角度的电场矢量的最大强度，并且Imin是处于围绕辐射束的中心轴线的不同角度的电场矢量的最小强度。即，如果辐射束入射于理想偏振器上且理想偏振器旋转 360°，则Imax和Imin是将由偏振器在其旋转期间传送的辐射的最大和最小强度。图100中示出针对椭圆偏振状态4032的电场矢量的最大强度Imax和电场的最小强度Imin。
针对图100中所描绘的线性偏振状态4030，Imin＝0，并且因此，偏振对比度C是1。针对图100中所描绘的圆偏振状态4036，Imin＝Imax并且因此偏振对比度C是0。如上文所描述，当s偏振的分量与p偏振的分量之间不存在相位延迟时，线性偏振状态出现。当s偏振的分量与p偏振的分量之间存在90°的相位延迟ε时，圆偏振状态出现。当s偏振的分量与p偏振的分量之间存在大于1的延迟ε时，椭圆偏振状态出现。当s偏振的分量与p偏振的分量之间存在45°的相位延迟ε时，图100中所示出的椭圆偏振状态4032出现。当s偏振的分量与p偏振的分量之间存在75°的相位延迟ε时，图100中所示出的椭圆偏振状态4034出现。
一般来说，如果偏振的辐射束的s和p偏振的分量具有相等幅值，那么偏振对比度C通过等式16与s偏振的分量与p偏振的分量之间的相位延迟ε相关联。
C＝|cos ε|， (16)
再次参考图97A和图97B，从第一反射性元件M1反射的辐射椭圆地偏振并且因此具有小于1的偏振对比度C。第一反射性元件M1 因此用于降低在第一反射性元件M1处反射的辐射的偏振对比度C。
从第一反射性元件M1反射的辐射入射于第二反射性元件M2 上。第二反射性元件M2被定向成使得(类似于入射于第一反射性元件上的辐射)第二反射性元件M2处的入射平面与x轴线形成角β1。第二反射性元件M2处的入射平面因此在与第一反射性元件M1处的入射平面相同的平面中。第一反射性元件M1和第二反射性元件M2 处的入射平面之间的这个对应性意指第一反射性元件M1处的s和p 偏振的分量与第二反射性元件M2处的s和p偏振的分量对应。入射于第二反射性元件M2上的s和p偏振的分量因此在其之间具有相位差，所述相位差等于第一反射性元件M1处s偏振的分量与p偏振的分量之间引入的相位差。
在第二反射性元件M2处的辐射的反射期间，s偏振的分量与p 偏振的分量之间的又一相位延迟ε出现。在第二反射性元件M2处所致的相位延迟ε依赖于辐射入射于第二反射性元件M2上的掠射角Ω。第二反射性元件M2的复折射率可以使得第二反射性元件M2处所致的相位延迟ε近似等于第二反射性元件M2处的掠射角Ω。因为第二反射性元件M2处的s和p偏振的分量对应于第一反射性元件 M1处的s和p偏振的分量，所以在第二反射性元件M2处出现的相位延迟ε进一步增加s偏振的分量与p偏振的分量之间的相位差。第二反射性元件M2因此用于进一步降低被其反射的辐射的偏振对比度 C。
从第二反射性元件M2反射的辐射入射于第三反射性元件M3 上。第三反射性元件M3被定向成使得第三反射性元件M3处的入射平面与x轴线形成角β2。在图97A到图97B中所示出的实施例中，第三反射性元件M3处的入射平面垂直于第一反射性元件M1处的入射平面并且垂直于第二反射性元件M2处的入射平面。角β1和β2的总和因此是近似90°。如上文所描述，角β1是近似30°并且偏振角αp是近似15°。因此，角β2是近似60°并且第三反射性元件M3处的入射平面与偏振角αp之间的角β2-αp是近似45°。
因为第三反射性元件M3处的入射平面垂直于第一反射性元件 M1和第二反射性元件M2处的入射平面，第三反射性元件M3处的 s和p偏振的分量相对于第一反射性元件M1和第二反射性元件M2 处的s和p偏振的分量交换。即，第三反射性元件M3处的s偏振的分量对应于第一反射性元件M1和第二反射性元件M2处的p偏振的分量，并且第三反射性元件M3处的p偏振的分量对应于第一反射性元件M1和第二反射性元件M2处的s偏振的分量。在第三反射性元件M3处出现的相位延迟ε因此作用为与在第一反射性元件M1和第二反射性元件M2处出现的相位延迟ε方向相反。第三光学元件M3 处的反射因此用于降低在第一反射性元件M1和第二反射性元件M2 处引入的、s偏振的分量与p偏振的分量之间的相位差。第三反射性元件M3处的反射因此用于增加被其反射的辐射的偏振对比度C。
从第三反射性元件M3反射的辐射入射于第四反射性元件M4 上。第四反射性元件M4被定向成使得第四反射性元件处的入射平面位于与第三反射性元件M3处的入射平面相同的平面中。第四反射性元件M4处的入射平面因此与x轴线形成角β2。因为第四反射性元件M4处的入射平面位于与第三反射性元件M3处的入射平面相同的平面中，第三反射性元件M3处的s和p偏振的分量与第四反射性元件 M4处的s和p偏振的分量对应。在第四反射性元件M4处出现的相位延迟ε因此作用在与第三反射性元件M3处相同的方向上和在与第一反射性元件M1和第二反射性元件M2处相反的方向上。
在图97A和图97B的实施例中，第一反射性元件M1和第二反射性元件M2处的掠射角Ω的总和近似等于第三反射性元件M3和第四反射性元件M4处的掠射角Ω的总和。如上文所解释，针对处于小掠射角Ω的反射，在反射期间出现的相位延迟ε与掠射角Ω近似成比例。在第一反射性元件M1和第二反射性元件M2处出现的组合相位延迟ε因此近似相等并且与在第三反射性元件M3和第四反射性元件M4处的出现的组合相位延迟ε相反。即，第一反射性元件M1和第二反射性元件M2处的反射用于降低辐射的偏振对比度C，并且第三反射性元件M3和第四反射性元件M4处的反射用于以近似相等量增加辐射的偏振对比度C。从第四反射性元件M4反射的辐射的偏振因此与入射于第一反射性元件M1上的辐射的偏振近似相同。
从第四反射性元件M4反射的辐射入射于弯曲光学装置4005上。弯曲光学装置4005包括一起用于弯曲分支辐射束B1并且将其引导到光刻设备LA1的四个反射性元件4005a-4005d。形成弯曲光学装置 4005的反射性元件4005a-4005d中的每一个处的掠射角Ω的总和是近似45°，所述近似45°致使分支辐射束B1由弯曲光学装置4005 以近似90°的角弯曲。
从图97B可见，形成弯曲光学装置4005的反射性元件 4005a-4005d中的每一个处的入射平面与x轴线形成角β2并且位于与第三反射性元件M3和第四反射性元件M4处的入射平面相同的平面中。形成弯曲光学装置4005的反射性元件4005a-4005d处的s和p 分量因此对应于第三反射性元件M3和第四反射性元件M4处的s和 p分量。反射性元件4005a-4005d处的每一反射因此致使相位延迟ε作用在与由第三反射性元件M3和第四反射性元件M4处的反射所致的相位延迟ε相同的方向上。举例来说，反射性元件4005a-4005d中的每一个处的反射所致的相位延迟ε可近似等于辐射入射于每一反射性元件4005a-4005d上的掠射角Ω。因为形成弯曲光学装置4005 的反射性元件4005a-4005d中的每一个处的掠射角Ω的总和是近似 45°，所以然后由弯曲光学装置所致的相位延迟ε可以是近似45°。从弯曲光学装置4005输出并且被提供到光刻设备LA1的分支辐射束 B1因此具有彼此异相近似45°的垂直地偏振的分量。弯曲光学装置 4005因此用于降低分支辐射束B1的偏振对比度C，并且导致椭圆地偏振的辐射被提供到光刻设备LA1。
如上文所描述，自由电子激光器FEL发射具有近似1的偏振对比度C的线性地偏振的辐射。从自由电子激光器FEL发射的辐射中的至少一些由第一反射性元件M1和第二反射性元件M2反射，第一反射性元件M1和第二反射性元件M2致使用于降低被其反射的辐射的偏振偏振对比度C的相位延迟ε。由第一反射性元件M1和第二反射性元件M2反射的辐射入射于第三反射性元件M3和第四反射性元件M4上，第三反射性元件M3和第四反射性元件M4致使用于增加被其反射的辐射的偏振对比度C的相位延迟ε。由第一反射性元件 M1和第二反射性元件M2的反射所致的偏振对比度C中的降低近似等于由第三反射性元件M3和第四反射性元件M4的反射所致的偏振对比度C的增加以使得从第四反射性元件M4反射的辐射实质上线性地偏振并且具有近似1的偏振对比度C。弯曲光学装置4005致使近似45°的相位延迟ε并且所述相位延迟ε用于降低被其反射的辐射的偏振对比度C。第一、第二、第三和第四反射性元件M1、M2、 M3、M4和弯曲光学装置4005一起形成将来自自由电子激光器FEL 的辐射引导到光刻设备LA1的束传输系统BDS。形成束传输系统BDS 的反射性元件更改辐射的偏振状态以使得被提供到光刻设备LA1的分支辐射束B1的偏振对比度C小于从自由电子激光器FEL发射的辐射束B的偏振对比度C。
在图97A到图97B中所描绘的实施例中，辐射在从自由电子激光器FEL到光刻设备LA1的其光学路径上反射所在的反射性元件被布置成使得反射性元件处的入射平面与x轴线形成β1或β2的角。包括第一反射性元件M1和第二反射性元件M2的第一群组的反射性元件被布置成使得第一群组的反射性元件处的入射平面与x轴线形成角β1。包括第三反射性元件M3和第四反射性元件M4和形成弯曲光学装置4005的反射性元件4005a-d的第二群组的反射性元件被布置成使得第二群组的反射性元件处的入射平面与x轴线形成角β2。偏振平面4004相对于x轴线(以偏振角αp)而布置以使得反射性元件中的每一个处的入射平面之间的角是近似45°。第一群组的反射性元件定向成使得每一反射性元件处的入射平面相对于偏振平面4004以+45°角定向，并且第二群组的反射性元件定向以使得每一反射性元件处的入射平面相对于偏振平面4004以-45°的角定向。
布置反射性元件中的每一个以使得入射平面相对于偏振平面 4004形成+45°或-45°的角意指入射于反射性元件中的每一个上的s 和p偏振的分量在反射性元件中的每一个处具有近似相同的幅值。如上文所解释，第一群组的反射性元件导致在第一方向上的相位延迟ε，并且第二群组的反射性元件导致在第二对置方向上的相位延迟。由于在从自由电子激光器FEL到光刻设备的辐射的光学路径上的反射性元件中的每一个处的反射而出现的总相位延迟ε等于由第一群组的光学元件处的反射所致的相位延迟ε与由第二群组的光学元件处的反射所致的相位延迟ε之间的差。
在上文参考图97A和图97B所描述的实例中，第一群组的反射性元件处的相位延迟ε与第二群组的反射性元件处的相位延迟ε之间的差是近似45°。因为从自由电子激光器FEL发射的辐射线性地偏振，所以这导致椭圆地偏振的辐射被提供到光刻设备LA1。对于一些应用，可期望将分支辐射束B1提供到实质上圆形地偏振的光刻设备LA1。举例来说，这可通过在第二群组的反射性元件中提供更大数目的反射性元件以使得从自由电子激光器FEL引导到光刻设备的辐射在具有相对于偏振平面4004以近似-45°布置的入射平面的反射性元件处经历更大数目的反射来达成。增加辐射在具有相对于偏振平面 4004以近似-45°布置的入射平面的反射性元件处经历的反射的数目将增加沿着辐射的光学路径出现的总相位延迟ε。举例来说，可增加辐射在具有相对于偏振平面4004以近似-45°布置的入射平面的反射性元件处经历的反射的数目以使得沿着辐射的光学路径出现的总相位延迟ε接近90°。在这样的实施例中，由光刻设备接收的辐射实质上为圆偏振。
另外或可替代地，可通过增加形成第二群组的反射性元件的反射性元件处的掠射角Ω来增加沿着从自由电子激光器FEL到光刻设备 LA1的辐射的光学路径出现的总相位延迟ε。如参考图99所描述，在小掠射角处，相位延迟ε与掠射角Ω近似成比例。增加反射性元件处的掠射角Ω可因此增加在反射性元件处出现的相位延迟ε。然而，从图99可见，相位延迟ε仅随着掠射角Ω在掠射角的限制范围 (例如，小于近似20°的掠射角)中的增加而增加，并且超过该限制范围的掠射角Ω中的增加致使相位延迟ε的减小。因此，可存在对相位延迟ε可通过增加掠射角Ω来增加多少的限制。此外，从图 99还可见，反射性元件处的辐射的吸收百分比随着掠射角Ω的增加而增加。增加掠射角Ω以便增加相位延迟ε将因此增加反射性元件处辐射的吸收并且因此增加沿着从自由电子激光器FEL到光刻设备 LA1的辐射的光学路径的吸收而损失的辐射量。
图97A和图97B中所描绘的从自由电子激光器FEL到光刻设备 LA1的辐射的光学路径仅呈现为实例以便帮助对由来自一系列反射性元件反射引起的偏振中的改变的理解。实际上，光刻系统LS11可包含比图97A和图97B中所示出的更多或更少的反射性元件，并且反射性元件可以不同于图97A和图97B中所示出的方式定向。举例来说，反射性元件中的任一个和在说明书通篇中已经描述并且在图中已经描绘的反射性元件的布置可形成从自由电子激光器FEL到光刻设备的辐射的光学路径的一部分。
一般来说，包括多个反射性元件的束传输系统被布置成从自由电子激光器接收辐射并且将辐射中的至少一些引导到光刻设备。反射性元件被布置成使得由于来自反射性元件的反射而出现的辐射的偏振的更改用于降低偏振对比度C以使得由光刻设备LA1接收的辐射的偏振对比度C小于从自由电子激光器FEL发射的辐射的偏振对比度 C。在一些实施例中，反射性元件可被布置成使得从自由电子激光器 FEL发射的辐射的偏振和由于来自束传输系统的反射性元件的反射而出现的偏振的改变使得被提供到光刻设备分支辐射束B1实质上圆形地偏振。
将了解，虽然形成束传输系统的反射性元件中的一个或多个可用于增加从一个或多个反射性元件反射的辐射的偏振对比度C，束传输系统的净效应将降低从自由电子激光器FEL到光刻设备LA1的其路径上的辐射的偏振对比度C。
在一些实施例中，自由电子激光器FEL发射其偏振位于偏振平面4004中的线性地偏振的辐射。被配置成将由自由电子激光器FEL 发射的辐射中的至少一些引导到光刻设备LA1的束传输系统可包括第一群组的反射性元件和第二群组的反射性元件。第一群组的反射性元件中的每个元件被定向成使得每一反射性元件处的辐射的反射界定与偏振平面4004形成近似+45°的角的入射平面。第二群组的反射性元件中的每个元件被定向成使得每一反射性元件处的辐射的反射界定与偏振平面4004形成近似-45°的角的入射平面。形成第一群组的反射性元件的反射性元件处的辐射的反射导致在第一方向上作用的相位延迟ε。形成第二群组的反射性元件的反射性元件处的辐射的反射导致在第二对置方向上作用的相位延迟ε。由束传输系统所致的总相位延迟ε等于在第一群组的反射性元件处出现的相位延迟ε与在第二群组的反射性元件处出现的相位延迟ε之间的差。第一群组的反射性元件和第二群组的反射性元件可被定向成使得由束传输系统所致的总相位延迟ε导致具有所期望的偏振的分支辐射束B1。举例来说，由束传输系统所致的总相位延迟ε可以是近似90°，借此导致圆偏振的分支辐射束B1。
在其它实施例中，由束传输系统所致的总相位延迟ε可小于 90°。举例来说，由束传输系统所致的总相位延迟ε可以使得椭圆地偏振的辐射被提供到光刻设备LA1。被提供到光刻设备LA1的椭圆地偏振的辐射可具有相对低偏振对比度C并且具有低于从自由电子激光器FEL发射的辐射的偏振对比度C。
在上文已经描述的实施例中，束传输系统的反射性元件处的辐射的反射致使在自由电子激光器FEL与光刻设备LA1之间的其光学路径上的辐射的偏振对比度C中的降低。举例来说，这可允许实质上圆偏振或椭圆偏振的分支辐射束B1由从自由电子激光器FEL发射的线性地偏振的辐射束形成。具有发射线性地偏振的辐射的平面型波荡器的自由电子激光器FEL可因此用作用于光刻系统LS11的辐射源 SO的一部分，其中圆偏振或椭圆偏振的辐射被提供到光刻系统LS11 中的一个或多个光刻设备。
举例来说，当与使用具有螺旋波荡器的自由电子激光器FEL相比时，使用在用于光刻系统LS11的辐射源SO中具有平面型波荡器的自由电子激光器FEL可以是有利的。螺旋波荡器的设计通常比平面型波荡器的设计更复杂。举例来说，在螺旋波荡器中，磁体可定位于其中电子束传播的束管的圆周的大部分周围。这可提供波荡器的其它部件可定位于其中的有限空间。举例来说，波荡器可包含部件，例如，用于维持被配置成管理波荡器中的热条件的束管和/或部件中的真空的真空泵。部件在螺旋波荡器中的定位可因此呈现显著的工程挑战。与螺旋波荡器相比，平面型波荡器中的磁体可定位于单个偏振平面4003中，举例来说，如图97B中所示出。这可在波荡器的其它部件可定位所在的束管的其余圆周周围提供空间。另外或可替代地，波荡器中的磁体的定位和间隔可在螺旋波荡器中比在平面型波荡器中更关键和/或更成问题。与螺旋波荡器相比，平面型波荡器的设计和设置可因此是简化的。因此，其中反射性元件被配置成降低从自由电子激光器到光刻设备的其光学路径上的辐射的偏振对比度C的束传输系统特别有利之处可在于其允许在使用平面型波荡器的同时仍提供具有圆偏振或椭圆偏振的辐射的光刻设备。
如上文已经参考光刻系统LS11的各种实施例所描述，由光刻设备LA1接收的分支辐射束B1可在从自由电子激光器FEL到光刻设备 LA1的其光学路径上的反射性元件处经历数个反射并且可经历比图 97A到图97B中所描绘的实施例中所示出的反射更多的反射。现在将仅以实例方式描述在光刻系统LS11的实施例中辐射可在自由电子激光器FEL与光刻设备之间沿着其传播的实例性光学路径。
在实施例中，自由电子激光器FEL发射在偏振平面4004中线性地偏振的主辐射束B。主辐射束B初始地入射于被配置成分离主辐射束B与还可从自由电子激光器FEL发射的伽玛辐射和/或中子的分离反射镜(例如，图47中所示出的反射性第一光学元件1520)上。主辐射束B以近似2°的掠射角Ω入射于分离反射镜上。
从分离反射镜反射的主辐射束B入射于被配置成将主辐射束B 分裂成多个分支辐射束的两个反射性光栅(例如，图10中所示出的反射镜90、图11中所示出的反射镜100和/或图13中所示出的反射镜110)上。反射性光栅被定向成使得其平行于偏振平面或垂直于偏振平面定位以使得入射于光栅上的辐射仅由p偏振的分量或s偏振的分量构成。反射性光栅的这样的定向可导致实质上无相位延迟ε在光栅被引入。虽然可使用反射性光栅的替代性定向，但垂直或平行于偏振平面的定向可减小反射性光栅对从光栅反射的辐射的偏振的影响。这样的布置可因此简化束传输系统的设计。
从光栅反射的分支辐射束入射于两个成形反射镜上。该成形反射镜中的一个具有凹面形状并且该成形反射镜中的另一个具有凸面形状。该成形反射镜被配置成更改从光栅反射的分支辐射束的横截面形状。举例来说，从光栅接收的分支辐射束可具有椭圆形横截面。该成形反射镜可更改分支辐射束的横截面形状以使得在从该成形反射镜反射之后分支辐射束具有实质上圆形横截面。举例来说，该成形反射镜可类似于图74中所示出的第一光学元件2632和第二光学元件 2633。虽然第一光学元件2632和第二光学元件2633在图74中示出为在将主辐射束B分裂成分支辐射束之前对主辐射束B成形，但将了解，类似的光学元件可被用于在已经从主辐射束分裂开之后对分支辐射束成形。分支辐射束可以近似3°的掠射角Ω入射于该成形反射镜中的每一个上。在替代性实施例中，该成形反射镜可被圆柱形地成形以使得其仅在单个方向上弯曲(与在两个方向上弯曲的凹面或凸面反射镜相反)。在这样的实施例中，分支辐射束可在四个成形反射镜处被反射。然而，在四个成形反射镜处反射分支辐射束可导致因吸收所致的辐射损失大于在两个成形反射镜处反射分支辐射束的因吸收所致的辐射损失。另外，在四个成形反射镜处反射分支辐射束可导致该成形反射镜处等于零的总相位延迟ε，而在两个成形反射镜处反射分支辐射束可导致在该成形反射镜处大于零的总相位延迟ε。
从该成形反射镜反射的分支辐射束入射于两个转向反射镜上，所述两个转向反射镜可操作成控制从转向反射镜反射的分支辐射束的位置和方向。举例来说，转向反射镜可，类似于图88中所示出的掠入射转向反射镜3311。分支辐射束可以近似3°的掠射角Ω入射于转向反射镜中的每一个上。
从转向反射镜反射的分支辐射束入射于弯曲光学装置(例如，图 97A到图97B中所示出的弯曲光学装置4005)上。弯曲光学装置包括被配置成以近似90°弯曲分支辐射束的多个反射性元件。分支辐射束入射于弯曲光学装置的反射性元件中的每一个上的掠射角Ω依赖于形成弯曲光学装置的反射性元件的数目。举例来说，如果形成弯曲光学装置的反射性元件的数目减小，那么每一反射性元件偏转分支辐射束所经过的角增加以便以90°弯曲分支辐射束。
如上文参考图99所描述，在反射期间出现的辐射的吸收损失随着增加掠射角Ω而增加。因此，可有利的降低每一反射性元件处的掠射角Ω以便降低每一反射性元件处的辐射的吸收损失。然而，如果每一反射性元件处的掠射角Ω降低，那么为了以90°弯曲分支辐射束所需的反射性元件的数目增加。
因为弯曲光学装置以90°弯曲分支辐射束，弯曲光学装置的每一反射性元件处的掠射角Ω的总和是近似45°。
从弯曲光学装置反射的分支辐射束入射于两个可变衰减反射镜上。举例来说，分支辐射可入射于图70a中所示出的衰减设备2519 的第一反射镜2520和第二反射镜2521上。可变衰减反射镜被配置成以可控制方式使分支辐射束衰减以使得分支辐射束的强度可控制。分支辐射束可以近似5°的掠射角Ω入射于可变衰减反射镜中的每一个上。
从可变衰减反射镜反射的分支辐射束入射于沃尔特收集器(例如，图88和图89中所示出的沃尔特收集器3310或3320)上。分支辐射束在沃尔特收集器处经历两个反射。每一反射处的掠射角Ω的总和可以是近似14°。从沃尔特收集器输出的辐射被提供到光刻设备。
在上文所描述的从自由电子激光器FEL到光刻设备的辐射的实例性光学路径期间，辐射经历的每一反射处的掠射角Ω的总和是近似72°。如上文参考图99所描述，在反射期间以小掠射角Ω出现的相位延迟ε可近似等于掠射角Ω。在实施例中，沿着辐射的光学路径的反射性元件中的每一个可被定向成使得反射性元件中的每一个处的入射平面与偏振平面4004形成近似45°的角。在这个实施例中，沿着从自由电子激光器FEL到光刻设备的辐射的光学路径所致的相位延迟ε是近似72°，并且在光刻设备处接收的辐射是椭圆偏振的。因为从自由电子激光器FEL发射的辐射是线性地偏振的(并且因此具有1的偏振对比度C)，所以沿着到光刻设备的其光学路径的辐射的反射用于降低辐射的偏振对比度C。被提供到光刻设备的分支辐射束的偏振对比度C是近似0.3。
在一些实施例中，可期望为光刻设备提供具有小于对比度阈值的偏振对比度C的分支辐射束。举例来说，可期望为光刻设备提供具有小于近似0.1的偏振对比度C的分支辐射束。小于近似0.1的偏振对比度C对应于具有处于近似84°与96°之间的相位延迟ε的辐射束。在其它实施例中，对比度阈值可大于或小于0.1。
在上文所描述的实施例中，被提供到光刻设备的分支辐射束的偏振对比度C是近似0.3。如上文所描述，对于一些应用，可期望提供具有小于0.3的偏振对比度C的分支辐射束。举例来说，可期望提供具有小于0.1的偏振对比度C的分支辐射束。为了进一步降低分支辐射束的偏振对比度C，分支辐射束被反射所在的反射性元件的数目可增加并且额外的反射性元件可被配置成增加分支辐射束的相位延迟。另外或可替代地，反射性元件中的一个或多个处的掠射角Ω可增加以便增加一个或多个反射性元件处出现的相位延迟。然而，增加分支辐射束被反射所在的反射性元件的数目和/或增加反射性元件的一个或多个处的掠射角Ω可增加在反射性元件处吸收的辐射量。此外，改变分支辐射束被反射所在的反射性元件的数目和/或定向可更改分支辐射束被引导到的位置和/或分支辐射束的传播方向。改变反射性元件的数目和/或定向可因此要求光刻设备的位置和/或定向改变以使得其接收分支辐射束。将了解，在包括多个光刻设备的光刻系统中，改变光刻设备的位置和/或定向可成问题。
在替代性实施例中，被提供到光刻设备的分支辐射束的偏振可通过控制从自由电子激光器FEL输出的主辐射束的偏振来控制。举例来说，自由电子激光器FEL可输出椭圆地偏振的并且具有近似18°的相位延迟的主辐射束。如上文所描述，辐射束在反射性元件处的反射致使72°的相位延迟。从自由电子激光器输出的主辐射束的相位延迟和由反射性元件处的反射所致的相位延迟的组合因此导致具有近似90°的相位延迟的实质上圆偏振的分支辐射束。
一般来说，可依据由束传输系统所致的偏振的改变而表征包括多个反射性元件的束传输系统。由束传输系统所致的偏振的改变可被用于确定当输入到束传输系统时导致具有所期望的偏振状态的从束传输系统输出的分支辐射束的偏振状态。
图101是光刻系统LS11的示意性图示。自由电子激光器FEL发射主辐射束B。束传输系统BDS从自由电子激光器FEL接收主辐射束B并且将分支辐射束B1引导到光刻设备LA1。分支辐射束B1包括从自由电子激光器FEL发射的辐射束B中的至少一些。实际上，光刻系统LS11可包括多个光刻设备，并且束传输系统BDS可被配置成将主辐射束B分裂成多个分支辐射束并且将其引导到多个光刻设备。然而，出于以下论述的目的，仅考虑单个分支辐射束B1到单个光刻设备LA1的路径。
在一些实施例中，光刻系统LS11可包括其输出被组合以形成主辐射束B的多个自由电子激光器FEL。然而，出于以下论述的目的，仅考虑单个自由电子激光器FEL。
可依据琼斯矢量J描述辐射束的偏振状态。琼斯矢量J是描述辐射束的电场矢量的垂直分量的相对振幅和相对相位的两个分量复矢量。举例来说，对于在z方向上传播的辐射束，琼斯矢量J可描述辐射束的电场矢量的x和y分量的相对振幅和相对相位。从自由电子激光器FEL发射并且输入到束传输系统BDS的主辐射束B的偏振可用输入琼斯矢量Jin来表征。由束传输系统BDS所致的分支辐射束B1 (相对于主辐射束B)的偏振的改变可用琼斯矩阵M来表征。从束传输系统BDS输出的分支辐射束B1的偏振可用输出琼斯矩阵Jout来表征。输出琼斯矩阵Jout由等式16给出。
Jout＝M Jin， (16)
为了控制分支辐射束B1的偏振状态，琼斯矩阵M可以被确定。图102A是主辐射束B和分支辐射束B1的偏振状态的表示。主辐射束B具有右旋的圆偏振状态。束传输系统改变传播穿过其的辐射的偏振以便提供具有如图102A中所示出定向的左旋的椭圆偏振状态的分支辐射束B1。在这个实例中，传播穿过束传输系统BDS的辐射的偏振对比度C不期望地由束传输系统BDS增加。
由束传输系统所致的偏振的改变可被用于确定束传输系统BDS 的琼斯矩阵M。束传输系统BDS的所确定的琼斯矩阵M可然后被用于确定导致具有所期望的偏振状态的分支辐射束B1的主辐射束B的偏振状态。举例来说，可期望提供具有右旋的圆偏振状态的分支辐射束B1。导致具有右旋的圆偏振状态的分支辐射束B1的主辐射束B的琼斯矢量Jin可依据下式确定：
Jin＝M-1Jout， (17)
其中M-1是束传输系统BDS的琼斯矩阵M的逆并且Jout是具有所期望的偏振状态的分支辐射束的琼斯矢量。从自由电子激光器FEL 发射的主辐射束B的偏振状态可被控制成使得其由等式17确定的琼斯矢量Jin所描述，以使得具有所期望的偏振状态的分支辐射束B1从束传输系统BDS输出。
在图102A中所示出的实例中，主辐射束B的右旋的圆偏振状态改变成分支辐射束B1的左旋的椭圆偏振状态。举例来说，分支辐射束B1的所期望的偏振状态可以是右旋的圆偏振状态。通过确定图 102A的束传输系统BDS的琼斯矩阵M，可发现，将具有带有特定定向的左旋的椭圆偏振状态的主辐射束B输入到束传输系统BDS导致具有所期望的右旋的圆偏振状态的分支辐射束B1。图102B是当具有带有特定定向的左旋的椭圆偏振状态的主辐射输入到束传输系统 BDS借此导致具有右旋的圆偏振状态的分支辐射束B1时主辐射束B 和分支辐射束B1的偏振状态的表示。在图102B中所示出的实例中，传播穿过束传输系统BDS的辐射的偏振对比度C有利地由束传输系统BDS降低。
椭圆偏振状态可如图102B中所示出通过由平面和螺旋波荡器区段的组合形成自由电子激光器FEL的波荡器从自由电子激光器FEL 输出。图103是可被用于提供具有椭圆偏振状态的主辐射束B的波荡器24的示意性图示。波荡器24包括电子束B传播所穿过的多个波荡器区段4024a-4024d。波荡器区段4024a-4024d中的至少一个是螺旋波荡器区段并且波荡器区段4024a-4024d中的至少一个是平面型波荡器区段。
在实施例中，第一、第二和第三波荡器区段4024a-4024c是螺旋波荡器区段，圆偏振的辐射从所述螺旋波荡器区段发射。第四波荡器区段4024d是平面型波荡器区段，线性地偏振的辐射从所述平面型波荡器区段发射。从第一、第二和第三波荡器区段4024a-4024c发射的圆偏振的辐射通过平面型波荡器区段4024d。圆偏振的辐射中的一些可由平面型波荡器区段4024d中的电子吸收并且被重新发射为线性地偏振的辐射。螺旋波荡器区段4024a-4024c和平面型波荡器区段 4024d的组合导致椭圆偏振的辐射束B从波荡器24发射。
平面型波荡器区段4024d包括位于偏振平面(图103中未示出) 中的磁体。平面型波荡器区段4024d中的偏振平面确定辐射束B的椭圆偏振的方向。特定来说，辐射束B的电场矢量画出轮廓的椭圆的长轴线与平面型波荡器区段4024d中的偏振平面对准。
从波荡器24发射的辐射束B的偏振对比度C依赖于螺旋和平面型波荡器区段中的辐射的相对增益。通常，波荡器区段中的辐射的增益随着波荡器区段的长度的增加而增加。因此，可通过控制平面和螺旋波荡器区段的相对长度来控制辐射束B的偏振对比度C。举例来说，相对于平面型波荡器区段4024d的长度增加螺旋波荡器区段 4024a-4024c的总长度导致从波荡器24发射的辐射束B的偏振对比度 C的降低。相对于螺旋波荡器区段4024a-4024c的总长度增加平面型波荡器区段4024d的长度导致从波荡器24发射的辐射束B的偏振对比度C的增加。
波荡器24的替代性实施例可包含比图103中所示出的波荡器24 的螺旋和/或平面型波荡器区段更多或更少的螺旋和/或平面型波荡器区段。
上文在被提供到单个光刻设备LA1的单个分支辐射束B1的上下文中已经描述了图101中所描绘光刻系统LS11。然而，将了解，束传输系统BDS可将主辐射束B分裂成被引导到多个光刻设备的多个分支辐射束。在一些实施例中，可期望为多个光刻设备提供具有实质上相同偏振状态的分支辐射束。在这些实施例中，因此可期望束传输系统BDS被配置成以实质上相同方式改变分支辐射束中的每一个的偏振状态。即，针对每一分支辐射束的琼斯矩阵M实质上相同。这允许具有第一偏振状态的单个主辐射束B分裂成被提供到多个光刻设备并且每个具有第二偏振状态的多个分支辐射束。一般来说，第二偏振状态的偏振对比度C小于第一偏振状态的偏振对比度C。
上文已经描述了其中主辐射束B从单个自由电子激光器FEL发射的光刻系统LS11的实施例。在其它实施例中，主辐射束B可包括从多个自由电子激光器FEL发射的辐射，所述辐射组合以形成主辐射束B。举例来说，光学系统40(例如，图4和图5中所示出的光学系统40)可组合从多个自由电子激光器FEL接收的多个辐射束以形成主辐射束B。在这样的实施例中，被提供到束传输系统BDS的主辐射束B的偏振状态依赖于从自由电子激光器FEL中的每一个发射的辐射的偏振状态和可在辐射组合成主辐射束B期间出现的辐射的偏振的任何改变。
如上文已经描述，被提供到光刻设备LA1的分支辐射束B1的偏振状态依赖于主辐射束B的偏振状态和在辐射传播穿过束传输系统 BDS时辐射的偏振状态的任何改变。将了解，可使用上文已经参考光刻系统LS11的各种实施例所描述的原理以便设计光刻系统LS11 以使得具有所期望的偏振状态的分支辐射束被提供到光刻设备。
图104是配置光刻系统LS11的第一方法的流程图。在步骤1处，确定分支辐射束B1的所期望的偏振状态。举例来说，可确定可期望提供圆偏振的分支辐射束B1。
在步骤2处，确定从辐射源输出的主辐射束B的偏振状态。辐射源包括至少一个自由电子激光器FEL。举例来说，辐射源可包括发射辐射束B的单个自由电子激光器。可替代地，辐射源可包括多个自由电子激光器。组合所述多个自由电子激光器输出以形成主辐射束 B。举例来说，主辐射束B可以线性地偏振。可替代地，主辐射束B 可椭圆地偏振。
在步骤3处，确定导致分支辐射束B1的所期望的偏振状态的主辐射束B的偏振状态的改变。举例来说，可确定当施加到主辐射束B 时导致具有所期望的相位延迟的分支辐射束B1的相位延迟。
在步骤4处，配置传输主辐射束的辐射中的至少一些以形成分支辐射束B1的束传输系统BDS以使得束传输系统BDS致使在步骤3 处确定的偏振的改变。举例来说，束传输系统BDS的反射性元件可包括：第一群组的反射性元件，所述第一群组的反射性元件具有相对于主辐射束B的偏振平面以近似+45°的角定向的入射平面；和第二群组的反射性元件，所述第二群组的反射性元件具有相对于偏振平面以近似-45°角定向的入射平面，以使得在每一反射性元件处s和p 偏振的分量具有实质上相同的幅值。第一和第二群组的反射性元件可被定向以使得每一反射性元件处的掠射角Ω使得沿着穿过束传输系统BDS的辐射的光学路径出现的净相位延迟是在步骤3处确定的相位延迟。
配置光刻系统LS11的第一方法因此导致束传输系统BDS，所述束传输系统BDS被配置成改变主辐射束的偏振状态以便提供具有所期望的偏振的分支辐射束B1。
图105是配置光刻系统LS11的第二方法的流程图，其中配置辐射源以便提供主辐射束，所述主辐射束的偏振状态当由束传输系统改变时导致具有所期望的偏振的分支辐射束B1。
在步骤5处，确定分支辐射束B1的所期望的偏振状态。举例来说，可确定可期望提供圆偏振的分支辐射束B1。
在步骤6处，确定由束传输系统BDS所致的偏振的改变。举例来说，可确定由束传输系统BDS所致的相位延迟。另外或可替代地，可确定描述由束传输系统BDS所致的偏振的改变的琼斯矩阵M。举例来说，在理论上可通过计算由束传输系统BDS的每一反射性元件所致的偏振的改变来确定由束传输系统BDS所致的偏振的改变。另外或可替代地，可在实验上确定由束传输系统BDS所致的偏振的改变。举例来说，已知偏振的辐射束可输入到束传输系统BDS，并且可测量从束传输系统BDS输出的辐射束的偏振。可比较输入束和输出束的偏振以便确定由束传输系统BDS所致的偏振的改变。
在步骤7处，确定与在步骤6处确定的偏振改变组合导致具有在步骤5处确定的所期望的偏振的分支辐射束B1的输入偏振状态。举例来说，在步骤6处确定的束传输系统的琼斯矩阵M可被求逆和组合并且乘以对应于在步骤5处确定的所期望的偏振状态的输出琼斯矢量Jout以便根据等式17确定输入琼斯矢量Jin。
在步骤8处，配置辐射源以使得其发射具有在步骤7处确定的输入偏振状态的主辐射束B。辐射源包括至少一个自由电子激光器 FEL。至少自由电子激光器FEL可包括一起输出具有所确定的输入偏振状态的辐射束的多个波荡器区段。举例来说，如果所确定的输入偏振状态是椭圆偏振状态，那么一个或多个螺旋波荡器区段可与一个或多个平面型波荡器区段组合以使得自由电子激光器FEL发射所确定的椭圆偏振状态。
在实施例中，配置光刻系统LS11的第一方法可与配置光刻系统 LS11的第二方法组合。即，辐射源和束传输系统BDS两个均可配置以便提供具有所期望的偏振状态的分支辐射束B1。
虽然上文已经描述其中分支辐射束B1被提供到光刻设备LA1的实施例，分支辐射束B1可提供到任何工具。举例来说，分支辐射束可提供到可包括光刻设备、掩模检查设备或另一形式的光刻工具的任何光刻工具。上文已经参考为光刻设备提供分支辐射束描述的方法和设备中的任一个可因此等效地被用于为任何工具(例如，光刻设备) 提供分支辐射束。
将了解，上文关于一个实例性实施例所描述的特征可与关于另一实例性实施例描述的特征组合。举例来说，虽然上文已经描述多个光刻系统LS-LS11，但将了解，甚至在上文未明确描述这样的组合的情况下，一个光刻系统的部件可与其它光刻系统一起使用。举例来说，虽然一些光刻系统包括一个束传输系统BDS-BDS5，但将了解，其它束传输系统可与每一光刻系统一起使用。更一般来说，将了解，特定实例性实施例中所描述的部件和布置可用于其它实例性实施例中。
光刻系统的实施例还可包含一个或多个掩模检测设备MIA和/或一个或多个空间图像测量系统(AIMS)。在一些实施例中，光刻系统可包括两个掩模检查设备以允许一些冗余。这可允许当一个掩模检查设备在修复或经历维护时使用另一个掩模检查设备。因此，一个掩模检查设备总是可供使用。掩模检查设备可使用低于光刻设备的功率的辐射束。此外，将了解，对于除了光刻或光刻相关的应用之外的应用，可使用使用本文中所描述的类型的自由电子激光器产生的辐射。
术语“相对论性电子”应解释为意指其可通过粒子加速器的加速获得的相对论性能量的电子。电子可被视为当其动能可相当于或大于其静质能量(rest mass energy)(511keV)时具有相对论性能量。实际上，形成自由电子激光器的一部分的粒子加速器可使电子加速到比其静质能量大得多的能量。举例来说，粒子加速器可使电子加速到＞10 MeV、＞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的上下文中描述了本发明的实施例。然而，自由电子激光器可被配置成输出具有任何波长的辐射。本发明的一些实施例可因此包括输出不是EUV辐射束的辐射束的自由电子。
术语“EUV辐射”可被视为囊括具有在4-20nm的范围内(举例来说，在13-14nm的范围内)的波长的电磁辐射。EUV辐射可具有小于10nm(举例来说，在4-10nm的范围内，例如，6.7nm或6.8 nm)的波长。
本文中所描述的光刻设备可用于IC的制造中。可替代地，本文中所描述的光刻设备可具有其它应用。可能的其它应用包含用于集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器 (LCD)、薄膜磁头等的制造。
虽然上文已经描述了本发明的特定实施例，但将了解，可以不同于所描述的方式来实现本发明。上文描述意在是图示性的，不是限制性的。因此，所属领域的技术人员将明了，可在不背离所附的权利要求书的范围的情况下对如所描述的本发明做出各种修改。

Claims (18)

1.一种光学元件，包括：
主体；
反射性表面，所述反射性表面设置于所述主体上以用于接收辐射束以便形成束斑区域和反射的辐射束；和
移动机构，所述移动机构能够操作以移动所述主体使得所述束斑区域遵循周期性路径在所述反射性表面上移动，并且所述反射的辐射束的方向实质上保持不变；
用于更改所述反射性表面的曲率的变形机构，其中所述变形机构被布置成更改所述反射性表面的所述曲率以便至少部分地校正由入射于所述反射性表面上的所述辐射束所导致的所述反射性表面的曲率。
2.根据权利要求1所述的光学元件，其中所述主体是大体圆盘形状的并且所述移动机构能够操作以围绕旋转轴线旋转所述主体。
3.根据权利要求1所述的光学元件，其中所述反射性表面设置于所述主体的面向轴向的表面上。
4.根据权利要求3所述的光学元件，其中所述变形机构能够操作以更改所述反射性表面的径向曲率。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的光学元件，其中所述变形机构能够操作以施加大体轴向力到所述主体的径向外部边缘。
6.根据权利要求5所述的光学元件，其中所述变形机构包括远离所述大体圆盘形状的主体延伸的一个或多个构件，所述构件由磁性材料和一个或多个电线圈形成，其中所述大体轴向力通过来自对所述一个或多个构件作用的所述一个或多个电线圈的磁力施加到所述主体的所述径向外部边缘。
7.根据权利要求3或权利要求4所述的光学元件，其中所述变形机构包括远离所述大体圆盘形状的主体轴向地延伸的一个或多个质量体，并且其中所述主体的旋转致使离心力在向外的径向方向上对所述多个质量体产生作用，所述离心力产生对所述主体的径向外部边缘作用的力矩，从而更改所述反射性表面的径向曲率。
8.根据权利要求3到7中的任一个所述的光学元件，其中所述主体的轴向厚度在径向方向上变化。
9.根据权利要求8所述的光学元件，其中所述主体的所述轴向厚度大体与由辐射束施加到所述束斑区域的所述热负荷匹配以使得由所述变形机构施加到接收相对高热负荷的所述反射性表面的径向位置的曲率量大体高于由所述变形机构施加到接收相对低热负荷的所述反射性表面的径向位置的曲率量。
10.根据权利要求1到9中的任一个所述的光学元件，其中所述变形机构包括一个或多个加热元件，所述一个或多个加热元件被布置成施加热负荷到在所述束斑区域附近的、所述主体的与所述反射性表面相反的表面。
11.根据权利要求10所述的光学元件，其中所述热负荷大体与由所述辐射束施加到所述束斑区域的所述热负荷互补。
12.根据权利要求10所述的光学元件，其中所述热负荷大体类似于由所述辐射束施加到所述束斑区域的所述热负荷。
13.根据权利要求1到12中的任一个所述的光学元件，进一步包括在所述光学元件的所述主体中用于冷却流体流的一个或多个通道，其中所述一个或多个通道至少部分地设置于所述反射性表面设置所在的所述主体的一部分中。
14.根据权利要求1到13中的任一个所述的光学元件，其中所述主体成形于所述反射性表面下方以便至少部分地减少由入射于所述反射性表面上的辐射束所导致的所述反射性表面的温度的变化。
15.根据当直接地或间接地从属于权利要求2时的权利要求14所述的光学元件，其中所述反射性表面设置于所述主体的面向径向的表面上。
16.一种辐射系统，包括：
辐射源，所述辐射源能够操作以产生辐射束；和
根据任一前述权利要求所述的光学元件，所述光学元件被布置成使得所述辐射束入射于所述反射性表面的束斑区域上。
17.根据权利要求16所述的辐射系统，其中所述辐射源包括自由电子激光器。
18.一种包括根据权利要求16或17所述的辐射系统的光刻系统。
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